DE102008027301A1

DE102008027301A1 - Solaranlage

Info

Publication number: DE102008027301A1
Application number: DE102008027301A
Authority: DE
Inventors: Sven Töpfer; Christof Lagaly
Original assignee: REV RENEWABLE ENERGY VENTURES Inc
Current assignee: REV RENEWABLE ENERGY VENTURES Inc
Priority date: 2008-06-07
Filing date: 2008-06-07
Publication date: 2009-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage (1) mit einem Photovoltaikmodul (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht, wobei die Solaranlage (1) eine gleitgefertigte Trägerstruktur (3) aus Beton umfasst, auf der das Photovoltaikmodul (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solaranlage mit einem Photovoltaikmodul zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht.
Die DE 203 18 915 U1 offenbart eine Anlage zur Gewinnung von Solarenergie an Hängen oder auf ebenen Freiflächen, wobei wenigstens ein Zusammenbau aus wenigstens einem Solarmodul, einem Tragegestell für ein oder mehrere Solarmodule und eine Verankerung für das Tragegestell vorhanden ist, wobei Mittel vorhanden sind, den photovoltaisch gewonnenen Strom einem Speicher oder einem Wandler zuzuführen, wobei die Verankerung aus einer Betonplatte mit wenigstens zwei Tragpfeilern besteht, und wobei das Tragegestell auf, an oder in den Tragpfeilern befestigt ist.
Die DE 20 2007 005 745 U1 offenbart ein Basiselement für die Installation von Photovoltaikmodulen auf Flachdächern, wobei das Basiselement aus einer tragbaren, auf der Fläche aufliegenden Grundplatte und einer auf der Grundplatte und mit ihr verbundenen Keilplatte besteht, deren Neigung der durch den optimalen Sonneneinfall bestimmten Ausrichtung der Photovoltaikmodule entspricht, wobei durch seitliche Ausrichtung mehrere Basiselemente, deren Anzahl durch die Größe und die Anzahl der eingesetzten Photovoltaikmodule vorgegeben ist, die Montageebene der Photovoltaikmodule definiert ist.
Die DE 103 35 564 A1 offenbart eine Anordnung zur flächigen Abdeckung von Geländeerhebungen, mit einer zumindest teilweise geneigten und/oder gekrümmten Oberfläche, wobei eine Tragkonstruktion zur Aufnahme von Abdeckelementen vorgesehen ist, die mit wenigstens einem Abdeckelement bestückt ist, welche in einem Abstand zur Oberfläche der Geländeerhebung angeordnet sind und die Oberfläche der Geländeerhebung zumindest teilweise überdecken.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für die Herstellung von Solaranlagen bzw. Solarkraftwerken zu senken. Dabei ist es wünschenswert, die Kosten für elektrische Energie zu senken.
Vorgenannte Aufgabe wird durch eine Solaranlage mit einem Photovoltaikmodul zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht gelöst, wobei die Solaranlage eine gleitgefertigte Trägerstruktur aus Beton umfasst, auf der das Photovoltaikmodul angeordnet ist. Eine derartige gleitgefertigte Trägerstruktur kann in bestimmten Abständen Dehnungsfugen umfassen, die ggf. mit einem stauchbaren Material gefüllt sind.
Einzelheiten zur Gleitfertigung, auch als Extrudieren bezeichnet, können z. B. der DE 693 61 56 U , der AT 0 229 751 61 (E 52 056 B) der AT 0 235 114 B1 (E 59 803 B) und der DE 20 2006 012 732 U1 entnommen werden. Ein Photovoltaikmodul im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Photovoltaikpanels, worunter insbesondere eine einstückig gefertigte Einheit verstanden werden soll. Mittels eines Photovoltaikmoduls im Sinne der Erfindung sind insbesondere 500 W, insbesondere 1000 W, elektrischer Leistung erzeugbar. Mittels eines Photovoltaikpanels im Sinne der Erfindung sind insbesondere 100 W, insbesondere 200 W, elektrischer Leistung erzeugbar.
Beton im Sinne der Erfindung kann bewehrter Beton sein. Beton im Sinne der Erfindung ist insbesondere Beton mit einer Güte von zumindest C 25/30, XC4 oder XF1. In Gebieten mit Sprühnebeln aus Tausalz oder in Meeresnähe ist vorteilhafterweise Beton der Güte XD1 bzw. XS1 vorgesehen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die gleitgefertigte Trägerstruktur als U-Profil ausgestaltet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Trägerstruktur einen ersten Schenkel und zumindest einen zweiten Schenkel auf, wobei der erste Schenkel länger ist als der zweiten Schenkel, und wobei vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass das Photovoltaikmodul um einen von dem Abstand des ersten Schenkels von dem zweiten Schenkel sowie der Längendifferenz zwischen dem ersten Schenkel und zumindest einen zweiten Schenkel abhängigen Winkel geneigt ist. Auf diese Weise ist das Photovoltaikmodul in vorteilhafterweise gegenüber der Horizontalen um 10° bis 30° geneigt. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Schenkel an seiner oberen Oberfläche Aussparungen umfasst.
Das Photovoltaikmodul kann ein herkömmliches Photovoltaikmodul sein, das z. B. mehrere Photovoltaikpanels umfasst, die mittels einer Rahmenstruktur, beispielsweise aus Metall, zu einem Photovoltaikmodul zusammengefügt sind. Vorteilhafterweise umfasst das Photovoltaikmodul jedoch eine Betonplatte und ein Photovoltaikelement, das auf der Betonplatte, insbesondere unmittelbar, derart aufgebracht ist,

