WO2011023726A2 - Solartraggestelle mit fundamenten - Google Patents

Solartraggestelle mit fundamenten Download PDF

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WO2011023726A2
WO2011023726A2 PCT/EP2010/062403 EP2010062403W WO2011023726A2 WO 2011023726 A2 WO2011023726 A2 WO 2011023726A2 EP 2010062403 W EP2010062403 W EP 2010062403W WO 2011023726 A2 WO2011023726 A2 WO 2011023726A2
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Nicolai Zwosta
Peter Schuth
Ulrich Rass
Christoph Rass
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Nicolai Zwosta
Peter Schuth
Ulrich Rass
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/15—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface using bent plates; using assemblies of plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S2025/01—Special support components; Methods of use
    • F24S2025/02—Ballasting means
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to the field of solar systems and their fastening systems for solar modules, especially support frames with foundations and in particular solar support frames with gravity foundations.
  • Solar support frames of current design designed for open spaces, consisting of foundation, elevation and solar table, are fixed on the site area using one of the following systems:
  • the foundation of these solar racks consists in the simplest case of a concrete block in which one or more supports of the frame are fixed.
  • the prefabricated reinforced concrete element is either placed on the ground or, depending on the design, embedded in a recess in the bottom.
  • foundations are also cast directly at the site of the solar system (Christian Bürscher, 2008: “Ramming or Concreting - Installation in the Open.” In: Photovoltaik No. 3, 2008, pp. 60-66, Berlin, Stuttgart).
  • the concrete must be produced and shaped in a cost and energy intensive process. This is not only expensive, but additionally pollutes the environment, since at the Is ejected production of cement much CO 2 (4% of the global emissions). Increasing costs also affects the disposal of concrete foundations for the dismantling of the solar system, because the concrete parts of the foundations are usually unwieldy and difficult to transport.
  • Gravity foundations currently conventional design are usually realized by concrete parts. These are bolted to a support frame. In the simplest case they consist of a concrete block in which one or more support (s) is / are fixed. This foundation is either placed on the ground or, depending on the design, embedded in a bottom recess (DE 202008008396 Ul).
  • the invention has for its object to develop a low-cost solar support frame with a foundation that causes significantly less effort during construction and dismantling than conventional foundations.
  • the object has been achieved according to the invention by the principle of gravitational foundation by grid or network structures that carry weighting material, are used as part of a solar rack or more solar support frames that they are fixed by the weighting material against lifting, moving and tilting.
  • the solar support frames according to the invention consist of foundations, in particular gravity foundations, from a solar table or solar panels with solar modules, from weighting material, grid or network structures that surround the weighting material at least partially and wear it and from a connecting element or more connecting elements between grid or Network structures and solar tables.
  • the grid or network structures are designed partially open at the side and designed so that solar tables or individual modules can be fixed with a suitable orientation on them.
  • the grid or network structures (4) according to the invention are shaped such that they form both load bearing bearings (7, cavities) which are filled with weighting material (8) and also emboss the stands on which the solar tables (1) are fastened.
  • the connecting elements (5, 6) consist of shaped sheets (bent), of strips, wires or fibers, which are looped around parts of the grid or network structure or suspended in the grid or network structure and attached to the solar table.
  • the connecting elements are designed so that the grid or network structure are connected via them by screws (6) with the solar tables.
  • solar table is understood in the context of this invention, an assembly consisting of a solar module or several solar modules, which are optionally attached to each other lying by carriers in a plane.
  • connecting elements mean bent sheets, strips, wires or fibers that are looped around parts of the grid or network structure or suspended in the grid or network structure and by which the solar table is fastened to the grid or network structure.
  • the grid or network structures according to the invention are designed so that they fulfill several functions simultaneously:
  • Net or lattice structure which carries the weighting material, at the same time takes over the load suspension and elevation. This can be omitted otherwise necessary load-bearing structures and stand.
  • the inventive arrangement it is surprisingly possible to significantly reduce the cost of creating and dismantling the solar support foundations. This is based on the use of significantly cheaper materials compared to concrete such as sand, gravel or quarrystone as an essential foundation component as well as the elimination of the necessary during concreting. In addition, the expense is reduced by the elimination of the usual elevations between the foundation and solar table.
