WO2024002968A1 - Solaranlage in leporellofaltung und verfahren zum aufbau der solaranlage - Google Patents

Solaranlage in leporellofaltung und verfahren zum aufbau der solaranlage Download PDF

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WO2024002968A1
WO2024002968A1 PCT/EP2023/067317 EP2023067317W WO2024002968A1 WO 2024002968 A1 WO2024002968 A1 WO 2024002968A1 EP 2023067317 W EP2023067317 W EP 2023067317W WO 2024002968 A1 WO2024002968 A1 WO 2024002968A1
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WO
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solar
solar system
hollow bodies
substructure
solar panels
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PCT/EP2023/067317
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Richard Meyer
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Richard Meyer
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/40—Mobile PV generator systems
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • H01L31/0504—Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells specially adapted for series or parallel connection of solar cells in a module
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    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification

Definitions

  • the invention relates to solar systems with solar panels that are pre-assembled in a fanfold fold, and to a method for setting up the solar system.
  • WO 2014/179893 A1 a solar system with a plurality of solar panels arranged in a row is known.
  • the solar panels are folded like a fanfold and can be unfolded along guide rods.
  • the arrangement is mounted on two supports on the ground.
  • the disadvantage here is that a separate support structure is required.
  • the solar system according to the invention comprises solar panels that form a fanfold fold that can be unfolded in one direction of unfolding and can preferably be folded in against the direction of unfolding.
  • the foldable solar system includes a substructure on which the solar panels are arranged, with the substructure in the unfolding direction is flexible, preferably flexible and is connected to the solar panels in such a positionally fixed manner that the fan folding of the solar panels can be unfolded with the substructure and determines the angular positions of the solar panels relative to one another.
  • the solar system can explicitly be unfolded in several directions.
  • One direction of development is only one of several directions of development.
  • the substructure is preferably designed to be flexible along its entire length in the unfolding direction.
  • a fanfold fold here means solar panels arranged in a zigzag fold, the solar panels being arranged in a row in the unfolding direction and being articulated to one another along longitudinal edges transversely to the unfolding direction.
  • the folding is preferably carried out perpendicular to the unfolding direction.
  • Each solar panel preferably has an edge on the substructure side and an edge away from the substructure. These are edges that are arranged transversely to the unfolding direction, with two immediately adjacent solar panels being connected to one another in an articulated manner either by means of two edges on the substructure side or by means of two edges on the side of the substructure.
  • All segments of the fan fold can be designed as solar panels. It is also conceivable that an individual or periodically preferably every second segment does not have solar panels, but is a filling surface or is designed as a framework.
  • the substructure is designed to be flexible in the direction of development. It can also be designed to be flexible in other directions.
  • the substructure is flexible when folded and can also be flexible when unfolded and in operation.
  • the substructure can also change its state during operation and when unfolded and can be firmly formed
  • the fan folding of the solar panels can preferably be unfolded automatically with the substructure.
  • the solar panels are automatically unfolded.
  • the substructure advantageously extends over the entire unfolding length of the solar system.
  • the substructure is also a foundation that can bear the total load of the solar system.
  • the fan fold is arranged in a fixed position, preferably at attachment points on the substructure. This means that the fan folding can be unfolded with the substructure and an angular position of the solar panels relative to one another is determined. When the substructure is fully unfolded, the solar panels assume a certain angular position relative to one another, which is determined by the attachment points of the solar panels on the substructure, the length of the solar panels in the direction of unfolding and the distance between the attachment points.
  • the substructure can be designed differently. It preferably has at least one hollow body that runs in the unfolding direction and can be filled with a medium.
  • the medium is preferably a gas such as air or nitrogen or a foam that hardens.
  • the hollow bodies advantageously have a flexible, preferably completely flexible surrounding wall and they are preferably foldable.
  • the hollow body filled with the medium generates sufficient buoyancy to hold the solar panels above the surface of a body of water in which the solar system floats.
  • the filled hollow body has a buoyancy in the water that is so great that the fanfold fold remains permanently arranged above a water surface.
  • the solar system preferably floats on the water and is secured against drifting by anchors, ropes or the like.
  • the substructure has a flexible web running in the unfolding direction.
  • the concept of railway is to be understood broadly.
  • the at least one web can comprise at least one belt or at least one textile web or plastic film or at least one rope.
  • the fan fold is preferably glued to the substructure.
  • the fan fold is releasably attached to the substructure, preferably releasable using Velcro fasteners.
  • the distance between the attachment points of the fanfold fold on the substructure sets an angle of inclination of the fanfold fold preferably permanently fixed to the substructure.
  • the angle of inclination is typically between 5° and 30°.
  • a flat arrangement of 0° is also possible.
  • the at least one hollow body serves as a support for folding the fanfold on a non-solid surface.
  • This can be a moist surface such as a moor or mudflat or a largely dry surface such as a ground, but also a flat roof of a building.
  • the at least one hollow body can also be smaller or dimensioned differently than in the buoyant variants because it does not have to generate buoyancy for the fanfold fold.
  • the flexible web can be, for example, a textile and plastic web.
  • the solar system is preferably placed on a solid surface.
  • the fan fold is preferably arranged completely on the flexible web and preferably does not protrude to the side or front and back in the unfolding direction.
  • the track can be designed to reflect light in order to reflect light passing through the solar panels or scattered light onto the solar panels from behind. When implemented with bifacial solar modules, the yield increases additionally if the albedo of the track is greater than that of the subsurface.
  • the hollow body that can be filled with a medium is preferably two, preferably a plurality, of tubes arranged next to one another transversely to the unfolding direction and each extending in the unfolding direction.
  • the tubes are advantageously arranged on sections of the fanfold fold perpendicular to the direction of unfolding, preferably at quarter points.
  • the hoses can each have a plurality of gas-tight chambers.
  • gas-tight chambers can be connected to one another, for example by pumps.
  • the hollow bodies can also be filled with foam in order to provide a stable substructure that continues to generate sufficient buoyancy in the water even in the event of a pressure drop.
  • the hollow bodies can be variably filled with granules or with ballasting liquid.
  • the amount of ballast fluid can be adjusted to the state of the sea.
  • the amount of ballasting liquid can be adjusted to the wind conditions at the location or temporarily reduced in the event of heavy snow loads.
  • tubes of different cross-sections are arranged on opposite outer lateral sections of the fan fold. This also allows the roll angle of the fanfold fold to be adjusted around the unfolding direction.
  • the hoses are designed in a transverse cross section, preferably perpendicular to the unfolding direction, preferably round, particularly preferably circular in each cross section, and can be filled with a gas, preferably air.
  • a gas preferably air.
  • other gases are also fundamentally conceivable for filling.
  • the outer skin of a hollow body that can be inflated with a gas is preferably designed as a gas-tight fabric web, which is inflated in an operating state and is designed so that it carries the solar panels that can be folded like a fan. Air or nitrogen is preferably used as the gas.
  • a series of hollow bodies is provided next to each other in the deployment direction.
  • the hollow bodies are preferably flat, in particular cushion-shaped or mattress-shaped. Evaporation is reduced by flat hollow bodies that cover as large a water surface as possible, so that design in this way contributes to conserving water resources.
  • Flat hollow bodies on inclined or horizontal roofs enable more even load distribution, making it easier to maintain the maximum load-bearing capacity of buildings when using such systems.
  • flat hollow bodies act as insulation.
  • the hollow body filled with gas or foam can distribute loads on roofs or other load-sensitive surfaces relatively evenly, so that the stability of the surface is guaranteed.
  • the current loads can be adjusted, for example due to snow or additional installations installed on a roof.
  • the pillow-shaped or mattress-shaped hollow bodies can become higher in a wedge shape transversely to the unfolding direction and thus set a roll angle.
  • a development direction that is approximately east-west the lower side of the hollow bodies faces the equator, so that the solar yield increases due to more favorable solar incidence angles.
  • a pitch angle is set.
  • the lower side of the hollow bodies faces the equator, so that the solar yield increases due to more favorable solar incidence angles.
  • adjacent edges of adjacent solar panels of the fan folding are connected to one another by means of flexible or foldable connections. This embodiment is particularly simple and inexpensive.
  • the tabs can be made of textile or plastic material.
  • the solar system is preferably intended to float on water in the operating state, for example it can be put into the operating state on a lake or sea. However, in another embodiment, it is also conceivable to build the solar system on the ground, for example in a fallow field. In both cases, the solar system according to the invention allows the solar system to be quickly set up in the operating state as well as the solar system to be quickly dismantled into a transport state. Because this type of solar system can be dismantled quickly, it can be used particularly cheaply for temporary applications and can also be recycled more easily at the end of its service life.
  • the fanfold is folded in the transport state, and sections of the at least one hollow body arranged between two adjacent solar panels are each arranged between the two adjacent solar panels. This means that the solar panels and the hollow bodies are protected during transport, and the entire solar system including the hollow bodies is foldable.
  • a pump is provided between a hollow body and a hollow body separated from it in a gas-tight manner, which enables the gas to be pumped from one hollow body to the other or vice versa.
  • a control can be provided which is connected to the pumps in a data-conducting manner and enables the solar panels to change their position relative to the ground in consideration of the position of the sun.
  • the gas is conveniently pumped around, or pumped in and out, from western hollow bodies to eastern hollow bodies over the course of the day. In the case of Leporello systems arranged approximately east-west, the inclination towards the sun can be changed by pumping over the course of the year. As a result, the fan folding follows the position of the sun and a greater power output is achieved.
  • the hollow bodies are arranged interchangeably on the solar panels. Velcro, screw, clamp or other releasable fasteners can be provided.
  • winches are provided for pulling out the solar panels, which are further away from the ground when pulled out than anchor points of the flexible substructure on the solar panels.
  • sensors such as temperature and/or pressure and/or humidity sensors, which are connected to an alarm system, are provided in hollow bodies filled with gas or liquid. In the event of leaks in the hollow bodies filled with gas, these are detected by evaluating the measured values and an alarm signal is generated, which is sent to a control center or similar.
  • the method is suitable for setting up a solar system with solar panels that are arranged in a fanfold fold by moving the folded solar system into position, pulling out a substructure that is flexible in one direction of deployment and is connected to the solar panels in a fixed position and the fanfold fold is unfolded.
  • the solar system is in a transport state, i.e. folded, brought to the location and preferably aligned there, preferably transport locks are gradually released, the substructure is pulled out and the fan fold unfolds.
