WO2004017424A2 - Fixing device for photovoltaic modules - Google Patents

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WO2004017424A2
WO2004017424A2 PCT/DE2003/001650 DE0301650W WO2004017424A2 WO 2004017424 A2 WO2004017424 A2 WO 2004017424A2 DE 0301650 W DE0301650 W DE 0301650W WO 2004017424 A2 WO2004017424 A2 WO 2004017424A2
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Abstract

The invention relates to a fixing device, in particular for high-power photovoltaic modules (2), consisting of several profiled strips (3, 4, 5), which are provided for holding (2) the modules in a positive fit. According to the invention, to improve the efficiency of the high-power photovoltaic modules (2), the individual modules (2) are electrically contacted by bus bars (20) that are provided in the profiled strips (3, 4), in such a way that cable ruptures are prevented as a result of an enlarged cross-section and the lack of cable connections and losses through standard cable connections are prevented by the improved contacting method. In an additional specific embodiment of the invention, the temperature of the individual high-power photovoltaic modules (2) only marginally increases, even under intense solar radiation, thanks to rear ventilation, thus preventing energy losses caused by increasing temperatures in the high-power photovoltaic module (2).

Description

Befestigungseinrichtung für Photovoltaikmodule Fastening device for photovoltaic modules
Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung, insbesondere für Photovoltaikhochleis- tungsmodule, bestehend aus mehreren Profilleisten, welche zur formschlüssigen Aufnahme der Module vorgesehen sind.The invention relates to a fastening device, in particular for high-performance photovoltaic modules, consisting of a plurality of profile strips, which are provided for the positive reception of the modules.
Durch die preiswerte Herstellung von einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule ist deren Anwendung auch in unseren Breitengraden unter Berücksichtigung der Amortisationskosten interessant geworden. Derartige Photovoltaikanlagen werden bevorzugt auf geneigt verlaufenden Dächern befestigt, um die vorhandenen Sonneneinstrahlung auszunutzen und preiswerten Strom zu erzeugen.The inexpensive manufacture of individual high-performance photovoltaic modules has made their use interesting in our latitudes, taking into account the amortization costs. Such photovoltaic systems are preferably attached to inclined roofs in order to use the available solar radiation and generate inexpensive electricity.
In einer bekannten Ausführungsform ist hierbei vorgesehen, dass einzelne kleine Photovoltaik- hochleistungsmodule auf den Dachpfannen oder in Mulden der Dachpfannen mit entsprechenden Klemmvorrichtungen befestigt werden und über vorhandene Kabelverbindungen die einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule untereinander zu einer Einheit, einem Generator, verbunden werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im dauerhaften Betrieb aufgrund witterungsbedingter Einflüsse und der Verwendung von ungeeigneten Materialien des öfteren Kabelbrüche oder aber Beschädigungen in der Oberfläche der Photovoltaikhochleistungsmodule auftreten, sodass der Wirkungsgrad erheblich vermindert wird oder mit einem Totalausfall zu rechnen ist. Daneben sind größere Photovoltaikhochleistungsmodule bekannt, die in geeigneten Aufnahmegestellen aufgenommen und befestigt werden, wobei ebenfalls eine Verkabelung der Module untereinander über vorhandene Kabelanschlüsse und Steckverbindungen erfolgt. Die Steckverbindungen haben sich ebenso als unbrauchbar erwiesen, da aufgrund von Witterungseinflüssen eine dauerhafte Kontaktierung nicht gewährleistet ist oder aber die herausgeführten Kabel im Befestigungsbereich an den einzelnen Modulen zu Kabelbrüchen führen. Eine einzige Kabelunterbrechung kann in so einem Fall einen gesamten Generator stilllegen oder aber zumindest den Wirkungsgrad aufgrund eines verringerten Querschnitts mit einem erhöhten Kabelwiderstand herabsetzen.In a known embodiment, it is provided that individual small high-performance photovoltaic modules are fastened to the roof tiles or in recesses in the roof tiles with corresponding clamping devices and the individual high-performance photovoltaic modules are connected to one another via a cable connection to form a unit, a generator. However, it has been shown that in permanent operation due to weather-related influences and the use of unsuitable materials, cable breaks or damage to the surface of the photovoltaic high-performance modules often occur, so that the efficiency is significantly reduced or a total failure can be expected. In addition, larger high-performance photovoltaic modules are known, which are accommodated and fastened in suitable mounting frames, the modules also being cabled to one another via existing cable connections and plug connections. The plug-in connections have also proven to be unusable, since permanent contact is not guaranteed due to the effects of the weather, or the cables that are led out in the fastening area on the individual modules lead to cable breaks. In such a case, a single cable interruption can shut down an entire generator or at least reduce the efficiency due to a reduced cross section with an increased cable resistance.
Bei den bekannten Befestigungsgestellen tritt ein weiteres Problem dadurch auf, dass die Module ringsum eingefasst und entweder mit einem Unterboden versehen sind oder direkt auf der Dacheindeckung aufliegen, sodass gerade durch die vorhandene Sonneneinstrahlung eine sehr starke Erwärmung eintritt. Eine Überhitzung der Photovoltaikhochleistungsmodule führt hierbei in der Regel zu einem Stromverlust von ca. 10 %. Durch eine mangelhafte Verkabelung insbesondere im Steckerbereich oder an den Modulanschlusskästen entstehen, weitere Stromverluste in einer Größenordnung von ca. 5 bis 8 %, wenn nicht sogar ein Totalausfall eintritt. Ungünstig dimensionierte Wechselrichter können darüber hinaus zu einem Stromverlust von 6 bis 10 % führen, sodass insgesamt gesehen der Wirkungsgrad mit einem Stromverlust von 21 bis 28 % erheblich herabgesetzt ist.In the known mounting frames, another problem arises in that the modules are encircled all around and are either provided with an underbody or lie directly on the roof covering, so that very strong warming occurs due to the existing sunshine. Overheating of the photovoltaic high-performance modules usually leads to a power loss of approx. 10%. Faulty cabling, particularly in the connector area or on the module junction boxes, creates more Power losses of around 5 to 8%, if not a total failure. In addition, unfavorably dimensioned inverters can lead to a power loss of 6 to 10%, so that overall the efficiency is significantly reduced with a power loss of 21 to 28%.
Üblicherweise entspricht die Einstrahlung ziemlich genau dem theoretischen Ertrag einer Solarstromanlage pro Kilowatt-Anlagenleistung, wenn die Leistung eines Solarmoduls im Labor unter Standardtestbedingungen ermittelt wird. Diese betragen beispielsweise 1.000 Watt Solarstrahlung pro Quadratmeter mit einem in der Praxis nicht zu erreichenden Wirkungsgrad von 100 Prozent. Ein Solarmodul in einer Größe von einem Quadratmeter würde demzufolge eine Leistung von genau 1 Kilowatt erbringen. Die derzeit auf dem Markt befindlichen Solarmodule erreichen einen realistischen Wirkungsgrad von etwa 10 %, sodass pro Kilowatt- Anlagenleistung in etwa die zehnfache Fläche benötigt wird. Eine Verbesserung kann dadurch erzielt werden, das Solarmodule mit einem höheren Wirkungsgrad eingesetzt werden, sodass die Fläche pro Kilowatt-Anlagenleistung entsprechend verkleinert wird, durch die verkleinerte Fläche kann aber weniger Sonnenlicht eingefangen werden, sodass die von einem Kilowatt- Solarmodul gelieferte Energie unabhängig vom Modulwirkungsgrad konstant bleibt. So ist zu erklären, dass die Werte aus der Globalstrahlungskarte in erster Näherung den Ertrag einer optimal ausgerichteten 1 Kilowatt-Anlage wiedergeben.The irradiation usually corresponds almost exactly to the theoretical yield of a solar power system per kilowatt system output if the output of a solar module is determined in the laboratory under standard test conditions. These are, for example, 1,000 watts of solar radiation per square meter with an efficiency of 100 percent that cannot be achieved in practice. A solar module with a size of one square meter would therefore produce an output of exactly 1 kilowatt. The solar modules currently on the market achieve a realistic efficiency of around 10%, so that around ten times the area is required per kilowatt system output. An improvement can be achieved by using solar modules with a higher efficiency, so that the area per kilowatt system output is reduced accordingly, but the reduced area means that less sunlight can be captured, so that the energy supplied by a kilowatt solar module is independent of the module efficiency remains constant. This explains why the values from the global radiation map in a first approximation reflect the yield of an optimally aligned 1 kilowatt system.
