Träger für Solarmod

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung zur

Aufständerung von Solarthermie- oder Photovoltaikmodulen auf

Flachdächern nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Es ist bekannt, dass Solarthermie und Photovoltaikanlagen nur dann einen wirtschaftlichen Ertrag bringen, wenn sie in einem optimalen

Winkel zur Sonne aufgestellt sind. Deshalb werden einzelne Module auf Flachdächern oder anderem flachen Untergrund aufgeständert, wodurch sich ein Anstellwinkel des Moduls von 10 bis 60 Grad erreichen lässt. Neben fest installierten Modulen gibt es auch Halterungseinrichtungen, die manuell einstellbar sind, wodurch eine Sommer- und Winterstellung der Anlagen gewährleistet werden kann, wodurch sich der Ertrag erhöhen lässt. Auch sind Einrichtungen mit automatischer Nachführung erhältlich, die sich automatisch dem Sonnenstand anpassen können.

Bei diesen Halterungseinrichtung, insbesondere denen mit einem Gelenk, sind die einzelnen Solar- oder Photovoltaikmodule fest eingespannt, damit sie in ihrer vorbestimmten Position gehalten werden können. Eine feste Einspannung ist auch deshalb gewünscht, damit die Module nicht durch widrige Umwelteinflüssen, wie Wind, Regen und Schnee, aus ihren Halterungen gerissen werden können.

Die Solarmodule werden üblicherweise mit Modulklemmen auf der Unterkonstruktion festgeschraubt. Dieses ergibt eine starre Verbindung. Es gibt auch Dünnschichtmodule, die rahmenlos gebaut werden und mit einer Modulklemme, die eine Gummieinlage enthält, lose gelagert werden. Diese Gummieinlagen altern schnell auf dem Dach und

verändern dabei Ihre Elastizität. Dieses ist nachteilig, weil die

Dünnschichtmodule ohne Rahmen sich nicht mehr so frei bewegen können, da die Gummilagerung nicht mehr so elastisch ist.

Ein kristallines Photovoltaikmodul besteht aus einer Glasscheibe an der die Silizium Wafer anlaminiert werden. Leider hat Glas die Eigenschaft nicht Formstabil unter äußerer Krafteinwirkung zu sein. Glas ist elastisch und gibt auf Krafteinwirkung durchaus nach. Das Glas verformt sich bei einer starren Befestigung aufgrund der

Krafteinleitung von der Unterkonstruktion. Auch verformt sich das Glas durch Temperatur Einflüsse, wenn sich das Modul nicht frei ausdehnen kann.

An einem Sommertag mit darauf folgendem klaren Nachthimmel kann die Temperaturdifferenz im Modul vom Tag zur Nacht von über 75 Grad Celsius betragen. Auch ist beispielsweise der Temperatur unterschied hoch, wenn im Winter die Solarmodule direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind und die Außentemperatur und oder die Unterkonstruktion erheblich kälter sind und erhebliche Minusgrade vorliegen. Die Ausführung der starren Einspannung kann sich aber auch negativ auf die Module auswirken, denn die Halterungssysteme halten die Module unabhängig von deren thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Das bedeutet, mit einer starren Halterung kann keine thermische

Längenänderung der Module kompensiert werden. Die Module sind vornehmlich aus Materialien gefertigt, die alle einer großen spezifischen thermischen Wärmeausdehnung unterliegen, was insbesondere dann relevant wird, wenn die Module erheblich

unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind. Somit ist bei der festen Einspannung der Module der Nachteil gegeben, dass Spannungen in den Modulen auftreten, die zu Mikrorissen führen.

Sie entstehen durch die Sprödigkeit der anlaminierten Wafer im Vergleich zum elastischen Glas.

Diese Mikrorisse sind unerwünscht, da sie den Wirkungsgrad des Moduls bzw. der Anlage herabsetzen können.

Mit Mikrorissen versehende Module müssen sehr viel häufiger

ausgetauscht werden, als intakte Module, was kostenintensiv ist und somit der Wirtschaftlichkeit abträglich ist. Die Alterung der Module wird erheblich beschleunigt. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die

Halterungseinrichtung der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln und Halterungseinrichtungen bereitzustellen, die eine verschleißfreie Halterung der Solar- und Photovoltaikmodule gewährleisten.

