WO2009068306A1 - Support frame for solar collectors with pivoting elements - Google Patents

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WO2009068306A1
WO2009068306A1 PCT/EP2008/010129 EP2008010129W WO2009068306A1 WO 2009068306 A1 WO2009068306 A1 WO 2009068306A1 EP 2008010129 W EP2008010129 W EP 2008010129W WO 2009068306 A1 WO2009068306 A1 WO 2009068306A1
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longitudinal
longitudinal members
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solar collectors
members
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Uwe Kark
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Kark Ag
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Definitions

  • the invention relates to a scaffold for solar collectors consisting of at least two individual pivoting elements, with each of which one or more solar panels can be at least uniaxially tracked the sun.
  • Solar collectors irrespective of their type, reach their maximum efficiency when the solar radiation impinges perpendicularly on the area of the collectors designed to generate electricity and / or heat, or a maximum overall radiation density on the collector surface is achieved. Basically, it is attempted to keep angle deviations from the ideal vertical irradiation low or completely avoided so as to minimize the loss of efficiency occurring.
  • the object of the invention is to provide a scaffold for a plurality of solar collectors, which allows a, least uniaxial tracking, so that the disadvantages known in the art do not or only to a lesser extent occur.
  • the solution consists in the features of claim 1 and preferably those of the subclaims.
  • the solution according to the invention provides a scaffold for solar collectors with individual pivoting elements which comprises at least two transverse struts and at least two longitudinal members attached thereto, wherein the transverse struts and longitudinal members are arranged in a lattice-like manner and the longitudinal members are each fastened along a separate axis to the transverse struts.
  • the longitudinal members are usually connected at their respective ends to the crossbars. But it is also possible that the longitudinal members still extend beyond the transverse bars out.
  • the solar collectors are mounted on the side rails and can be tracked around the pivot axis of the individual side members of the sun. In the uniaxial tracking achieved in this way, the rays fall onto the solar collector surface of a longitudinal member parallel to the plane perpendicular to the solar collector surface, in which the pivot axis of one longitudinal member lies. This level is referred to below as a radiation plane.
  • the position of these axes is significantly influenced by the arrangement of the cross beams.
  • the at least two transverse beams can be mounted at different heights.
  • the pivot axes of the longitudinal members should be located at such a distance from the ground that a rotational movement of the longitudinal members between the two maximum pivot angles is possible without hindrance.
  • the maximum height of the scaffold then results from the distance of the pivot axis from the ground and the maximum vertical extent of the longitudinal members above the pivot axis at any pivot angle between the maximum pivot angles.
  • scaffold heights of less than 2 m can be achieved. Due to this, the scaffolds according to the invention are also suitable for retrofitting on roofs of residential or greenhouses. Even with a subsequent enlargement of the solar collector surface, the scaffold height does not increase. In such a case, rather, additional side rails are installed, which increases the required footprint, but not the support frame height. The susceptibility to wind also remains almost unchanged.
  • the shadow cast by the solar collector surfaces runs essentially parallel to the radiating plane. If the longitudinal members are arranged closely next to one another, then a longitudinal member can at least partly shade off the solar collector surface of a neighboring longitudinal member in the case of a non-horizontal position of the solar collector surfaces. The solar collector surface in the shade can then no longer be used to generate electricity and / or heat and the The efficiency gained by the irradiation parallel to the plane of the radiation is reduced again. It would therefore be advantageous to avoid this shading of the longitudinal members with each other.
  • the optimal for a time for the energy production swing angle of the individual side members of a scaffold according to the invention are usually almost identical.
  • at least some longitudinal members can be mechanically connected to form a group such that the pivoting movement of one longitudinal member is transmitted to the other group members.
  • the longitudinal members are preferably designed to be self-supporting. This means that they retain their shape, regardless of whether solar panels are installed on them or not.
  • the solar collectors do not carry the structure with them.
  • the longitudinal members have a gleichschenklig-triangular cross-section. In an isosceles triangle, two of the three sides - the so-called legs - have the same length. The third page is the base of the triangle. The the
  • Base opposite corner is referred to as a peak.
  • a peak In the case of an equilateral triangle, in which all three sides have the same length, it is a special form of the isosceles triangle. Here you can freely determine which page should be the base. Subsequently, the other definitions for the isosceles triangle apply.
  • a three-dimensional body whose cross-section is an isosceles triangle resembles a wedge.
  • wedge tip refers to the edge of the longitudinal member, which coincides in cross section with the tip of the isosceles triangle.
  • the other two edges are called base edges. The area between the two base edges is the base area, the areas between the wedge tip and one each of the base edges are the leg surfaces.
  • the side members can be provided for one or more solar panels receptacles. It is preferred if a plurality of solar collectors can be mounted one behind the other in the longitudinal direction of the carrier.
  • the width of the base surface of a longitudinal member preferably corresponds approximately to the width or the length of the individual solar collectors, so that a rail solar collectors is provided per longitudinal beam.
  • the side members are preferably all of the same length and are connected to the cross bars so that their respective pivot axis extends centrally along their base surface.
  • the receptacles for the solar collectors are preferably designed so that a induced by the scaffold, mechanical load on the solar panels is avoided as completely as possible.
  • the mechanism for transmitting pivoting movement from one to at least one other longitudinal member may be formed as least a handlebar.
  • This at least one longitudinal bar connects the wedge tips of the at least two longitudinal members, wherein joints are provided at the respective connection points. It is in the at least one handlebar so a pull-push rod that keeps the distance of the wedge tips constant without affecting the possibility of pivoting the side members. If only one longitudinal beam is pivoted, the at least one longitudinal beam connected thereto follows the movement.
  • the longitudinal members are preferably designed in half-timbered construction.
  • longitudinal struts are provided on the wedge tip and on the base edges, which are interconnected by struts.
  • a high rigidity in the longitudinal direction can be achieved with low weight, which in turn facilitates transport and assembly.
  • the scaffold according to the invention is in principle suitable for any type of solar collectors, solar collectors with Fresnel lenses are particularly preferred.
  • Elongated Fresnel lenses focus the incident radiation on a focal line or a line of infinite focal points. In the area of this focal line, an absorption device can be provided, which converts the incident radiation into heat and / or electrical energy.
  • stretched Fresnel lenses are stacked crosswise, it is particularly easy to achieve a punctiform focus.
  • two Frensel lenses which focus the incident radiation in each case focus a focal line, rotated by 90 ° directly above each other.
  • the foci of the individual lenses e.g. High-temperature solar cells are used, which are characterized by a particularly high efficiency.
  • the two Fresnel lenses lie on one another with their smooth sides is, incidentally, irrelevant for focusing in a focal point.
  • the design of the scaffold in half-timbered construction is particularly advantageous for this type of solar collectors, since with appropriate design, the beam paths from the lens to the focal line are not or hardly affected. It proves to be expedient if the struts of the base surface of the longitudinal member run along the boundary between two adjacent solar collectors. Such struts can on the one hand increase the stability of the longitudinal strut. On the other hand, the solar collectors are supported and can additionally be secured along the respective edge.
  • the Fresnel lenses are designed such that their focal line is located along the wedge tip of the respective longitudinal member.
  • a longitudinal beam runs there, it can be designed as a U-profile which is open to the base surface of the longitudinal member. In this profile can then run, for example, a conduit through which a heat-carrying fluid is pumped.
  • the tube is conveniently insulated from the U-profile and the environment, except for the location where the radiation impinges.
  • the individual conduits of all the longitudinal beams are preferably connected to a line loop, i. the heat transfer fluid is pumped into the lines at one end of the loop and then passes through all the conduits before exiting the other end of the line. Between input and output of the line loop results according to the invention, a temperature difference.
  • the connection to the line loop can preferably be done by flexible hoses.
  • photovoltaic cells are arranged along the focal line of the lenses. Due to the high radiation intensity in this area, very high efficiencies can be achieved for power generation. Because of the radiation intensity arise at the
  • Photovoltaic cells very high temperatures, which is why preferably high-temperature solar cells are used. It may also be provided in direct contact with or in small distance to the photovoltaic cells to lay pipes on the side facing away from the Fresnel lenses side of the photovoltaic cells. On the one hand, these can serve as cooling, on the other hand, the dissipated heat can continue to be used.
  • the focal points of the lenses are preferably also along the wedge tip of the respective longitudinal member.
  • photovoltaic cells are provided in these focal points.
  • the uniaxial tracking as can be achieved by the pivoting of the side members, not suitable that the foci of punctiform focusing Fresnel lenses are always at the same place in the wedge tip of the respective longitudinal member. It is therefore preferred that the individual photovoltaic cells are displaceable along the longitudinal struts on which they are located. The photovoltaic cells can always be so
  • Focus can be positioned.
  • the shift can be done automatically, for each cell individually or for several cells of a longitudinal member together.
  • the latter is possible because the focal points of adjacent, point-shaped focusing Fresnel lenses of a longitudinal member move uniformly.
  • a connecting element can be provided which transmits the movement of a photovoltaic cell to the other and so summarizes them to a shift group.
  • the photovoltaic cells may be mounted on a common carriage or on individual carriages interconnected by a linkage.
  • the drive of the carriages can be done for example by a worm-rack drive.
  • the efficiency of the system can be further increased by always positioning a photovoltaic cell in the focal point of a lens. Changes in the beam path due to the solar migration can be compared in real time. It comes to a quasi-biaxial tracking.
  • a connection of the displacement of the individual photovoltaic cells or the shift groups may be provided. in case of a
  • Worm-rack drive can be the waves on which the worm sitting, for example, be connected by a chain or a toothed belt. It is also possible to combine the function of the handlebar and the function of the connection of the sliding mechanisms in one element.
  • the photovoltaic cells can then be cooled, as described above, by means of conduits on the side of the photovoltaic cells facing away from the Fresnel lenses. Optimized heat conductors between photovoltaic cells and the pipes are widely known.
  • photovoltaic or high-temperature solar cells can be provided for power line cable. But it is also possible to use the entire framework, or at least the longitudinal spar in the wedge tip as a ground conductor. This makes it possible to save up to 50% of the total cable length required. If the pipes to Cooling of the photovoltaic or high-temperature solar cells are sufficiently electrically isolated from the carrier in the wedge tip of the longitudinal member, these can be used as a second conductor. The need for cables can be significantly reduced.
  • Fig. 1 A spatial representation of an embodiment of the scaffold according to the invention
  • Fig. Ia an enlarged detail of Fig. 1;
  • Fig. Ib a detailed view of the scaffold of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a cross section through a strut.
