DE102010012805A1 - Trägersysteme für flexible oder starre solare Energieumwandlungseinheiten - Google Patents

Abstract

Die Trägersysteme beinhalten aufblasbare Elemente (12), die zwischen einem Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) zur Halterung von solaren Energieumwandlungseinheiten (3, 4) und einer Befestigungsebene (20) angeordnet sind, wobei in dem Trägersystem zur gesteuerten Nachführung der Energieumwandlungseinheiten (3, 4) ein oder mehrere aufblasbare Elemente (12) angeordnet sind, die neben einer Nachführfunktion gleichzeitig eine Stütz- und Tragefunktion besitzen. Die aufblasbaren Elemente (12) sind zur Nachführung entsprechend dem Sonnenstand in definierter Abhängigkeit voneinander durch Druckluft (15) steuerbar. Zum Erreichen der notwendigen Festigkeit sind in den aufblasbaren Elementen (12) formstabile entfaltbare Folien (10) angeordnet. Durch die Anordnung einer Vielzahl derartiger aufblasbarer Elemente (12) im Verbund wird zusätzlich eine hohe Festigkeit der gesamten Anordnung erreicht.

Description

• Die Erfindung betrifft nachführbare und statische Trägersysteme für flexible oder starre solare Energieumwandlungseinheiten, wie Solarzellen, Absorber oder Solarkollektoren zur autarken und optimalen Energiegewinnung unter Verwendung von flexiblen ausblasbaren Elementen.
• [Stand der Technik]
• Auf dem Markt werden viele Nachführsysteme für Solaranlagen für Dächer und Freilandanlagen angeboten, die alle auf der Basis von Metallkonstruktionen konzipiert sind. (Heft Photon „Nachführsystem Marktübersicht" Ausgabe Oktober 2009) Ihnen allen haftet der Nachteil an, dass aufgrund relativ schwerer Metallkonstruktionen der Trägersysteme für eine Nachführung entsprechend dem Sonnenstand ein hoher Eigenbedarf an Energie notwendig ist.
• Die Konstruktionskosten solcher Anlagen sind hoch und für den Einsatz auf Dächern sind in der Regel die bauphysikalischen Voraussetzungen nicht gegeben.
• Es sind Systeme bekannt, die als Sonnenkollektoren aufblasbar in die Atmosphäre gebracht werden. Eines dieser Systeme ist in der Patentanmeldung WO 2008119094 A2 von Höfler und Lob als „Aufblasbarer Sonnenkollektor” beschrieben. Dieses System wirkt sich nachteilig auf den Energiegewinnungsgrad aus, da es statisch ist und sich nicht in alle Richtungen entsprechend dem optimalen Sonnenstand ausrichten lässt.
• In der Erfindungsschrift von DE 26 04 345 A1 , wird ein zusammenfaltbarer pneumatischer Sonnenkonzentrationsspiegel von Prof. Kleinwächter vorgeschlagen, der einen Einsatz von Polymeren in der Systemtechnik zur Energieerzeugung darstellt. Leider ist auch mit dieser Erfindung keine Möglichkeit einer Nachführung gegeben.
• Ferner ist aus der DE 36 31 505 A1 vom United States Department of Energy aus Washington ein System bekannt, bei dem die Solarzellen über aufblasbare Mittel, die aus Membranen bestehen, gegen Witterungseinflüsse, z. B. Hagel geschützt sind. Allerdings besteht bei diesem System die Nachführung komplett aus Metall, so dass die Nachführbarkeit zu schwerfällig und energieintensiv ist.
• In der Patentanmeldung DE 27 18 528 A1 von der Siemens AG Berlin und München, wird ein System vorgeschlagen, indem durch die Verwendung eines in einer Schlauchleitung strömenden gasförmigen Arbeitsmittels ein Stau erzeugt wird, der über eine Rolle ein Maschinenteil antreibt. Diese Idee ist auf die Nachführung von flächenhaften Elementen wie Solarpanel nicht direkt übertragbar.
• In den Erfindungen DE 198 25 785 A1 und der DE 101 09 529 A1 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. e. V. in Köln, werden Lösungen beschrieben, die auch für Tragkonstruktionen eine Leichtbauweise auf der Basis flexibler Elemente ermöglichen. Für die Realisierung von nachführbaren Trägersystemen für Solarpanele sind diese Konstruktionen nicht stabil genug.
• Schläuche die durch Druckluft im Querschnitt erweitert werden und sich dadurch in der Länge verkürzen, um eine Kraft auszuüben, sind seit langem bekannt und gehören zum Stand der Technik.
• Diese Technik wurde vor allem durch die Firma Festo in der Kooperation mit der TU Berlin weiterentwickelt.
• Eine solche Möglichkeit wird in der DE 20 2006 001 921 U1 der Firma Festo AG & CO aus Esslingen vorgestellt, bei der „Muskeln” in einer Druckluft-Tankstation zum Einsatz kommen und eine Zelle nachführbar antreiben. Allerdings wird hierbei ein Akkumulator eingesetzt, der durch mehrmalige auf und ab Bewegung über eine Art Getriebe die Nachführbarkeit bewirkt.
• Das System eignet sich gut für kleine und einzelne Einheiten. Es kann allerdings nicht für den Einsatz großflächiger Solarpanele verwendet werden, da es, wie viele Erfindungen zur Nachführtechnik, eine Art Getriebe benötigt, um die Zellen zu bewegen. Diese Art der Technik und der damit verbundenen beweglichen Komponenten muss einem erhöhten Abrieb standhalten, der nicht über technische Komponenten dauerhaft über Polymere gewährleistet werden kann. Der Aufwand von Material, Reparatur und Wartung steht nicht im Verhältnis zum Nutzen und der Rentabilität.
• Des Weiteren sind sogenannte flexible Solarfolien bekannt, die aufwendig in Laminat eingefasst sind und noch sehr kostenintensiv hergestellt werden müssen.
• So ist in der DE 10 2005 032 716 A1 ein Patent der Firma PVflex Solar Produktion GmbH, mit Firmensitz in Fürstenwalde und der Bayer MaterialScience AG in Leverkusen angemeldet, das ein „Flexibles Solarstrom-Modul mit einer im Rahmen integrierten Stromführung” beschreibt. Das Modul ist glaslos und vollständig abgedichtet, die Montage der Module erfolgt am Bau, vorzugsweise durch Verkleben auf nahezu beliebige Dachmaterialien und auch auf gekrümmten Flächen ohne eine rückwärtige Kabelzuführung zu benötigen. Das System ist allerdings nicht nachführbar, kann nicht modular eingesetzt werden und ist ausschließlich für die solare Stromerzeugung gedacht ohne Zusatz und Mehrwertfunktionen.
• Darüber hinaus beschreibt die DE 20 2009 006 941 eine Erfindung der Inventux Technologies AG aus Berlin, das zwischen der Laminierschicht und der Abdeckung eine Reflektorschicht vorhanden ist, um kostengünstig eine hohe Energieausbeute zu erzielen. Dieses System hat ebenfalls keine Nachführung.
• Auch das „Solarmodul” WO 2009109472A1 , das von Q-Cells versiegelt ist, eignet sich ebenfalls in dieser Form nicht zur Nachführung. Dieses System kann genauso wenig, wie die vorher beschriebenen Systeme mit Zusatzfunktionen kombiniert werden.
• Die Erfindungsschrift EP 1 903 613 A1 der Solon AG beinhaltet ein „leichtgewichtiges Photovoltaiksystem welches in einer Ausgestaltung als Modulplatte geprägt ist. Die Zellen werden kostengünstig mit einem leichten Seilspannsystem in diesen Modulen fixiert. Diese Modulplatte ist jedoch in ihrer technischen Ausführung noch zu schwer und restriktiv.
• Ferner ist ein Trägersystem für den Aufbau von Photovoltaik-Freilandanlagen der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung aus München in der DE 10 2008 059 558 A1 beschrieben. Der Nachteil dieser Erfindung ist, dass keine komplexe Nachführung zu den differenzierten Sonnenständen möglich ist. Das „Wäscheleinenprinzip” ist bei Winddruck und Sogwirkung sehr instabil, weil durch bestimmte statische Momente Resonanzfälle eintreten können, die das System in der Standfestigkeit stark beeinträchtigen können. Gegebenenfalls müssen kostenintensive Fundamente, Aufhängungen und konstruktive Verbindungen vorgesehen werden.
• [Aufgabe der Erfindung]
• Die Erfindung hat die Aufgabe, Trägersysteme für flexible oder starre Solarpanele mit einer neuen Systemtechnik zu schaffen, welche leicht in der Konstruktion, energieeffizient der Sonne nachführbar und relativ einfach in Dächern, Verkehrsflächen oder Freilandanlagen integrierbar sind. Unterschiedliche Energieumwandlungspanele, wie Solarzellen, Absorber, Sonnenkollektoren verschiedener Hersteller sollen in das System eingebunden werden können und Verschattungseinflüsse im Bereich von Dach- und Freilandanlagen sollen vermieden werden.
• Desweiteren sollen mit der neuen Technik Hemmnisse bei Planern, Architekten und Immobilienbesitzer gegenüber der angewandten Solartechnik auf den Markt abgebaut und eine neue Integration in der Architektur und im Landschaftsbild hergestellt werden können. Hierbei soll sich das Kostensenkungspotential, die bessere Rentabilität des Systems (kürzeren Amortisation eines Investments) und der höhere Energiegewinnungsgrad positiv auswirken.
• Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die neuen Trägersysteme, die dem Halten und/oder Führen von flexiblen oder starren solaren Energieumwandlungseinheiten, wie Solarzellen, Absorber, Sonnenkollektoren dienen. Sie beinhalten sowohl einen Grund- und Versorgungsrahmen für die Energieumwandlungseinheiten, als auch Nachführ- und Verbindungselemente, die zwischen den Energieumwandlungseinheiten und einer Befestigungsebene angeordnet sind.
• Diese Trägersysteme oder Teile von Ihnen bestehen aus einem oder aus mehreren aufblasbaren Elementen, die in definierter Abhängigkeit voneinander durch Druckluft steuerbar in ihrem Volumen veränderbar und in beliebigen geometrischen Formen stabilisiert sind. Dabei können die einen oder mehreren aufblasbaren Elemente wiederum aus mehreren Kammern aufgebaut sein, die ebenfalls in definierter Abhängigkeit voneinander durch Druckluft steuerbar in ihrem Volumen veränderbar sind.
• Durch die definierte Volumenveränderung können Längenveränderungen hervorgerufen werden. Die aufblasbaren Elemente wirken dabei wie Muskeln und werden deshalb auch als „pneumatische Muskeln” bezeichnet.
• Durch den vorzugsweisen Einsatz von polymeren Folien sind neben einem relativ preisgünstigen Material, einem vorteilhaften konstruktiven Aufbau vielfältige gestalterische Möglichkeiten gegeben.
• Zur Steuerung der Volumenveränderung in den aufblasbaren Elementen können entweder Kolben eingesetzt werden oder Quetschvorrichtungen, die mittels Walzen ein schlauchförmiges aufblasbares Element einschnüren und so die Luft von einer Kammer in die andere drücken.