Eine beispielhafte Rechnung zeigt für einen Anlagenstandort in München, bei dem die Südseite eines Satteldaches eine Ausrichtung nach West - Südwest und der Neigungswinkel des Daches 50 Grad gegenüber der Horizontalen aufweist, dass die bayrische Landeshauptstadt anhand der Karte eine Globalstrahlung in der Horizontalen von vorsichtig gerundet 1.150 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr ausweist. Aufgrund der nicht ganz optimalen Ausrichtung gehen allerdings etwa 10 % der möglichen Solarenergie verloren. Demnach könnte man in dem Beispiel mit einem Anlagenertrag von 1.035 Kilowattstunden pro Kilowatt-Anlagenleistung und Jahr rechnen. Durch die auftretenden Verluste bei jeder Energieumwandlung wird dieser Wert jedoch nur theoretisch erreicht. Hierbei sind im Wesentlichen die oben genannten Effekte zu berücksichtigen, das bei starker Sonneneinstrahlung auch die Temperatur der Solarmodule mit bis zu 80 Grad deutlich höher als die 25 Grad unter Standardtestbedingungen liegt und Wärme den Wirkungsgrad der Solarzellen erheblich beeinträchtigt, sodass der Ertrag sinkt. Typische Minderungswerte liegen bei ca. 10 %, wobei durch die Umwandlung des Solarstroms in einem Wechselrichter in einen netzkonformen Wechselstrom weitere Verluste in einer Größenordnung von 6 bis 10 % auftreten. Hieraus ist ersichtlich das ca. 20 % oder mehr bereits durch technisch bedingte Verluste im aufgeführten Beispiel zu einer Minderung des Ertrages auf rund 800 Kilowattstunden pro Jahr für einen Standort in München führen. Der aufgeführte Wert ist als durchaus realistische Energieausbeute anzusehen.An example calculation for a plant location in Munich, where the south side of a saddle roof is aligned to the west - southwest and the roof's inclination angle is 50 degrees from the horizontal, shows that the Bavarian capital uses the map to cautiously round a global radiation of 1,150 Shows kilowatt hours per square meter and year. Due to the less than optimal alignment, however, about 10% of the possible solar energy is lost. Accordingly, in the example, one could expect a system yield of 1,035 kilowatt hours per kilowatt system output and year. Due to the losses that occur with every energy conversion, this value is only reached theoretically. Essentially, the effects mentioned above must be taken into account here: in strong sunlight, the temperature of the solar modules is up to 80 degrees, significantly higher than 25 degrees under standard test conditions, and heat significantly affects the efficiency of the solar cells, so that the yield drops. Typical reduction values are around 10%, whereby the conversion of the solar power in an inverter into a grid-compliant alternating current leads to further losses in the order of 6 to 10%. From this it can be seen that approx. 20% or more already due to technical losses in the example given lead to a reduction in the yield to around 800 kilowatt hours per year for a location in Munich. The listed value is as quite realistic energy yield to look at.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Photovoltaikanlage beziehungsweise eine Befestigungseinrichtung aufzuzeigen, die zu einer Verbesserung des Wirkungsgrad der Photovoltaikanlagen führt.The present invention has for its object to show a photovoltaic system or a fastening device that leads to an improvement in the efficiency of the photovoltaic systems.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass eine elektrische Kontaktierung der Einzelmodule über in den Profilleisten vorhandene Stromschienen erfolgt. Die vorgesehenen Profilleisten dienen in erster Linie zur Auflage der Photovoltaikhochleistungsmodule und werden erfindungsgemäß zur Kontaktierung der einzelnen Module untereinander genutzt, sodass in vorteilhafter Weise auf eine zusätzliche Verkabelung mit einer Vielzahl von Steckverbindungen verzichtet werden kann. Darüber hinaus können die verwendeten Kontaktschienen überdimensioniert sein, sodass Leitungsverluste gering gehalten werden. Im Bedarfsfall besteht zusätzlich die Möglichkeit die vorhandenen Kontaktschienen, die beispielsweise aus Kupfer bestehen können, durch mit einem verbessert elektrisch leitfähigen Material zu beschichten, welches gleichzeitig eine nur geringe Korrosionsneigung besitzt. Die Profilleisten bestehen aus seitlichen Außenprofilen, parallel hierzu angeordneten Mittelprofilen und querliegenden Zwischenprofilen, sodass die Profilleisten nach der Montage schachbrettartig angeordnet sind und jeweils einzeln ein entsprechend dimensioniertes Photovoltaikhochleistungsmodule unterstützend aufnehmen können.According to the invention it is provided to achieve the object that the individual modules are electrically contacted via busbars present in the profile strips. The profile strips provided serve primarily to support the high-performance photovoltaic modules and are used according to the invention for contacting the individual modules with one another, so that additional cabling with a large number of plug connections can advantageously be dispensed with. In addition, the contact rails used can be oversized so that line losses are kept low. If necessary, there is also the possibility of coating the existing contact rails, which can be made of copper, for example, with an improved electrically conductive material which at the same time has only a low tendency to corrode. The profile strips consist of lateral outer profiles, parallel to them arranged central profiles and transverse intermediate profiles, so that the profile strips are arranged like a checkerboard after assembly and can each individually support a correspondingly dimensioned high-performance photovoltaic module.
Damit die Photovoltaikhochleistungsmodule unter Berücksichtigung der vorhandenen Dachneigung unverrückbar fixiert werden können ist ferner vorgesehen, dass die Außenprofile eine große Auflagefläche für die Photovoltaikhochleistungsmodule und einen seitlich erhöhten Randbereich aufweisen, welcher auf der der Auflagenfläche zugewandten Seite eine konisch ausgebildete Anschlagfläche besitzt. Die Mittelprofile weisen demgegenüber zwei seitliche Auflageflächen für die benachbarten Photovoltaikhochleistungsmodule und einen erhöhten Mittelabschnitt auf, der trapezförmig ausgebildet ist und zwei nach außen weisende konische Anschlagflächen aufweist, während die Zwischenprofile T-förmig oder trapezförmig ausgebildet sein können und zwei nach außen weisende Andruckflächen aufweisen. Durch die Ausbildung der Außen-, Mittel- und Zwischenprofile ist sichergestellt, dass jedes einzelne Photovoltaikhoch- leistungsmodul im Randbereich unterstützt wird und unter Berücksichtigung der vorhandenen Dachneigung durch die konischen Anschlagsflächen beziehungsweise Andruckflächen formschlüssig aufgenommen ist, sodass eine sichere und einwandfreie Befestigungsmöglichkeit geschaffen wird. Darüber hinaus besteht durch die Verwendung dreier unterschiedlicher Profilausführungen die Möglichkeit vorhandene Photovoltaikhochleistungsmodule jederzeit in einfacher Form auszutauschen, beispielsweise dadurch, das nach Entfernen der Zwischenprofi- le ein möglicherweise beschädigtes Photovoltaikhochleistungsmodule nach oben aus den verbleibenden Außen- und Mittelprofilen herausgeschoben werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit die Abschluss- und Mittelprofile auf einem auf der Dachkonstruktion befestigten Träger- oder Befestigungsprofil verschiebbar anzuordnen, sodass einzelne Modulreihen für einen Austausch auseinander gezogen werden können. Zu diesem Zweck sind die Abschluss- und Mittelprofile mit großzügig bemessenen Auflageflächen versehen, sodass die einzelnen Module auch bei einem Auseinanderziehen weiterhin unterstützt werden. Durch die konisch ausgebildeten Anschlagflächen der Außen- und Mittelprofile ist darüber hinaus sichergestellt, dass unterschiedliche Modulhöhen mit Hilfe einer Aufnahmeeinrichtung eingesetzt und diese gegebenenfalls reihenweise auch gemischt verwendet werden können.So that the high-performance photovoltaic modules can be fixed immovably, taking into account the existing roof pitch, it is also provided that the outer profiles have a large contact surface for the high-performance photovoltaic modules and a laterally raised edge region which has a conically shaped stop surface on the side facing the support surface. The center profiles, on the other hand, have two lateral contact surfaces for the neighboring high-performance photovoltaic modules and an elevated central section, which is trapezoidal and has two conical stop faces facing outwards, while the intermediate profiles can be T-shaped or trapezoidal and have two contact faces pointing outwards. The design of the outer, middle and intermediate profiles ensures that each individual high-performance photovoltaic module is supported in the edge area and is positively accommodated by the conical abutment surfaces or pressure surfaces, taking into account the existing roof pitch, so that a safe and flawless fastening option is created. In addition, the use of three different profile designs makes it possible to replace existing high-performance photovoltaic modules at any time in a simple form, for example by removing the intermediate le a possibly damaged photovoltaic high-performance module can be pushed up out of the remaining outer and middle profiles. Alternatively, there is the option of slidably arranging the end and middle profiles on a support or fastening profile attached to the roof structure, so that individual rows of modules can be pulled apart for an exchange. For this purpose, the end and middle profiles are provided with generously dimensioned contact surfaces, so that the individual modules continue to be supported even if they are pulled apart. The conically shaped stop faces of the outer and middle profiles also ensure that different module heights can be used with the aid of a receiving device and that these can also be used in rows if necessary.