  • the net or lattice structure For dismantling, the net or lattice structure must be moved only in their arrangement and loaded the cargo with a wheel loader and transported by truck. This also reduces the cost compared to the dismantling of concrete foundations.
  • Solar supports with gravity foundations can also be realized on sloped surfaces without grounding the foundation, since the bearing surface of weighted goods and wire mesh is significantly rougher than smooth concrete. The bumps are pressed into the (soft) ground and thus prevent slipping of the foundation.
  • the solution according to the invention makes it possible to create a cost-effective, climate-friendly solar support frame, which allows the construction of solar systems on sealed racks without cost disadvantage in relation to solar systems even on sealed or covered locations (such as conversion areas or former landfills).
  • the essence of the invention consists in that solar support frames with foundations, in particular with gravity foundations according to FIG. 1, consist of a solar table (1) and a lattice or network structure or of a plurality of lattice or network structures (4) filled with weighting material (8).
  • the grid or network structures are shaped so that the solar support frames are secured against displacement, tilting and lifting, and the solar tables can be mounted stream-optimized on them.
  • the features of the invention will become apparent from the elements of the claims and from the description, wherein both individual features and several in the form of combinations represent advantageous embodiments for which protection is sought with this document.
  • the invention consists in a combination of known (solar modules, profile carrier) and new elements (novel shaped grid or network structures, fasteners between grid or network structures and solar tables), which influence each other and in their new overall effect, a use advantage and aspired Achieve success, which is that the solar support frames according to the invention now surprisingly easy, fast and inexpensive to set up and dismantled.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of FIG. 1:
  • Solar support frame consisting of a solar table (1) with C-profile rails (2) and solar modules (3), on a grid or network structure (4), the two load-bearing with ballast material (8) bearing has (7).
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation of FIG. 3

Abstract

Die Erfindung betrifft Solaranlagen und ihre Befestigungssysteme für Solarmodule, insbesondere Solartraggestelle mit Schwerkraftfundamenten. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass Gitter- oder Netzstrukturen so geformt, angeordnet und durch Beschwerungsmaterial belastet sind, dass sie gegen Abheben, Verschieben und Kippen fixiert werden und dass Solartische auf ihnen befestigt sind. Die Solartraggestelle bestehen aus einem Solartisch oder aus mehreren Solartischen, aus mit Beschwerungsmaterial belasteten Gitter- oder Netzstrukturen und aus Verbindungselementen, die eine Befestigung der Solartische an den Gitter- oder Netzstrukturen ermöglichen.

Description

SOLARTRAGGESTELLE MIT FUNDAMENTEN
Beschreibung Die Erfindung betrifft das Gebiet der Solaranlagen und ihrer Befestigungssysteme für Solarmodule, vor allem Traggestelle mit Fundamenten und insbesondere Solartraggestelle mit Schwerkraftfundamenten.
Für Freiflächen konzipierte Solartraggestelle derzeit üblicher Bauart, bestehend aus Fundament, Aufständerung und Solartisch, werden mit einem der folgenden Systeme auf der Standortfläche fixiert:
auf unversiegelten, durchdringbaren Freiflächen:
- gerammte Pfosten, an denen ein so genannter Solartisch befestigt wird;
- auf versiegelten oder abgedeckten Flächen, auf denen nicht gerammt werden kann:
- vor Ort gegossene Betonfundamente, auf denen die Aufständerung und der Solartisch befestigt werden
- vorgefertigte Betongussteile, auf denen die Aufständerung und der Solartisch befestigt werden
(Christian Bürscher, 2008: "Rammen oder Betonieren - Montage im Freien". In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60-66. Berlin, Stuttgart).
Die kostengünstigste der aufgeführten Bauarten ist das Solartraggestell, das durch gerammte Pfosten gegründet wird. Diese Konstruktionen sind aber nur auf einem Untergrund realisierbar, der, je nach Bauart des Gestells, ein Rammen bis in Tiefen von mindestens 0,6 bis 2,5 m ermöglicht.
