WO2011023777A2

WO2011023777A2 - Vorrichtung, system mit mindestens zwei solcher vorrichtungen und verfahren zur bestückung einer photovoltaikanlage

Info

Publication number: WO2011023777A2
Application number: PCT/EP2010/062506
Authority: WO
Inventors: Carsten Schulze; Wolfgang Stienecke; Thomas Zerres
Original assignee: Schüco Tf Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-03-03
Also published as: WO2011023777A3; DE102009039246A1

Abstract

Eine Vorrichtung umfasst mindestens ein flächig ausgebildetes Element (101) zur Energieumwandlung und mindestens ein Trägerelement (102). Das mindestens eine Trägerelement (102) ist mit einer Hauptseite (104) des mindestens einen flächig ausgebildeten Elements (101) gekoppelt. Das mindestens eine Trägerelement (102) springt in mindestens einem Bereich (105) über das flächig ausgebildete Element (101) vor. In einem System mit mindestens zwei solcher Vorrichtungen werden die Vorrichtung mit den jeweiligen Trägerelement miteinander gekoppelt.

Description

Beschreibung

Vorrichtung, System mit mindestens zwei solcher Vorrichtungen und Verfahren zur Bestückung einer Photovoltaikanlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System umfassend mindestens eine erste und eine zweite solche Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestückung einer Photovoltaikanlage. Eine Form der Nutzung der im Sonnenlicht enthaltenen Energie sind Photovoltaikmodule, die auch Solarmodule bezeichnet werden. Photovoltaikmodule umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von untereinander elektrisch gekoppelten Solarzellen, die ü- ber den photovoltaischen Effekt eine im Licht enthaltene Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln.

Eine weitere Form der Nutzung der im Sonnenlicht enthaltenen Energie sind Solarkollektoren, die auch Sonnenkollektoren genannt werden. Diese wandeln die im Sonnenlicht enthaltene E- nergie in thermische Energie um. Solarkollektoren heizen dazu beispielsweise ein Übertragungsmedium auf, wobei nahezu das gesamte Strahlungsspektrum des Sonnenlichtes ausgenutzt wird.

Eine Mehrzahl von Photovoltaikmodulen wird als Solaranlage bezeichnet. Üblicherweise werden die Photovoltaikmodule dabei über Randklemmen auf einer Aufständerung befestigt. Insbesondere bei einer großen Anzahl an Solarmodulen, beispielsweise bei so genannten Freiflächensolaranlagen, ist eine solche Art der Installation teuer und aufwändig.

Es ist wünschenswert, eine Vorrichtung sowie ein System umfassend mindestens zwei solcher Vorrichtungen anzugeben, um eine relativ einfache flexible und damit kostengünstige In- _

stallation zu ermöglichen. Zudem ist es wünschenswert, ein Verfahren zur Bestückung einer Photovoltaikanlage anzugeben bei dem eine relativ einfache und schnelle Installation möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 10 beziehungsweise ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.

Eine Vorrichtung umfasst mindestens ein flächig ausgebildetes Element zur Energieumwandlung und mindestens ein Trägerelement. Das mindestens eine Trägerelement ist mit einer Hauptseite des mindestens einen flächig ausgebildeten Elements ge- koppelt. Das mindestens eine Trägerelement springt in mindestens einem Bereich über das flächig ausgebildete Element vor.

Durch den vorspringenden Bereich des Trägerelements, der über das flächig ausgebildete Element zur Energieumwandlung her- vorragt, ist eine möglichst flexible Montageschnittstelle gebildet. Mit dieser Montageschnittstelle kann die Vorrichtung möglichst einfach auf einer Unterkonstruktion oder auch direkt auf einer Dachfläche oder einem sonstigen Untergrund montiert werden.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst das mindestens eine flächig ausgebildete Element eine Mehrzahl von photovoltaischen Zellen zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Die Hauptseite ist von der Haupteinstrahlungsfläche der Mehrzahl von photovoltaischen Zellen abgewandt.

In einer Ausführungsform ist das Trägerelement eingerichtet, an dem mindestens einen Bereich mit einem Untergrund gekop- _

pelt zu werden. Durch das Koppeln des Trägerelements mit dem Untergrund an dem vorspringenden Bereich ist die Montage relativ einfach möglich, da auf aufwändiger zu montierende Bauteile, wie beispielsweise Rahmenklemmen, mit denen die Module auf eine Unterkonstruktion geschraubt werden, weitestgehend verzichtet werden kann.

In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Trägerelement eingerichtet, an dem mindestens einen Bereich mit einer Unterkonstruktion mit mindestens einer länglich ausgedehnten Profilstange gekoppelt zu werden. Das mindestens eine Trägerelement kann eingerichtet sein, an dem Bereich durch eine Schraubverbindung mit der Profilstange gekoppelt zu werden. Durch das Koppeln des Trägerelements an dem vorspringenden Bereich mit einer Schraubverbindung kann das Trägerelement direkt mit der Unterkonstruktion gekoppelt werden. Auf zusätzliche Verbindungselemente, wie beispielsweise Rahmenklemmen mit denen Photovoltaikmodule auf Unterkonstruktionen ge- schraubt werden müssen, kann weitestgehend verzichtet werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Trägerelement eingerichtet, an dem mindestens einen Bereich durch ein Koppelelement mit einer Folienbahn gekoppelt zu werden.