Eine Vorrichtung zur Lösung der erfinderischen Aufgabe weist die

Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 auf. Danach wird eine

Halterungseinrichtung vorgeschlagen, insbesondere zur Aufständerung von Solar- oder Photovoltaikmodulen auf einem flachen Untergrund, aufweisend wenigstens eine Montageschiene, auf der eine

Stützvorrichtung angeordnet ist, die zur Aufnahme zumindest eines Moduls ausgelegt ist, mit einer in sich beweglich Stützvorrichtung, wobei die Stützvorrichtung wenigstens in einer Richtung längenveränderlich ausgebildet ist. Hierdurch wird eine schwimmende Lagerung des Moduls ermöglicht. Dadurch treten keine Eigenspannungen mit den damit verbundenen Mikrorissen auf. Im Unterschied zu den gelenkig gelagerten Modulen mit Nachführung, gewährleistet die erfinderische

Halterungseinrichtung eine quasi lose Verbindung zwischen der Halterung und dem Modul, wohingegen bei den bekannten Systemen das einzelne Modul fest eingespannt ist und sich nur eine Träger bewegt. In der Einspannung kann sich trotz der Beweglichkeit des Trägers das Modul nicht bewegen. Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung kann das Modul zumindest in einer Längs- und/oder Querrichtung, insbesondere relativ zur Montageschiene, beweglich gelagert sein. Vornehmlich soll die Halterungseinrichtung eine flächige Ausgleichsmöglichkeit schaffen, weshalb das Modul in Längs- und/oder Querrichtung nicht eindeutig fixiert ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, wenn die Stützvorrichtung beweglich auf der Montageschiene angeordnet, insbesondere beweglich mit dieser verbunden ist. Hierdurch kann zumindest in einer Richtung eine

Beweglichkeit erzielt werden, durch die in Bewegungsrichtung ein

Ausgleich geschaffen wird. Die Stützvorrichtung ist von der

Montageschiene entkoppelt, wobei die Montageschiene selbst fest auf einem Untergrund gegründet ist.

Die Halterungseinrichtung kann zudem derart ausgebildet sein, dass die Stützvorrichtung mehrere Stützelemente aufweist, die relativ zueinander beweglich sind, wobei die Stützelemente jeweils wenigstens einen

Freiheitsgrad aufweisen. Die Stützelemente sind beweglich zueinander angeordnet, wobei die Beweglichkeit sich vorzugsweise nur auf einen Freiheitsgrad bezieht. Deshalb sind sie beispielsweise ausschließlich in einer Längs- oder ausschließlich in einer Querrichtung der

Halterungseinrichtung beweglich, wobei die Stützelement vorzugsweise dann relativ zueinander beweglich sind.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der Stützvorrichtung wenigstens ein Schlitten zugeordnet sein, der in der Montageschiene beweglich angeordnet ist, wobei insbesondere ein vorderer und hinterer Schlitten der Stützvorrichtung zugeordnet ist. Die Montageschiene dient der Stützvorrichtung als festes Auflager, wobei der Schlitten entlang einer Längserstreckung der Schiene beweglich gelagert sein kann. Durch die Schlitten ist die Stützvorrichtung lose bzw. beweglich mit der

Montageschiene verbunden.

Es können nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vordere und hintere Schlitten unabhängig voneinander in der

Montagschiene bewegbar sein. Dadurch sind die Bewegungen der beiden Schlitten entkoppelt, weshalb die Stützvorrichtung selbst eine

Längenänderung erfahren kann, die sie vornehmlich durch eine

Längenänderung des aufgenommen Moduls aufgezwängt bekommt.

Neben einer relativen Bewegung der beiden Bauteile zueinander kann die Stützvorrichtung deshalb auch in sich bewegt werden.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel können die Stützvorrichtung und der Schlitten starr oder beweglich miteinander verbunden sein, wobei für den zweiten Fall die Stützvorrichtung

vorzugsweise auch arretierbar ist. Durch die Längenänderung der

Stützvorrichtung kann eine Winkelveränderung zwischen Schlitten und Stützvorrichtung auftreten, wenn diese nicht in einem rechten Winkel zueinander montiert sind. Durch eine Drehgelenksverbindung zwischen den beiden Bauteilen kann hier einer Verspannung entgegen gewirkt werden, auch wenn diese nur minimal sein kann. Die Arretierung dient vornehmlich der allgemeinen Stabilität der Konstruktion der

