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Die Erfindung betrifft ein Freiland-Montagesystem für Solarmodule, die umfangsseitig zumindest teilweise in einer rahmenartigen Umfassung aufgenommene Modulfelder aufweisen und geneigt angeordnet sind.
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Solche Solarmodule sind häufig in einer Reihe aneinander anschließend angeordnet, abgestützt über Tragstrukturen mit Sparren und/oder Pfetten, auf denen die Module aufliegen und befestigt sind, und decken ganze Solarfelder ab, so dass schon wegen der Anzahl der für die Aufstellung der Solarmodule erforderlichen Montageelemente der Frage der Kosten für die Montagesysteme als solche wie auch der Montage- und Unterhaltungskosten für solche Montagesysteme in Relation zu den zunehmend sinkenden Kosten für die Solarmodule als solche immer größere Bedeutung zukommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Montagesystem zu schaffen, das sich durch einen einfachen Aufbau aus einfachen Teilen bei bezogen auf die Montagegegebenheiten eines jeweiligen Feldes kleiner Teilevielfalt auszeichnet, das sich schnell und einfach montieren lässt und das bezogen auf unterschiedliche Montagegegebenheiten auf jeweiligen Montagefeldern mit geringem Aufwand abgestimmt werden kann.
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Erreicht wird dies bezogen auf ein Freiland-Montagesystem für Solarmodule mit umfangsseitig zumindest teilweise, im Regelfall vollständig, in einer rahmenartigen Umfassung aufgenommenen und meist geneigt – ausgerichtet auf die Sonneneinstrahlung – angeordneten Modulfeldern dadurch, dass die Module an ihren einander gegenüberliegenden, quer zur Reihe verlaufenden Modulseiten – im Bereich der rahmenartigen Umfassung – über Stützen gehalten aufgeständert sind, wobei die Stützen, zur meist bodenseitigen Aufstellfläche festgelegt, gegen die rahmenseitige Umfassung der Modulfelder über mit der Umfassung zu verbindende Stützzonen auslaufen, über welche bei quer zur Reihe nebeneinander liegenden, aneinander angrenzenden Modulen diese erfindungsgemäß sowohl gemeinsam abgestützt wie auch miteinander verbunden werden. Hierbei bilden die Stützen die alleinige Tragstruktur für die Solarmodule, insbesondere ist zu den Solarmodulen in deren Verbund keine weitere Unterkonstruktion, sei es in Form Pfetten, Sparren oder eines entsprechenden Verbundes erforderlich, so dass ein geringerer Materialbedarf und auch geringerer Montageaufwand gegeben ist.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es, als Stützen bodenseitig verankerte, so beispielsweise eingerammte Stützsäulen zu verwenden. Bezogen auf die erfindungsgemäße, einfache Gesamtlösung ist es hierfür ausreichend, über der quer zur Reihe sich erstreckenden Länge eines Solarmodules lediglich eine solche Stützsäule vorzusehen, und bei zwei aneinander grenzenden Solarmodulen eine solche Stützsäule als gemeinsame Stütze.
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Für die Stützen als solche, wie auch für das Montagesystem insgesamt ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, wenn die Stützen als U-förmige Stützbügel ausgebildet sind, welche gegen. die Module aufragende, mit diesen rahmenseitig über die Stützzonen verbundene Stützschenkel und einen diese verbindenden, zur bodenseitigen Aufstellfläche abstützenden Auflagesteg, der insbesondere auch als Halterungssteg dient, aufweisen. Derartig aufgebaute Stützen lassen sich unter Verwendung von Flachmaterial, aber auch U-Eisen oder Rohren, in einfachster Weise herstellen und bieten sowohl hinsichtlich der Abstützung der Solarmodule wie auch hinsichtlich der Fixierung zur Bodenfläche besonders gute Voraussetzungen. Die Fixierung zur Bodenfläche wiederum kann besonders einfach beispielsweise durch Belastungskörper erfolgen, die als Betonelemente mit einer zum Steg offenen und zum Steg übergreifenden Rinnenführung ausgebildet sind. Ergänzend, oder auch unabhängig davon, kann der Steg durch Bodenanker, wie Heringe, Erdnägel oder Erdschrauben fixiert sein.
