WO2014082687A1 - Montagesystem für solarmodule - Google Patents

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WO2014082687A1
WO2014082687A1 PCT/EP2013/000163 EP2013000163W WO2014082687A1 WO 2014082687 A1 WO2014082687 A1 WO 2014082687A1 EP 2013000163 W EP2013000163 W EP 2013000163W WO 2014082687 A1 WO2014082687 A1 WO 2014082687A1
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solar modules
mounting system
module
frame
modules
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PCT/EP2013/000163
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Martin Habdank
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Habdank Pv-Montagesysteme Gmbh & Co. Kg
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S25/60—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
    • F24S25/67—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules for coupling adjacent modules or their peripheral frames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • 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
    • F24S25/12—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface using posts in combination with upper profiles
    • 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
    • F24S25/20—Peripheral frames for modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S2020/10—Solar modules layout; Modular arrangements
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a mounting system for solar modules.
  • Solar modules have, in a known manner, a laminate structure in which solar cells are integrated.
  • the individual solar modules are typically enclosed in module frames, which consist of metallic materials, in particular aluminum profiles.
  • the solar modules are used in large systems for power generation, these solar modules are arranged for this purpose on supporting structures that form particular free land systems.
  • a support structure is known from DE 20 2012 103 108 Ul.
  • This supporting structure for solar modules comprises an arrangement of mounted on a substrate post.
  • a carrier unit is pivotally mounted, wherein the carrier unit comprises two struts carrying a cross member, whose ends remote from the cross member are mounted in a pivoting - storage.
  • the cross member is slidably mounted by means of guide means on the post.
  • On the cross member receiving means for the storage of solar modules are provided.
  • This support structure is that the struts with the cross member form a universal, suitable for different applications unit that can be quickly and accurately adjusted by pivoting the pivot bearing in their inclination. This results in a simple and reliable Ne Trentsverstell Anlagenkeit of on this module pen stored solar modules. Since the same components are used in unaltered shape and arrangement for the tilt-adjustable unit with the struts and the cross member always results in a significant rationalization effect on the production of their construction.
  • two longitudinal members are mounted on the cross beams, the longitudinal axes of which extend expediently perpendicular to the longitudinal axes of the mutually parallel cross member. The solar modules are then mounted on these side rails.
  • the invention has for its object to provide a mounting system by means of which large-scale arrangements of solar modules can be realized with little design effort. To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.
  • the invention relates to a mounting system for solar modules and comprises at least one module frame in which a plurality of solar modules are enclosed.
  • a multiple module is created, consisting of a multiple arrangement of solar modules enclosed in this module frame, which forms a self-supporting, stable structural unit.
  • the mounting system according to the invention thus large-scale arrays of solar modules can be realized without much design effort. Since several solar modules are grouped together in a single module frame, no separate support elements need be provided for these solar modules in order to store them, in particular, on the support structure. Rather, the module frame can be mounted with this multiple arrangement directly to such supporting structures. As a result, the design effort and also the assembly costs for such arrangements is kept extremely low.
  • the enclosed in a module frame solar modules form multiple modules that can be combined on supporting structures or the like flexible and spatially variable to large-scale solar module arrangements.
  • the advantage here is not only that the multiple modules form self-supporting units that do not require separate support elements for individual solar modules of the multiple module. Rather, it is also advantageous that these without mechanical couplings can be mounted together as separate units on elements of a supporting structure.
  • a very stable mechanical storage of the solar modules of a multiple module within a module frame results from the fact that the or each module frame is formed so that all arranged in this solar modules are gripped over its entire circumference of frame segments of the module frame.
  • the module frames forming a multiple arrangement of multiple modules are each formed identically.
  • the solar modules, which are combined in a module frame are identical.
  • the solar modules enclosed in a module frame can particularly advantageously form a row arrangement, a column arrangement or a matrix arrangement. It is particularly expedient if both the individual solar modules and the module frame, in which several solar modules are combined, are rectangular in shape.
  • elements are integrated in a module frame of the mounting system according to the invention, with which additional functionalities are provided.
  • Particularly advantageous extend in a frame segment of the module frame electrical lines by means of which arranged in the module frame solar modules are electrically connected.
  • the solar modules have electrical connection elements which can be plugged onto the frame leading the electrical lines. By attaching the connection elements are electrically contacted with the electrical lines.
  • the electrical lines are formed by an electrically insulated in the frame segment mounted busbar.
  • the busbar can for example be formed from a metallic part, which is integrated in a frame segment forming plastic injection-molded part.
  • the frame segment, in which the electrical lines are guided extends over the entire length or width of the module frame.
  • connection modules can then be provided at the ends of the electrical cables routed in the frame segment, which are each arranged on an outer side of the module frame.
  • connection modules of two adjacent module frames can be connected directly to each other.
  • connection modules preferably in the form of a connector
  • this series connection is led to a central inverter, which forms a corresponding output signal from the sums of the voltages generated in the solar modules, that is, the entire energy in the form of an AC voltage forwards to other units where the energy can be stored.
  • module inverters can be integrated in the individual multiple modules. This provides a decentralized, distributed inverter arrangement.
  • module monitoring units can be provided in the individual multiple modules.