  • the method according to the invention makes use of the idea of providing a simple, time-saving and therefore cost-effective method for setting up a solar system.
  • the solar system can be set up floating on the water or on solid ground using this method.
  • the fan folding preferably unfolds automatically when the substructure is pulled out.
  • the process is characterized by the fact that by inflating the hollow bodies, the solar panels, which can be folded like a leporello, automatically unfold into the correct angle of inclination and, thanks to the prior positioning of the solar system, also in the correct orientation.
  • hollow bodies leading in the unfolding direction are first filled with a medium and then hollow bodies trailing in the unfolding direction are filled with the medium.
  • a gas, a liquid or hardening foam can be used as the medium.
  • the solar system is positioned in such a way that a container with the folded solar system is arranged directly next to the water surface or already a little way into the water, so that the inflatable hollow bodies can easily unfold along the water surface and the solar panels are drawn into the water by successively filling the hollow bodies or chambers of hollow bodies arranged one behind the other in the unfolding direction.
  • Other filling sequences are also conceivable; in particular, chambers can also be slowly inflated at the same time.
  • the still folded Leporello system can also be brought to the installation site on ships or unpowered barges/barges and from there unfolded on the water surface.
  • the solar system is extended into a body of water, and the hollow bodies are dimensioned such that the solar system floats in the water with the hollow bodies. Therefore, it is preferably provided that the leading hollow bodies are initially inflated to such an extent that they support the weight of the solar panels arranged on them.
  • the solar system is not set up on a body of water, but on a solid surface, preferably an inclined or horizontal roof, field, or similar.
  • a track can then be used as a substructure.
  • the track can be a textile track, a rope or a plurality of them.
  • Friction-reducing mats can be laid out on the solid surface in advance. The mats also serve to protect the hollow bodies from friction damage. This is particularly true if the solar system is installed on a roof of a house or on other sticky or rough surfaces.
  • a monitoring system continuously measures variables such as pressure, temperature and humidity in the hollow bodies, determines the current position of the system or samples high-frequency accelerations in order to record movements induced by flow, wind or waves. This allows system aging to be documented, loose anchors to be detected, and leaks to be detected at an early stage. If critical thresholds are exceeded, maintenance alarms can be triggered and sent automatically.
  • a controller can control pumps and valves which, by pumping the medium from a hollow body into a hollow body separated from it in a medium-tight manner, adjust the position of the fanfold fold to the position of the sun, in particular changing the roll angle of the fanfold fold over the course of the day or year.
  • the pumps can also fill individual hollow bodies with the medium or empty it separately
  • electricity yields and yield-relevant environmental parameters such as radiation intensity and/or module temperatures and/or wind are measured permanently and the current system efficiency is determined algorithmically from the measured values and, in the event of low system efficiency or other system malfunctions, an alarm signal is issued and this data is continuously documented.
  • the current geodetic positions of the Le pore Ho systems are permanently measured and recorded absolutely and relative to one another, and accelerations and angles are permanently measured at high frequencies, and/or water depth, waves, currents, water temperature profiles, water ingredients and chemical and physical water parameters are permanently measured to document movements induced by currents, wind or waves.
  • electricity yields and yield-relevant environmental parameters such as radiation intensity and/or module temperatures and/or wind are measured permanently and the current system efficiency is determined algorithmically from the measured values and in the case of low system efficiency or other system malfunctions, an alarm signal is issued and this data is continuously documented.
  • FIG. 1a shows a solar system according to the invention on two hollow bodies in a perspective view
  • FIG. 1b shows a solar system according to the invention in a second embodiment on a track
  • FIG. 1c shows a solar system according to the invention in a third embodiment on two belts
  • Fig. 2b is a longitudinal sectional view of the solar system in Fig. 2a
  • Fig. 3b is a longitudinal sectional view of the solar system in Fig. 3a
  • Fig. 5b is a longitudinal sectional view of the solar system in Fig. 5a
  • FIG. 6a shows an eighth embodiment of the solar system
  • FIG. 8a is a perspective view of the solar system in a tenth embodiment for resting on a solid surface
  • a solar system 1 has solar panels 2, 2 'which are arranged in a fan fold 3.
  • the fan folding 3 can be pulled out in an unfolding direction A and folded against the unfolding direction A.
  • the fanfold fold 3 has solar panels 2, 2' arranged next to one another.
  • Each roof side of the fan fold 3 is designed as a solar panel 2, 2 '.
  • the fanfold fold 3 here refers to the solar panels 2, 2' arranged next to one another in the unfolding direction A, which have edges 4, 4' on the side of the substructure and edges 5, 5' on the substructure side.
  • Each solar panel 2, 2' consists of a large number of individual solar cells that are arranged in a grid. The cabling of the individual solar cells and the connection of the solar panels 2, 2' to a power grid are not shown.
  • the hollow bodies 10 of floating solar systems 1 are generally and also in this embodiment completely or partially filled with air or another gas or foam.
  • applying a Leporello fold 3 to water has the additional beneficial effect of reducing water evaporation through shading and covering in very warm areas.
  • a flexible intermediate web (not shown), which is preferably reflective, below the fan fold 3, so that light radiation that has passed through the solar panels 2, 2 'is reflected back and thus, on the one hand, the electricity efficiency of the solar system 1 is increased, on the other hand but also the evaporation of the water underneath is reduced.
  • the solar panels advantageously have an inclination angle ⁇ of preferably 10° to 15° when they are set up in an east-west orientation and a flatter inclination angle ⁇ when they are aligned in a north-south direction.
  • the inclination angle ß can also disappear to zero.
  • Other angular positions are also conceivable.
  • Fig. 2a the basically same structure of a solar system 1 is described as in Fig. 1a.
  • the fanfold fold 3 has a larger number of solar panels 2, 2 '. Only two solar panels 2, 2' are shown in Fig. 2a.
  • the solar system 1 also has two hollow bodies 10, which are designed as hoses 8, 9. Both hoses 8, 9 are preferably completely filled with gas. However, the hoses 8, 9 have different cross sections, so that the fanfold fold 3 of the floating solar system 1 is tilted by a roll angle a over its entire length along the unfolding direction A.
  • the solar system 1 of Figs. 1 and Figs. 2 is preferably oriented in an east-west direction. This means that the deployment direction A, including the orientation of the two hoses 8, 9, is in the east-west direction.
  • the tilting of the fan fold 3 towards the equator can also be achieved according to the embodiments in FIGS. 3a, 3b by using the tubes 8, 9 with the same cross section, but the side of the fan fold 3 facing away from the equator on a bundle with a larger one Number of tubes 8 rests on the equator-facing side of the fan fold 3. Facing the equator, only one tube 8 or two tubes 8 are provided, which are also arranged horizontally next to each other, while the equator-facing tube bundle has tubes 9 arranged next to and, above all, one above the other, so that the Leporello fold 3 protrudes further above the water surface on the side away from the equator than on the equator side.
  • the solar system 1 in Figures 1a, 2a and 3a has hollow bodies 10, preferably in the form of hoses 8, 9, as a substructure.
  • the hoses are dimensioned so that they are filled with air or another gas, such as nitrogen, and generate sufficient buoyancy so that the entire solar system floats on the surface of a body of water.
  • the constructions mentioned with the hollow bodies 10 in Figures 1a, 2a, 3a can also be used on solid or boggy ground, but also on house roofs.
  • the buoyancy bodies can have a smaller cross-section because they do not have to generate buoyancy that keeps the entire solar system afloat.
  • it can be provided to completely fill the hollow bodies with a foam, which hardens after foaming, so that the weight of the solar panels is distributed uniformly over the longitudinal extent of the two or more hollow bodies 10.
  • exactly one inflatable hollow body 10 is provided, which has a wedge-shaped structure in longitudinal section in the unfolding direction A.
  • the hollow body 10 can, of course, like all other hollow bodies 10, have chambers that are not shown.
  • FIG. 5a, 5b also shows a solar system, preferably in a north-south orientation, with a plurality of cuboid hollow bodies 10 being provided here, each of which has a wedge-shaped shape in longitudinal section and which has a wedge-shaped shape in its overall arrangement Form development direction A.
  • the solar system 1 is shown with individual hollow bodies 10 arranged one behind the other in the unfolding direction A, which are all identical in construction and cubic and have a constant height over the entire extent. If the mattress-shaped hollow bodies 10 are selected as the substructure, this solar system 1 can in principle also be used for use on solid surfaces.
  • the hollow bodies 10 are preferably made smaller and filled with hardening foam. buoyancy no longer needs to be generated.
  • FIGS. 7a, 7b and 8a, 8b Two embodiments of the solar system 1 are described in FIGS. 7a, 7b and 8a, 8b, which are intended in particular for installation on a solid surface.
  • This can be an area that is only temporarily flooded, permanently and temporarily wet floors, a solid floor, surfaces with a steep slope or a roof, preferably a flat roof of a building.
  • FIG. 8a, 8b also show a solar system 1 that is set up on a solid surface.
  • Flat roofs in particular have a roughness that could damage the hollow bodies 10, so that an underlay mat 14 can be placed under the one hollow body 10.
  • This is e.g. B. a textile or plastic mat.
  • the other hollow body 10 is placed along a bearing 15.
  • the bearing 15 is shown below the right hose 9 in FIG. 9a.
  • the bearing 15 has a convex surface, so that the hose 9 slips back into a specific desired position after it slips unintentionally.
  • a curvature of the concave bearing 15 is adapted to a curvature of the hose, and wheels can also be provided on the side of the concave bearing 15 so that the entire solar system 1 or the hose 9 can be driven over the solid surface during inflation. It can also be provided that the underlay mat 14 is arranged below the bearing 15, on which the concave bearing 15 can be moved with the side wheels.
  • FIG. 8c and 8d A further variant of the solar system 1 is shown in Figures 8c and 8d.
  • the hollow bodies 10 are designed as hoses 8, 9 and are carried on small carts 28 in Deployment direction A extended.
  • leading compartments of the hoses 8, 9 can first be inflated here, or the hoses 8, 9 are only partially inflated and successively extended by releasing transport clamps between the individual solar panels 2, 2 'in the unfolding direction on the carriage 28. After unfolding, the carriages 28 can remain or can be removed.
  • FIGS. 9a, 9b A further development of the solar system 1 is shown in FIGS. 9a, 9b.