Da das Trägerelement an dem vorspringenden Bereich mittels eines Koppelelements mit einer Folienbahn gekoppelt werden kann, beispielsweise einer Foliendichtungsbahn eines Flach- dachs, kann das Trägerelement ohne eine zusätzliche Unterkonstruktion auf der Folienbahn montiert werden. - -

Das mindestens eine Trägerelement kann in einem dem mindestens einen Bereich gegenüberliegenden zweiten Bereich über das flächig ausgebildete Element vorspringen. Durch den zweiten vorspringenden Bereich ist eine weitere Montageschnittstelle der Vorrichtung ausgebildet, die entsprechend dem ersten vorstehenden Bereich ausgebildet sein kann . In einer Ausführungsform erstreckt sich das mindestens eine Trägerelement länglich ausgedehnt entlang des flächig ausgebildeten Elements. Durch das länglich ausgedehnte Trägerelement, beispielsweise eine Profilstange, ist eine oder mehrere Montagemöglichkeiten ausgebildet und zudem kann das Träger- element die Vorrichtung, insbesondere das Rücksubstrat des Elements zur Energieumwandlung, mechanisch stabilisieren.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens ein zweites Trägerelement, das mit der Hauptseite des mindes- tens einen flächig ausgebildeten Elements gekoppelt ist. Das zweite Trägerelement springt in einem Bereich des zweiten Trägerelements über das flächig ausgebildete Element vor.

Durch das zweite Trägerelement können weitere Montagepunkte, wie in Verbindung mit dem ersten Trägerelement beschrieben, ausgebildet sein. Zudem kann das zweite Trägerelement die Vorrichtung, insbesondere das Rücksubstrat des Elements zur Energieumwandlung, weiter mechanisch stabilisieren. In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Trägerelement eingerichtet, an dem Bereich mit einem weiteren Trägerelement einer weiteren solchen Vorrichtung gekoppelt zu werden . _

Durch die Kopplung von zwei Vorrichtungen an dem vorspringenden Bereich kann ein zusammenhängendes System gebildet werden, das dann gemeinsam möglichst einfach montiert werden kann .

Ein System umfasst mindestens eine erste und eine zweite solche Vorrichtung. Der mindestens eine Bereich des mindestens einen Trägerelements der ersten Vorrichtung ist mit dem min- destens einen Trägerelement der zweiten Vorrichtung gekoppelt.

Dadurch, dass die erste Vorrichtung an dem vorspringenden Bereich mit dem Trägerelement der zweiten Vorrichtung gekoppelt ist, ist relativ einfach eine Anordnung hergestellt, die möglichst einfach montiert werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst das System mindestens ein Koppelelement zur Kopplung des mindestens einen Bereichs des mindestens einen Trägerelements der ersten Vorrichtung mit dem Trägerelement der zweiten Vorrichtung.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das System eine Unterkonstruktion zur Aufnahme des mindestens einen Trägerele- ments der ersten Vorrichtung und des mindestens einen Trägerelements der zweiten Vorrichtung. Das Koppelelement kann eingerichtet sein, das mindestens eine Trägerelement der ersten Vorrichtung und das mindestens eine Trägerelement der zweiten Vorrichtung gemeinsam mit der Unterkonstruktion zu koppeln.

Dadurch, dass das Koppelelement eingerichtet ist, die Trägerelemente zweier Vorrichtungen gemeinsam mit der Unterkonstruktion zu koppeln, kann die Anzahl der notwendigen Monta- - -

geschritte reduziert werden, da in einem Montageschritt zwei Vorrichtungen mit der Unterkonstruktion gekoppelt werden können . In einer Ausführungsform umfasst das Koppelelement ein

Schraubelement. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Koppelelement ein verschweißbares Folienelement.

Ein Verfahren zur Bestückung einer Photovoltaikanlage umfasst ein Bereitstellen eines Untergrunds zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls . Das mindestens eine Photovoltaikmo- dul wird bereitgestellt, wobei das mindestens eine Photovol- taikmodul mit mindestens einem Trägerelement gekoppelt ist. Mindestens ein über das Photovoltaikmodul vorspringender Be- reich des mindestens einen Trägerelements wird mit dem Untergrund gekoppelt.

Durch das Koppeln des mindestens einen Photovoltaikmoduls mit dem Untergrund an mindestens einem vorspringenden Bereich des mindestens einen Trägerelements ist das mindestens eine Photovoltaikmodul relativ einfach und flexibel auf verschiedensten Untergründen koppelbar.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Verschrau- ben des mindestens einen vorspringenden Bereichs des mindestens einen Trägerelements mit dem Untergrund. Durch das Ver- schrauben können zwei Trägerelemente von zwei Photovoltaikmo- dulen miteinander gekoppelt werden. Durch das Koppeln von zwei Photovoltaikmodulen an dem vorspringenden Bereich des Trägerelements und dem gleichzeitigen Koppeln mit dem Untergrund kann die Photovoltaikanlage mög- - -

liehst einfach und schnell bestückt werden, da die Anzahl der Montageschritte reduziert werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Schweißen eines Folienelements zum Koppeln des mindestens einen vorspringenden Bereichs. Durch das Schweißen können zwei Trägerelemente miteinander gekoppelt werden.