Stützvorrichtung, in dem Verständnis, dass die Beweglichkeit zwischen Schlitten und Stützvorrichtung nicht zu leichtgängig ist.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Stützvorrichtung eine oder mehrere Aufnahmen aufweist, in der das Modul beweglich angeordnet ist, insbesondere eine vordere und hintere Aufnahme. Solar- und

Photovoltaikmodule sind vornehmlich flache, recheckige Körper, die leicht über entsprechende Aufnahmen an den jeweiligen Kanten gelagert werden können. Die Aufnahme ist vorzugsweise zur Aufnahme von zwei benachbarten Modulen ausgelegt. Ferner kann die Aufnahme zumindest eine Klemmeinrichtung aufweisen zur Befestigung des Moduls auf der Aufnahme, wobei insbesondere die Klemmeinrichtung beweglich auf der Aufnahme angeordnet ist. Mit der Klemmeinrichtung ist ein weiteres Stützelement beweglich ausgebildet. Die Klemmeinrichtung ist dabei vorzugsweise in einer Querrichtung zur Bewegungsrichtung zwischen der Stützvorrichtung und der

Montageschiene beweglich, wodurch die Haltevorrichtung wenigstens zwei Freiheitsgrade aufweist und ein jeweiliges Modul schwimmend gelagert ist.

Die vordere Aufnahme kann nach einer Weiterbildung dem vorderen Schlitten und die hintere Aufnahme dem hinteren Schlitten zugeordnet sein, wobei insbesondere zwischen der hinteren Aufnahme und dem hinteren Schlitten eine Strebe vorgesehen ist. Die Stützvorrichtung ist somit zweigeteilt ausgebildet, wobei zwischen der vorderen Aufnahme und dem vorderen Schlitten ebenfalls eine Drehgelenksverbindung vorgesehen sein kann. Durch die Strebe zwischen der hinteren Aufnahme und dem hinteren Schlitten ist das Modul schräg zum Untergrund bzw. der Montageschiene gestellt, entsprechend dem Sonneneinfallwinkel. Durch die erfinderische Konstruktion der Halterungseinrichtung ist ein jeweiliges Modul auch in einer schrägen Position schwimmend gelagert, da es nicht eindeutig fixiert ist.

Zusätzlich kann die Klemmeinrichtung in einer Halterichtung elastisch ausgebildet sein. Dieses ist besonders dann zweckmäßig, wenn die

Materialien der Klemmeinrichtung und eines Rahmens des zu haltenden Moduls nicht übereinstimmen und unterschiedliche

Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Für den Fall kann die Klemmeinrichtung nachgiebig ausgebildet sein, damit keine

Druckspannung auftreten.

Zur Halterung eines Moduls kann es zudem vorteilhaft sein, wenn wenigstens zwei Montageschienen mit jeweils einer Stützvorrichtung vorgesehen sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen wiedergegeben. - -

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen :

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht der erfinderischen

Halterungseinrichtung nach einem ersten

Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Detailansicht der Halterungseinrichtung nach Fig. 1 mit

Montageschiene, Schlitten, Aufnahme und

Klemmeinrichtung,

Fig. 3 eine Detailansicht der Aufnahme mit Klemmeinrichtung, Fig. 4 die Aufnahme mit Schlitten,

Fig. 5 die Aufnahme mit Schlitten aus einem anderen Blickwinkel als Fig. 4,

Fig. 6 die Aufnahme mit Klemmeinrichtung auf einer Strebe

angeordnet und untenliegender Montagschiene, Fig. 7 die Aufnahme auf der Strebe angeordnet in einer Ansicht von unterhalb,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Strebe mit Aufnahme, angeordnet auf der Montagschiene,

Fig. 9 eine Aufnahme von unten, Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Modul, das auf zwei

Halterungseinrichtungen angeordnet ist,

Fig. 11 eine Vorderansicht entsprechend der Fig. 10,

Fig. 12 eine Seitenansicht entsprechend der Fig. 10,

Fig. 13 eine perspektivische Draufsicht einer Halterungseinrichtung mit Modul,

Fig. 14a einen Ausschnitt A der Fig. 13 mit der Aufnahme und

Klemmeinrichtung, und Fig. 14b einen Ausschnitt B-B der Fig. 11 mit der Aufnahme in Seitenansicht, Klemmeinrichtung und Modul.