• Durch die hohe Flexibilität im Einsatz der aufblasbaren Elemente ist es neben einem modulförmigen Aufbau möglich, diese neue Technologie auch mit traditionellen Systemen zu kombinieren.
• Damit wird eine Systemtechnik geschaffen mit der unterschiedliche Energieumwandlungseinheiten von möglichst vielen Herstellern eingebunden werden können. Mit dieser innovative Systemtechnik ist es möglich Standorte mit extremen Klimaverhältnissen und Witterungsbedingungen zu bestücken und kundenorientiert auf die speziellen Bedürfnisse und Erfordernisse einzugehen. Gemeint ist die Lösung der unterschiedlichsten Verschattungseinflüsse im Bereich der Dach- und Freilandanlagen, die Lösung im Bereich schwierigster statischer Gegebenheiten und zuletzt die Anpassung der Systemtechnik an die unterschiedlichsten Flächengrößen.
• Aufgrund von Synergie- und Mehrwerteffekten kann sehr differenziert auf die speziellen Kundenwünsche eingegangen werden. Wichtige Grundlage bildet die Ästhetik mit seiner entsprechenden und angepassten Gestaltung über Parameter der Farbe und der Funktion des Systems. Möglich wird das vor allem durch die Nachführtechnik auf polymerer Basis, die gestalterisch uneingeschränkte Möglichkeiten bietet. Die Folien können mit neuster Drucktechnik in der Struktur verändert werden. Auch in Bereichen der Verkehrsfläche (Carports) kann die Höhenverstellbarkeit, wie bei den Freilandkraftwerken zum Tragen kommen, indem die gesamte Fläche über die Stützen und über die installierten Solarkissen nachgeführt werden kann. Bei unerwünschtem Staudruck durch Wind und Sturm kann das System auch über Unterdruck leicht gesichert werden, indem es komplett in die Waagerechte abgesenkt wird.
• Durch das modulare Konzept der Erfindung ist eine kombinierte Anwendung von statisch gelagerten Zellen mit nachgeführten Zellen möglich. Mit dem modularen Aufbau sind auch Konzentratorsysteme einsetzbar und denkbar, die über andere Zellen (Fresner-Linsen) mit Sonnenstrahlung gespeist werden. Dieses System funktioniert über einen mehrschichtigen Aufbau der eigentlichen Generatorfläche. Diese Technologien erzielen sehr hohe Wirkungsgrade, weil der Rest der Sonnenstrahlung in der Zweiten und Dritten usw. Schicht nochmals für die solare Stromerzeugung genutzt wird.
• Weiterhin wird durch die Erfindung die reine Nutzung der solaren Stromerzeugung über Mehrwerteffekte erweitert. So können neue technische Zusatzkomponenten zum Tragen kommen, wie z. B. zur Beleuchtung, zu Werbezwecken und zum Sammeln von Grauwasser.
• In den Regionen mit Wasserknappheit fallen die landwirtschaftlichen Niederschlagserträge über das Jahr in mm Wassersäule meist sehr niedrig aus und machen eine kostenintensive Wasserbewirtschaftung über Brunnentechnik oder Wasserleitungen nötig. Durch den Einsatz der neuen Systemtechnik auf Freilandflächen, kann über polymere Membranstrukturen Wasser gesammelt werden und auch über flächige perforierte Folien zur gezielten Bewässerung verteilt werden. Zusätzlich wird durch die Anordnung der Folien eine konstruktive Verschattung der Vegetation erreicht. Dadurch wird die landwirtschaftliche Vegetation von Nutzpflanzen begünstigt und steigert die Ernteerträge.
• Der überwiegende Großteil des Altbaubestandes in Deutschland ist aufgrund des schnellen Aufbaus in der Nachkriegszeit statisch nur auf das nötigste bemessen wurden, kann also faktisch kaum Zusatzlasten (wie eine Solaranlage) sicher aufnehmen. Daher fällt eine Vielzahl von geographisch gut gelegenen Dächern für die Belegung von herkömmlichen Solaranlagen weg. Zumal in einigen Ländern es sogar nicht einmal statische Sicherheitsvorschriften gibt. So kommt es vermehrt zu tragischen Unfällen, weil aufgrund erhöhter Schneelasten (Wasser kann im gefrorenen Aggregatzustand nicht abfließen) jährlich zu Gebäudeeinstürzen bei Extremen Schneefall führen. Im hoch technisierten Deutschland gab es hierzu bedauerlicherweise ebenfalls Fälle von Dacheinstürzen mit tödlichem Ausgang. Die auf dem Dach installierten Photovoltaikanlagen sollen das statische Problem nicht vergrößern, sondern in dieser Richtung Abhilfe schaffen. Unsere Systemlösung arbeitet mit leichten polymeren Kammersystemen, die auf dem Dach über die Heizungsanlagen sehr einfach warme Luft zum Abtauen der Schneelast über ein Kapillarsystem innerhalb der Polymere zugeführt werden kann.
• Zudem hat die Erfindung die Aufgabe einen langfristigen Trend in der Solartechnologie zu setzen, so dass dieser auch für andere Volkswirtschaften (differenzierter Vegetation) mit zusätzlichen Mehrwerteffekten einsetzbar ist.
• Zusammengefasst werden mit der Erfindung folgende Wirkungen erzielt:
• 1) eine höchste Energiegewinnungsgradsteigerung in der Nachführtechnik auch durch kombinierte Technologie – wie der Einsatz von Nachführung mit starrer Zellenpositionierung
• 2) ein hohes Kostensenkungspotential durch die Nutzung der Systemtechnik, der einzusetzenden Materialien, dem Herstellungsverfahren unter anderen der möglichen Nutzung der neuesten Zellentechnologie der Hersteller. (geringe Logistikkosten, geringe Montagekosten, geringe Herstellungskosten)
• 3) das mit der gegebenen Technologie eine möglichst nachhaltige Technologie zu entwickeln, die eine geringe CO2 Belastung verursacht oder sogar neutral ist.
• 4) Synergie- und Mehrwerteffekte, um diese Erfindung von der architektonischen Integration bis hin zur landwirtschaftlichen Nutzung kompatibel zu entwickeln. Bestimmte angrenzende Bereiche, wie der Regenwassernutzung, Werbung, Lichtnutzung und Verschattung etc. fließen mit ein.
• 5) Aufbau eines modularen, konsistenten und breit gefächerten Bausatzes für den Einsatz auf Dächer, auf Verkehrsflächen und auf Freilandflächen unter Berücksichtigung bestimmter Zusatzkomponenten.
• 6) aufgrund der modularen Bauweise hat die Erfindung den Vorteil, dass die Trägersysteme im Preis differenziert auf dem Markt angeboten werden kann und kundenspezifisch anpassbar ist.
• [Beispiele]
• An Hand von Zeichnungen werden Aufbau und Wirkungsweise der Erfindung näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 Ein nachführbares Trägerssystem für Solarzellen mit zwischen einer Befestigungsebene und einer Solarpanelfläche angeordneten pneumatischen Elementen,
• 2 Darstellung eines kegelförmigen pneumatischen Muskels,
• 3 Ein kegelförmiger pneumatischer Muskel mit Druckluftspirale,
• 4 Ein kegelförmiger pneumatischer Muskel mit einer Teleskopvorrichtung,
• 5 Ein kegelförmiger pneumatischer Muskel mit Ringbefestigungen,
• 6 Ein kegelförmiger pneumatischer Muskel mit Scheibenkolben,
• 7 das Funktionsprinzip und den Aufbau einer Kolbenausführung,
• 8 Ein nachführbares Trägersystem mittels schlauchförmig in der Länge veränderbaren Luftkammern,
• 9 Eine Vorrichtung zur Steuerung der schlauchförmigen Luftkammer in ihrer Länge,
• 10 Eine Darstellung gemäß 9 im Schnitt,
• 11 Ein einachsiges Nachführsystem für ein Solarmodul,
• 12 Ein nachführbares Trägersystem mit gleitbarer fester Stütze,
• 13 Ein Trägersystem mit gleitender Stütze und einer pneumatischen Seilnachführung,
• 14 Ein Trägersystemvariante mit polymeren Luftdruckrahmen und Energieumwandlungssysstemen,
• 15 Eine Stütze mit Druckluftkammern,
• 16 Eine Stütze mit Druckluftkammern und aufschiebbaren differenzierten Materialien,
• 17 Ein Nachführsystem mit Anstellung in eine Richtung zum Höhenwinkel und als feste Einheit aufblasbar in einem optimalen Winkel zur Sonne,
• 18 Eine Variante zur Nachführung über eine gegebene fixierende Fläche,
• 19a/b Variante zur Nachführung und der Integration,
• 20a–c Eine Variante zur Aufnahme von Solarmodulen über Trägersysteme,
• 21 Eine Freilandanlage mit Infrastrukturen in Varianten mit differenzierten Aufständerungen, die modular aufgebaut sind und Funktionseinheiten von Energieumwandlungsystemen aufnehmen können,
• 22a–b Ein Trägerrahmen räumlich und im Schnitt aus Polymeren mit Druckluft und Infrastrukturen,
• 23 Nachführsysteme mit Kleinstmodulen über Druckluft,
• 24 Draufsicht auf einen polymeren Rahmen mit den differenzierten Energieumwandlungseinheiten und die Einspannung über teleskopartige Stützen, die über Puffer das Gesamtsystem stabilisieren,
• 25 Multifunktionseinheiten im Schnitt und räumlich, die die Mindestabstände der Solareinheiten ausfüllen und nutzbar machen, (Verschattungsbereiche)
• 26a/b Herstellungsverfahren in Rolle zu Dachprinzip mit der Einbindung der 1 und 8 über trennbare Funktionseinheiten.
• Die 1a zeigt ein von Unten nach Oben aufgebautes Nachführsystem für Solarmodule in einer Explosionszeichnung. Die Befestigungsebene 20 die zu einem Dach, einer Freilandfläche oder einer Verkehrsfläche in Verbindung steht, wird über eine Wirkverbindung aus Klebe-, mechanisch oder über Ösenverbindungen unter-, oberseitig oder seitlich der Befestigungsebene 20 hergestellt. Über ein Korpus mit mindestens einer Druckluftkammer werden kegelförmige pneumatische Elemente sogenannte „Muskel” 12, pneumatisch über die Druckluftleitungen 15 in der Einlassvorrichtung 16 verbunden und versorgen die kegelförmigen Muskel (mindestens einen, in der Zeichnung sind vier dargestellt) mit einem Druckluftadapter 13, der über den Aufnahmeadapter 14 mittig von der Unterseite über einer Muskelaufnahme 17 positioniert ist. Dabei wird über einen Kolben 10, die Höhe des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 verändert und der Stellung zur Sonne angepasst. Ein Basisträger 8 hat für die bewegliche Aufnahme der gelenkartigen Verbindung 11 eine stabile Einfassung über Gelenkschalen 9. Ein Grund- und Versorgungsrahmen 6 wird mit der Druckluftzufuhr 7, den starren oder flexiblen Solarmodulen 3 von einer aufblasbaren Stabilisatorfläche 2 und einer Trägerschutzschicht 1 eingebunden und bietet so den Solarzelleneinheiten 4 einen sicheren Schutz vor Durchbiegung und Fremdeinwirkung auf die Oberfläche. Über einen Verbindungsrahmen 5 aus Polymeren wird die komplette Installation vor Feuchtigkeit isoliert und geschützt. Somit kann über die spezielle Einbindung auch konventionelle Solartechnik mit diesem Nachführsystem genutzt werden.
