WO2012152344A2 - Ausricht- und/oder nachführvorrichtung für solarkollektoren - Google Patents

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WO2012152344A2
WO2012152344A2 PCT/EP2011/072887 EP2011072887W WO2012152344A2 WO 2012152344 A2 WO2012152344 A2 WO 2012152344A2 EP 2011072887 W EP2011072887 W EP 2011072887W WO 2012152344 A2 WO2012152344 A2 WO 2012152344A2
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tracking device
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adjusting
pivot
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PCT/EP2011/072887
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Stephan Reisch
Johann Rainer
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Contour-Track Gmbh
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Publication of WO2012152344A3 publication Critical patent/WO2012152344A3/de

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    • 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 an alignment and / or
  • WO 2009/015221 A2 discloses a known tracking system for solar collectors.
  • Such columns with tracking systems are relatively expensive to manufacture, install and operate with relatively high maintenance. In addition, they are considered to be relatively prone to failure, as a variety of moving mechanical parts is exposed to the weather.
  • these have the disadvantage that they can be erected only on level ground, or that in variable terrain topographies consuming measures are required, such as compensation foundations, grading or the like. It should be noted that, for example, grading work in many areas can not or may not be performed.
  • the primary object of the present invention is to provide a simple and inexpensive system for aligning and tracking solar panels to a changing one
  • the invention proposes a generic alignment and / or tracking device for solar collectors, in which the adjusting device with the pivot axes in each case via at least one joint,
  • a gimbal-acting joint is coupled.
  • the joint makes it possible to compensate for angular deviations that may arise, for example, from the terrain topography.
  • the alignment and / or tracking device according to the invention can be used in virtually any terrain and, despite variable terrain topographies, allow an adjustment of the pivot axes adapted to the solar radiation. All this comes with a
  • At least one pivot axis has at least two support elements between which a connecting joint, in particular a gimbal-acting connecting joint, is arranged. This makes it possible to achieve an even better adaptability to different terrain topographies.
  • pivot axes are supported on support elements, wherein between the pivot axes and at least some support elements, a support joint,
  • the adjusting device has, according to a development of the invention, at least one pivoting drive, which
  • Hydraulic quarter-turn actuators have the particular advantage that they are also suitable for the continuous application of a driving force without permanently consuming energy. This is with the very continuous
  • Adjusting device comprises two pivoting drives, which are arranged at opposite ends of the adjusting device and preferably act in opposite directions.
  • the adjusting device a
  • the adjusting device has a plurality of actuating lever units, wherein between two adjacent actuating lever units in each case a rod-shaped element,
  • a traction means is provided. This results in a small number of units that can be easily prefabricated in large quantities, a
  • control lever units each have a lever
  • the adjusting device has joints, preferably ball heads, in particular in the region of a connection between actuating lever units and rod-shaped elements.
  • Fig. 1 shows the basic structure of a so-called.
  • Fig. 2 shows a section along a pivot axis
  • Fig. 3 shows a further section, but without the
  • Fig. 4 shows the structure of the drive of the pivot axes
  • Fig. 5 shows a drive station which is located on a
  • Ground anchor is mounted.
  • Fig. 6 shows a pivoting station. shows an area on one side of a drive or pivoting station with connected support member shows a section through the pivot axis of a drive or Schwenkstatio. shows in detail the structure of the joint bearing area in section. shows the joint bearing area in a dissolved form, showing the further structure of a pivoting station. shows a divisible ball joint, showing a connecting joint. shows a bearing with the ball joint in the course of a rectilinear pivot axis. shows the formation of a bearing with the ball joint and connecting joint in a curved pivot axis. shows a nut basket, which is used for easy and quick installation of the pivot axes. shows the nuts basket in a straight line connection. shows a terrain course with several collectors.
  • Fig. 19 shows an alternative embodiment
  • FIG. 20 is a perspective view of FIG. 19;
  • Fig. 1 shows the basic structure of a so-called.
  • Tracking device 1 on an uneven terrain 2.
  • the horizontal tracker 1 is here for clarity only partially constructed or drawn, so that only one
  • Swivel axis S with panels and a portion of the drive A are visible.
  • the pivot axis S preferably extends in north-south direction and is pivoted according to the invention by about +/- 45 °.
  • the drive range is usually in the middle in the east-west direction.
  • the extension of a unit can be, for example, up to 60m by 120m. This is usually an adaptation to the terrain or its formation and / or inclination
  • FIG. 2 shows a section along a pivot axis S with a rectilinear region H, occupied by solar collectors 5, and a curved region G with solar collectors 5 '.
  • FIG. 3 shows practically the same section as in Fig. 2 again, but without occupancy, ie without the
  • Pivot axis Sl in the straight region H can be rotated only at the drive range A by an angle ⁇ , since there is a joint bearing on the drives.
  • the curved pivot axis 32 in the curved area G is here
  • the curved pivot axis is a bit more expensive in terms of cost, so that it does not have to be used on level terrain either.