Um Beschädigungen der Photovoltaikhochleistungsmodule zu vermeiden ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Anschlagfläche der Außen-, Mittel- und Zwischenprofile mit einer elastischen Beschichtung versehen sind oder eine elastische Auflage aufweisen. Die Auflageflächen der Außen- und Mittelprofile weisen demgegenüber eine Kunststoffbeschichtung oder gegebenenfalls ebenso eine elastische Beschichtung auf, damit eine unerwünschte Kontaktierung und Kurzschlussbildung vermieden wird. Zur Aufnahme der Zwischenprofile und zum schnellen Austausch einzelner Photovoltaikhochleistungsmodule ist im Weiteren vorgesehen, dass die Mittelabschnitte der Mittelprofile zur Aufnahme der Zwischenpro- file querliegend angeordnete Durchbrüche aufweisen, die im Abstand der einzelnen Modullängen angeordnet sind. Die Zwischenprofile können sich über eine Modulbreite erstrecken oder alternativ mehrere Modulreihen überbrücken. Sollte ein Photovoltaikhochleis- tungsmodule im oberen oder unteren Randbereich ausgetauscht werden müssen, kann dieses durch Herausziehen aus den vorhandenen Profilen entfernt werden. Sollte es sich hingegen um ein im mittleren Reihenbereich angeordnetes Photovoltaikhochleistungsmodule handeln, können die einzelnen Modulreihen, wie bereits beschrieben, auseinander gezogen werden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Außen- und Mittelprofile auf einem auf der Untergrundkonstruktion befestigten Trägerprofil verschiebbar angeordnet sind, wobei die Außen- und Mittelprofile über Verbindungsprofil mit dem Trägerprofil verbunden werden.In order to avoid damage to the high-performance photovoltaic modules, a further embodiment of the invention provides that the stop surface of the outer, middle and intermediate profiles are provided with an elastic coating or have an elastic support. The contact surfaces of the outer and middle profiles, on the other hand, have a plastic coating or possibly also an elastic coating, so that undesired contacting and short-circuit formation are avoided. To accommodate the intermediate profiles and to quickly replace individual high-power photovoltaic modules, it is further provided that the central sections of the central profiles for receiving the intermediate profiles have openings arranged transversely, which are arranged at a distance from the individual module lengths. The intermediate profiles can extend over a module width or alternatively bridge several module rows. If a photovoltaic high-performance module in the upper or lower edge area needs to be replaced, it can be removed by pulling it out of the existing profiles. If, on the other hand, it is a question of a high-performance photovoltaic module arranged in the middle row area, the individual module rows can be pulled apart, as already described. For this purpose, it is provided that the outer and middle profiles are arranged displaceably on a carrier profile fastened to the substructure, the outer and middle profiles being connected to the carrier profile via a connecting profile.
In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest unterhalb einer Auflagefläche der Mittelprofile beziehungsweise an denen der Außenprofile eine Stromschiene befestigt oder alternativ die Stromschiene in einer Nut der Außen- oder Mittelprofile eingebettet ist. Somit sind die Stromschienen bevorzugt nur in den jeweils parallel verlaufenden Außen- oder Mittelprofile vorhanden, sodass die Stromschienen ebenfalls parallel und senkrecht verlaufend angeordnet sind und im unteren Bereich der gesamten Anlage durch weitere Kontaktelemente miteinander verbunden werden können. Die Stromschienen werden hierbei bevorzugt mit einer Isolierung versehen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Befestigungseinrichtung mit Stromschienen kann somit auf verlustbringende Kabelverbindungen weitestgehend verzichtet werden, beziehungsweise durch großflächige Stromschienen ein sicherer Kontakt zu den einzelnen Photovoltaikhochleistungs- modulen hergestellt werden. Die Photovoltaikhochleistungsmodule weisen zu diesem Zweck auf ihrer Unterseite zumindest einen Stromkontakt auf, der beispielsweise auf den Stromschienen zu liegen kommt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Stromschienen zumindest abschnittsweise eine oder mehrere seitlich oder quer zur Längserstreckung angeordnete Nuten oder Bohrungen aufweisen, in welche nach der Montage Kontaktelemente der Photovoltaikhoch- leistungsmodule eingreifen, welche direkt oder indirekt mit den Photovoltaikhochleistungsmodu- len verbunden sind, wobei die Nuten durch eine magnetabschirmende Abdeckung verkleidet sein können. Die Photovoltaikhochleistungsmodule können beispielsweise auch über einen Akkumulator verfügen, der über ein steckerförmiges Kontaktelement oder einen Reibkontakt mit den Stromschienen in Verbindung steht, sodass eine gute Kontaktierung möglich ist.In a further particular embodiment of the invention, it is provided that a busbar is fastened at least below a support surface of the central profiles or to which the external profiles, or alternatively the busbar is embedded in a groove in the external or central profiles. Thus, the busbars are preferably only present in the parallel outer or central profiles, so that the busbars are also arranged parallel and perpendicular and can be connected to one another in the lower region of the entire system by further contact elements. The tracks will be preferably provided with insulation to avoid short circuits. By designing the fastening device with busbars according to the invention, loss-making cable connections can thus be largely dispensed with, or a reliable contact to the individual high-power photovoltaic modules can be established by large-area busbars. For this purpose, the photovoltaic high-performance modules have at least one power contact on their underside, which comes to rest, for example, on the power rails. Alternatively, there is the possibility that the busbars have, at least in sections, one or more grooves or bores arranged laterally or transversely to the longitudinal extension, into which, after assembly, contact elements of the high-performance photovoltaic modules engage, which are connected directly or indirectly to the high-performance photovoltaic modules, the Grooves can be covered by a magnetic shielding cover. The high-performance photovoltaic modules can, for example, also have an accumulator which is connected to the busbars by means of a plug-shaped contact element or a frictional contact, so that good contacting is possible.
Zur Verbindung der einzelnen Stromschienen untereinander können diese einenends aus der Stirnfläche der Außen- und Mittelprofile hervorstehen und nach der Montage an einer Kontaktschiene eines Stirnprofils anliegen oder vorzugsweise über in den Stirnflächen der Stromschienen vorhandene Buchsen und an der Kontaktschiene korrespondierende Stecker miteinander verbunden werden. Denkbar wäre ebenso eine umgedrehte Zuordnung der Buchsen und Stecker. Die Kontaktschiene des Stirnprofils braucht dann lediglich über nur ein einzigen Kabelanschluss mit den weiteren zur Steuerung und Überwachung vorgesehenen Regeleinrichtungen, insbesondere dem Wechselrichter, verbunden zu werden. Durch diese Maßnahmen wird in vorteilhafter Weise die Verwendung von Kabelverbindungen weitestgehend eingeschränkt und durch eine großzügige Dimensionierung der Stromschienen eine Reduzierung der Verluste erzielt. Es wird davon ausgegangen das von den 5 bis 8 % Stromverlust gegenüber herkömmlichen Anlagen eine Verringerung von unter 1 % durch die erfindungsgemäße Anlage erzielbar ist.To connect the individual busbars to one another, they can protrude at one end from the end face of the outer and middle profiles and, after assembly, bear against a contact rail of an end profile, or can preferably be connected to one another via sockets present in the end faces of the busbars and corresponding plugs on the contact rail. A reversed assignment of the sockets and plugs would also be conceivable. The contact rail of the end profile then only needs to be connected to the other control devices provided for control and monitoring, in particular the inverter, via only a single cable connection. These measures advantageously restrict the use of cable connections as much as possible and reduce the losses by generously dimensioning the busbars. It is assumed that the 5 to 8% power loss compared to conventional systems can achieve a reduction of less than 1% by the system according to the invention.
In weiterer besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnflächen der Außen- und Mittelprofile durch ein Stirnprofil eingefasst sind, welches korrespondierend zu den Zwischenräumen eine Aussparung aufweist, wobei die Aussparung durch eine luftdurchlässige Abdeckung, beispielsweise ein Fliegengitter, verschlossen ist. Hiermit wird eine Hinterlüftung erreicht, sodass eine Überhitzung der Photovoltaikhochleistungsmodule verhindert und die eintretende Erwärmung von bis zu 80 Grad aufgrund der sommerlichen Sonneneinstrahlung auf ca. 40 Grad reduziert wird. Durch eine Hinterlüftung von ca. 5 bis 8 Zentimeter Höhe kann bereits bei einer Länge von 5 Meter mit einer Dachneigung von 23 bis 30 Grad eine Kaminsogwirkung erzielt werden, sodass die Transferwärme hinter den Modulen regelrecht abgesaugt wird und keine Erwärmung durch Stauwärme der Photovoltaikhochleistungsmodule entstehen kann. Damit können die bisherigen Stromverluste von rund 10 % auf unter 4 % verringert und dadurch insgesamt eine Verbesserung des Stromertrages von 6 % erzielt werden.In a further particular embodiment of the invention, it is provided that the end faces of the outer and middle profiles are bordered by an end profile which has a recess corresponding to the intermediate spaces, the recess being closed by an air-permeable cover, for example a fly screen. This provides rear ventilation so that overheating of the high-performance photovoltaic modules is prevented and the warming that occurs is reduced by up to 80 degrees to around 40 degrees due to summer sunshine. With a rear ventilation of approx. 5 to 8 centimeters in height, a length of 5 meters with a roof pitch of 23 to 30 degrees can be achieved Chimney suction effect can be achieved, so that the transfer heat is literally extracted behind the modules and no warming can occur due to the accumulation of heat in the high-performance photovoltaic modules. The current electricity losses can thus be reduced from around 10% to less than 4% and an overall improvement in electricity yield of 6% can be achieved.