  • FIG. 4 shows a cross section through a longitudinal spar with inserted conduit.
  • FIG. 5 shows a cross section through a longitudinal spar with inserted conduit and photovoltaic cell.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the scaffold according to the invention.
  • FIG. 7 shows a sheet-like Fresnel lens
  • a support frame 1 which longitudinal member 10 and two transverse beams 20, 21 comprises.
  • the transverse beams 20, 21 are standardized rectangular profiles. They run parallel and are mounted on supports 22, 23, which are anchored in the ground.
  • the supports 22 of one transverse beam 20 are shorter than the supports 23 to the other transverse spar 21.
  • the longitudinal members 10 of the scaffold 1 have in cross-section the shape of an isosceles triangle and are executed in timber-frame construction.
  • the longitudinal member is composed of longitudinal bars 16, 17 in the wedge tip 11 and on the two base edges 12, 13, as well as from struts 14, 15 together.
  • the side members 10 are connected in the region of their base surface with suspension points 24 to the transverse bars 20, 21 in such a way that they can be pivoted about the axis 18 extending centrally between the base edges 12, 13.
  • the solar collectors 2 are mounted on the base surface of the side members.
  • the distance between the individual suspension points of the side members 10 on the transverse bars 20, 21 is chosen so that two adjacent side members 10 do not shade each other even at maximum pivot angle and incidence of light perpendicular to the solar panels 2.
  • each side member 10 On each side member 10 is a plurality of solar panels 2 place.
  • the solar collectors 2 are mounted in a row on the longitudinal member 10. Thus arise between two adjacent solar panels 2 shock edges 3.
  • the solar collectors 2 are punctiform focusing Fresnel lenses, which focus the radiation incident from the sun onto a focal point.
  • the beam paths from the lens to the focal point should be undisturbed, ie the largest possible area proportion of the solar collectors 2 should be used effectively.
  • the struts 15 (not shown), especially in the region of the base of the longitudinal member 10, do not intersect the beam paths, which is why they run along the abutting edges 3 of the solar collectors 2.
  • the solar collectors 2 rest on the struts 15 and are supported by these. Since the struts 15 run on the edge of the solar collectors 2, the support surface can be selected independently of the dimensions of the strut 15. Since only a small part of the beam paths is disturbed by the solar collectors 2, only a smaller effect on the effective area of the solar collector 2 is produced.
  • the solar collectors 2 are attached both to the mentioned struts 15 and to the longitudinal bars 17 along the base edges 12, 13.
  • the struts 15 and the longitudinal struts 17 thus form a receptacle for the solar collectors 2.
  • Two adjacent longitudinal members 10 are connected in the region of their wedge tips 11 by a handlebar 50.
  • the connection PHg the handlebar 50 to the side members 10 takes place via a hinge 51, whose axis of rotation runs parallel to the pivot axes 18 of the longitudinal member 10.
  • the distance between two adjacent wedge tips 11 is kept constant by the handlebar 50, with the result that, when pivoting the one longitudinal member 10 about its pivot axis 18, the other follows this movement. Since all longitudinal members are interconnected in the illustrated example, only one drive device 52 is necessary in order to set the pivoting angle of all longitudinal members simultaneously.
  • a shield 53 is rotationally fixed at the end facing a cross member 20, a longitudinal member 10 is connected.
  • the shield 53 is perpendicular to the pivot axis 18 and is provided with a slot 54 perpendicular to the base surface of the longitudinal member 10.
  • an electrically operated carriage-screw drive is provided on the one cross member 20 and parallel to this.
  • On the carriage of this drive is a pin 55 which engages in the slot 54 of the shield 53. Since there is a distance between pin and axis of rotation 18 of the longitudinal member 10, a linear movement of the carriage is converted by the interaction of pin 55 and slot 54 in a rotational movement of the longitudinal member 10.
  • the solar collectors 2 are point-focused Fresnel lenses, the focal point of the lenses shifts along the longitudinal struts 16 due to the solar migration and the uniaxial tracking
  • the photovoltaic cells 60 are designed as high-performance solar cells whose surface suitable for the energy conversion in some wa corresponds to the extent of the respective incident beam. All photovoltaic cells 60 of a longitudinal member
  • This carrier 61 is movable along the longitudinal members 16 in the wedge tips 11 of the respective side members 10.
  • This carrier 61 is mounted on two linear bearings 62, 63, which in turn are seated on the longitudinal struts 16 in the wedge tips 11 of the respective side members 10.
  • the one linear bearing 63 is equipped with a carriage-screw drive.
  • the shaft 64 on which the worm of this drive is seated, is continued to the cross member 20 facing the end of the longitudinal member 10.
  • wheels 65 are rotatably connected to the shaft 64.
  • V-belt 66 connect via the wheels 65, the waves 64 of the individual side members 10.
  • the handlebars 50 serve to keep the distance between the wedge tips 11 of the individual longitudinal members 10 constant. Since the wheels 65 also at the wedge tips
  • FIG. 2 shows an exemplary receptacle on a longitudinal spar 17 along a base edge 12, 13.
  • the solar collector 2 is clamped between the longitudinal beam 17 and a counterpart 30.
  • the counterpart 30 is connected by a screw 31 releasably connected to the longitudinal spar 17.
  • the solar collector can expand under the influence of temperature, a free space 32 is provided on its front side, the dimensions of which can change depending on the temperature. So that the end face 4 of the solar collector 2 can move relative to the longitudinal member 17, sliding jaws 33 are provided.
  • the counterpart 30 may extend over the entire length of the longitudinal spar 17 or only over the length of a solar collector 2. However, it is also conceivable to secure the solar collectors 2 by a multiplicity of small counterparts 30.
  • the solar collectors 2 can also be attached to the struts 15.
  • One possibility is shown in FIG. On the strut 15 are on both sides solar panels 2 on.
  • Screw 27 fixed counterpart 34 completes the clamping of the collectors 2. Again, free spaces on the front side 4 of the solar panels 2 are provided, e- as well as sliding blocks 26th
  • a Fresnel lens can be used, in which the incident radiation is focused in a focal line.
  • the focal lines of the Fresnel lenses then coincide with the respective longitudinal beams 16 in the wedge tips 11 of the longitudinal members 10.
  • a longitudinal spar 16 is formed in the wedge tip 11 as an upwardly open U-profile.
  • a conduit 40 surrounded by insulating material 42 runs.
  • the insulating material 42 prevents unwanted heat exchange with the environment. Only the upper region of the conduit is exposed, since at this point the rays bundled by the Fresnel lenses 2 impinge and are absorbed. The liquid flowing through the pipe 40 is thus heated.
  • the conduits 40 of all longitudinal members 10 are connected together to form a line loop. This means that liquid entering the line loop at an entry point will pass through all the pipes 40 before exiting the line loop at one end point.
  • the connection between the individual longitudinal members 10, as well as the supply and removal of the heat-carrying liquid to the input and from the end point are preferably realized by hoses. As a result, the mobility of the scaffold 1 is not limited.
  • FIG. 5 shows a combination of electrical energy and heat transducers in the wedge tips 11 of the side rails 10.
  • the bundled beams first strike a photovoltaic cell 41, where they are partially converted into electrical energy.
  • the excess heat is conducted via the heat conductor 43 to the underlying conduit 40 and discharged through the liquid therein.
  • this achieves a cooling effect for the photovoltaic cell 41 and, on the other hand, the recovered heat can continue to be used.
  • insulating material 42 the heat loss to the environment.
  • Fig. 6 it is shown how a system similar to that of FIG. 1 on the pitched roof 91 of a house 90 can be installed.
  • the supports 22 of one transverse spar 20 are located at the roof edge 93, while the supports 23 of the other transverse spar 21 are provided in the region of the roof ridge 92.
  • the supports 22 and 23 have the same length; the inclination of the longitudinal members 10 relative to the horizontal corresponds to the inclination of the roof 91. Between the wedge tips 11 of the longitudinal member 10 only a small distance must be provided so that the longitudinal members are not hindered in their pivoting movement. Otherwise, the scaffold corresponds to that of FIG. 1.
  • FIG. 7 shows a sheet-shaped lens Fren 80.
  • the exemplarily drawn incident beams 82 are focused by the web-shaped lens 80 onto a focal line 83.
  • FIG. 8 shows a double-layered arrangement 81 of two sheet-like Fresnel lenses 80, 80 '.
  • the two Fresnel lenses are arranged rotated by 90 °.
  • the exemplarily drawn rays 82 which impinge on the arrangement 81 are now focused in a focal point 84.

Abstract

A support frame for solar collectors (2) with individual pivoting elements, with which one or more solar collectors can track the sun at least with one axis, comprising at least two transversal bars (20, 21) and at least two longitudinal beams (10) attached thereto, wherein the transversal bars (20, 21) and longitudinal beams (10) are arranged in a lattice-like fashion and wherein the longitudinal beams are fastened along an axis (18) of their own on the transversal bars (20, 21) in a pivotable way, wherein the distance between two neighboring longitudinal beams (10) is preferably selected such that the surface provided for mounting the solar collectors (2) of each longitudinal beam (10) can be irradiated completely perpendicularly at a maximum pivoting angle. Thus a low construction height of the support frame can be achieved.

Description

Stützgerüst für Solarkollektoren mit Schwenkelβmenten Scaffolding for solar collectors with swinging segments
Die Erfindung betrifft ein Stützgerüst für Solarkollektoren bestehend aus mindestens zwei Einzelschwenkelementen, mit denen jeweils ein oder mehrere Solarkollektoren wenigstens einachsig der Sonne nachgeführt werden können.The invention relates to a scaffold for solar collectors consisting of at least two individual pivoting elements, with each of which one or more solar panels can be at least uniaxially tracked the sun.
Solarkollektoren, unabhängig ihres Typs, erreichen ihren maximalen Wirkungsgrad, wenn die Sonnenstrahlung senkrecht auf zur Strom- und/oder Wärmegewinnung ausgestaltete Fläche der Kollektoren auftrifft bzw. eine maximale Gesamtstrahldichte auf die Kollektorfläche erreicht wird. Grundsätzlich wird versucht, Winkelabweichungen von der idealen senkrechten Bestrahlung gering zu halten oder ganz zu vermeiden, um so den auftretenden Wirkungsgradverlust zu minimieren.Solar collectors, irrespective of their type, reach their maximum efficiency when the solar radiation impinges perpendicularly on the area of the collectors designed to generate electricity and / or heat, or a maximum overall radiation density on the collector surface is achieved. Basically, it is attempted to keep angle deviations from the ideal vertical irradiation low or completely avoided so as to minimize the loss of efficiency occurring.