  • the system enables both variants, which can be combined in any way.
  • Fig. 4 shows the structure of the drive of the pivot axes S in the area. Decisive here is that in each case at the end of the drive line (here 3x distance D) a drive unit with lever upwards 6 sits, each working on train. The intervening pivot units with swivel lever up 7 are actuated by the traction means 8 with.
  • the intervening pivot units with swivel lever up 7 are actuated by the traction means 8 with.
  • Swivel angle SW are usually ⁇ 45 °. If the drive is pulled in one direction, the pulled drive holds with a residual force against the pull drive, bringing the
  • a cheaper variant provides for a control of both sides via an electrical control, so that these two Pages are connected only by cable. Also possible would be a radio control.
  • a tense system has the advantage, especially in storm, that it does not rock so easily.
  • Fig. 5 shows a drive station 6, mounted on a ground anchor 4. Visible is the pivot lever 11 which rotates about the pivot axis S, or these between the
  • the pivot lever 11 is moved by the double-acting hydraulic cylinder 10. Also, the outgoing tension element 8 can be seen here. It is also shown how the support elements 9, here a square tube at the joint areas GL, which also form the storage, are connected. Of the
  • Hydraulic cylinder could also be replaced by a spindle motor.
  • the drive unit also forms the fixed bearing for the complete pivot axis S, since all others
  • Bearings must be designed as floating bearings to accommodate the inevitable thermal changes in length can.
  • FIG. 6 shows a pivoting station 7, several of which are constructed between two drive stations 6 (see FIG. 4). For better illustration, a side wall of
  • pivoting station 7 is constructed as the drive station 6 on a foundation foundation 4 and is except for the
  • Hydraulic cylinder and its support constructed essentially of the same components. For manufacturing reasons and to reduce costs as many common parts are used in the modules.
  • Fig. 7 shows the area GL on one side of a
  • Fig. 8 shows a section through the pivot axis S of a drive or pivoting station. Visible here are the two side plates 17, which are connected below via the bottom plate 18. The pivot lever 11 together with the two joint bearing portions GL form the pivot axis S.
  • Fig. 9 shows again in detail the structure of
  • Joint bearing area in section. Visible here are the joint bushings 16, which are used to connect the joint ring 13 and the bearing ring with fork 14 and the fork flaps 12. For attachment are useful
  • a bearing bush 19 is used here.
  • the bushing 19 is also required to prevent corrosion in storage.
  • the bearing ring may be e.g. be produced as a forging cheap.
  • the bearing plates are only flat laser or stamped parts, as well as the holding plates.
  • the bearing ring with fork can be
  • Fig. 11 shows the remaining structure of a pivoting station or - as here - drive station.
  • Side plates 17 designed so that the bottom plate 18 and the cover 22 can be installed also exchanged and thus the orientation of the pivot lever 11 up or down is possible.
  • the boom or the cylinder support 23 and the hydraulic cylinder 10 are only for the
  • FIG. 12 shows, as a further important element for the optimized horizontal tracker, a divisible ball joint 24 with a receiving diameter (in this case square) for the support elements. It consists of a base plate 25 with the slots L, which compensate for assembly tolerances in horizontal
  • Half shells could also have other graduation levels, which does not change the principle.
  • FIG. 13 shows a connecting joint 31 in which all components from the joint region GL are again found, such as
  • the Ball joint 24 is constructed on a ground anchor with flange plate 33.
  • the flange plate of the ground anchor 33 also has slots L for receiving on tolerances in the
  • the flange plate could also be a threaded part, e.g. on commercially available screw foundations
  • the slots L are at a
  • the plate can be brought to a halt when screwing in the position perpendicular to the pivot axis.
  • Fig. 15 shows the formation of a bearing with the ball joint 24 and connecting joint 31 in a
  • curved pivot axis S2 consisting of the sections S2a and S2b, which are curved at an angle a to each other.
  • Support elements 9 is the same as in Fig. 14.
  • the ball joint and the connecting joint take next to the
  • Fig. 16 shows a nut basket 36, which serves for easy and quick installation of the pivot axes. He positions the required nuts in the support element (here for
  • the required number of nuts 38 are used in a carrier element 37, which is preferably made of elastic material.
  • a carrier element 37 which is preferably made of elastic material.
  • height guides F and stop edges K are integrated.
  • the support element can be inexpensively manufactured as an injection molded part in a plane and only then be folded to ü.
  • the element could also be pre-fitted automatically with nuts in advance, and only the baskets are pushed in place on the construction site.
  • the number of nuts can of course, vary; Also forms are conceivable eg for round tubes.
  • Fig. 17 shows again the use of the mother basket 36, here at a straight-line connection.
  • a support member 9 is not shown here to make the position of the parent basket 36 visible.
  • the nuts basket can by the
  • Fig. 18 shows a positive side effect of an orientation of the pivot lever upwards.