Das Stirnprofil dient hierbei zum Verbinden der in den Außen- und Mittelprofil eingebetteten Stromschienen und weist eine in Einbauhöhe der Stromschienen angeordnete Kontaktschiene auf, welche über weitere Anschlusselemente zur elektrischen Kontaktierung mit denen zur Steuerung und Überwachung vorgesehenen Regeleinrichtungen verbunden ist. Die Stirnprofile können beispielsweise U-förmig ausgebildet sein und an ihren Enden rechtwinklig an den Ecken angeformte Schenkel aufweisen, die zumindest auf einer Endseite mit einer Stellschraube versehen sind, die auf ihrer Innenseite eine an die Außenfläche anliegende Andruckplatte aufweist, um die Stirnprofile mit den Außenprofilen zu verbinden. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Stirnprofile festsitzend auf den seitlichen Außenprofilen aufliegen und darüber hinaus eine ausreichende und zuverlässige Kontaktierung zwischen den einzelnen Stromschienen gewährleisten.The end profile serves to connect the busbars embedded in the outer and middle profiles and has a contact rail arranged at the installation height of the busbars, which is connected via further connection elements for electrical contacting to the control devices provided for control and monitoring. The end profiles can be U-shaped, for example, and have legs formed at their ends at right angles to the corners, which are provided at least on one end side with an adjusting screw, which has a pressure plate on the inside against the outer surface, around the end profiles with the outer profiles connect to. This ensures that the end profiles are firmly seated on the lateral outer profiles and also ensure sufficient and reliable contact between the individual busbars.
Durch die Verwendung eines Großwechselrichters, anstelle mehrerer Kleinwechselrichter, der eine Umwandlung des Solarstroms in netzkonformen Wechselstrom vornimmt, kann der Wirkungsgrad insgesamt weiter verbessert werden. Unter Volllast kann mit einem Großwechselrichter ein Wirkungsgrad von bis zu 97 % erzielt werden, der bei Teillast entsprechend niedriger ausfällt. Durch die aufgezeigten Maßnahmen ist es somit möglich den Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen um bis zu 20 % zu erhöhen, sodass der Gesamtwirkungsgrad von derzeit 72 % auf bis zu 92 % ansteigt. Durch die Kombination der verschiedenen Maßnahmen, beispielsweise das Austauschen von mehreren Kleinwechselrichtern zu einem Großwechselrichter und der Verwendung einer Befestigungseinrichtung, bestehend aus einem Aluminiumgittersystem mit einer Befestigung der einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule durch ein Schnappsystem ist ein schneller und problemloser Aufbau und ein Austausch von einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule möglich, wobei insgesamt gesehen ein wesentlich vereinfachtes Dachaufbaukonzept zugrunde liegt. Durch die Verwendung von Stromschienen anstelle der bisher bekannten Kabelstränge mit einer entsprechend großzügigen Dimensionierung wird darüber hinaus eine sichere Kontaktierung und verlustfreie Stromführung gewährleistet, wobei für eine ausreichende Isolierung der einzelnen Anschlüsse Sorge getragen wird. Die vorgesehene Hinterlüftung zwischen Dach und Photovoltaikhochleistungsmodule führt darüber hinaus zu einer Reduzierung der Erwärmung und damit zu einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades. ie Erfindung wird im Weiteren anhand der Figur näher beschrieben.By using a large inverter instead of several small inverters, which converts the solar power into grid-compliant alternating current, the overall efficiency can be further improved. Under full load, an efficiency of up to 97% can be achieved with a large inverter, which is correspondingly lower under partial load. The measures shown make it possible to increase the efficiency of photovoltaic systems by up to 20%, so that the overall efficiency increases from the current 72% to up to 92%. The combination of the various measures, for example the exchange of several small inverters to form a large inverter and the use of a fastening device consisting of an aluminum grid system with a fastening of the individual high-performance photovoltaic modules by means of a snap-in system, enables quick and easy assembly and replacement of individual high-performance photovoltaic modules, whereby overall, it is based on a significantly simplified roof construction concept. The use of busbars instead of the previously known cable harnesses with a correspondingly generous dimensioning also ensures reliable contacting and loss-free current conduction, with sufficient insulation of the individual connections being ensured. The intended rear ventilation between the roof and high-performance photovoltaic modules also leads to a reduction in heating and thus to a further improvement in efficiency. The invention is described below with reference to the figure.
s zeigts shows
Fig. 1 eine perspektivischen Ansicht einer zusammengebauten Photovoltaikmodul- anlage mit Profilleisten,1 is a perspective view of an assembled photovoltaic module system with profile strips,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Unterkonstruktion zur Befestigung der Profilleisten auf einem vorhandenen Dach ,2 is a side view of a substructure for fastening the profile strips on an existing roof,
Fig. 3 eine perspektivische Seitenansicht eines links- und rechtsseitigen Außenprofils, mit Kontaktierungsmöglichkeit in der Auflagefläche zur vorhandenen Stromschiene,3 is a perspective side view of an outer profile on the left and right side, with the possibility of making contact in the contact surface with the existing busbar,
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Außen- und Zwischenprofil, wobei dasFig. 4 in a perspective view of an outer and intermediate profile, the
Außenprofil eine seitliche Kontaktierung der Stromschiene ermöglicht,External profile enables lateral contacting of the busbar,
Fig. 5 in einer perspektivischen Seitenansicht ein Mittelprofil mit rechtsseitiger Stromschiene und Kontaktierungsmöglichkeit,5 is a perspective side view of a central profile with a right-side conductor rail and possibility of contacting,
Fig. 6 in einer perspektivischen Seitenansicht zwei Photovoltaikhochleistungsmo- dule mit unterschiedlichen Kontaktelementen,6 is a perspective side view of two high-performance photovoltaic modules with different contact elements,
Fig. 7 in einer perspektivischen Ansicht eine Photovoltaikanlage ohne unteresFig. 7 in a perspective view of a photovoltaic system without the bottom
Stirnprofil undForehead profile and
Fig. 8 mehrere Seitenansichten des Stirnprofils mit aufsetzbarer Kontaktschiene.Fig. 8 shows several side views of the end profile with attachable contact rail.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Photovoltaikanlage 1 , bestehend aus mehreren einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodulen 2, die in Profilen aufgenommen sind. Die Profile bestehen aus seitlich angeordneten Außenprofilen 3, parallel hierzu verlaufenden Mittelprofilen 4 sowie senkrecht hierzu angeordneten Zwischenprofilen 5. Die Profile werden bevorzugt aus Aluminium hergestellt, sodass die Konstruktion langlebig und gewichtssparend auf einem vorhandenen Dach mit entsprechender Neigung befestigt werden kann. Jedes einzelne Photovoltaikhochleistungsmodul 2 wird somit von den schachbrettartig angeordneten Außen- 3, Mittel- 4 und Zwischenprofilen 5 eingefasst, sodass eine Durchbiegung auch unter Belastung, beispielsweise durch Schneelast, weitestgehend durch die Befestigungseinrichtung aufgefangen wird. Die verwendeten Profile 3, 4, 5 bilden zusammen die Befestigungseinrichtung 6, die zur Aufnahme der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 vorgesehen ist. Den oberen und unteren Abschluss der Befestigungseinrichtung 6 bildet ein Stirnprofil 7, welches einen Durchbruch 8 aufweist, der zur Hinterlüftung der gesamten Photovoltaikanlage 1 vorgesehen ist. Der Durchbruch 8 kann beispielsweise durch ein luftdurchlässiges Gitter, insbesondere Fliegengitter, abgedeckt sein, sodass Verunreinigungen beispielsweise Blätter etc. nicht unter die einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule 2 gelangen. Es ist jedoch sichergestellt, dass aufgrund der eintretenden Erwärmung durch die Sonnenstrahlung und der sich ergebende Hitzestau unterhalb der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 eine Kaminwirkung entsteht, sodass ein Luftstrom von unten durch den Durchbruch 8 hindurch unterhalb der Photovoltaikhochleis- tungsmodule 2 zu einem Austritt im Bereich des oberen Stirnprofils 7 führt, welches einen korrespondierenden Durchbruch aufweist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die Temperatur der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 erheblich herabgesetzt wird und deren Leistungsfähigkeit infolge der Erwärmung nicht wesentlich vermindert wird.Figure 1 shows a perspective view of a photovoltaic system 1, consisting of several individual photovoltaic high-performance modules 2, which are included in profiles. The profiles consist of laterally arranged outer profiles 3, central profiles 4 running parallel thereto and intermediate profiles 5 arranged perpendicularly thereto. The profiles are preferably made of aluminum, so that the construction can be attached to an existing roof with a corresponding inclination in a durable and weight-saving manner. Each individual photovoltaic high-power module 2 is thus arranged in a checkerboard fashion Outer 3, middle 4 and intermediate profiles 5 edged, so that a deflection is largely absorbed by the fastening device even under load, for example due to snow load. The profiles 3, 4, 5 used together form the fastening device 6, which is provided for receiving the high-power photovoltaic modules 2. The upper and lower end of the fastening device 6 is formed by an end profile 7 which has an opening 8 which is provided for ventilation of the entire photovoltaic system 1. The opening 8 can be covered, for example, by an air-permeable grid, in particular a fly screen, so that contaminants, for example leaves, etc., do not get under the individual high-power photovoltaic modules 2. However, it is ensured that due to the warming caused by the solar radiation and the resulting heat build-up beneath the high-performance photovoltaic modules 2, a chimney effect occurs, so that an air flow from below through the opening 8 below the high-performance photovoltaic modules 2 to an exit in the region of the upper end profile 7 leads, which has a corresponding breakthrough. This measure ensures that the temperature of the photovoltaic high-power modules 2 is significantly reduced and their performance is not significantly reduced as a result of the heating.