Durch das Verschweißen eines Folienelements zum Koppeln zwei- er Trägerelemente und zum gleichzeitigen Koppeln mit einem Untergrund kann die Photopholtaikanlage relativ einfach auf einem Folienuntergrund, beispielsweise einem Flachdach, gekoppelt werden, da keine zusätzliche Unterkonstruktion nötig ist und die Verfahrensschritte reduziert werden können.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 12 erläuterten Beispielen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Systems gemäß einer Ausführungsform, Figur 5 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausführungsform,

Figur 6 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß ei- ner Ausführungsform,

Figur 7 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Systems gemäß einer Ausführungsform, Figur 8 eine schematische Darstellung eines Trägerelements gemäß einer Ausführungsform,

Figur 9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform,

Figur 10 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform,

Figur 11 eine schematische Darstellung einer Photovoltaikan- läge gemäß einer Ausführungsform und

Figur 12 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. Gleiche, gleichartige und gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 umfasst ein flächig ausgedehntes E- lement zur Energieumwandlung, beispielsweise ein Photovol- taikmodul 101. Das Photovoltaikmodul 101 weist eine Mehrzahl von photovoltaischen Zellen 107 auf. Ein erstes Trägerelement 102 und ein zweites Trägerelement 103 sind mit einer Haupt- _

seite 104 (Figur 2) des Photovoltaikmoduls 101 gekoppelt. Das erste Trägerelement 102 steht in einem Bereich 105 über das Photovoltaikmodul 101 über. Der Bereich 105 ist an einem Ende 123 des Trägerelements 102 angeordnet. An einem weiteren Ende 124 des Trägerelements 102 das dem Ende 123 gegenüberliegt steht das Trägerelement 102 mit einem Bereich 106 über das Photovoltaikmodul 101 über. Das Trägerelement 102 erstreckt sich von dem Ende 123 bis zu dem Ende 124 teilweise unterhalb des Photovoltaikmoduls. Das zweite Trägerelement 103 steht in einem Bereich 113 über das Photovoltaikelement vor. An einer dem Bereich 115 gegenüberliegenden Seite des Trägerelements 103 steht das Trägerelement 103 in einem Bereich 125 über das Photovoltaikmodul 101 über. Das Photovoltaikmodul bedeckt jeweils ein Teil der Trägerelemente 102 und 103 und bedeckt die Bereiche 105, 106, 115 und 125 der der Trägerelemente 102 und

103 nicht. Das Trägerelement ist auf die Hauptseite des Photovoltaikmoduls 101 aufgeklebt.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung 100 wie in Figur 1 gezeigt entlang der Linie A-A' . Das Trägerelement 102 ist in y-Richtung unterhalb des Photovoltaikmoduls 101 angeordnet und erstreckt sich in x-Richtung entlang des Photovoltaikmoduls 101. Das Trägerelement 102 ist an der Hauptseite

104 mit dem Photovoltaikmodul 101 gekoppelt. Das Photovol- taikmodul weist eine Haupteinstrahlungsfläche 108 auf die der Hauptseite 104 gegenüberliegt. In x-Richtung springt das Trägerelement 102 in dem Bereich 105 über das Photovoltaikmodul

101 vor. In negativer x-Richtung springt das Trägerelement

102 in dem Bereich 106 über das Photovoltaikmodul 101 vor. Das Trägerelement 102 steht in dem Bereich 105 eine Länge 122 in x-Richtung über das Photovoltaikmodul 101 über. Beispielsweise weist der Bereich 105 in x-Richtung die Länge 122 von 40 Millimeter plus/minus zehn Prozent auf. Die Länge 122 kann _

auch größer sein beispielsweise 50 Millimeter plus/minus zehn Prozent oder länger als 50 Millimeter. Die Länge 122 kann auch geringer sein als 40 Millimeter beispielsweise 30 Millimeter plus/minus zehn Prozent oder geringer als 30 Millime- ter. Der Bereich 105 an dem Ende 123 des Trägerelements 102 und der Bereich 119 an dem dem Ende 123 gegenüberliegenden Ende 124 des Trägerelements sind punktsymmetrisch ausgebildet, wie näher in Figur 7 dargestellt. Dadurch können die entsprechenden Bereiche der jeweiligen Trägerelemente von ne- beneinander angeordneten Vorrichtungen 100 möglichst einfach miteinander gekoppelt werden, beispielsweise ineinander geschoben werden. Der Bereich 105 des Trägerelements 102 ist so ausgebildet, dass er mit einem dem Bereich 106 entsprechenden Bereich eines weiteren Trägerelements eingeschoben, eingehakt oder anderweitig gekoppelt werden kann, so dass die beiden Trägerelemente mechanisch miteinander gekoppelt sind.

Das flächig ausgebildete Element ist in der gezeigten Darstellung das Photovoltaikmodul 101, das die Mehrzahl von pho- tovoltaischen Zellen 107 aufweist, zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie. Das flächig ausgebildete Element kann auch ein Sonnenkollektor zur Umwandlung von Strahlungsenergie in thermische Energie sein. Das Photovoltaikmodul 101 ist beispielsweise als Dünnfilm- beziehungswei- se Dünnschichtsolarmodul ausgeführt.

Dünnschichtsolarmodule weisen photoaktive Schichten einer Dicke im Bereich von wenigen zehn Nanometern bis einigen Mikrometern auf. Üblicherweise werden die photoaktiven Schichten zusammen mit Kontakt- und gegebenenfalls Reflektionsschichten großflächig auf ein Substrat, beispielsweise eine Glasscheibe, aufgebracht. Mit Hilfe von einem oder mehreren Struktu- rierungsschritten wird eine Mehrzahl von einzelnen streifen- _

förmigen Solarzellen gebildet, die elektrisch in Serie verschaltet sind. Die Breite der streifenförmigen Solarzellen, auch Zellstreifen genannt, liegt im Bereich von Zentimetern. Auf die äußeren Zellstreifen werden üblicherweise Stromabneh- mer aufgebracht, über die das Dünnschichtsolarmodul angeschlossen wird und die erzeugte elektrische Leistung abgeführt werden kann.