• In der 1b ist eine andere Einbindung als Variante gezeigt, wo eine Solare-Dünnschichtfolie 21 in einem aufklappbaren Luftkammerträger 22 eingebunden ist. Die Dünnschichtfolie ist auf einer wärmebeständigen und isolierenden Folienunterlage 23 gebettet und über eine diffundierende, lichtdurchlässige und transparente Luftkammer 24 von oben gesichert. Eine polymere Verstärkung 26 um die aufklappbare Luftkammer stabilisiert das komplette System und wird über Sicherungsverschlüsse 5 vor Diebstahl geschützt. Das komplette Nachführsystem wird über modulare Druckluftanschlüsse 18 und eine modulare Infrastrukturanbindung 19 (Wasser, Strom und Wärme) erweitert. Somit kann die Größe des Systems den Kundenwünschen unproblematisch variiert werden und Wartungsarbeiten sind schnell durchführbar.
• Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise eines pneumatischen Muskels 12 ist in 2a bis c dargestellt.
• 2a zeigt einen pneumatischen kegelförmigen Muskel 12 in der Ausgangsstellung, der flach ineinander gefaltet und nicht aufgeblasen ist. In der obersten Zone, wo sich die Kolbenführung 30 befindet, ist der Staubereich 29 und der zwischen der Wirkverbindung mit seiner gelenkartigen Verbindung 11 und dem Kolben 10, der durch Luft Über- und Unterdruck aufblasbar ist, liegt. In der Ausgangsstellung hat der Kolben den größten Durchmesser mit seiner veränderbaren Gleitverbindung 28 und der Kolben ist am weitesten positioniert oder die Mantelfläche des Kolbens 10 ist komplett entfaltet wobei im Staubereich 29 die gesamte ausfahrbare Körperfläche annähernd plan ist. Mittig darunter liegt der Druckluftadapter 13, der die Wirkverbindung mit Druckluft 27 aufnimmt. Die veränderbare Gleitverbindung 28 ist in der Nullstellung. Ein Luftkammersack 118 ist für den stabilen Verlauf und die Entwicklung in der Höhe des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 vorhanden und in dieser Position flach in der Ausgangsstellung.
• 2b zeigt einen aufgeblasenen Korpus 1 in der mittleren Stellung, indem sich über die Druckluftleitung 15 der Kolben 10 sich im Querschnitt durch Ablassen von Luft (Unterdruck) verringert hat. Die darunter angeordnete Kammer bzw. der Luftkammersack 118 wurde durch die Zufuhr von Druckluft erweitert, so dass sich der Kolben 10 steuerbar an der Innenwand des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 in die mittlere Position bewegt. Beim Vorschieben des Kolbens 10 in die Höhe, rutscht der Luftkammersack 118 aus dem Staubereich 29 über den Kolben in den unteren Bereich und vergrößert sich, so dass sich das Volumen des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 vergrößert. Der pneumatische kegelförmige Muskel 12 befindet sich indessen in der mittleren Position und ist durch den gegenläufigen Bewegungsprozess in den Mantelflächen des Kegels formstabil.
• 2c zeigt den aufgeblasenen Korpus 1 in seiner höchsten Stellung. Die gelenkartige Verbindung 11 befindet sich in Verbindung zu der Kolbenführung 30 und zum Kolben 10 in der Endstellung. An dieser Stelle hat der aufblasbare Kolben 10 den geringsten Querschnitt. Über die Druckluftleitung 15 und der Druckluftzufuhr 13 weißt die darunter liegende Membrankammer bzw. der Luftkammersack 118 das größte Volumen auf.
• Gegenüber der 2 besitzt der pneumatische Muskel 12 in 3 eine Druckluftspirale 31. So zeigt 3a den Korpus des kegelförmigen Muskel 12 in der Ausgangsstellung flach ineinander gefaltet. Im oberen Bereich ist die Stauzone des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12, der sich in einer Wirkverbindung mit der Kolbenführung und dem Kolben 10 befindet. Hier befindet sich auch die Wirkverbindung der gelenkartigen Verbindung 11. Eine Druckluftspirale 31 ist in der Ausgangsstellung. Über sie wird Druckluft P2 in den oberen Staubereich befördert um den Bewegungsprozess zur Senkung des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 zu bewirken. Das Ende der Druckluftspirale 31 mündet oberhalb des Kolben-Staubereichs 29. Die mittig angeordnete Druckluftzufuhr 13, P1 befindet sich auf der Muskelaufnahme 17, die im Umfang des Durchmessers durch eine Wirkverbindung mit Druckluft 27 stabilisiert wird.
• 3b zeigt einen aufgeblasenen Korpus in der mittleren Stellung, der als pneumatischer kegelförmiger Muskel 12 dargestellt ist. Über die Muskelaufnahme wird die Druckluftspirale 31 in die aufblasbare polymere Trägerplatte 85 geleitet. Der obere Kolben-Staubereich 29 bildet mit der Kolbenführung 30 und dem Kolben 10 selbst, dem veränderbaren Gleitlager 28 und der gelenkartigen Verbindung 11 eine Einheit. Sie ist an der äußeren Mantelfläche im Kolben-Staubereich 29 gefaltet und dabei durch die Kolbenführung 30 formstabil. Der Querschnitt des Kolbens ist kleiner als in Zeichnung 3a geworden, weil von unten eine Druckluftzufuhr die Mantelfläche über das veränderbare Gleitlager 28 anpasst und an der Innenfläche des pneumatischen kegelförmigen Muskels schiebt (slidet). Ein genau bestimmter Druck von P1 und P2 bewirkt die Schnelligkeit des Bewegungsprozesses und wird nur bei Fixierung der Höhe des Muskels gleich sein. Der Bewegungsprozess kann in einem separaten Luftkammersack 118 erfolgen. Innerhalb der Druckluftspirale werden innenseitig die elektrischen Leitungen verlegt. Diese Form der Verlegung ermöglicht eine ästhetische Auslegung und keine ungeordnete Kabelführung, die zur Minderung der Verletzungsgefahr beiträgt.
• 3c zeigt einen aufgeblasenen Korpus in der höchsten Stellung, der vorzugsweise als pneumatischer kegelförmiger Muskel 12 dargestellt ist. Der obere Kolben-Staubereich 29 ist komplett gestrafft und formstabil. Es findet ein Druckausgleich statt, um die Stellung des pneumatischen kegelförmigen Kegels 12 über die Druckluftspirale 31 zu erreichen. Der Kolben 10 hat in dieser Position den kleinsten Durchmesser und ist über das veränderbare Gleitlager 28 in seiner Endstellung. Die Kolbenführung 30 ist jetzt komplett zentriert.
• Weitere Varianten eines pneumatischen kegelförmigen Muskels sind in den Zeichnungen 4 bis 6 dargestellt.
• So zeigt 4 einen pneumatischen kegelförmigen Muskel 12 mit einer gelenkartigen Verbindung 11 und ein anderes Funktionsprinzip, das über eine teleskopartige Kammervorrichtung 32, die mit Luft gefüllt wird und über Wirkverbindungen 69 an den äußeren Zylinderringoberflächen mit der Mantelfläche des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 verbunden ist. Über Mantelflächenstabilisatoren 38, die vornehmlich aus zurück federnden und integrierten gummiartigen Strängen in der Mantelfläche bestehen, wird eine äußere Formstabilität im Bewegungsprozess des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 bewirkt, der mit nur einer Luftdruckkammer auskommt, aber auch mit zwei Luftdruckkammern und Kombinationsmöglichkeiten der anderen Prinzipien variiert werden kann, indem die seitlich sich befindlichen Dreieckskammern eine durchgehende Luftkammer bilden, die die teleskopartige Kammervorrichtung 32 stabilisiert und die Mantelfläche in Form hält.
• 5 Zeigt einen pneumatischen kegelförmigen Muskel 12 und ein variiertes Funktionsprinzip, das Ringbefestigungen 34 hat, die in der Ausgangsstellung des Systems eine Kreisfläche bildet und flach auf der Muskelaufnahme 17 liegen. Der letzte Ring hat eine kreisförmige Öffnung zur Aufnahme für die Druckluftzufuhr 13 auf der Muskelaufnahme 17.
• Ein weiteres Funktionsprinzip eines pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 zeigt 6. Die Veränderbarkeit des Muskels in der Höhe wird durch eine andere Art des Kolbens erreicht, der über einen variablen Scheibenkolben 37 und eine interne spiralförmige Druckluftleitung 38 bestückt ist. Dadurch wird ein Kreiskolbenkompressor 35 mit Druckluft angetrieben, der den Kreiskolben innerhalb der ineinander laufenden Schläuche verschiebt, sodass der Durchmesser der Scheibe vergrößert oder verkleinert wird und er es somit ermöglicht, dass die von unten oder oben zugeführte Druckluft über die interne spiralförmige Druckluftleitung 38 ein Gleiten an der Mantelinnenseite (sliden) verursacht. Der ganze Bewegungsprozess wird über die Kolbenführung 30 und die gelenkartige Verbindung 11 in einer Einheit stabilisiert. Die andere Art der Ausgestaltung ist ein Kreiskompressor 36, wobei der Kolben selbst der Schlauch ist. Beide Funktionsprinzipien funktionieren über ein geschlossenes Ende des einen Schlauches. Im unteren Bereich ist mittig eine LED-Lichteinheit 137 vorhanden, die nachts beleuchtet werden kann und den pneumatischen kegelförmigen Muskel als Lichtkörper 158 zum Leuchten bringt.
• Die 7 zeigt den gesamten Kolben als Bewegungseinheit und sein genaues Funktionsprinzip. Zu sehen ist der Kolben 10, der mit der Kolbenführung 30 und der gelenkartigen Verbindung 11 verbunden ist. Ein Führungskolben 43 bildet eine interne stabilisierende Einheit. Eine spezielle flexible Dichtung 44 nimmt die obere Veränderung des Durchmessers auf und schmiegt sich an die Kolbenführung 30 an. In der Ausgangsstellung des gesamten pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 und des Kolbens 10 ist der Durchmesser der flexiblen Dichtung 44 am größten. In der Endstellung des pneumatischen kegelförmigen Muskels 12 und dem kleinsten Durchmesser des Kolbens 10 ist auch der Durchmesser der flexiblen Dichtung am kleinsten. Die Verlegung einer gemäß 3 um die Mantelfläche verlaufenden Druckluftspirale 31 erfolgt über einen Druckluftzugang der mittig durch die Kolbenführung angeordnet ist und somit Druckluft auf den Luftkammersack 118 ausübt, um den pneumatischen kegelförmigen Muskel zu senken. Der eigentliche Bewegungsprozess des Kolbens 10 über das Gleitlager 40 wird durch eine Gleitlagerführung 41 hergestellt. Eine spezielle gleitende Führungslasche 42 stabilisiert die Durchbiegungsneigung der Mantelfläche des Kolbens 10. Durch die minimal nachgebenden Mantelflächen aus Polymeren und die Flexibilität in der Anpassung an den gleitenden und zugleich abdichtenden Umfang des Kolbendurchmessers, wird ein sicherr und druckstabiler Bewegungsprozess des Kolbens 10 ermöglicht.