  • the functionality of the individual solar modules can be checked. If malfunctions occur, the module monitoring units can transmit, for example, fault or warning messages to a central monitoring station, wherein the transmission of the data preferably takes place without contact, in particular with radio signals. Alternatively, the data transmission is conducted by cable. This monitoring function considerably increases the operational safety of the entire system.
  • At least one multiple module with solar modules incorporated in a module frame is arranged on a supporting structure.
  • the support structure has an array of mounted on a support post, wherein at each post a support unit is provided with a cross member and are provided on the cross members transversely to these extending longitudinal members, wherein the or the multiple modules are mounted directly on the side rails.
  • module carriers which have to be mounted in known systems to support individual solar modules on the longitudinal carriers can be saved.
  • Figure 1 embodiment of the mounting system according to the invention for solar modules as part of a support structure.
  • FIG. 2 top view of the solar modules of the arrangement according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a multiple module for the mounting system of FIGS. 1 and 2 in a plan view.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the multiple module according to FIG. 3.
  • FIG. 5 cross section through the multiple module according to FIG. 3.
  • Figure 6 Second embodiment of a multiple module for the
  • Figures 1 and 2 show schematically a section of an embodiment of the support structure 1 according to the invention for solar modules 2.
  • the support structure 1 with the solar modules 2 forms an outdoor installation.
  • the support structure 1 comprises a series of posts 3 arranged along a straight line, which are provided with longitudinal axes running in the vertical direction in one Underground 4 are anchored.
  • the individual posts 3 are arranged equidistantly.
  • the individual posts 3 are identical.
  • the support structure 1 of Figures 1 and 2 comprises two posts 3, wherein on the support structure 1 a total of six solar modules 2 are arranged in two superimposed rows.
  • the supporting structure 1 can also have a larger number of posts 3 and a correspondingly larger number of solar modules 2.
  • the solar modules 2 arranged on the support structure 1 are arranged in a plane inclined with respect to the horizontal, the angle of inclination being approximately 30 °.
  • typically several such supporting structures 1 are provided and each aligned to the south.
  • a support unit 5 is pivotally mounted on each post 3 and thus adjustable in angle.
  • the respectively identically designed carrier units 5 each comprise a cross member 6 and two struts 7a, 7b fixed thereto.
  • side members 8a, 8b are applied, whose longitudinal axes are perpendicular to the longitudinal axes of the cross member 6.
  • two parallel longitudinal members 8a, 8b are provided on the cross member 6.
  • the carrier unit 5 forms, as shown in Figures 1 and 2, a triangular construction, wherein the struts 7a, 7b are each secured with a longitudinal end to a longitudinal end of the cross member 6 and converge at an obtuse angle.
  • the struts 7a, 7b are fixedly connected to the cross member 6 by suitable fastening means, that is, the struts 7a, 7b form with the cross member 6 is a rigid, dimensionally stable construction.
  • the struts 7a, 7b can also be connected in an articulated manner to the cross members 6.
  • the first strut 7a is shorter than the second strut 7b, whereby the carrier unit 5 is already adapted to a nominal tilt angle range of the cross member 6.
  • the cross member 6 facing away from the free ends of the struts 7 a, 7 b are fixedly connected to each other and pivotally mounted by means of a pivot bearing on the post 3.
  • the pivot bearing is formed in the present case by an anchored in the post 3 bolt 9 or the like.
  • the support unit 5 is pivotally mounted with respect to a formed by the longitudinal axis of the bolt 9, fixed axis of rotation on the post 3.
  • the specification of the inclination of the carrier unit 5 takes place in that the position of the hole in the cross member 6 is specified application specific.
  • a tilt adjustability in the cross member 6 may be formed by a discrete series of holes into which the pin 10 is selectively inserted. Furthermore, instead of a discrete arrangement of holes in the cross member 6, a slot may be provided, in which the pin 10 is guided.
  • each of the two superimposed solar modules 2 are combined into a multiple module such that these two solar modules 2 are enclosed in a module frame 1 1.
  • Each solar module 2 has a rectangular shape and is formed in a known manner as a laminate, which has between solar cells mounted foils, wherein on the upper side of the arrangement, a glass plate is provided.
  • the module frame 1 1 has a rectangular outer contour.
  • the module frame 1 1 has two parallel to each other in the longitudinal direction of the module frame 1 1 extending frame. on segments, hereinafter referred to as longitudinal segments 1 la, and two parallel to each other in the transverse direction extending frame segments, hereinafter called transverse segments 1 1 b, which form the outer contour of the module frame 1.
  • the module frame 1 1 has a central frame segment, referred to below as the center segment 1 1c, which is arranged in the middle of the longitudinal segments 11a and connects them.
  • the center segment 1 1c separates the two solar modules 2 of the module frame 1 1.
  • each solar module 2 of the multiple module is bordered over its entire circumference by frame segments of the module frame 1 1.
  • the module frame 1 1 is preferably formed in the form of a profile construction of metallic material or plastic.
  • the multiple module with the two in the module frame 1 1 mounted solar modules 2 forms a stable, self-supporting unit. Thus, the multiple module can be stored without further support directly on the two side rails 8a, 8b.
  • FIG. 1 In the embodiment of Figures 1 and 2, three such identical trained multiple modules are mounted on the side rails 8a, 8b of the support structure 1.
  • the multiple modules are at a small distance from each other on the side rails 8a, 8b. Mechanical connections between the multiple modules need not be provided.