Im Stand der Technik ist es weitläufig bekannt, Solarkollektoren auf in Richtung Äquator abgeschrägten Flächen, wie z.B. Dächern eines Hauses, anzubringen. Dadurch wird die durchschnittliche Winkelabweichung von der idealen senk- rechten Bestrahlung bspw. gegenüber horizontal angeordneten Solarkollektoren verringert und so der Wirkungsgrad erhöht. Aufgrund der Sonnenwanderung bleibt der Wirkungsgrad der Anlage jedoch nicht konstant, also auch nicht maximal.It is well known in the art to use solar collectors on faces tapered towards the equator, e.g. Roofs of a house to install. As a result, the average angle deviation from the ideal vertical irradiation, for example, is reduced compared to horizontally arranged solar collectors and thus the efficiency is increased. Due to the solar migration, the efficiency of the system is not constant, so not maximum.
Um den Wirkungsgrad von Solarkollektoren zu erhöhen, können sie nachgeführt werden, so dass die Sonneneinstrahlung im- mer möglichst senkrecht auf die Solarkollektoren auftrifft. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 77 26 729 ist bekannt, mehrere Solarkollektoren durch eine Tragestruktur zu einer flächigen Einheit zusammenzufassen. Die Einheit als Ganzes bildet eine einachsig nachführbare, gegenüber dem Untergrund abgeschrägte Fläche, bei welcher der Azimutwinkel durch Rotation der gesamten Einheit um eine Achse senkrecht zum Untergrund einstellbar ist. Die Konstruktion weist eine erhebliche Höhe auf. Aufgrund dessen und der Ausgestaltung als flächige Einheit ist die Konstruktion sehr windanfällig. Darüber hinaus sind bei abgeschrägten Untergründen die aufgrund der Drehachse erreichbaren Winkelstellungen der ebenen Fläche häufig unzufriedenstellend im Hinblick auf die durchschnittliche Winkelabweichung von der idealen senkrechten Bestrahlung und damit den Wirkungsgrad der Anlage. Aus diesen Gründen ist die Konstruktion für den Einsatz auf Dächern - insbesondere auf Schrägdächern - nicht oder nur sehr begrenzt geeignet.In order to increase the efficiency of solar collectors, they can be tracked so that the solar radiation is absorbed. mer as perpendicular to the solar collectors. From German Utility Model DE 77 26 729 it is known to combine several solar collectors by a support structure to a flat unit. The unit as a whole forms a uniaxially trackable, beveled surface with respect to the ground, in which the azimuth angle is adjustable by rotation of the entire unit about an axis perpendicular to the ground. The construction has a considerable height. Because of this and the design as a flat unit, the construction is very susceptible to wind. In addition, with beveled surfaces, the angular positions of the flat surface achievable due to the axis of rotation are often unsatisfactory in terms of the average angular deviation from the ideal perpendicular irradiation and thus the efficiency of the system. For these reasons, the construction for use on roofs - especially on pitched roofs - not or only very limited.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Stützgerüstes für eine Mehrzahl von Solarkollektoren, die eine, wenigsten einachsige Nachführung ermöglicht, so dass die im Stand der Technik bekannten Nachteile nicht oder nur in vermindertem Umfang auftreten. Die Lösung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1 und vorzugsweise denjenigen der Unteransprüche.The object of the invention is to provide a scaffold for a plurality of solar collectors, which allows a, least uniaxial tracking, so that the disadvantages known in the art do not or only to a lesser extent occur. The solution consists in the features of claim 1 and preferably those of the subclaims.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Stützgerüst für Solarkollektoren mit Einzelschwenkelementen vor, welches mindestens zwei Querholme und mindestens zwei daran befestigte Längsträger umfasst, wobei die Querholme und Längsträger gitterartig angeordnet sind und die Längsträger jeweils entlang einer eigenen Achse schwenkbar an den Querholmen befestigt sind. Die Längsträger sind dabei in der Regel an ihren jeweiligen Enden mit den Querholmen verbunden. Es ist aber auch möglich, dass sich die Längsträger noch über die Querholme hinaus erstrecken. Insbesondere ist es auch möglich, einen der Länge nach zweigeteilten Längsträger vorzusehen, der an insgesamt drei Querholmen schwenkbar befestigt ist. Die Schwenkachse eines Längsträgers verläuft bevorzugt parallel zu seiner größten Ausdehnung.The solution according to the invention provides a scaffold for solar collectors with individual pivoting elements which comprises at least two transverse struts and at least two longitudinal members attached thereto, wherein the transverse struts and longitudinal members are arranged in a lattice-like manner and the longitudinal members are each fastened along a separate axis to the transverse struts. The longitudinal members are usually connected at their respective ends to the crossbars. But it is also possible that the longitudinal members still extend beyond the transverse bars out. In particular, it is also possible to provide a longitudinally divided into two longitudinal members, which is pivotally mounted on a total of three crossbars. The pivot axis of a longitudinal member preferably runs parallel to its greatest extent.
Die Solarkollektoren sind auf den Längsträgern angebracht und können um die Schwenkachse der einzelnen Längsträger der Sonne nachgeführt werden. Bei der so erreichten einachsigen Nachführung fallen die Strahlen auf die Solarkollek- torfläche eines Längsträgers parallel zu der zur Solarkollektorfläche senkrechten Ebene, in der die Schwenkachse des einen Längsträgers liegt. Diese Ebene wird im Folgenden als Strahlungsebene bezeichnet.The solar collectors are mounted on the side rails and can be tracked around the pivot axis of the individual side members of the sun. In the uniaxial tracking achieved in this way, the rays fall onto the solar collector surface of a longitudinal member parallel to the plane perpendicular to the solar collector surface, in which the pivot axis of one longitudinal member lies. This level is referred to below as a radiation plane.
Die Lage dieser Achsen wird maßgeblich durch die Anordnung der Querholme beeinflusst. Insbesondere können die mindestens zwei Querholme auf unterschiedlichen Höhen angebracht werden. Bei der Installation auf einem Dach kann so beispielsweise ein Querholm im Bereich des Dachfirstes und ein zweiter Querholm nahe der Dachkante installiert werden.The position of these axes is significantly influenced by the arrangement of the cross beams. In particular, the at least two transverse beams can be mounted at different heights. When installing on a roof, for example, a cross member in the area of the roof ridge and a second cross member near the edge of the roof can be installed.
Durch eine solche Anordnung der Querholme auf verschiedenen Höhenniveaus wird ein Elevationswinkel der Schwenkachsen gegenüber der Horizontalen erreicht, der sich vorteilhaft für die Nachführung erweisen kann. Je nach Standort der An- läge und Lage der Schwenkachsen ergeben sich zusammen mit dem Verlauf der Sonne maximale Schwenkwinkel, zwischen denen der Längsträger bewegt werden muss, um über die Zeit eine möglichst optimale Bestrahlung der Kollektorflächen zu erreichen.Such an arrangement of the cross beams at different height levels an elevation angle of the pivot axes is achieved with respect to the horizontal, which may prove advantageous for the tracking. Depending on the location of the attachments and the position of the swivel axles, together with the course of the sun, maximum swivel angles result, between which the side member has to be moved, over time to achieve the best possible irradiation of the collector surfaces.
Sofern die Längsträger parallel zur darunterliegenden Flä- che angeordnet sind, sollten die Schwenkachsen der Längsträger in einem solchen Abstand von dem Untergrund befinden, dass eine rotatorische Bewegung der Längsträger zwischen den beiden maximalen Schwenkwinkeln ungehindert möglich ist. Die maximale Höhe des Stützgerüstes ergibt sich dann aus dem Abstand der Schwenkachse vom Untergrund und der maximalen, vertikalen Erstreckung der Längsträger oberhalb der Schwenkachse bei einem beliebigen Schwenkwinkel zwischen den maximalen Schwenkwinkeln.If the longitudinal members are arranged parallel to the underlying surface, the pivot axes of the longitudinal members should be located at such a distance from the ground that a rotational movement of the longitudinal members between the two maximum pivot angles is possible without hindrance. The maximum height of the scaffold then results from the distance of the pivot axis from the ground and the maximum vertical extent of the longitudinal members above the pivot axis at any pivot angle between the maximum pivot angles.
Durch die erfindungsgemäße Lösung sind Stützgerüsthöhen von unter 2m erreichbar. Aufgrund dessen eignen sich die erfindungsgemäßen Stützgerüste auch zur nachträglichen Installation auf Dächern von Wohn- oder Gewächshäusern. Auch bei einer nachträglichen Vergrößerung der Solarkollektorfläche nimmt die Stützgerüsthöhe nicht zu. In einem solchen Fall werden vielmehr zusätzliche Längsträger installiert, wodurch sich die benötigte Grundfläche vergrößert, nicht aber die Stützgerüsthöhe. Die Windanfälligkeit bleibt ebenfalls nahezu unverändert.By means of the solution according to the invention, scaffold heights of less than 2 m can be achieved. Due to this, the scaffolds according to the invention are also suitable for retrofitting on roofs of residential or greenhouses. Even with a subsequent enlargement of the solar collector surface, the scaffold height does not increase. In such a case, rather, additional side rails are installed, which increases the required footprint, but not the support frame height. The susceptibility to wind also remains almost unchanged.
Der von den Solarkollektorflächen geworfene Schatten verläuft im Wesentlichen parallel zur Strahlungsebene. Sind die Längsträger eng nebeneinander angeordnet, so kann bei einer nicht horizontalen Lage der Solarkollektorflächen ein Längsträgers die Solarkollektorfläche eines benachbarten Längsträgers wenigsten teilweise abschatten. Die im Schatten befindliche Solarkollektorfläche kann dann nicht mehr zur Strom- und/oder Wärmegewinnung genutzt werden und der durch die Bestrahlung parallel zur Strahlungsebene gewonnene Wirkungsgradgewinn wird wieder reduziert. Es wäre also vorteilhaft, diese Abschattung der Längsträger untereinander zu vermeiden.The shadow cast by the solar collector surfaces runs essentially parallel to the radiating plane. If the longitudinal members are arranged closely next to one another, then a longitudinal member can at least partly shade off the solar collector surface of a neighboring longitudinal member in the case of a non-horizontal position of the solar collector surfaces. The solar collector surface in the shade can then no longer be used to generate electricity and / or heat and the The efficiency gained by the irradiation parallel to the plane of the radiation is reduced again. It would therefore be advantageous to avoid this shading of the longitudinal members with each other.