Auf das beschichtete Substrat wird zumeist ein weiteres flä- chiges Material, zum Beispiel eine weitere Glasscheibe, auflaminiert, um die photoaktiven Schichten vor Beschädigungen und Umwelteinflüssen zu schützen. Zur Verstärkung des Solarmoduls kann ein umlaufender Rahmen beispielsweise aus Aluminium eingesetzt werden. Bei Photovoltaikmodulen ohne einen solchen Rahmen, so genannte rahmenlose Dünnschichtsolarmodule, kann zur Stabilisierung und zur Unterstützung der Tragfähigkeit des Photovoltaikmoduls ein Trägerelement oder mehrere Trägerelemente angeordnet werden. Die Trägerelemente können auch an weiteren Bauformen von Photovoltaikmodulen oder Son- nenkollektoren angeordnet werden, beispielsweise an der Rückseite von (poly-) kristallinen Photovoltaikmodulen. Beispielsweise kann das Element zur Energieumwandlung mit dem Trägerelement 102 durch eine Klebeverbindung oder eine

Schraub- oder Klemmverbindung gekoppelt sein. Insbesondere ist das Trägerelement 102 ausgebildet zusätzlich zur dem

Rücksubstrat auf das Photovoltaikmodul aufgebracht zu werden. Das Trägerelement wird zur mechanischen Unterstützung und Stabilisierung des Rücksubstrats an dem Photovoltaikmodul befestigt. Vor dem Anbringen des Trägerelements sind die HaIb- leiterschichten des Photovoltaikmoduls, bei dem beispielsweise die Halbleiterschichten zwischen zwei Glassubstraten angeordnet sind, vollständig abgeschieden. _

An den vorspringenden Bereichen 105 und 106 beziehungsweise 115 und 125 kann die Vorrichtung 100 jeweils mit einem Untergrund 109 (Figur 3) gekoppelt werden. Die Vorrichtung 100 kann in einer Ausführungsform mit dem Untergrund 109 ver- schraubt werden. In einer weiteren Ausführungsform, wie näher in Verbindung mit Figur 3 erläutert, kann die Vorrichtung 100 über ein Folienelement 118 (Figur 3), das an dem Bereich 105 angeordnet ist mit dem Untergrund gekoppelt werden, indem das Folienelement 118 mit dem Untergrund verschweißt wird.

Zur Kopplung mit dem Untergrund kann das Trägerelement 102 Ausnehmungen 119 jeweils in den vorspringenden Bereichen 105 beziehungsweise 106 aufweisen. Die Ausnehmungen sind beispielsweise eingerichtet, Schrauben, Klemmen oder weitere Koppelelemente aufzunehmen.

Figur 3 zeigt die Vorrichtung 100, die gemäß einem Ausführungsbeispiel auf dem Untergrund 109 befestigt ist. Der Untergrund 109 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel mindestens eine Folienbahn 113. Die Folienbahn 113 umfasst beispielsweise eine EPDM-Folienbahn oder eine andere Folienbahn, die Kautschuk umfasst. Die Folienbahn 113 kann auch Kunststoff umfassen, wie beispielsweise PVC, PE, EVA, PIB oder Thermopolyolefine . Insbesondere ist der Untergrund 109 ein

Flachdach oder ein flach geneigtes Dach, das mittels der Folienbahn 113 gegen Umwelteinflüsse, beispielsweise Witterung und Feuchtigkeit, abgedichtet ist. Die Vorrichtung 100 ist jeweils mit den Trägerelementen 102 und 103 auf die Folienbahn 113 gelegt. Die Trägerelemente 102 und 103 berühren jeweils die Folienbahn 113. An den vorspringenden Bereichen 105, 106, 115 beziehungsweise 125 ist je- _

weils ein Folienelement 118 angeordnet. Zur besseren Kennt- lichmachung sind die Trägerelemente 102 und 103 an den vorspringenden Bereichen, die von den Folienelementen 118 überdeckt werden, gestrichelt gezeichnet. Die Folienelemente 118 sind zur Befestigung der Vorrichtung 100 mit dem Untergrund 109, insbesondere der Folienbahn 113, verschweißt. Insbesondere weisen die Folienelemente 118 das gleiche Material wie die Folienbahn 113 auf. In einer weiteren Ausführungsform weisen die Folienbahnen 118 ein anderes Material als die Fo- lienbahn 113 auf, das mit der Folienbahn 113 verschweißt werden kann. Beispielsweise wird das Folienelement 118 durch Heißluftschweißen mit der Folienbahn 113 gekoppelt. Beispielsweise weist das Folienelement 118 eine Länge 126 quer zu der Längsrichtung des Trägerelements 102 von etwa 15 Zen- timetern auf. Das Folienelement kann auch eine geringere Länge aufweisen, beispielsweise 12 Zentimeter oder weniger. Das Folienelement 118 kann auch länger sein, beispielsweise 20 Zentimeter oder mehr. Das Folienelement 118 weist die Länge 126 auf, so dass das Folienelement den vorspringenden Bereich des Trägerelements 102 überspannen kann und an beiden Seiten des Trägerelements 102 mit dem Untergrund verschweißt werden kann, so dass die Vorrichtung 100 mit dem Untergrund gekoppelt ist. Mit dem beschriebenen System zur Befestigung der Vorrichtung 100 ist das Photovoltaikmodul 101 durch die Trägerelement 102 beziehungsweise 103 möglichst einfach mit einem Foliendach koppelbar. Zur Montage kann auf eine Unterkonstruktion, die beispielsweise Profilstangen umfasst, verzichtet werden. Zu- dem kann auf ein Durchbohren des Flachdachs verzichtet werden. Die Vorrichtung wird lediglich mit den Trägerelementen auf das Flachdach gelegt und mittels der Folienelemente, die mit dem Flachdach verschweißt werden, auf dem Flachdach be- _