  • the embodiment of Figures 1 and 2 can be modified such that a module frame 1 1 and more than two solar modules 2 receives one above the other.
  • a cell-shaped or matrix-shaped arrangement of solar modules 2 may be provided in the module frame 1 1.
  • FIGS. 3 to 5 show a first embodiment of a module frame 1 1 for the arrangement of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 shows a plan view of the module frame 1 1 with the two solar modules 2, which are enclosed in this module frame 1 1.
  • the solar modules 2 have junction boxes 12, are guided on the electrical connection lines 13. Cables are connected to the junction boxes 12 of all solar modules 2 in all multiple modules so as to realize a series connection of the solar modules 2, which is connected to a central inverter, not shown.
  • the longitudinal section of Figure 4 shows the longitudinal segments 1 la and the center segment 1 1c of the module frame 1 1.
  • the transverse segments I Ib are formed by profiles having at their upper ends U-shaped receptacles 14, in which the solar modules 2 inserted with their edges and are fixed in position there.
  • the center segment 1 lc of the module frame 1 1 has at its upper ends two opening on opposite sides U-shaped receptacles 15, in which the edges of the two solar modules 2 are inserted and fixed in position.
  • the center segment 1 1c also has two screw channels 16, which serve to increase the stability of the overall arrangement.
  • FIG. 5 shows the longitudinal segments 1 la of the module frame 1 1 between which the solar modules 2 are mounted.
  • the transverse segments 1 lb at their upper ends U-shaped receptacles 17, in which the solar modules 2 are mounted with their edges.
  • the transverse segments I 1b are connected via the screw channels 16.
  • the screw channels 16 are fastened with screws 18 to the transverse segments 1 lb.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the module frame 1 1 with two solar modules 2 mounted there.
  • the longitudinal segments 1 la and the transverse segments 1 lb form the outer contour of the module frames 1 1.
  • the module frame 1 1 separates the modules Solar modules 2 from each other.
  • a bus bar 19 is guided in the center segment 1 1c of the module frame 1 1, .
  • the busbar 19 consists of preferably made of a metal part, which is electrically isolated in the center segment 1 1c.
  • the busbar 19 extends over the entire length of the center segment 1 1c.
  • connection modules 20 which are electrically contacted with the busbar 19 and have the connection surfaces, which are exposed on the outside of the module frame 1 1.
  • the solar modules 2 of the arrangement according to FIG. 6 have electrical connection elements 21 instead of connection boxes 12. These connection elements 21 can be contacted by being plugged onto the busbar 19 directly with this electrically.
  • the busbar 19 preferably has contact surfaces guided on the outside of the center segment 1 lc, which are electrically contacted with the connection elements 21 when the solar modules 2 are inserted into the center segment 1 lc.
  • the busbar 19 and the connection elements 21 of the multiple module thus enable an electrical connection of the solar modules 2 without cable connections, by means of which a series connection of the solar modules 2 is realized within the multiple module.
  • connection modules 20 of two mutually adjacent module frame 1 1 must be assembled, whereby a series connection of all solar modules 2 of this multiple arrangement is achieved.
  • This entire arrangement can be connected to a central inverter.
  • module inverters may be provided in the individual multiple modules, for example in the connection elements 21 of the solar modules 2 or in the busbar 19.
  • a further increase in the functionality of the multiple modules can be achieved by integrating module monitoring units in the multiple modules.
  • module monitoring units the functions of the multiple modules can be monitored. If errors occur, the module monitoring unit can send error or warning messages to a central monitoring station.
  • the data transmission can be contactless with Radio signals or wired via lines in the power rail 19

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Montagesystem für Solarmodule (2) und umfasst wenigstens einen Modulrahmen (11), in welchem mehrere Solarmodule (2) eingefasst sind.

Description

Montagesystem für Solarmodule
Die Erfindung betrifft ein Montagesystem für Solarmodule.
Solarmodule weisen in bekannter Weise eine Laminatstruktur auf, in welcher Solarzellen integriert sind. Die einzelnen Solarmodule sind typischerweise in Modulrahmen eingefasst, die aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminiumprofilen, bestehen.
Die Solarmodule werden in großen Anlagen zur Stromerzeugung eingesetzt, wobei diese Solarmodule hierzu auf Tragkonstruktionen angeordnet sind, die insbesondere Frei landanlagen ausbilden. Eine derartige Tragkonstruktion ist aus der DE 20 2012 103 108 Ul bekannt. Diese Tragkonstruktion für Solarmodule umfasst eine Anordnung von auf einem Untergrund gelagerten Pfosten. An jedem Pfosten ist eine Trägereinheit schwenkbar gelagert, wobei die Trägereinheit zwei einen Querträger tragende Streben aufweist, deren dem Querträger abgewandte Enden in einer Schwenk - lagerung gelagert sind. Der Querträger ist mittels Führungsmittel verschiebbar am Pfosten gelagert. An dem Querträger sind Aufnahmemittel zur Lagerung von Solarmodulen vorgesehen. Durch Einstellung und Fixierung einer Schwenkposition der Trägereinheit ist die Neigung der Solarmodule vorgegeben. Ein Vorteil dieser Tragkonstruktion besteht darin, dass die Streben mit dem Querträger eine universelle, für unterschiedliche Applikationen geeignete Baueinheit bilden, die durch ein Schwenken an der Schwenklagerung in ihrer Neigung schnell und exakt eingestellt werden kann. Dadurch ergibt sich eine einfache und zuverlässige Neigungsverstellmöglichkeit von auf diesen Baugrup- pen gelagerten Solarmodulen. Da für die neigungsverstellbare Baueinheit mit den Streben und dem Querträger stets dieselben Bauteile in unveränderter Form und Anordnung verwendet werden, ergibt sich für die Tragkonstruktion ein erheblicher Rationalisierungseffekt bei deren Fertigung. Bei dieser Tragkonstruktion werden auf den Querträgern zwei Längsträger gelagert, deren Längsachsen zweckmäßig senkrecht zu den Längsachsen der parallel zueinander ausgerichteten Querträger verlaufen. Auf diesen Längsträgern sind dann die Solarmodule montiert.
