WO2024255943A1 - Verfahren zum automatisierten anordnen eines photovoltaikträgersystems - Google Patents

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WO2024255943A1
WO2024255943A1 PCT/DE2024/100388 DE2024100388W WO2024255943A1 WO 2024255943 A1 WO2024255943 A1 WO 2024255943A1 DE 2024100388 W DE2024100388 W DE 2024100388W WO 2024255943 A1 WO2024255943 A1 WO 2024255943A1
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WO
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assembly
photovoltaic
support
support system
arrangement
Prior art date
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PCT/DE2024/100388
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Jurchen
Michael Scholler
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Jurchen Technology GmbH
Original Assignee
Jurchen Technology GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10—Supporting structures directly fixed to the ground

Definitions

  • the invention relates to a method for the automated arrangement of a photovoltaic support system on an area having a ground surface and a soil according to patent claim 1.
  • DE102011116926B3 is known from the prior art and discloses a photovoltaic support system for a photovoltaic system comprising photovoltaic modules.
  • the support elements are arranged in the ground of an area by one or more workers.
  • the support elements can be installed in the ground manually by the workers or by an assembly device.
  • Such an assembly device is shown, for example, in DE102013005395B4.
  • the disadvantage is that the construction and assembly of the photovoltaic support system is only possible with increased personnel expenditure and thus with increased costs.
  • the operation of the assembly device designed as a tracked vehicle also ties up additional workers, which further increases the assembly costs, in particular the personnel costs for arranging the photovoltaic support system.
  • the arrangement of the support elements within the floor is also based on the experience and assessment of the worker operating the tracked vehicle, so that inaccuracies in the arrangement of the photovoltaic support system can also lead to assembly, which could ultimately have a negative impact on energy generation because the photovoltaic modules may not be at an optimal angle to the sun that ensures the best possible energy generation.
  • the object of the invention is to provide a method for arranging a photovoltaic support system on an area, in which the assembly costs are reduced and in addition the energy generation by the photovoltaic system is improved.
  • the respective location coordinate comprises a width x, in particular an x-coordinate, a length y, in particular a y-coordinate and preferably a height z, in particular a z-coordinate,
  • This solution reduces the amount of personnel required to assemble the photovoltaic support system because the assembly is fully automated.
  • the arrangement of the photovoltaic support system, in particular the individual support elements can be carried out very precisely.
  • the assembly device is supplied with the relevant data, in particular location coordinates and/or the corresponding assembly start coordinate, so that the assembly device can carry out the exact arrangement of the respective support element in the x-direction, y-direction and z-direction according to the desired, previously defined specifications.
  • the photovoltaic modules of the photovoltaic unit can also be positioned at the best possible angle to the sunlight and, as a result, the best possible energy generation can be ensured.
  • the carrier element can be designed as a fastening part which is connected in a force-fitting and/or form-fitting manner to the floor surface and/or the floor.
  • Data processing devices in the sense of the invention can comprise at least one of the following components: a transmitting device, a receiving device, a CPU, a memory, in particular a RAM and/or ROM.
  • the individual components mentioned above can be an integral part of the data processing device, but can also be designed as separate components.
  • the support element can be arranged at least partially or completely within the ground and/or at least partially or completely below the ground surface.
  • the ground can then be designed, for example, as soil, into which the support elements can be shot, for example, by the mounting device.
  • An area is an area that is designed as a place for installing the photovoltaic support system. This can be a field, for example.
  • the area can be essentially flat and at ground level. It is also conceivable that the area is mountain-shaped or hill-shaped.
  • Automated means that the arrangement of the photovoltaic support system can preferably be carried out without personnel or alternatively with only a very small number of workers, preferably 1 to 3 workers on site. Automated also means that the assembly device arranges the support elements independently based on data, in particular the assembly start coordinate and/or the location coordinates. If necessary, a user and/or the worker can also control the assembly device remotely.
  • the assembly start coordinate can be the location coordinate that can be used to arrange the first support element to be assembled.
  • the assembly device can then begin the automated assembly and arrangement of the photovoltaic support system.
  • a previously defined pattern of location coordinates is used, with each support element to be assembled being assigned a fixed location coordinate.
  • the assembly device can thus advantageously use the known location coordinates to assemble the photovoltaic support system on the site independently and preferably without personnel expenditure, which ultimately reduces the assembly costs for the photovoltaic support system. It can be provided that a worker supervises the assembly if the assembly device is defective or if assembly of a support element fails.
  • the location coordinates and/or the assembly start coordinates are transmitted to the worker, who then manually transmits these data to the assembly device or enters them manually or sends them to the assembly device from a mobile device, in particular a tablet.
  • the support elements can be arranged at a distance from one another and can each be connected in a force-fitting and/or form-fitting manner to the floor surface of the floor and/or to the floor.
  • the determination and/or measurement of the area on which the support elements are to be arranged is carried out with a first data processing unit, in particular having a computer, manually by a user or automatically by a Kl unit and preferably graphically visualized on a screen.
  • a first data processing unit in particular having a computer
  • Kl unit preferably graphically visualized on a screen.
  • the determination and/or measurement of the area takes place by means of a satellite and/or a flying device, in particular with a drone, wherein the satellite and/or the flying device each comprise a second data processing unit and data, in particular GPS data, are recorded and/or generated by this, with which the location coordinates and/or the assembly start coordinate are determined.
  • the satellite and/or the flying device each comprise a second data processing unit and data, in particular GPS data, are recorded and/or generated by this, with which the location coordinates and/or the assembly start coordinate are determined.
  • a data set can thus be generated for the area, which can include the essential location coordinates and the assembly start coordinate.
  • a Kl unit can evaluate this data and select the best possible sections of the area or location coordinates. For example, the nature of the soil, the subsoil, the location to environmental protection areas and critical infrastructure can be taken into account. The results can preferably be visualized for a user on a or the mobile device, who can then confirm the use of the area if necessary.
  • the location coordinates and/or the assembly start coordinate are sent from the second data processing unit of the satellite and/or the aircraft to the first data processing unit and/or to a third data processing unit of a cloud and are received by the latter for further processing of the location coordinates and/or the assembly start coordinate.
  • the cloud offers the advantage that the location coordinates and the assembly start coordinate can be accessed at any time and regardless of the location.
  • the mounting device comprises a fourth data processing unit, wherein the location coordinates and/or the mounting start coordinate are sent by the first data processing unit and/or second data processing unit and/or third data processing unit and are stored by the fourth data processing unit of the mounting device for further use for arranging the photovoltaic support system, in particular the support elements.
  • the assembly device can carry out the automated assembly of the photovoltaic support system independently. Manual input by a worker on site can therefore preferably be dispensed with, whereby the assembly costs can be further reduced by the reduced personnel expenditure.
  • an assembly sequence of the individual support elements can be determined automatically, in particular by the or a Kl unit, whereby the assembly device automatically arranges the support elements on the area according to the specified assembly sequence.
  • the Kl unit can thus determine a selection of the best possible positions for the arrangement of the support elements, whereby the Kl unit can evaluate and assess data on the condition and position of the ground of the area, which were preferably recorded by the satellite or the aircraft. Alternatively, this evaluation and assessment can also be carried out manually by a worker.
  • the assembly device is designed as an assembly robot, in particular as an automated and robot-controlled crawler vehicle, which, with the aid of the received assembly start coordinate and/or location coordinates, automatically and independently travels to the assembly start coordinate and/or the corresponding location coordinate in order to arrange and/or position and/or insert the first support element to be assembled at the assembly start coordinate or further support elements at the corresponding location coordinates.
  • the operation of the assembly device advantageously does not require any personnel on site.
  • the operation and/or monitoring of the assembly device can also be carried out from a remote location by means of remote control by a Kl unit and/or by a worker.
  • the assembly device designed as a crawler vehicle can, for example, be designed as an electric vehicle in order to reduce the CO2 burden in the environment.
  • the battery of the electric vehicle can, for example, supply the fourth data processing device with energy.
  • the assembly device comprises a magazine for arranging a certain number of carrier elements, whereby when the magazine is emptied, the magazine is automatically filled by a robot or manually by the and/or a worker.
  • the magazine can be used to hold a preferably predetermined number of carrier elements. If more carrier elements are required for the assembly of the photovoltaic carrier system than the magazine can hold, the magazine can be refilled.
  • a warehouse with Support elements can be provided, which can be available on the site.
  • the warehouse can be stationary, for example in the form of a building, in particular as a hall or house or shed.
  • a mobile warehouse can also be provided.
  • the assembly device can be assigned an accompanying vehicle designed as a mobile warehouse, which is designed as a warehouse for the arrangement of support elements, whereby if the magazine is empty, the accompanying vehicle drives to the assembly device and the magazine is then filled manually by the worker or workers and/or automatically by the robot and/or a robot in the accompanying vehicle.
  • the worker or workers can also be dispensed with when filling the magazine, as the filling can be carried out completely automatically.
  • the operation and/or monitoring of the accompanying vehicle, the control of the respective robots can also be carried out from a remote location by means of remote control by a Kl unit and/or by the worker or workers.
  • a space-saving arrangement and assembly of the photovoltaic support system can advantageously be ensured if the support elements of the photovoltaic support system are arranged on the area by the assembly device in such a way that the support elements form horizontal rows and vertical rows relative to one another, with the support elements being arranged at a distance from one another.
  • Such an arrangement also ensures faster assembly of the photovoltaic support system because the assembly device preferably does not have to travel unnecessary curves.
  • the positions of the respective horizontal rows of the support elements can have essentially the same x-coordinate and the positions of the respective vertical rows of the support elements can have essentially the same y-coordinate.
  • a bearing element for supporting at least one of the photovoltaic modules, wherein the respective bearing element has at least a first bearing section for supporting at least the first photovoltaic module and/or a second bearing section for supporting at least the second and/or a further photovoltaic module.
  • the assembly of the bearing element can also be carried out automatically by the or another assembly device, wherein the or another robot can then also preferably be used.
  • At least one predetermined reference plane R is determined, which is determined by at least three location coordinates or by at least two location coordinates and the assembly start coordinate, wherein the amount of the respective z-coordinate of the at least three location coordinates or the at least two Location coordinates and the assembly start coordinate are the maximum height of the photovoltaic support system, in particular the maximum height of the support elements or the photovoltaic modules.
  • the reference plane R can serve as a virtual plane for calculating the height profile of the photovoltaic support system and/or the photovoltaic unit.