  • a pump 16 can be provided between different, separate hollow bodies 10, for example the two hoses 8, 9 shown in FIG. 9a, which pumps air from one hose 8 into the other hose 9.
  • the western hose 8 is preferably inflated more strongly in the morning than the eastern hose 9, so that the roll angle a, which inclines the fan fold 3 to the east, is present, while the pump is the roll angle a continuously tracks the sun over the course of the day and in the evening the eastern hose 9 is inflated more than the western hose 8, so that there is a tilt by a roll angle a towards the west.
  • the pump 16 is connected to the hollow bodies 10 by means of pump hoses 17.
  • the solar system 1 is folded in the fanfold 3 for transport.
  • the folded solar system 1 is housed in a container, for example.
  • a side container wall is folded out and the two hollow bodies 10 are filled with air.
  • the hollow bodies 10 preferably have chambers that are separate from one another in the unfolding direction A, and the chambers of the hollow bodies 10 leading in the unfolding direction A are first filled with air, so that the first two or first few solar panels 2, 2 'through the inflating chambers of the hollow bodies 10 are pulled out of the container and automatically brought into their unfolded structure by inflating the hollow bodies 10.
  • the container is preferably already positioned in or on the water, and the hollow bodies 10 can push themselves in the unfolding direction A by inflating into the water.
  • the hollow bodies 10 can be inflated with a pump. If the solar system 1 is set up on a solid surface, the underlay mats 14 can first be laid on the solid surface, on which the inflating hollow bodies 10 then slide along.
  • the hollow bodies 10 are preferably filled with water or foam. Filling with water or foam is also referred to as inflation.
  • hoses 8, 9 are successively placed as hollow bodies 10 on wheeled bearings, preferably with a concave support surface, and then moved over the floor or over the underlay mat 14 laid out on the floor in the unfolding direction A.
  • FIG. 11 shows an arrangement of sensors in the hollow bodies 20, sensors for measuring environmental parameters 21 outside the hollow bodies and radiation measuring devices 22 on the solar system 1.
  • the arrangement of sensors 20, 21, 22 is particularly suitable in connection with inflatable tubes 8, 9 , which form buoyancy bodies and on which the entire solar system 1 floats on the water.
  • Sensors 20 such as pressure sensors, temperature sensors and moisture meters are therefore provided in the tubes 8, 9; sensors 21 such as temperature sensors and moisture meters can be provided outside the tubes 8, 9.
  • Radiation sensors 22 are also present. Measurement data is collected in a data logger 23 and fed to one whose combined measurements make it possible to determine whether a pressure drop or increase is caused only by the temperature change or by an air leak in the tubes 8, 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit Solarpaneelen (2, 2'), die in einer Leporellofaltung (3) vorgefertigt sind, die in einer Entfaltungsrichtung (A) entfaltbar ist, und einer Unterkonstruktion auf der die Solarpaneele angeordnet sind, wobei die Unterkonstruktion in Entfaltungsrichtung (A) flexibel ausgebildet ist und mit den Solarpaneelen derart positionsfest verbunden ist, dass die Leporellofaltung (3) der Solarpaneelen mit der Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) entfaltbar ist und Winkelstellungen der Solarpaneele (2, 2') relativ zueinander bestimmt.

Description

Solaranlage in Leporellofaltung und Verfahren zum Aufbau der Solaranlage
Die Erfindung betrifft Solaranlagen mit Solarpaneelen, die in einer Leporellofaltung vormontiert werden, sowie ein Verfahren zum Aufbau der Solaranlage.
Aus der WO 2014/179893 A1 ist eine Solaranlage mit einer Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Solarpaneelen bekannt. Dabei sind die Solarpaneele als Leporello gefaltet und entlang von Führungsstangen auffaltbar. Die Anordnung ist auf zwei Stützen auf dem Erdboden montiert. Hier ist nachteiligerweise eine separate Stützkonstruktion erforderlich.
Aus der CH 705 633 A1 ist eine Photovoltaikanlage mit einer Mehrzahl von in einem Abstand zueinander angeordneten Solarmodulen bekannt, die nachteiligerweise entlang eines separat aufzubauenden Supports, insbesondere Tragseils, auffaltbar sind.
Aus der DE 102015 121 200.5 ist ein Verfahren zum Aufbau einer Solarpaneele aufweisenden Dachkonstruktion mobiler Solarkraftwerke auf einer Bodenoberfläche bekannt. Dabei sind die Solarpaneele als Leporello gefaltet und werden dann entlang von Schienen, die auf Stützen gelagert sind, ausgezogen, um eine Dachfläche zu bilden. Nachteilig an dem Verfahren ist, dass es sich nur zum Aufbau einer Solaranlage mit einem relativ aufwendigen Schienenstützwerk eignet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Solaranlage zur Verfügung zu stellen, die an mehreren Aufstellorten wie zum Beispiel auf Dachflächen, Boden oder Wasserflächen positioniert werden kann und die darüber hinaus leichter aufstellbar ist.
Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Aufbau einer Solaranlage zur Verfügung zu stellen, das an mehreren Orten anwendbar ist und leicht durchführbar ist.
Die Aufgabe wird in ihrem ersten Aspekt durch eine eingangs genannte Solaranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.
Die erfindungsgemäße Solaranlage umfasst Solarpaneele, die eine Leporellofaltung ausbilden, die in einer Entfaltungsrichtung entfaltbar und vorzugsweise entgegen der Entfaltungsrichtung einfaltbar ist. Die faltbare Solaranlage umfasst eine Unterkonstruktion auf der die Solarpaneele angeordnet sind, wobei die Unterkonstruktion in Entfaltungsrichtung flexibel, vorzugsweise biegeschlaff ausgebildet ist und mit den Solarpanelen derart positionsfest verbunden ist, dass die Leporellofaltung der Solarpaneele mit der Unterkonstruktion entfaltbar ist und Winkelstellungen der Solarpaneele relativ zueinander bestimmt.
Die Solaranlage kann ausdrücklich in mehrere Richtungen entfaltbar sein. Dabei ist die eine Entfaltungsrichtung nur eine unter mehreren Entfaltungsrichtungen.
Die Unterkonstruktion ist vorzugsweise entlang ihrer gesamten Länge in Entfaltungsrichtung flexibel ausgebildet.
Unter einer Leporellofaltung sind hier in einer Zickzackfaltung angeordnete Solarpaneele zu verstehen, wobei die Solarpaneele in Entfaltungsrichtung in einer Reihe angeordnet sind und entlang von Längskanten quer zur Entfaltungsrichtung gelenkig miteinander verbunden sind. Die Faltung erfolgt vorzugsweise senkrecht zur Entfaltungsrichtung. Vorzugsweise weist jedes Solarpaneel eine unterkonstruktionsseitige Kante und eine unterkonstruktionsabseitige Kante auf. Dabei handelt es sich um Kanten, die quer zur Entfaltungsrichtung angeordnet sind, wobei zwei unmittelbar benachbarte Solarpaneele entweder mittels zweier unterkonstruktionsseitiger Kanten oder mittels zweier unterkonstruktionsabseitiger Kanten gelenkig miteinander verbunden sind.
Alle Segmente der Leporellofaltung können als Solarpaneele ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass ein Einzelnes oder periodisch vorzugsweise jedes zweite Segment keine Solarpaneele aufweist, sondern eine Füllfläche ist oder als Gerüst ausgebildet ist.
Die Unterkonstruktion ist in Entfaltungsrichtung flexibel ausgebildet. Sie kann auch in andere Richtungen flexibel ausgebildet sein. Die Unterkonstruktion ist im gefalteten Zustand flexibel und kann auch im entfalteten Zustand und im Betrieb flexibel sein. Die Unterkonstruktion kann im Betrieb und entfalteten Zustand aber auch ihren Zustand verändern und fest ausgebildet sein
Die Leporellofaltung der Solarpaneele ist vorzugsweise automatisch mit der Unterkonstruktion entfaltbar. Wenn die Unterkonstruktion entfaltet wird, werden die Solarpaneele automatisch mit entfaltet. Günstigerweise erstreckt sich die Unterkonstruktion im entfalteten Zustand über eine gesamte Entfaltungslänge der Solaranlage. Die Unterkonstruktion ist auch ein Fundament, das die Gesamtlast der Solaranlage tragen kann.
Die Leporellofaltung ist positionsfest, vorzugsweise an Befestigungspunkten auf der Unterkonstruktion, angeordnet. Damit ist die Leporellofaltung mit der Unterkonstruktion entfaltbar und eine Winkelstellung der Solarpaneele relativ zueinander ist bestimmt. Wenn die Unterkonstruktion vollständig entfaltet ist, nehmen die Solarpaneele eine bestimmte Winkelstellung zueinander ein, die durch die Befestigungspunkte der Solarpaneele auf der Unterkonstruktion, die Länge der Solarpaneele in Entfaltungsrichtung und den Abstand der Befestigungspunkte voneinander bestimmt ist.
Die Unterkonstruktion kann unterschiedlich ausgebildet sein. Sie weist vorzugsweise wenigstens einen in Entfaltungsrichtung verlaufenden, mit einem Medium befüllbaren Hohlkörper, auf. Das Medium ist vorzugsweise ein Gas wie Luft oder Stickstoff oder ein Schaum, der aushärtet. Die Hohlkörper weisen günstigerweise eine flexible, vorzugsweise vollflächig flexible umgebende Wand auf und sie sind vorzugsweise zusammenfaltbar.
Bevorzugt erzeugt der mit dem Medium erfüllte Hohlkörper einen hinreichenden Auftrieb, die Solarpaneele über einer Wasseroberfläche eines Gewässers zu halten, in dem die Solaranlage schwimmt.
Der befüllte Hohlkörper weist im Wasser einen Auftrieb auf, der so groß ist, dass die Leporellofaltung oberhalb einer Wasseroberfläche dauerhaft angeordnet bleibt. Vorzugsweise schwimmt die Solaranlage im Betriebszustand auf dem Wasser und ist allenfalls gegen Abdriften durch Anker, Seile oder Ähnliches gesichert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Unterkonstruktion eine in Entfaltungsrichtung verlaufende flexible Bahn auf.
Der Begriff der Bahn ist weit zu verstehen. Die wenigstens eine Bahn kann wenigstens einen Gurt umfassen oder wenigstens eine Textilbahn oder Plastikfolie oder wenigstens ein Seil.