Somit wird bei dieser Tragkonstruktion eine einreihige Anordnung von neben- einander liegenden Solarmodulen realisiert.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch eine solche einreihige Anordnung von Solarmodulen auf der Tragkonstruktion die Anzahl der Solarmodule die dort installiert werden kann, sehr begrenzt ist.
Daher ist es wünschenswert, derartige Tragkonstruktionen so weiterzubilden, dass dort mehrere übereinanderliegende Reihen von Solarmodulen installiert werden können. Um dies zu realisieren, müssen auf den Längsträgern quer zu diesen verlaufende Modulträger befestigt werden, auf welchen jeweils dann die übereinander angrenzenden Solarmodule einer Spalte gelagert werden. Da für die Solarmodule einer Spalte jeweils wenigstens ein separater Modulträger vorgesehen werden muss, der sich zudem über die gesamte Länge dieser Spalte erstrecken muss, bedeutet das Vorsehen der Modulträger an den Längsträgern einen unerwünscht hohen Material- und Kostenaufwand. Zudem gestaltet sich die Montage der Tragkonstruktion äußerst aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagesystem bereitzustellen, mittels dessen mit geringem konstruktivem Aufwand großflächige Anordnungen von Solarmodulen realisiert werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft ein Montagesystem für Solarmodule und umfasst we- nigstens einen Modulrahmen, in welchem mehrere Solarmodule eingefasst sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Modulrahmen wird ein Mehrfachmodul geschaffen, bestehend aus einer Mehrfachanordnung von in diesem Modulrahmen ein- gefassten Solarmodulen, welches eine selbstragende, stabile Baueinheit bildet. Mit dem erfindungsgemäßen Montagesystem können somit ohne großen konstruktiven Aufwand großflächige Anordnungen von Solarmodulen realisiert werden. Da mehrere Solarmodule in einem einzigen Modulrahmen zusammen- gefasst sind brauchen für diese Solarmodule keine separaten Abstützelemente mehr vorgesehen werden um diese insbesondere an Tragkonstruktion zu la- gern. Vielmehr kann der Modulrahmen mit dieser Mehrfachanordnung direkt an derartigen Tragkonstruktionen montiert werden. Dadurch wird der konstruktive Aufwand und auch der Montageaufwand für derartige Anordnungen äußerst gering gehalten.
Insbesondere können durch die über den Modulrahmen zusammengefassten Solarmodule Träger an Tragkonstruktionen eingespart werden, die bei bekannten Tragkonstruktionen zur Lagerung und Abstützung einzelner Solarmodule vorgesehen werden müssen.
Die in einem Modulrahmen eingefassten Solarmodule bilden Mehrfachmodule, die an Tragkonstruktionen oder dergleichen flexibel und räumlich variabel zu großflächigen Solarmodul-Anordnungen kombiniert werden können. Vorteilhaft hierbei ist nicht nur, dass die Mehrfachmodule selbsttragende Baueinheiten bilden, die keine separaten Abstützelemente für einzelne Solarmodule des Mehrfachmoduls erfordern. Vielmehr ist weiterhin vorteilhaft, dass diese ohne mechanische Kopplungen untereinander als separate Einheiten auf Elementen einer Tragkonstruktion montiert werden können.
Eine mechanische sehr stabile Lagerung der Solarmodule eines Mehrfachmoduls innerhalb eines Modulrahmens ergibt sich dadurch, dass der oder jeder Modulrahmen so ausgebildet ist, dass alle in diesem angeordneten Solarmodule über ihren gesamten Umfang von Rahmensegmenten des Modulrahmens einge- fasst sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die eine Mehrfachanordnung von Mehrfachmodulen bildenden Modulrahmen jeweils iden- tisch ausgebildet. Zudem sind auch die Solarmodule, die in einem Modulrahmen zusammengefasst sind, identisch ausgebildet.
Aufgrund dieser identischen Strukturen ergibt sich ein erheblicher fertigungstechnischer Vorteil, da keine Variantenbildung zur Fertigung unterschiedlicher Mehrfachmodule vorgesehen werden muss. Unterschiedliche Solarmodul- Anordnungen werden vielmehr dadurch erhalten, dass die Mehrfachmodule in unterschiedlichen geometrischen Anordnungen kombiniert werden. Hierbei können besonders vorteilhaft die in einem Modulrahmen eingefassten Solarmodule eine Zeilenanordnung, eine Spaltenanordnung oder eine Matrixanordnung bilden. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn sowohl die einzelnen Solarmodule als auch die Modulrahmen, in denen mehrere Solarmodule zusammengefasst sind, rechteckförmig ausgebildet sind.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind in einem Modulrahmen des erfindungsgemäßen Montagesystems Elemente integriert, mit welchen zusätzliche Funktionalitäten bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft verlaufen in einem Rahmensegment des Modulrahmens elektrische Leitungen, mittels derer die im Modulrahmen angeordneten Solarmodulen elektrisch angeschlossen sind.