festigt. Dabei wird die Dichtheit und Witterungsbeständigkeit der Folienbahn 113 des Flachdachs nicht beziehungsweise nur unwesentlich beeinträchtigt. Ein extra Abdichten der Montagepunkte wie bei Durchbohrungen notwendig kann vermieden wer- den .

Figur 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B' der Figur 3. Das Folienelement 118 weist zwei Schweißverbindungen 120 mit der Folienbahn 113 auf. Die Folienbahn ist auf dem Untergrund 109, beispielsweise ein Flachdach, angeordnet. Das Folienelement 118 überspannt ausgehend von einer Schweißverbindung 120 das Trägerelement 102 bis zu der zweiten Schweißverbindung 120. Figur 5 zeigt ein System aus zwei Photovoltaikmodulen 101 beziehungsweise 116. Die Photovoltaikmodule 101 beziehungsweise 116 sind über die jeweiligen Trägerelemente 102 beziehungsweise 121 mit einer Unterkonstruktion 110 gekoppelt. Die Unterkonstruktion weist Profilstangen 111 auf. Die Profilstan- gen 111 sind beispielsweise länglich ausgedehnte Aluminiumprofile oder verzinkte Stahlprofile. Es können auch weitere Profilstangen eingesetzt werden, beispielsweise aus Kunststoff. Das Photovoltaikmodul 101 ist mittels des Trägerelements 102 an dem vorspringenden Bereich 106 durch eine Schraubverbindung 127 mit der Unterkonstruktion 110 gekoppelt. Am gegenüberliegenden Ende des Photovoltaikmoduls 101 ist das Trägerelement 102 an dem vorspringenden Bereich mit einer Schraub- Verbindung 112 sowohl mit dem Trägerelement 121 des zweiten Photovoltaikmoduls 116 gekoppelt als auch mit der Unterkonstruktion 110. _

Lediglich eine einzige Schraubverbindung 112 koppelt den Rückträger 102 des Photovoltaikmoduls 101 und das Trägerelement 121 des zweiten Photovoltaikmoduls 116 mit der Unterkonstruktion. Dazu sind die Trägerelemente 102 und 121 einge- richtet ineinander einzugreifen und überlappend an der Profilstange 111 angeordnet zu werden. Die Trägerelement 102 und 121 können auch ineinander verhakt werden. Die jeweiligen Ausnehmungen 119 des Trägerelements 102 und des Trägerelements 121 sind dazu beispielsweise überlappend angeordnet, so dass ein Schraubelement 117 (Figur 7), beispielsweise eine

Maschinenschraube oder eine Blechschraube, durch die jeweilige Ausnehmung 119 geführt werden kann und mit der Unterkonstruktion verschraubt werden kann. An der der Verschraubung 112 gegenüberliegenden Seite des

Rückträgers 121 ist das zweite Photovoltaikmodul 116 mit einer Verschraubung 128 mit der Unterkonstruktion verschraubt. Um zwei Photovoltaikmodule mit der Unterkonstruktion zu koppeln sind so im einfachsten Fall lediglich drei Schraubver- bindungen mit der Unterkonstruktion notwendig.

Allgemein ist im einfachsten Fall, wenn die Photovoltaikmodule jeweils einen Rückträger aufweisen bei einem System mit einer Anzahl n von Photovoltaikmodulen eine Kopplung mit n+1 Schraubverbindungen ausreichend, um die Photovoltaikmodule mit dem Untergrund zu koppeln. Weisen die Photovoltaikmodule jeweils zwei Trägerelemente auf, so ist bei einer Anzahl von n Photovoltaikmodulen eine Kopplung von 2n+2 Schraubverbindungen mit dem Untergrund ausreichend, um die Photovoltaikmo- dule zu montieren.

Figur 6 zeigt ein System von zwei Photovoltaikmodulen die auf einem die Folienbahn 113 umfassenden Untergrund montiert - -

sind. Das erste Photovoltaikmodul 101 ist auf der dem zweiten Photovoltaikmodul 116 abgewandten Seite durch das Trägerelement 102 mittels des Folienelements 118 auf dem Untergrund befestigt. Dazu ist das Folienelement 118 mit der Folienbahn 113 verschweißt. Zwischen den beiden Photovoltaikmodulen 101 und 116 sind die jeweiligen Trägerelemente 102 beziehungsweise 121 mittels eines einzigen Folienelements 118 miteinander und mit dem Untergrund gekoppelt. Das Trägerelement 102 und das Trägerelement 121 sind dazu überlappend beziehungsweise ineinander eingreifend angeordnet und gemeinsam von dem Folienelement 118 überspannt, das mit der Folienbahn 113 verschweißt ist. Zwischen den beiden Photovoltaikmodulen 101 und 116 ist lediglich ein Folienelement 118 notwendig, um sowohl den Rückträger 102 des ersten Photovoltaikmoduls 101 als auch den Rückträger 121 des zweiten Photovoltaikmoduls 116 an dem Untergrund zu befestigen.