Die Leporellofaltung ist vorzugsweise auf der Unterkonstruktion aufgeklebt. Es ist aber auch denkbar, dass die Leporellofaltung auf der Unterkonstruktion lösbar, vorzugsweise mittels Klettverschlüssen lösbar, befestigt ist. Der Abstand der Befestigungspunkte der Leporellofaltung auf der Unterkonstruktion legt einen Neigungswinkel der Leporellofaltung gegenüber der Unterkonstruktion vorzugsweise dauerhaft fest. Der Neigungswinkel liegt typischerweise zwischen 5° bis 30°. Es ist auch eine flache Anordnung von 0° möglich. Steilere Neigungswinkel führen bei Ost-West Ausrichtung der Entfaltungsrichtung zu einer Reduzierung der Stromproduktion bei Sonnenhöchststand, aber zu höheren Erträgen am Morgen und am Abend und erlauben eine kleinere Dimensionierung der Wechselrichterleistung. Höhere Neigungswinkel führen auch zu einer besseren Reinigung bei Regen und weniger Schmutzablagerungen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient der wenigstens eine Hohlkörper als Auflage für die Leporellofaltung auf einem nicht festen Untergrund. Das kann ein feuchter Untergrund wie ein Moor oder Watt sein oder auch ein weitestgehend trockener Untergrund wie ein Erdboden, aber auch ein Flachdach eines Gebäudes. Bei diesen Ausführungsformen kann der wenigstens eine Hohlkörper auch kleiner oder anders dimensioniert sein als bei den schwimmfähigen Varianten, weil er keinen Auftrieb für die Leporellofaltung erzeugen muss.
Bei der flexiblen Bahn kann es sich beispielsweise um eine Textil- und Kunststoffbahn handeln. Die Solaranlage steht dabei vorzugsweise auf einem festen Untergrund. Die Leporellofaltung ist vorzugsweise vollständig auf der flexiblen Bahn angeordnet und steht vorzugsweise seitlich sowie vorn und hinten in Entfaltungsrichtung nicht über. Die Bahn kann lichtreflektierend ausgebildet sein, um durch die Solarpaneele tretendes Licht oder Streulicht auf die Solarpaneele von hinten zu reflektieren. Bei Realisierung mit Bifazial-Solarmodulen erhöht sich somit der Ertrag zusätzlich, wenn die Albedo der Bahn größer als die des Untergrunds ist.
Bei dem mit einem Medium befüllbaren Hohlkörper handelt es sich vorzugsweise um zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl, quer zur Entfaltungsrichtung nebeneinander angeordneter, sich jeweils in Entfaltungsrichtung erstreckender, Schläuche.
Günstigerweise sind die Schläuche an senkrecht zur Entfaltungsrichtung seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung, vorzugsweise an Viertelpunkten, angeordnet.
Die Schläuche können jeweils eine Mehrzahl an gasdichten Kammern aufweisen. Mehrere gasdichte Kammern können untereinander beispielsweise durch Pumpen verbunden sein.
Die Hohlkörper können auch mit Schaum gefüllt werden, um auch bei Druckabfall eine stabile, im Wasser weiterhin hinreichend auftriebserzeugende, Unterkonstruktion zu bieten. Günstigerweise sind die Hohlkörper mit Granulat oder mit Ballastierungsflüssigkeit veränderbar befüllbar. Bei schwimmenden Solaranlagen kann die Menge der Ballastierungsflüssigkeit dem Seegang angepasst werden. Bei auf Dächern, aber auch auf dem Erdboden, positionierten Solaranlagen kann die Menge der Ballastierungsflüssigkeit den Windgegebenheiten an dem Ort angepasst sein oder im Falle von starker Schneelast vorübergehend reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind an sich gegenüberliegenden äußeren seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung Schläuche unterschiedlichen Querschnitts angeordnet. Dadurch kann auch der Rollwinkel der Leporellofaltung um die Entfaltungsrichtung eingestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an sich gegenüberliegenden äußeren seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung in einem Querschnitt, vorzugsweise jedem Querschnitt, eine unterschiedliche Anzahl an Schläuchen angeordnet. Auch dadurch ist der Rollwinkel in gewünschter Weise einstellbar.
Die Schläuche sind in einem Querschnitt quer, vorzugsweise senkrecht zur Entfaltungsrichtung, vorzugsweise rund, besonders bevorzugt kreisförmig in jedem Querschnitt, ausgebildet und mit einem Gas, vorzugsweise Luft, befüllbar. Es sind jedoch auch andere Gase zur Befüllung grundsätzlich denkbar.
Die Außenhaut eines mit einem Gas aufblasbaren Hohlköpers ist vorzugsweise als gasdichte Gewebebahn ausgebildet, die in einem Betriebszustand aufgeblasen ist und so ausgebildet ist, dass sie die leporelloartig faltbaren Solarpaneele trägt. Als Gas wird vorzugsweise Luft oder Stickstoff verwendet.
Günstigerweise sind an sich gegenüberliegenden seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung Schläuche gebündelt quer zur Entfaltungsrichtung neben- und/oder übereinander angeordnet. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, die Schläuche zumindest paarweise vorzusehen, um eine Redundanz zu schaffen. Die Redundanz, zusammen mit der lösbaren Befestigung, ermöglicht auch das Austauschen von Hohlkörpern während des Betriebes. Des Weiteren kann durch eine Anordnung mehrerer Schläuche übereinander wiederum der Rollwinkel der Leporellofaltung eingestellt werden. Vorzugsweise ist wenigstens ein entgegen der Entfaltungsrichtung höher werdender Hohlkörper vorgesehen. Damit kann ein Nickwinkel der Leporellofaltung individuell eingestellt werden.
In einer anderen Variante der Solaranlage ist in Entfaltungsrichtung nebeneinander eine Reihe von Hohlkörpern vorgesehen. Die Hohlkörper sind dabei vorzugsweise flächenhaft, insbesondere kissenförmig oder matratzenförmig, ausgebildet. Durch flächenhafte Hohlkörper, die eine möglichst große Wasserfläche bedecken, wird die Verdunstung verringert, so dass die Ausführung in dieser Art zur Schonung der Wasser-Ressourcen beiträgt. Flächenhafte Hohlkörper auf geneigten oder horizontalen Dächern ermöglichen eine gleichmäßigere Lastverteilung, so dass die maximale Tragfähigkeit von Gebäuden bei Anwendung solcher Systeme leichter eingehalten werden kann. Zudem wirken flächenhafte Hohlkörper als Isolierung.
Günstigerweise ist die mit Gas oder Schaum befüllter Hohlkörper Auflasten auf Dächern oder anderen lastempfindlichen Untergründen relativ gleichmäßig verteilen, so dass die Stabilität des Untergrunds gewährleistet ist. Durch veränderbare Ballastierung der Hohlkörper und Taschen werden die aktuelle Auflasten zum Beispiel durch Schnee oder auf einem Dach zusätzliche angebrachte Installationen angepasst.
Vorzugsweise sind die Hohlkörper, die mit Gas und/oder oder Material, beispielsweise in Konvektion verringernden wabenartiger Struktur, mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit befüllt sind, eine Isolierung die darunterliegenden Fläche gegenüber der Oberfläche.
Günstigerweise schützen wasserdicht verbundene Solarpaneele, beispielsweise durch wasserdicht verklebte Laschen und/oder eine wasserdichte Unterkonstruktion, beispielsweise eine Folie, die darunter liegende Fläche gegen Witterungseinflüsse wie Regen, Tau oder Schnee.
Die kissenförmig oder matratzenförmig ausgebildeten Hohlkörper können quer zur Entfaltungsrichtung keilförmig höher werden und so einen Rollwinkel einstellen. Im Falle einer annähernd Ost-West ausgerichteten Entfaltungsrichtung wird die niedrigere Seite der Hohlkörper dem Äquator zugewandt, so dass sich die Solarerträge durch günstigere solare Einfallswinkel erhöhen. Bei Ausrichtung des Keils in Richtung der Entfaltungsrichtung wird ein Nickwinkel eingestellt. Im Falle einer annähernd Nord-Süd ausgerichteten Entfaltungsrichtung wird die niedrigere Seite der Hohlkörper dem Äquator zugewandt, so dass sich die Solarerträge durch günstigere solare Einfallswinkel erhöhen. Günstigerweise sind nebeneinander verlaufende benachbarte Kanten benachbarter Solarpaneele der Leporellofaltung mittels biegsamer oder klappbarer Verbindungen miteinander verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und kostengünstig. Die Laschen können aus Textil- oder Kunststoffmaterial ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Solaranlage dazu bestimmt, im Betriebszustand auf Wasser zu schwimmen, beispielsweise kann sie auf einem See oder Meer in den Betriebszustand versetzt werden. Es ist jedoch in einer anderen Ausführungsform auch denkbar, die Solaranlage auf dem Erdboden, beispielsweise einem brachliegenden Feld, aufzubauen. In beiden Fällen gestattet die erfindungsgemäße Solaranlage einen zügigen Aufbau der Solaranlage in den Betriebszustand wie auch einen zügigen Abbau der Solaranlage in einen Transportzustand. Durch den zügigen Wiederabbau dieser Art von Solaranlage können diese besonders günstig für temporäre Anwendungen eingesetzt werden und auch am Ende der Lebensdauer leichter dem Recycling zugeführt werden.
Günstigerweise ist die Leporellofaltung in dem Transportzustand zusammengefaltet, und zwischen zwei benachbarten Solarpaneelen angeordnete Abschnitte des wenigstens einen Hohlkörpers sind jeweils zwischen den zwei benachbarten Solarpaneelen angeordnet. Dadurch sind die Solarpaneele und die Hohlkörper während des Transportes geschützt, und die gesamte Solaranlage einschließlich der Hohlkörper ist faltbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine bei der Solaranlage dauerhaft verbleibende Pumpe vorgesehen, die ein Befüllen einer oder mehrerer der Hohlköper mit Gas ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Pumpe zwischen einem Hohlkörper und einem davon gasdicht getrennten Hohlkörper vorgesehen, die ein Umpumpen des Gases von dem einen in den anderen Hohlkörper oder umgekehrt ermöglicht. Insbesondere kann eine Steuerung vorgesehen sein, die mit den Pumpen datenleitend verbunden ist und eine Lageveränderung der Solarpaneele gegenüber dem Erdboden in Anbetracht eines Sonnenstandes ermöglicht. Es findet günstigerweise ein Umpumpen, bzw. Ein- und Auspumpen des Gases im Tagesverlauf von westlichen Hohlkörpern in östliche Hohlkörper statt. Im Fall von annähernd Ost-West angeordneten Leporello-Systemen kann durch Pumpen im Jahresverlauf die Neigung zur Sonne verändert werden. Dadurch wird die Leporellofaltung dem Sonnenstand nachgeführt, und es wird eine größere Stromausbeute erzielt. Vorzugsweise sind die Hohlkörper austauschbar an den Solarpaneelen angeordnet. Es können Klett-, Schraub-, Klemm- oder anderweitige lösbare Verschlüsse vorgesehen sein.
