DE20303257U1

DE20303257U1 - Haltevorrichtung für Solarkollektoren und/oder Solarzellenanordnungen

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Publication number: DE20303257U1
Application number: DE20303257U
Authority: DE
Original assignee: FISCHER BAD und HEIZUNG GmbH
Current assignee: FISCHER BAD und HEIZUNG GmbH
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2013-03-01

Description

Fischer Bad und Heizung GmbH G 803

Dorfstr. 5 27.02.2003

95339 Neuenmarkt

Haltevorrichtung für Solarkollektoren und/oder Solarzellenanordnungen

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Flächenmodulen von Solarkollektoren und/oder Solarzellenanordnungen, die in einem bestimmten Neigungswinkel und Abstand zum Boden angeordnet sind.

Solarzellen, auch Sonnenzellen genannt, sind großflächige Ausführungsformen von Fotoelementen. Die Solarzellen setzen die einfallende Strahlungsleistung des Sonnenlichts direkt in elektrische Leistung um. Die Solarzellen selbst können als Halbleiter-Halbleiterkontakt aus dotiertem Silizium, aber auch aus Galiumarsenid und Cadmiumsulfid bestehen. In der Umgebung der Sperrschicht einer solchen Zelle werden Elektronen-Loch-Paare voneinander getrennt, die bei Lichteinstrahlung durch den inneren Fotoeffekt im Halbleiter entstehen. Dadurch wird eine elektromotorische Kraft erzeugt, aufgrund derer an den Anschlüssen der Solarzelle eine Fotospannung entsteht und entsprechend der Größe des Lastwiderstandes ein Fotostrom fließt (fotovoltaische Umwandlung) , deren Produkt die nutzbare elektrische Leistung bestimmt. Solarzellen können zu Sonnenbatterien, auch Solargeneratoren genannt, zusammengeschaltet werden. Diese bilden Flächenmodule, die auf Rahmen aufmontiert sind und auf Haltevorrichtungen so im Neigungswinkel zum Boden und damit zur Sonne angeordnet sind, dass eine möglichst hohe Lichtnutzung des Sonnenlichtes gegeben ist. Auf der Erdoberfläche können unter idealen

Bedingungen ca. 1 kW je Quadratmeter Fläche an Leistung erzielt werden. Flächenmodule von Solarzellenanordnungen lassen sich zu Sonnenkraftwerken aneinanderreihen. In Großanlagen werden deshalb Flächenmodule dieser Art über einen größeren Wegabschnitt, beispielsweise über mehrere hundert Meter, auf aus Holzgerüsten erstellte Haltevorrichtungen montiert. Parallel zu einer solchen Reihe können dann weitere Reihen von Flächenmodulen angeordnet sein. Die Zusammenschaltung erfolgt in Energieumsetzern, die die gewonnene elektrische Energie in transportable elektrische Energie umwandeln. Nicht nur in Ländern mit vielen Sonnentagen, sondern auch in gemäßigten Zonen, wie in Europa, finden Solarzellen zur Energieerzeugung vermehrt Anwendung.

Die Erfindung ist aber nicht nur auf Solargeneratoren beschränkt, sondern kann gleichsam auch angewendet werden auf Solarkollektoren, um damit z. B. Warmwasser als Heizungs- und Brauchwasser herzustellen. Solche Solarkollektoren werden ebenfalls in Flächenmodulen zusammengestellt, um einfacher montiert werden zu können. Die auftreffenden Sonnenstrahlen erwärmen eine Flüssigkeit, die gespeichert und/oder Wärmetauschern zur Warmwasseraufbereitung sowie zum Heizen zugeführt werden kann.

Bei allen bekannten Lösungen werden aufwendige Rahmenkonstruktionen und Gestelle als Haltevorrichtungen für die im Neigungswinkel zwischen ca. 20° und ca. 40° gegenüber dem Boden und beabstandet hierzu aufgestellten Flächenmodule von Solarzellenanordnungen und Solarkollektoren verwendet . Solche Haltevorrichtungen sind außerordentlich aufwendig und bedingen durch die relativ hohe Last einen Abstandsaufbau von etwa 2 Metern für die einzelnen Rahmenelemente, die zudem auf betonierten Sockeln zur Ausrichtung ruhen. Es versteht sich von selbst, dass eine solche Haltevorrichtung außerordentlich teuer ist und ca. 40 % der Kosten einer Anlage betragen kann. Darüber hinaus ist die Erstellungszeit der Haltevorrichtung sehr