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Auch solche U-förmigen Stützen ermöglichen in vorteilhafter Weise die Verbindung aneinander angrenzender Solarmodule, wobei diese Verbindung durch Verschraubung von endseitig zu den Stützschenkeln abgewinkelt vorgesehenen Stützzonen, insbesondere Stützarmen, gegen die rahmenartige Umfassung erfolgen kann, in der im Regelfall im Lieferzustand der Solarmodule Öffnungen vorgesehen sind, die auch als Schrauböffnungen zu verwenden sind. Im Rahmen der Erfindung stellt eine Klemmverbindung zwischen Solarmodul und direkt rahmenseitig jeweils abstützender Stütze eine bevorzugte Lösung dar, bei der ein zur Umfassung aufliegendes, diese überdeckendes Klemmstück über eine Schraubverbindung gegen die Stütze verspannt wird. So lassen sich zwei aneinander angrenzende Solarmodule über ein Klemmstück und nur eine Schraube verbinden und gemeinsam zu der jeweils nur einen gemeinsamen Stütze fixieren. Die so realisierte Klemmverbindung ermöglicht hinsichtlich der Montage bei sehr geringem Aufwand eine große Flexibilität und ist sehr toleranzunempfindlich.
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Das erfindungsgemäße Montagesystem mit Verbindung aneinander angrenzender Solarmodule über rahmenseitig untergreifende und deren alleinige Abstützung bildende Stützen mit jeweils einer Stütze je quer zur Reihe verlaufender Modulseite ist sowohl für Solarmodule geeignet, die von den Stützen an ihren in Längsrichtung der Module verlaufenden Längskanten untergriffen sind, wie auch für Solarmodule, die in Querrichtung angeordnet sind, also die über ihre schmalen Seiten aneinander angrenzen, wobei der jeweiligen Anordnung der Quermodule auch durch in die verwendete Stützenart Rechnung getragen werden kann und beispielsweise durch die Wahl U-förmiger Stützbügel die Abstützverhältnisse für Solarmodule verbessert werden können, die an ihren quer zur Reihe verlaufenden Längskanten von den Stützen abgestützt werden.
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Zu den Stützen geneigt liegende und/oder von diesen abragende Stützzonen zur rahmenartigen Umfassung können durch Stützarme oder angesetzte Winkelelemente gebildet sein, sie können insbesondere aber bei U-förmigen, aus Flachmaterial, Profilen oder Rohren gebogenen Stützbügeln auch einstückig an die Stützschenkel anschließen, was eine besonders einfache Bauform ergibt. Werden die Stützarme angesetzt, so kann es zweckmäßig sein, diese mit dem jeweiligen Stützschenkel z. B. über eine Schraubverbindung zu verbinden, die auch in Höhenrichtung noch eine Justierung ermöglicht. Die Verwendung von U-förmigen Stützbügeln als Stützen macht es auch möglich, die Stützbügel angepasst an die quer zur Reihe gegebene Länge der jeweils abzustützenden Solarmodule auszubilden und so die Solarmodule beispielsweise im Bereich ihrer quer zur Reihe gegenüberliegenden Querkanten abzufangen. Eine solche Art der Aufständerung bietet auch die Möglichkeit, Solarmodule über Stützzonen, z. B. von Stützarmen, abzufangen, die in Richtung oder Reihe eine relativ große Überdeckungsbreite zu der rahmenseitigen Umfassung aufweisen, so dass sich günstige Belastungsverhältnisse ergeben und große Toleranzen ausgeglichen werden können. Stützarme können beispielsweise durch Winkeleisen gebildet sein, deren einer Schenkel zum jeweiligen Stützschenkel des Stützbügels festgelegt ist und deren anderer Schenkel sich hierzu unter einem der Neigung der Solarmodule zu den Stützschenkeln entsprechenden Winkel erstreckt und die Stützzone bildet.
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Gemeinsam ist den vorgeschilderten Lösungen, dass die Solarmodule erfindungsgemäß jeweils direkt auf den Stützbügeln tragend, und bei aneinander angrenzenden Modulen diese auch verbindend montiert sind, somit tragende, dachstuhlartige Unterkonstruktion mit Sparren und Pfetten entfallen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen. Die Zeichnungen zeigen im Einzelnen jeweils stark schematisiert in
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1 und 2 ein Montagesystem für Solarmodule auf einer Freilandaufstellfläche, in 1 in Seitenansicht quer zur Längserstreckung der Solarmodule und in 2 in einer Ansicht gemäß Pfeil II in 1,
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3 und 4 eine Seitenansicht gemäß 3 und 4 eine Ansicht gemäß Pfeil IV in 3,
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5 und 6 in 5 ein auf einer bodenseitig verankerten Stütze angebrachtes Solarmodul, und in 6 eine Ansicht hierzu in Richtung des Pfeiles VI in 5,
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7 eine isolierte Darstellung eines einen U-förmig gestalteten Stützbügels, wie in den 1 bis 4 im Grundsatz verwendet, in perspektivischer Darstellung,
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8 einen an einem Stützschenkel einer Stütze vorzusehenden Stützarm, wie in 4 veranschaulicht,
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9 eine weitere Möglichkeit der Verbindung nebeneinander liegender Solarmodule mit im Anschlussbereich zu den Umfassungen jeweils untergreifender Stütze durch Verklammern der Solarmodule gegen die Stützen, und
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10 und 11 die Aufständerung von Solarmodulen auf einer geneigten Aufstellfläche.
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In den Figuren sind Schemaanordnungen eines Freiland-Montagesystems für Solarmodule 1 veranschaulicht, die, wie angedeutet, umfangsseitig zum Modulfeld 3 eine rahmenartige Umfassung 2 zumindest außenseitig zum Rand und zur Unterseite aufweisen und die, wie aus den 2, 4, 6 und 11 ersichtlich, meist in Reihen aneinander anschließend aufgeständert sind, wobei die 2, 4, 6 und 11 jeweils lediglich zwei aneinandergereihte Solarmodule 1 zeigen.
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Die Solarmodule 1 sind in aller Regel zur Horizontalen geneigt, über Stützen 5 auf einer jeweiligen Aufstellfläche 4 angeordnet, die ihrerseits horizontal oder auch, zum Beispiel beim Aufstellen von Solarmodulen an Hängen oder auf Böschungen, auch geneigt sein kann. In den 1 und 3 sind als Stützen 5 U-förmige Stützbügel 6 gezeigt sind. Im Gegensatz hierzu ist die Stütze 5 gemäß 5 als Stützpfeiler 7 ausgebildet, der z. B. eingerammt in den Boden, die Aufstellfläche 4 durchsetzt und auf dieser nicht, wie in 1 veranschaulicht, lediglich belastet aufliegt.
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3 zeigt in Kombination die Fixierung der Stütze 5 zur Aufstellfläche 4 durch ein Ballastgewicht 8, analog zu 1, und Erdanker 10 oder dergleichen in Ergänzung hierzu.
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In den 1 bis 4 sind jeweils Stützen 5 in Form U-förmiger Stützbügel 6 mit gegen die Solarmodule 1 aufragenden Stützschenkeln 11 und einem diese verbindenden Auflagesteg 12 veranschaulicht. Auf dem Auflagesteg 12 ruht das Ballastgewicht 8, bevorzugt ausgebildet mit einer den Auflagesteg 12 über- und bevorzugt umgreifenden Auflagerinne, so dass eine sichere Positionierung gewährleistet ist.
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Im Verbund von Solarmodulen 1 zu einer Modulreihe 13 sind jeweils zwei in Längsrichtung der Reihe aufeinanderfolgende Solarmodule 1 gemeinsam über eine, insbesondere lediglich eine Stütze 5 abgefangen. 1 und 2 veranschaulichen hierzu als Beispiel zwei Solarmodule 1, die, bezogen auf ihre Längserstreckung geneigt zu einer horizontalen Aufstellfläche 4, aufgeständert angeordnet und über ihre Längskanten gemeinsam auf Stützarmen 14 der Stützschenkel 11 abgestützt sind. Die Stützzonen 24 bildenden Stützarme 14 sind in 1 als abgewinkelte Enden der Stützschenkel 11 veranschaulicht, können aber auch durch Ansatzstücke zu den Stützschenkeln 11 gebildet sein, wie z. B. vor allem in 4 und 5 veranschaulicht. Bei einstückig abgekanteter Struktur eines z. B. aus Flachmaterial gebogenen Stützbügels 6 weist der Stützbügel 6 bevorzugt insgesamt eine Materialbreite auf, die als Stützzone eine Auflage der rahmenartigen Umfassungen 2 der beiden benachbarten Solarmodule 1 ermöglicht, wobei, wie in 1 rechtsseitig eingedeutet, die zu den Stützschenkeln 11 abgebogenen Stützarme 14 unmittelbar gegen die rahmenartigen Umfassungen 2 der beiden Solarmodule 1 verschraubt sein können, was zu einer besonders einfachen Gesamtstruktur führt. Linksseitig veranschaulicht 1 eine verklammernde Verbindung der Umfassung 2 zur durch den Stützarm 14 gebildeten Stützzone des Stützschenkels 1 mit zwischen den aneinander anschließenden Solarmodulen 1 durchgreifender Schraube 9 und durch diese zum Stützarm 14 verspannter Spannplatte als Abdeckung 18.
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3 und 4 veranschaulichen eine im Prinzip sehr ähnliche Stützstruktur, wobei in den 3 und 4 die Solarmodule 1 allerdings quer zur Neigungsrichtung in Längsrichtung sich erstreckend auf den Stützen 5 angeordnet sind, und somit auch Stützbügel 6 bei vergleichbarem Materialaufwand zum Einsatz kommen können, die, wie in 3 gezeigt, die Solarmodule 1 quer zu ihrer Längserstreckung, also in Neigungsrichtung über die volle Breite endseitig abfangen. Insbesondere in Verbindung mit einer solchen Lösung kann es zur besseren Lastverteilung in der Abstützung zwischen Solarmodul 1 und als Stützbügel 6 ausgebildeter Stütze 5 zweckmäßig sein, Stützarme 15 vorzusehen, die durch quer zu den Stützschenkeln 11 verlaufende Winkelprofile 16 gebildet sind, deren Schenkel, wie aus 8 ersichtlich, entsprechend der Neigung der Solarmodule 1 im Winkel zueinander angestellt sind. Die Verwendung solcher in Verlaufsrichtung des jeweils untergriffenen Bereichs der rahmenartigen Umfassung 2 sich erstreckender Winkelprofile 16 erweist sich insbesondere im Hinblick auf die Reduzierung der Kantenbelastung wie auch der Verkürzung der freien Stützlänge zwischen aufeinanderfolgenden Stützen 5 als zweckmäßig. Die Verbindung zwischen dem jeweiligen Stützschenkel 11 und dem Schenkel 19 des Winkelprofiles 16 erfolgt bevorzugt durch Verschraubung verspannt bei Langlochanordnungen zur Aufnahme der Spannschrauben. Entsprechende Langlöcher 20 sind in 8 im Schenkel 19 vorgesehen.
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Eine Stütze 5 in Form eines Stützbügels 6, wie in 1 und 2 veranschaulicht, ist in 7 in Perspektive dargestellt, wobei 7 im Vergleich zu 1 auch zeigt, dass die Erstreckungsrichtung der Stützarme 14 zum jeweiligen Stützschenkel 11 im Rahmen der Erfindung nach Bedarf gewählt werden kann.
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Findet, wie in 5 und 6 veranschaulicht, zur gemeinsamen Abstützung aufeinanderfolgender Solarmodule 1 im Übergangsbereich lediglich ein Stützpfeiler 7 gemäß 5 Verwendung, so kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Lage aufeinanderfolgender Solarmodule 1 zueinander im Bereich der Abstützung über den Stützarm 14 nicht auf die Verbindung über einen Stützarm 14 zu beschränken, sondern – in entsprechender Funktion – einen Stützwinkel 21 vorzusehen, der als Steg einen Verbindungsstreifen 17 trägt. Dieser Verbindungsstreifen 17 erstreckt sich in Neigungsrichtung, also quer zur Reihe, über einen längeren Bereich als der Stützarm 14 und liegt zwischen dem Stützpfeiler 7 und den rahmenartigen Umfassungen 2 seitens des Solarmodules 1 im Bereich des Stützpfeilers 7. Dadurch ergibt sich eine höhere Verwindungssteifigkeit, und eine Reduzierung der Belastungen im unmittelbaren Angriffsbereich zwischen Stützarm 14 und rahmenartiger Umfassung 2, eine Lösung, auf die ggf. auch bei Gestaltungen gemäß 1 bis 4 zurückgegriffen werden kann. Insbesondere kann der Stützwinkel 21 über seinen zum Verbindungsstreifen 17 winkligen Arm 22 über eine schraubgesicherte Steck- und Langlochverbindung 25 zum Stützpfeiler 7 festgelegt sein.
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Bezogen auf die bisher geschilderten Gestaltungen gemäß 1 bis 8 ist davon ausgegangen, dass die rahmenartigen Umfassungen 2 der Solarmodule 1 zum jeweiligen Stützarm 14, 15 jeweils durch unmittelbare Verschraubung, wie angedeutet, erfolgt.
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9 zeigt diesbezüglich, dass der Stützarm 14 zu den rahmenartigen Umfassungen 2 der hier nicht dargestellten, aneinander angrenzenden Solarmodule 1 über eine Klemmverbindung festzulegen ist, bei der die Umfassungen 2 zwischen ihrer Anlagefläche zum durch den Stützarm 14 gebildeteten Stützzone und einer übergreifenden Abdeckung 18 beispielsweise durch Verschraubung verspannt sind. Insbesondere bei entsprechender Längserstreckung der Abdeckung 18, ggf. in Verbindung mit einem zur rahmenseitigen Umfassung 2 im Übergang auf die Stützarme 14 liegenden, gegebenenfalls flexiblen Verbindungsstreifen 23, lässt sich auch bei einer Abstützung über lediglich einen Stützpfeiler 7 im Angrenzungsbereich zweier aneinanderstoßender Module 1 eine bezüglich der Belastung der Module 1 günstige Lastverteilung erreichen, so dass sich über diese und die Klemmverbindung des Verbindungsstreifens 17 zum Solarmodul 1 Toleranzen in einfacher Weise ausgleichen lassen.
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Während in Verbindung mit den 1 bis 6 die Aufständerung der Solarmodule 1 in Anpassung an den Einfallswinkel der Sonnenstrahlen geneigt zu einer etwa horizontalen Aufstellfläche 4 veranschaulicht ist, zeigen 10 und 11 eine Anordnung, bei der die Solarmodule 1 über einer zur Horizontalen 27 geneigten Aufstellfläche 26, z. B. auf einer Böschung 28, an einem Hang oder dergleichen, angeordnet sind. Bei entsprechendem Böschungsgefälle können so Anordnungen für die Solarmodule 1 in Frage kommen, bei denen sich eine zur Böschungsneigung entsprechende Neigung der Solarmodule 1 ergibt, was sowohl, wie in 10 und 11 gezeigt, mit Stützbügeln 6 zu realisieren ist, wie auch mit Stützpfeilern, wobei Stützbügel 6 insbesondere bei weicherem Untergrund vorteilhaft sind. Zur Gestaltung der Stützbügel 6, wie auch von hier nicht gezeigten Stützpfeilern, wird auf die voraufgehenden Erläuterungen verwiesen.