Günstigerweise sind Winden zum Ausziehen der Solarpaneele vorgesehen, die beim Ausziehen weiter vom Erdboden beabstandet sind als Anschlagpunkte der flexiblen Unterkonstruktion an den Solarpaneelen.
Vorzugsweise sind in mit Gas oder Flüssigkeit befüllten Hohlköpern Sensoren, wie zum Beispiel Temperatur- und/oder Druck- und/oder Feuchtigkeitssensoren vorgesehen, die mit einem Alarmsystem verbunden sind. Bei Leckagen der mit Gas befüllten Hohlköper werden diese durch Auswertung der Messwerte festgestellt und ein Alarmsignal wird erzeugt, das an eine Leitstelle o.Ä. übersandt wird.
Die Aufgabe wird in ihrem zweiten Aspekt durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 26 erfüllt.
Das Verfahren eignet sich zum Aufbau der oben genannten Solaranlagen, umgekehrt eignet sich jede der oben genannten Solaranlagen zur Durchführung eines der nachfolgend beschriebenen Verfahren. Das zur Vorrichtung Gesagte gilt sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Das Verfahren eignet sich zum Aufbau einer Solaranlage mit Solarpaneelen, die in einer Leporellofaltung angeordnet sind, indem die zusammengefaltete Solaranlage auf Lokation verbracht wird, eine in einer Entfaltungsrichtung biegeschlaff ausgebildete, mit den Solarpaneelen positionsfest verbundene, Unterkonstruktion ausgezogen wird und sich die Leporellofaltung entfaltet.
Die Solaranlage wird in einem Transportzustand, also zusammengefaltet, auf Lokation verbracht und dort vorzugsweise ausgerichtet, vorzugsweise werden Transportsicherungen nach und nach gelöst, die Unterkonstruktion wird ausgezogen und die Leporellofaltung entfaltet sich.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht von der Idee Gebrauch, ein einfaches und zeitsparendes und damit auch kostengünstiges Verfahren zum Aufbau einer Solaranlage zur Verfügung zu stellen. Die Solaranlage kann durch das Verfahren schwimmend auf dem Wasser oder auf festem Untergrund aufgebaut werden. Vorzugsweise entfaltet sich die Leporellofaltung durch Ausziehen der Unterkonstruktion automatisch.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sich durch Aufblasen der Hohlkörper die leporelloartig faltbaren Solarpaneele günstigerweise automatisch in den richtigen Neigungswinkel und durch die vorab erfolgte Positionierung der Solaranlage auch in der richtigen Ausrichtung entfalten.
Günstigerweise werden zunächst in Entfaltungsrichtung vorlaufende Hohlkörper mit einem Medium befüllt und anschließend in Entfaltungsrichtung nachlaufende Hohlkörper mit dem Medium befüllt. Als Medium kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder aushärtender Schaum verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist die Solaranlage dazu derart auf Lokation verbracht, dass ein Container mit der zusammengefalteten Solaranlage direkt neben der Wasseroberfläche oder bereits ein Stück weit im Wasser angeordnet ist, so dass sich die aufblasbaren Hohlkörper entlang der Wasseroberfläche leicht entfalten können und die Solarpaneele ins Wasser hineingezogen werden, indem die in Entfaltungsrichtung hintereinander angeordneten Hohlkörper oder Kammern von Hohlkörpern sukzessive nacheinander befüllt werden. Es sind auch andere Befüllreihenfolgen denkbar, insbesondere können Kammern auch gleichzeitig langsam aufgeblasen werden. Das noch eingefaltete Leporello-System kann aber auch auf Schiffen oder antriebslosen Bargen/Leichtern zum Installationsort gebracht werden und von dort auf der Wasserfläche entfaltet werden.
Vorzugsweise wird die Solaranlage in ein Gewässer hinein ausgefahren, und die Hohlkörper sind so dimensioniert, dass die Solaranlage mit den Hohlkörpern im Wasser schwimmt. Daher ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die vorlaufenden Hohlkörper zunächst so weit aufgeblasen werden, damit sie das Gewicht der auf ihnen angeordneten Solarpaneele tragen.
Grundsätzlich ist es aber auch hinsichtlich des Verfahrens denkbar, dass die Solaranlage nicht auf einem Gewässer, sondern auf einem festen Untergrund, vorzugsweise einem geneigten oder horizontalen Dach, Feld, o. Ä., aufgebaut wird.
Günstigerweise kann als Unterkonstruktion dann eine Bahn verwendet werden. Bei der Bahn kann es sich um eine Textilbahn, ein Seil oder eine Mehrzahl davon handeln. Auf dem festem Untergrund können vorab reibungsverringernde Matten ausgelegt werden. Die Matten dienen aber auch zum Schutz der Hohlkörper vor Reibungsschäden. Das gilt insbesondere dann, wenn die Solaranlage auf einem Dach eines Hauses oder auf anderen haftenden oder rauen Oberflächen aufgebaut wird.
Zur Erleichterung des Aufbaus auf einem festen Untergrund können die nacheinander aufgeblasenen Hohlkörper sukzessive auf Rollvorrichtungen aufgelegt werden. Die Rollvorrichtungen erleichtern das Ausziehen der Hohlkörper.
Ein Monitoring-System misst kontinuierlich Zustandsgrößen wie zum Beispiel Druck, Temperatur und Feuchte in den Hohlkörpern, bestimmt die aktuelle Position des Systems oder tastet hochfrequent Beschleunigungen ab, um strömungs-, wind- oder welleninduzierte Bewegungen zu erfassen. Dadurch kann die Anlagenalterung dokumentiert werden oder gelockerte Verankerungen detektiert, sowie Leckagen frühzeitig erkannt werden. Falls kritische Schwellen überschritten werden, können automatisiert Wartungsalarme ausgelöst und gesendet werden.
Eine Steuerung kann Pumpen und Ventile ansteuern, die durch Umpumpen des Mediums aus einem Hohlkörper in einen davon mediumdicht getrennten Hohlkörper eine Lage der Leporellofaltung dem Sonnenstand nachführt, insbesondere den Rollwinkel der Leporellofaltung im Tagesverlauf oder Jahresverlauf ändert. Die Pumpen können einzelne Hohlkörper auch separat mit dem Medium befüllen oder es entleerem
Günstigerweise werden Stromerträge und ertragsrelevante Umgebungsparameter wie Strahlungsintensität und/oder Modultemperaturen, und/oder Wind dauerhaft gemessen und aus den Messwerten die aktuelle Anlageneffizienz algorithmisch ermittelt und im Fall von ermittelten geringer Anlageneffizienz oder anderer Anlagenstörungen ein Alarmsignal ausgegeben und diese Daten kontinuierlich dokumentiert.
Vorzugsweise werden die aktuellen geodätischen Positionen der Le pore Ho- Systeme absolut und relativ zueinander dauerhaft gemessen und erfasst, sowie Beschleunigungen und Winkel hochfrequente dauerhaft gemessenen, und/oder Wassertiefe, Wellen, Strömungen, Wassertemperatur-Profile, Wasserinhaltsstoffe und chemische und physikalische Wasserparameter dauerhaft gemessen, um strömungs-, wind- oder welleninduzierte Bewegungen zu dokumentieren. Günstigerweise werden Stromerträge und ertragsrelevante Umgebungsparameter wie Strahlungsintensität und/oder Modultemperaturen, und/oder Wind dauerhaft gemessen und aus den Messwerten die aktuelle Anlageneffizienz algorithmisch ermittelt und im Fall von ermittelten geringer Anlageneffizienz oder anderer Anlagenstörungen wird ein Alarmsignal ausgegeben und diese Daten kontinuierlich dokumentiert.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in 22 Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1a eine erfindungsgemäße Solaranlage auf zwei Hohlkörpern in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 1b eine erfindungsgemäße Solaranlage in einer zweiten Ausführungsform auf einer Bahn,
Fig. 1c eine erfindungsgemäße Solaranlage in einer dritten Ausführungsform auf zwei Gurten,
Fig. 2a eine vierte Ausführungsform der Solaranlage,
Fig. 2b eine Längsschnittansicht der Solaranlage in Fig. 2a,
Fig. 3a eine fünfte Ausführungsform der Solaranlage,
Fig. 3b eine Längsschnittansicht der Solaranlage in Fig. 3a,
Fig. 4a eine sechste Ausführungsform der Solaranlage,
Fig. 4b eine Längsschnittansicht der Solaranlage in Fig. 4a,
Fig. 5a eine siebte Ausführungsform der Solaranlage,
Fig. 5b eine Längsschnittansicht der Solaranlage in Fig. 5a,
Fig. 6a eine achte Ausführungsform der Solaranlage,
Fig. 6b eine Längsschnittansicht der Solaranlage in Fig. 6a,
Fig. 7a eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage in einer perspektivischen Ansicht zur Auflage auf einem festen Untergrund,
Fig. 7b eine Querschnittansicht der Solaranlage in Fig. 7a,
Fig. 8a eine perspektivische Ansicht der Solaranlage in einer zehnten, Ausführungsform zur Auflage auf einem festen Untergrund,
Fig. 8b eine Schnittansicht der Solaranlage in Fig. 8a,
Fig. 8c eine Solaranlage in einer elften Ausführungsform,
Fig. 8d eine Schnittansicht der Solaranlage in Fig. 8c,
Fig. 9a eine perspektivische Ansicht der Solaranlage mit einer Pumpe,
Fig. 9b eine Schnittansicht der Solaranlage der Fig. 9a,
Fig. 10 Solaranlage mit Messfühlern. Eine erfindungsgemäße Solaranlage 1 weist Solarpaneele 2, 2‘ auf, die in einer Leporellofaltung 3 angeordnet sind. Die Leporellofaltung 3 ist in einer Entfaltungsrichtung A ausziehbar und entgegen der Entfaltungsrichtung A zusammenfaltbar. In der Ausführungsform in der Fig. 1a weist die Leporellofaltung 3 nebeneinander angeordnete Solarpaneele 2, 2‘ auf. Jede Dachseite der Leporellofaltung 3 ist als ein Solarpaneel 2, 2‘ ausgebildet. Als Leporellofaltung 3 werden hier die in Entfaltungsrichtung A nebeneinander angeordneten Solarpaneele 2, 2‘ verstanden, die unterkonstruktionsabseitige Kanten 4, 4‘ und unterkonstruktionsseitige Kanten 5, 5‘ aufweisen. Die Solarpaneele 2, 2‘ sind an den unterkonstruktionsabseitigen Kanten 4, 4‘ mit einer kurzen Lasche 6 und an den unterkonstruktionsseitigen Kanten 5, 5‘ mit einer langen Lasche 7 gelenkig miteinander verbunden. Die kurze Lasche 6 ist in Entfaltungsrichtung A kürzer als die lange Lasche 7. Die Leporellofaltung 3 ist auf einer Unterkonstruktion mit zwei aufblasbaren Schläuchen 8, 9, die als aufblasbare Hohlkörper 10 fungieren, angeordnet. Dazu werden die unterkonstruktionsseitigen langen Laschen 7 positionsfest auf den Schläuchen 8, 9 fixiert, beispielsweise aufgeklebt oder anderweitig angeordnet. Die in Entfaltungsrichtung A vordersten, bzw. hintersten, Solarpaneele weisen an ihrer unterkonstruktionsseitigen Kante 5, 5‘ ebenfalls jeweils eine Lasche auf, die auf den Schläuchen 8, 9 fixiert ist.