Die Figuren 2.1 , 2.2 und 2.3 zeigen jeweils in mehreren Seitenansichten ein Befestigungsprofil 10 der Außen- 3, Mittel- 4 und Zwischenprofile 5. Das Befestigungsprofil 10 ist U-förmig ausgebildet und liegt mit einem Schenkel 11 auf einer Dachkonstruktion 12 auf und ist mittels Schraubbolzen 13 mit dieser verbunden. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, dass der untere Schenkel unter die aufgelegten Dachpfannen greift und über eine Verschraubung mit den vorhandenen Sparen der Dachkonstruktion 12 verbunden ist. Auf dem oberen Schenkel 14 liegen die Außen- 3 und Mittelprofile 4 auf, wobei zur Verbindung der Außen- 3 und Mittelprofile 4 mit dem Befestigungsprofil 10 querliegende einhakbare Verbindungsprofile 15 eingesetzt werden. Die Verbindungsprofile 15 sind ebenfalls U-förmig ausgebildet, wobei ein unterer Schenkel 16 zur Anlage an die Innenfläche des Schenkel 14 des Befestigungsprofil 10 vorgesehen ist, während ein oberer Schenkel 17 durch einen Durchbruch 18 hindurch auf dem Außen- 3 oder Mittelprofil 4 aufliegt. Zur lagemäßigen Stabilisierung des Verbindungsprofils 15 weist dieses eine Nase 19 auf, die ein Verkanten im Durchbruch 18 verhindert. Eine Schraubbefestigung ist zwischen den Außen- 3 und Mittelprofilen 4 sowie dem Verbindungsprofil 15 nicht vorgesehen, sodass die Außen- 3 und Mittelprofile 4 gegenüber dem Befestigungsprofil 10 verschiebbar ausgebildet sind. Demgegenüber kann jedoch über den unteren Schenkel 16 das Verbindungsprofil 15 mit dem Befestigungsprofil 10 miteinander verbunden werden, um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten.Figures 2.1, 2.2 and 2.3 each show in several side views a fastening profile 10 of the outer 3, middle 4 and intermediate profiles 5. The fastening profile 10 is U-shaped and rests with a leg 11 on a roof structure 12 and is by means of screw bolts 13 connected to this. For example, there is the possibility that the lower leg reaches under the roof tiles laid on top and is connected to the existing savings of the roof structure 12 by means of a screw connection. The outer 3 and middle profiles 4 rest on the upper leg 14, transversely hookable connecting profiles 15 being used to connect the outer 3 and middle profiles 4 to the fastening profile 10. The connecting profiles 15 are also U-shaped, a lower leg 16 being provided for bearing against the inner surface of the leg 14 of the fastening profile 10, while an upper leg 17 rests on the outer 3 or middle profile 4 through an opening 18. For the positional stabilization of the connecting profile 15, this has a nose 19 which prevents tilting in the opening 18. A screw fastening is not provided between the outer 3 and middle profiles 4 and the connecting profile 15, so that the outer 3 and middle profiles 4 are designed to be displaceable relative to the fastening profile 10. In contrast, however, the connecting profile 15 can be connected to the fastening profile 10 via the lower leg 16 in order to ensure sufficient stability.
Die Figuren 3.1 und 3.2 zeigen jeweils in einer perspektivischen Seitenansicht ein links- und rechtsseitiges Außenprofil 3, wobei das linksseitige zusätzlich mit einer Stromschiene 20 ausgestattet ist. Das Außenprofil 3 besteht vorzugsweise aus einem gezogenen hohlwandigen Aluminiumprofil mit einem L-förmigen Querschnitt. Ein längerer Schenkel 21 ist zu Auflage der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 vorgesehen, während ein kürzerer Schenkel 22 hochstehend angeordnet ist und eine seitliche Anschlagfläche für die Photovoltaikhochleis- tungsmodule 2 bildet. Der Schenkel 22 weist auf der der Auflagefläche 23 zugewandten Seite eine konisch ausgebildete Anschlagfläche 24 auf, die zur Vermeidung von Beschädigungen mit einer Beschichtung 25 versehen ist. Die Beschichtung 25 erstreckt sich hierbei bis auf die Auflagefläche 23. An der konischen Anschlagfläche 24 ist eine Nase 26 angeformt, die die Photovoltaikhochleistungsmodule 2 nach erfolgter Montage zusätzlich einfaßt. Zur Kontaktierung der einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule 2 ist eine Stromschiene 20 vorgesehen, die unterhalb der Auflagefläche 23 im gezeigten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Ebenso könnte diese in einer vorhandenen Ausnehmung oder Vertiefung eingebettet sein. Die Stromschiene 20 ist mit einer isolierenden Schutzschicht 27 versehen, um einen Kurzschluss mit den Profilen zu vermeiden. Zur elektrischen Kontaktierung der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 mit der Stromschiene 20 ist in der Auflagefläche 23 ein Langloch 28 vorgesehen, welches durch die Beschichtung 25 und das Profilmaterial hindurch bis zur Stromschiene 20 reicht. Entsprechende Kontaktelemente der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 können somit unmittelbar auf der Stromschiene 20 aufliegend ausgebildet sein, wobei durch die Ausbildung des Langloches 28 ein seitliches Verschieben der Abschlussprofile 3 ermöglicht wird, um einzelne Photovoltaikhochleistungsmodule 2 jederzeit austauschen zu können. Die Stromschiene 20 schließt entweder endseitig mit den Abschlussprofil 3 ab oder steht gegebenenfalls geringfügig über das Abschlussprofil 3 vor, sodass eine elektrische Verbindung über eine weitere Kontaktschiene in den Stirnprofilen hergestellt werden kann. Zu diesem Zweck können die Kontaktschienen mit Steckkontakten ausgestattet sein, die in eine in der Stirnfläche der Stromschiene 20 vorhandene Ausnehmung 29 eingreifen. Das rechtsseitige Abschlussprofil 3 ist nahezu identisch mit dem linksseitigen Abschlussprofil 3, jedoch kann auf eine zusätzliche Stromschiene 20 verzichtet werden, da eine einseitige Kontaktierung ausreichend ist.Figures 3.1 and 3.2 each show a left and right side view right-hand outer profile 3, the left-hand side being additionally equipped with a busbar 20. The outer profile 3 preferably consists of a drawn hollow-walled aluminum profile with an L-shaped cross section. A longer leg 21 is provided to support the photovoltaic high-performance modules 2, while a shorter leg 22 is arranged in an upright position and forms a lateral stop surface for the photovoltaic high-performance modules 2. The leg 22 has on the side facing the bearing surface 23 a conically shaped stop surface 24 which is provided with a coating 25 to avoid damage. The coating 25 extends here to the support surface 23. A nose 26 is formed on the conical stop surface 24, which additionally surrounds the photovoltaic high-performance modules 2 after assembly. For contacting the individual high-power photovoltaic modules 2, a busbar 20 is provided, which is arranged below the contact surface 23 in the exemplary embodiment shown. It could also be embedded in an existing recess or depression. The busbar 20 is provided with an insulating protective layer 27 in order to avoid a short circuit with the profiles. For the electrical contacting of the photovoltaic high-performance modules 2 with the busbar 20, an elongated hole 28 is provided in the support surface 23, which extends through the coating 25 and the profile material to the busbar 20. Corresponding contact elements of the high-power photovoltaic modules 2 can thus be formed lying directly on the busbar 20, the lateral profile of the end profiles 3 being made possible by the design of the elongated hole 28 in order to be able to replace individual high-power photovoltaic modules 2 at any time. The busbar 20 either terminates at the end with the end profile 3 or, if necessary, projects slightly beyond the end profile 3, so that an electrical connection can be made via a further contact rail in the end profiles. For this purpose, the contact rails can be equipped with plug contacts which engage in a recess 29 provided in the end face of the busbar 20. The right-hand end profile 3 is almost identical to the left-hand end profile 3, but an additional busbar 20 can be dispensed with, since one-sided contacting is sufficient.