Die Erfindung betrifft eine Halterungseinrichtung 10 zur Halterung von Solar- oder Photovoltaikmodulen. Die Halterungseinrichtung 10 weist hierfür eine Konstruktion mit unterschiedlichen Bauteilen auf, durch die ein Solar- bzw. Photovoltaikmodul 11 wie in den Figuren dargestellt ist, sicher gelagert werden kann.

Basis der Halterungseinrichtung ist eine Montageschiene 12, die dafür vorgesehen ist, auf einem Untergrund, der in den Figuren nicht dargestellt ist, gegründet zu werden. Die Gründung ist nicht weiter relevant, weshalb auf eine nähere Erläuterung verzichtet wird. Die Halterungseinrichtung ist dafür ausgelegt vornehmlich auf ebenen bzw. horizontal waagerechten Untergründen installiert zu werden, wobei auch die Montageschiene 12 auch auf leicht geneigten Untergründen montiert werden kann, also Untergründen mit Gefälle. Zur Installation mehrerer Module 11 werden mehrere Montageschienen 12 eingesetzt, wobei die Halterungseinrichtung 10 selbst sich auf nur eine Montageschiene 12 bezieht. Deshalb sind in den Figuren auch teilweise zwei

Montageschienen 12 dargestellt. Auf der Montageschiene 12 ist eine Stützvorrichtung angeordnet, die zweiteilig ausgebildet ist und wenigstens zwei Stützelemente aufweist, nämlich ein vorderes Stützelement 13 und ein hinteres Stützelement 14. Die Stützelemente sind unabhängig voneinander auf der Montageschiene 12 angeordnet und sind in der Regel entsprechend den Maßen eines Moduls 11 beabstandet voneinander auf der Schiene 12 angeordnet.

Beide Stützelemente 13 und 14 weisen jeweils ein Aufnahmeelement 15 und 16 auf, in denen das Modul 11 gelagert ist.

Weiterhin weisen die Stützelemente 13, 14 jeweils eine als Schlitten 17 bezeichnete Konstruktion auf, durch die die Stützelement 13 und 14, entlang der Montageschiene 12 verschiebbar sind. Im gezeigten

Ausführungsbeispiel sind die Montageschienen 12 als Hohlprofile ausgebildet, in denen die Schlitten 17 der Stützelemente 13, 14 zum Teil - - in Eingriff stehen. Das vordere Stützelement 13 ist in Fig. 5 dargestellt, das zentral die Aufnahme 15 umfasst. Mit der Aufnahme 15 sind an einer vorderen und hinteren Seite jeweils ein Tragarm 18 und 19 angelenkt. Der vordere Tragarm 18 steht dabei in einem flachen Winkel von der vorderen Seite der Aufnahme 15 ab, wobei der Winkel derart gewählt ist, dass der Tragarm 18 im Wesentlich parallel zu der Montageschiene 12 angeordnet ist. Dadurch ist auch die Aufnahme 15 entsprechend dem Anstellwinkel des Moduls 11 schräg zur Montageschiene 12 ausgerichtet. Der hintere Tragarm 19 ist derart ausgerichtet, dass er im Wesentlichen von der hinteren Seite der Aufnahme 15 senkrecht zur Montageschiene 12 geführt ist, wobei der Tragarm 19 ein Länge aufweist, die sich von der hinteren Seite der Aufnahme 15 bis in eine von dem vorderen Tragarm 18 aufgespannten Ebene erstreckt.

Die beiden Tragarme 18, 19 weisen an ihren freien Enden eine als Kufen bezeichnete Konstruktion auf. Die Kufen weisen eine mit der Hohlschiene 12 korrespondierende Form auf, wobei im vorliegenden

Ausführungsbeispiel die Schlitten mit einer Hinterschneidung in dem Hohlprofil der Montageschiene 12 korrespondieren, weshalb sie an einem oberen Ende eine Einschnürung aufweist. Die beiden Schlitten 17 der Aufnahme 15 stehen bei einer fertig montierten Halterung parallel zueinander in Eingriff mit der Montagschiene 12, wodurch die Aufnahme 15 in der Montagschiene 12 beweglich ist.