Auf Böden, die ein Rammen nicht ermöglichen, wird auf Solargestelle mit Betonfundamenten zurückgegriffen. Die Gründung dieser Solargestelle besteht im einfachsten Fall aus einem Betonblock, in dem eine oder mehrere Stützen des Gestells fixiert sind. Das Stahlbetonfertigteil wird entweder auf den Boden gestellt oder, je nach Ausführung, in eine Bodenvertiefung eingelassen. Alternativ zu Betonfertigteilen werden auch Fundamente direkt am Standort der Solaranlage gegossen (Christian Bürscher, 2008: „Rammen oder Betonieren - Montage im Freien". In: Photovoltaik Nr. 3, 2008, S. 60-66. Berlin, Stuttgart).
Der Beton muss in einem Kosten- und Energie-intensiven Verfahren hergestellt und in Form gebracht werden. Dies ist nicht nur teuer, sondern belastet zusätzlich die Umwelt, da bei der Herstellung von Zement sehr viel CO2 ausgestoßen wird (4% der weltweiten Emissionen). Kosten steigernd wirkt sich außerdem die Entsorgung von Betonfundamenten für den Rückbau der Solaranlage aus, denn die Betonteile der Fundamente sind meistens unhandlich und schwer transportierbar.
Des Weiteren weisen nicht in den Boden eingelassene Betonfundamente den Nachteil auf, dass sie bei Hangneigung, tonigen Böden und Niederschlag wegen ihrer glatten Auflagefläche relativ leicht zu rutschen beginnen.
Vor allem wegen der genannten Kostengründe werden die meisten Freiflächen-Solaranlagen auf Ackerflächen realisiert, weil sie unversiegelt und nicht abgedeckt sind, und somit eine Gründung der Solargestelle durch gerammte Stahlpfosten ermöglichen.
Schwerkraftfundamente derzeit üblicher Bauart werden in der Regel durch Betonteile realisiert. Diese werden mit einem Tragegestell verschraubt. Im einfachsten Fall bestehen sie aus einem Betonblock, in dem eine oder mehrere Stütze(n) fixiert ist /sind. Dieses Fundament wird entweder auf den Boden gestellt oder, je nach Ausführung, in eine Bodenvertiefung eingelassen (DE 202008008396 Ul).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Solartraggestell mit einem Fundament zu entwickeln, das beim Auf- und Abbau deutlich weniger Aufwand verursacht als herkömmliche Fundamente.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch das Prinzip der Schwerkraftfundamentierung gelöst, indem Gitter- oder Netzstrukturen, die Beschwerungsmaterial tragen, so als Teil von einem Solartraggestell oder von mehreren Solartraggestellen eingesetzt werden, dass diese durch das Beschwerungsmaterial gegen Abheben, Verschieben und Kippen fixiert werden. Die erfindungsgemäßen Solartraggestelle bestehen aus Fundamenten, insbesondere Schwerkraftfundamenten, aus einem Solartisch oder aus mehreren Solartischen mit Solarmodulen, aus Beschwerungsmaterial, aus Gitter- oder Netzstrukturen, die das Beschwerungsmaterial zumindest teilweise umgeben und es tragen und aus einem Verbindungselement oder aus mehreren Verbindungselementen zwischen Gitter- oder Netzstrukturen und Solartischen.
Die Gitter- oder Netzstrukturen sind zum Teil seitlich offen gestaltet und so ausgelegt, dass Solartische oder einzelne Module mit einer geeigneten Ausrichtung auf ihnen fixiert werden können. Die erfϊndungsgemäßen Gitter- oder Netzstrukturen (4) sind so geformt, dass sie sowohl Auflastlager (7, Hohlräume) ausbilden, die mit Beschwerungsmaterial (8) befüllt sind, als auch die Ständer ausprägen, auf denen die Solartische (1) befestigt sind.