Jedes Solarpaneel 2, 2‘ besteht aus einer Vielzahl einzelner Solarzellen, die in einem Raster angeordnet sind. Die Verkabelung der einzelnen Solarzellen sowie der Anschluss der Solarpaneele 2, 2‘ an ein Stromnetz sind nicht dargestellt.
Die Solaranlage 1 in den Fig. 1a, 1 b, Fig. 2a, 2b, Fig. 3a, 3b, Fig. 4a, 4b, Fig. 5a, 5b und den Fig. 6a, 6b ist dazu bestimmt, auf Wasser zu schwimmen. Es handelt sich um eine schwimmende Solaranlage 1. Die Hohlkörper 10 sind so bemessen, dass sie einen hinreichenden Auftrieb erzeugen, so dass die Leporellofaltung 3 vollständig oberhalb einer Wasseroberfläche angeordnet ist. Die Hohlkörper 10 selbst ragen vorzugsweise mit einem Abschnitt entlang ihrer gesamten Ausziehlänge aus der Wasseroberfläche heraus. Die Solaranlage 1 ist daher besonders als schwimmende Solaranlage 1 in ruhigen Gewässern, vorzugsweise in Seen, die einen geringen Wellengang aufweisen, zur Nutzung geeignet.
Die Hohlkörper 10 schwimmender Solaranlagen 1 sind allgemein und auch in dieser Ausführungsform vollständig oder teilweise mit Luft oder einem anderen Gas oder Schaum gefüllt. Insbesondere das Ausbringen einer Leporellofaltung 3 auf Wasser hat den zusätzlichen günstigen Effekt, dass in sehr warmen Gebieten eine Verdunstung des Wassers durch Verschattung und Abdeckung verringert wird. Es ist denkbar, unterhalb der Leporellofaltung 3 eine (nicht dargestellte) flexible Zwischenbahn, die vorzugsweise reflektierend ausgebildet ist, anzuordnen, damit durch die Solarpaneele 2, 2‘ hindurchgelangte Lichtstrahlung zurückreflektiert wird und damit zum einen die Stromeffizienz der Solaranlage 1 erhöht wird, zum anderen aber auch die Verdunstung des darunter befindlichen Wassers verringert wird.
Die Solarpaneele weisen günstigerweise einen Neigungswinkel ß von vorzugsweise 10° bis 15° auf wenn sie in Ost- West Ausrichtung aufgestellt sind und einen flacheren Neigungswinkel ß, wenn sie in Nord-Süd Richtung ausgerichtet sind. In Nord-Süd Ausrichtung kann der Neigungswinkel ß auch auf Null verschwinden. Es sind auch andere Winkelstellungen denkbar.
Fig. 1b zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage 1. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage 1 durch eine andere Unterkonstruktion. Die Unterkonstruktion besteht in der zweiten Ausführungsform aus einer zumindest in Entfaltungsrichtung A flexiblen Bahn 24, die in Entfaltungsrichtung A durchgehend ausgebildet ist. In vorbestimmten Abständen sind zwei Solarpaneele 2, 2‘ auf der flexiblen Bahn 24 positionsfest befestigt, so dass die Bahn im vollständig ausgezogenen Zustand gemäß Fig. 1b die zwei benachbarten Solarpaneele 2, 2‘ in eine Dachstellung zwingt, wobei die Steigung des Daches einen vorbestimmten Winkel ß aufweist. Bei der flexiblen Bahn 24 handelt es sich um eine biegeschlaffe Bahn, die im eingefalteten Zustand abschnittsweise zwischen zwei benachbarte Solarpaneele 2, 2‘ hochgefaltet werden kann.
In der Fig. 1c ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solaranlage 1 dargestellt. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Fig. 1a und der zweiten Ausführungsform in der Fig. 1 b ebenfalls jeweils durch die anders umgesetzte Unterkonstruktion. Die in Entfaltungsrichtung A flexible oder biegeschlaffe Bahn 24 wird hier als zwei Gurte oder Seile 26, 27 gewählt, die im Zustand gemäß Fig. 1c zumindest am linken Ende vollständig ausgezogen sind und somit benachbarte Solarpaneele 2, 2‘ ebenfalls in einen Dachwinkel mit einer Dachsteigung ß zwingen.
Für die Unterkonstruktionen können die wenigstens eine flexible Bahn 24 und die Seile 26, 27 natürlich noch anderweitig ausgebildet werden. Es können mehrere Gurte oder Seile 26, 27 verwendet werden, es können mehrere flächige Bahnen 24 verwendet werden oder Kombination davon, um nur einige zu nennen.
In der Fig. 2a ist der grundsätzlich gleiche Aufbau einer Solaranlage 1 wie in Fig. 1a beschrieben. Die Leporellofaltung 3 weist eine größere Anzahl an Solarpaneelen 2, 2‘ auf. Es sind in Fig. 2a nur jeweils zwei Solarpaneele 2, 2‘ dargestellt. Die Solaranlage 1 weist ebenfalls zwei Hohlkörper 10 auf, die als Schläuche 8, 9 ausgebildet sind. Beide Schläuche 8, 9 sind vorzugsweise vollständig mit Gas gefüllt sind. Die Schläuche 8, 9 weisen jedoch verschiedene Querschnitte auf, so dass die Leporellofaltung 3 der schwimmenden Solaranlage 1 um einen Rollwinkel a über ihre gesamte Länge entlang der Entfaltungsrichtung A gekippt ist. Die Solaranlage 1 der Fign. 1 und der Fign. 2 ist vorzugsweise in Ost-West-Richtung ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Entfaltungsrichtung A, also auch die Orientierung der beiden Schläuche 8, 9, in Ost-West-Richtung erfolgt.
In der Fig. 2a und Fig. 2b weist die Leporellofaltung 3 eine Kippung um den Rollwinkel a vorzugsweise in Richtung des Äquators auf, um die Effizienz der Solaranlage 1 insgesamt zu erhöhen. Der äquatorabseitige Schlauch 9 weist einen größeren Querschnitt als der äquatorseitige Schlauch 8 auf.
Die Kippung der Leporellofaltung 3 zum Äquator hin kann auch gemäß den Ausführungsformen in den Fig. 3a, 3b dadurch erzielt werden, dass die Schläuche 8, 9 mit einem gleichen Querschnitt verwendet werden, aber die äquatorabgewandte Seite der Leporellofaltung 3 auf einem Bündel mit einer größeren Anzahl an Schläuchen 8 aufliegt als die äquatorzugewandte Seite der Leporellofaltung 3. Äquatorzugewandt sind lediglich ein Schlauch 8 oder zwei Schläuche 8 vorgesehen, die dazu auch noch horizontal nebeneinander angeordnet sind, während das äquatorabseitige Schlauchbündel neben- und vor allem auch übereinander angeordnete Schläuche 9 aufweist, so dass die Leporellofaltung 3 an der äquatorabseitigen Seite weiter über der Wasseroberfläche heraussteht als an der Äquatorseite.
Die Ausführungsformen in den Fig. 4a, 4b, Fig. 5a, 5b und Fig. 6a, 6b sehen eine Solaranlage 1 mit kissen- oder matratzenartigen Hohlkörpern 10 vor. Sie sind im Querschnitt senkrecht und in Entfaltungsrichtung A rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Die matratzenförmigen Hohlkörper 10 sind voneinander getrennt unter jedem Paar Solarpaneele 2, 2‘ ist genau ein matratzenförmiger Hohlkörper 10 vorgesehen. Die Hohlkörper 10 in den in den Fig. 4, 4a und Fig. 5, 5a dargestellten Solaranlagen 1 weisen eine entgegen der Entfaltungsrichtung A größer werdende Höhe auf, so dass die Solaranlage 1 insgesamt eine Kippung um einen Nickwinkel y in Entfaltungsrichtung A erfährt, wenn die Solaranlage 1 auf dem Wasser schwimmt. Ein geringer Nickwinkel y kann insbesondere bei einer Nord-Süd-Ausrichtung der Schläuche 8, 9, bzw. der Entfaltungsrichtung A, sinnvoll sein, um die Effizienz der Solaranlage insgesamt etwas zu erhöhen.
Grundsätzlich gilt das zu dem Rollwinkel a und dem Nickwinkel y sowie dem Neigungswinkel ß Gesagte auch für Solaranlagen 1 , die auf einem festen Untergrund stehen.