Das Photovoltaikmodul 116 ist auf der dem Photovoltaikmodul 101 abgewandten Seite an dem Rückträger 121 mittels eines Fo- lienelements 118 an dem Untergrund befestigt. Zur Montage der zwei Photovoltaikmodule 101 und 116 sind im einfachsten Fall wenn die Photovoltaikmodule jeweils ein Trägerelement aufweisen drei Folienelemente 118 ausreichend. Weisen die Photovoltaikmodule jeweils zwei Trägerelemente auf sind sechs Folien- elemente 118 ausreichend. Es können auch Folienelemente eingesetzt werden die eine Länge aufweisen, um die zwei Trägerelemente zu überspannen. Ein solches Folienelement kann dann zwischen den Trägerelementen mit dem Untergrund verschweißt werden. Allgemein ist im einfachsten Fall wenn die Photovol- taikmodule jeweils einen Rückträger aufweisen bei einem System mit einer Anzahl n an Photovoltaikmodulen eine Kopplung mit n+1 Folienelementen ausreichend, um die Photovoltaikmodule mit dem Untergrund zu verbinden. Weisen die Photovoltaik- _

module jeweils zwei Trägerelemente auf, so ist bei einer Anzahl von n Photovoltaikmodulen eine Kopplung von 2n+2 Folienelementen mit dem Untergrund ausreichend, um die Photovol- taikmodule zu montieren. Bei Folienelementen, die zwei Trä- gerelemente zu überspannen, sind auch bei zwei Trägerelementen pro Photovoltaikmodul, n+1 Folienelementen ausreichend, um die Photovoltaikmodule mit dem Untergrund zu verbinden.

Figur 7 zeigt einen Ausschnitt von zwei überlappend angeord- neten Rückträgern 102 und 121 entlang der Linie C-C der Figur 5. Der vorspringende Bereich 105 des Trägerelements 102 überlappt sich teilweise mit einem vorspringenden Bereich 129 des Trägerelements 121. Die vorspringenden Bereiche können sich auch vollständig überlappen. Das Trägerelement 102 weist in dem vorspringenden Bereich eine Abstufung auf und das Trägerelement 121 weist ebenso eine Abstufung auf, die zu der Abstufung des Trägerelements 102 korrespondierend ist. Die Trägerelemente 102 und 121 weisen jeweils eine Ausnehmung 119 auf, durch die das Schraubelement 117 geführt ist. Das

Schraubelement 117 kann entweder lediglich das Trägerelement 102 und das Trägerelement 121 koppeln oder sowohl das Trägerelement 102 als auch das Trägerelement 121 miteinander und zusätzlich mit einer Unterkonstruktion koppeln. Werden in einer weiteren Ausführungsform das Trägerelement 102 und das Trägerelement 121 mit dem Folienelement 118 mit dem Untergrund gekoppelt kann auf das Schraubenelement 117 verzichtet werden. Die Trägerelemente 102 und 121 können in einer Ausführungsform auch miteinander verhakt werden, so dass sie ohne zusätzliche Schraubverbindung miteinander gekoppelt sind.

Figur 8 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines Trägerprofils 102. Das Trägerelement 102 kann auch eine andere Form aufweisen, die eingerichtet ist mit dem Photovoltaikmodul 101 - o -

gekoppelt zu werden und das Photovoltaikmodul mechanisch zu stabilisieren. Zudem weist das Trägerelement 102 eine Form auf, die sowohl eine Kopplung mit dem Untergrund über

Schraubverbindungen als auch über das Folienelement 118 er- möglicht oder weitere Ausführungsformen einer Kopplung. Beispielsweise kann das Trägerelement 102 mit einer Unterkonstruktion verklemmt oder formschlüssig gekoppelt werden. Beispielsweise ist das Trägerelement 102 im Querschnitt als Hutprofil, als Trapezprofil, als V- oder als U-Profil ausge- bildet. Insbesondere umfasst das Trägerelement Aluminium oder verzinkten Stahl. Das Trägerelement 102 kann ein weiteres Material umfassen, das geeignet ist das Photovoltaikmodul 101 mechanisch zu stabilisieren und eine Montagemöglichkeit auszubilden .

Figur 9 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der der Rückträger 102 lediglich an einer Seite über das Photovoltaikmodul 101 mit dem Bereich 105 vorspringt. Ebenso springt das Trägerelement 103 lediglich auf der einen Seite des Photovoltaikmoduls 101 über das Photovoltaikmodul mit dem Bereich 115 über. Das Trägerelement 102 beziehungsweise das Trägerelement 103 erstreckt sich von dem vorspringenden Bereich 105 bis zur gegenüberliegenden Kante 130 des Photovoltaikmoduls 101. Der Rückträger 102 beziehungsweise der Rück- träger 103 springen an der Kante 130 nicht über das Photovoltaikmodul 101 vor.

Figur 10 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung 100 die lediglich ein Trägerelement 102 aufweist. Das Trägerelement 102 ist mittig zum Photovoltaikmodul 101 mit dem Photovoltaikmodul 101 gekoppelt und weist an zwei gegenüberliegenden Seiten den vorspringenden Bereich 105 beziehungsweise den vorspringenden Bereich 106 auf. Das einzige Trägerelement 102 _

kann auch lediglich einen einzigen vorspringenden Bereich aufweisen wie in Verbindung mit Figur 9 beschrieben.