– dass zumindest 50% der der Betonplatte zugewandten Seite des Photovoltaikelements die Betonplatte berühren,
– dass die Betonplatte die Struktur des Photovoltaikelements bildet, mittels der zumindest zwei Photovoltaikpanels zu dem Photovoltaikelement zusammengefügt sind,
– dass die Betonplatte eine zum Tragen einer Windlast ausreichende Steifigkeit des Photovoltaikelements begründet und/oder
– dass die Betonplatte und das Photovoltaikelement parallel zueinander ausgerichtet sind.

Eine Betonplatte im Sinne der Erfindung kann insbesondre eine massive Betonplatte sein. Eine Betonplatte im Sinne der Erfindung kann jedoch auch eine Betonplatte mit Aussparungen sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aussparungen weniger als 50% der Gesamtfläche der Betonplatte betragen. Ein Photovoltaikelement ist im Sinne der Erfindung insbesondere dann auf eine Betonplatte aufgebracht, wenn diese sich insbesondere unmittelbar berühren. Dabei kann jedoch auch eine Zwischen- oder Auflageschicht vorgesehen sein. Ein Photovoltaikelement ist insbesondere dann im Sinne der Erfindung auf eine Betonplatte aufgebracht, wenn der Abstand der Betonplatte von dem Photovoltaikelement nicht mehr als 5 cm beträgt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Betonplatte zwischen 8 cm und 20 cm dick. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Betonplatte als Latentwärmespeicher ausgestaltet oder weist einen Latentwärmespeicher auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Betonplatte Phasenübergangsmaterialien auf. Einzelheiten zu Phasenübergangsmaterialien bzw. Latentwärmespeicher können der Internetseite de.wikipedia.org/wiki/latentw%c3%a4rmespeicher entnommen werden.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Photovoltaikelement oder zumindest ein Photovoltaikpanel biegsam. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Photovoltaikelement oder das Photovoltaikpaneel als Folie ausgestaltet ist. Einzelheiten zu derartigen Folien können der Internetseite www.uni-solar.com/interior.asp?id=102 entnommen werden.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberfläche der der Betonplatte zugewandten Seite des Photovoltaikelements kleiner als die Oberfläche der dem Photovoltaikelement zugewandten Seite der Betonplatte. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bedeckt das Photovoltaikelement die Betonplatte nicht vollständig. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der nicht bedeckte Teil der Betonplatte einen seitlichen oder umlaufenden Rand bildet. An diesem können zum Beispiel Transportvorrichtungen und Transportanker angebracht sein.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betonplatte auf der dem Photovoltaikelement abgewandten Seite eine Kante oder eine Aussparung, mittels derer die Betonplatte mit der Trägerstruktur verhakt oder stabilisiert werden kann.
Die Trägerstruktur bzw. die Betonplatte kann Justierungsmittel, Transportanker und/oder Befestigungselemente (z. B. zur Befestigung der Betonplatte auf der Trägerstruktur), wie etwa Halfenschienen umfassen. Einzelheiten zu derartigen Systemen können dem unter Internetadresse www.pfeifer.de/doc/v2/49/Transportanker_02_2006.pdf aufrufbaren Katalog ”Allgemeine technische Einführung für Pfeiffer Transportankersysteme”, dem unter der Internetseite www.ghl-bau.at/produkte/10transport/download/ghl-PL_2008_Transportankersysteme.pdf aufrufbaren Katalog oder dem von der Internetseite www.halfen-deha.de/?id=680&id_Ic=22 herunterladbaren Katalog „Halfenschienen Produktinformation Technik B 08” entnommen werden. Einzelheiten zu Halfenschienen können darüber hinaus der DE 203 18 915 U1 entnommen werden.