lang, so dass eine schnelle Montage eines Sonnengenerators zur Stromerzeugung nicht möglich ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass umfangreiche elektrische Erdungsmaßnahmen zum Verbinden der Rahmenteile der Flächenmodule erforderlich sind. Oftmals müssen insbesondere bei längeren Anlagen auch im montierten Zustand Ausrichtungen noch vorgenommen werden, um Spannungen in den einzelnen Feldern der Flächenmodule zu verhindern.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung derart zu konzipieren, dass ein preiswerter Aufbau der Haltevorrichtung ermöglicht wird und ein sicherer Halt der Flächenmodule an der Haltevorrichtung auf einfache Weise herstellbar ist. Ferner sollen Verdrahtungsprobleme durch den Aufbau und durch die Verwendung des Materials vermieden werden. Auch soll eine solche Anordnung gewählt werden, die sich schnell errichten lässt.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch Ausgestaltung der Haltevorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß kommen bekannte Leitplanken für den Straßenbau als Längsträger zur Anwendung, die außerordentlich preiswert, in sich verbiegesteif und in der Regel auch verzinkt und somit wetterbeständig sind. Solche Leitplanken werden üblicherweise in 4-Meter langen Abschnitten oder in einer Länge aus einem Vielfachen von 2 Metern geliefert. Damit ist es möglich, beispielsweise im Abstand von 2 Metern jeweils einen Pfosten in das Erdreich des Aufstellbodens einzutreiben. Auch hierfür werden die an sich bekannten Leitpfosten aus dem Straßenbau verwendet, die ebenfalls preiswert gehandelt werden. Solche Pfosten sind ca. 1,80 m lang. Somit ist es möglich, den Pfosten beispielsweise 80 cm tief in das Erdreich zu treiben und eine Reihe von Pfosten, ausgerichtet im Abstand z. B. von 2 Metern, über die gesamte Länge eines Solarfeldes vor

der Montage des Längsträgers einzuschlagen. An die Pfosten werden Winkeleisen als Träger für den Längsträger montiert, beispielsweise angeschraubt, angeschweißt oder angenietet. Der obere Trägerschenkel erstreckt sich dabei über die obere Pfostenstirnseite, so dass ein im wesentlichen zentrischer Auflagepunkt für den Längsträger gegeben ist. Der Längsträger besteht aus den aneinandergefügten Leitplankenelementen, die an den Trägern an dem Pfosten angeschraubt oder angenietet oder angeschweißt sind.

Das Leitplankenprofil wird dabei so befestigt, dass der Boden des mittigen Basisteils am Träger sich befindet, so dass praktisch über die gesamte Länge des Längsträgers eine Hohlkehle gegeben ist. In dieser können die notwendigen Kabel, und bei Verwendung von Solarkollektoren die Rohrleitungen, verlegt werden. An den beiden symmetrisch sich erstreckenden oberen Deckwänden des Seitenprofils der des Leitplanke werden sodann die Tragrahmen der einzelnen Flächenmodule der Solarkollektorenanordnung oder der Solarzellenanordnungen - zentrisch ausgerichtet - angeschraubt.

Es ist ersichtlich, dass hierdurch eine schier einfache Montage ermöglicht wird, aber auch eine einfache Errichtung der Haltevorrichtung insgesamt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im einzelnen in den Unteransprüchen selbsterklärend angegeben.

Neben dem einfachen Aufbau unter Verwendung bekannter Profile als Längsträger ist ersichtlich, dass ein wesentlicher Preisvorteil gegeben ist. Mit dieser Vorrichtung können die Kosten für eine Anlage im Vergleich mit den Kosten herkömmlicher aufwendiger Rahmenkonstruktionen um über 20 % gesenkt werden.
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Bei besonders großflächigen Anordnungen können selbstverständlich auch zwei Längsträger parallel an zwei Pfostenreihen angeordnet sein, wobei diese beabstandet zueinan-

der angeordnet sind. Üblicherweise reicht aber für die bekannten Feldgrößen der Flächenmodule von 1 m &khgr; 2 m eine einzige Anordnung eines Längsträgers, ohne dass statische oder dynamische Überlastungen an der Haltevorrichtung entstehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.

In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Sonnenbatterie aus Solarzellen in der Fotoperspektive dargestellt. Die einzelnen Solarzellen weisen eine Größe von ca. 100 cm &khgr; ca. 200 cm oder ca. 100 cm &khgr; ca. 100 cm auf und sind zu Modulf eidern aus ca. 1 m &khgr; ca. 2 m oder ca. 1 m &khgr; ca. Im oder ca. 0,5 m &khgr; ca. Im zusammengesetzt. Die Trägerrahmen 15 dieser Flächenmodule 1 sind stabil ausgelegt, so dass ein Durchbiegen der einzelnen Solarzellenanordnungen vermieden wird. An der Unterseite sind die erforderlichen Verdrahtungen herausgeführt und in dem U-förmigen mittigen Kanal im Basisteil 4 des Längsträgers 3 verlegt. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass der Längsträger 3 ein an sich bekanntes Leitplankenprofil aufweist und an Leitplankenpfosten 14, die eigens hierzu aneinandergereiht im Abstand von 2 m angeordnet sind, montiert ist.