  • reference planes R can also be used for the previously determined area, in particular if the height differences in the area mean that the photovoltaic modules and/or support elements are arranged at different heights (z-coordinates) relative to one another.
  • the start points and/or end points which are each arranged at the outermost ends of the support elements and/or photovoltaic modules, are arranged in the respective reference plane R.
  • the reference plane R can thus be regarded as a boundary plane for the photovoltaic support system and/or the photovoltaic unit and/or the photovoltaic modules and/or the support elements.
  • the photovoltaic support system comprises at least the first and the second support element, wherein the distance of the bearing element of the first support element to the or a reference plane R is shorter than the distance of the bearing element of the second support element to the reference plane R, wherein the first bearing section and the second bearing section of the bearing element of the first support element are arranged at an angle alpha1 of greater than or equal to 180 degrees to one another and the first bearing section and the second bearing section of the bearing element of the second support element are arranged at an angle alpha2 of less than or equal to 180 degrees to one another.
  • the distance of the bearing element of the first support element to the reference plane R can be shorter than, for example, the distance of the bearing element of the second support element to the reference plane R.
  • the mounting device can arrange and/or introduce and/or position the carrier element at least partially within the floor or arrange it at a distance from the floor surface.
  • the respective support element is connected to at least one ground surface support element in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-fitting manner before or after the assembly of the support element, wherein the ground surface support element can be moved after the arrangement and/or introduction and/or positioning of the respective support element on the ground surface and/or in the ground.
  • the ground surface support elements can also be arranged at least partially or completely in the ground.
  • the ground surface support elements can be additionally connected to the ground and/or the ground surface using at least one or more ground surface support fastening elements, in particular with ground nails, in order to further improve the stability of the photovoltaic support system.
  • all data processing units namely the first data processing unit, in particular of the computer, the second data processing unit, in particular of the satellite, the third data processing unit, in particular of the cloud and the fourth data processing unit, in particular of the assembly device, can communicate with each other in any way and exchange data, in particular the location coordinates and/or the assembly start coordinates, in order to assemble the photovoltaic support system on the site in an automated manner by the assembly device.
  • the four data processing units can thus form a communication system which can preferably be operated in an automated and/or partially automated manner, in particular with at least one worker and/or user.
  • a user can be a worker or a worker can be a user.
  • the assembly device (6) arranges and/or inserts the carrier elements (4) using real-time kinematics, wherein the location coordinates and/or the assembly start coordinate of the carrier elements (4) are precisely determined using satellite navigation, in particular location coordinates and/or the assembly start coordinate using satellite-based navigation systems such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo.
  • satellite navigation in particular location coordinates and/or the assembly start coordinate using satellite-based navigation systems such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo.
  • satellite-based navigation systems such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo.
  • the assembly device can be equipped with a LIDAR system to automatically prevent collisions with people and/or support elements. It can also be prevented that the support elements are damaged by the assembly vehicle.
  • the mounting device can comprise a ground radar and/or a georadar, wherein a subsurface of the area is analyzed using high-frequency electromagnetic waves before the mounting of the support system or before the arrangement and/or insertion of the respective support element. This can ensure that objects such as boulders within the ground can be detected early and then removed in order to ensure safe and damage-free mounting of the support elements.
  • the ground radar and/or georadar can also be used to probe the ground, in particular the subsurface, for impenetrable rock formations.
  • the assembly device can comprise a metal detector, the metal detector being used to analyze the subsoil of the area for metal objects, particularly with regard to military legacy waste, before the support system is assembled or before the respective support element is arranged and/or inserted.
  • the use of a metal detector can be used, for example, to probe the subsoil for military legacy waste, thereby significantly improving safety for the worker.
  • Assembly safety is also improved because it can advantageously be ensured that the support elements do not collide with objects when they are arranged and/or inserted. In particular on ground surfaces that have been proven to have been bombed in the past, safety can be significantly improved if the ground, particularly the subsoil, is analyzed before the support elements are assembled.
  • the assembly device simultaneously arranges and/or inserts at least two carrier elements with a predetermined distance from one another in the ground and/or on the ground surface. This makes the assembly of the carrier system even faster, so that the assembly time for the carrier system can be at least halved compared to the known method from the prior art. This time saving therefore leads to reduced assembly costs for the carrier system.
  • the assembly device arranges and/or introduces at least two carrier elements, in particular a first carrier element and a second carrier element, with a predetermined distance from each other in the ground and/or on the ground surface at a time offset. Due to the time-delayed manipulation, the weight force when pressing can be at least doubled compared to the simultaneous arrangement and/or introduction of the carrier elements. Due to the short time interval between the manipulation of the first support element and the second support element, the support system can still be installed quickly and easily.
  • the carrier system can be assembled very effectively, reliably, safely and quickly if the arrangement and/or insertion of the second carrier element takes place no later than two seconds after the arrangement and/or insertion of the first carrier element. This results in a smooth and quick assembly of the carrier system, in particular the carrier elements
  • Figure 1 shows a section of a photovoltaic support system comprising several photovoltaic modules in a side view
  • Figure 2 shows a section of the photovoltaic support system comprising four photovoltaic modules in a perspective view
  • Figure 3 shows a bearing element of the photovoltaic support system in a perspective view, wherein the bearing element is connected to the support element
  • Figure 4 the mounting device in a side view
  • Figure 5 shows the communication system comprising a satellite, a cloud, a computer and a mounting device as well as the area with the photovoltaic carrier system.
  • Figure 1 shows a section of a photovoltaic support system 1 with a photovoltaic unit 2 on an area 19 having a ground surface 5 and a ground 20.
  • the photovoltaic unit 2 has several photovoltaic modules 3.
  • the photovoltaic support system 1 comprises several support elements 4, preferably designed as rods, which are arranged at a distance from one another and are arranged and/or connected to the ground surface 5 and/or in the ground 20 in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • FIG 2 shows a section of the photovoltaic support system 1 in more detail, whereby the structural design of the photovoltaic support system 1 is illustrated in more detail in Figure 2.
  • the photovoltaic support system 1 comprises four photovoltaic modules 3a-3d.
  • the nine support elements 4 each have a ground surface support element 6, preferably designed as a plate, which is preferably located on the ground surface 5 (see Figure 1).
  • the photovoltaic support system 1 comprises nine ground surface support elements 6, of which five ground surface support elements 6a-6e can be seen in Figure 2, wherein the respective support element 4 is connected to at least one ground surface support element 6 in a force-fitting and/or form-fitting and/or material-fitting manner, wherein the respective ground surface support element 6 is connected to the ground surface 5 provided for the arrangement of the photovoltaic support system 1 in a force-fitting and/or form-fitting manner, in particular can rest on the ground surface 5 and/or be supported.
  • the ground surface 5 is not shown in detail in Figure 2, wherein the ground surface support elements 6 either rest on the ground surface 5 or are at least partially enclosed by it 5.
  • the ground surface support elements 6 can also be arranged at least partially or completely in the ground 20.
  • each support element 4 is assigned exactly one single ground surface support element 6.
  • the photovoltaic support system 1 in Figure 2 comprises nine support elements 4, of which seven support elements 4a-4f, 4h can be seen.
  • Each of the nine support elements 4 is assigned a bearing element 7 for supporting the photovoltaic modules 3a-3d.
  • the distance of the bearing element 7d of the support element 4d to the ground surface 5 is longer than the distance of the bearing element 7c or 7e of the support element 4c or 4e to the ground surface 5 (not shown in detail in Figure 2).
  • This arrangement can also be designed analogously to the other support elements 4 and bearing elements 7 of the photovoltaic support system 1, so that, for example, a wave-shaped (alternating) arrangement of the photovoltaic modules 3 is achieved, as can be seen in the side view of the photovoltaic support system 1 in Figure 1.
  • the distance of the bearing element 7d of the first carrier element 4d to the reference plane R can be shorter than, for example, the distance of the bearing element 7, 7c of the second carrier element 4, 4c to the reference plane R.
  • Figure 3 shows a bearing element 7 in which adapter elements 8a-8d can be arranged.
  • a bearing element 7 is also visualized, which can be arranged, for example, in the photovoltaic support system 1, as shown in Figures 1 and 2.
  • the bearing element 7 has a first bearing section 9, for example, for supporting the first photovoltaic module 3a and the second photovoltaic module 3b, and further has a second bearing section 10 for supporting the third photovoltaic module and fourth photovoltaic module, which are not shown in detail in Figure 3.
  • the respective photovoltaic module in particular here the photovoltaic modules 3a, 3b, are each formed with a frame element 11a, 11b, which each has a frame section 12a, 12b
  • the first bearing section 9 and the second bearing section 10 preferably each comprise two stop elements 13a, 13b or 13c, 13d and four fastening sections 14a, 14b or 14c, 14d.
  • the respective stop element 13a, 13b, 13c, 13d can, for example, be designed as a retaining lug which protrudes from the respective bearing section 9, 10 of the bearing element 7.
  • each fastening section 14a, 14b or 14c, 14d can comprise at least one fastening element.
  • connecting sections 18a, 18b and the fastening sections 14a, 14b, 14c, 14d are provided on the bearing element 7.
  • the first bearing section 9 shown in Figure 3 and the second bearing section 10 of the bearing element 7 of the carrier element 4 present here are arranged at an angle alpha2 of less than or equal to 180 degrees to one another. This corresponds, for example, to the bearing elements 7a, 7b, 7c, 7e, 7f, 7g shown in Figure 2.
  • the first bearing section 9 and the second bearing section 10 of the bearing elements 7d, 7h, 7i are arranged at an angle alpha1 of greater than or equal to 180 degrees to one another.
  • the bearing element 7 has a base section 15 which adjoins the first bearing section 9 and the second bearing section 10, wherein the base section 15 has a base fastening section 16 which is preferably designed as a circular or round-shaped hole and which is designed for arranging the carrier element 4.
  • a clamp fastening section 17a, 17b is provided on the first bearing section 9 and the second bearing section 10 for arranging a clamping element (not shown in detail) which, for example, connects at least the first photovoltaic module 3a and the second photovoltaic module 3b to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • Figure 4 shows a movable assembly device 21, wherein the assembly device 21 can preferably be designed as an assembly robot, in particular as an automated and robot-controlled tracked vehicle, wherein the assembly device 21 is designed to receive the carrier elements 4, wherein the carrier elements 4 can be arranged and/or introduced and/or connected to the assembly device 21 at least partially in the ground 20 and/or on the ground surface 5.