• Eine andere mögliche Nachführbarkeit eines starren/flexiblen Solarmoduls 3 (Generatorfläche), das in alle Richtungen bewegbar nachgeführt wird, zeigt 8. Die Bewegung in alle Richtungen wird durch eine gelenkartige Verbindung 11 und eine Gelenkaufnahme 45 erreicht, die vorzugsweise an einem Basisträger 8 und dem darauf in Wirkverbindung stehenden Solarmodul 3 angebracht ist und die über die schlauchförmigen Luftkammern 46 in der Höhe verstellbar sind. In 8 sind es drei schlauchförmige Luftkammern, die die Höhenverstellbarkeit des Solarmoduls 3 in alle Richtungen zur Sonne ermöglichen. Es ist eine Bewegungsvorrichtung 47 vorgesehen, die die schlauchförmigen Luftkammern 46 über Druckluft steuerbar macht. Die Druckluft wird über modulare Druckluftanschlüsse 18 zugeordnet. In der Zeichnung 8, ist vorzugsweise die Bewegungsvorrichtung 47 auf der Befestigungsebene 20 angebracht. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des Systems ist, wenn die Bewegungsvorrichtung 47 selbst direkt am Solarmodul 3 angebracht ist. Damit die schlauchförmigen Kammern 46 vorzugsweise in der Befestigungsebene uneingeschränkt laufen können, ist eine Infrastruktur 49 vorgesehen, die aus Druckluftschläuchen oder einer Kammerstruktur besteht, die die Bewegungsprozesse für Bewegungsvorrichtung 47 der schlauchförmigen Luftkammern 46 oder einen Teil im unteren aufblasbaren Träger ermöglicht. Über ein Kreislaufsystem mittels Druckluft werden die schlauchförmigen Luftkammern 46 verlängert oder verkürzt und üben eine Bewegungskraft auf das Modul aus. Grundvoraussetzung für den Bewegungsablauf ist, das aus der einen Luftkammer in die Andere keine Luft strömen darf. Dies wird verhindert, indem die schlauchförmigen Kammern 46 mit einer Verschlussvorrichtung 48 umfassend ausgestattet oder integriert sind. Die Bewegungskraft wird über die gelenkartigen Verbindungen 11 und die Gelenkaufnahme 45 auf den Basisträger 8 geleitet und kann somit das Modul in alle Himmelsrichtungen fein abgestuft bewegen.
• 9 zeigt eine Vorrichtung als Antrieb und Steuerung der Module 3, die aus einem Gehäuse 60 mit Schutzkappen 52 und einer Funktionsöffnung 54 als Muskelaufnahme 17 besteht, in der ein Schlauch 53 mit seitlich verlaufenden Führungsbänder 58 über eine Schlauchführung 50 gelenkt wird. Über Rollen 55, die stabil am Rollenlager 59 angeordnet sind, wird mit einer Arretierung 51 und Fixierungseinheit der Schlauch luftdicht zusammengepresst und verschlossen. Diese Komponente teilt somit vorzugsweise den Schlauch 53 in zwei Kammern, so dass durch ein Druckluft-Kreislaufsystem 63 bestehend aus einem seitlichen Druckluftschlauch 57, der über die Rollenverjüngung 56 gelenkt läuft und an den beiden Schlauchende mit Anschlusspunkt 66 verbunden ein Kreislauf bildet, indem Druckluft von der einen Kammer in die andere Kammer herüber gedrückt wird. An der einen Kammer zur Rolle kommt es zu einem Druckabfall und in der anderen Kammer führt es zu einem Druckanstieg. Die Druckluftdifferenz wird über die Rollen 55 in Bewegungsenergie umgewandelt, die durch die Druckluftarretierung 61, dem rollenden Widerlager 64, dem gleitenden Widerlager 65, dem Schlauch 53 in eine gewünschte Richtung zwängt und den stabilen Bewegungsprozess gewährleistet. Eine mechanische Wirkverbindung 62 sorgt dafür, dass das Gehäuse stabil ist und somit eine stützartige Funktion übernehmen kann.
• 10 zeigt den Querschnitt einer Vorrichtung als Antrieb und Steuerung der Module 3 mit einem Gehäuse 60. Ein Schlauch 53 wird über eine Schlauchführung 50, ein rollendes Widerlager 64, ein gleitendes Widerlager 65 auf Rollen 55 mit einer Druckluftarretierung 61 gesteuert und bewegt. Der Schlauch 53 mit der Druckluftzufuhr 7, dem Schlauchende mit Anschlusspunkt 66, der Druckluftpumpe 67 und den Druckluftleitungen 15 bilden einen Druckluft-Kreislaufsystem 63, der durch die Rollen 55 unterbrochen wird. Das Rollenlager 59 und die an den Enden vorhandene Rollenverjüngung 56 ermöglicht ein ununterbrochener Luftkreislauf, da hier in dem Bereich keine Quetschung der schlauchförmigen Luftkammer 46 stattfindet, weil hier der seitliche Druckluftschlauch 57 liegt. Über Aufnahmeadapter 14 können die Druckluftverbindungen untereinander hergestellt werden. Eine mechanische Wirkverbindung 62 am Gehäuse 60 besteht, um die Rollen 55 in plattenförmigen Ausführungen fest oder gelenkig zu fixieren. Eine weitere Möglichkeit ist die Druckluftarretierung 61, um die Fixierung der Rollen 55 und den dazwischen laufenden schlauchförmigen Kammern 46 reibungslos zu ermöglichen. Das Gehäuse 60 übernimmt durch seine spezielle Form die Funktion der Führung und die Bewegung des Widerlagers.
• In der 11a wird eine einachsige Nachführung durch nur eine schlauchförmige Luftkammer 46, in dem die gelenkartige Verbindung 11, die auch an dem Modul scharnierartig ausgeprägt angebracht sein kann, vorgestellt. An der Antriebsvorrichtung 68 ist eine spezielle Wirkverbindung 69 vorhanden. Über eine Befestigungsplatte oder festen Folie wird Sie am Boden positioniert.
• In der 11b wird das Entgegengesetzte Prinzip mit Befestigung am Modul gezeigt. Die Herstellung einer Druckluftdifferenz wird in der schlauchförmigen Luftkammer 46 über die Antriebsvorrichtungen 68 erzeugt und bewirkt eine Neigung des Moduls. In der 11b ist eine horizontale Stellung angedeutet, die in dieser Form bei starker Windbelastung gefahren wird. In der 11c wird eine einachsige Nachführung durch nur eine einzige schlauchförmige Luftkammer 46 vorgestellt, die ein Modul aus einer Dünnschichtfolie 21 bewegt. Über gelenkartige Verbindungen 11, die auch scharnierartig ausgeprägt sein können, ist die Nachführungsvorrichtung mit der Antriebsvorrichtung 68 vorhanden.
• 12 ist die Antriebsvorrichtungen 68 über eine Wirkverbindung 69 an dem Modul angebracht oder vorzugsweise in der Moduleinheit als Dünnschichtfolie 21 direkt integriert. Diese Zeichnung zeigt eine bewegliche Stütze mit gelenkartigen Verbindungen 11 und einer schlauchförmigen Luftkammer 46, die mit einer festen Stütze und einer angebrachten gelenkartigen Verbindungen 11 das Modul nachführbar prägt.
• 13 zeigt ein Basisträger 8 mit einer Befestigungsebene 20, der über eine Klebeverbindung 73 fixiert oder vorzugsweise über Seilverbindungen 135 durch eine Führungslasche 42 verbindet. Eine flexible und federnde Wirkverbindung 69 sorgt für eine möglichst biegbare und flexible Bewegung der festen Stütze 70, die vorzugsweise aufblasbar oder aus festen Materialien bestehen kann. Eine gleitende Stützenaufnahme 71 als Fixierungsmechanismus, der vorzugsweise aus einem übereinander gerollten Schlauch besteht, ermöglicht durch Aufblasen auch ein Gleiten der Stütze in den Basisträger 8 in der Befestigungsebene 20. An der festen Stütze 70 ist ein arretierbares Widerlager 74 angebracht, welches durch Druckluft steuerbar ist, wodurch die Beweglichkeit oder die Widerstandskraft der Stütze 70 unter anderen gegen Windlasten einstellbar ist. Ein Stützfuß 72 ist auf oder in diesem Grundkörper eingelassen und durch Verkleben oder Verschweißen verbunden. Eine Druckluftleitung 15 oder ein Kabel verläuft in diesem Grundkörper oder am Stützfuß 72 in die Befestigungsebene 20 hinein, so das dieser in den nächsten Stützfuß 72 verläuft und sich daraus ein Zusammenwirken ergibt. Die folienartige aufblasbare Stütze 75 besteht aus einer Stützenfläche Vorderseite 78 und vorzugsweise aus einer anderen Stützenfläche Rückseite 79, so dass unterschiedliche weitere Materialeigenschaften wie Farbe und Form gewählt und kombinierbar sind. Diese unterschiedlichen Seitenhälften werden zusammen verschweißt und erhalten dadurch vorzugsweise zwei flach zusammengeschweißte Seitenränder, wodurch sich über die Rollen 55 ein stabiler Führungsprozess ergibt. In den Basisträgern 8 ist eine Befestigungsebene 20, die an oder in den Stützen läuft vorhanden, die die Druckluftleitung 15 mit Kabel fasst. Das Schlauchende mit Anschlusspunkt 66 kann eine rollenartigen Aufnahme- und Stauvorrichtung sein, indem die folienartige aufblasbare Stütze 75 aufrollbar ist. Zur Nachführung und Fixierung der Module wird ein Stabilisationsseil 123 über Rollen und Druckluft arretierbar gezeigt, die über eine Seilbefestigungsvorrichtung 135 an der nachzuführenden Fläche fixiert ist, welche über eine Führungslasche 42 verläuft. Eine begehbare Oberfläche 77 ist so ausgeprägt, dass ein Basisträger 8 als Befestigungsebene 20 über die Druckluftbeaufschlagung eine begehbare Oberfläche 77 erzielt, die einen Abstand zum Boden aufweißt. Das Abschlusselement ist das Schlauchende mit Anschlusspunkt 66 und bildet vorzugsweise eine Vorrichtung, indem die Stützen über Federn aufrollbar und somit wieder abrollbar gelagert sind. Dieser Aufrollprozess ist vorzugsweise über Druckluft steuerbar, indem eine art Rolle angetrieben wird, auf dem die Stütze aufgerollt wird. In dem Grundkörper ist ein Basisträger 8 als Befestigungsebene 20 in einer röhrenförmigen, ösenartigen und oder gleitenden Stützenaufnahme 76 vorgesehen, indem die nicht tragenden Stützelemente, wie die aufblasbare Stütze 75, dynamisch auch in Hohlräume gleiten kann.