Die Montage und die Schräglagenanordnung sind aus Figur 2 deutlich sichtbar. Der Leitplankenpfosten 14 ist in das Erdreich, z. B. mit einem unteren, 80 cm langen Abschnitt des Bodens 2 eingerammt. Er endet beispielsweise 1.000 mm über dem Boden. Sämtliche anderen, in Reihe angeordneten Pfosten 14 sind entsprechend ausgerichtet in den Boden getrieben. An der Oberseite ist ein Winkelträger 13 vorgesehen, der aus einem oberen Abschnitt besteht, der sich über die obere Stirnseite des aus Stahl bestehenden Rohrprofils des Leitplankenpfostens 14 erstreckt. Der senkrechte Halteteil ist an das Rohr angeschraubt. Am oberen Trägerarm des Winkelträgers 13 ist der Boden 9 des tra-

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pezförmigen Basisteils 4 des Längsträgers 3, der ein Leitplankenprofil aufweist, angeschraubt. An den sich V-förmig nach oben erstreckenden Seitenwänden 6 und 7 sind seitlich vorstehende Deckwände 11 und 12 angebracht und

.5 außenseitig hieran abgewinkelte Seitenwände 8 und 9, die gegenüber den Wänden 6 und 7 kurz ausgebildet sind. Auf den Oberflächen der Deckwände 11 und 12 liegt der Trägerrahmen 15 eines Flächenmoduls 1, z. B. einer Solarzellenoder Solarkollektorenanordnung, auf und ist mittels der eingezeichneten Schrauben 16 festgeschraubt. Da alle Teile aus Stahl bestehen, ist zugleich eine wirksame Erdung der Haltevorrichtung gegeben, so dass die Solarzellen und deren Rahmen auf einfache Weise auf Erdmassepotential gelegt werden können, bzw. automatisch mit dem Anschrauben auf diese gelegt werden.

Claims

1. Haltevorrichtung für eine Vielzahl von in Reihe angeordneten Flächenmodulen (1) von Solarkollektoren und/oder Solarzellenanordnungen, die in einem bestimmten Neigungswinkel (α) und Abstand (A) zum Boden (2) angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens einen Längsträger (3) aus Stahl mit einem Profil einer Leitplanke für den Straßenbau, aufweisend einen mittleren trapezförmigen, oben offenen Basisteil (4), bestehend aus einem durchgehenden Boden (5) und sich an diesen anschließenden, nach oben erstreckenden Wänden (6, 7), die einen Längskanal bilden,

- wobei die Öffnungsweite größer ist als die Breite des Bodens (5), und an derer Seitenteile (10) mit umgekehrt verlaufendem Trapezprofil (6, 8; 7, 9)aus je einer verbindenden Deckenwand (11, 12) und Seitenwänden (8, 9) vorgesehen sind,

- wobei der Boden (5) des Basisteils (4) des Längsträgers (3) an einem Träger (13) befestigt ist, der an einem hohlen und/oder profilierten Pfosten (14), insbesondere einem Leitplankenpfosten aus Stahl, in einem bestimmten Winkel gegenüber der oberen Stirnfläche des Pfostens (14) oder an einem an einem Pfosten (14) montierten Kopf mit im Neigungswinkel verstellbaren Träger montiert ist, und die Tragrahmen (15) der Flächenmodule (1) auf den Deckenwänden (11, 12) der Seitenteile (10) aufliegend an diesen befestigt sind.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenmodule (1) rahmenförmige Tragrahmen (15) aufweisen und die Tragrahmen (15) die einzelnen Flächenmodule (1) begrenzen.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in etwa mittig zur Breite bzw. Tiefe eines Flächenmoduls (1) der Längsträger (3) angeordnet ist.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jeden Pfosten (14) ein Winkelhalter (13) mit oberem Trägerabschnitt und einem senkrechten Halteabschnitt befestigt ist und dass an dem im bestimmten Neigungswinkel angeordneten Trägerabschnitt der Boden des trapezförmigen Basisteils (4) des Längsträgers (3) befestigt ist.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfosten (14) Leitplankenpfosten bekannter Bauart, insbesondere runde oder profilierte Stahlrohre, sind.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfosten (14) in das Erdreich eingerammt und in Reihe ausgerichtet sind.

7. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem trapezförmigen Basislängsteil (4) des Längsträgers (3) die Verkabelung und/oder Rohrleitungen für die Flächenmodule (1) zur Verbindung mit zugehörigen Energieumsetzern angeordnet sind.

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (3) aus verzinktem geprägten Stahlblech besteht.

9. Haltevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen des Längsträgers (3) am Träger (13) und/oder des Trägers (13) am Pfosten (14) Schraub-, Niet- oder Schweißverbindungen sind.