  • Body widths AB are also the heights of the swivel axes HS not very high. This results in downwardly directed pivoting arms (drive and swivel stations 6 "and 7") at very low clearance heights HDu, which is very inadequate for the care of the terrain.
  • Swing stations 6 and 7 upwardly aligned pivot arms increases the clearance height to HDo at the same height of the pivot axes HS. This can often be granted at least the passage of care tractors. The point of care, especially the soil and plant care of a solar system is often underestimated, being built-in and too low
  • Constructions are difficult and often can only be maintained by hand, resulting in high, unexpected additional costs.
  • Fig. 19 shows a side view of a lever unit 7 according to an alternative embodiment.
  • This lever unit 7 is characterized in that it comprises springs 41 which are adapted to
  • FIG. 19 shows the adjusting lever 40 in its initial position
  • FIG. 20 shows the adjusting lever 40 in FIG his position deflected in one direction. In this position, the springs 41 act on the lever in
  • Part-turn actuators must provide a lower drive power.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung (1) für Solarkollektoren (x), mit einer Mehrzahl von Schwenkachsen (S), auf denen jeweils eine Mehrzahl von Solarkollektoren (5, 5') montiert sind, und einer gemeinsam wirkenden Verstelleinrichtung (6, 7, 8), welche die Schwenkachsen (S) derart miteinander koppelt, dass die Schwenkachsen (S) gemeinsam schwenkbar sind. Die erfindungsgemäße Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (6, 7, 8) mit den Schwenkachsen (S) jeweils über mindestens ein Gelenk (GL), insbesondere ein kardanisch wirkendes Gelenk, gekoppelt ist.

Description

Ausricht- und/oder Nachführvorrichtung für Solarkollektoren
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Ausricht- und/oder
Nachführvorrichtung für Solarkollektoren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruch 1.
Stand der Technik
Herkömmliche Kollektorareale sind in einer einfachen Bauweise auf einen mittleren Sonnenstand ausgerichtet, was jedoch erhebliche Nachteile durch den sich im Tages- und
Jahreszeitenverlauf ändernden Sonnenstand hat. Bessere
Systeme können bspw. über SäulenaufStänderungen verfügen, die zur Nachführung entsprechend des im Tagesverlauf wechselnden Sonnenstandes über eine sog. Trackingfunktion verfügen. So offenbart beispielsweise die WO 2009/015221 A2 ein bekanntes Trackingsystem für Solarkollektoren.
Solche SäulenaufStänderungen mit Trackingsystemen sind relativ teuer in der Herstellung, in der Installation als auch im Betrieb durch einen relativ hohen Wartungsaufwand. Zudem gelten sie als relativ störanfällig, da eine Vielzahl von beweglichen mechanischen Teilen der Witterung ausgesetzt ist .
Darüber hinaus sind der Anmelderin Ausricht- und
Nachführeinrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Diese besitzen jedoch den Nachteil, dass sie nur auf ebenem Untergrund errichtet werden können, bzw. dass bei veränderlichen Geländetopographien aufwändige Maßnahmen erforderlich sind, wie beispielsweise Ausgleichsfundamente, Planierarbeiten oder dergleichen. Dabei ist zu beachten, dass der beispielsweise Planierarbeiten in vielen Gebieten nicht durchgeführt werden können oder dürfen.
Darstellung der Erfindung
Das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges System zum Ausrichten und Nachführen von Solarkollektoren an einen wechselnden
Sonnenstand zur Verfügung zu stellen, das weitgehend
unabhängig vom Untergrund und der Geländeformation ist.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Erreichung des genannten Ziels schlägt die Erfindung eine gattungsgemäße Ausricht- und/oder Nachführvorrichtung für Solarkollektoren vor, bei der die Versteileinrichtung mit den Schwenkachsen jeweils über mindestens ein Gelenk,
insbesondere ein kardanisch wirkendes Gelenk, gekoppelt ist. Das Gelenk ermöglicht, Winkelabweichungen auszugleichen, die sich beispielsweise aus der Geländetopographie ergeben können. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Ausricht- und/oder Nachführvorrichtung in praktisch jedem Gelände zum Einsatz kommen und trotz veränderlicher Geländetopographien eine an die Sonneneinstrahlung angepasste Verstellung der Schwenkachsen ermöglichen. All dies wird mit einer
vergleichsweise einfachen Konstruktion erreicht .
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindesteins eine Schwenkachse mindestens zwei Tragelemente aufweist, zwischen denen ein Verbindungsgelenk, insbesondere ein kardanisch wirkendes Verbindungsgelenk, angeordnet ist. Hierdurch lässt sich eine noch bessere Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Geländetopographien erreichen.
Darüber hinaus ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Schwenkachsen auf Stützelementen abgestützt sind, wobei zwischen den Schwenkachsen und zumindest einigen Stützelementen ein Stützgelenk,
insbesondere ein teilbares Kugelgelenk, vorgesehen ist.
Hierdurch lässt sich ein besonders stabiles System
bereitstellen, das gleichzeitig zwängungsfrei und präzise ausgerichtet und nachgeführt werden kann.