Die Figuren 4.1 und 4.2 zeigen jeweils in einer perspektivischen Seitenansicht ein weiteres Abschlussprofil 30, welches einen identischen Querschnitt aufweist und ebenfalls mit einer Stromschiene 20 ausgestattet ist, jedoch erfolgt eine Kontaktierung zu den Photovoltaikhochleis- tungsmodule 2 über eine Bohrung 31 , die sich bis in die Kontaktschiene 20 hinein erstreckt und über entsprechende Kontaktelemente eine Verbindung zu den Photovoltaikhochleistungsmodule 2 ermöglicht. Ferner zeigt Figur 4 in einer perspektivischen Seitenansicht ein Zwischenprofil 5, welches T-förmig ausgebildet ist und in den beiden Vertiefungen 32 eine Beschichtung 33 aufweist. Die Zwischenprofile 5 können in ihrer Länge so bemessen sein, dass sie zwischen den Abschluss- 3 und Mittelprofilen 4 einsetzbar sind oder aber gegebenenfalls in einer vorhandenen Ausnehmung der Außen- 3 und Mittelprofile 4 eingelegt werden, wobei die Ausnehmungen oder Einschnitte unter Berücksichtigung der Einzellänge der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 in den Außen- 3 und Mittelprofile 4 angeordnet sind.FIGS. 4.1 and 4.2 each show, in a perspective side view, a further end profile 30, which has an identical cross section and is also equipped with a busbar 20, but contact is made with the photovoltaic high-performance modules 2 via a bore 31 which extends into the Contact rail 20 extends into it and enables a connection to the high-performance photovoltaic modules 2 via corresponding contact elements. Furthermore, FIG. 4 shows a perspective side view of an intermediate profile 5, which is T-shaped and has a coating 33 in the two depressions 32. The intermediate profiles 5 can be dimensioned in length so that they between the End 3 and middle profiles 4 can be used or, if necessary, be inserted into an existing recess in the outer 3 and middle profiles 4, the recesses or incisions being arranged in the outer 3 and middle profiles 4, taking into account the individual length of the high-performance photovoltaic modules 2.
Figur 5 zeigt in einer perspektivischen Seitenansicht ein Mittelprofil 4, welches zwei seitliche Auflageflächen 40, 41 sowie einen erhöhten Mittelabschnitt 42 aufweist, der trapezförmig ausgebildet ist und zwei nach außen weisende konische Anschlagflächen 43, 44 besitzt. Mit der Unterseite 45 liegt das Mittelprofil 4 beispielsweise auf den Verbindungsprofilen auf. Die Auflageflächen 40, 41 sowie die Anschlagflächen 43, 44 sind wie bei den Außenprofilen 3 mit einer Beschichtung 46 versehen, damit die Photovoltaikhochleistungsmodule 2 nicht beschädigt werden. Unter der rechtsseitigen Auflagefläche 41 ist, wie bei dem Außenprofil 3 eine Stromschiene 20 vorgesehen, die entweder bündig mit dem Mittelprofil 4 abschließt oder geringfügig hervorsteht, sodass eine weitere Verbindung zu einer Kontaktschiene herstellbar ist. In der Auflagefläche 41 ist wiederum ein Langloch 47 vorgesehen, welches durch die Beschichtung 46 und die Materialstärke des Mittelprofils 4 hindurch bis zur Stromschiene 20 reicht. Die Stromschiene 20 ist wiederum durch eine Schutzschicht 27 gegenüber dem Mittelprofil 4 isoliert, sodass keine Kurzschlüsse entstehen. Zur Kontaktierung der Photovoltaik- hochleistungsmodule 2 ist ferner eine Bohrung 48 vorgesehen, wie sie beispielsweise zur Figur 4 bei den Außenprofilen 3 beschrieben wurde und zur Aufnahme von Kontaktelementen der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 vorgesehen sind.FIG. 5 shows a perspective side view of a central profile 4 which has two lateral bearing surfaces 40, 41 and an elevated central section 42 which is trapezoidal and has two conical stop surfaces 43, 44 pointing outwards. With the underside 45, the central profile 4 lies, for example, on the connecting profiles. The support surfaces 40, 41 and the stop surfaces 43, 44 are provided with a coating 46, as in the case of the outer profiles 3, so that the high-power photovoltaic modules 2 are not damaged. Under the right-hand contact surface 41, as with the outer profile 3, a busbar 20 is provided, which either ends flush with the central profile 4 or protrudes slightly, so that a further connection to a contact rail can be produced. An elongated hole 47 is again provided in the contact surface 41, which extends through the coating 46 and the material thickness of the central profile 4 to the conductor rail 20. The busbar 20 is in turn insulated from the central profile 4 by a protective layer 27, so that no short circuits occur. A bore 48 is also provided for contacting the photovoltaic high-performance modules 2, as was described for example in FIG. 4 for the outer profiles 3 and is provided for receiving contact elements of the photovoltaic high-performance modules 2.
Die Figuren 6.1 und 6.2 zeigen in einer perspektivischen Ansicht zwei unterschiedliche Photovoltaikhochleistungsmodule 2, bei denen unterhalb der Module ein Akkumulator 49 angeordnet ist, welcher wiederum über ein Kontaktelement 50, 51 mit der Stromschiene 20 verbunden wird. Im oberen Ausführungsbeispiel besteht das Kontaktelement 50 aus einem Stift 52, der in die vorhandenen Bohrungen 31 , 48 der Außenprofile 3, 30 hineinragt und über Anschlussdrähte 52 mit dem Akkumulator 49 verbunden ist. Im unteren Ausführungsbeispiel besteht das Kontaktelement 51 aus einem federvorgespannten Reibkontakt 53, der durch die Nut 28, 47 hindurch eine Kontaktierung zur Stromschiene 20 herstellt. Der Reibkontakt 53 ist ebenfalls wieder über Verbindungsleitungen 54 mit dem Akkumulator 49 verbunden.FIGS. 6.1 and 6.2 show a perspective view of two different high-power photovoltaic modules 2, in which an accumulator 49 is arranged below the modules, which in turn is connected to the busbar 20 via a contact element 50, 51. In the upper exemplary embodiment, the contact element 50 consists of a pin 52 which projects into the existing bores 31, 48 of the outer profiles 3, 30 and is connected to the accumulator 49 via connecting wires 52. In the lower exemplary embodiment, the contact element 51 consists of a spring-biased friction contact 53, which makes contact with the busbar 20 through the groove 28, 47. The friction contact 53 is again connected to the battery 49 via connecting lines 54.