Die erfindungsgemäßen Verbindungselemente (5, 6) bestehen aus geformten Blechen (gebogen), aus Bändern, Drähten oder Fasern, die um Teile der Gitter- oder Netzstruktur geschlungen oder in die Gitter- oder Netzstruktur eingehängt und am Solartisch befestigt sind. Dazu werden die Verbindungselemente so gestaltet, dass die Gitter- oder Netzstruktur über sie durch Schrauben (6) mit den Solartischen verbunden werden. Unter Solartisch wird im Rahmen dieser Erfindung eine Baugruppe verstanden, die aus einem Solarmodul oder aus mehreren Solarmodulen besteht, die gegebenenfalls zueinander durch Träger in einer Ebene liegend befestigt werden.
Verbindungselemente bedeuten im Rahmen dieser Erfindung gebogene Bleche, Bänder, Drähte oder Fasern, die um Teile der Gitter- oder Netzstruktur geschlungen oder in die Gitter- oder Netzstruktur eingehängt werden und durch die der Solartisch an der Gitter- oder Netzstruktur befestigt wird.
Unter Beschwerungsmaterial wird im Rahmen dieser Erfindung das Material verstanden, das in Verbindung mit der es umgebenden Netz- oder Gitterstruktur das Schwerkraftfundament ausbildet und das die erforderliche Gewichtskraft auf die Konstruktion ausübt.
Unter Ständern werden im Rahmen dieser Erfindung Gebilde verstanden, auf denen Solartische so befestigt sind, dass sie dauerhaft und stromertragsoptimiert ausgerichtet sind.
Die erfindungsgemäßen Gitter- oder Netzstrukturen sind so ausgebildet, dass sie mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen:
Sie tragen das Beschwerungsmaterial,
sie Ständern die Module in der gewünschten Neigung zur Sonne hin auf,
sie führen die Lasten (Gewicht des Solartisches, Windlast, Schneelast) ab.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass eine bestimmte Ausprägung der
Netz- oder Gitterstruktur, die das Beschwerungsmaterial trägt, gleichzeitig die Lastaufnahme und die Aufständerung übernimmt. Damit können ansonsten notwendige Lastaufnahme- Konstruktionen und Ständer entfallen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es überraschenderweise möglich, den Aufwand für die Erstellung und den Rückbau der Solartraggestell-Fundamente deutlich zu reduzieren. Dies liegt am Einsatz von gegenüber Beton deutlich kostengünstigeren Materialien wie Sand, Kies oder Bruchstein als wesentlichen Fundamentbestandteil sowie am Wegfallen der bei der Betonierung notwendigen Verschalung. Zusätzlich wird der Aufwand durch das Entfallen der sonst üblichen Aufständerungen zwischen Fundament und Solartisch reduziert.
Für den Rückbau muss die Netz- oder Gitterstruktur nur in ihrer Anordnung verschoben und das Beschwerungsgut mit einem Radlader verladen und per LKW abtransportiert werden. Dies reduziert gegenüber dem Rückbau von Betonfundamenten ebenfalls den Kostenaufwand.
Solartraggestelle mit Schwerkraftfundamenten lassen sich außerdem auch auf geneigten Flächen ohne Einlassung des Fundaments in den Boden realisieren, da die Auflagefläche aus Beschwerungsgut und Drahtgitter deutlich rauer ist als glatter Beton. Die Unebenheiten drücken sich in den (weichen) Untergrund und verhindern somit ein Abrutschen des Fundaments.
Alle Probleme des Solartraggestelleinsatzes auf ebenen bis flach geneigten Flächen - die kostenaufwendige Fundamentherstellung, der kostenaufwendige Rückbau, Klimaschädlichkeit der verwendeten Materialien und die Rutschanfälligkeit des Fundaments - werden durch die erfindungsgemäßen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, ein kostengünstiges, in der Herstellung klimafreundliches Solartraggestell zu schaffen, das auch auf versiegelten oder abgedeckten Standorten (wie z.B. Konversionsflächen oder ehemalige Mülldeponien) den Bau von Solaranlagen ohne Kostennachteil gegenüber Solaranlagen auf in den Boden gerammten Gestellen ermöglicht.