Daran angepasst weisen die Solarmodule elektrische Anschlusselemente auf, die auf das die elektrischen Leitungen führende Rahmensegment aufsteckbar sind. Durch das Aufstecken sind die Anschlusselemente mit den elektrischen Leitungen elektrisch kontaktiert.
Dies führt zu einer erheblichen Vereinfachung und Rationalisierung der elektrischen Kontaktierung der Solarmodule, die nunmehr durch einfache Steckver- bindungen zwischen Elementen im Modulrahmen und den dort gelagerten Solarmodulen hergestellt werden kann.
Besonders vorteilhaft sind die elektrischen Leitungen von einer im Rahmensegment elektrisch isoliert gelagerten Stromschiene gebildet.
Die Stromschiene kann beispielsweise aus einem metallischen Teil gebildet sein, das in einem das Rahmensegment bildenden Kunststoff-Spritzgussteil integriert ist.
Durch die Ausbildung der elektrischen Leitung in Form einer Stromschiene werden aufwändige Verlegungen von Kabeln überflüssig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich das Rahmensegment, in welchem die elektrischen Leitungen geführt sind, über die gesamte Länge oder Breite des Modulrahmens.
Insbesondere dann können an den Enden der im Rahmensegment geführten elektrischen Leitungen elektrische Anschlussmodule vorgesehen sein, die jeweils an einer Außenseite des Modulrahmens angeordnet sind. Damit können die Anschlussmodule zweier benachbarter Modulrahmen direkt miteinander verbunden sein.
Bei einer Mehrfachanordnung von Mehrfachmodulen kann somit durch das Anschließen der Anschlussmodule, vorzugsweise in Form einer Steckverbin- dung, auf einfache Weise eine Reihenschaltung aller Solarmodule dieser Mehrfachanordnung hergestellt werden.
Im einfachsten Fall ist diese Reihenschaltung auf einen zentralen Wechselrichter geführt, der aus den Summen der in den Solarmodulen generierten Spannungen ein entsprechendes Ausgangssignal bildet, das heißt die gesamte Ener- gie in Form einer Wechselspannung an weitere Einheiten weiterleitet, wo die Energie gespeichert werden kann.
Alternativ können in den einzelnen Mehrfachmodulen Modulwechselrichter integriert sein. Damit wird eine dezentrale, verteilte Wechselrichteranordnung bereitgestellt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können in den einzelnen Mehrfachmodulen Modulüberwachungseinheiten vorgesehen sein.
Mit den Modulüberwachungseinheiten kann die Funktionsfähigkeit der einzelnen Solarmodule überprüft werden. Bei Auftreten von Fehlfunktionen können die Modulüberwachungseinheiten beispielsweise Stör- oder Warnmeldungen an eine zentrale Überwachungsstation senden, wobei das Aussenden der Daten vorzugsweise berührungslos, insbesondere mit Funksignalen erfolgt. Alternativ erfolgt die Datenübertragung leitungsgebunden. Durch diese Überwachungsfunktion wird die Betriebssicherheit der gesamten Anlage erheblich erhöht.
Generell ist wenigstens ein Mehrfachmodul mit in einem Modulrahmen einge- fassten Solarmodulen an einer Tragkonstruktion angeordnet. Insbesondere weist die Tragkonstruktion eine Anordnung von auf einem Untergrund gelagerten Pfosten auf, wobei an jedem Pfosten eine Trägereinheit mit einem Querträger vorgesehen ist und an den Querträgern quer zu diesen verlaufende Längsträger vorgesehen sind, wobei das oder die Mehrfachmodule direkt auf den Längsträgern gelagert sind.
Durch die mit den Modulrahmen verbundenen Solarmodule können Modulträger, die bei bekannten Systemen zu einer Abstützung von einzelnen Solarmodulen auf den Längsträgern montiert werden müssen, eingespart werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zei- gen:
Figur 1 : Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Montagesystems für Solarmodule als Bestandteil einer Tragkonstruktion.
Figur 2: Draufsicht auf die Solarmodule der Anordnung gemäß Figur 1.
Figur 3: Erstes Ausfuhrungsbeispiel eines Mehrfachmoduls für das Mon- tagesystem der Figuren 1 und 2 in einer Draufsicht.
Figur 4: Längsschnitt durch das Mehrfachmodul gemäß Figur 3.
Figur 5: Querschnitt durch das Mehrfachmodul gemäß Figur 3.
Figur 6: Zweites Ausführungsbeispiel eines Mehrfachmoduls für das
Montagesystem der Figuren 1 und 2. Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Tragkonstruktion 1 für Solarmodule 2. Die Tragkonstruktion 1 mit den Solarmodulen 2 bildet eine Freilandanlage. Die Tragkonstruktion 1 umfasst eine längs einer Geraden angeordnete Reihe von Pfosten 3, die mit in vertikaler Richtung verlaufenden Längsachsen in einem Untergrund 4 verankert sind. Vorteilhaft sind die einzelnen Pfosten 3 äquidis- tant angeordnet. Die einzelnen Pfosten 3 sind identisch ausgebildet.