Figur 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Photovoltaikanlage 1 ohne das untere Stirnprofil, sodass die Anordnung der einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule 2 zwischen den Außenprofilen 3, den Mittelprofilen 4 und den Zwischenprofilen 5 erkennbar ist. Die Photovoltaikhochleistungsmodule 2 sind hierbei zwischen den Anschlagflächen 24 der Außenprofile 3 beziehungsweise der Anschlagfläche 43, 44 des Mittelprofils 4 einklemmend aufgenommen, wobei zwischen jeden Photovoltaikhochleistungsmodule 2 ein Zwischenprofil 5 angeordnet ist. Die Photovoltaikhochleistungsmodule 2 werden somit formschlüssig zwischen den Anschlagflächen 24, 43, 44 eingeklemmt, wobei beim Auseinanderziehen der Außen- 3 und Mittelprofile 4 ein Austausch einzelner Photovoltaikhochleistungsmodule 2 durch Herausnehmen ermöglich wird. Über die Stromschienen 20 ist hierbei eine Kontaktierung der einzelnen Photovoltaikhochleistungsmodule 2 untereinander sichergestellt. Die Stromschiene 20 ragt gegenüber der Stirnfläche der Außen- 3 und Mittelprofile 4 etwas hervor, sodass eine Kontaktierung mit einer Kontaktschiene des nicht dargestellten Stirnprofils eine elektrisch leitende Verbindung untereinander über die Kontaktschienen herstellbar ist.FIG. 7 shows a perspective view of the photovoltaic system 1 without the lower end profile, so that the arrangement of the individual high-performance photovoltaic modules 2 between the outer profiles 3, the middle profiles 4 and the intermediate profiles 5 can be seen. The high-performance photovoltaic modules 2 are clamped between the stop faces 24 of the outer profiles 3 and the stop faces 43, 44 of the middle profile 4 recorded, an intermediate profile 5 being arranged between each high-power photovoltaic module 2. The photovoltaic high-performance modules 2 are thus clamped in a form-fitting manner between the stop surfaces 24, 43, 44, and when the outer and middle profiles 4 are pulled apart, an exchange of individual high-performance photovoltaic modules 2 is made possible by removing them. Contacting the individual high-performance photovoltaic modules 2 with one another is ensured here via the busbars 20. The conductor rail 20 protrudes somewhat from the end face of the outer 3 and middle profiles 4, so that contacting with a contact rail of the end profile, not shown, makes it possible to establish an electrically conductive connection with one another via the contact rails.
Die Figuren 8.1 , 8.2 und 8.3 zeigen in mehreren Einzeldarstellungen ein einzelnes Stirnprofil 7, welches nahezu U-förmig ausgebildet ist und zwei seitliche Schenkel 60, 61 aufweist. Die Schenkel 60, 61 umgreifen die vorhandenen Außenprofile 3 der Befestigungseinrichtung für die Photovoltaikhochleistungsmodule 2 und gewährleisten somit eine sichere Positionierung des Stirnprofils 7 gegenüber den Außen- 3 und Mittelprofilen 4, wobei diese durch das Stirnprofil 7 zusätzlich zusammengehalten werden. Das Stirnprofil 7 ist mit eine Durchbruch 8 ausgestattet, wie bereits zur Figur 1 erläutert, um die Möglichkeit eines Luftaustausches zu gewährleisten, wobei der Bereich durch ein Fliegengitter 62 gegenüber dem Eindringen von größeren Verschmutzungen geschützt ist. Dadurch, dass sowohl das obere als auch untere Stirnprofil 7 mit einem Durchbruch 8 versehen ist, kann somit die Luft hinter den Photovoltaikhochleistungs- module 2 zirkulieren, insbesondere nach oben infolge der Kaminwirkung hindurchströmen und zu einer Kühlung der Photovoltaikhochleistungsmodule 2 beitragen, beziehungsweise einen Wärmestau verhindern. Zur Befestigung der Stirnprofile 7 ist eine seitliche Klemmschraube 63 vorgesehen, welche auf ihrer Innenseite eine Andruckplatte 64 aufweist, die zur Anlage an das Außenprofil 3 gelangt und mit Hilfe der Stellschraube 63 verspannt werden kann. Zur Kontaktierung der einzelnen Stromschienen 20 der Außen- 3 und Mittelprofile 4 ist in das Stirnprofil 7 eine in eine Ausnehmung 65 einlegbare Kontaktschiene 66 vorgesehen. Die Kontaktschiene ist in äquidistanten Abständen mit Steckkontakten 67 ausgestattet, die in die vorhandenen Ausnehmungen 29 der Stromschiene 20 eingreifen und somit die einzelnen Stromschienen 20 untereinander verbinden. Zusätzlich sind zur Befestigung der Kontaktschiene 66 weitere Klemmelemente 68 vorhanden, die eine sichere Befestigung der Kontaktschiene 66 in der Vertiefung 65 des Stirnprofil 7 ermöglichen. BezugszeichenlisteFigures 8.1, 8.2 and 8.3 show several individual representations of a single end profile 7, which is almost U-shaped and has two lateral legs 60, 61. The legs 60, 61 encompass the existing outer profiles 3 of the fastening device for the photovoltaic high-performance modules 2 and thus ensure a secure positioning of the end profile 7 with respect to the outer 3 and middle profiles 4, these being additionally held together by the end profile 7. The end profile 7 is equipped with an opening 8, as already explained for FIG. 1, in order to ensure the possibility of air exchange, the area being protected against the penetration of larger contaminants by a fly screen 62. Because both the upper and lower end profiles 7 are provided with an opening 8, the air can circulate behind the high-performance photovoltaic modules 2, in particular flow upwards as a result of the chimney effect and contribute to cooling of the high-performance photovoltaic modules 2, or prevent heat build-up , For fastening the end profiles 7, a lateral clamping screw 63 is provided, which has a pressure plate 64 on its inside, which comes into contact with the outer profile 3 and can be braced with the aid of the adjusting screw 63. For contacting the individual busbars 20 of the outer 3 and middle profiles 4, a contact rail 66 which can be inserted into a recess 65 is provided in the end profile 7. The contact rail is equipped at equidistant intervals with plug contacts 67 which engage in the existing recesses 29 of the busbar 20 and thus connect the individual busbars 20 to one another. In addition, there are further clamping elements 68 for fastening the contact rail 66, which enable the contact rail 66 to be securely fastened in the recess 65 of the end profile 7. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Photovoltaikanlage1 photovoltaic system
2 Photovoltaikhochleistungsmodule2 high-performance photovoltaic modules
3 Außenprofil3 outer profile
4 Mittelprofil4 middle profile
5 Zwischenprofil5 intermediate profile
6 Aufnahmeeinrichtung6 receiving device
7 Stirnprofil7 end profile
8 Durchbruch8 breakthrough
10 Befestigungsprofil/Trägerprofil10 fastening profile / support profile
11 Schenkel11 legs
12 Dachkonstruktion12 roof construction
13 Schraubbolzen13 bolts
14 Schenkel14 legs
15 Verbindungsprofil15 connecting profile
16 Schenkel16 legs
17 Schenkel17 legs
18 Durchbruch18 breakthrough
19 Nase19 nose
20 Stromschiene20 track
21 Schenkel21 legs
22 Schenkel22 legs
23 Auflagefläche23 contact surface
24 Anschlagfläche24 stop surface
25 Beschichtung25 coating
26 Nase26 nose
27 Schutzschicht27 protective layer
28 Langloch28 slot
29 Ausnehmung29 recess
30 Außenprofil30 outer profile
31 Bohrung31 hole
32 Vertiefung32 deepening
33 Beschichtung33 coating
40 Auflagefläche40 contact surface
41 Auflagefläche41 contact surface
42 Mittelabschnitt Anschlagfläche42 middle section stop surface
Anschlagflächestop surface
Unterseitebottom
Beschichtungcoating
LanglochLong hole
Bohrungdrilling
Akkumulatoraccumulator
Kontaktelementcontact element
Kontaktelementcontact element
Verbindungsleitungconnecting line
Reibkontaktfrictional
Verbindungsleitungconnecting line
Schenkelleg
Schenkelleg
Fliegengitterfly screens
Stellschraubescrew
Andruckplatteplaten
Vertiefungdeepening
Kontaktschienecontact bar
Steckerplug
Klemmelement clamping element

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Befestigungseinrichtung, insbesondere für Photovoltaikhochleistungsmodule, bestehend aus mehreren Profilleisten (3, 4, 5), welche zur formschlüssigen Aufnahme der Module (2) vorgesehen sind,1. Fastening device, in particular for high-power photovoltaic modules, consisting of a plurality of profile strips (3, 4, 5) which are provided for the form-fitting reception of the modules (2),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass eine elektrische Kontaktierung der Einzelmodule (2) über in den Profilleisten (3, 4) vorhandene Stromschienen (20) erfolgt.that the individual modules (2) are electrically contacted via busbars (20) present in the profile strips (3, 4).
2. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 ,2. Fastening device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Profilleisten aus seitlichen Außenprofilen (3), parallel hierzu angeordneten Mittelprofilen (4) und querliegenden Zwischenprofilen (5) bestehen, sodass die Profilleisten nach der Montage schachbrettartig angeordnet sind.that the profile strips consist of lateral outer profiles (3), parallel central profiles (4) and transverse intermediate profiles (5), so that the profile strips are arranged like a checkerboard after assembly.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,Fastening device according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Außenprofile (3) eine Auflagefläche (23) für die Photovoltaikhochleistungsmodu- le (2) und einen seitlich erhöhten Randbereich (22) aufweisen, welcher auf der der Aufla- gefläche (23) zugewandten Seite eine konisch ausgebildete Anschlagfläche (24) besitzt.that the outer profiles (3) have a support surface (23) for the high-performance photovoltaic modules (2) and a laterally raised edge region (22) which has a conically shaped stop surface (24) on the side facing the support surface (23).
4. Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 , 2 oder 3,4. Fastening device according to claim 1, 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Mittelprofile (4) zwei seitliche Auflageflächen (40, 41 ) für die benachbarten Photovoltaikhochleistungsmodule (2) und einen erhöhten Mittelabschnitt (42) aufweisen, der trapezförmig ausgebildet ist und zwei nach außen weisende konische Anschlagflächen (43, 44) aufweist.that the middle profiles (4) have two lateral contact surfaces (40, 41) for the adjacent high-power photovoltaic modules (2) and an elevated middle section (42), which is trapezoidal and has two outwardly facing conical stop surfaces (43, 44).
5. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,5. Fastening device according to one or more of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Zwischenprofile (5) T-förmig oder trapezförmig ausgebildet sind und zwei nach außen weisende Andruckflächen aufweisen.that the intermediate profiles (5) are T-shaped or trapezoidal and have two pressure surfaces pointing outwards.
6. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,6. Fastening device according to one or more of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Außen- (3) und Mittelprofile (4) auf einem auf der Dachkonstruktion befestigten Trägerprofil (10) verschiebbar angeordnet sind, wobei die Außen- (3) und Mittelprofile (4) über Verbindungsprofile (15) mit dem Trägerprofil (10) verbunden sind.that the outer (3) and middle profiles (4) are arranged displaceably on a carrier profile (10) fastened to the roof structure, the outer (3) and middle profiles (4) being connected to the carrier profile (10) via connecting profiles (15) are.
7. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,7. Fastening device according to one or more of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Anschlagfläche (24, 43, 44) und Andruckflächen der Außen- (3), Mittel- (4) und Zwischenprofile (5) mit einer elastischen Beschichtung (25, 33, 46) versehen sind oder eine elastische Auflage aufweisen.that the stop surface (24, 43, 44) and pressure surfaces of the outer (3), middle (4) and intermediate profiles (5) are provided with an elastic coating (25, 33, 46) or have an elastic support.
8. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,8. Fastening device according to one or more of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Auflagenflächen (23, 40, 41 ) der Außen- (3) und Mittelprofile (4) jeweils einethat the support surfaces (23, 40, 41) of the outer (3) and middle profiles (4) each have one
Kunststoffbeschichtung aufweisen. Have plastic coating.
9. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,9. Fastening device according to one or more of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Mittelabschnitte (42) der Mittelprofile (4) zur Aufnahme der Zwischenprofile (5) querliegend angeordnete Durchbrüche aufweisen, die im Abstand der Einzelmodullängen angeordnet sind.that the central sections (42) of the central profiles (4) for receiving the intermediate profiles (5) have openings arranged transversely, which are arranged at a distance from the individual module lengths.
10. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,10. Fastening device according to one or more of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass zumindest unterhalb einer Auflagefläche (23, 40, 41 ) der Mittelprofile (4) beziehungsweise an denen der Außenprofile (3) eine Stromschiene (20) vorgesehen ist, sodass die Stromschienen (20) nur in den jeweils parallel verlaufenden Profilleisten (3, 4) ausgebildet sind.that a busbar (20) is provided at least below a support surface (23, 40, 41) of the central profiles (4) or on which the outer profiles (3), so that the busbars (20) only in the respective parallel profile strips (3, 4 ) are trained.
11. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,11. Fastening device according to one or more of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Stromschienen (20) in den Profilleisten (3, 4) beispielsweise in einer Nut isolierend eingebettet oder unterhalb der Auflageflächen (23, 40, 41 ) befestigt sind.that the busbars (20) are embedded in the profile strips (3, 4) in an insulating manner, for example, or are fastened below the support surfaces (23, 40, 41).
12. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 ,12. Fastening device according to one or more of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Stromschienen (20) zumindest abschnittsweise eine oder mehrere auf der nach oben weisenden Fläche quer zur Längsrichtung angeordnete Nuten (29, 47) oder in der Seitenkante angeordnete Bohrung (31 , 48) aufweisen, in welche nach der Montage Kontaktelemente (50, 51) der Photovoltaikhochleistungsmodule (2) eingreifen, welche direkt oder indirekt mit den Photovoltaikhochleistungsmodule (2) verbunden sind. that the busbars (20) have at least in sections one or more grooves (29, 47) arranged on the upward-facing surface transversely to the longitudinal direction or in the side edge, into which bores contact elements (50, 51 ) of the high-performance photovoltaic modules (2), which are directly or indirectly connected to the high-performance photovoltaic modules (2).
13. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,13. Fastening device according to one or more of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Nuten (29, 47) durch eine magnetabschirmende Abdeckung zumindest im Bereich der Kontaktelemente (50, 51 ) verkleidet sind.that the grooves (29, 47) are covered by a magnetic shielding cover at least in the area of the contact elements (50, 51).
14. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,14. Fastening device according to one or more of claims 1 to 13,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass das Stirnprofil (7) zum Verbinden der in den Außen- (3) und Mittelprofilen (4) eingebetteten Stromschienen (20) eine in Einbauhöhe der Stromschienen (20) angeordnete Kontaktschiene (66) aufweist, welche über weitere Anschlusselemente zur elektrischen Kontaktierung mit denen zur Steuerung und Überwachung vorgesehenen Regeleinrichtungen verbunden ist.that the end profile (7) for connecting the busbars (20) embedded in the outer (3) and middle profiles (4) has a contact bar (66) which is arranged at the installation height of the busbars (20) and which has further connection elements for making electrical contact with them Control devices provided for control and monitoring is connected.
15. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,15. Fastening device according to one or more of claims 1 to 14,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Stromschienen (20) einenends aus der Stirnfläche der Außen- (3) und Mittelprofile (4) hervorstehen und nach der Montage an einer Kontaktschiene (66) eines Stirnprofils (7) anliegen oder vorzugsweise über in den Stirnflächen der Stromschienen (22) vorhandene buchsenförmige Ausnehmungen (29) und an der Kontaktschiene (20) kor- respondierende Stecker (67) miteinander verbunden sind.that the busbars (20) protrude at one end from the end face of the outer (3) and middle profiles (4) and bear against a contact rail (66) of an end profile (7) after assembly or preferably over existing ones in the end faces of the busbars (22) socket-shaped recesses (29) and corresponding plugs (67) on the contact rail (20) are connected to one another.
16. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,16. Fastening device according to one or more of claims 1 to 15,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Außen- (3) und Mittelprofilen (4) ein unterhalb der Photovoltaikhoch- leistungsmodule (2) liegender Zwischenraum zur Hinterlüftung ausgebildet ist.characterized, that between the outer (3) and middle profiles (4) there is an intermediate space below the high-power photovoltaic modules (2) for rear ventilation.
17. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16,17. Fastening device according to one or more of claims 1 to 16,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Stirnflächen der Außen- (3) und Mittelprofile (4) durch ein Stirnprofil (7) einge- fasst sind, welches korrespondierend zu den Zwischenräumen eine Aussparung (8) aufweist, wobei die Aussparung (8) durch eine luftdurchlässige Abdeckung, beispielsweise ein Fliegengitter (62) verschlossen istthat the end faces of the outer (3) and middle profiles (4) are framed by an end profile (7) which has a recess (8) corresponding to the intermediate spaces, the recess (8) being covered by an air-permeable cover, for example a Fly screen (62) is closed
18. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17,18. Fastening device according to one or more of claims 1 to 17,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Stirnprofile (7) rechtwinkelig an den Enden angeformte Schenkel (60, 61) auf- weisen, die zumindest auf einer Endseite mit einer Stellschraube (63) versehen sind, die auf ihrer Innenseite eine an die Außenfläche der Außenprofile (3) anliegende Andruckplatte (64) aufweist, um die Stirnprofile (7) mit den Außenprofilen (3) zu verbinden.that the end profiles (7) have limbs (60, 61) formed at right angles on the ends, which are provided at least on one end side with an adjusting screw (63), on the inside of which there is a pressure plate lying against the outer surface of the outer profiles (3) (64) to connect the end profiles (7) to the outer profiles (3).
19. Befestigungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18,19. Fastening device according to one or more of claims 1 to 18,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Photovoltaikhochleistungsmodule (2) zumindest einen auf der Unterseite befind- liehen Stromkontakt aufweisen, der auf den Stromschienen (20) zu liegen kommt oder dass die Photovoltaikhochleistungsmodule (2) mit einem Akkumulator (49) verbunden sind, welcher über ein steckerförmiges Kontaktelement (50) oder einen Reibkontakt (53) mit der Stromschiene (20) in Verbindung steht. that the high-power photovoltaic modules (2) have at least one current contact located on the underside, which comes to rest on the busbars (20), or that the high-power photovoltaic modules (2) are connected to an accumulator (49), which is connected via a plug-shaped contact element (50 ) or a frictional contact (53) with the busbar (20).
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