Die Summe der Vorteile gegenüber Betonfundamenten ermöglicht die Realisierung von Solaranlagen auf versiegelten oder abgedeckten Flächen zu Preisen, die niedriger sind als bei in den Boden gerammten Tragekonstruktionen auf beispielsweise Ackerböden.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass Solartraggestelle mit Fundamenten, insbesondere mit Schwerkraftfundamenten gemäß der Figur 1 aus einem Solartisch (1) und einer Gitter- oder Netzstruktur oder aus mehreren mit Beschwerungsmaterial (8) gefüllten Gitter- oder Netzstrukturen (4) bestehen. Dabei sind die Gitter- oder Netzstrukturen so geformt, dass die Solartraggestelle gegen Verschieben, Kippen und Abheben befestigt sind, und die Solartische stromertragsoptimiert auf ihnen befestigt werden können.
Die Merkmale der Erfindung gehen aus den Elementen der Ansprüche und aus der Beschreibung hervor, wobei sowohl einzelne Merkmale als auch mehrere in Form von Kombinationen vorteilhafte Ausführungen darstellen, für die mit dieser Schrift Schutz beantragt wird. Die Erfindung besteht in einer Kombination aus bekannten (Solarmodule, Profil-Träger) und neuen Elementen (neuartig geformte Gitter- oder Netzstrukturen, Verbindungselemente zwischen Gitter- oder Netzstrukturen und Solartischen), die sich gegenseitig beeinflussen und in ihrer neuen Gesamtwirkung einen Gebrauchsvorteil und den erstrebten Erfolg ergeben, der darin liegt, dass die erfindungsgemäßen Solartraggestelle nunmehr überraschend leicht, schnell und kostengünstig auf- und rückgebaut werden können.
Die Erfindung soll anhand der Figuren 1 bis 3 als Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu sein.
Die Figuren zeigen:
Figur 1:
Solartraggestell bestehend aus einem Solartisch (1) mit C-Profilschienen (2) und Solarmodulen (3), auf einer Gitter- oder Netzstruktur (4), die zwei mit Beschwerungsmaterial (8) befüllte Auflastlager aufweist (7).
Figur 2:
Verbindung zwischen C-Profilschiene (2) und Streben der Gitter- oder Netzstruktur (4) aus geformten Blechen (5) mit Schraube und Mutter (6).
Figur 3 :
Weitere Bauartvariante des Solartraggestells, bestehend aus einem Solartisch (1) mit C- Profilschienen (2) und Solarmodulen (3), auf einer Gitter- oder Netzstruktur (4), die zwei mit Beschwerungsmaterial (8) befüllte Auflastlager (Hohlräume) aufweist (7).
Bezugszeichenliste
(1) Solartisch
(2) C-Profilschiene
(3) Solarmodul
(4) Gitter- oder Netzstrukturen
(5) Verbindungselemente (geformte Bleche, Bänder, Drähte, Fasern)
(6) Schraube und Mutter
(7) Auflastlager (Hohlraum)
(8) Beschwerungsmaterial

Claims

Patentansprüche
1. Solartraggestelle zur Befestigung von Solaranlagen, im Grundaufbau bestehend aus Solarmodulen in Solartischen, aus Gitter- oder Netzstrukturen, die mit Beschwerungsmaterial belastet sind, gekennzeichnet dadurch, dass sie aus das Beschwerungsmaterial tragende
Gitter- oder Netzstrukturen und aus einem Verbindungselement oder aus mehreren Verbindungselementen zwischen Gitter- oder Netzstrukturen und Solartischen bestehen.
2. Solartraggestelle nach Anspruch 1 aus gefüllten Gitter- oder Netzstrukturen (4), gekennzeichnet dadurch, dass die Gitter- oder Netzstrukturen so geformt sind, dass sie sowohl Aufiastlager (7) ausbilden, die mit Beschwerungsmaterial (8) belastet sind, als auch Ständer ausprägen, auf denen die Solartische (1) befestigt sind.
3. Solartraggestelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Verbindungselemente (5) geformte Bleche, Bänder, Drähte oder Fasern darstellen, die um Teile der Gitter- oder
Netzstrukturen geschlungen oder in die Gitter- oder Netzstruktur eingehängt sind und über die der Solartisch mit Schrauben (6) an der Gitter- oder Netzstruktur befestigt ist.
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