  • the assembly device 21 comprises a magazine 22 designed as a storage for carrier elements 4 for arranging a certain number of carrier elements 4, wherein when the magazine 22 is emptied, the magazine 22 can be automatically refilled by a robot (not shown in detail) or manually by a worker.
  • the assembly device 21 can have an assembly magazine 24 that can preferably be pivoted and/or moved about an axis 23.
  • the assembly magazine 24 can accommodate a predetermined number of carrier elements 4, wherein the assembly magazine 24 preferably comprises an automated device for arranging, in particular for Shooting and/or introducing the support elements 4 into the ground 20 and/or the ground surface 5.
  • the mounting device 21 can be designed as an electric vehicle and can therefore comprise a drive battery 25, wherein the drive battery 25 can also supply other components of the mounting device 21 with energy.
  • the mounting device 21 has a fourth data processing device 26, which can be designed, for example, for processing data and for sending and receiving data.
  • the assembly device 21 can be assigned an accompanying vehicle which is designed as a warehouse for arranging support elements 4, wherein when the magazine 22 is empty the accompanying vehicle can drive to the assembly device 21 and the magazine 22 is preferably then manually refilled by the worker or a worker and/or automatically by the robot and/or a robot of the accompanying vehicle.
  • the support elements 4 of the photovoltaic support system 1 can be arranged by the assembly device 21 on the area 19 such that the support elements 4 form horizontal rows and vertical rows with respect to one another, wherein the support elements 4 are arranged at a distance from one another.
  • the assembly device 21 can arrange the support element 4 at least partially within the floor 20 and/or on the floor surface 5.
  • Figure 5 shows the various technical components of a communication system which is designed to carry out the method according to the invention. Consequently, Figure 5 visualizes the photovoltaic support system 1, the mounting device 21 having the fourth data processing device 26, a cloud 30 having a third data processing device 27, a satellite 31 having a second data processing device 28 and a computer having a first data processing device 29.
  • the four data processing devices 26-29 can exchange, send and transmit data to one another in any manner.
  • the method according to the invention for the automated arrangement of a photovoltaic support system 1 on the area 19 having the ground surface 5 and the ground 20 is explained in more detail below.
  • the method according to the invention comprises the following steps, in which the area 19 on which the support elements 4 are to be arranged is determined and measured.
  • At least three location coordinates are recorded for determining and/or measuring the area 19 for arranging the photovoltaic support system 1, wherein the respective location coordinate comprises a width x, in particular an x-coordinate, a length y, in particular a y-coordinate and preferably a height z, in particular a z-coordinate.
  • further location coordinates of the area 19 are recorded for arranging and positioning the respective support element 4 and an assembly start location coordinate is determined on the basis of the recorded location coordinates, wherein the assembly start location coordinate determines the position of the first support element 4 of the photovoltaic support system 1 to be assembled.
  • the location coordinates and/or the assembly start coordinate are also transmitted to the assembly device 21 and the first support element 4 to be assembled is arranged and/or introduced into the ground 20 and/or onto the ground surface 5 with the assembly device 21 at the position of the assembly start coordinate.
  • the determination of the area 19 on which the support elements 4 are to be arranged can preferably be carried out manually by a user with the first data processing unit 29 or alternatively automatically by a Kl unit and preferably visualized graphically on a screen.
  • the determination and/or measurement of the area 19 can be carried out by means of the satellite 31 and/or alternatively with a flying device, in particular with a drone, wherein the satellite 31 and/or the flying device can each comprise the second data processing unit 28 and GPS data can be recorded and/or generated by this, with which the location coordinates and/or the assembly start coordinate can be determined.
  • the location coordinates and/or the assembly start coordinate can be sent from the second data processing unit 28 of the satellite 31 and/or the flying device to the first data processing unit 29 and/or to the third data processing unit 27 of the cloud 30 and received by this for the further processing of the location coordinates and/or the assembly start coordinate.
  • the assembly device 21 comprises the fourth data processing unit 26, wherein the location coordinates and/or the assembly start coordinate can be sent by the first data processing unit 29 and/or second data processing unit 28 and/or third data processing unit 27 and can be received by the fourth data processing unit 26 of the assembly device 21 for further use for arranging the photovoltaic support system 1, in particular the support elements 4.
  • an assembly sequence of the individual support elements 4 can thus be automated, in particular determined by the or a Kl unit, wherein the assembly device 21 automatically arranges the support elements 4 on the area 19 according to the determined assembly sequence.
  • the assembly device 21, which is preferably designed as an assembly robot, can be designed, in particular, as an automated and robot-controlled crawler vehicle, which, with the aid of the received assembly start coordinate and/or location coordinates, automatically and independently travels to the assembly start coordinate and/or the corresponding location coordinate in order to arrange and/or position and/or insert the first carrier element 4 to be assembled at the assembly start coordinate or further carrier elements 4 at the corresponding location coordinates. Before or after the assembly of the respective carrier element 4, this can be connected to the corresponding bearing element 7 for Storage of at least one of the photovoltaic modules 3.
  • At least one predetermined, in particular virtual reference plane R can be determined using the GPS data, which is defined by at least three location coordinates, wherein the amount of the respective z-coordinate of the at least three location coordinates is the maximum height of the photovoltaic support system 1, in particular the maximum height of the support elements 4 or photovoltaic modules 3.
  • the distance of the bearing element 7d of the first support element 4d to the reference plane R can be shorter than, for example, the distance of the bearing element 7, 7c of the second support element 4, 4c to the reference plane R (see Figure 2).
  • the respective carrier element 4 can be connected to at least one ground surface support element 6 in a form-fitting and/or force-fitting and/or material-fitting manner before the respective carrier element 4 is mounted, wherein the ground surface support element 6 can be supported on the ground surface 5 and/or in the ground 20 after the respective carrier element 4 has been arranged and positioned.
  • the assembly device 6 arranges and/or inserts the carrier elements 4 using real-time kinematics, wherein the location coordinates and/or the assembly start coordinate of the carrier elements 4 can be precisely determined using satellite navigation, in particular location coordinates and/or the assembly start coordinate using satellite-based navigation systems such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo. It can also be the case that the assembly device 21 is equipped with a LIDAR system in order to automatically prevent collisions with people and/or carrier elements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h.
  • a LIDAR system in order to automatically prevent collisions with people and/or carrier elements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h.
  • the assembly device 21 can comprise a ground radar 11 and/or a georadar, wherein a subsurface of the area 19 is analyzed using high-frequency electromagnetic waves before the assembly of the carrier system 2 or before the arrangement and/or introduction of the respective carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h.
  • the assembly device 21 can comprise a metal detector, wherein the metal detector is used to analyze the subsurface of the area 19 for metal objects, in particular with regard to military legacy waste, before the assembly of the carrier system 2 or before the arrangement and/or introduction of the respective carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h.
  • the mounting device 21 can arrange and/or introduce at least two carrier elements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h at a predetermined distance from one another simultaneously in the floor 20 and/or on the floor surface 5.
  • the mounting device 21 arranges and/or introduces at least two carrier elements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h, in particular the first carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h and the second carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h with a predetermined distance from one another and offset in time in the ground 20 and/or on the ground surface 5.
  • the arrangement and/or introduction of the second carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h can take place no later than two seconds after the arrangement and/or introduction of the first carrier element 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h.

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Änordnen eines Photovoltaikträgersystems auf einem Areal aufweisend eine Bodenoberfläche und einen Boden.

Description

Verfahren zum automatisierten Anordnen eines Photovoltaikträgersystems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Anordnen eines Photovoltaikträgersystems auf einem Areal aufweisend eine Bodenoberfläche und einen Boden gemäß Patentanspruch 1.
Aus dem Stand der Technik ist die DE102011116926B3 bekannt, welche ein Photovoltaikträgersystem für eine Photovoltaikanlage aufweisend Photovoltaikmodule offenbart. Dabei werden die Trägerelemente von einem oder mehrerer Werker im Boden eines Areals angeordnet. Die Montage der Trägerelemente in den Boden können manuell durch die Werker oder durch eine Montagevorrichtung durchgeführt werden. Eine solche Montagevorrichtung ist beispielsweise in der DE102013005395B4 gezeigt. Nachteilig ist, dass der Aufbau und die Montage des Photovoltaikträgersystems nur mit einem erhöhten Personalaufwand und somit mit einem erhöhten Kostenaufwand möglich sind. Auch die Bedienung der als Raupenfahrzeug ausgebildeten Montagevorrichtung bindet zusätzlich Werker, die die Montagekosten, insbesondere die Personal kosten für das Anordnen des Photovoltaikträgersystems zusätzlich erhöhen. Ebenfalls erfolgt die Anordnung der Trägerelemente innerhalb des Bodens anhand der Erfahrung und Einschätzung des entsprechend Werkers, der das Raupenfahrzeug bedient, so dass es auch bei der Montage zu Ungenauigkeiten bei der Anordnung des Photovoltaikträgersystems führen kann, die dann im Endeffekt einen negativen Einfluss auf die Energiegewinnung haben könnten, weil die Photovoltaikmodule nicht in einem optimalen Winkel zur Sonne stehen könnten, der die bestmögliche Energiegewinnung gewährleistet.
Daher ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Anordnen eines Photovoltaikträgersystems auf einem Areal bereitzustellen, bei welchem die Montagekosten verringert werden und zusätzlich die Energiegewinnung durch die Photovoltaikanlage verbessert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Patenanspruch 1. Es ist ein Verfahren zum automatisierten Anordnen eines Photovoltaikträgersystems auf einem Areal aufweisend eine Bodenoberfläche und einen Boden vorgesehen, wobei das Photovoltaikträgersystem mindestens zwei Trägerelemente zur Anordnung einer Photovoltaikeinheit aufweisend mindestens zwei Photovoltaikmodule umfasst, wobei eine bewegbare Montagevorrichtung zur Aufnahme der Trägerelemente vorgesehen ist, wobei die Trägerelemente mit der Montagevorrichtung zumindest teilweise in den Boden und/oder auf der Bodenoberfläche angeordnet werden, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:
Bestimmung und/oder Vermessung des Areals, auf welchem die T rägerelemente angeordnet werden, Erfassen von mindestens drei Ortskoordinaten, insbesondere zur Bestimmung und/oder Vermessung des Areals zur Anordnung des Photovoltaikträgersystems, wobei die jeweilige Ortskoordinate eine Breite x, insbesondere eine x-Koordinate, eine Länge y, insbesondere eine y-Koordinate und vorzugsweise eine Höhe z, insbesondere eine z-Koordinate umfasst,
Erfassen weiterer Ortskoordinaten des Areals zur Anordnung des jeweiligen Trägerelements,
Bestimmen einer Montagestartortskoordinate auf Basis der erfassten Ortskoordinaten, wobei die Montagestartortskoordinate die Position des ersten zu montierenden Trägerelements des Photovoltaikträgersystems festlegt, Übermitteln der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate an eine Montagevorrichtung und/oder an einen Werker,
- Anordnen und/oder Einbringen des ersten zu montierenden Trägerelements in den Boden und/oder auf der Bodenoberfläche mit der Montagevorrichtung und/oder von dem Werker an der Position der Montagestartkoordinate.