Figur 11 zeigt eine Photovoltaikanlage mit 15 Photovoltaikmo- dulen 101, die in fünf Reihen zu je drei Modulen angeordnet sind. Die Photovoltaikmodule weisen jeweils zwei Trägerelemente 102 auf, die beginnend an einer ersten Seite 131 mit dem Untergrund gekoppelt sind. An einer der ersten Seite 131 gegenüberliegenden Seite 132 der ersten Photovoltaikmodule 101 sind die Rückträger der ersten Module sowohl mit den Rückträgern der Photovoltaikmodule der zweiten Spalte als auch mit dem Untergrund gekoppelt. An einer der Seite 132 gegenüberliegenden Seite 133 der zweiten Photovoltaikmodule sind die Rückträger der zweiten Photovoltaikmodule sowohl mit den Rückträgern der Photovoltaikmodule der dritten Spalte als auch mit dem Untergrund gekoppelt. An einer der Seite 133 gegenüberliegenden Seite 134 der dritten Photovoltaikmodule, die der Seite 131 der Photovoltaikanlage gegenüberliegt, sind die Rückträger der dritten Photovoltaikmodule mit dem Unter- grund gekoppelt. Die Kopplungsstellen sind jeweils mit einem Kreuz gekennzeichnet.

An der Seite 131 und/oder der Seite 134 kann zusätzlich zur Befestigung an den jeweiligen vorspringenden Bereichen der Trägerelemente eine Abrutschsicherung montiert werden. Dies ist vergleichsweise einfach möglich, da die vorspringenden Bereiche eine leicht zugängliche Montageschnittstelle für die Abrutschsicherung bereitstellen. Die Abrutschsicherung dient beispielsweise als zusätzlicher Schutz gegen ein ungewolltes Abrutschen der Photovoltaikmodule bei geneigter Montage beziehungsweise gegen ein Verschieben einzelner Schichten oder Elemente der Photovoltaikmodule relativ zueinander, was bei- _

spielsweise bei großer Hitze und bei aufgeklebten Trägerelementen auftreten kann.

Wie weiterhin in Figur 11 gezeigt werden die Module gemäß der beschriebenen Kopplungsverfahren nicht zwingend bündig montiert, da an den Seiten 132 und 133 die vorstehenden Bereiche nicht von Photovoltaikmodulen überdeckt werden, um beispielsweise leicht zugänglich zu bleiben, um mittels eines Folienelements oder einer leicht zugänglichen Verschraubung mit dem Untergrund gekoppelt werden zu können. Insbesondere bei einer Montage der Photovoltaikanlage auf einem Flachdach oder bei einer Freiflächenanlage wirkt sich die nicht bündige Montage nicht negativ aus, da Faktoren wie der optische Eindruck oder die Flächenausnutzung eine untergeordnete Rolle spielen.

Ausgehend von der Seite 131 sind die Trägerelemente jeweils in den vorspringenden Bereich nicht von Photovoltaikmodulen bedeckt. Daraufhin folgt jeweils ein Bereich der Trägerelemente, der von dem jeweiligen Photovoltaikmodul bedeckt ist und an dem das Trägerelement mit dem Photovoltaikmodul gekoppelt ist. Insbesondere sind die Trägerelemente jeweils in diesem Bereich unterhalb der Haupteinstrahlungsfläche des jeweiligen Photovoltaikmoduls angeordnet. Daraufhin folgt wiederum jeweils ein vorspringender Bereich des Trägerelements, der nicht von einem Photovoltaikmodul bedeckt ist. Dieser vorspringende Bereich, an dem jeweils Trägerelemente von nebeneinander angeordneten Photovoltaikmodulen angeordnet sein können an der Seite 132, ist groß genug, um einen relativ einfachen Zugang zu den Montageflächen der jeweiligen Träger- elemente zu gewährleisten.

Figur 12 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestückung einer Photovoltaikanlage. In einem ersten Schritt 201 _

wird der Untergrund 109 auf dem die Photovoltaikanlage installiert werden soll bereitgestellt. Der Untergrund kann die Unterkonstruktion 110 umfassen, die beispielsweise auf einem Dach, einer Freifläche oder einer Fassade angeordnet ist.

In einem Schritt 202 wird die Anzahl der zu installierenden Vorrichtungen bereitgestellt. In einer Ausführungsform wird in dem Schritt 202 zudem eine entsprechende Anzahl von Folienelemente oder Schraubelementen bereitgestellt, die nötig ist um die Vorrichtungen mit dem Untergrund zu koppeln.

In einem Schritt 203 werden die Vorrichtungen jeweils mit dem Untergrund gekoppelt, indem die jeweiligen vorspringenden Bereiche der Trägerelemente mit dem Untergrund gekoppelt wer- den. Dies kann beispielsweise ein Verschrauben der vorspringenden Bereiche mit dem Untergrund umfassen. Dies kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein Verschweißen insbesondere ein Heißluftschweißen der Folienelemente mit dem Untergrund im Bereich der jeweiligen vorspringenden Bereiche um- fassen. Zudem können die jeweiligen vorspringenden Bereiche der Trägerelemente von unmittelbar nebeneinander angeordneten Photovoltaikmodulen miteinander gekoppelt werden.