Da die Winkelabweichung der Strahlung parallel zur Strahlungsebene vom Lot auf der Solarkollektorfläche bei der Betrachtung der Abschattung der Längsträger untereinander keine Rolle spielt, kann vereinfachend vorgesehen sein, den Abstand zwischen zwei benachbarten Längsträgers so groß zu wählen, dass die für die Bestückung mit Solarkollektoren vorgesehene Fläche jedes Längsträgers - auch beim maximalen Schwenkwinkel - vollständig senkrecht bestrahlbar ist. Eine inaktive Solarkollektor (teil-) fläche durch den Schattenwurf eines benachbarten Längsträgers wird so vermieden.Since the angular deviation of the radiation parallel to the plane of radiation from the solder on the solar collector surface is irrelevant when considering the shading of the longitudinal members, it can be simplified to choose the distance between two adjacent longitudinal members so large that the area provided for the assembly with solar collectors each longitudinal member - even at the maximum tilt angle - is completely perpendicular irradiated. An inactive solar collector (part) surface by the shadow of a neighboring side member is thus avoided.
Die zu einem Zeitpunkt für die Energiegewinnung optimalen Schwenkwinkel der einzelnen Längsträger eines erfindungsgemäßen Stützgerüstes sind in der Regel nahezu identisch. Vorzugsweise können wenigsten einige Längsträger mechanisch so zu einer Gruppe verbunden werden, dass sich die Schwenkbewegung eines Längsträgers auf die anderen Gruppenmitglieder übertragen. In einem solchen Fall ist es ausreichend anstelle eines Antriebselementes pro Längsträgers nur ein Antriebelement für die gesamte Gruppe vorzusehen, wodurch sich auch die Regelung vereinfachen kann.The optimal for a time for the energy production swing angle of the individual side members of a scaffold according to the invention are usually almost identical. Preferably, at least some longitudinal members can be mechanically connected to form a group such that the pivoting movement of one longitudinal member is transmitted to the other group members. In such a case, it is sufficient instead of a drive element per longitudinal member to provide only one drive element for the entire group, which can also simplify the control.
Die Längsträger sind vorzugsweise selbsttragend ausgeführt. Das bedeutet, dass sie ihre Form beibehalten, unabhängig davon, ob auf ihnen Solarkollektoren installiert sind oder nicht. Die Solarkollektoren tragen die Struktur also nicht mit. Weiter vorzugsweise besitzen die Längsträger einen gleich- schenklig-dreiecksförmigen Querschnitt. Bei einem gleichschenkligen Dreieck weisen zwei der drei Seiten - die sogenannten Schenkel - die gleiche Länge auf. Bei der dritten Seite handelt es sich um die Basis des Dreiecks. Die derThe longitudinal members are preferably designed to be self-supporting. This means that they retain their shape, regardless of whether solar panels are installed on them or not. The solar collectors do not carry the structure with them. Further preferably, the longitudinal members have a gleichschenklig-triangular cross-section. In an isosceles triangle, two of the three sides - the so-called legs - have the same length. The third page is the base of the triangle. The the
Basis gegenüberliegende Ecke wird als Spitze bezeichnet. Im Falle eines gleichseitigen Dreiecks, bei dem alle drei Seiten die gleiche Länge besitzen, handelt es sich um eine Sonderform des gleichschenkligen Dreiecks. Hier kann frei bestimmt werden, welche Seite die Basis darstellen soll. In der Folge gelten dann auch die übrigen Definitionen für das gleichschenklige Dreieck. Ein dreidimensionaler Körper, dessen Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ist, ähnelt einem Keil. Im Sinne dieser Erfindung bezieht sich da- her der Begriff Keilspitze auf die Kante des Längsträgers, die im Querschnitt mit der Spitze des gleichschenkligen Dreiecks zusammenfällt. Die beiden weiteren Kanten werden als Basiskanten bezeichnet. Die Fläche zwischen den beiden Basiskanten ist die Basisfläche, die Flächen zwischen der Keilspitze und je einer der Basiskanten sind die Schenkelflächen.Base opposite corner is referred to as a peak. In the case of an equilateral triangle, in which all three sides have the same length, it is a special form of the isosceles triangle. Here you can freely determine which page should be the base. Subsequently, the other definitions for the isosceles triangle apply. A three-dimensional body whose cross-section is an isosceles triangle resembles a wedge. For the purposes of this invention, therefore, the term wedge tip refers to the edge of the longitudinal member, which coincides in cross section with the tip of the isosceles triangle. The other two edges are called base edges. The area between the two base edges is the base area, the areas between the wedge tip and one each of the base edges are the leg surfaces.
An den jeweiligen Basisflächen der Längsträger können Aufnahmen für ein oder mehrere Solarkollektoren vorgesehen sein. Bevorzugt ist es, wenn mehrere Solarkollektoren in Längrichtung des Trägers hintereinander montiert werden können. Die Breite der Basisfläche eines Längsträgers entspricht vorzugweise annähernd der Breite oder der Länge der einzelnen Solarkollektoren, so dass pro Längsträger eine Bahn Solarkollektoren vorgesehen ist. Die Längsträger weisen vorzugsweise alle die gleiche Länge auf und sie sind so mit den Querholmen verbunden, dass ihre jeweilige Schwenkachse mittig entlang ihrer Basisfläche verläuft. Die Aufnahmen für die Solarkollektoren sind vorzugsweise so gestaltet, dass eine durch das Stützgerüst induzierte, mechanische Belastung der Solarkollektoren möglichst vollständig vermieden wird. Dabei sind besonders unterschiedli- che Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Komponenten zu berücksichtigen, damit keine Spannungen durch Temperaturänderungen auftreten. Dies kann durch entsprechend zu wählende Spaltmaße erreicht werden, die sich je nach Temperatur verändern können. Die Längsträger sollten weiterhin so biegesteif ausgelegt sein, dass eine Biegebeanspruchung, die zur Beschädigung von Solarkollektoren führen könnte, vermieden wird.At the respective base surfaces of the side members can be provided for one or more solar panels receptacles. It is preferred if a plurality of solar collectors can be mounted one behind the other in the longitudinal direction of the carrier. The width of the base surface of a longitudinal member preferably corresponds approximately to the width or the length of the individual solar collectors, so that a rail solar collectors is provided per longitudinal beam. The side members are preferably all of the same length and are connected to the cross bars so that their respective pivot axis extends centrally along their base surface. The receptacles for the solar collectors are preferably designed so that a induced by the scaffold, mechanical load on the solar panels is avoided as completely as possible. In this case, particularly different coefficients of thermal expansion of the individual components must be taken into account, so that no tensions due to temperature changes occur. This can be achieved by choosing appropriate gap dimensions, which can change depending on the temperature. The side members should continue to be so rigid that bending stress that could damage solar collectors is avoided.
Die Mechanik zur Übertragung von Schwenkbewegung von einem auf mindestens einen anderen Längsträger kann als wenigsten eine Lenkstange ausgebildet sein. Diese wenigsten eine Längsstange verbindet die Keilspitzen der wenigstens zwei Längsträger, wobei an den jeweiligen Anschlusspunkten Gelenke vorgesehen sind. Es handelt sich bei der wenigstens einen Lenkstange also um einen Zug-Druck-Stab, der den Abstand der Keilspitzen konstant hält ohne die Schwenkmöglichkeit der Längsträger zu beeinträchtigen. Wird nur der eine Längsträger verschwenkt, folgt der mindestens eine mit diesem verbundene Längsträger der Bewegung.The mechanism for transmitting pivoting movement from one to at least one other longitudinal member may be formed as least a handlebar. This at least one longitudinal bar connects the wedge tips of the at least two longitudinal members, wherein joints are provided at the respective connection points. It is in the at least one handlebar so a pull-push rod that keeps the distance of the wedge tips constant without affecting the possibility of pivoting the side members. If only one longitudinal beam is pivoted, the at least one longitudinal beam connected thereto follows the movement.
Die Längsträger sind bevorzugt in Fachwerkbauweise ausgeführt. Dabei sind an der Keilspitze sowie an den Basiskanten Längsholme vorgesehen, die untereinander durch Verstrebungen verbunden sind. Dadurch lässt sich eine hohe Stei- figkeit in Längrichtung bei gleichzeitig geringem Gewicht erreichen, was wiederum den Transport und die Montage erleichtert. Auch wenn das erfindungsgemäße Stützgerüst sich grundsätzlich für jede beliebige Art von Solarkollektoren eignet, so sind Solarkollektoren mit Fresnel-Linsen besonders bevorzugt. Langestreckte Fresnel-Linsen fokussieren die einfal- lende Strahlung auf einer Brennlinie bzw. eine Linie aus unendlich vielen Brennpunkten. Im Bereich diese Brennlinie kann eine Absorptionsvorrichtung vorgesehen sein, welche die einfallende Strahlung in Wärme- und/oder elektrische Energie umwandelt.The longitudinal members are preferably designed in half-timbered construction. In this case, longitudinal struts are provided on the wedge tip and on the base edges, which are interconnected by struts. As a result, a high rigidity in the longitudinal direction can be achieved with low weight, which in turn facilitates transport and assembly. Although the scaffold according to the invention is in principle suitable for any type of solar collectors, solar collectors with Fresnel lenses are particularly preferred. Elongated Fresnel lenses focus the incident radiation on a focal line or a line of infinite focal points. In the area of this focal line, an absorption device can be provided, which converts the incident radiation into heat and / or electrical energy.
Werden langestreckte Fresnel-Linsen kreuzweise geschichtet, lässt sich besonders einfach eine punktförmige Fokussierung erreichen. Um einen einzelnen Brennpunkt zu erhalten, werden bspw. zwei Frensel-Linsen, welche die einfallende Strahlung jeweils eine Brennlinie fokussieren, um 90° verdreht direkt übereinander angeordnet. In den so erhaltenen Brennpunkten der einzelnen Linsen können dann z.B. Hochtemperatursolarzellen zum Einsatz kommen, die sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnen. Ob die beiden Fresnel-Linsen mit ihren glatten Seiten aufeinander liegen oder nicht, ist im Übrigen unerheblich für die Fokussierung in einem Brennpunkt. Selbstverständlich ist es natürlich möglich, eine Fresnel-Linse von vorneherein als punktförmig fokussierende Linse zu gestalten.If stretched Fresnel lenses are stacked crosswise, it is particularly easy to achieve a punctiform focus. In order to obtain a single focal point, for example, two Frensel lenses which focus the incident radiation in each case focus a focal line, rotated by 90 ° directly above each other. In the foci of the individual lenses thus obtained, e.g. High-temperature solar cells are used, which are characterized by a particularly high efficiency. Whether or not the two Fresnel lenses lie on one another with their smooth sides is, incidentally, irrelevant for focusing in a focal point. Of course, it is of course possible to make a Fresnel lens from the outset as punctiform focusing lens.