Die Tragkonstruktion 1 der Figuren 1 und 2 umfasst zwei Pfosten 3, wobei auf der Tragkonstruktion 1 insgesamt sechs Solarmodule 2 in zwei übereinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Die Tragkonstruktion 1 kann natürlich auch eine größere Anzahl von Pfosten 3 aufweisen und eine dementsprechend größere Anzahl von Solarmodulen 2.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, sind die auf der Tragkonstruktion 1 angeordneten Solarmodule 2 in einer bezüglich der Horizontalen geneigten Ebene angeordnet, wobei der Neigungswinkel etwa 30° beträgt. Bei einer Freilandanlage sind typisch mehrere derartige Tragkonstruktionen 1 vorgesehen und jeweils nach Süden ausgerichtet.
Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist an jedem Pfosten 3 eine Trägereinheit 5 schwenkbar und damit neigungsverstellbar gelagert. Die jeweils identisch ausgebildeten Trägereinheiten 5 umfassen jeweils einen Querträger 6 und zwei an diesem befestigte Streben 7a, 7b. Auf die Querträger 6 werden Längsträger 8a, 8b aufgebracht, deren Längsachsen senkrecht zu den Längsachsen der Querträger 6 verlaufen. Im vorliegenden Fall sind auf den Querträger 6 zwei parallel laufende Längsträger 8a, 8b vorgesehen.
Die Trägereinheit 5 bildet, wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, eine Dreieckkonstruktion, wobei die Streben 7a, 7b jeweils mit einem längsseitigen Ende an einem längsseitigen Ende des Querträgers 6 befestigt sind und in einem stumpfen Winkel aufeinander zulaufen. Im vorliegenden Fall sind die Streben 7a, 7b fest mit dem Querträger 6 durch geeignete Befestigungsmittel verbunden, das heißt die Streben 7a, 7b bilden mit dem Querträger 6 eine starre, formstabile Konstruktion. Prinzipiell können die Streben 7a, 7b auch gelenkig mit den Querträgern 6 verbunden sein. Dabei ist im vorliegenden Fall die erste Strebe 7a kürzer als die zweite Strebe 7b, wodurch die Trägereinheit 5 bereits an einen Sollneigungswinkelbereich des Querträgers 6 angepasst ist. Die dem Querträger 6 abgewandten freien Enden der Streben 7a, 7b sind miteinander fest verbunden und mittels einer Schwenklagerung an dem Pfosten 3 schwenkbar gelagert. Die Schwenklagerung ist im vorliegenden Fall von einem im Pfosten 3 verankerten Bolzen 9 oder dergleichen gebildet. Damit ist die Trägereinheit 5 bezüglich einer von der Längsachse des Bolzens 9 gebildeten, feststehenden Drehachse am Pfosten 3 schwenkbar gelagert.
Eine weitere Verbindung zwischen der Trägereinheit 5 und dem Pfosten 3 wird durch Führungsmittel am Querträger 6 und am Pfosten 3 erhalten. Diese Führungsmittel umfassen ein nicht dargestelltes Loch in dem Querträger 6 und einen Zapfen 10 oder dergleichen am Pfosten 3, der in das Loch des Querträgers 6 ragt.
Die Vorgabe der Neigung der Trägereinheit 5 erfolgt dadurch, dass die Position des Lochs im Querträger 6 applikationsspezifisch vorgegeben wird.
Alternativ kann eine Neigungsversteilbarkeit im Querträger 6 durch eine dis- krete Reihe von Löchern, in die der Zapfen 10 wahlweise eingeführt wird, gebildet sein. Weiterhin kann anstelle einer diskreten Anordnung von Löchern im Querträger 6 ein Langloch vorgesehen sein, in dem der Zapfen 10 geführt wird.
Bei der Tragkonstruktion 1 der Figuren 1 und 2 sind erfindungsgemäß jeweils die beiden übereinanderliegenden Solarmodule 2 zu einem Mehrfachmodul derart zusammengefasst, dass diese beiden Solarmodule 2 in einem Modulrahmen 1 1 eingefasst sind.