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Bezugszeichen

100 Vorrichtung

101 Photovoltaikmodul

102, 103, 121 Trägerelement

104 Hauptseite

105, 106, 125, 129 Bereich

107 photovoltaischen Zellen

108 Haupteinstrahlungsfläche

109 Untergrund

110 Unterkonstruktion

111 Profilstange

112, 127, 128 Schraubverbindung

113 Folienbahn

114 Koppelelement

115 Bereich des zweiten Trägerelements

116 Photovoltaikmodul

117 Schraubelement

118 Folienelement

119 Ausnehmung

120 Schweißverbindung

122 Länge

123, 124 Ende

126 Länge

130 Kante

131, 132, 133, 134 Seite

201 bis 203 Verfahrenschritte eins bis drei

Claims

_ Patentansprüche

1. Vorrichtung, umfassend:

- mindestens ein flächig ausgebildetes Element (101) zur E- nergieumwandlung,

- mindestens ein Trägerelement (102), bei der

- das mindestens eine Trägerelement (102) mit einer Hauptseite (104) des mindestens einen flächig ausgebildeten Elements (101) gekoppelt ist, und

- das mindestens eine Trägerelement (102) in mindestens einem Bereich (105) über das flächig ausgebildete Element (101) vorspringt .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das mindestens eine flächig ausgebildete Element (101) eine Mehrzahl von photo- voltaischen Zellen (107) zur Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie aufweist und bei dem die Hauptseite

(104) von der Haupteinstrahlungsfläche (108) der Mehrzahl von photovoltaischen Zellen (107) abgewandt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das mindestens eine Trägerelement (102) eingerichtet ist, an dem mindestens einen Bereich (105) mit einem Untergrund (109) gekoppelt zu werden .

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das mindestens eine Trägerelement (102) eingerichtet ist, an dem mindestens einen Bereich (105) mit einer Unterkonstruktion

(110) mit mindestens einer länglich ausgedehnten Profilstange (111) gekoppelt zu werden, und das mindestens eine Trägerelement (102) eingerichtet ist, an dem mindestens einen Bereich

(105) durch eine Schraubverbindung (112) mit der Profilstange

(111) gekoppelt zu werden. _

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das mindestens eine Trägerelement (102) eingerichtet ist, an dem mindestens einen Bereich (105) durch ein Koppelelement (114) mit einer Folienbahn (109) gekoppelt zu werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das mindestens eine Trägerelement (102) in einem dem mindestens einen Bereich (105) gegenüberliegenden zweiten Bereich (106) über das flächig ausgebildete Element (101) vorspringt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der sich das mindestens eine Trägerelement (102) länglich ausgedehnt entlang des flächig ausgebildete Element (101) erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend mindestens ein zweites Trägerelement (103), das

- mit der Hauptseite (104) des mindestens einen flächig ausgebildeten Elements (101) gekoppelt ist, und

- das in einem mindestens einem Bereich (115) des zweiten Trägerelements (103) über das flächig ausgebildete Element (101) vorspringt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das mindestens eine Trägerelement (102) eingerichtet ist, an dem mindestens einen Bereich (105) mit einem weiteren Trägerelement (121) einer weiteren Vorrichtung (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekoppelt zu werden.

10. System, umfassend mindestens eine erste (101) und eine zweite Vorrichtung (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der mindestens eine Bereich (105) des mindestens einen Trägerelements (102) der ersten Vorrichtung (101) mit dem _

mindestens einen Trägerelement (121) der zweiten Vorrichtung (116) gekoppelt ist.

11. System nach Anspruch 10, umfassend mindestens ein Koppel- element (114) zur Kopplung des Bereichs (105) des mindestens einen Trägerelements (102) der ersten Vorrichtung (101) mit dem Trägerelement (121) der zweiten Vorrichtung (116) .

12. System nach Anspruch 11, umfassend eine Unterkonstruktion (110) zur Aufnahme des mindestens einen Trägerelements (102), bei dem das Koppelelement (114) eingerichtet ist das mindestens eine Trägerelement (102) der ersten (101) Vorrichtung und das mindestens eine Trägerelement (121) der zweite Vorrichtung (116) gemeinsam mit der Unterkonstruktion (110) zu koppeln.

13. System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem das mindestens eine Koppelelement (114) ein Schraubelement (117) umfasst .

14. System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem das mindestens eine Koppelelement (114) ein verschweißbares Folienelement (118) umfasst.

15. Verfahren zur Bestückung einer Photovoltaikanlage,

- Bereitstellen eines Untergrund (109) zur Aufnahme mindestens eines Photovoltaikmoduls (101);

- Bereitstellen des mindestens eines Photovoltaikmoduls

(101), das jeweils mit mindestens einem Trägerelement (102) gekoppelt ist,

- Koppeln mindestens eines über das flächig ausgebildete Element (101) vorspringenden Bereichs (105) des mindestens einen Photovoltaikmoduls (102) dem Untergrund (109) . - -

16. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend:

- Verschrauben des mindestens einen vorspringenden Bereichs (105) des mindestens einen Trägerelements (102) mit dem Un- tergrund (109) .

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei durch das Verschrauben jeweils mindestens ein Trägerelement (102) von zwei Photovol- taikmodulen miteinander gekoppelt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 15, umfassend:

- Schweißen mindestens eines Folienelements (118) zum Koppeln des mindestens einen vorspringenden Bereichs (105) des mindestens einen Trägerelements (102) mit dem Untergrund (109).

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei durch das Schweißen des mindestens einen Folienelements (118) jeweils mindestens ein Trägerelement (102) von zwei Photovoltaikmodulen miteinander gekoppelt werden.