Die Ausführung des Stützgerüstes in Fachwerkbauweise ist besonders vorteilhaft für diese Art von Solarkollektoren, da bei entsprechender Auslegung die Strahlengänge von der Linse zur Brennlinie nicht oder kaum beeinträchtigt werden. Es erweist sich als zweckmäßig, wenn die Verstrebungen der Basisfläche des Längsträgers entlang der Grenze zwischen zwei benachbarten Solarkollektoren verlaufen. Durch solche Verstrebungen kann zum einen die Stabilität des Längsträ- gers gesichert werden, zum anderen werden die Solarkollektoren abgestützt und können zusätzlich entlang der jeweiligen Kante gesichert werden.The design of the scaffold in half-timbered construction is particularly advantageous for this type of solar collectors, since with appropriate design, the beam paths from the lens to the focal line are not or hardly affected. It proves to be expedient if the struts of the base surface of the longitudinal member run along the boundary between two adjacent solar collectors. Such struts can on the one hand increase the stability of the longitudinal strut. On the other hand, the solar collectors are supported and can additionally be secured along the respective edge.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Fresnel-Linsen derart ausgestaltet sind, dass sich ihre Brennlinie entlang der Keilspitze des jeweiligen Längsträgers befindet. Verläuft dort ein Längsholm kann dieser als zur Basisfläche des Längsträgers geöffnetes U-Profil ausgeführt sein. In diesem Profil kann dann beispielsweise ein Leitungsrohr verlaufen, durch welches ein wärmetragendes Fluid gepumpt wird. Das Rohr wird zweckmäßigerweise gegenüber dem U- Profil und der Umgebung isoliert, abgesehen von der Stelle, auf welche die Strahlung auftrifft.It is particularly advantageous if the Fresnel lenses are designed such that their focal line is located along the wedge tip of the respective longitudinal member. If a longitudinal beam runs there, it can be designed as a U-profile which is open to the base surface of the longitudinal member. In this profile can then run, for example, a conduit through which a heat-carrying fluid is pumped. The tube is conveniently insulated from the U-profile and the environment, except for the location where the radiation impinges.
Die einzelnen Leitungsrohre aller Längsträger sind vorzugsweise zu einer Leitungsschleife verbunden, d.h. das wärmetragende Fluid wird an dem einen Ende der Schleife in die Leitungen gepumpt und durchläuft dann alle Leitungsrohre bevor es am anderen Ende der Leitung austritt. Zwischen Ein- und Ausgang der Leitungsschleife ergibt sich erfindungsgemäß ein Temperaturunterschied. Der Anschluss an die Leitungsschleife kann vorzugsweise durch flexible Schläuche geschehen.The individual conduits of all the longitudinal beams are preferably connected to a line loop, i. the heat transfer fluid is pumped into the lines at one end of the loop and then passes through all the conduits before exiting the other end of the line. Between input and output of the line loop results according to the invention, a temperature difference. The connection to the line loop can preferably be done by flexible hoses.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass entlang der Brennlinie der Linsen Photovoltaikzellen angeordnet sind. Aufgrund der hohen Strahlungsintensität in diesem Bereich lassen sich sehr hohe Wirkungsgrade für die Stromerzeugung er- zielen. Wegen der Strahlungsintensität entstehen an denHowever, it can also be provided that photovoltaic cells are arranged along the focal line of the lenses. Due to the high radiation intensity in this area, very high efficiencies can be achieved for power generation. Because of the radiation intensity arise at the
Photovoltaikzellen sehr hohe Temperaturen, weshalb bevorzugt Hochtemperatursolarzellen zum Einsatz kommen. Es kann weiterhin vorgesehen sein, in direktem Kontakt mit oder in geringem Abstand zu den Photovoltaikzellen Leitungsrohre auf der von den Fresnel-Linsen abgewandten Seite der Photovoltaikzellen zu verlegen. Diese können zum einen als Kühlung dienen, zum anderen lässt sich die abgeführte Wärme weiter verwenden.Photovoltaic cells very high temperatures, which is why preferably high-temperature solar cells are used. It may also be provided in direct contact with or in small distance to the photovoltaic cells to lay pipes on the side facing away from the Fresnel lenses side of the photovoltaic cells. On the one hand, these can serve as cooling, on the other hand, the dissipated heat can continue to be used.
Sofern punktförmig fokussierende Fresnel-Linsen zum Einsatz kommen, befinden sind die Brennpunkte der Linsen vorzugsweise ebenfalls entlang der Keilspitze des jeweiligen Längsträgers. Bevorzugt sind in diesen Brennpunkten Photovoltaikzellen vorgesehen.If punctiform focusing Fresnel lenses are used, the focal points of the lenses are preferably also along the wedge tip of the respective longitudinal member. Preferably, photovoltaic cells are provided in these focal points.
In der Regel ist die einachsige Nachführung, wie sie durch die Verschwenkung der Längsträger erreicht werden kann, nicht geeignet, dass sich die Brennpunkte der punktförmig fokussierende Fresnel-Linsen immer an gleicher Stelle in der Keilspitze des jeweiligen Längsträgers befinden. Es ist daher bevorzugt, dass die einzelnen Photovoltaikzellen entlang der Längsholme, auf denen sie sich befinden, ver- schiebbar sind. Die Photovoltaikzellen können so immer imIn general, the uniaxial tracking, as can be achieved by the pivoting of the side members, not suitable that the foci of punctiform focusing Fresnel lenses are always at the same place in the wedge tip of the respective longitudinal member. It is therefore preferred that the individual photovoltaic cells are displaceable along the longitudinal struts on which they are located. The photovoltaic cells can always be so
Brennpunkt positioniert werden. Die Verschiebung kann dabei automatisch, für jede Zelle einzeln oder für mehrere Zellen eines Längsträgers zusammen erfolgen. Letzteres ist möglich, da sich die Brennpunkte benachbarter, punktförmig fo- kussierender Fresnel-Linsen eines Längsträgers gleichförmig bewegen. Hierzu kann ein Verbindungselement vorgesehen sein, welches die Bewegung einer Photovoltaikzelle auf die andern überträgt und sie so zu einer Verschiebungsgruppe zusammenfasst . Beispielsweise können die Photovoltaikzellen auf einem gemeinsamen Schlitten oder auf einzelnen Schlitten, die durch ein Verbindungsgestänge untereinander verbunden sind, angebracht sein. Der Antrieb der Schlitten kann z.B. durch einen Schnecken-Zahnstangen-Antrieb erfolgen.Focus can be positioned. The shift can be done automatically, for each cell individually or for several cells of a longitudinal member together. The latter is possible because the focal points of adjacent, point-shaped focusing Fresnel lenses of a longitudinal member move uniformly. For this purpose, a connecting element can be provided which transmits the movement of a photovoltaic cell to the other and so summarizes them to a shift group. For example, the photovoltaic cells may be mounted on a common carriage or on individual carriages interconnected by a linkage. The drive of the carriages can be done for example by a worm-rack drive.
Jedenfalls kann der Wirkungsgrad der Anlage weiter gestei- gert werden, indem eine Photovoltaikzelle immer im Brennpunkt einer Linse positioniert wird. Änderung im Strahlengang durch die Sonnenwanderung lassen sich in Echtzeit aus¬ gleichen. Es kommt zu einer quasi-zweiachsigen Nachführung.In any case, the efficiency of the system can be further increased by always positioning a photovoltaic cell in the focal point of a lens. Changes in the beam path due to the solar migration can be compared in real time. It comes to a quasi-biaxial tracking.
Um den Bedarf an Antriebselementen weiter zu reduzieren, kann weiterhin vorgesehen sein, die Verschiebung der Photo- voltaikzellen benachbarter Längsträgern durch ein einzelnes Antriebselement zu erreichen. Dazu kann eine Verbindung der Verschiebemechaniken der einzelnen Photovoltaikzellen oder der Verschiebegruppen vorgesehen sein. Im Falle einesIn order to further reduce the need for drive elements, it may further be provided to achieve the displacement of the photovoltaic cells of adjacent longitudinal carriers by a single drive element. For this purpose, a connection of the displacement of the individual photovoltaic cells or the shift groups may be provided. in case of a
Schnecken-Zahnstangen-Antrieb können die Wellen, auf denen die Schnecken sitzen, bspw. durch eine Kette oder einen Zahnriemen verbunden sein. Es ist auch möglich die Funktion der Lenkstange und die Funktion der Verbindung der Ver- Schiebemechaniken in einem Element zusammenzufassen.Worm-rack drive can be the waves on which the worm sitting, for example, be connected by a chain or a toothed belt. It is also possible to combine the function of the handlebar and the function of the connection of the sliding mechanisms in one element.
Die Photovoltaikzellen können dann, wie oben beschrieben, über Leitungsrohre auf der von den Fresnel-Linsen abgewandten Seite der Photovoltaikzellen gekühlt werden. Entspre- chend ihrem Einsatz optimierte Wärmeleiter zwischen Photovoltaikzellen und den Leitungsrohren sind weithin bekannt.The photovoltaic cells can then be cooled, as described above, by means of conduits on the side of the photovoltaic cells facing away from the Fresnel lenses. Optimized heat conductors between photovoltaic cells and the pipes are widely known.
Bei der Nutzung von Photovoltaik- bzw. Hochtemperatursolarzellen können zur Stromleitung Kabel vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich das gesamte Gerüst, oder zumindest den Längsholm in der Keilspitze als Masseleiter zu verwenden. Dadurch ist es möglich, bis zu 50% der benötigten Kabelgesamtlänge einzusparen. Sofern die Leitungsrohre zur Kühlung der Photovoltaik- oder Hochtemperatursolarzellen ausreichend elektrisch von dem Träger in der Keilspitze des Längsträgers isoliert sind, lassen sich diese als zweiten Leiter verwenden. Der Kabelbedarf kann so weiter deutlich reduziert werden.When using photovoltaic or high-temperature solar cells can be provided for power line cable. But it is also possible to use the entire framework, or at least the longitudinal spar in the wedge tip as a ground conductor. This makes it possible to save up to 50% of the total cable length required. If the pipes to Cooling of the photovoltaic or high-temperature solar cells are sufficiently electrically isolated from the carrier in the wedge tip of the longitudinal member, these can be used as a second conductor. The need for cables can be significantly reduced.
Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert. Dabei wird auf folgende Figuren Bezug genommen:The invention will now be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. Reference is made to the following figures:
Fig. 1: Eine räumliche Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützgerüstes;Fig. 1: A spatial representation of an embodiment of the scaffold according to the invention;
Fig. Ia: eine Detailvergrößerung der Fig. 1;Fig. Ia: an enlarged detail of Fig. 1;
Fig. Ib: eine Detailansicht des Stützgerüstes aus Fig. 1;Fig. Ib: a detailed view of the scaffold of Fig. 1;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einem Längsholm;2 shows a cross section through a longitudinal spar;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Verstrebung;3 shows a cross section through a strut.
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Längsholm mit eingesetztem Leitungsrohr;4 shows a cross section through a longitudinal spar with inserted conduit.
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Längsholm mit eingesetztem Leitungsrohr und Photovoltaikzelle;5 shows a cross section through a longitudinal spar with inserted conduit and photovoltaic cell.
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützgerüstes;6 shows a further embodiment of the scaffold according to the invention;
Fig. 7 eine bahnförmige Fresnel-Linse; undFIG. 7 shows a sheet-like Fresnel lens; FIG. and
Fig. 8 eine doppelt geschichtete, punktuell fokussieren- de Fresnel-Linse.8 shows a double-layered, point-focusing Fresnel lens.
In Fig. 1, Ia und Ib ist ein Stützgerüst 1 dargestellt, welches Längsträger 10 und zwei Querholme 20, 21 umfasst. Bei den Querholmen 20, 21 handelt es sich um standardisierte Rechteckprofile. Sie verlaufen parallel und sind auf Stützen 22, 23 befestigt, die im Untergrund verankert sind. Die Stützen 22 des einen Querholms 20 sind dabei kürzer als die Stützen 23 den anderen Querholms 21. Damit weisen die Längsträger 10, die senkrecht zu den Querholmen 20, 21 verlaufen, einen Winkel gegenüber der Horizontalen auf. In der Draufsicht ergibt sich aus den Längsträgern 10 und den Querholmen 20, 21 eine gitterartige Struktur.In Fig. 1, Ia and Ib, a support frame 1 is shown, which longitudinal member 10 and two transverse beams 20, 21 comprises. The transverse beams 20, 21 are standardized rectangular profiles. They run parallel and are mounted on supports 22, 23, which are anchored in the ground. The supports 22 of one transverse beam 20 are shorter than the supports 23 to the other transverse spar 21. Thus, the longitudinal members 10, which extend perpendicular to the transverse bars 20, 21, an angle relative to the horizontal. In the plan view results from the side rails 10 and the cross members 20, 21 a grid-like structure.
Die Längsträger 10 des Stützgerüstes 1 weisen im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf und sind in Fachwerkbauweise ausgeführt. Der Längsträger setzt sich aus Längsholmen 16, 17 in der Keilspitze 11 und an den beiden Basiskanten 12, 13, sowie aus Verstrebungen 14, 15 zusammen.The longitudinal members 10 of the scaffold 1 have in cross-section the shape of an isosceles triangle and are executed in timber-frame construction. The longitudinal member is composed of longitudinal bars 16, 17 in the wedge tip 11 and on the two base edges 12, 13, as well as from struts 14, 15 together.
Die Längsträger 10 sind im Bereich Ihrer Basisfläche mit Aufhängungspunkten 24 an den Querholmen 20, 21 so verbun- den, dass sie um die mittig zwischen den Basiskanten 12, 13 verlaufenden Achse 18 verschwenkt werden können.The side members 10 are connected in the region of their base surface with suspension points 24 to the transverse bars 20, 21 in such a way that they can be pivoted about the axis 18 extending centrally between the base edges 12, 13.
Auf der Basisfläche der Längsträger sind die Solarkollektoren 2 montiert. Der Abstand der einzelnen Aufhängungspunkte der Längsträger 10 an den Querholmen 20, 21 ist so gewählt, dass sich zwei benachbarte Längsträger 10 auch bei maximalem Schwenkwinkel und Lichteinfall senkrecht auf die Solarkollektoren 2 nicht gegenseitig abschatten.On the base surface of the side members, the solar collectors 2 are mounted. The distance between the individual suspension points of the side members 10 on the transverse bars 20, 21 is chosen so that two adjacent side members 10 do not shade each other even at maximum pivot angle and incidence of light perpendicular to the solar panels 2.
Auf jedem Längsträger 10 findet eine Mehrzahl von Solarkollektoren 2 Platz. Die Solarkollektoren 2 sind dabei in einer Reihe auf dem Längsträger 10 montiert. So ergeben sich zwischen zwei benachbarten Solarkollektoren 2 Stosskanten 3. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei den Solarkollektoren 2 um punktförmig fokussierende Fresnel-Linsen, welche die von der Sonne einfallende Strahlung auf einen Brennpunkt bündeln. Um möglichst wenig Verlust an Strah- lungsenergie zu erleiden, sollen die Strahlengänge von Linse zum Brennpunkt ungestört verlaufen, d.h. ein möglichst großer Flächenanteil der Solarkollektoren 2 soll effektiv genutzt werden. Die Verstrebungen 15 (nicht dargestellt) sollen besonders im Bereich der Basis des Längsträgers 10 die Strahlengänge nicht durchkreuzen, weshalb sie entlang der Stosskanten 3 der Solarkollektoren 2 verlaufen. Die Solarkollektoren 2 liegen auf den Verstrebungen 15 auf und werden von diesen abgestützt. Da die Verstrebungen 15 am Rand der Solarkollektoren 2 verlaufen, kann die Auflageflä- che unabhängig von den Dimensionen der Verstrebung 15 gewählt werden. Da so nur ein geringer Teil der Strahlengänge durch die Solarkollektoren 2 gestört wird, entsteht lediglich eine geringere Beeinflussung der effektiven Fläche des Solarkollektors 2.On each side member 10 is a plurality of solar panels 2 place. The solar collectors 2 are mounted in a row on the longitudinal member 10. Thus arise between two adjacent solar panels 2 shock edges 3. In the example shown, the solar collectors 2 are punctiform focusing Fresnel lenses, which focus the radiation incident from the sun onto a focal point. In order to suffer the least possible loss of radiation energy, the beam paths from the lens to the focal point should be undisturbed, ie the largest possible area proportion of the solar collectors 2 should be used effectively. The struts 15 (not shown), especially in the region of the base of the longitudinal member 10, do not intersect the beam paths, which is why they run along the abutting edges 3 of the solar collectors 2. The solar collectors 2 rest on the struts 15 and are supported by these. Since the struts 15 run on the edge of the solar collectors 2, the support surface can be selected independently of the dimensions of the strut 15. Since only a small part of the beam paths is disturbed by the solar collectors 2, only a smaller effect on the effective area of the solar collector 2 is produced.
Die Solarkollektoren 2 werden sowohl an den erwähnten Verstrebungen 15 als auch an den Längholmen 17 entlang der Basiskanten 12, 13 befestigt. Die Verstrebungen 15 und die Längsholme 17 bilden also eine Aufnahme für die Solarkol- lektoren 2. Um die Solarkollektoren kräftefrei zu lagern - wobei besonders die Wärmeausdehnung der einzelnen Komponenten zu berücksichtigen ist, da aufgrund von Unterschieden im Temperaturverhalten von Längsträger 10 und Solarkollektoren 2 Spannungen induziert werden können - ist eine ent- sprechende Aufnahme vorgehen.The solar collectors 2 are attached both to the mentioned struts 15 and to the longitudinal bars 17 along the base edges 12, 13. The struts 15 and the longitudinal struts 17 thus form a receptacle for the solar collectors 2. In order to store the solar collectors force-free - taking into account in particular the thermal expansion of the individual components, since 2 induces stresses due to differences in the temperature behavior of the longitudinal member 10 and solar collectors 2 can be - is an appropriate recording proceed.
Zwei benachbarte Längsträger 10 sind im Bereich ihrer Keilspitzen 11 durch eine Lenkstange 50 verbunden. Die Anbin- düng der Lenkstange 50 an die Längsträger 10 erfolgt dabei über ein Gelenk 51, dessen Rotationsachse parallel zur den Schwenkachsen 18 der Längsträger 10 verläuft. Im Prinzip wird durch die Lenkstange 50 der Abstand zwischen zwei be- nachbarten Keilspitzen 11 konstant gehalten, was zur Folge hat, dass bei einer Verschwenkung des einen Längsträgers 10 um seine Schwenkachse 18, der andere dieser Bewegung folgt. Da in dem dargestellten Beispiel alle Längsträger untereinander verbunden sind, ist lediglich eine Antriebseinrich- tung 52 notwenig, um den Schwenkwinkel aller Längsträger simultan einzustellen.Two adjacent longitudinal members 10 are connected in the region of their wedge tips 11 by a handlebar 50. The connection düng the handlebar 50 to the side members 10 takes place via a hinge 51, whose axis of rotation runs parallel to the pivot axes 18 of the longitudinal member 10. In principle, the distance between two adjacent wedge tips 11 is kept constant by the handlebar 50, with the result that, when pivoting the one longitudinal member 10 about its pivot axis 18, the other follows this movement. Since all longitudinal members are interconnected in the illustrated example, only one drive device 52 is necessary in order to set the pivoting angle of all longitudinal members simultaneously.
Bei der beispielhaften Antriebseinheit 52 ist ein Schild 53 verdrehfest am, dem einen Querholm 20 zugewandten Ende eine Längsträger 10 verbunden. Das Schild 53 steht senkrecht zur Schwenkachse 18 und ist mit einem Schlitz 54 senkrecht zur Basisfläche des Längsträgers 10 ausgestattet. An dem einen Querträger 20 und parallel zu diesem ist ein elektrisch betriebener Schlitten-Schnecken-Antrieb vorgesehen. An dem Schlitten dieses Antriebs befindet sich ein Stift 55, der in den Schlitz 54 des Schildes 53 greift. Da zwischen Stift und Drehachse 18 des Längsträgers 10 ein Abstand besteht, wird eine lineare Bewegung des Schlittens durch das Zusammenwirken von Stift 55 und Schlitz 54 in eine Drehbewegung des Längsträgers 10 umgesetzt.In the exemplary drive unit 52, a shield 53 is rotationally fixed at the end facing a cross member 20, a longitudinal member 10 is connected. The shield 53 is perpendicular to the pivot axis 18 and is provided with a slot 54 perpendicular to the base surface of the longitudinal member 10. On the one cross member 20 and parallel to this, an electrically operated carriage-screw drive is provided. On the carriage of this drive is a pin 55 which engages in the slot 54 of the shield 53. Since there is a distance between pin and axis of rotation 18 of the longitudinal member 10, a linear movement of the carriage is converted by the interaction of pin 55 and slot 54 in a rotational movement of the longitudinal member 10.