Jedes Solarmodul 2 weist eine rechteckige Form aus und ist in bekannter Weise als Laminat ausgebildet, welches zwischen Folien gelagerte Solarzellen aufweist, wobei auf der Oberseite der Anordnung eine Glasplatte vorgesehen ist. Entsprechend den Geometrien der Solarmodule 2 weist auch der Modulrahmen 1 1 eine rechteckige Außenkontur auf. Dabei weist der Modulrahmen 1 1 zwei parallel zueinander in Längsrichtung des Modulrahmens 1 1 verlaufende Rah- mensegmente auf, im Folgenden Längssegmente 1 la genannt, sowie zwei parallel zueinander in Querrichtung verlaufende Rahmensegmente auf, im Folgenden Quersegmente 1 1 b genannt, welche die Außenkontur des Modulrahmens 1 1 ausbilden. Schließlich weist der Modulrahmen 1 1 ein zentrales Rah- mensegment auf, im Folgenden Mittensegment 1 1c genannt, das in der Mitte der Längssegmente 1 1 a angeordnet ist und diese verbindet. Das Mittensegment 1 1c trennt die beiden Solarmodule 2 des Modulrahmens 1 1. Damit ist jedes Solarmodul 2 des Mehrfachmoduls über seinen gesamten Umfang von Rahmensegmenten des Modulrahmens 1 1 eingefasst. Der Modulrahmen 1 1 ist be- vorzugt in Form einer Profilkonstruktion aus metallischem Werkstoff oder aus Kunststoff gebildet. Das Mehrfachmodul mit den beiden im Modulrahmen 1 1 gelagerten Solarmoduien 2 bildet eine stabile, selbsttragende Baueinheit. Damit kann das Mehrfachmodul ohne weitere Träger direkt auf den beiden Längsträgern 8a, 8b gelagert werden. Bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 sind drei derartige identisch ausgebildete Mehrfachmodule auf den Längsträgern 8a, 8b der Tragkonstruktion 1 gelagert. Dabei liegen die Mehrfachmodule in geringem Abstand zueinander auf den Längsträgern 8a, 8b. Mechanische Verbindungen zwischen den Mehrfachmodulen brauchen nicht vorgesehen werden. Die Ausfuhrungsform der Figuren 1 und 2 kann derart abgewandelt werden, dass ein Modulrahmen 1 1 auch mehr als zwei Solarmodule 2 übereinander aufnimmt. Anstelle einer spaltenweise Anordnung von Solarmodulen 2 in einem Modulrahmen 1 1 wie in Figur 1 gezeigt, kann prinzipiell auch eine zellenförmige oder matrixförmige Anordnung von Solarmodulen 2 im Modulrahmen 1 1 vorgesehen sein.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform eines Modulrahmens 1 1 für die Anordnung der Figuren 1 und 2.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf den Modulrahmen 1 1 mit den beiden Solarmodulen 2, die in diesem Modulrahmen 1 1 eingefasst sind. Die Solarmodule 2 weisen Anschlussdosen 12 auf, auf die elektrische Anschlussleitungen 13 geführt sind. An die Anschlussdosen 12 aller Solarmodule 2 in sämtlichen Mehrfachmodulen werden Kabel angeschlossen um so eine Reihenschaltung der Solarmodule 2 zu realisieren, die an einen zentralen, nicht dargestellten Wech- selrichter angeschlossen ist.
Die Längsschnittsdarstellung von Figur 4 zeigt die Längssegmente 1 la und das Mittensegment 1 1c des Modulrahmens 1 1. Die Quersegmente I Ib sind von Profilen gebildet, die an ihren oberen Enden U-förmige Aufnahmen 14 aufweisen, in welche die Solarmodule 2 mit ihren Rändern eingeschoben und dort lagefixiert sind. Das Mittensegment 1 lc des Modulrahmens 1 1 weist an seinen oberen Enden zwei an gegenüberliegenden Seiten ausmündende U-förmige Aufnahmen 15 auf, in welche die Ränder der beiden Solarmodulen 2 eingeschoben und lagefixiert sind. Das Mittensegment 1 1c weist weiterhin zwei Schraubkanäle 16 auf, welche zur Erhöhung der Stabilität der Gesamtanord- nung dienen.
Die Querschnittsdarstellung von Figur 5 zeigt die Längssegmente 1 la des Modulrahmens 1 1 zwischen welchen die Solarmodule 2 gelagert sind. Dabei weisen auch die Quersegmente 1 lb an ihren oberen Enden U-förmige Aufnahmen 17 auf, in welchen die Solarmodule 2 mit ihren Rändern gelagert sind. Zur me- chanischen Stabilisierung sind die Quersegmente I Ib über die Schraubkanäle 16 verbunden. Die Schraubkanäle 16 sind mit Schrauben 18 an den Quersegmenten 1 lb befestigt.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Modulrahmens 1 1 mit zwei dort gelagerten Solarmodulen 2. Analog zu der Ausführungsform der Figuren 3 bis 5 bilden die Längssegmente 1 la und die Quersegmente 1 lb die Außenkontur der Modulrahmen 1 1. Weiter trennt der Modulrahmen 1 1 die Solarmodule 2 voneinander. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den Figuren 3 bis 5 ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 6 im Mittensegment 1 lc des Modulrahmens 1 1 eine Stromschiene 19 geführt. Die Stromschiene 19 besteht vor- zugsweise aus einem Metallteil, die im Mittensegment 1 1c elektrisch isoliert gelagert ist. Die Stromschiene 19 erstreckt sich über die gesamte Länge des Mittensegments 1 1c. An den beiden Enden der Stromschiene 19 schließen elektrische Anschlussmodule 20 an, die elektrisch mit der Stromschiene 19 kontaktiert sind und die Anschlussflächen aufweisen, die an der Außenseite des Modulrahmens 1 1 freiliegen. Die Solarmodule 2 der Anordnung gemäß Figur 6 weisen elektrische Anschlusselemente 21 anstelle von Anschlussdosen 12 auf. Diese Anschlusselemente 21 können durch Aufstecken auf die Stromschiene 19 direkt mit dieser elektrisch kontaktiert werden. Bevorzugt weist die Stromschiene 19 hierzu an die Außenseite des Mittensegments 1 lc geführte Kontaktflächen auf, die bei Einsetzen der Solarmodule 2 in das Mittensegment 1 lc mit den Anschlusselementen 21 elektrisch kontaktiert werden. Die Stromschiene 19 und die Anschlusselemente 21 des Mehrfachmoduls ermöglichen somit einen elektrischen Anschluss der Solarmodule 2 ohne Kabelverbindungen, mittels dessen eine Reihenschaltung der Solarmodule 2 innerhalb des Mehrfachmoduls realisiert wird.