• 14 zeigt eine spezielle Lösung für die Anwendung von Solarzellen in Verbindung mit der Kombination von Absorbern und solarthermischen Vorgängen für die Gewinnung von Wärme oder konvektiver Kühlung 89. Über einen Druckluftrahmen 81 wird eine Anordnung flach oder in Kombination des Trägers für Solarzellen auf dem Dach, der Freilandanlagen und den Verkehrsflächen der Dünnschichtfolien 21 gewährleistet. Unterhalb der eigentlichen solaren Stromerzeugung wird das Sonnenlicht in dem Wärmetauscher 83 aufgenommen, zentriert und über eine eingelassene Reflexionsfolie 84 an der Unterseite der Dünnschichtfolie 21 diffus für die solare Stromerzeugung zusätzlich genutzt. Dadurch wird der Wirkungsgrad der gesamten Generatorfläche erhöht. Zusätzlich wird durch den Treibhauseffekt die Wärme von der Generatorfläche und über die Einstrahlung für die Absorption nutzbar. Über eine wärmebeständige Verbindung 82 auf einer transparenten polymeren Trägerplatte 85 werden die darunter liegende transparente Folie 88 der Luftkammern nicht beschädigt und vor Verformung durch Wärme bewahrt. Eine polymere Tragkonstruktion macht die Fläche begehbar und schützt die Dünnschichtfolie 21 vor Durchbiegung und Rissbildung. Die seitliche Dichtungseinfassung 87 sichert das System vor Feuchtigkeit und isoliert den Luftaustausch und verhindert die Kondenswasserbildung. Die Befestigungsebene 20 macht das System für die Freilandanlagen, die Dachanwendung und für Verkehrsflächen adaptierbar. Die abgegebene Wärme des Prozesses wird über einen Luftkollektorausgang 80 über eine Infrastruktur 49 in das komplette System abgegeben und nutzbar. Mittels der modularen Druckluftanschlüsse 18 zu anderen Einheiten und über modulare Infrastrukturanbindung 19 arbeitet das System in einem Kreislauf. Dieses System bietet eine Kombinationslösung von Wärme/Kälte und Stromerzeugung mit hohem Wirkungsgrad. Ein Lichtkörper 158 ist vorzugsweise als LED Lichteinheit 137 vorgesehen, kann den Druckluftrahmen 81 nachts beleuchten. Mittels eines Druckluftsensor 153 und einem Temperaturfühler 154 werden alle thermodynamischen Prozesse im Gleichgewicht gehalten, um einen stabilen Druckluftrahmen 81 im Betrieb zu gewährleisten. Ein Lichtsensor 155 steuert und regelt automatisch in kurzen Zeitintervalen die Ausrichtung der Generatorfläche zur Sonne im optimalen und Energieeffizienten Einstrahlwinkel. Das System kann in Verbindung mit dem Träger für Solarzellen nachgeführt oder flach ohne Nachführung auf dem Dach positioniert werden. Bei der ersten Variante ist es möglich, bei hohen Windgeschwindigkeiten über einen Winddruckfühler 156 das System stabil in die horizontale durch Unterdruck zu fahren und somit dem Wind keine Angriffsfläche mehr zu bieten. Dadurch kann kein Schaden an den technischen Komponenten des Systems entstehen und es kann eine Verletzungsgefahr von Lebewesen definitiv ausgeschlossen werden. Die Steuerung der gesamten Bewegungsprozesse wird nicht in jedem modular verschaltbaren Druckluftrahmen nötig sein, da es eine oder eine bestimmte Menge im Druckluftrahmen die Führung im Gesamtsystem übernimmt.
• 15 zeigt eine Ausführungsform, indem zwei Kammern über seitliche Verbindungselemente 44 die äußere 46 und die innere Kammer 46 und über obere Verbindungselemente 44 verbunden sind, so dass bei der Erzeugung von Unterdruck in der inneren Kammer 46 und der nachlassende Druck der äußeren Kammer 46 sich ein stabiler Gesamtkörper ergibt, der über Unter- und Überdruckverhältnisse steuer- und regelbar ist. Die Druckluftzufuhr 7 gewährleistet für die Innere und Äußere Kammer stabile Druckverhältnisse. Über feste spezielle Wirkverbindungen 69 oder über Wirkverbindungen mit Druckluft 27 sind die Kammern in ihrer Kraftwirkung miteinander verbunden.
• 16 zeigt eine Ausführungsform, indem von zwei Kammern, eine die äußere ein aufrollbares festes Material 160 und/oder eine art flexibles aufrollbares festeres Element ist oder vorzugsweise aus einem aufrollbarem Metallblech besteht. Die innere Kammer 169 kann frei gleitend vorzugsweise als folienartige aufblasbare Stütze 75 ausgebildet sein, oder ist durch eine Wirkverbindung 69 punktuell fixiert oder ist flächig durch eine Klebeverbindung 73 mit der Äußeren Kammer 170 über Führungsbänder 58 verbunden oder kann über falzartige Führungen 171 und Rollen 55 laufen. Die Äußere Kammer 170 unterscheidet sich von der inneren Kammer 169 vorzugsweise durch das Material, so dass die äußere Kammer 170 nicht durch Luftdruck gehalten werden muss, da seine Entfaltung über den Aufrollprozess in einen statisch festen Zustand und sich in eine stabile Form führen lässt. Die Kammer lässt sich jederzeit in eine Ursprungsform zurückbewegen. Durch eine Druckbeaufschlagung über eine Druckluftzufuhr 7 für die innere Kammer 169, wird die äußere Kammer 170 aus der Form aufrollbar und in einen formstabilen Körper gebracht. Die äußere Kammer 170 kann als ein aufrollbares festes Material 160 auch aus biegsamen dünnwandigen Metallblechen oder anderen Materialien bestehen. Vorzugsweise sind falzartige Führungen 171 angebracht, die entweder als Naht oder durch zwei zusammengefügte Flächen oder selber so zur Führung abstehen. Diese Flächen werden gegeneinander zusammenhalten, so dass die äußere Kammer 170 durch die innere Kammer 169 auseinander gedrückt wird und sich ein formstabiler Korpus ergibt. Vorzugsweise kann das Metallblech als äußere Kammer 170 und im Inneren durch eine gummiartige Folie beschichtet sein und somit einen Verbund bilden.
• 17a zeigt einen Basisträger 8 der mit einem Luftkammersack 118 als aufzuständernden Korpus verbunden ist. Der Luftkammersack 118 ist zur Aufnahme von Solarzellen ausgestattet in dem sich ein Gleitlager 40 befindet. An den Gleitlagerführungen 41 sind ein Gleitlager 40, ein Gelenk und oder ein Scharnier als eine Wirkverbindung gleitend angebracht. Eine Antriebsvorrichtung 68 sorgt für den stabilen Steuerungs- Führungsprozess der folienartigen aufblasbaren Stütze 75. Dieses Stützelement ist in dem Grundkörper durch ein Aufnahmeelement fixiert oder auch einfahrbar und wird darüber mit Druckluft versorgt. Die folienartige aufblasbare Stütze 75 erzeugt eine Art Kraft und der Luftkammersack 118 fährt in einer Wirkverbindung damit stabil hoch. Der Luftkammersack 118 kann aerodynamisch aufgeblasen werden und als Lichtkörper 158 vorzugsweise über eine LED-Lichteinheit 137 seine Funktion übernehmen. Dieser folienartige Luftkammersack 118 übernimmt gegen möglich starke Windstöße oder Windsog für das gesamte System Stabilität, indem sich eine Einsaugöffnung in einer ventilartige Vorrichtung 161 befindet, die den Druckausgleich herstellt und während des Führungsprozesses Luft aufsaugt und einen flexiblen aber auch druckstabilen Korpus füllt. Diese ventilartige Vorrichtung 161 oder Einsaugöffnung ist vorzugsweise auch als steuerbares Ventil ausgeprägt.
• Zwischen dem aufzuständernden starren/flexiblen Solarmodul 3 (Generatorfläche) die sich auf oder in der Aufblasbaren Stabilisatorfläche 2 und der Befestigungsebene 20 befindet, ist eine Kippvorrichtung 162 angebracht, die einen stabilen Führungsprozesse in alle Richtungen erlaubt, indem diese bewegbar und in der Höhe durch Druckluft verstellbar ist. Diese Kippvorrichtung 162 kann eine scharnierartige, verschlussartige Ausprägung haben, wobei der Verschluss durch Druckluft steuerbar ist.
• In oder an dem Basisträger 8 sind modulare Verbindungselemente, wie z. B. ein Druckluftadapter 13 angebracht, um es mit anderen Systemeinheiten modulartig zu verbinden und zu verschalten. Eine Schlauchführung 50 gibt den Schläuchen 53 eine geordnete Führung und bringt die elektrischen Kabel, Druckluftleitung und Infrastrukturen unter. Das Stützelement ist ein folienartig aufblasbare Stütze 75, die mit der Antriebsvorrichtung 68 am Grundkörper befestigt ist und über die Druckluftzufuhr 13 geregelt wird, damit die Übertragung der Energie und Bewegungsprozesse gewährleistet ist. Die Wirkverbindung an dem Grundkörper ist über ein Element, das selber ösenartig, schlauchartig oder als Nut oder Feder ausgebildet ist, ausgestaltet. Es hat die Aufgabe das System unter anderen auf andere vorbestimmte Systeme zu adaptieren bzw. gleichartige Systeme oder Seilsysteme zu verbinden, zu verschalten oder anzuhängen. Dafür ist eine Führungslasche 42 unterhalb des Basisträgers 8 vorhanden. Eine Gleitlagerführung 41 führt das Gleitlager 40 und stabilisiert die Bewegung und gleicht die Veränderungen der Druckverhältnisse aus. Es zeigt die 14a einen Zustand, dass der Luftkammersack 118 sich horizontal flach auf einer Trägerfläche befindet und durch das eingefahrene Stützelement als folienartige aufblasbare Stütze 75, eine sehr windstabile beziehungsweise auch sturmstabile Position bezieht oder auch in dieser Position eine waagerechte Position während der Nachführung zur Sonne einnimmt.
• 18 zeigt ein festes Trägersystem ohne Nachführung und ein einfach nachgeführtes Trägersystem in einem vorgegebenen durchschnittlich gut ausgelegten Wirkungsbereich der alljährlichen Sonneneinstrahlung des Standortes. Bei dem festen System wird eine Druckluftkammer 85 in eine Ausgangsstellung aufgeblasen und bleibt in einem bestimmten Standortbedingten Winkel statisch bestehen. In dem anderen beweglich einfach nachgeführten System kann der Höhenwinkel der Sonne ganzjährig angepasst und mittels zwei gegeneinander laufenden Druckprozessen von Druckluftkammern 85 außen stabilisiert werden. Ein Druckluftsensor 153, ein Temperaturfühler 154, ein Lichtsensor 155 und Winddruckregler 156 übernehmen den reibungslosen thermodynamischen Prozess der Druckluftkammer und schützen vor äußeren Einflüssen. Das System kann mit einer Fresner Konzentratorsolarzelle 92, einer konventionellen Solarzelle 93 und einer transparenten organischen Solarzelle 91 bestückt werden. Bei der letzteren, kann unterhalb der Zelle diffuse Sonneneinstrahlung über eine reflektierende und diffundierende Reflexionsfolie 84 nutzbar gemacht werden. Außerdem werden die restlichen Sonneneinstrahlungen über den Treibhauseffekt innerhalb der Druckkammer über Wärmetauscher 83 aufgefangen. Diese sind vornehmlich schwarz um viel Wärmestrahlung über das Licht zu absorbieren. Die verschiedenartigen Solartypen werden über eine Wirkverbindung 69 auf eine wärmebeständigen Abstandspuffer 94 und einer polymeren Trägerplatte 85 gewährleistet. Mittels einer Infrastruktur 49, die in Verbindung mit der polymeren Trägerplatte vorhanden ist, werden alle Energieformen über modulare Druckluftanschlüsse 18 und modulare Infrastrukturanbindung 19 mit anderen Einheiten verbunden. Die Befestigungsösen 90 bilden eine sichere Abfederung der Windlasten. Ein zusätzlicher Mehrwerteffekt wird über einen integrierten LED-Lichteinheit 137 erreicht, der den Korpus nachts, wenn keine solare Stromerzeugung mehr über das System geschaffen wird, beleuchtet und als Lichtkörper 158 erscheint.
• 19a zeigt eine Ausführungsform in der ein Basisträger 8 zur Adaption für ein Modul als Träger für Solarzellen oder andere Energieumwandlungseinheiten mit entsprechender Funktion ausgestattet ist. An dem Basisträger 8 ist eine Verschlussvorrichtung 48 angebracht, die vorzugsweise als Druckluftverschluss geprägt ist. Die Korpusform 172 ist durch Druck veränderbar und kann dadurch eine aerodynamisch und oder kraftschlüssige Anpassung an das Modul vornehmen, wodurch über die Aufnahmefläche des Basisträgers 8 ein Modul fest aufgenommen und fixiert werden kann. An dem Basisträger 8 ist eine Führungslasche 42 fixiert, über die das System an Seile gespannt werden kann.