Durch diese Lösung wird der Personalaufwand für die Montage des Photovoltaikträgersystems verringert, weil die Montage vollständig automatisiert abläuft. Durch die genaue Erfassung des Areals, der oben genannten Ortskoordinaten kann somit auch sehr präzise die Anordnung des Photovoltaikträgersystems, insbesondere der einzelnen Trägerelemente erfolgen. Die Montagevorrichtung wird mit den entsprechenden Daten, insbesondere Ortskoordinaten und/oder der entsprechenden Montagestartkoordinate versorgt, so dass die Montagevorrichtung in x-Richtung, y-Richtung und z-Richtung die exakte Anordnung des jeweiligen Trägerelements nach den gewünschten zuvor festgelegten Vorgaben durchführen kann. Im Ergebnis können somit auch die Photovoltaikmodule der Photovoltaikeinheit im bestmöglichen Winkel zur Sonneneinstrahlung positioniert werden und folglich kann eine bestmögliche Energiegewinnung sichergestellt werden.
Vorzugsweise kann das Trägerelement als Befestigungsteil ausgebildet sein, welches kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Bodenoberfläche und/oder dem Boden verbunden ist.
Datenverarbeitungseinrichtungen können im Sinne der Erfindung mindestens eine der nachfolgenden Komponenten umfassen: eine Sendeeinrichtung, eine Empfangseinrichtung, eine CPU, einen Speicher, insbesondere einen RAM und/oder ROM.
Die einzelnen oben genannten Komponenten können integraler Bestandteil der Datenverarbeitungseinrichtung sein, aber auch als separate Komponenten ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das Trägerelement zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des Bodens und/oder zumindest teilweise oder vollständig unterhalb der Bodenoberfläche angeordnet sein. Der Boden kann dann beispielsweise als Erdreich ausgebildet sein, in welchen die Trägerelemente beispielsweise durch die Montagevorrichtung eingeschossen werden können.
Als Areal wird eine Fläche bezeichnet, welche als Ort zur Montage des Photovoltaikträgersystems ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise ein Feld sein. Das Areal kann im Wesentlichen flach und ebenerdig ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass das Areal bergförmig oder hügelförmig ausgebildet ist.
Automatisiert bedeutet, dass das Anordnen des Photovoltaikträgersystems vorzugsweise ohne Personal durchgeführt werden kann oder alternativ mit einer nur sehr geringen Anzahl von Werkern, vorzugsweise 1 bis 3 Werkern vor Ort auf dem Areal durchgeführt werden kann. Automatisiert heißt weiter, dass auf Basis von Daten, insbesondere der Montagestartkoordinate und/oder der Ortskoordinaten die Montagevorrichtung selbstständig die Trägerelemente anordnet. Bei Bedarf kann ein Benutzer und/oder der Werker die Montagevorrichtung auch fernsteuern.
Die Montagestartkoordinate kann die Ortskoordinate sein, welche zur Anordnung des ersten zu montierenden Trägerelements dienen kann. Die Montagevorrichtung kann dort mit der automatisierten Montage und Anordnung des Photovoltaikträgersystems beginnen. Dabei wird ein vorher definiertes Muster von Ortskoordinaten abgefahren, wobei jedem zu montierenden Trägerelement jeweils eine feste Ortkoordinate zugeordnet wird. Somit kann die Montagevorrichtung in vorteilhafterweise mit Hilfe der bekannten Ortskoordinaten das Photovoltaikträgersystem auf dem Areal selbstständig und vorzugsweise ohne Personalaufwand montieren, wodurch im Ergebnis die Montagekosten für das Photovoltaikträgersystem verringert werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein oder der Werker die Montage beaufsichtigt, falls die Montagevorrichtung einen Defekt aufweist oder eine Montage eines Trägerelements fehlschlagen sollte.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate an den Werker übermittelt werden, welcher dann manuell diese Daten der Montagevorrichtung übermittelt oder diese manuell eingibt oder von einem mobilen Gerät, insbesondere einem Tablet an die Montagevorrichtung versendet.
Insbesondere können die Trägerelemente beabstandet zueinander angeordnet sein und jeweils kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Bodenoberfläche des Bodens und/oder mit dem Boden verbunden sein.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung und/oder Vermessung des Areals, auf welchem die Trägerelemente angeordnet werden, mit einer ersten Datenverarbeitungseinheit, insbesondere aufweisend einen Computer manuell durch einen Benutzer oder automatisiert durch eine Kl-Einheit durchgeführt werden und vorzugsweise auf einem Bildschirm grafisch visualisiert werden. Somit kann positionsgenau bestimmt werden, welches Areal, insbesondere welcher Abschnitt des Areals die besten Bedingungen zur Erzeugung von Energie für die Montage des Photovoltaikträgersystems aufweist. Hierzu können Kartenmaterialdaten verwendet werden, welche zuvor erfasst und/oder digitalisiert wurden.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung und/oder Vermessung des Areals mittels eines Satelliten und/oder einer Flugvorrichtung, insbesondere mit einer Drohne erfolgt, wobei der Satellit und/oder die Flugvorrichtung jeweils eine zweite Datenverarbeitungseinheit umfassen und Daten, insbesondere GPS-Daten von dieser erfasst und/oder erzeugt werden, mit welchen die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate bestimmt werden. Somit kann in vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass das zuvor ausgewählte Areal genau bestimmt und/oder vermessen wird, welches für die Anordnung des Photovoltaikträgersystems ausgewählt wurde. Für das Areal kann somit ein Datensatz erzeugt werden, der die wesentlichen Ortskoordinaten sowie die Montagestartkoordinate umfassen kann. Beispielsweise kann eine Kl-Einheit diese Daten auswerten und die bestmöglichen Abschnitte des Areals oder Ortskoordinaten auswählen. Dabei kann beispielsweise die Erdbeschaffenheit, der Untergrund, die Lage zu Umweltschutzgebieten und kritischer Infrastruktur in Betracht gezogen werden. Einem Benutzer können die Ergebnisse vorzugsweise auf einem oder dem mobilen Gerät visualisiert werden, der dann gegebenenfalls die Verwendung des Areals bestätigen kann. Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate von der zweiten Datenverarbeitungseinheit des Satelliten und/oder der Flugvorrichtung an die erste Datenverarbeitungseinheit und/oder an eine dritte Datenverarbeitungseinheit einer Cloud gesendet werden und von dieser jeweils für die weitere Verarbeitung der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate empfangen werden. Die Cloud bietet den Vorteil, dass die Ortskoordinaten und die Montagestartkoordinate jederzeit und unabhängig vom Ort abrufbar sein können.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung eine vierte Datenverarbeitungseinheit umfasst, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate von der ersten Datenverarbeitungseinheit und/oder zweiten Datenverarbeitungseinheit und/oder dritten Datenverarbeitungseinheit versendet werden und von der vierten Datenverarbeitungseinheit der Montagevorrichtung zur weiteren Verwendung für das Anordnen des Photovoltaikträgersystems, insbesondere der Trägerelemente empfangen werden. Mit Hilfe der empfangen Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate kann die Montagevorrichtung die automatisierte Montage des Photovoltaikträgersystems selbstständig durchführen. Auf eine manuelle Eingabe durch einen Werker vor Ort kann dadurch vorzugsweise verzichtet werden, wodurch die Montagekosten durch den verringerten Personalaufwand weiter verringert werden können. Ferner kann mit Hilfe der erfassten Ortskoordinaten eine Montagereihenfolge der einzelnen Trägerelemente automatisiert, insbesondere durch die oder eine Kl-Einheit festgelegt werden, wobei die Montagevorrichtung gemäß der festgelegten Montagereihenfolge die Trägerelemente auf dem Areal automatisiert anordnet. Die Kl-Einheit kann somit eine Auswahl der bestmöglichen Positionen für die Anordnung der Trägerelemente festlegen, wobei die Kl-Einheit Daten über die Beschaffenheit und die Lage des Bodens des Areals, welche vorzugsweise durch den Satelliten oder die Flugvorrichtung erfasst wurden, auswerten und beurteilen kann. Alternativ kann diese Auswertung und Beurteilung auch manuell durch einen Werker erfolgen.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung als Montageroboter, insbesondere als automatisiertes und robotergesteuertes Raupenfahrzeug ausgebildet ist, welches mit Hilfe der empfangenen Montagestartkoordinate und/oder Ortskoordinaten automatisiert und eigenständig zur Montagestartkoordinate und/oder der entsprechenden Ortskoordinate fährt, um das erste zu montierende Trägerelement an der Montagestartkoordinate oder weitere Trägerelemente an den entsprechenden Ortskoordinaten anzuordnen und/oder zu positionieren und/oder einzubringen. Vorzugsweise benötigt die Bedienung der Montagevorrichtung in vorteilhafterweise kein Personal vor Ort. Die Bedienung und/oder Überwachung der Montagevorrichtung kann auch von einem entfernten Ort mittels Fernsteuerung durch eine Kl-Einheit und/oder durch einen Werker erfolgen. Die als Raupenfahrzeug ausgebildete Montagevorrichtung kann beispielsweise als ein Elektrofahrzeug ausgebildet sein, um die CO2-Belastung in der Umwelt zu verringern. Dabei kann die Batterie des Elektrofahrzeuges beispielsweise die vierte Datenverarbeitungseinrichtung mit Energie versorgen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung ein Magazin zur Anordnung einer bestimmten Anzahl von Trägerelementen umfasst, wobei bei einer Entleerung des Magazins das Magazin automatisiert durch einen Roboter oder manuell durch den und/oder einen Werker bestückt wird. Das Magazin kann zur Aufnahme einer vorzugsweise vorbestimmten Anzahl von Trägerelementen dienen. Wenn für die Montage des Photovoltaikträgersystems mehr Trägerelemente benötigt werden, als das Magazin aufnehmen kann, kann das Magazin neu bestückt werden. Dazu kann ein Lager mit Trägerelementen vorgesehen sein, welches auf dem Areal zur Verfügung stehen kann. Das Lager kann ortsfest beispielsweise als Gebäude, insbesondere als Halle oder Haus oder Schuppen ausgebildet sein. Ebenfalls kann ein mobiles Lager vorgesehen sein. Daher kann der Montagevorrichtung ein als mobiles Lager ausgebildetes Begleitfahrzeug zugeordnet sein, welches als Lager zur Anordnung von Trägerelemente ausgebildet ist, wobei bei einem Leerstand des Magazins das Begleitfahrzeug zur Montagevorrichtung fährt und anschließend das Magazin manuell durch den oder einen Werker und/oder automatisch durch den Roboter und/oder einem Roboter des Begleitfahrzeugs aufgefüllt wird. Je nach Ausführung des Verfahrens kann auch hier bei der Befüllung des Magazins auf den oder einen Werker verzichtet werden, da die Befüllung vollständig automatisiert durchgeführt werden kann. Die Bedienung und/oder Überwachung des Begleitfahrzeugs, die Steuerung der jeweiligen Roboter kann auch von einem entfernten Ort mittels Fernsteuerung durch eine Kl-Einheit und/oder durch einen oder den Werker erfolgen.