Bei einer Reihenanordnung mehrerer derartiger Mehrfachmodule müssen nur die Anschlussmodule 20 zweier aneinander angrenzender Modulrahmen 1 1 zusammengesetzt werden, wodurch eine Reihenschaltung aller Solarmodule 2 dieser Mehrfachanordnung erzielt wird. Diese gesamte Anordnung kann an einen zentralen Wechselrichter angeschlossen werden. Alternativ können in den einzelnen Mehrfachmodulen Modulwechselrichter vorgesehen sein, beispielsweise in den Anschlusselementen 21 der Solarmodule 2 oder in der Stromschiene 19.
Eine weitere Erhöhung der Funktionalität der Mehrfachmodule kann dadurch erzielt werden, dass in den Mehrfachmodulen Modulüberwachungseinheiten integriert werden. Mit solchen Modulüberwachungseinheiten können die Funktionen der Mehrfachmodule überwacht werden. Bei auftretenden Fehlern kann die Modulüberwachungseinheit Fehler- oder Warnmeldungen an eine zentrale Überwachungsstation senden. Die Datenübertragung kann berührungslos mit Funksignalen oder leitungsgebunden über Leitungen in der Stromschiene 19
Bezugszeichenliste
(1) Tragkonstruktion
(2) Solarmodul
(3) Pfosten
(4) Untergrund
(5) Trägereinheit
(6) Querträger
(7a) Strebe
(7b) Strebe
(8a, 8b) Längsträger
(9) Bolzen
(10) Zapfen
(11) Modulrahmen
(IIa) Längssegment
(IIb) Quersegment
(Hc) Mittensegment
(12) Anschlussdose
(13) Anschlussleitung
(14) Aufnahme
(15) Aufnahme
(16) Schraubkanal
(17) Aufnahme
(18) Schraube
(19) Stromschiene
(20) Anschlussmodul
(21) Anschlusselement

Claims

Montagesystem für Solarmodule (2) umfassend wenigstens einen Modulrahmen (1 1 ), in welchem mehrere Solarmodule (2) eingefasst sind.
Montagesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2), die in einem Modulrahmen (1 1 ) zusammengefasst sind, identisch ausgebildet sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2) rechteckförmig ausgebildet sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Modulrahmen (1 1) rechteckförmig ausgebildet ist.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Modulrahmen (1 1) so ausgebildet ist, dass alle in diesen eingefassten Solarmodulen (2) über ihren gesamten Umfang von Rahmensegmenten des Modulrahmens (1 1) eingefasst sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Modulrahmen (1 1 ) eingefassten Solarmodule (2) eine Zeilenanordnung, eine Spaltenanordnung oder eine Matrixanordnung bilden.
7. Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Rahmensegment des Modulrahmens (1 1) elektri- sehe Leitungen verlaufen, an welche an das Rahmensegment angeordnete Solarmodule (2) elektrisch angeschlossen sind.
8. Montagesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2) elektrische Anschlusselemente (21 ), die auf das die elektri- sehen Leitungen führende Rahmensegmente des Montagesystems aufsteckbar sind, aufweisen, wobei durch das Aufstecken die Anschlusselemente (21 ) mit den elektrischen Leitungen elektrisch kontaktiert sind.
9. Montagesystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen von einer im Rahmensegment elektrisch isoliert gelagerten Stromschiene (19) gebildet sind.
10. Montagesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rahmensegment, in welchem die elektrischen Leitungen geführt sind, über die gesamte Länge oder Breite des Modulrahmens (1 1 ) erstreckt.
1 1 . Montagesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der im Rahmensegment geführten elektrischen Leitungen elektrische Anschlussmodule (20) vorgesehen sind, die jeweils an einer Außenseite des Modulrahmens (1 1) angeordnet sind.
12. Montagesystem nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmodule (20) zweier benachbarter Modulrahmen (1 1) direkt miteinander verbunden sind, und dass eine Mehrfachanordnung von über deren Anschlussmodule (20) verbundenen Modulrahmen (1 1) eine Reihenschaltung von Solarmodulen (2) ausbildet, die an einen zentralen Wechselrichter angeschlossen sind.
13. Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen Mehrfachmodulen bestehend aus dem Modul- rahmen ( 1 1 ) und den darin eingefassten Solarmodulen (2) Modulwechselrichter vorgesehen sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen Mehrfachmodulen bestehend aus dem Modulrahmen (1 1 ) und den darin eingefassten Solarmodulen (2) Modulüberwachungseinheiten vorgesehen sind.
Montagesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der oder ein die Solarmodule (2) einfassender Modulrahmen (1 1 ) an einer Tragkonstruktion (1) angeordnet ist, wobei die Tragkonstruktion (1 ) eine Anordnung von auf einem Untergrund (4) gelagerten Pfosten (3) aufweist, wobei an jedem Pfosten (3) eine Trägereinheit (5) mit einem Querträger (6) vorgesehen ist und an den Querträgern (6) quer zu diesen verlaufende Längsträger (8a, 8b) vorgesehen sind, wobei der oder die Modulrahmen (1 1 ) direkt auf den Längsträgern (8a, 8b) gelagert sind.
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