Da es sich bei den Solarkollektoren 2 um punktförmig fokus- sierende Fresnel-Linsen handelt, verschiebt sich der Brennpunkt der Linsen aufgrund der Sonnenwanderung und durch die einachsige Nachführung entlang der Längsholme 16 in denSince the solar collectors 2 are point-focused Fresnel lenses, the focal point of the lenses shifts along the longitudinal struts 16 due to the solar migration and the uniaxial tracking
Keilspitzen 11 der jeweiligen Längsträger 10. Die Photovol- taikzellen 60 sind als Hochleistungssolarzellen ausgeführt, deren für die Energieumwandlung geeignete Oberfläche in et- wa der Ausdehnung des jeweils auftreffenden Strahlenbündels entspricht. Alle Photovoltaikzellen 60 eines LängsträgersVertex tips 11 of the respective side members 10. The photovoltaic cells 60 are designed as high-performance solar cells whose surface suitable for the energy conversion in some wa corresponds to the extent of the respective incident beam. All photovoltaic cells 60 of a longitudinal member
10 sind auf einem gemeinsamen Träger 61 befestigt. Dieser Träger 61 ist entlang der Längsholme 16 in den Keilspitzen 11 der jeweiligen Längsträger 10 bewegbar. Dazu ist er auf zwei Linearlagern 62, 63 befestigt, die wiederum auf den Längsholme 16 in den Keilspitzen 11 der jeweiligen Längsträger 10 aufsitzen. Das eine Linearlager 63 ist mit einem Schlitten-Schnecken-Antrieb ausgestattet. Die Welle 64 auf der die Schnecke dieses Antriebs sitzt, ist zum dem einen Querträger 20 zugewandten Ende des Längsträgers 10 fortgeführt. An diesem Ende sind Räder 65 drehfest mit der Welle 64 verbunden. Keilriemen 66 verbinden über die Räder 65 die Wellen 64 der einzelnen Längsträger 10. Wird die Position der Photovoltaikzellen 60 eines Längsträgers 10 durch Drehen der Welle 64 desselben Längsträgers 10 verändert, drehen sich die Wellen 64 der anderen Längsträger 10 auf die gleiche Weise, wodurch sich die Photovoltaikzellen 60 den anderen Längsträger 10 ebenfalls verschieben. Für die Ver- Schiebung aller Photovoltaikzellen 60 des Stützgerüstes muss also nur ein Stellmotor 67 vorgesehen sein.10 are mounted on a common carrier 61. This carrier 61 is movable along the longitudinal members 16 in the wedge tips 11 of the respective side members 10. For this purpose, it is mounted on two linear bearings 62, 63, which in turn are seated on the longitudinal struts 16 in the wedge tips 11 of the respective side members 10. The one linear bearing 63 is equipped with a carriage-screw drive. The shaft 64 on which the worm of this drive is seated, is continued to the cross member 20 facing the end of the longitudinal member 10. At this end wheels 65 are rotatably connected to the shaft 64. V-belt 66 connect via the wheels 65, the waves 64 of the individual side members 10. If the position of the photovoltaic cells 60 of a longitudinal member 10 by rotating the shaft 64 of the same longitudinal member 10 is changed, the shafts 64 of the other side members 10 rotate in the same manner, thereby the photovoltaic cells 60 also move the other side member 10. For the displacement of all photovoltaic cells 60 of the scaffold, therefore, only one servomotor 67 must be provided.
Da sich die Keilriemen 66 in direkter Nachbarschaft zu den Lenkstangen 50 befinden, bleiben sie unabhängig vom Schwenkwinkel der Längsträger 10 gespannt: wie oben dargelegt, dienen die Lenkstangen 50 dazu, den Abstand zwischen den Keilspitzen 11 der einzelnen Längsträger 10 konstant zu halten. Da sich die Räder 65 ebenfalls an den KeilspitzenSince the V-belts 66 are in direct proximity to the handlebars 50, they remain tensioned regardless of the pivoting angle of the longitudinal members 10: as stated above, the handlebars 50 serve to keep the distance between the wedge tips 11 of the individual longitudinal members 10 constant. Since the wheels 65 also at the wedge tips
11 der einzelnen Längsträger 10 befinden, bleibt auch der Abstand zwischen den Rädern 65 benachbarter Längsträger 10 nahezu konstant. In Fig. 2 ist eine beispielhafte Aufnahme an einem Längsholm 17 entlang einer Basiskante 12, 13 dargestellt. Der Solarkollektor 2 wird dabei zwischen den Längsholm 17 und einem Gegenstück 30 eingeklemmt. Das Gegenstück 30 ist durch eine Schraube 31 lösbar mit dem Längsholm 17 verbunden. Damit sich der Solarkollektor unter Temperatureinfluss ausdehnen kann, ist an seiner Stirnseite ein Freiraum 32 vorgesehen, dessen Ausmaße sich je nach Temperatur ändern können. Damit sich die Stirnseite 4 des Solarkollektors 2 relativ zum Längholm 17 bewegen kann, sind Gleitbacken 33 vorgesehen. Das Gegenstück 30 kann sich über die gesamte Länge des Längsholms 17 oder nur über die Länge eines Solarkollektors 2 erstrecken. Es ist aber auch denkbar, die Solarkollektoren 2 durch eine Vielzahl von kleinen Gegen- stücken 30 zu sichern.11 of the individual longitudinal members 10 are also the distance between the wheels 65 adjacent longitudinal member 10 remains almost constant. FIG. 2 shows an exemplary receptacle on a longitudinal spar 17 along a base edge 12, 13. The solar collector 2 is clamped between the longitudinal beam 17 and a counterpart 30. The counterpart 30 is connected by a screw 31 releasably connected to the longitudinal spar 17. Thus, the solar collector can expand under the influence of temperature, a free space 32 is provided on its front side, the dimensions of which can change depending on the temperature. So that the end face 4 of the solar collector 2 can move relative to the longitudinal member 17, sliding jaws 33 are provided. The counterpart 30 may extend over the entire length of the longitudinal spar 17 or only over the length of a solar collector 2. However, it is also conceivable to secure the solar collectors 2 by a multiplicity of small counterparts 30.
Nach dem gleichen Prinzip lassen sich die Solarkollektoren 2 auch an den Verstrebungen 15 befestigen. Eine Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Auf der Verstrebung 15 liegen zu beiden Seiten Solarkollektoren 2 auf. Ein durch eineAccording to the same principle, the solar collectors 2 can also be attached to the struts 15. One possibility is shown in FIG. On the strut 15 are on both sides solar panels 2 on. One by one
Schraube 27 befestigtes Gegenstück 34 vervollständigt die Klemmung der Kollektoren 2. Auch hier sind wieder Freiräume an der Stirnseite 4 der Solarkollektoren 2 vorgesehen, e- benso wie Gleitbacken 26.Screw 27 fixed counterpart 34 completes the clamping of the collectors 2. Again, free spaces on the front side 4 of the solar panels 2 are provided, e- as well as sliding blocks 26th
Alternativ zu einer punktförmig fokussierenden Linse kann eine Fresnel-Linse verwendet werden, bei der die einfallende Strahlung in einer Brennlinie gebündelt wird. Die Brennlinien der Fresnel-Linsen fallen dann mit den jeweiligen Längsholmen 16 in den Keilsspitzen 11 der Längsträger 10 zusammen. Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt ist ein solcher Längsholm 16 in der Keilspitze 11 als nach oben geöffnetes U-Profil ausgebildet. In diesem U-Profil verläuft ein von Isolationsmaterial 42 umgebenes Leitungsrohr 40. Das Isola- tionsmaterial 42 verhindert einen ungewollten Wärmeaustausch mit der Umgebung. Lediglich der obere Bereich des Leitungsrohres liegt frei, da an dieser Stelle die durch die Fresnel-Linsen 2 gebündelten Strahlen auftreffen und absorbiert werden. Die Flüssigkeit, die durch das Leitungs- röhr 40 fließt, wird so erwärmt.As an alternative to a point-focusing lens, a Fresnel lens can be used, in which the incident radiation is focused in a focal line. The focal lines of the Fresnel lenses then coincide with the respective longitudinal beams 16 in the wedge tips 11 of the longitudinal members 10. As shown by way of example in FIG. 4, such a longitudinal spar 16 is formed in the wedge tip 11 as an upwardly open U-profile. In this U-profile, a conduit 40 surrounded by insulating material 42 runs. The insulating material 42 prevents unwanted heat exchange with the environment. Only the upper region of the conduit is exposed, since at this point the rays bundled by the Fresnel lenses 2 impinge and are absorbed. The liquid flowing through the pipe 40 is thus heated.
Die Leitungsrohre 40 aller Längsträger 10 sind miteinander zu einer Leitungsschleife verbunden. Das bedeutet, dass Flüssigkeit die an einem Eingangspunkt in die Leitungs- schleife eintritt, alle Leitungsrohre 40 durchläuft, bevor sie an einem Endpunkt aus der Leitungsschleife austritt. Die Verbindung zwischen den einzelnen Längsträgern 10, sowie die Zu- und Abfuhr der wärmetragenden Flüssigkeit zum Eingangs- bzw. vom Endpunkt sind vorzugsweise durch Schläu- che realisiert. Dadurch wird auch die Beweglichkeit des Stützgerüstes 1 nicht eingeschränkt.The conduits 40 of all longitudinal members 10 are connected together to form a line loop. This means that liquid entering the line loop at an entry point will pass through all the pipes 40 before exiting the line loop at one end point. The connection between the individual longitudinal members 10, as well as the supply and removal of the heat-carrying liquid to the input and from the end point are preferably realized by hoses. As a result, the mobility of the scaffold 1 is not limited.