Eine platzsparende Anordnung und Montage des Photovoltaikträgersystems kann in vorteilhafterweise sichergestellt werden, wenn die Trägerelemente des Photovoltaikträgersystems derart von der Montagevorrichtung auf dem Areal angeordnet werden, dass die Trägerelemente horizontale Reihen und vertikale Reihen zueinander bilden, wobei die Trägerelemente beabstandet zueinander angeordnet sind. Ebenfalls wird durch eine solche Anordnung eine schnellere Montage des Photovoltaikträgersystems sichergestellt, weil die Montagevorrichtung vorzugsweise keine unnötigen Kurven abfahren muss. Ferner können die Positionen der jeweiligen horizontalen Reihen der Trägerelemente im Wesentlichen dieselbe x-Koordinate und die Positionen der jeweiligen vertikalen Reihen der Trägerelemente im Wesentlichen dieselbe y-Koordinate aufweisen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass vor oder nach der Montage des jeweiligen Trägerelements dieses jeweils mit einem Lagerelement zur Lagerung mindestens eines der Photovoltaikmodule versehen wird, wobei das jeweilige Lagerelement mindestens einen ersten Lagerabschnitt zur Lagerung mindestens des ersten Photovoltaikmoduls und/oder einen zweiten Lagerabschnitt zur Lagerung mindestens des zweiten und/oder eines weiteren Photovoltaikmoduls aufweist. Die Montage des Lagerelements kann auch durch die oder eine andere Montagevorrichtung automatisiert durchgeführt werden, wobei dann auch vorzugsweise der oder ein weiterer Roboter verwendet werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass vorzugsweise mittels der Daten, insbesondere der GPS-Daten mindestens eine vorbestimmte Referenzebene R bestimmt wird, welche durch mindestens drei Ortskoordinaten oder durch mindestens zwei Ortskoordinaten sowie der Montagestartkoordinate festgelegt wird, wobei der Betrag der jeweiligen z-Koordinate der mindestens drei Ortskoordinaten oder der mindestens zwei Ortskoordinaten sowie der Montagestartkoordinate die maximale Höhe des Photovoltaikträgersystems, insbesondere die maximale Höhe der Trägerelemente oder der Photovoltaikmodule ist. Die Referenzebene R kann hierbei als virtuelle Ebene zur Berechnung des Höhenprofils des Photovoltaikträgersystems und/oder der Photovoltaikeinheit dienen. Dabei können auch mehrere Referenzebene R für das zuvor bestimmte Areal verwendet werden, insbesondere dann, wenn die Höhenunterschiede im Areal dazu führen, dass die Photovoltaikmodule und/oder Trägerelemente zueinander in unterschiedlichen Höhen (z-Koordinaten) angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Anfangspunkte und/oder Endpunkte, die jeweils an den äußersten Enden der Trägerelemente und/oder Photovoltaikmodule angeordnet sind, in der jeweiligen Referenzebene R angeordnet.
Die Referenzebene R kann somit als Grenzebene für das Photovoltaikträgersystem und/oder der Photovoltaikeinheit und/oder der Photovoltaikmodule und/oder der Trägerelemente angesehen werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Photovoltaikträgersystem mindestens das erste und das zweite Trägerelement umfasst, wobei der Abstand des Lagerelements des ersten T rägerelements zu der oder einer Referenzebene R kürzer ausgebildet ist, als der Abstand des Lagerelements des zweiten Trägerelements zu der Referenzebene R, wobei der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt des Lagerelements des ersten Trägerelements in einem Winkel alphal von größer oder gleich 180 Grad zueinander angeordnet sind und der erste Lagerabschnitt und der zweite Lagerabschnitt des Lagerelements des zweiten Trägerelements in einem Winkel alpha2 von kleiner oder gleich 180 Grad zueinander angeordnet sind. Ferner kann beispielsweise der Abstand des Lagerelements des ersten Trägerelements zu der Referenzebene R kürzer ausgebildet sein als beispielsweise der Abstand des Lagerelements des zweiten Trägerelements zu der Referenzebene R. Dadurch erhält man unabhängig von der Beschaffenheit des Areals, welches beispielsweise auch hügelig ausgebildet sein kann, eine alternierende Anordnung der Photovoltaikmodule, wobei Endabschnitte und Anfangsabschnitte der jeweiligen Photovoltaikmodule dann vorzugsweise jeweils dieselbe z-Koordinate aufweisen.
Des Weiteren kann die Montagevorrichtung das Trägerelement zumindest teilweise innerhalb des Bodens anordnen und/oder einbringen und/oder positionieren oder beabstandet zur Bodenoberfläche anordnen.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Trägerelement mit mindestens einen Bodenoberflächenabstützelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig vor oder nach der Montage des Trägerelements verbunden wird, wobei sich das Bodenoberflächenabstützelement nach dem Anordnen und/oder Einbringen und/oder Positionieren des jeweiligen Trägerelements auf der Bodenoberfläche und/oder in dem Boden abstützt. Somit kann eine stabile Lagerung des Photovoltaikträgersystems gewährleistet werden. Die Bodenoberflächenabstützelemente können auch zumindest teilweise oder auch vollständig im Boden angeordnet sein. Die Bodenoberflächenabstützelemente können mit Hilfe von mindestens einen oder mehreren Bodenoberflächenabstützbefestigungselementen, insbesondere mit Erdnägeln mit dem Boden und/oder der Bodenoberfläche zusätzlich verbunden werden, um die Stabilität des Photovoltaikträgersystems weiter zu verbessern.
Ferner können alle Datenverarbeitungseinheiten, und zwar die erste Datenverarbeitungseinheit, insbesondere des Computers, die zweite Datenverarbeitungseinheit, insbesondere des Satelliten, die dritte Datenverarbeitungseinheit, insbesondere der Cloud und die vierte Datenverarbeitungseinheit, insbesondere der Montagevorrichtung miteinander in beliebiger Weise kommunizieren und Daten, insbesondere die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate miteinander austauschen, um das Photovoltaikträgersystem automatisiert durch die Montagevorrichtung auf dem Areal zu montieren. Die vier Datenverarbeitungseinheiten können somit ein Kommunikationssystem bilden, welches vorzugsweise automatisiert und/oder teilautomatisiert, insbesondere mit mindestens einem Werker und/oder Benutzer betrieben werden kann.
Allgemein kann ein Benutzer ein Werker sein oder ein Werker ein Benutzer sein.
Nach einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung (6) die Trägerelemente (4) mittels Echtzeitkinematik anordnet und/oder einbringt, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate der Trägerelemente (4) mittels Satellitennavigation, insbesondere Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate mit Hilfe satellitengestützter Navigationssysteme wie GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo präzise bestimmt werden. Mittels der Echtzeitkinematik kann sehr zuverlässig gewährleistet werden, dass die Ortskoordinaten sowie die Montagestartkoordinate erfasst werden. Im Ergebnis können die Trägerelemente derart angeordnet werden, dass eine bestmögliche Energiegewinnung durch die Photovoltaikmodule sichergestellt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung mit einem LIDAR-System ausgestattet ist, um automatisiert Kollisionen mit Personen und/oder Trägerelementen zu verhindern. Ebenfalls kann verhindert werden, dass die Trägerelemente durch das Montagefahrzeug beschädigt wird. Insbesondere bei einem Einsatz von einer Vielzahl von Montagefahrzeugen besteht eine sehr große Gefahr von Kollisionen der Montagefahrzeuge, insbesondere untereinander. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung ein Bodenradar und/oder ein Georadar umfasst, wobei ein Untergrund des Areals vor der Montage des Trägersystems oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen Trägerelements mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen analysiert wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Gegenstände, wie beispielsweise Findlinge innerhalb des Bodens frühzeitig erkannt werden können und anschließend entfernt werden können, um eine sichere und schadensfreie Montage der Trägerelemente zu gewährleisten. Ebenfalls kann das Bodenradar und/oder Georadar zur Sondierung des Bodens, insbesondere Untergrunds hinsichtlich undurchdringlicher Gesteinsformationen dienen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung einen Metalldetektor umfasst, wobei mit dem Metalldetektor der Untergrund des Areals vor der Montage des Trägersystems oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen Trägerelements auf Metallgegenstände, insbesondere hinsichtlich militärischer Altlasten hin analysiert wird. Der Einsatz eines Metalldetektors kann beispielsweise zur Sondierung des Untergrunds hinsichtlich militärischer Altlasten dienen, wodurch die Sicherheit für den Werker erheblich verbessert wird. Ebenfalls wird die Montagesicherheit verbessert, weil in vorteilhafterweise sichergestellt werden kann, dass die Trägerelemente beim Anordnen und/oder Einbringen nicht mit Gegenständen kollidieren. Insbesondere auf Bodenoberflächen, die nachweislich in der Vergangenheit bombardiert wurden, kann man die Sicherheit erheblich verbessern, wenn der Boden, insbesondere der Untergrund, insbesondere vor der Montage der T rägerelemente analysiert wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung mindestens zwei Trägerelemente mit einem vorbestimmten Abstand zueinander gleichzeitig in dem Boden und/oder auf der Bodenoberfläche anordnet und/oder einbringt. Dadurch wird die Montage des Trägersystems noch schneller durchgeführt, so dass sich im Vergleich zum bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik sich die Montagezeit für das Trägersystem zumindest halbieren kann. Diese Zeitersparnis führt somit zu verringerten Montagekosten für das Trägersystem.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung mindestens zwei Trägerelemente, insbesondere ein erstes Trägerelement und ein zweites Trägerelement mit einem vorbestimmten Abstand zueinander zeitversetzt in dem Boden und/oder auf der Bodenoberfläche anordnet und/oder einbringt. Durch die zeitversetzte Manipulation kann die Gewichtskraft beim Drücken gegenüber der gleichzeitigen Anordnung und/oder Einbringung der Trägerelemente mindestens verdoppelt werden. Durch den geringen Zeitabstand zwischen der Manipulation des ersten Trägerelements und des zweiten Trägerelements lässt sich das Trägersystem weiterhin schnell und einfach montieren.
Sehr effektiv, zuverlässig, sicher und schnell kann das Trägersystem montiert werden, wenn die Anordnung und/oder Einbringung des zweiten Trägerelements spätestens zwei Sekunden nach der Anordnung und/oder Einbringung des ersten Trägerelements erfolgt. Somit ergibt sich eine flüssige und schnelle Montage des Trägersystems, insbesondere der Trägerelemente
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Die Figuren zeigen:
Figur 1 einen Ausschnitt eines Photovoltaikträgersystems umfassend mehrere Photovoltaikmodule in einer Seitenansicht,
Figur 2 einen Ausschnitt des Photovoltaikträgersystems umfassend vier Photovoltaikmodule in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 3 ein Lagerelement des Photovoltaikträgersystems in einer perspektivischen Ansicht, wobei das Lagerelement mit dem Trägerelement verbunden ist,
Figur 4 die Montagevorrichtung in einer Seitenansicht, und
Figur 5 das Kommunikationssystem umfassend einen Satelliten, eine Cloud, einen Computer und eine Montagevorrichtung sowie das Areal mit dem Ph otovolta i kträgersystem .
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Photovoltaikträgersystem 1 mit einer Photovoltaikeinheit 2 auf einem Areal 19 aufweisend eine Bodenoberfläche 5 und einen Boden 20 visualisiert. Die Photovoltaikeinheit 2 weist mehrere Photovoltaikmodule 3 auf. Das Photovoltaikträgersystem 1 umfasst mehrere vorzugsweise als Stäbe ausgebildete Trägerelemente 4, die beabstandet zueinander angeordnet sind und kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Bodenoberfläche 5 und/oder in dem Boden 20 angeordnet und/oder verbunden sind.
In der Figur 2 ist ein Ausschnitt des Photovoltaikträgersystems 1 näher gezeigt, wobei anhand dieser Figur 2 der konstruktive Aufbau des Photovoltaikträgersystems 1 näher verdeutlicht wird. Das Photovoltaikträgersystem 1 umfasst hier vier Photovoltaikmodule 3a- 3d. Die neun Trägerelemente 4 weisen jeweils einen vorzugsweise als Teller ausgebildetes Bodenoberflächenabstützelement 6 auf, welches sich vorzugsweise auf der Bodenoberfläche 5 abstützt (siehe Figur 1). In der Figur 2 umfasst das Photovoltaikträgersystem 1 neun Bodenoberflächenabstützelemente 6, von denen fünf Bodenoberflächenabstützelemente 6a- 6e in der Figur 2 zu erkennen sind, wobei das jeweilige Trägerelement 4 mit mindestens einen Bodenoberflächenabstützelement 6 kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist, wobei das jeweilige Bodenoberflächenabstützelement 6 mit der zur Anordnung des Photovoltaikträgersystems 1 vorgesehenen Bodenoberfläche 5 kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist, insbesondere auf der Bodenoberfläche 5 aufliegen und/oder sich abstützen kann. Die Bodenoberfläche 5 ist in der Figur 2 nicht näher dargestellt, wobei die Bodenoberflächenabstützelemente 6 entweder auf der Bodenoberfläche 5 aufliegen oder von dieser 5 zumindest teilweise umschlossen sind. Die Bodenoberflächenabstützelemente 6 können auch zumindest teilweise oder auch vollständig im Boden 20 angeordnet sein. Vorzugsweise ist jedem Trägerelement 4 genau ein einziges Bodenoberflächenabstützelement 6 zugeordnet. Ferner umfasst das Photovoltaikträgersystem 1 in der Figur 2 neun Trägerelemente 4, von denen sieben Trägerelemente 4a-4f, 4h zu erkennen sind. Jedem der neun Trägerelemente 4 ist jeweils ein Lagerelement 7 zur Lagerung der Photovoltaikmodule 3a-3d zugeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise der Abstand des Lagerelements 7d des Trägerelements 4d zu der Bodenoberfläche 5 länger ausgebildet als der Abstand des Lagerelements 7c bzw. 7e des Trägerelements 4c bzw. 4e zu der in der Figur 2 nicht näher gezeigten Bodenoberfläche 5. Diese Anordnung kann auch analog zu den anderen Trägerelementen 4 und Lagerelementen 7 des Photovoltaikträgersystems 1 ausgebildet sein, so dass man beispielsweise eine wellenförmige (alternierende) Anordnung der Photovoltaikmodule 3 erzielt, wie diese bei dem Photovoltaikträgersystem 1 in der Seitenansicht der Figur 1 zu erkennen ist. Ferner kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise der Abstand des Lagerelements 7d des ersten Trägerelements 4d zu der Referenzebene R kürzer ausgebildet sein als beispielsweise der Abstand des Lagerelements 7, 7c des zweiten Trägerelements 4, 4c zu der Referenzebene R.
In der Figur 3 ist ein Lagerelement 7 gezeigt, bei welchem Adapterelemente 8a-8d angeordnet sein können.
In der Figur 3 ist weiter ein Lagerelement 7 visualisiert, welches beispielsweise bei dem Photovoltaikträgersystem 1 angeordnet werden kann, wie es in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Das Lagerelement 7 weist einen ersten Lagerabschnitt 9 beispielsweise zur Lagerung des ersten Photovoltaikmoduls 3a und des zweiten Photovoltaikmoduls 3b auf und weist weiter einen zweiten Lagerabschnitt 10 zur Lagerung des dritten Photovoltaikmoduls und vierten Photovoltaikmoduls auf, welche in der Figur 3 nicht näher gezeigt sind. Das jeweilige Photovoltaikmodul, insbesondere hier die Photovoltaikmodule 3a, 3b sind jeweils mit einem Rahmenelement 11a, 11b ausgebildet, welches jeweils einen Rahmenabschnitt 12a, 12b umfasst. Hier umfassen der erste Lagerabschnitt 9 und der zweite Lagerabschnitt 10 vorzugsweise jeweils zwei Anschlagselemente 13a, 13b bzw. 13c, 13d und jeweils vier Befestigungsabschnitte 14a, 14b bzw. 14c, 14d. Das jeweilige Anschlagselement 13a, 13b, 13c, 13d kann beispielsweise als Haltenase ausgebildet sein, welche jeweils aus dem jeweiligen Lagerabschnitt 9, 10 des Lagerelements 7 hervorsteht. Des Weiteren kann jeder Befestigungsabschnitt 14a, 14b bzw. 14c, 14d mindestens ein Befestigungselement umfassen. Des Weiteren sind Verbindungsabschnitte 18a, 18b sowie die Befestigungsabschnitte 14a, 14b, 14c, 14d auf dem Lagerelement 7 vorgesehen.
Der in der Figur 3 gezeigte erste Lagerabschnitt 9 und der zweite Lagerabschnitt 10 des Lagerelements 7 des hier vorliegenden Trägerelements 4 sind in einem Wnkel alpha2 von kleiner gleich 180 Grad zueinander angeordnet. Dies entspricht beispielsweise den in der Figur 2 dargestellten Lagerelementen 7a, 7b, 7c, 7e, 7f, 7g. Der erste Lagerabschnitt 9 und der zweite Lagerabschnitt 10 der Lagerelemente 7d, 7h, 7i (Figur 2) sind in einem Winkel alphal von größer oder gleich 180 Grad zueinander angeordnet.
Ferner weist das Lagerelement 7 einen Basisabschnitt 15 auf, der an dem ersten Lagerabschnitt 9 und an dem zweiten Lagerabschnitt 10 angrenzt, wobei der Basisabschnitt 15 einen vorzugsweise als kreisförmiges oder rundförmiges Loch ausgebildeten Basisbefestigungsabschnitt 16 aufweist, welcher zur Anordnung des Trägerelements 4 ausgebildet ist. Auf dem ersten Lagerabschnitt 9 und dem zweiten Lagerabschnitt 10 ist jeweils ein Klemmbefestigungsabschnitt 17a, 17b zur Anordnung eines nicht näher gezeigten Klemmelements vorgesehen, welches beispielsweise mindestens das erste Photovoltaikmodul 3a und das zweite Photovoltaikmodul 3b kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbindet.
In der Figur 4 ist eine bewegbare Montagevorrichtung 21 gezeigt, wobei die Montagevorrichtung 21 hier vorzugsweise als Montageroboter, insbesondere als automatisiertes und robotergesteuertes Raupenfahrzeug ausgebildet sein kann, wobei die Montagevorrichtung 21 zur Aufnahme der Trägerelemente 4 ausgebildet ist, wobei die Trägerelemente 4 mit der Montagevorrichtung 21 zumindest teilweise in den Boden 20 und/oder auf der Bodenoberfläche 5 angeordnet und/oder eingebracht und/oder verbunden werden können. Die Montagevorrichtung 21 umfasst ein als Lager für Trägerelemente 4 ausgebildetes Magazin 22 zur Anordnung einer bestimmten Anzahl von Trägerelementen 4, wobei bei einer Entleerung des Magazins 22 das Magazin 22 automatisiert durch einen nicht näher gezeigten Roboter oder manuell durch einen Werker wiederbestückt werden kann. Ferner kann die Montagevorrichtung 21 ein vorzugsweise um ein Achse 23 schwenkbares und/oder bewegbares Montagemagazin 24 aufweisen. Das Montagemagazin 24 kann eine vorbestimmte Anzahl von Trägerelementen 4 aufnehmen, wobei das Montagemagazin 24 vorzugsweise eine automatisierte Einrichtung zum Anordnen, insbesondere zum Einschießen und/oder Einbringen der Trägerelemente 4 in den Boden 20 und/oder der Bodenoberfläche 5 aufweist. Ferner kann die Montagevorrichtung 21 als Elektrofahrzeug ausgebildet sein und kann daher eine Antriebsbatterie 25 umfassen, wobei die Antriebsbatterie 25 auch andere Komponenten der Montagevorrichtung 21 mit Energie versorgen kann. Des Weiteren weist die Montagevorrichtung 21 eine vierte Datenverarbeitungseinrichtung 26 auf, welche beispielsweise zum Verarbeiten von Daten sowie zum Senden und Empfangen von Daten ausgebildet sein kann.
Der Montagevorrichtung 21 kann ein Begleitfahrzeug zugeordnet sein, welches als Lager zur Anordnung von Trägerelemente 4 ausgebildet ist, wobei bei einem Leerstand des Magazins 22 das Begleitfahrzeug zur Montagevorrichtung 21 fahren kann und vorzugsweise anschließend das Magazin 22 manuell durch den oder einen Werker und/oder automatisch durch den Roboter und/oder einem Roboter des Begleitfahrzeugs aufgefüllt wird. Die Trägerelemente 4 des Photovoltaikträgersystems 1 können derart von der Montagevorrichtung 21 auf dem Areal 19 angeordnet werden, dass die Trägerelemente 4 horizontale Reihen und vertikale Reihen zueinander bilden, wobei die Trägerelemente 4 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Montagevorrichtung 21 kann das Trägerelement 4 zumindest teilweise innerhalb des Bodens 20 und/oder auf der Bodenoberfläche 5 anordnen.
In der Figur 5 sind die verschiedenen technischen Komponenten eines Kommunikationssystems gezeigt, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Folglich sind in der Figur 5 das Photovoltaikträgersystem 1, die Montagevorrichtung 21 aufweisend die vierte Datenverarbeitungseinrichtung 26, eine Cloud 30 aufweisend eine dritte Datenverarbeitungseinrichtung 27, ein Satellit 31 aufweisend eine zweite Datenverarbeitungseinrichtung 28 und ein Computer aufweisend eine erste Datenverarbeitungseinrichtung 29 visualisiert. Die vier Datenverarbeitungseinrichtungen 26- 29 können in beliebiger Weise Daten untereinander austauschen, senden und versenden. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Anordnen eines Photovoltaikträgersystems 1 auf dem Areal 19 aufweisend die Bodenoberfläche 5 und den Boden 20 näher erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte, wobei dabei die Bestimmung und Vermessung des Areals 19 erfolgt, auf welchem die Trägerelemente 4 angeordnet werden sollen. Weiter erfolgt das Erfassen von mindestens drei Ortskoordinaten zur Bestimmung und/oder Vermessung des Areals 19 zur Anordnung des Photovoltaikträgersystems 1 , wobei die jeweilige Ortskoordinate eine Breite x, insbesondere eine x-Koordinate, eine Länge y, insbesondere eine y-Koordinate und vorzugsweise eine Höhe z, insbesondere eine z-Koordinate umfasst. Ferner erfolgt das Erfassen weiterer Ortskoordinaten des Areals 19 zur Anordnung und Positionierung des jeweiligen Trägerelements 4 und das Bestimmen einer Montagestartortskoordinate auf Basis der erfassten Ortskoordinaten, wobei die Montagestartortskoordinate die Position des ersten zu montierenden Trägerelements 4 des Photovoltaikträgersystems 1 festlegt. Ebenfalls erfolgt das Übermitteln der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate an die Montagevorrichtung 21 sowie das Anordnen und/oder Einbringen des ersten zu montierenden Trägerelements 4 in den Boden 20 und/oder auf die Bodenoberfläche 5 mit der Montagevorrichtung 21 an der Position der Montagestartkoordinate. Die Bestimmung des Areals 19, auf welchem die Trägerelemente 4 angeordnet werden sollen, kann vorzugsweise mit der ersten Datenverarbeitungseinheit 29 manuell durch einen Benutzer oder alternativ automatisiert durch eine Kl-Einheit durchgeführt werden und vorzugsweise auf einem Bildschirm grafisch visualisiert werden. Die Bestimmung und/oder Vermessung des Areals 19 kann mittels des Satelliten 31 und/oder alternativ mit einer Flugvorrichtung, insbesondere mit einer Drohne erfolgen, wobei der Satellit 31 und/oder die Flugvorrichtung jeweils die zweite Datenverarbeitungseinheit 28 umfassen können und GPS-Daten von dieser erfasst und/oder erzeugt werden können, mit welchen die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate bestimmt werden können. Die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate können von der zweiten Datenverarbeitungseinheit 28 des Satelliten 31 und/oder der Flugvorrichtung an die erste Datenverarbeitungseinheit 29 und/oder an die dritte Datenverarbeitungseinheit 27 der Cloud 30 gesendet werden und von dieser jeweils für die weitere Verarbeitung der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate empfangen werden. Die Montagevorrichtung 21 umfasst die vierte Datenverarbeitungseinheit 26, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate von der ersten Datenverarbeitungseinheit 29 und/oder zweiten Datenverarbeitungseinheit 28 und/oder dritten Datenverarbeitungseinheit 27 versendet werden können und von der vierten Datenverarbeitungseinheit 26 der Montagevorrichtung 21 zur weiteren Verwendung für das Anordnen des Photovoltaikträgersystems 1 , insbesondere der Trägerelemente 4 empfangen werden können. Mit Hilfe der erfassten Ortskoordinaten kann somit eine Montagereihenfolge der einzelnen Trägerelemente 4 automatisiert werden, insbesondere durch die oder eine Kl- Einheit festgelegt werden, wobei die Montagevorrichtung 21 gemäß der festgelegten Montagereihenfolge die Trägerelemente 4 auf dem Areal 19 automatisiert anordnet. Die vorzugsweise als Montageroboter ausgebildete Montagevorrichtung 21 kann, insbesondere als automatisiertes und robotergesteuertes Raupenfahrzeug ausgebildet sein, welches mit Hilfe der empfangenen Montagestartkoordinate und/oder Ortskoordinaten automatisiert und eigenständig zur Montagestartkoordinate und/oder der entsprechenden Ortskoordinate fährt, um das erste zu montierende Trägerelement 4 an der Montagestartkoordinate oder weitere Trägerelemente 4 an den entsprechenden Ortskoordinaten anzuordnen und/oder zu positionieren und/oder einzubringen. Vor oder nach der Montage des jeweiligen Trägerelements 4 kann dieses jeweils mit dem entsprechenden Lagerelement 7 zur Lagerung mindestens eines der Photovoltaikmodule 3 versehen werden. Vorzugsweise kann mittels der GPS-Daten mindestens eine vorbestimmte, insbesondere virtuelle Referenzebene R bestimmt werden, welche durch mindestens drei Ortskoordinaten festgelegt wird, wobei der Betrag der jeweiligen z-Koordinate der mindestens drei Ortskoordinaten die maximale Höhe des Photovoltaikträgersystems 1 , insbesondere die maximale Höhe der Trägerelemente 4 oder Photovoltaikmodule 3 ist. Ferner kann beispielsweise der Abstand des Lagerelements 7d des ersten Trägerelements 4d zu der Referenzebene R kürzer ausgebildet sein als beispielsweise der Abstand des Lagerelements 7, 7c des zweiten Trägerelements 4, 4c zu der Referenzebene R (siehe Figur 2). Dadurch erhält man unabhängig von der Beschaffenheit des Areals 19, welches beispielsweise auch hügelig ausgebildet sein kann, eine alternierende Anordnung der Photovoltaikmodule 3, wobei beispielsweise die Anfangsabschnitte 32a, 32b und Endabschnitte 33c, 33d der jeweiligen Photovoltaikmodule 3 dann vorzugsweise dieselbe z-Koordinate aufweisen, wie dies beispielsweise in der Figur 1 oder in der Figur 2 gezeigt ist. Ferner kann das jeweilige Trägerelement 4 mit mindestens einen Bodenoberflächenabstützelement 6 formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig vor der Montage des jeweiligen Trägerelements 4 verbunden werden, wobei sich das Bodenoberflächenabstützelement 6 nach dem Anordnen und Positionieren des jeweiligen Trägerelements 4 auf der Bodenoberfläche 5 und/oder in dem Boden 20 abstützen kann.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Montagevorrichtung 6 die Trägerelemente 4 mittels Echtzeitkinematik anordnet und/oder einbringt, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate der Trägerelemente 4 mittels Satellitennavigation, insbesondere Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate mit Hilfe satellitengestützter Navigationssysteme wie GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo präzise bestimmt werden können. Ebenso kann es sein, dass die Montagevorrichtung 21 mit einem LIDAR-System ausgestattet ist, um automatisiert Kollisionen mit Personen und/oder Trägerelementen 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h zu verhindern. Fern kann die Montagevorrichtung 21 ein Bodenradar 11 und/oder ein Georadar umfassen, wobei ein Untergrund des Areals 19 vor der Montage des Trägersystems 2 oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen Trägerelements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen analysiert wird. Des Weiteren kann die Montagevorrichtung 21 einen Metalldetektor umfassen, wobei mit dem Metal Idetektor der Untergrund des Areals 19 vor der Montage des Trägersystems 2 oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen Trägerelements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h auf Metallgegenstände, insbesondere hinsichtlich militärischer Altlasten hin analysiert wird. Besonders bevorzugt kann die Montagevorrichtung 21 mindestens zwei Trägerelemente 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h mit einem vorbestimmten Abstand zueinander gleichzeitig in dem Boden 20 und/oder auf der Bodenoberfläche 5 anordnen und/oder einbringen.
Ebenso ist es denkbar, dass die Montagevorrichtung 21 mindestens zwei Trägerelemente 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h, insbesondere das erste Trägerelement 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h und das zweites Trägerelement 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h mit einem vorbestimmten Abstand zueinander zeitversetzt in dem Boden 20 und/oder auf der Bodenoberfläche 5 anordnet und/oder einbringt. Dabei kann die Anordnung und/oder Einbringung des zweiten Trägerelements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h spätestens zwei Sekunden nach der Anordnung und/oder Einbringung des ersten Trägerelements 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h erfolgen.
Bezugszeichenliste
1 Ph otovolta i kträgersystem
2 Photovoltaikeinheit
3, 3a, 3b, 3c, 3d Photovoltaikmodul
4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h Trägerelement
5 Bodenoberfläche
6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e Bodenoberflächenabstützelement
7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i Lagerelement
8a, 8b, 8c, 8d, Adapterelement
9 erster Lagerabschnitt
10 zweiter Lagerabschnitt
11a, 11b Rahmenelement
12a, 12b Rahmenabschnitt
13a, 13b, 13c, 13d, Anschlagselement
14a, 14b, 14c, 14d Befestigungsabschnitt
15 Basisabschnitt
16 Basisbefestigungsabschnitt
17a, 17b Klemmbefestigungsabschnitt
18a, 18b Verbindungsabschnitt
19 Areal
20 Boden
21 Montagevorrichtung
22 Magazin
23 Achse
24 Magazin
25 Antriebsbatterie
26 vierte Datenverarbeitungseinheit
27 dritte Datenverarbeitungseinheit
28 zweite Datenverarbeitungseinheit
29 erste Datenverarbeitungseinheit
30 Cloud
31 Satellit
32a, 32b Anfangsabschnitte
33c, 33d Endabschnitte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum automatisierten Anordnen eines Photovoltaikträgersystems (1) auf einem Areal (19) aufweisend eine Bodenoberfläche (5) und einen Boden (20), wobei das Photovoltaikträgersystem (1) mindestens zwei Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) zur Anordnung einer Photovoltaikeinheit (2) aufweisend mindestens zwei Photovoltaikmodule (3, 3a, 3b, 3c, 3d) umfasst, wobei eine bewegbare Montagevorrichtung (21) zur Aufnahme der Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) vorgesehen ist, wobei die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) mit der Montagevorrichtung (21) zumindest teilweise in dem Boden (20) und/oder auf der Bodenoberfläche (5) angeordnet werden, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:
Bestimmung und/oder Vermessung des Areals (19), auf welchem die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) angeordnet werden, Erfassen von mindestens drei Ortskoordinaten, insbesondere zur Bestimmung und/oder Vermessung des Areals (19) zur Anordnung des Photovoltaikträgersystems (1), wobei die jeweilige Ortskoordinate eine Breite x, insbesondere eine x-Koordinate, eine Länge y, insbesondere eine y-Koordinate und vorzugsweise eine Höhe z, insbesondere eine z-Koordinate umfasst, Erfassen weiterer Ortskoordinaten des Areals (19) zur Anordnung des jeweiligen Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h),
Bestimmen einer Montagestartortskoordinate auf Basis der erfassten Ortskoordinaten, wobei die Montagestartortskoordinate die Position des ersten zu montierenden Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) des Photovoltaikträgersystems (1) festlegt,
Übermitteln der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate an eine Montagevorrichtung (21) und/oder an einen Werker,
- Anordnen und/oder Einbringen des ersten zu montierenden Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) in den Boden (20) und/oder auf der Bodenoberfläche (5) mit der Montagevorrichtung (21) an der Position der Montagestartkoordinate.
2. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung und/oder Vermessung des Areals (19), auf welchem die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) angeordnet werden, mit einer ersten Datenverarbeitungseinheit (29), insbesondere aufweisend einen Computer manuell durch einen Benutzer oder automatisiert durch eine Kl-Einheit durchgeführt werden und vorzugsweise auf einem Bildschirm grafisch visualisiert werden.
3. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung und/oder Vermessung des Areals (19) mittels eines Satelliten (31) und/oder einer Flugvorrichtung, insbesondere mit einer Drohne erfolgt, wobei der Satellit (31) und/oder die Flugvorrichtung jeweils eine zweite Datenverarbeitungseinheit (28) umfassen und daten, insbesondere GPS-Daten von dieser erfasst und/oder erzeugt werden, mit welchen die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate bestimmt werden.
4. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate von der zweiten Datenverarbeitungseinheit (28) des Satelliten (31) und/oder der Flugvorrichtung an die erste Datenverarbeitungseinheit (29) und/oder an eine dritte Datenverarbeitungseinheit (27) einer Cloud (30) gesendet werden und von dieser jeweils für die weitere Verarbeitung der Ortskoordinaten und/oder der Montagestartkoordinate empfangen werden.
5. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) eine vierte Datenverarbeitungseinheit (26) umfasst, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate von der ersten Datenverarbeitungseinheit (29) und/oder zweiten Datenverarbeitungseinheit (28) und/oder dritten Datenverarbeitungseinheit (27) versendet werden und von der vierten Datenverarbeitungseinheit (26) der Montagevorrichtung (21) zur weiteren Verwendung für das Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1), insbesondere der Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) empfangen werden.
6. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der erfassten Ortskoordinaten eine Montagereihenfolge der einzelnen Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) automatisiert, insbesondere durch die oder eine Kl-Einheit festgelegt wird, wobei die Montagevorrichtung (21) gemäß der festgelegten Montagereihenfolge die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) auf dem Areal (19) automatisiert anordnet.
7. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) als Montageroboter, insbesondere als automatisiertes und robotergesteuertes Raupenfahrzeug ausgebildet ist, welches mit Hilfe der empfangenen Montagestartkoordinate und/oder der Ortskoordinaten automatisiert und eigenständig zur Montagestartkoordinate und/oder der entsprechenden Ortskoordinate fährt, um das erste zu montierende Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) an der Montagestartkoordinate oder weitere Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) an den entsprechenden Ortskoordinaten anzuordnen.
8. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) ein Magazin (22) zur Anordnung einer bestimmten Anzahl von Trägerelementen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) umfasst, wobei bei einer Entleerung des Magazins (22) das Magazin (22) automatisiert durch einen Roboter oder manuell durch einen und/oder den Werker bestückt wird.
9. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagevorrichtung (21) ein Begleitfahrzeug zugeordnet ist, welches als Lager zur Anordnung von Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) ausgebildet ist, wobei bei einem Leerstand des Magazins (22) das Begleitfahrzeug zur Montagevorrichtung (21) fährt und anschließend das Magazin (22) manuell durch den oder einen Werker und/oder automatisch durch den Roboter und/oder einem Roboter des Begleitfahrzeugs aufgefüllt wird.
10. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) des Photovoltaikträgersystems (1) derart von der Montagevorrichtung (21) auf dem Areal (19) angeordnet werden, dass die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) horizontale Reihen und vertikale Reihen zueinander bilden, wobei die Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) beabstandet zueinander angeordnet sind.
11. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der Montage des jeweiligen Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) dieses jeweils mit einem Lagerelement (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) zur Lagerung mindestens eines der Photovoltaikmodule (3, 3a, 3b, 3c, 3d) versehen wird, wobei das jeweilige Lagerelement (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) mindestens einen ersten Lagerabschnitt (9) zur Lagerung mindestens des ersten Photovoltaikmoduls (3, 3a, 3b, 3c, 3d) und/oder einen zweiten Lagerabschnitt (10) zur Lagerung mindestens des zweiten und/oder eines weiteren Photovoltaikmoduls (3, 3a, 3b, 3c, 3d) aufweist.
12. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise mittels Daten, insbesondere der GPS-Daten mindestens eine vorbestimmte Referenzebene R bestimmt wird, welche durch mindestens drei Ortskoordinaten oder durch mindestens zwei Ortskoordinaten sowie der Montagestartkoordinate festgelegt wird, wobei der Betrag der jeweiligen z-Koordinate der mindestens drei Ortskoordinaten oder der mindestens zwei Ortskoordinaten sowie der Montagestartkoordinate die maximale Höhe des Photovoltaikträgersystems (1), insbesondere die maximale Höhe der Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) oder der Photovoltaikmodule (3, 3a, 3b, 3c, 3d) ist.
13. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikträgersystem (1) mindestens das erste und das zweite Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) umfasst, wobei der Abstand des Lagerelements (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) des ersten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) zu der oder einer Referenzebene R kürzer ausgebildet ist, als der Abstand des Lagerelements (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) des zweiten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) zu der Referenzebene R (5), wobei der erste Lagerabschnitt (9) und der zweite Lagerabschnitt (10) des Lagerelements (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) des ersten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) in einem Winkel alphal von größer oder gleich 180 Grad zueinander angeordnet sind und der erste Lagerabschnitt (9) und der zweite Lagerabschnitt (10) des Lagerelements (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 7h, 7i) des zweiten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) in einem Winkel alpha2 von kleiner oder gleich 180 Grad zueinander angeordnet sind.
14. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) das Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) zumindest teilweise innerhalb des Bodens (20) anordnet oder beabstandet zur Bodenoberfläche (5) anordnet.
15. Verfahren zum automatisierten Anordnen des Photovoltaikträgersystems (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) mit mindestens einen Bodenoberflächenabstützelement (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig vor oder nach der Montage des Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) verbunden wird, wobei sich das Bodenoberflächenabstützelement (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) nach dem Anordnen des jeweiligen Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) auf der Bodenoberfläche (5) und/oder in dem Boden (20) abstützt.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (6) die Trägerelemente (4) mittels Echtzeitkinematik anordnet und/oder einbringt, wobei die Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate der Trägerelemente (4) mittels Satellitennavigation, insbesondere Ortskoordinaten und/oder die Montagestartkoordinate mit Hilfe satellitengestützter Navigationssysteme wie GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo präzise bestimmt werden.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) mit einem LIDAR-System ausgestattet ist, um automatisiert Kollisionen mit Personen und/oder Trägerelementen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) zu verhindern.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) ein Bodenradar (11) und/oder ein Georadar umfasst, wobei ein Untergrund des Areals (19) vor der Montage des Trägersystems (2) oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen T rägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen analysiert wird.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) einen Metalldetektor umfasst, wobei mit dem Metalldetektor der Untergrund des Areals (19) vor der Montage des Trägersystems (2) oder vor dem Anordnen und/oder Einbringen des jeweiligen T rägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) auf Metallgegenstände, insbesondere hinsichtlich militärischer Altlasten hin analysiert wird.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) mindestens zwei Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) mit einem vorbestimmten Abstand zueinander gleichzeitig in dem Boden (20) und/oder auf der Bodenoberfläche (5) anordnet und/oder einbringt.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagevorrichtung (21) mindestens zwei Trägerelemente (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h), insbesondere ein erstes Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) und ein zweites Trägerelement (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) mit einem vorbestimmten Abstand zueinander zeitversetzt in dem Boden (20) und/oder auf der Bodenoberfläche (5) angeordnet und/oder eingebracht.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung und/oder Einbringung des zweiten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) spätestens zwei Sekunden nach der Anordnung und/oder Einbringung des ersten Trägerelements (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4h) erfolgt.
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