Die Solaranlage 1 in den Figuren 1a, 2a und 3a weist als Unterkonstruktion Hohlkörper 10, vorzugsweise in Form von Schläuchen 8, 9, auf. Die Schläuche sind so dimensioniert, dass sie mit Luft oder einem anderen Gas, beispielsweise auch Stickstoff, befüllt sind und einen hinreichenden Auftrieb erzeugen, so dass die gesamte Solaranlage auf der Oberfläche eines Gewässers aufschwimmt. Grundsätzlich können die genannten Konstruktionen mit den Hohlkörpern 10 in den Figuren 1a, 2a, 3a auch auf einem festen oder morastigen Untergrund, aber auch auf Hausdächern, Verwendung finden. In den Fällen in denen der Untergrund fest ist, können die Auftriebs körper im Querschnitt kleiner dimensioniert sein, da sie keinen Auftrieb erzeugen müssen, der die gesamte Solaranlage über Wasser hält. Insbesondere bei der Konstruktion auf Hausdächern kann es vorgesehen sein, die Hohlkörper mit einem Schaum vollständig zu befüllen, der nach der Einschäumung aushärtet, so dass das Gewicht der Solarpaneele gleichförmig über die Längsausdehnung der beiden oder mehreren Hohlkörper 10 verteilt wird.
In der Ausführungsform in den Fig. 4a, 4b ist genau ein aufblasbarer Hohlkörper 10 vorgesehen, der in Entfaltungsrichtung A eine keilförmige Struktur im Längsschnitt aufweist. Der Hohlkörper 10 kann im Inneren natürlich wie auch alle anderen Hohlkörper 10 nicht eingezeichnete Kammern aufweisen.
Die Ausführungsform in den Figuren 5a, 5b zeigt ebenfalls eine Solaranlage, vorzugsweise in Nord-Süd-Ausrichtung, wobei hier eine Mehrzahl an quaderförmigen Hohlkörpern 10 vorgesehen ist, von denen jeder eine im Längsschnitt keilstückförmige Form aufweist und die in ihrer Gesamtanordnung eine keilförmige Form in Entfaltungsrichtung A ausbilden.
In den Figuren 6a, 6b ist die Solaranlage 1 dargestellt mit in Entfaltungsrichtung A hintereinander angeordneten einzelnen Hohlkörpern 10, die alle baugleich und kubisch ausgebildet sind und eine über die gesamte Ausdehnung gleichbleibende Bauhöhe aufweisen. Wenn als Unterkonstruktion die matratzenförmigen Hohlkörper 10 gewählt sind, kann auch diese Solaranlage 1 grundsätzlich für den Einsatz auf festen Untergründen verwendet werden. Auch dabei werden die Hohlkörper 10 vorzugsweise kleiner dimensioniert und mit aushärtendem Schaum befüllt. ein Auftrieb muss nicht mehr erzeugt werden.
In den Fig. 7a, 7b und Fig. 8a, 8b werden zwei Ausführungsformen der Solaranlage 1 beschrieben, die insbesondere zum Aufbau auf einem festen Untergrund bestimmt sind. Dabei kann es sich um einen nur zeitweilig gefluteten Bereich, dauerhaft und zeitweilig durchnässte Böden, einen festen Boden, Untergründe mit starker Hangneigung oder um ein Dach, vorzugsweise ein Flachdach eines Gebäudes, handeln.
Zur Ballastierung der Solaranlage 1 können Schläuche (8, 9) in den Fig. 7a, 7b mit Flüssigkeit beispielsweise mit Wasser mit Glykol gefüllt sein. Dabei können sie vollständig oder teilweise gefüllt sein. Es ist auch eine Befüllung mit Schaum oder granulärem Material vorgesehen. Günstigerweise ist seitlich außen jeweils eine sich über die gesamte oder nur Teile der gesamten Entfaltungsrichtung A erstreckende Tasche 12, 13 an jedem der beiden Schläuche 8, 9 vorgesehen, die selbst ebenfalls mit Ballastmaterial gefüllt sein können und damit einem Abheben der Solaranlage 1 bei Wind entgegenwirkt. Darüber hinaus verringert sie die Möglichkeit, dass der Wind die Schläuche 8, 9 untergreift.
Fig. 8a, 8b zeigt ebenfalls eine Solaranlage 1 , die auf einem festen Untergrund aufgestellt ist. Insbesondere Flachdächer weisen eine Rauheit auf, die die Hohlkörper 10 beschädigen könnte, so dass unter den einen Hohlkörper 10 eine Unterlegmatte 14 gelegt sein kann. Dabei handelt es sich z. B. um eine Textil- oder Plastikmatte. Der andere Hohlkörper 10 ist entlang eines Lagers 15 gelegt. Das Lager 15 ist in Fig. 9a unterhalb des rechten Schlauches 9 dargestellt. Das Lager 15 weist eine konvexe Oberfläche auf, so dass der Schlauch 9 nach einem ungewollten Verrutschen wieder in eine bestimmte gewünschte Position zurückrutscht.
Eine Krümmung des konkaven Lagers 15 ist einer Krümmung des Schlauches angepasst ist, und es können auch seitlich an dem konkaven Lager 15 Räder vorgesehen sein, so dass man die gesamte Solaranlage 1 oder den Schlauch 9 während des Aufblasens über den festen Untergrund fahren kann. Es auch vorgesehen sein, dass unterhalb des Lagers 15 wiederum die Unterlegmatte 14 angeordnet ist, auf der das konkave Lager 15 mit den seitlichen Rädern verfahrbar sein kann.
In den Figuren 8c und 8d wird eine weitere Variante der Solaranlage 1 dargestellt. Die Hohlkörper 10 sind als Schläuche 8, 9 ausgebildet und werden auf kleinen Wagen 28 in Entfaltungsrichtung A ausgefahren. Beispielsweise können auch hier vorlaufende Abteile der Schläuche 8, 9 zunächst aufgeblasen werden oder die Schläuche 8, 9 werden nur zum Teil aufgeblasen und sukzessive durch das Lösen von Transportklammern zwischen den einzelnen Solarpaneelen 2, 2‘ in Entfaltungsrichtung auf dem Wagen 28 ausgefahren. Nach dem Entfalten können die Wagen 28 verbleiben oder auch weggenommen werden.
In den Fig. 9a, 9b ist eine Weiterbildung der Solaranlage 1 dargestellt. Zwischen verschiedenen, voneinander getrennten Hohlkörpern 10, beispielsweise den in der Fig. 9a dargestellten zwei Schläuchen 8, 9, kann eine Pumpe 16 vorgesehen sein, die Luft von dem einen Schlauch 8 in den anderen Schlauch 9 umpumpt. Insbesondere bei einer Nord-Süd- Ausrichtung der Solaranlage 1 ist vorzugsweise der westliche Schlauch 8 am Morgen stärker aufgepumpt als der östliche Schlauch 9, so dass der Rollwinkel a, der die Leporellofaltung 3 nach Osten neigt, vorhanden ist, während die Pumpe den Rollwinkel a im Tagesverlauf kontinuierlich der Sonne nachführt und am Abend der östliche Schlauch 9 stärker aufgepumpt ist als der westliche Schlauch 8, so dass eine Kippung um einen Rollwinkel a gen Westen vorhanden ist. Die Pumpe 16 ist mittels Pumpenschläuchen 17 mit den Hohlkörpern 10 verbunden.
Während bei einer Nord-Süd-Ausrichtung der Solaranlage ein Umpumpen im Tagesverlauf die Effizienz deutlich steigert, kann beispielsweise in den Ausführungsformen der Fig. 4a, 4b und Fig. 5a, 5b durch die keilförmige Form der Hohlkörper 10 auf ein Umpumpen verzichtet werden, und man erhält eine Effizienzsteigerung durch die permanente Verkippung der Solaranlage 1 zum Äquator hin.
Die Solaranlage 1 ist zum Transport in der Leporellofaltung 3 zusammengefaltet. Die zusammengefaltete Solaranlage 1 ist beispielsweise in einem Container untergebracht. Zum Aufbau der Solaranlage 1 wird eine seitliche Containerwandung herausgeklappt, und die beiden Hohlkörper 10 werden mit Luft befüllt. Vorzugsweise weisen die Hohlkörper 10 in Entfaltungsrichtung A voneinander getrennte Kammern auf, und es werden zunächst die in Entfaltungsrichtung A vorlaufenden Kammern der Hohlkörper 10 mit Luft befüllt, so dass die ersten beiden oder ersten wenigen Solarpaneele 2, 2‘ durch die sich aufblasenden Kammern der Hohlkörper 10 aus dem Container herausgezogen werden und automatisch in ihre aufgefaltete Struktur durch das Aufblasen der Hohlkörper 10 gebracht werden. Vorzugsweise ist der Container dazu bereits im oder am Wasser positioniert, und die Hohlkörper 10 können sich durch das Aufblasen in das Wasser hinein in Entfaltungsrichtung A schieben. Die Hohlkörper 10 können mit einer Pumpe aufgeblasen werden. Wenn die Solaranlage 1 auf festem Untergrund aufgebaut wird, können zunächst die Unterlegmatten 14 auf dem festen Untergrund verlegt werden, auf denen sich dann die sich aufblasenden Hohlkörper 10 entlangschieben. Die Hohlkörper 10 werden hier vorzugsweise mit Wasser oder Schaum befüllt. Auch das Befüllen mit Wasser oder Schaum wird unter dem Begriff des Aufblasens verstanden.
Es ist auch denkbar, dass die Schläuche 8, 9 als Hohlkörper 10 sukzessive auf beräderte Lager, vorzugsweise mit konkaver Auflagefläche, gelegt werden und dann über den Boden oder über die auf dem Boden ausgelegte Unterlegmatte 14 in Entfaltungsrichtung A verfahren werden.
Fig. 11 zeigt eine Anordnung von Messfühlern in den Hohlkörpern 20, Messfühlern zur Messung von Umweltparametern 21 ausserhalb der Hohlkörpern und Strahlungsmessgeräte 22 an der Solaranlage 1. Die Anordnung von Messfühlern 20, 21 , 22 eignet sich insbesondere im Zusammenhang mit aufblasbaren Röhren 8, 9, die Auftriebskörper ausbilden und auf denen die gesamte Solaranlage 1 auf dem Wasser schwimmt. Hier ist es sinnvoll den Zustand der aufgeblasenen Röhren 8, 9 ständig zu überwachen und bei Defekten in den Röhren 8, 9 und einem Nachlassen des Auftriebs einen Alarm auszusenden. In den Röhren 8, 9 sind daher Messfühler 20 wie Drucksensoren, Temperatursensoren, Feuchtigkeitsmesser vorgesehen, außerhalb der Röhren 8, 9 können Messfühler 21 wie Temperatursensoren, Feuchtigkeitsmesser vorgesehen sein. Es sind auch Strahlungssensoren 22 vorhanden. Messdaten werden in einem Datenlogger 23 gesammelt und einer zugeführt, deren kombinierte Messwerte es ermöglichen festzustellen, ob ein Druckabfall oder eine Druckerhöhung nur durch die Temperaturänderung oder durch ein Luftleck in den Röhren 8, 9 verursacht wird.