Die Trägerstruktur bzw. die Betonplatte kann Hohlräume, Kabelkanäle oder Aussparungen für Kabel oder Installationsvorrichtungen, wie zum Beispiel Photovoltaikanschlussmodule (vgl. www.spelsberg-solar.es/html/pv-gehaeusesystem.htm) umfassen.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch eine, insbesondere eine eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassende, Solaranlage mit einem Photovoltaikmodul zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht gelöst, wobei die Solaranlage eine als U-Profil ausgestaltete Trägerstruktur aus Beton umfasst, auf der das Photovoltaikmodul angeordnet ist.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Herstellung einer, insbesondere einer eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden, Solaranlage gelöst, wobei eine Trägerstruktur aus Beton gleitgefertigt wird, auf der ein Photovoltaikmodul zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht angeordnet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gleitfertigung an dem Ort erfolgt, an dem die Solaranlage installiert werden soll, sodass die Trägerstruktur nicht mehr bewegt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Trägerstruktur an einem anderen Ort gleitgefertigt wird und nach dem Aushärten des Betons an den Ort gebracht wird, an dem die Solaranlage installiert werden soll. Die Trägerstruktur kann auf ein Fundament abgelegt oder gefertigt werden. Ein Fundament in diesem Sinne kann zum Beispiel eine Frostschutzschicht aus Kiesmaterial oder eine Magerbetonschicht sein oder umfassen. Eine entsprechende Frostschutzschicht aus Kiesmaterial kann zum Beispiel 40 cm stark sein. Eine entsprechende Magerbetonschicht (C 16/20) kann zum Beispiel 5 cm stark sein.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Kosten für elektrische Energie zu senken.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie mittels einer, insbesondere eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale umfassenden, Solaranlage gelöst, wobei eine Trägerstruktur aus Beton gleitgefertigt wird, auf der (anschließend) ein Photovoltaikmodul zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht derart angeordnet wird, dass das Photovoltaikmodul Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Solaranlage in einer perspektivischen Ansicht,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Solaranlage in einer Seitenansicht,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Solaranlage in einer Seitenansicht,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Photovoltaikmoduls in einer Draufsicht und
5 ein Ausführungsbeispiel einer Trägerstruktur.
1 zeigt eine Solaranlage 1, die eine gleitgefertigte Trägerstruktur 3 aus Beton aufweist, auf der ein Photovoltaikmodul 2 angeordnet ist. Die Trägerstruktur 3 ist U-profilförmig ausgestaltet und umfasst einen Schenkel 4 und einen Schenkel 5. Dabei ist der Schenkel 4 länger ausgestaltet als der Schenkel 5. Der Abstand der Schenkel 4 und 5 sowie deren Längendifferenz bestimmt die Neigung des Photovoltaikmoduls 2, das gegenüber der Horizontalen vorteilhafterweise zwischen 10° und 60° geneigt ist.
Das Photovoltaikmodul 2 kann ein herkömmliches Photovoltaikmodul sein, das z. B. mehrere Photovoltaikpanels umfasst, die mittels einer Rahmenstruktur, beispielsweise aus Metall, zu einem Photovoltaikmodul zusammengefügt sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf der Trägerstruktur 3 Vorrichtungen montiert sind, in die das Photovoltaikmodul 2, insbesondere von oben, eingeschoben werden kann. Das Photovoltaikmodul 2 kann Träger 201, 202, 203 aus Beton oder Metall (z. B. als Doppel-T-Träger) umfassen. In einer alternativen Ausgestaltung einer in 2 dargestellten Solaranlage 1' umfasst ein vorteilhaftes – in 4 in einer Draufsicht dargestelltes – Photovoltaikmodul 2' jedoch eine Betonplatte 30' und ein Photovoltaikelement 40, das auf der Betonplatte 30', insbesondere unmittelbar, derart aufgebracht ist,

– dass zumindest 50% der der Betonplatte 30' zugewandten Seite des Photovoltaikelements die Betonplatte 30' berühren,
– dass die Betonplatte 30' die Struktur des Photovoltaikelements 40 bildet, mittels der Photovoltaikpanels 41, 42, 43, 44, 45 zu dem Photovoltaikelement 40 zusammengefügt sind,
– dass die Betonplatte 30' eine zum Tragen einer Windlast ausreichende Steifigkeit des Photovoltaikelements 40 begründet und
– dass die Betonplatte 30' und das Photovoltaikelement 40 parallel zueinander ausgerichtet sind.