• 19b zeigt eine Ausführungsform, bei dem ein Modul als Träger für Solarzellen selber über Aufnahmeadapter 14, die als Fixierungselemente am Modul sich mit der Verschlussvorrichtung 48 des Basisträgers 8 verbinden lassen. Die Ausführungsform zeigt noch, dass eine Aufnahmevorrichtung für Solarzellen 165 so ausgebildet ist, in die Beispielweise diese Solarzellen 4 mit ihrer Stringverbindung 164 eingelassen werden. Zur Aufnahme von flexiblen Dünnschichtfolien ist die Aufnahmevorrichtung für Solarzellen 165 gut geeignet, die über Druckluft verschließbar ist und die Zellen in der Luftkammer 95 sicher lagert. Eine Verschlussvorrichtung 48 sorgt dafür, dass das Befüllen und das Verschließen des Druckkörpers mit Druckluft gewährleistet ist. An dem System sind nachführbare Einheiten in Form von gelenkartigen Verbindungen 11 vorhanden, die über Druckluft betätigbar angebracht sind. Das Modul ist über die veränderbare Korpusform 172 des Basisträgers 8 windstabil und lösbar verbunden.
• Die Figur 20a zeigt, den Boden oder das den Boden bildende Trägerelement 114 mit einer Verschlussvorrichtung 48 und einer transparenten Folie 88, die zur Versiegelung dieses Trägerelements vorgesehen ist, um das starre/flexible Solarmodul 3 (Generatorfläche) stabil und kostengünstig einzufassen.
• Die Figur 20b zeigt, das der Boden oder das den Boden bildende Trägerelement 114 mit einer Verschlussvorrichtung 48, die eine mit einer transparenten begehbaren Oberfläche 77 versehen ist, zur stabilen Versiegelung des Trägerelements beiträgt.
• Die Figur 20c zeigt das der Boden oder das den Boden bildende Trägerelement 114 mit einer Verschlussvorrichtung 48, die eine mit einer transparenten begehbaren Oberfläche 77 vorzugsweise als Glas- oder Plexiglasplatte vorgesehen ist. Dieses Trägerelement ist luftdicht verschlossen, indem mittels Druckluftbeaufschlagung die ausdehnbare Verschlussvorrichtung 48 die begehbare Oberfläche 77 umschließt.
• Die Figur 21 zeigt ein solares Kraftwerk auf einer nachführbaren Freilandfläche, die mit technischen Komponenten ausgestattet ist. Diese sind teilweise als solare Technik in Bausteinen und als Baukastenprinzip gestaltete Funktionseinheiten und für die Belegung von Dachflächen und Verkehrsflächen einsetzbar. Das gesamte System wird über einen oder eine Anzahl von Druckluftspeichern 117 geregelt.
• Die einzelnen Träger für Solarzellen 152 sind als Trägerflächen zur Aufnahme von Energieerzeugungssystemen, wie mit konventionellen solaren Zellen, mit Fresner-Konzentratorsolarzellen 91, Absorberflächen mit herkömmlicher oder mit der neuesten solaren Einheiten modular bestückbar. Die Trägerflächen sind durch einen Infrastrukturkanal 101 untereinander verbunden, so dass über eine Datenleitung eine Kommunikation, Elektrizität, erzeugte Druckluft durch Kompressoren mit einer Steuerung über Ventile geleitet und ausgetauscht werden kann. Die einzelnen Träger für Solarzellen 152 als Trägerflächen bestehen aus einem aufblasbaren Polymerrahmen 97 indem Seile oder Druckluftzwischenstreben 96 gespannt werden. Diese bilden eine Einheit als Trägerfläche, die sich vorzugsweise als gleichförmige gitterartige Struktur bildet. Die Module können in den Seilen oder den Druckzwischenstreben 96 über spezielle Wirkverbindungen 69 eingehängt und durch spezielle Verschlüsse fixiert werden. Die Module sind entweder mit lösbaren Verbindungen oder durch Verschlüsse fixiert oder verbunden. Es sind verschiedenartige Lösungen der Verbindungen gegeben, die über ösenartige Verbindungen, Verschraubungen oder schlauchförmige Formen als Feder-Nut-Prinzip vorhanden sein können. Alle Prinzipen können verschweißt oder verklebt ausgebildet sein. In der Figur wird eine zweifach gelagerte Kassettenfläche 126 gezeigt, indem die untere Ebene an der oberen Ebene über Verbindungen hängt. Diese Ebenen sind durch Druckluft über hydraulische Distanzhalter 124 oder über pneumatische Distanzmuskelhalter 125 in der Distanz veränderbar und steuerbar.
• Durch die zweifach gelagerten Kassettenfächer 126 wurde eine Art Nachführung unterhalb von Flächen und innerhalb der Trägerstruktur erzielt, indem unter anderen auch Folien untereinander verschiebbar angeordnet werden können. Dadurch kann eine Verschattung unter anderen durch die Positionen 124 und 125 gesteuert und erreicht werden, indem zwei übereinander liegende speziell bedruckte Folien verschoben werden. Eine reflektierende Folie 84 ist zur Abschirmung von übermäßiger Strahlung für die Vegetation oder zur weiteren Energieeffizienzsteigerung der darüber liegenden Solarzellensysteme nutzbar. Mit dem System ist es möglich eine Regensammel- und Verteilungssystem so zu gestalten, dass mittels Druckluft zwei Folien miteinander verschoben werden.
• Die Ausgestaltung kann so sein, dass die Flächen perforiert sind, so dass sie übereinander liegend zusammengepresst werden und die Löcher in der Folie versetzt verschlossen angeordnet liegen. Bei diesem Vorgang wird Regenwasser gesammelt, sobald diese übereinander geschoben werden ist das Regenwasser gesteuert zur Bewässerung einsetzbar. In einer Wasserzisterne 168 wird das gesamte Regenwasser zusammengeführt und später für die Bewässerung der Vegetation genutzt. Die untere Ebene kann zum Zweck des Einsatzes von Konzentratoren genutzt werden, da über dieser Ebene Linsen zentriert werden, die die Sonne auf dem System bündeln und nutzbar machen. Die zweifach gelagerten Kassettenfächer 126 lassen eine Vielzahl von weiteren nutzbaren zusätzlichen Mehrwerteffekten zu.
• Die 18 zeigt die mögliche neue Nachführtechniken auf, indem über die Art der Stützenausbildung verschiedene Träger beschrieben werden, die die Trägerflächen einzeln unterschiedlicher Anwendung aufnehmen. Differenziert ausgeprägte Stützelemente und Verbindungselemente zeigen eine Vielzahl von Nachführung, die eine optimale Energieeffizienz erzielen.
• Die Trägerflächen sind über eine gelenkartige Verbindung 11 an der ausschiebbaren Teleskopstütze 119 verbunden, wobei das ausschiebbare Stützelement in der Zylinderaufnahme 120 läuft. Vorzugsweise ist die Stützenbewegung durch einen Luftkammersack 118 steuerbar, der gezielt über Druckluft in der Zylinderaufnahme 120 aufblasbar ist und das darin befindliche Stützenelement bewegbar macht. Ein pneumatisch kegelförmiger Muskel 12 mit einer gelenkartigen Verbindung 11 macht die Trägerfläche nachführbar.
• Die Ausbildung einer Stützeneinheit an dem Trägersystem kann auch kombiniert geprägt sein, in dem eine pneumatisch rollbare Metallkonstruktion 127, durch Bewegungsführungsrollen 128, die Stütze in der Höhe stabil verstellt. Über eine Bewegungsvorrichtung 47 mit einem Druckluftventil 99 wird der Bewegungsprozess über eine gleitende Stützenaufnahme 76 gesteuert, indem die Bewegungsvorrichtung 47 mit einer aufrollbaren und federartigen Rolle zur Aufwicklung der pneumatisch rollbaren Metallkonstruktion 127 vorgesehen ist. Die Trägerfläche wird über einen aufblasbaren Polymerrahmen über Eckaussteifung 129 aufgenommen. Innerhalb des Polymerrahmens 97 sind Druckluftstreben eingebunden, die über Haltekugeln 98 statisch fixiert sind. Die Längenveränderung der Trägerfläche wird über die Stützen untereinander durch Elemente wie Längenausgleichsmechanismen 121 oder Stützenpuffer 122 ausgeglichen. Diese Bewegungsprozesse laufen entweder über hydraulische, pneumatische oder durch Federprinzipien ab.
• Dieser Bewegungsprozess kann auch über beispielhafte aufrollbare Vorrichtungen von statten gehen. Eine Möglichkeit sind die Stabilisationsseile 123, die das Trägersystem statisch abhängen und an einer Seilbefestigungsvorrichtung 135 stabilisieren. Durch den Einsatz von Stabilisationsseilen 123 wird durch eine Seilverkürzung und Seilverlängerung über Längenausgleichsmechanismen 121 oder Stützenpuffer 122 in einer Vorrichtung an oder in der teleskopartigen Stütze, vorzugsweise als ausschiebbaren Teleskopstange 119 ausgebildet eine Längenveränderung erreicht. Die Zeichnung zeigt weiterhin eine zusätzliche beispielhafte Ausführung, indem auf einem Mast 134, der in einer Höhe angebracht ist, verschiedenartige Komponenten gelagert sind, die vor Fremdeinwirkung geschützt sind. Alle Verbindungen, die über einen Infrastrukturkanal 101 mit der Trägerfläche unter anderen in einer kommunizierenden Verbindung stehen, sind über Fernübertragung zu erreichen Diese Komponenten sind, wie der kontrollierbare Höhendruckluftspeicher 130, die Kontroll-Datenübertragung 131, die Kontrollmessdateneinrichtung 132 und die Wetterstationen 133 zu erreichen. Die technischen Komponenten haben kein allzu hohes Gewicht, einen geringen Wartungszugang und sind gegen Diebstahl oder Sachbeschädigung gut positionierbar. Sollte das Gewicht dennoch hoch sein, bietet es sich an, diese Komponenten auf dem Boden über ein Bauwerk oder in der Erde zu positionieren. Über ein zuschaltbares Notdruckaggregat 167 können schnell Druckverluste beseitig oder die Hauptdruckpumpe temporär ersetzt werden, bis der technische Defekt behoben ist, ohne das das System einen Ausfall an Energieerträgen zu verzeichnen hat. Nachts kann der komplette Polymerrahmen 97 und die Druckluftzwischenstreben 96 als Lichtkörper 158 zusätzlich zur Tragstruktur seine Funktion als Synergieeffekt haben und die Multiunktionseinheiten 136, die selbst leuchten können, werden über die Gitterstruktur verschaltet und modular ausgelegt.
• 22a zeigt ein Verbindungselement im Ausschnitt in der Dachfläche, in der Freilandanlage und in der Belegung von Verkehrsflächen. Ein aufblasbarer polymerer Rahmen 97 bildet die äußere statische Einfassung des Systems. Zwischen dem aufblasbaren polymeren Rahmen 97 sind Druckluftzwischenstreben 96 angeordnet, die die Trägersysteme über Druckluftkammern 95 aufnehmen. An den Endpunkten einer jeder einzelnen Druckluftzwischenstrebe 96 befinden sich auf jeder Seite eine Haltekugel 98 mit einem Führungsstab 100 und einem mittig integrierten Druckluftventil 99. Die Druckluftstrebe ist in einer länglich angephasten Toleranzöffnung 107 gelagert und bildet mit den anderen Druckluftstreben 96 somit eine sichere statische Gitterstruktur der Gesamtfläche. Innerhalb des Polymerrahmens 97 kann in der untersten Zone ein Druckluftspeicher 117 vorhanden sein, der in einer separaten Kammer sich automatisch erst dann zur Geltung kommt, wenn eine ungewollte Leckage im System entsteht, die über die separate Kammer aufgefangen werden kann. Die Druckluftstrebe 96 kann bei Wartungsarbeiten im Betrieb komplett über einen Wartungsregelschieber 109 und der anderen Infrastrukturen, der Absorber-Regenwassersammelleitung 102, der elektrischen Leitungen 104 einschließlich der statischen Zugzone 103 über eine spezielle Wirkverbindung 157 getrennt und seitlich über die angephaste Toleranzöffnung 107 entfernt werden.
• Es besteht auch die Möglichkeit über einen Infrastrukturkanal 101, der komplett über den gesamten aufblasbaren Polymerrahmen 97 sich erstreckt, Teilbereiche zu warten, indem eine lösbare Wartungsklappe 106 Abschnitte eingrenzt und öffnet. Der untere Bereich ist durch einen Aussteifungspuffer der Zugzone 105 sicher eingebettet. Sicherungsverschlüsse 25 an der Wartungsklappe 106 verhindern ungewollten fremden Eingriff. Nachts, kann der komplette Polymerrahmen über LED-Lichteinheiten 137 zum Leuchten gebracht werden und die Funktion eines Lichtkörpers 158 übernehmen. Das gleiche gilt für die Druckluftzwischenstreben 96, die ebenfalls mit diesen Lichtkomponenten bestück sind.
• 22b zeigt den aufblasbaren Polymerrahmen 95 im Schnitt. Die Haltekugel 98 liegt versenkt und fixiert in der angephasten Toleranzöffnung 107 und ist verbunden mit dem Führungsstab 100, der eine Schraubverbindung oder andere Wirkverbindung zu dem stabilen Strebenabschluss 110 der eingefassten Druckluftzwischenstrebe 96 aufweist.
• Über eine Dichtungseinfassung 87 kann an den Übergängen zwischen dem aufblasbaren Polymerrahmen 97 und der Druckluftzwischenstrebe 96 keine Druckluft unkontrolliert entweichen. Die Übergänge der Infrastrukturen sind so ausgestaltet, das eine spezielle Wirkverbindung 157, die aus dem Wartungsregelschieber 109, einer Infrastruktur-Kreislaufsteckverbindung 111 besteht und eine Trennung des gesamten Infrastrukturkanals 101, der Absorber-Regenwassersammelleitung 102, der statischen Zugzone 103 und der elektrischen Leitung 104 aus dem Kreislauf jederzeit ermöglicht und das System vor Druckabfall und unkontrollierten physikalischen Prozessen (Kurzschluss, Leckagen etc.) bewahrt. Der aufblasbare Polymerrahmen hat einen Sensor gesteuerten Druckluft und Temperaturfühler 112, der bei statischer Mehrlast durch Veränderung der klimatischen Verhältnisse (z. B. Wind, Schnee, Regen) Unter- oder Überdruck erzeugt, um das Gesamtsystem stabil zu halten und um die Temperatur innerhalb der Druckluftkammer 95 zu erhöhen oder zu senken, um z. B liegenden Schnee durch Temperaturdifferenz zum Abschmelzen zu bekommen. Über innen eingefasste reflektierende Folie 84 wird der Temperaturverlust des zirkulierenden Wassers minimiert, indem Sonneneinstrahlung eingefangen und in dem Aussteifungspuffer der Zugzone 105 als eine Art Speichermasse genutzt wird. In der Mantelfläche des aufblasbaren Polymerrahmens 97 befindet sich eine zusätzliche seitlich Zugverstärkung 108 um den Rahmen vor Stau und Sogkräften zu stabilisieren. Über Druckluft oder einer anderen Wirkverbindung kann die statisch wirksame Zugzone 103 bei erhöhter Belastung automatisch dynamisch geregelt und vorgespannt werden. Die Wartungsklappe 106 wird über Sicherungsschlüsse 25 mit einer speziellen schnell wartbaren Infrastrukturkanal 101 versehen, der über Druckluftverbindung, mechanisch oder durch andere Wirkverbindung zu öffnen ist.
• 23a zeigt eine einfache und kostengünstige Nachführmöglichkeit, in dem eine folienartige und schlauchförmige Vorrichtung 166 oder auch Folien in den schlauchartige Kammern 46 und deren Solarzelleneinheit 4 oben aufliegen oder andere Kombinationsmöglichkeiten, bei denen übereinander liegend Kreuzungspunkte der Schläuche vorhanden sind, die die Zellen je nach Druckluftbeaufschlagung hoch drücken oder nachführen. Die Solarzelleneinheiten 4 werden über ein internes Gehäuse 60 und einer zusätzlichen Trägerschutzschicht 1 begehbar und vor Fremdeinwirkung geschützt und auf der Befestigungsebene 20 auf Dachflächen, Freilandanlagen oder auf Verkehrsflächen lösbar fixiert.
• 23b zeigt eine einfache Nachführmöglichkeit, in dem eine folienartige und schlauchförmige Vorrichtung 166 oder auch Folien dargestellt sind, in denen schlauchartige Kammern 46 vorzugsweise als Druckschläuche 15 verlaufen, auf denen die Zellen liegen oder bei den übereinander liegende Kreuzungspunkte der Schläuche die Zellen je nach Druckluftbeaufschlagung hoch drücken oder/und nachgeführt werden können.
• 24 zeigt die Draufsicht des Gesamtsystems mit dem aufblasbaren Polymerrahmen 97 und mit der angedeuteten gestrichelten Infrastruktur, die das Druckluft-Kreislaufsystem 63 darstellt und eine Eckaussteifung 129, die eine Verhinderung der Gesamtfläche vor Torsionskräften, anderen Verdrehungen und Verbiegungen bewirkt. An den äußeren Eckpunkten des aufblasbaren Polymerrahmens 97 sind ausschiebbare Telekopstützen 119 mit Stützenpuffer 122 vorhanden, die die Veränderungen der Länge des Systems durch die Bewegungsprozesse der Gesamtfläche bei Herausfahren der ausschiebbaren Teleskopstützen 119 durch Druckluft ausgleichen und interne Spannungen verhindern. An den Enden sind die Haltekugeln 98 zu sehen. Innerhalb des aufblasbaren Polymerrahmens 97 sind die Druckluftzwischenstreben 96 in einer Gitterstruktur in der X und Y-Achse dargestellt. An den Kreuzungspunkten überlappen sich die Druckluftstreben durch Einfassungen oder sie haben spezielle Öffnungen zur Aufnahme der Druckluftzwischenstreben 96.
• An den Kreuzungspunkten entstehen Felder zur Belegung, die mit einem Träger für Solarzellen 152, einer Multifunktionseinheit 136, einer transparenten Luftkammertasche 24 und oder in Kombination mit Druckluftrahmen 81 mit oder ohne Nachführung in Kombination mit einem Lichtkörper 158 über einen Basisträger 8 und der nötigen konstruktiven Anbindung auf die Druckluftzwischenstreben 96 aufgebracht und verbunden sind. Die Multifunktionseinheiten 136 sind nicht zur solaren Stromerzeugung gedacht und für die Belegung der verschalteten Teilflächen nutzbar. Die ausschiebbaren Teleskopstützen 119 sind für einen modularen Aufbau von verschiedenartigsten Gesamtflächen vorgesehen, was über eine Aufnahme von bis zu 4 Wirkverbindungen, die an den einzelnen obersten Ende der Teleskopstütze angeordnet sind, ermöglicht, um die Aufnahme von Stützenpuffer 122 zu erreichen.
• 25a und b zeigen die räumliche Darstellung einer Multifunktionseinheit 136, die aus aufblasbaren Luftkammern oder aus festen polymeren Tragstrukturen besteht und den doppelwandigen Multifunktionsraum 147 bildet. Die Multifunktionseinheit 136 wird über einen polymeren Konstruktionsrahmen 142, der über eine trichterförmige geneigte Wassersammelfläche 141 in ein Wassersammelbecken 140 mündet, ausgestaltet. Unterhalb des Regenwassersammeltrichters 146 befindet sich ein Tauwasser geschützter Anschlussring 143, der eine Vereisung und einen Verschluss des Anschusses in der kalten Jahreszeit verhindert. Dargestellt ist eine höhenvariable Spiralleitung für Regenwasser 139 bei kleiner Anzahl der Multifunktionseinheiten. Bei hoher Stückzahl der Belegung übernehmen seitliche modulare Druckluftanschlüsse 18 und eine modulare Infrastrukturanbindung 19 die Gesamtverschaltung der einzelnen Multifunktionseinheiten 136. In der infrastrukturellen Anbindung ist eine Druckluftleitung mit integrierten elektrischen Leitungen 113 vorgesehen. Innerhalb der doppelwandig aufgebauten und aufblasbaren Luftkammer ist ein Lichtkörper 158 vorzugsweise als eine LED Einheit 137 wärmebeständig und isoliert integriert, sodass das Licht über ein schwenkbaren und verstellbare Reflektionsschürze 144 bis zu 360° beweglich ist, um die Lichtrichtungen nach oben oder unten zu verändern oder zu kombinieren. Eine Licht-Projektionseinheit 145 kann Bilder und Lichteffekte für Werbezwecke oder Events auf einer Kippvorrichtung 162 über eine horizontal angeordnete schwenkbare Projektionsebene 159 und äußeren Wirkverbindungen 69 nutzbar machen, indem über eine Vorrichtung Bilder spiegelverkehrt in den Lichtkörper 158 projiziert werden. Die Multifunktionseinheit 136 wird über polymere Befestigungselemente 138 an die Druckluftzwischenstrebe 96 mit einer Wirkverbindung 69 befestigt und kann schnell gelöst werden.
• 26 zeigt zwei unterschiedliche Funktionsprinzipien a) und b) der Grund- und Versorgungseinheiten im Aufrollverfahren. Die Darstellung stellt die aufgerollte Befestigungsebene mit Funktionseinheiten 148 der polymeren Trägerplatte 85 dar, die aufblasbar oder als feste Einheit mit der Befestigungsebene 20 verbunden ist. In der festen oder innerhalb der aufblasbaren polymeren Trägerplatte 85 sind die Aufnahmeadapter 14 für die pneumatischen Muskel, die integrierten Gelenkschalen 9, die Muskelaufnahme 17, die Druckluftleitungen 15, der Druckluftadapter 13 und für die infrastrukturelle Anbindung der Druckluftleitung mit integrierten elektrischen Leitungen 113 angeordnet. Über eine zu öffnende mittig positionierte Wartungs- und Installationsplattform 149, können Instandhaltungsarbeiten im laufenden Betrieb vorgenommen werden. Über eine Klebeverbindung 73 oder über Befestigungsösen 90 oder über eine polymere Befestigungsaufnahme mit Druckzwischenstreben 151 werden die Funktionseinheiten fixiert. Zwischen der aufgerollten Befestigungsebene mit Funktionseinheiten 148 befindet sich eine Trennvorrichtung für die Funktionseinheiten 150. Die polymere Trägerplatte 85 mit seinen dazugehörigen Komponenten kann aber muss nicht getrennt werden und hängt von den Einsatzbedingungen ab.
• Bezugszeichenliste