In Fig. 5 ist eine Kombination aus Wandlern für elektrische Energie und Wärme in den Keilspitzen 11 der Längsträger 10 gezeigt. Die gebündelten Strahlen treffen zunächst auf eine Photovoltaikzelle 41, wo sie teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden. Die darüber hinaus entstehende Wärme wird über dem Wärmeleiter 43 zu dem darunterliegenden Leitungsrohr 40 geleitet und durch die darin befindliche Flüssigkeit abgeführt. Zum einen wird dadurch ein Kühleffekt für die Photovoltaikzelle 41 erreicht, zum anderen kann die gewonnene Wärme weiter genutzt werden. Auch hier wird durch Isolationsmaterial 42 der Wärmeverlust an die Umgebung eingeschränkt.FIG. 5 shows a combination of electrical energy and heat transducers in the wedge tips 11 of the side rails 10. The bundled beams first strike a photovoltaic cell 41, where they are partially converted into electrical energy. The excess heat is conducted via the heat conductor 43 to the underlying conduit 40 and discharged through the liquid therein. On the one hand, this achieves a cooling effect for the photovoltaic cell 41 and, on the other hand, the recovered heat can continue to be used. Here too is limited by insulating material 42, the heat loss to the environment.
In Fig. 6 ist dargestellt, wie eine Anlage ähnlich der aus Fig. 1 auf dem Schrägdach 91 eines Hauses 90 installiert werden kann. Die Stützen 22 des einen Querholms 20 befinden sich bei der Dachkante 93, während die Stützen 23 des anderen Querholms 21 im Bereich des Dachfirsts 92 vorgesehen sind. Die Stützen 22 und 23 weisen die gleiche Länge auf; die Schrägung der Längsträger 10 gegenüber der Horizontalen entspricht der Neigung des Daches 91. Zwischen den Keilspitzen 11 der Längsträger 10 muss nur ein geringer Abstand vorgesehen sein, so dass die Längsträger in ihrer Schwenkbewegung nicht behindert werden. Ansonsten entspricht das Stützgerüst dem aus Fig. 1.In Fig. 6 it is shown how a system similar to that of FIG. 1 on the pitched roof 91 of a house 90 can be installed. The supports 22 of one transverse spar 20 are located at the roof edge 93, while the supports 23 of the other transverse spar 21 are provided in the region of the roof ridge 92. The supports 22 and 23 have the same length; the inclination of the longitudinal members 10 relative to the horizontal corresponds to the inclination of the roof 91. Between the wedge tips 11 of the longitudinal member 10 only a small distance must be provided so that the longitudinal members are not hindered in their pivoting movement. Otherwise, the scaffold corresponds to that of FIG. 1.
Zur Veranschaulichung ist in Fig. 7 eine bahnförmige Fren- sel-Linse 80 dargestellt. Die exemplarisch eingezeichneten, eintreffenden Strahlen 82 werden durch die bahnförmige Lin- se 80 auf eine Brennlinie 83 fokussiert.By way of illustration, FIG. 7 shows a sheet-shaped lens Fren 80. The exemplarily drawn incident beams 82 are focused by the web-shaped lens 80 onto a focal line 83.
Fig. 8 zeigt eine doppelt geschichtete Anordnung 81 zweier bahnförmiger Fresnel-Linsen 80, 80' . Die beiden Fresnel- Linsen sind dabei um 90° verdreht angeordnet. Die exempla- risch eingezeichneten Strahlen 82, die auf die Anordnung 81 auftreffen, werden nun in einem Brennpunkt 84 fokussiert. FIG. 8 shows a double-layered arrangement 81 of two sheet-like Fresnel lenses 80, 80 '. The two Fresnel lenses are arranged rotated by 90 °. The exemplarily drawn rays 82 which impinge on the arrangement 81 are now focused in a focal point 84.

Claims

Schutzansprüche protection claims
1. Stützgerüst (1) für Solarkollektoren (2) mit Einzelschwenkelementen umfassend mindestens zwei Querholme (20, 21) und mindestens zwei daran befestigten Längsträgern (10) ,1. scaffold (1) for solar collectors (2) with individual pivoting elements comprising at least two transverse beams (20, 21) and at least two longitudinal members (10) attached thereto,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Querholme (20, 21) und Längsträger (10) gitterartig angeordnet sind und die Längsträger (10) jeweils entlang einer eigenen Achse (18) schwenkbar an den Querholmen (20,21) befestigt sind.the transverse struts (20, 21) and the longitudinal members (10) are arranged in the manner of a lattice and the longitudinal members (10) are fastened in each case along their own axis (18) so as to be pivotable on the transverse struts (20, 21).
2. Stützgerüst nach Anspruch 12. scaffold according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der Abstand zwischen zwei benachbarten Längsträgern (10) so gewählt ist, dass die für die Bestückung mit Solarkollektoren (2) vorgesehene Fläche jedes Längsträgers (10) bei maximalem Schwenkwinkel vollständig senkrecht bestrahlbar ist.the distance between two adjacent longitudinal members (10) is selected such that the surface of each longitudinal member (10) provided for equipping with solar collectors (2) can be fully vertically irradiated at maximum pivot angle.
3. Stützgerüst nach Anspruch 1 oder 2,3. scaffold according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
an mindestens einem Längsträger (10) ein Antrieb (52) zur Einstellung des Schwenkwinkels und eine Mechanik zur Übertragung der Schwenkbewegung des einen Längsträgers (10) an wenigstens einen weiteren Längsträger (10) vorgesehen sind.on at least one longitudinal member (10) a drive (52) for adjusting the pivot angle and a mechanism for transmitting the pivoting movement of the one longitudinal member (10) to at least one further longitudinal member (10) are provided.
4. Stützgerüst nach Anspruch 1, 2 oder 34. Scaffold according to claim 1, 2 or 3
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Längsträger (10) selbsttragend sind und im Querschnitt gleichschenklige Dreiecke darstellen, wobei an der jeweiligen Basisfläche der Längsträger (10) Aufnahmen, vorzugsweise spannungsfrei, für ein oder mehrere Solarkollektoren (2) vorgesehen sind und die Längsträger (10) an so mit den Querholmen (20, 21) verbunden sind, dass die Schwenkachse (18) mittig entlang der Basisfläche verläuft.the longitudinal members (10) are self-supporting and in cross section are isosceles triangles, being provided on the respective base surface of the longitudinal beams (10) receptacles, preferably stress-free, for one or more solar collectors (2) and the longitudinal members (10) at so with the cross beams (20, 21) are connected, that the pivot axis (18) extends centrally along the base surface.
5. Stützgerüst nach Anspruch 45. scaffold according to claim 4
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
zwischen zwei benachbarten Längsträgern (10) wenigstens ein an den jeweiligen Keilspitzen (11) gelenkig angebrachte Lenkstange (50) vorgesehen ist.between at least one on the respective wedge tips (11) articulated mounted handlebar (50) is provided between two adjacent longitudinal members (10).
6. Stützgerüst nach Anspruch 4 oder 56. scaffold according to claim 4 or 5
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Längsträger (10) in Fachwerkbauweise aus Längsholmen (16, 17) und Verstrebungen (14, 15) ausgeführt sind.the longitudinal members (10) in timber frame construction of longitudinal beams (16, 17) and struts (14, 15) are executed.
7. Stützgerüst nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass7. Scaffold according to one of claims 4 to 6, characterized in that
die Solarkollektoren (2) als bahnförmige Fresnel- Linsen ausgestaltet sind.the solar collectors (2) are designed as sheet-shaped Fresnel lenses.
8. Stützgerüst nach einem der Ansprüche 4 bis 6,8. Scaffold according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Solarkollektoren (2) als punktförmige Fresnel- Linsen, vorzugsweise als kreuzweise geschichtete bahnförmige Fresnel-Linsen ausgestaltet sind.the solar collectors (2) are designed as punctiform Fresnel lenses, preferably as cross-laminated layered Fresnel lenses.
9. Stützgerüst nach einem der Ansprüche 4 bis 8,9. Scaffold according to one of claims 4 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Verstrebungen (15) an der Basisfläche der Längsträger (10) entlang der Grenze (3) zwischen zwei be- nachbarten Solarkollektoren (2) verlaufen.the struts (15) run on the base surface of the side members (10) along the boundary (3) between two adjacent solar collectors (2).
10. Stützgerüst nach einem der Ansprüche 4 bis 9,10. Scaffold according to one of claims 4 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Längsholme (16) in der Keilspitze (11) der Längsträger (10) als zur Basisfläche hin geöffnete U- Profile ausgestaltet sind.the longitudinal struts (16) in the wedge tip (11) of the longitudinal members (10) are configured as U-profiles which are open toward the base surface.
11. Stützgerüst nach Anspruch 10,11. scaffold according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass Leitungsrohre (40) vorgesehen sind, welche in den U- Profilen der Längsholme (16) in der Keilspitze (11) der Längsträger (10) verlaufen, wobei die Leitungsrohre (40) bevorzugt eine Leitungsschleife bilden.characterized in that Conduits (40) are provided, which extend in the U-profiles of the longitudinal members (16) in the wedge tip (11) of the longitudinal members (10), wherein the conduit tubes (40) preferably form a line loop.
12. Stützgerüst nach einem der Ansprüche 8 bis 1112. Scaffold according to one of claims 8 to 11
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
an der zur Basisfläche hin gerichteten Seite deron the side directed towards the base surface of the
Längsholme (16) in der Keilspitze (11) der Längsträger (10) Photovoltaikzellen (60) vorgesehen sind.Longitudinal members (16) in the wedge tip (11) of the longitudinal members (10) photovoltaic cells (60) are provided.
13. Stützgerüst nach Anspruch 1213. scaffold according to claim 12
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Photovoltaikzellen (60) verschiebbar entlang der Längsholme (16) in den Keilspitzen (11) der Längsträ- ger (10) gelagert sind.the photovoltaic cells (60) are displaceably mounted along the longitudinal spars (16) in the wedge tips (11) of the longitudinal members (10).
14. Stützgerüst nach Anspruch 13,14. scaffold according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die Photovoltaikzellen (60) eines Längsträgers (10) durch ein Verbindungselement (61) zu Verschiebungsgruppen zusammengeschlossen sind.the photovoltaic cells (60) of a longitudinal carrier (10) are connected together by a connecting element (61) to shift groups.
15. Stützgerüst nach Anspruch 13 oder 14,15. scaffold according to claim 13 or 14,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verschiebungsgruppen einzelner Längsträger (10) mechanisch so verbunden sind, dass sich die Bewegung einer Verschiebungsgruppe auf die anderen Verschiebungsgruppe (n) überträgt. characterized in that at least two displacement groups of individual longitudinal members (10) are mechanically connected such that the movement of one displacement group is transmitted to the other displacement group (s).
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