Das Photovoltaikelement 40 kann unmittelbar oder mittels einer Zwischenschicht auf der Betonplatte 30' angeordnet sein. Die Photovoltaikpanels 41, 42, 43, 44, 45 bzw. das Photovoltaikmodul 40 können formsteif oder auch biegsam, zum Beispiel als Folie ausgestaltet sein.
Die dem Photovoltaikelement 40 zugewandte Oberfläche der Betonplatte 30' ist größer als die der Betonplatte 30' zugewandte Oberfläche des Photovoltaikelements 40, sodass die Betonplatte 30' an ihren Seiten jeweils einen unbedeckten Rand 31 und 32 umfasst. In diesem Rändern 31 und 32 können zum Beispiel Transportanker vorgesehen sein. Darüber hinaus umfasst die Betonplatte 30' – wie in 2 dargestellt – auf ihrer dem Photovoltaikelement 40 abgewandten Seite Aussparungen 35 und 36, mittels derer die Betonplatte 30' mit der Trägerstruktur 3 verhakt bzw. auf dieser fixiert oder ausgerichtet werden kann.
3 zeigt eine gegenüber der Solaranlage 1' abgewandelte Solaranlage 1''. Dabei umfasst die Solaranlage 1'' ein gegenüber dem Photovoltaikmodul 2' abgewandeltes Photovoltaikmodul 2'' mit einer gegenüber der Betonplatte 30' abgewandelten Betonplatte 30''. Die Betonplatte 30'' weist auf ihrer dem Photovoltaikelement 40 abgewandten Seite Kanten 37 und 38, mittels derer die Betonplatte 30'' mit der Trägerstruktur 3 verhakt bzw. auf dieser fixiert oder ausgerichtet werden kann.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Trägerstruktur 3' in einer rückwärtigen Ansicht. Dabei umfasst der hintere Schenkel 4' an seiner oberen Oberfläche Aussparungen 50.

1, 1', 1'': Solaranlage
2, 2', 2'': Photovoltaikmodul
3, 3': Trägerstruktur
4, 4' 5: Schenkel
30', 30'': Betonplatte
31, 32: Rand
35, 36: Aussparung
37, 38: Kante
40: Photovoltaikmodul
41, 42, 43, 44: Photovoltaikpanel
50: Aussparung
201, 202, 203: Träger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 20318915 U1 [0002, 0016]
- DE 202007005745 U1 [0003]
- DE 10335564 A1 [0004]
- DE 6936156 [0007]
- AT 022975161 [0007]
- AT 0235114 B1 [0007]
- DE 202006012732 U1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- de.wikipedia.org/wiki/latentw%c3%a4rmespeicher [0012]
- www.uni-solar.com/interior.asp?id=102 [0013]
- www.pfeifer.de/doc/v2/49/Transportanker_02_2006.pdf [0016]
- www.ghl-bau.at/produkte/10transport/download/ghl-PL_2008_Transportankersysteme.pdf [0016]
- www.halfen-deha.de/?id=680&id_Ic=22 [0016]
- www.spelsberg-solar.es/html/pv-gehaeusesystem.htm [0017]

Claims

Solaranlage (1) mit einem Photovoltaikmodul (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage (1) eine gleitgefertigte Trägerstruktur (3) aus Beton umfasst, auf der das Photovoltaikmodul (2) angeordnet ist.
Solaranlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gleitgefertigte Trägerstruktur (3) als U-Profil ausgestaltet ist.
Solaranlage (1) mit einem Photovoltaikmodul (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Solaranlage (1) eine als U-Profil ausgestaltete Trägerstruktur (3) aus Beton umfasst, auf der das Photovoltaikmodul (2) angeordnet ist.
Solaranlage (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Trägerstruktur (3) einen ersten Schenkel (4) und zumindest einen zweiten Schenkel (5) aufweist, wobei der erste Schenkel (4) länger ist als der zweite Schenkel (5).
Solaranlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Photovoltaikmodul (2) um einen von dem Abstand des ersten Schenkels (4) von dem zweiten Schenkel (5) sowie der Längendifferenz zwischen dem ersten Schenkel (4) und zumindest einen zweiten Schenkel (5) abhängigen Winkel geneigt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Solaranlage (1), insbesondere zur Herstellung einer Solaranlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerstruktur (3) aus Beton gleitgefertigt wird, auf die ein Photovoltaikmodul (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht angeordnet wird.
Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie, insbesondere mittels einer Solaranlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerstruktur (3) aus Beton gleitgefertigt wird, auf die ein Photovoltaikmodul (2) zum Erzeugen von elektrischer Energie aus Sonnenlicht derart angeordnet wird, dass das Photovoltaikmodul (2) Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist.