DE202005011800U1

DE202005011800U1 - Halterung eines plattenförmigen Solarmoduls

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Publication number: DE202005011800U1
Application number: DE202005011800U
Authority: DE
Original assignee: Krinner Innovation GmbH
Current assignee: Krinner Innovation GmbH
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2015-07-28

Abstract

Halterung eines plattenförmigen Solarmoduls mit den folgenden Merkmalen:
a) eine raumfeste Tragachse (2) ist an einem Tragwerk (1) abgestützt;
b) und zwar in derartiger Ausbildung, dass die aufgestellte Tragachse (2) mit der Waagerechten (4) einen Winkel α bildet, der etwa der geographischen Breite des Aufstellortes entspricht;
c) um die Tragachse (2) ist das in Form einer ebenen Platte ausgebildete Solarmodul (3) schwenkbar;
d) die Ebene des Solarmoduls (3) ist dabei auf einen festen Neigungswinkel β zur Tragachse (2) eingestellt;
e) und zwar in derartiger Anordnung, dass in einer durch die Tragachse (2) gelegten lotrechten Ebene die Tragachse (2) und die Ebene des Solarmoduls (3) sich unter einem Neigungswinkel von bis zu 23,5 Winkelgraden schneiden.

Description

Die Erfindung betrifft die Halterung eines plattenförmigen Solarmoduls. Hierbei kann es sich um Fotovoltaik-Module oder um solarthermische Module handeln. Es ist bekannt, derartige Module, zusammengesetzt zu großen Einheiten, stationär anzuordnen. Hierzu sind Gebäudeteile wie Dächer, Wände und Brüstungen besonders gut geeignet. Dabei werden vorhandene bauliche Flächen, die ohnehin der Sonne ausgesetzt sind, nutzbringend für die Energieerzeugung ausgenutzt. Bei der stationären Anordnung von Solarmodulen kann aber die Energieerzeugung nicht optimal sein, weil die Sonneneinstrahlung je nach Tages- und Jahreszeit sehr unterschiedlich ist, ganz abgesehen von Änderungen des Wetters. Im Verlauf eines jeden Tages ändert die Sonne die Richtung ihrer Einstrahlung von Osten nach Westen. Hinzu kommt die unterschiedliche Höhe der Sonne über dem Horizont je nach Tageszeit. Im Winter steht die Sonne ohnehin tiefer als im Sommer, und die scheinbare Bewegung der Sonne über dem Horizont ist wesentlich kürzer.
Aus diesem Grunde sind zahlreiche Vorschläge bekannt, die Solarmodule der Sonneneinstrahlung nachzuführen, so dass das Sonnenlicht nach Möglichkeit stets senkrecht auf die Fläche des Solarmoduls fällt. Bekannt ist sogar die Selbststeuerung von Solarzellen, wobei das Solarmodul nach Art eines Roboters sich selbständig immer wieder nach der Sonne ausrichtet.
Diese Steuereinrichtungen sind naturgemäß sehr aufwendig. Will man größere Mengen an Solarenergie bereitstellen, führt das zu schwer beweglichen Einheiten, die ihrerseits wieder eine erhebliche Antriebsenergie erfordern. Sofern derartige Anlagen überhaupt ausführbar sind, wird dadurch ihre Gesamtenergie- und Kostenrechnung verschlechtert. Es ist auch deshalb nicht unbedingt erforderlich, die Solarmodule stets exakt nach der Jahreszeit auf die Sonne auszurichten, weil im Winter der Himmel öfter bedeckt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halterung für plattenförmige Solarmodule zu schaffen, die zwar auch in einem sinnvollen Umfang die unterschiedliche Sonneneinstrahlung nach Tages- und Jahresablauf berücksichtigt, dabei aber im Aufbau einfach, zuverlässig und kostengünstig bleibt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Halterung gemäß Anspruch 1.
Mit der im Anspruch 1 enthaltenen Vorschrift b, wonach die raumfeste Tragachse mit der Waagerechten einen Winkel bildet, der etwa der geografischen Breite des Aufstellortes entspricht, ist gemeint, dass der Neigungswinkel der Tragachse den Zahlenwert der jeweiligen geografischen Breite hat. In Mitteleuropa sind das etwa 50 Winkelgrade. Der in der Vorschrift e angegebene Neigungswinkel von bis zu 23,5 Grad stellt einen zeitlichen Mittelwert dar, der je nach Zeitabschnitt und geografischen Verhältnissen unterschiedlich sein kann.
Gemäß der Vorschrift des Anspruchs 2 kann ein guter Jahresmittelwert für mittlere europäische Breiten ein Neigungswinkel von 15 bis 20 Grad sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 bis 6 angegeben. Mit dem motorischen Antrieb für das Verschwenken des Solarmoduls um die Tragachse gemäß Anspruch 3 wird die unterschiedliche Sonneneinstrahlung im Tagesablauf berücksichtigt.
Dies kann gemäß Anspruch 4 durch ein Schrittschaltwerk geschehen, das einen Schwenkbereich von etwa 180 Winkelgraden abdeckt. Von morgens bis abends kann in unterschiedlichen Zeitabschnitten so die gesamte Sonneneinstrahlung optimal berücksichtigt werden.
Zur genaueren Berücksichtigung der Jahreszeiten ist es aber auch möglich, die betrieblich feste Einstellung des Solarmoduls je nach Jahreszeit zu verändern. Hierbei genügt eine einfache Verstellung von Hand beispielsweise durch Lösen und Wiederfestziehen von Schrauben und ähnlichem.
Der größte Vorteil der erfindungsgemäßen Halterung besteht darin, dass nur noch um eine einzige Tragachse geschwenkt wird. Die Höhenverstellbarkeit des Solarmoduls wird als Kompromiss durch die Einstellung auf einen zeitlichen Mittelwert berücksichtigt.
Schließlich kann eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 noch darin bestehen, dass das Solarmodul im Bereich seines Massen- und/oder Flächenschwerpunktes mit der Schwenkachse verbunden ist. Die Schwenkachse „schneidet" geometrisch somit das Solarmodul im Bereich seiner Schwerpunkte. Eine Befestigung im Massenschwerpunkt bringt den Vorteil mit sich, dass die Verstellkräfte beherrschbar bleiben, weil das Solarmodul ausbalanciert ist. Eine Befestigung im Flächenschwerpunkt ist von Bedeutung wegen der an den Solarmodulen angreifenden Windkräfte. Bei einer derartigen Befestigung balancieren sich auch die Windkräfte weitgehend aus, und es kann nicht zu einem Umkippen aus einer instabilen Lage kommen.
Die Erfindung wird anschließend in den Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen ist das Folgende dargestellt:
1 zeigt die erfindungsgemäße Halterung in einer Seitenansicht.
2 ist die räumliche Darstellung eines Modells der erfindungsgemäßen Halterung.
1 zeigt die exakte Seitenansicht durch die erfindungsgemäße Halterung. Die Zeichnungsebene entspricht dabei der Mittelebene der gesamten Vorrichtung. Mit 1 ist ein Tragwerk bezeichnet, das die Tragachse 2 trägt. Um die Tragachse 2 ist das plattenförmige Solarmodul 3 schwenkbar. In der Darstellung der 1 verläuft das Modul 3 genau senkrecht zur Zeichnungsebene. Mit 4 ist eine waagerechte Bezugsfläche bezeichnet, auf der das Tragwerk 1 aufgestellt wird. In der Zeichnungsebene bildet die Tragachse 2 mit der waagerechten Bezugsebene 4 den Winkel α. In der Zeichnungsebene liegt auch der Neigungswinkel β, der die Schrägstellung des plattenförmigen Solarmoduls gegenüber der Tragachse 2 definiert.
Die Schrägstellung des Solarmoduls 3 gegenüber der waagerechten Bezugsfläche 4 ist um den Winkel β geringer als der Winkel α zwischen der Tragachse 2 und der Bezugsebene 4. Ihren Sinn erhält diese Anordnung, wenn das plattenförmige Solarmodul 3 im Tagesablauf um die Tragachse 3 verschwenkt wird.
2 zeigt die Anordnung gemäß 1 in einer räumlichen Darstellung. Ferner ist hierbei erkennbar, dass die Befestigung des plattenförmigen Solarmoduls 3 an dem Tragwerk 1 sich zumindest im Flächenschwerpunkt des Moduls 3 befindet. Diese Anordnung ist vor allem wegen der angreifenden Windkräfte wesentlich, weil das Modul 3 ausbalanciert ist und durch Windkräfte nicht aus einer labilen in eine stabile Lage überführt werden kann.
Wenn Flächen- und Massenschwerpunkt des Solarmoduls 3 zusammenfallen, ist bei dieser Anordnung außerdem eine leichtere Verstellbarkeit des Moduls 3 gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Halterung muss so aufgestellt werden, dass sie in ihrer in 1 ersichtlichen Mittelebene in einer Meridianebene liegt, wobei das Solarmodul 3 mit seiner oberen Kante nach Norden zeigt. Da der Winkel α dem Zahlenwert der geometrischen Breite am Aufstellort entspricht, ist dann gewährleistet, dass die Tragachse 2 parallel zur Erdachse verläuft. Hierauf beruht dann der Winkel β als Kompromiss für die Neigung des Solarmoduls in seinen verschiedenen, durch die Tragachse 2 bewirkten Stellungen. Als Mittelwert für bestimmte Zeitabschnitte ist dadurch eine hohe Energieeinstrahlung auf das Solarmodul 3 erzielbar, obwohl dieses im Betrieb nur um die eine Tragachse 2 verschwenkt wird.

Claims

Halterung eines plattenförmigen Solarmoduls mit den folgenden Merkmalen: a) eine raumfeste Tragachse (2) ist an einem Tragwerk (1) abgestützt; b) und zwar in derartiger Ausbildung, dass die aufgestellte Tragachse (2) mit der Waagerechten (4) einen Winkel α bildet, der etwa der geographischen Breite des Aufstellortes entspricht; c) um die Tragachse (2) ist das in Form einer ebenen Platte ausgebildete Solarmodul (3) schwenkbar; d) die Ebene des Solarmoduls (3) ist dabei auf einen festen Neigungswinkel β zur Tragachse (2) eingestellt; e) und zwar in derartiger Anordnung, dass in einer durch die Tragachse (2) gelegten lotrechten Ebene die Tragachse (2) und die Ebene des Solarmoduls (3) sich unter einem Neigungswinkel von bis zu 23,5 Winkelgraden schneiden.
Halterung nach Anspruch 1, bei der der Neigungswinkel β 15 bis 20 Winkelgrade beträgt.
Halterung nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein motorischer Antrieb für das Verschwenken des Solarmoduls (3) um die Tragachse (2) vorgesehen ist.
Halterung nach Anspruch 3 mit Ausbildung des motorischen Antriebs als Schrittschaltwerk über einen Schwenkbereich von insgesamt 180 Winkelgraden.
Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Einrichtung zum stufenweisen Einstellen des Neigungswinkels β von Hand.
Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Solarmodul (3) im Bereich seines Massen- und/oder Flächenschwerpunktes mit der Tragachse (2) verbunden ist.