1

Trägerschutzschicht

2

Aufblasbare Stabilisatorfläche

3

starre/flexibles Solarmodul (Generatorfläche)

4

Solarzelleneinheit

5

Verbindungsrahmen

6

Grund- und Versorgungsrahmen

7

Druckluftzufuhr

8

Basisträger

9

Gelenkschalen

10

Kolben

11

gelenkartige Verbindung

12

pneumatischer kegelförmiger Muskel

13

Druckluftadapter

14

Aufnahmeadapter

15

Druckluftleitungen

16

Einlassvorrichtung

17

Muskelaufnahme

18

modulare Druckluftanschlüsse

19

modulare Infrastrukturanbindung

20

Befestigungsebene

21

Dünnschichtfolie

22

aufklappbarer Luftkammerträger

23

Folienunterlage

24

transparente Luftkammer

25

Sicherungsverschlüsse

26

Polymere Verstärkung

27

Wirkverbindung mit Druckluft

28

veränderbare Gleitverbindung

29

Kolben-Staubereich

30

Kolbenführung

31

Druckluftspirale

32

teleskopartige Kammervorrichtung

33

Mantelflächenstabilisator

34

Ringbefestigung

35

Kreiskolbenkompressor

36

Kreiskompressor

37

variabler Scheibenkolben

38

spiralförmige Druckluftleitung

39

Druckluftzufuhr über Druckluftspirale (31)

40

Gleitlager

41

Gleitlagerführung

42

Führungslasche

43

Führungskolben

44

Flexible Dichtung

45

Gelenkaufnahme

46

schlauchförmige Luftkammer

47

Bewegungsvorrichtung

48

Verschlussvorrichtung

49

Versorgungskammer

50

Schlauchführung

51

Arretierung und Fixierungseinheit

52

Schutzkappe

53

Schlauch

54

Funktionsöffnung

55

Rollen

56

Rollenverjüngung

57

seitlicher Druckluftschlauch

58

Führungsbänder

59

Rollenlager

60

Gehäuse

61

Druckluftarretierung

62

mechanische Wirkverbindung

63

Druckluft-Kreislaufsystem

64

rollendes Widerlager

65

gleitendes Widerlager

66

Schlauchende mit Anschlusspunkt

67

Druckluftpumpe

68

Antriebsvorrichtung

69

Wirkverbindung

70

feste Stütze

71

gleitende Stützenaufnahme

72

Stützfuß

73

Klebeverbindung

74

arretierbares Widerlager mit Druckluft

75

folienartige aufblasbare Stütze

76

gleitende Stützenaufnahme

77

begehbare Oberfläche

78

Stützenfläche Vorderseite

79

Stützenfläche Rückseite

80

Luftkollektorausgang

81

Druckluftrahmen

82

wärmebeständige Verbindung

83

Wärmetauscher

84

reflektierende Folie

85

polymere Trägerplatte

86

polymere Tragstruktur

87

Dichtungseinfassung

88

transparente Folie

89

konvektive Kühlung

90

Befestigungsösen

91

Fresner-Konzentratorsolarzelle

92

konventionelle Solarzelle

93

transparente organische Solarzelle

94

wärmebeständiger Abstandspuffer

95

Druckluftkammern

96

Druckzwischenstreben

97

aufblasbarer Polymerrahmen

98

Haltekugel

99

Druckluftventil

100

Führungsstab

101

Infrastrukturkanal

102

Absorber-Regenwassersammelleitung

103

statische Zugzone

104

elektrische Leitung

105

Aussteifungspuffer der Zugzone

106

lösbare Wartungsklappe

107

angephaste Toleranzöffnung

108

seitliche Zugverstärkung

109

Wartungsregelschieber

110

stabiler Strebenabschluss (luftdicht)

111

Infrastruktur-Kreislaufsteckverbindung

112

Sensor gesteuerter Druckluft und Temperaturfühler

113

Druckluftleitung mit integrierter elektrischer Leitung

114

Boden oder bodenbildendes Trägerelement

115

Stauvorrichtung

116

Widerlager fest oder pneumatisch steuerbar

117

Druckluftspeicher

118

Luftkammersack

119

ausschiebbare Teleskopstütze

120

Zylinderaufnahme

121

Längenausgleichsmechanismus

122

Stützenpuffer

123

Stabilisationsseile

124

hydraulische Distanzhalter

125

pneumatischer Distanzmuskelhalter

126

zweifach gelagerte Kassettenfächer

127

pneumatisch rollbare Metallkonstruktion

128

Bewegungsführungsrollen

129

Eckaussteifung

130

kontrollierbarer Höhendruckluftspeicher

131

Kontroll-Datenübertragung

132

Kontrollmessdateneinrichtung

133

Wetterstation

134

Mast

135

Seilbefestigungsvorrichtung

136

Multifunktionseinheiten

137

LED-Lichteinheit

138

polymere Befestigungselemente

139

höhenvariable Spiralleitung für Regenwasser

140

Wassersammelbecken

141

geneigte Wassersammelfläche

142

polymerer Konstruktionsrahmen

143

Tauwassergeschützter Anschlussring

144

verstellbare Reflektionsschürze

145

Licht-Projektionseinheit

146

Regenwassersammeltrichter

147

Doppelwandiger Multifunktionsraum

148

aufgerollte Befestigungsebenen mit Funktionseinheiten

149

Wartungs- und Installationsplattform

150

Trennvorrichtung für die Funktionseinheiten

151

polymere Befestigungsaufnahme für Druckzwischenstreben

152

Träger für Solarzellen

153

Druckluftsensor

154

Temperaturfühler

155

Lichtsensor

156

Windruckregler

157

spezielle Wirkverbindung

158

Lichtkörper

159

schwenkbare Projektionsebene

160

aufrollbares festes Material

161

ventilartige Vorrichtung

162

Kippvorrichtung

163

reflektierende Folie

164

Strings

165

Aufnahmevorrichtung für Solarzellen

166

folienartige und schlauchförmige Vorrichtung

167

Notdruckaggregat

168

Wasserzisterne

169

Innere Kammer

170

Äußere Kammer

171

falzartige Führung

172

Korpusform

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2008119094 A2 [0004]
• DE 2604345 A1 [0005]
• DE 3631505 A1 [0006]
• DE 2718528 A1 [0007]
• DE 19825785 A1 [0008]
• DE 10109529 A1 [0008]
• DE 202006001921 U1 [0011]
• DE 102005032716 A1 [0014]
• DE 202009006941 [0015]
• WO 2009109472 A1 [0016]
• EP 1903613 A1 [0017]
• DE 102008059558 A1 [0018]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Photon „Nachführsystem Marktübersicht” Ausgabe Oktober 2009 [0002]

Claims (17)

1. Trägersysteme für flexible oder starre solare Energieumwandlungseinheiten (3, 4) wie Solarzellen (83, 89, 91, 92, 93), Absorbern (102), Sonnenluftkollektoren (80), die zwischen den Energieumwandlungseinheiten (3, 4), die durch einen Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) gehalten sind, und einer Befestigungsebene (20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersystem aus einem oder aus mehreren aufblasbaren Element (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) besteht, die in definierter Abhängigkeit voneinander durch Druckluftzufuhr (7) steuerbar in ihrem Volumen veränderbar sind, und das aufblasbare Element (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) in einer beliebigen geometrischen Form stabilisiert ist.
2. Trägersysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) aus mindestens zwei Kammern besteht, die in definierter Abhängigkeit voneinander durch Druckluftzufuhr (7) steuerbar in ihrem Volumen veränderbar sind und oder das Trägersystem kombiniert mit gelenkigen, scharnierartigen und festen nicht aufblasbaren Elementen besteht.
3. Trägersysteme nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersystem zum Halten und/oder zum Führen der solaren Energieumwandlungseinheiten (3, 4) dient.
4. Trägersysteme nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersystem und/oder die aufblasbaren Elemente (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) mit Druckluftzufuhr (7) beaufschlagbare polymere Folien sind und/oder diese polymeren Folien im Verbund mit anderen biegsamen, enzfaltbaren, seil- oder stabförmigen, blech- oder plattenartigem Materialien stabilisiert sind.
5. Trägersysteme nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das aufblasbare Element ein pneumatischer Muskel (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) ist.
6. Trägersysteme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass um den pneumatischen Muskel (2, 10, 12, 15,17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) eine Druckluftleitung (31) spiralförmig stabilisierend und versorgend angeordnet und faltbar ist.
7. Trägersysteme nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatischer Muskel (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) in Form eines Kegels aufgebaut ist, dessen Spitze über einen kegelförmigen Kolben (10), dessen Basiskreis im Durchmesser veränderbar ist, und mindestens einer Luftdruckkammer in der Höhe steuerbar ist.
8. Trägersysteme nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersystem zur Nachführung der Energieumwandlungseinheiten (3, 4) aus mindestens einer schlauchförmiger in der Länge und im Winkel gegenüber der Befestigungsebene (20) veränderbaren Luftkammer (46) besteht.
9. Trägersysteme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Längen- und Winkelveränderung der schlauchförmigen Luftkammern (46) eine Bewegungseinrichtung (47) dient, die aus einer steuerbaren Rollenvorrichtung (48) besteht, die durch Quetschen und Bewegen Druckluft aus einer Versorgungskammer (49) oder einer zweiten schlauchförmigen Luftkammer (46) in den schlauchförmigen Luftkammern (46) reguliert.
10. Trägersysteme nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Winkelveränderung der schlauchförmigen Luftkammern (46) eine Schlauchführung (50) und/oder eine Vorrichtung, die als rollendes (64) oder gleitendes Widerlager (65) ausgebildet und/oder als gelenkartige Verbindung (11) am Trägersystem angeordnet ist.
11. Trägersysteme nach Anspruch 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung notwendige Druckluftschläuche (57) seitlich an den schlauchförmigen Luftkammern (46) ohne Quetschung an der Rollenvorrichtung (48) geführt sind und/oder in Führungsbänder (58) integriert sind.
12. Trägersysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) aufblasbar und zusammen mit der Energieumwandlungseinheiten (3, 4) aufrollbar ist.
13. Trägersysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) an mehreren aufblasbaren Elementen (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) aufgehängt ist
14. Trägersysteme nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) aus mehreren aufblasbaren Elementen (2, 10, 12, 15, 17, 22, 24, 29, 31, 32, 33, 35, 38, 46, 53, 63, 75, 81, 95, 96, 97, 113, 118, 119, 125, 127, 136, 152, 158, 169, 170) besteht, die mittels Druckluftzwischenstreben (96) derart modulartig zusammensetzbar und erweiterungsfähig sind, dass der Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) mindestens auf einer folienartigen, aufblasbaren Stütze (75) nachführbar ist.
15. Trägersysteme nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützen und dem Grund- und Versorgungsrahmen (6, 8) steuerbare Ausgleichsdämpfer (122) angeordnet sind.
16. Trägersysteme nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieumwandlungseinheiten (3, 4) bei Druckluftbeaufschlagung sich durch überlappende, unter- oder übereinander kreuzende und längsverlaufende Schläuche (15) oder über folienartige Kammerstrukturen nachführbar angeordnet sind.
17. Trägersysteme nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersystem hybrid aufgebaut ist, indem über Schläuche (15) und kammerartige Strukturen Wasser oder Luft erwärmbar und kühlbar ist.

Images