Die Versteileinrichtung weist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mindestens einen Schwenkantrieb auf, der
beispielsweise hydraulisch oder elektromotorisch arbeitet. Hydraulische Schwenkantriebe besitzen dabei den besonderen Vorteil, dass sie sich auch zur kontinuierlichen Aufbringung einer Antriebskraft eignen, ohne dass permanent Energie verbraucht wird. Dies ist bei den sehr kontinuierlichen
Ausricht- und Nachführvorgängen von besonderer Bedeutung.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, dass lediglich ein
einzelner Schwenkantrieb vorgesehen ist, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die
Versteileinrichtung zwei Schwenkantriebe aufweist, die an gegenüberliegenden Enden der VerStelleinrichtung angeordnet sind und bevorzugt in entgegengesetzten Richtungen wirken. Durch diese besondere Ausgestaltung wird es möglich, die Konstruktion der erfindungsgemäßen Ausricht- und
Nachführeinrichtung erheblich zu vereinfachen. So ist es beispielsweise möglich, die Übertragung der von den
Schwenkantrieben kommenden Antriebskräfte ausschließlich oder zumindest überwiegend über Zugelemente (z. B. Seile oder Stäbe) zu bewirken, sodass auf aufwendige und
schwergewichtige Druck- oder Biegeglieder weitgehend
verzichtet werden kann. Vor diesem Hintergrund ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Versteileinrichtung eine
Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, die
Schwenkantriebe derart zu steuern, dass Verbindungselemente der Versteileinrichtung zumindest in Betrieb stets auf Zug beansprucht sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, dass die Versteileinrichtung eine Mehrzahl von Stellhebeeinheiten aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Stellhebeleinheiten jeweils ein stabförmiges Element,
insbesondere ein Zugmittel vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich mit einer geringen Anzahl von Baueinheiten, die sich in großen Mengen problemlos vorfertigen lassen, eine
zuverlässige und gleichzeitig einfache Konstruktion, die auch zügig montiert werden kann. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Stellhebeleinheiten jeweils einen Stellhebel
aufweisen, der die Versteileinrichtung mit der zugeordneten Schwenkachse gekoppelt. Hierdurch ergeben sich geringe
Stellkräfte und eine präzise Einstellbarkeit beziehungsweise ein präziser Ausricht- und Nachführbetrieb.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, dass mindestens eine Stellhebeleinheit ein
Rückstellmittel, insbesondere eine Feder aufweist, um den jeweiligen Stellhebel in Richtung einer Ausgangsstellung zu beauf chlagen. Hierdurch lassen sich die im Zuge des
Ausricht- und Nachführbetriebes entstehenden Drehmomente, die primär aus dem Eigengewicht der Solarkollektoren resultieren, reduzieren beziehungsweise abfangen. Hieraus ergibt sich eine Reduzierung der Stellkräfte und somit eine deutliche
Entlastung der Antriebe, die dann gegebenenfalls kompakter und mit geringerer Leistung ausgelegt werden können. Ferner müssen diese Drehmomente nicht in die Stützkonstruktion und Fundamente eingeleitet werden. Hierdurch lassen sich die entsprechenden Bauteile - bis hin zur Verankerung im Untergrund - deutlich vereinfachen. Ferner entstehen weniger Verformungen im Gesamtsystem.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner
vorgesehen, dass die Versteileinrichtung Gelenke, bevorzugt Kugelköpfe aufweist, insbesondere im Bereich einer Verbindung zwischen Stellhebeleinheiten und stabförmigen Elementen.
Hierdurch ergibt sich ein zwangungsfreier Verstellbetrieb, ohne dass aufwendige Bauteile erforderlich wären.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente
zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im
Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines sog.
Horizontaltrackers .
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs einer Schwenkachse
Trackers entsprechend Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen weiteren Schnitt, jedoch ohne die
Kollektorfläche .
Fig. 4 zeigt den Aufbau des Antriebes der Schwenkachsen
Gelände .
Fig . 5 zeigt eine Antriebsstation, die auf einem
Bodenanker montiert ist.
Fig. 6 zeigt eine Schwenkstation. zeigt einen Bereich auf einer Seite einer Antrieb oder Schwenkstation mit angebundenem Tragelement zeigt einen Schnitt durch die Schwenkachse einer Antriebs- oder Schwenkstatio . zeigt im Detail den Aufbau des Gelenklagerbereich im Schnitt. zeigt den Gelenklagerbereich in aufgelöster Form, zeigt den weiteren Aufbau einer Schwenkstation. zeigt ein teilbares Kugelgelenk, zeigt ein Verbindungsgelenk. zeigt eine Lagerstelle mit dem Kugelgelenk im Verlauf einer geradlinigen Schwenkachse. zeigt die Ausbildung einer Lagerstelle mit dem Kugelgelenk und Verbindungsgelenk in einer gekrümmten Schwenkachse. zeigt einen Mutternkorb, der zur einfachen und schnellen Montage der Schwenkachsen dient. zeigt den Mutternkorb bei einer geradlinigen Verbindung . zeigt einen Geländeverlauf mit mehreren Kollektoren .
Fig. 19 zeigt eine alternative Ausgestaltung
Schwenkstation in einer Seitenansicht Fig. 20 zeigt eine Perspektivansicht der in Fig. 19
gezeigten Schwenkstation.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines sog.
Horizontaltrackers 1, d. h einer Ausricht- und/oder
Nachführeinrichtung 1, auf einer unebenen Geländeformation 2. Der Horizontaltracker 1 ist hier zur besseren Übersicht nur teilweise aufgebaut bzw. gezeichnet, so dass nur eine
Schwenkachse S mit Paneelen sowie ein Bereich des Antriebes A sichtbar sind.
Die Schwenkachse S verläuft vorzugsweise in Nord- Süd-Richtung und wird gemäß der Erfindung um ca. +/- 45° geschwenkt. Der Antriebsbereich liegt in der Regel mittig in Ost-West- Richtung. Die Ausdehnung einer Einheit kann bspw. bis zu 60m mal 120m betragen. Damit ist in der Regel auch eine Anpassung an das Gelände bzw. dessen Formation und/oder Neigung
erforderlich.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs einer Schwenkachse S mit einem geradlinigen Bereich H, belegt mit Solarkollektoren 5, und einem gekrümmten Bereich G mit Solarkollektoren 5' .
Dazwischen befindet sich der schmale Antriebsbereich A. Die Schwenkachsen S sind in der Regel auf Bodenankern 4 auf dem Boden 3 aufgeständert . Ersichtlich wird, dass bei der
geradlinigen Seite der Abstand Belegung ( Solarkollektoren 5) zum Boden h2 sich durch das leicht abfallende Gelände vergrößert. Im gekrümmten Bereich G hingegen bleibt der
Abstand Belegung (Solarkollektoren 5') zum Boden hl annähernd gleich. Es ist von Vorteil, wenn sich der Abstand zum Boden nicht ändert, da dann immer mit gleich langen Bodenankern gearbeitet werden kann und auch die Paneele zu
Wartungsarbeiten leichter zugänglich sind. Die Fig. 3 zeigt praktisch den gleichen Schnitt wie in Fig. 2 noch einmal, jedoch ohne Belegung, d.h. ohne die
Kollektorflächen 5, 5' . Dadurch wird der Verlauf der
Schwenkachsen Sl und S2 deutlicher. Die geradlinige
Schwenkachse Sl im geradlinigen Bereich H kann lediglich am Antriebsbereich A um einen Winkel ω gedreht werden, da sich an den Antrieben ein Gelenklager befindet. Die gekrümmte Schwenkachse 32 im gekrümmten Bereich G ist hier
beispielsweise in drei Abschnitte gl, g2 und g3 unterteilt, die je nach Anforderung dann um bestimmte Winkel φ am
Antrieb, einen Winkel zwischen gl und g2 und einem Winkel ß zwischen g2 und g3 so gedreht sind, dass sie der
Geländekontur 3 folgen. Die gekrümmte Schwenkachse ist von den Kosten her etwas teurer, so dass sie bei ebenem Gelände wahlweise auch nicht zum Einsatz gebracht werden muss. Das System ermöglicht beide Varianten, die in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren sind.
Die Fig. 4 zeigt den Aufbau des Antriebes der Schwenkachsen S im Gelände. Entscheidend ist hier, dass jeweils am Ende der Antriebsstrecke (hier 3x Distanz D) eine Antriebseinheit mit Stellhebel nach oben 6 sitzt, die jeweils auf Zug arbeitet. Die dazwischen liegen Schwenkeinheiten mit Schwenkhebel nach oben 7 werden durch die Zugmittel 8 mit betätigt. Die
Schwenkwinkel SW liegen in der Regel bei ± 45°. Wird der Antrieb in eine Richtung gezogen, hält der gezogenen Antrieb mit einer Restkraft gegen den ziehen Antrieb, womit das
System der Zugmittel 8 sicher unter Spannung gehalten ist. Zum Stillstand bauen beide außen sitzenden Antriebe eine Mindestspannkraft auf, um das System zu fixieren. Die Anzahl der Schwenkeinheiten zwischen den Antrieben (hier nur 2) kann natürlich viel höher sein. Sind die seitlichen Antriebe hydraulisch betätigt, kann die Verbindung und Ansteuerung beider Seiten entweder über Hydraulikleitung gehen.
Eine günstigere Variante sieht eine Ansteuerung beider Seiten über eine elektrische Steuerung vor, so dass diese beiden Seiten nur per Kabel verbunden sind. Möglich wäre auch eine Funksteuerung. Ein gespanntes System hat vor allem bei Sturm den Vorteil, dass es sich nicht so leicht aufschaukelt.
Die Fig. 5 zeigt eine Antriebsstation 6, auf einem Bodenanker 4 montiert. Erkennbar ist der Schwenkhebel 11, der sich um die Schwenkachse S dreht, bzw. diese zwischen den
Lagerstellen bildet. Bewegt wird der Schwenkhebel 11 durch den doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 10. Auch ist hier das abgehende Zugelement 8 erkennbar. Weiter ist gezeigt, wie die Tragelemente 9, hier ein Vierkantrohr an den Gelenkbereichen GL, die auch die Lagerung bilden, angebunden sind. Der
Hydraulikzylinder könnte auch durch einen Spindelmotor ersetzt werden. Die Antriebseinheit bildet auch das Fixlager für die komplette Schwenkachse S, da alle anderen
Lagerstellen als Loslagerstellen ausgeführt sein müssen, um die unvermeidlichen thermischen Längenänderungen aufnehmen zu können.
Die Fig. 6 zeigt eine Schwenkstation 7, von denen mehrere zwischen zwei Antriebsstationen 6 (siehe Fig. 4) aufgebaut sind. Zur besseren Darstellung ist eine Seitenwand des
Rahmens nicht dargestellt, womit der Schwenkhebel 11 und die davon abgehenden Zugelemente 8 erkennbar sind. Ansonsten wird die Schwenkstation 7 wie die Antriebsstation 6 auf einem Bodenfundament 4 aufgebaut und ist bis auf den
Hydraulikzylinder und dessen Abstützung im Wesentlichen aus denselben Bauteilen aufgebaut. Aus fertigungstechnischen Gründen und zur Reduzierung der Kosten werden möglichst viele Gleichteile in den Baugruppen verwendet.
Die Fig. 7 zeigt den Bereich GL auf einer Seite einer
Antriebs- oder Schwenkstation 6/7 mit angebundenem
Tragelement 9. Erkennbar ist hier der Gelenkring 13, der praktisch eine kardanische Lagerung bildet, in dem er selbst in der Lagerringgabel 14 angebunden ist und über die
Lagerlaschen 12 das Tragelement 9 auf immt. Der Lagerring mit Gabel 14 ist mit dem Schwenkhebel 11 verbunden; diese Teile bilden somit die Schwenkachse S. Für die axiale Sicherung sorgen die Halteplatten 15. Durch diese Anbindung kann sowohl die geradlinige als auch die gekrümmte Schwenkachse an der in der Regel lotrecht aufgebauten Schwenk- oder Antriebsstation abgewinkelt angebaut werden.
Die Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Schwenkachse S einer Antriebs- oder Schwenkstation. Ersichtlich sind hier die beiden Seitenplatten 17, die unten über die Bodenplatte 18 verbunden sind. Der Schwenkhebel 11 zusammen mit den beiden Gelenklagerbereichen GL bilden die Schwenkachse S.
Die Fig. 9 zeigt nochmal im Detail den Aufbau des
Gelenklagerbereiches im Schnitt. Erkennbar sind hier die Gelenkbuchsen 16, die zur Anbindung des Gelenkringes 13 und den Lagerring mit Gabel 14 bzw. die Gabellaschen 12 verwendet werden. Zur Befestigung werden sinnvollerweise
Flanschschrauben 20 und Muttern 21 eingesetzt. Zur
Reduzierung der Reibung in der Leibung des Lagerdurchmessers in der Seitenwand 17 wird hier noch eine Lagerbuchse 19 eingesetzt. Die Lagerbuchse 19 ist auch zur Vermeidung von Korrosion in der Lagerung erforderlich.
Die Fig. 10 zeigt den Gelenklagerbereich in aufgelöster Form und damit nochmals die einzelnen Bauteile Schwenkhebel 11 , Gelenklaschen 12, Gelenkring 13, Lagerring mit Gabel 14, Halteplatten 15, Gelenkbuchsen 16, Seitenplatte 17,
Bodenplatte 18 und die Lagerbuchse 19. Bei allen Teilen wurde auf ein einfaches Fertigungsverfahren geachtet; so kann der Lagerring z.B. als Schmiedeteil günstig hergestellt werden. Die Lagerlaschen sind nur ebene Laser- oder Stanzteile, ebenso die Halteplatten. Der Lagerring mit Gabel kann
ebenfalls in einem Stanzwerkzeug gefertigt werden.
Die Fig. 11 zeigt den restlichen Aufbau einer Schwenkstation oder - wie hier - Antriebsstation. Dabei sind die Seitenplatten 17 so ausgeführt, dass die Bodenplatte 18 und die Abdeckung 22 auch getauscht verbaut werden können und somit die Ausrichtung der Schwenkhebel 11 nach oben oder unten möglich ist. Der Ausleger bzw. die Zylinderstütze 23 und der Hydraulikzylinder 10 sind nur für die
Antriebsstationen erforderlich. Auch hier wurde möglichst auf eine Teilegleichheit und hohe Flexibilität geachtet.
Die Fig. 12 zeigt als weiteres wichtiges Element für den optimierten Horizontaltracker ein teilbares Kugelgelenk 24 mit Aufnahmedurchmesser (hier Vierkant) für die Tragelemente. Es besteht aus einer Grundplatte 25 mit den Langlöchern L, die zum Ausgleich von Aufbautoleranzen in horizontaler
Richtung dienen. Weiter ersichtlich sind die beiden
Kugelhälften 26, die Kugelschalenhälften 27 und der
Zwischensteg 28. Zur Verbindung der Teile werden
Flanschschrauben 29 und Muttern 30 eingesetzt. Durch die Teilbarkeit des Lagers können die Tragelemente aufgelegt werden und müssen nicht durchgesteckt werden, was bei bis zu 12m Länge ein erheblicher Aufwand ist. Weiter können die Lager im Bedarfsfall ausgetauscht werden, ohne sonstige
Bauteile demontieren zu müssen. Die Ausführung der
Halbschalen könnte auch noch andere Teilungsebenen aufweisen, was das Prinzip nicht ändert.
Die Fig. 13 zeigt ein Verbindungsgelenk 31, in dem sich alle Bauteile aus dem Gelenkbereich GL wieder finden, wie
Gelenkring 13 und Gabellaschen 12. Ein neu dazu kommendes Element ist die Doppelgabel 32. Das Verbindungsgelenk wird zur gelenkigen Verbindung von zwei Tragelementen in der gekrümmten Schwenkachse eingesetzt. Auch hier gilt wieder ein ausgeprägtes Gleichteileprinzip.
Die Fig. 14 zeigt nun die Ausbildung einer Lagerstelle mit dem Kugelgelenk 24 im Verlauf einer geradlinigen Schwenkachse Sl, die Tragelemente 9 {hier Vierkantrohre) werden nur mit zwei Geradverbindern 35 {ebene Platten) verbunden. Das Kugelgelenk 24 wird auf einem Bodenanker mit Flanschplatte 33 aufgebaut. Die Flanschplatte des Bodenankers 33 hat ebenfalls Langlöcher L zur Aufnahme von Auf autoleranzen in der
Vertikalen. Die Flanschplatte könnte auch ein Schraubteil sein, das z.B. auf handelsübliche Schraubfundamente
aufgeschraubt wird. Die Langlöcher L sind bei einer
geschweißten Variante vorzugsweise so lang wie die halbe Gewindesteigung des Schraubf ndamentes . In diesem Fall kann die Platte beim Eindrehen in der Position rechtwinkelig zur Schwenkachse zum Stehen gebracht werden. Die genaue
Höheneinstellung erfolgt dann über das Langloch.
Die Fig. 15 zeigt nun die Ausbildung einer Lagerstelle mit dem Kugelgelenk 24 und Verbindungsgelenk 31 in einer
gekrümmten Schwenkachse S2, bestehend aus den Abschnitten S2a und S2b, die um einen Winkel a zueinander gekrümmt sind. Die Funktion des Kugelgelenkes 24 als Stützelement für
Tragelemente 9 ist dieselbe wie in Fig. 14. Das Kugelgelenk und das Verbindungsgelenk nehmen neben der
Schwenkachsenkrümmung entsprechend dem Gelände auch alle sonstigen Fluchtungsfehler durch Aufbautoleranzen auf und sorgen für einen ruhigen und gleichmäßigen Lauf der
Nachführeinrichtung .
Die Fig. 16 zeigt einen Mutternkorb 36, der zur einfachen und schnellen Montage der Schwenkachsen dient. Er positioniert die erforderlichen Muttern im Tragelement (hier für
Vierkantrohr) . Dazu sind in einem Trägerelement 37, das vorzugsweise aus elastischem Material gefertigt ist, die erforderliche Anzahl Muttern 38 eingesetzt. Zur Höhenführung sind Höhenführungen F und Anschlagkanten K integriert. Das Trägerelement kann kostengünstig als Spritzgussteil in einer Ebene gefertigt werden und erst dann zu einem ü geklappt werden. So könnte das Element auch vorab automatisch mit Muttern bestückt werden und vor Ort auf der Baustelle werden nur noch die Körbe eingeschoben. Die Anzahl der Muttern kann natürlich variieren; auch sind Formen z.B. für Rundrohre denkbar .
Die Fig. 17 zeigt nochmal den Einsatz des Mutternkorbes 36, hier an einer geradlinigen Verbindung. Ein Tragelement 9 ist hier nicht dargestellt, um die Position des Mutternkorbes 36 sichtbar zu machen. Der Mutternkorb kann durch die
Einheitliche Gestaltung der Anschlüsse für die Tragelemente (hier Vierkantrohre) an allen eingesetzt werden.
Die Fig. 18 zeigt noch einen positiven Nebeneffekt einer Orientierung der Schwenkhebel nach oben. Durch schmale
Aufbaubreiten AB sind auch die Höhen der Schwenkachsen HS nicht sehr hoch. Dies führt bei nach unten ausgerichteten Schwenkarmen (Antriebs- und Schwenkstationen 6 "und 7") zu sehr niedrigen Durchfahrtshöhen HDu, was für die Pflege der Gelände sehr unzureichend ist. Mit Antriebs- und
Schwenkstationen 6 und 7 (nach oben ausgerichtet Schwenkarme) erhöht sich die Durchfahrtshöhe auf HDo bei gleicher Höhe der Schwenkachsen HS. Damit kann oft zumindest die Durchfahrt von Pflegetraktoren gewährt werden. Der Punkt der Pflege, insbesondere der Boden- und Pflanzenpflege einer Solaranlage wird oft unterschätzt, wobei verbaute und zu niedrige
Konstruktionen nur schwer und oft nur von Hand gepflegt werden können, was zu hohen, unerwarteten Nebenkosten führt.
Die Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht einer Stellhebeleinheit 7 gemäß einer alternativen Ausführungsform. Eine
Perspektivansicht dieser Stellhebeleinheit 7 ist in Fig. 20 gezeigt. Diese Stellhebeleinheit 7 zeichnet sich dadurch aus, dass sie Federn 41 aufweist, die eingerichtet sind, den
Stellhebel 40 in Richtung seiner jeweiligen Ausgangsstellung zu beaufschlagen. Zu diesem Zweck sind die Federn 41
einerseits mit dem Stellhebel 40 und andererseits über
Verbindungsmittel 42 mit dem Gehäuse der Stellhebeleinheit 7 verbunden. Dabei zeigt Fig. 19 den Stellhebel 40 in seiner Ausgangstellung, und Fig. 20 zeigt den Stellhebel 40 in seiner in der einen Richtung ausgelenkten Stellung. In dieser Stellung beaufschlagen die Federn 41 den Stellhebel in
Richtung seiner Ausgangsstellung gemäß Fig. 19. Hierdurch werden aus dem Eigengewicht der Solarkollektoren 5, 5' resultierende Drehmomente aufgefangen, sodass die
Schwenkantriebe eine geringere Antriebsleistung bereitstellen müssen .
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung (1} für
Solarkollektoren (x) , mit: einer Mehrzahl von Schwenkachsen (S) , auf denen jeweils eine Mehrzahl von Solarkollektoren (5, 5') montiert sind, und einer gemeinsam wirkenden Versteileinrichtung (6, 7, 8), welche die Schwenkachsen (S) derart miteinander koppelt, dass die Schwenkachsen (S) gemeinsam schwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung {6, 7, 8} mit den Schwenkachsen (S) jeweils über mindestens ein Gelenk (GL) ,
insbesondere ein kardanisch wirkendes Gelenk, gekoppelt ist .
2 . Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Schwenkachse (S) mindestens zwei Tragelemente (9) aufweist, zwischen denen ein Verbindungsgelenk (31), insbesondere ein kardanisch wirkendes Verbindungsgelenk, angeordnet ist.
3. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (S) auf Stützelementen (33) abgestützt sind, wobei zwischen den Schwenkachsen (S) und zumindest einigen Stützelementen (33) ein Stützgelenk (24), insbesondere teilbares Kugelgelenk, vorgesehen ist.
4. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung (6, 7, 8} mindestens einen
Schwenkantrieb (10} aufweist.
5. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein
Schwenkantrieb (10) hydraulisch oder elektromotorisch arbeitet .
6. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
VerStelleinrichtung (6, 7, 8) zwei Schwenkantriebe (10) aufweist, die an gegenüberliegenden Enden der
VerStelleinrichtung (6, 7, 8) angeordnet sind und feewtfftigt in entgegengesetzten Richtungen wirken.
7. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die VerStelleinrichtung (6, 7, 8) eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, die Schwenkantriebe (10) derart zu steuern, dass Verbindungselemente (8) der VerStelleinrichtung (6, 7, 8) zumindest im Betrieb stets auf Zug beansprucht sind.
8. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung (6, 7, 8) eine Mehrzahl von Stellhebeleinheiten (6, 7) aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Stellhebeleinheiten (6, 7} jeweils ein stabförmiges Element (8), insbesondere ein Zugmittel vorgesehen ist.
9. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellhebeleinheiten (6, 7) jeweils einen Stellhebel {11, 40) aufweisen, der die Versteileinrichtung {6, 7, 8} mit der zugeordneten
Schwenkachse (S) koppelt.
10. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine
Stellhebeleinheit (6, 7) ein Rückstellmittel,
insbesondere eine Feder (41) aufweist, um den jeweiligen Stellhebel (40) in Richtung einer Ausgangsstellung zu beaufschlagen .
11. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung (6, 7, 8) Gelenke, bevorzugt Kugelköpfe aufweist, insbesondere im Bereich einer Verbindung zwischen Stellhebeleinheiten (5, 7) und stabförmigen Elementen (8) .
12. Ausricht- und/oder Nachführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwenkachse (S) im Wesentlichen in Nord-Süd- Richtung erstreckt.
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