Bezugszeichenliste
1 Solaranlage
2 Solarpaneel
2‘ Solarpaneel
3 Leporellofaltung
4 unterkonstruktionsabseitige Kante
4‘ unterkonstruktionsabseitige Kante
5 unterkonstruktionsseitige Kanten
5‘ unterkonstruktionsseitige Kanten
6 kurze Lasche
7 lange Lasche
8 Schlauch
9 Schlauch
10 Hohlkörper
11 Verstärkung
12 Tasche
13 Tasche
14 Unterlegmatte
15 Lager
16 Pumpe
17 Pumpenschläuche
18 Rollensystem
20 Messfühler in Hohlkörper
21 Messfühler zur Messung von Umweltparametern
22 Strahlungsmessgerät
23 Datenlogger
24 flexible Bahn
26 Gurt, Seil
27 Gurt, Seil
28 Wagen a Rollwinkel
Y Nickwinkel ß Neigungswinkel
A Entfaltungsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Solaranlage mit Solarpaneelen (2, 2‘), die in einer Leporellofaltung (3) angeordnet sind, die in einer Entfaltungsrichtung (A) entfaltbar ist, und einer Unterkonstruktion auf der die Solarpaneele angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion in Entfaltungsrichtung (A) flexibel ausgebildet ist und mit den Solarpanelen derart positionsfest verbunden ist, dass die Leporellofaltung (3) der Solarpaneelen mit der Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) entfaltbar ist und in einem entfalteten Zustand die Winkelstellungen der Solarpanelle (2, 2‘) relativ zueinander bestimmt.
2. Solaranlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leporellofaltung (3) der Solarpaneele (2, 2‘) automatisch mit der Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) entfaltbar ist.
3. Solaranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) sich im entfalteten Zustand über eine gesamte Entfaltungslänge der Solaranlage (1) erstreckt.
4. Solaranlage nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) im entfalteten Zustand wenigstens einen in Entfaltungsrichtung (A) verlaufenden mit einem Medium befüllbaren flexiblen Hohlkörper (10) aufweist.
5. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) wenigstens eine in Entfaltungsrichtung (A) verlaufende flexible Bahn (24) aufweist.
6. Solaranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine flexible Bahn (24) wenigstens einen Gurt oder ein Seil (26, 27) umfasst.
7. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem Medium erfüllten flexiblen Hohlkörper (10) einen hinreichenden Auftrieb erzeugen, die Solarpaneele (2, 2‘) über einer Wasseroberfläche eines Gewässers zu halten, in dem die Solaranlage (1) schwimmt.
8. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (10) und/oder zusätzlich vorgesehene Taschen (12, 13) mit Ballast dauerhaft oder veränderbar befüllbar sind.
9. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einem Medium befüllbare flexible Hohlkörper eine Mehrzahl quer zur Entfaltungsrichtung (A) nebeneinander angeordneter, sich jeweils in Entfaltungsrichtung (A) erstreckender Schläuche (8, 9) aufweist.
10. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (10) mit Schaum dauerhaft befüllbar sind.
11. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Hohlkörper (10) Schläuche (8, 9) aufweisen, die an senkrecht zur Entfaltungsrichtung (A) seitlichen Abschnitten der Solarpaneele (3) angeordnet sind.
12. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an sich gegenüberliegenden seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung (3) die Schläuche (8, 9) mit unterschiedlichen Querschnitten senkrecht zur Entfaltungsrichtung (A) angeordnet sind.
13. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an sich gegenüberliegenden seitlichen Abschnitten der Leporellofaltung (3) der Solarpaneele (2, 2‘) in einem Querschnitt senkrecht zur Entfaltungsrichtung (A) eine unterschiedliche Anzahl an Schläuchen (8, 9) angeordnet ist.
14. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Entfaltungsrichtung (A) nebeneinander einer oder eine Reihe von Hohlkörpern (10) vorgesehen sind.
15. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein sich entgegen der Entfaltungsrichtung (A) höher werdender Hohlkörper (10) vorgesehen ist. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leporellofaltung (3) in einem Transportzustand zusammengefaltet ist und zwischen zwei benachbarten Solarpaneelen (2, 2‘) angeordnete Abschnitte der flexiblen Unterkonstruktion (10) zwischen den zwei zusammengefalteten benachbarten Solarpaneelen (2, 2‘) angeordnet sind. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Gas oder Schaum befüllten Hohlkörper (10) Auflasten auf Dächern oder anderen lastempfindlichen Untergründen gleichmäßig verteilen sowie die veränderbare Ballastierung aus Anspruch 8 an aktuelle Auflasten (zum Beispiel durch Schnee oder auf einem Dach zusätzliche angebrachte Installationen) angepasst werden kann. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (10), die mit Gas und/oder oder Material, in Konvektion verringerdner wabenartiger Struktur, mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit befüllt sind, als Isolierung der darunterliegenden Fläche gegenüber der Oberfläche dienen. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wasserdicht verbundene Solarpaneele (10), durch wasserdicht verklebte Laschen (6, 7) und/oder eine wasserdichte Unterkonstruktion, mit einer Folie, die darunter liegende Fläche gegen Witterungseinflüsse schützen. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messfühler (20, 21 , 22) in den Hohlkörpern (10) und/oder außerhalb der Hohlkörper (10) vorgesehen sind und bei Ermitteln eines kritischen Zustandes ein Alarmsignal erzeugbar ist. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine bei der Solaranlage (1) dauerhaft verbleibende Pumpe (16) vorgesehen ist, die ein Befüllen oder Entleeren der Hohlköper (10) mit Gas ermöglicht. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die mit der Pumpe (16) datenleitend verbunden ist und eine Lageveränderung der Leporellofaltung (3) gegenüber dem Erdboden in Anbetracht eines Sonnenstandes ermöglicht. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hohlkörper (10) austauschbar an den Solarpaneelen (2. 2‘) angeordnet sind. Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Winden zum Ausziehen der Solarpaneele (2, 2‘) vorgesehen sind, die beim Ausziehen weiter vom Erdboden beabstandet sind als Anschlagpunkte der flexiblen Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) an den Solarpaneelen (2, 2‘). Solaranlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mit Gas oder Flüssigkeit oder Schaum befüllten Hohlköpern (10) Temperatur- und/oder Druck- und oder Feuchtigkeitsfühler vorgesehen sind, die mit einem Alarmsystem verbunden sind. Verfahren zum Aufbau einer Solaranlage (1) mit Solarpaneelen (2, 2‘), die in einer Leporellofaltung (3) angeordnet sind, indem die zusammengefaltete Solaranlage (1) auf Lokation verbracht wird, eine in einer Entfaltungsrichtung flexibel ausgebildete mit den Solarpaneelen (2, 2‘) positionsfest verbundene Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) ausgezogen wird und sich die Leporellofaltung (3) entfaltet und dabei Winkelstellungen der Solarpanelle (2, 2‘) relativ zueinander bestimmt werden. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Leporellofaltung (3) durch das Entfalten der Unterkonstruktion (8, 9, 10, 24) automatisch mit entfaltet wird. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst in Entfaltungsrichtung (A) vorlaufende Hohlkörper (10) mit einem Medium befüllt werden und anschließend in Entfaltungsrichtung (A) nachlaufende Hohlkörper (10) mit dem Medium befüllt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage (1) in ein Gewässer hinein ausgezogen wird und die Hohlkörper (10) so dimensioniert sind, dass die Solaranlage (1) auf den Hohlkörpern (10) im Wasser schwimmt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage (1) auf einem festen Untergrund ausgezogen wird und auf dem festen Untergrund reibungsverringernde Unterlegmatten (14) ausgelegt werden.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung eine Pumpe (16) ansteuert, die durch Umpumpen von Gas aus einem Auftriebskörper (10) in einen davon gasdicht getrennten Auftriebskörper (10) eine Lage der Leporellofaltung (3) dem Sonnenstand nachführt.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass in mit Gas, Schaum oder Flüssigkeit befüllten Hohlköpern (10) physikalische Zustandsgrößen und/oder der Chemismus dauerhaft gemessen werden und die Zustände der Hohlkörper (10) aus Messwerten ermittelt werden und bei einer algorithmisch ermittelten Störung oder signifikanter Alterung ein Alarmsignal ausgegeben wird und die Anlagenzustände und Bedingungen kontinuierlich dokumentiert werden.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass Stromerträge und ertragsrelevante Umgebungsparameter wie Strahlungsintensität und/oder Modultemperaturen, und/oder Wind dauerhaft gemessen werden (10) aus den Messwerten die aktuelle Anlageneffizienz algorithmisch ermittelt wird und im Fall von ermittelten geringer Anlageneffizienz oder anderer Anlagenstörungen ein Alarmsignal ausgegeben wird und die Messwerte kontinuierlich dokumentiert werden.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuellen geodätischen Positionen von Leporello- Systemen absolut und relativ zueinander dauerhaft gemessen werden, sowie Beschleunigungen und Winkel hochfrequente dauerhaft gemessenen werden, und/oder Wassertiefe, Wellen, Strömungen, Wassertemperatur-Profile, Wasserinhaltsstoffe und chemische und physikalische Wasserparameter dauerhaft gemessen werden, um strömungs-, wind- oder welleninduzierte Bewegungen zu dokumentieren, erfassen. 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass Stromerträge und ertragsrelevante Umgebungsparameter wie Strahlungsintensität und/oder Modultemperaturen, und/oder Wind dauerhaft gemessen werden (10) aus den Messwerten die aktuelle Anlageneffizienz algorithmisch ermittelt wird und im Fall von ermittelten geringer Anlageneffizienz oder anderer Anlagenstörungen ein Alarmsignal ausgegeben wird und diese Daten kontinuierlich dokumentiert werden.
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