Die beiden Stützelemente 13 und 14 sind unterschiedlich ausgebildet, wobei das hintere Stützelement 14 eine Strebe 20 aufweist, wodurch ein entsprechend hinterer Teil des Moduls 11 überhöht gegenüber einem vorderen Teil des Moduls 11 gelagert ist. An einem oberen Ende dieser Strebe 20 ist die Aufnahme 16 angeordnet und lagert das Modul 11 an dessen hinterer Seite. An einem unteren, der Montageschiene 12 zugewandten Ende der Strebe 20 ist wie bei der vorderen Aufnahme 15 eine Konstruktion vorgesehen, die den Schlitten 17 bildet. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Schlitten um ein Winkelstück 21, das zur Strebe im 90° Winkel steht. An dieses

Winkelstück sind jeweils ein oder zwei Vorsprünge angelenkt, die in die - 1 -

Montageschiene 12 eingreifen, wobei sie genauso ausgeformt sind, wie die entsprechende Konstruktion des vorderen Schlittens 17.

Die Aufnahmen 15 und 16 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet und weisen in dem Ausführungsbeispiel, welches in den Figuren dargestellt ist, jeweils Platz für zwei Module auf. Hierfür sind an jeweils zwei gegenüberliegenden Enden Ausnehmungen vorgesehen zur Montage einer jeweiligen Klemmeinrichtung 22. Die Klemmeinrichtung weist ein Bodenblech 23 auf, das mit Vorsprüngen 24 in jeweils vier längliche Schlitze in der Aufnahme 15, 16 platziert wird. Die Vorsprünge 24 sind beispielhaft in den Fig. 7 und 14b zu sehen. Das Bodenblech wird mittels eines Befestigungsmittel 25, vorzugsweise einer Schraube, mit der Aufnahme 15, 16 verbunden, wobei die Aufnahme 15, 16 und das Bodenblech 23 eine jeweilige Durchbrechung aufweisen. Mit dem

Befestigungsmittel 25 ist noch eine Klammer 26 auf dem Bodenblech 23 der Klemmeinrichtung 22 gehaltert. Die Klammer 26 umgreift das Modul an einer oberen Kante und drückt es dadurch auf die Aufnahme 15, 16. Hierzu weist es an einem oberen Ende einen Vorsprung 27 auf.

Die Klammer 26 weist eine Form auf, die der Klammer 26 Flexibilität verleiht. Die Klammer 26 ist im Wesentlich als ein Winkelelement ausgebildet mit dem endseitigen an einem ersten Schenkel vorgesehen Vorsprung 27 und einem an einem zweiten Schenkel angelenkten weiteren Vorsprung 28, der in Richtung Bodenblech 23 gerichtet ist. Somit ist der parallel zum Bodenblech 23 ausgerichtete zweite Schenkel beabstandet auf dem Bodenblech montiert, wobei durch den weiteren Vorsprung 28 nur ein einseitiger Abstandshalter vorgesehen ist.

Das Bodenblech 23 ist ein wenig beabstandet zu der Aufnahme 15, 16 angeordnet, wobei im Bereich der Vorsprünge 24 ein Abstandshalter vorgesehen sein kann um das Blech 23 auf Abstand zur Aufnahme 15, 16 zu halten. Alternativ kann auch das Befestigungsmittel einen

Abstandshalter, in Form einer Hülse oder dergleichen, aufweisen, der das Bodenblech beabstandet von der Aufnahme 15, 16 hält. - -

Die jeweils vier länglichen Schlitze sind länger als die Vorsprünge 24 ausgebildet, weshalb das Bodenblech 23 beweglich mit der Aufnahme verbunden ist. Das Bodenblech 23 kann nämlich in einer Axialrichtung der Schlitze bewegt werden. Dazu ist eine Durchbrechung für das

Befestigungselement 25, das in der Aufnahme vorgesehen ist, auch länglich ausgebildet, entsprechend der Richtung der Schlitze.

Das Modul 11, welches mittels der Aufnahmen 15, 16 sicher gelagert ist, ist dennoch frei in der Halterungseinrichtung beweglich. Es handelt sich hierbei um eine schwimmende Lagerung, also um eine nicht eindeutig fixierte Lagerung bzw. Halterung. Solar- bzw. Photovoltaikmodule sind zumindest in dem mittleren Breiten Europas unterschiedlichen

Temperaturen ausgesetzt, weshalb die Materialien auch eine

Längenänderung erfahren können. Durch die schwimmende Lagerung kann der Längenänderungen derart begegnet werden, als dass ein gewisser Ausgleich in der Halterungseinrichtung gegeben ist. Dadurch können keine Spannungen und Mikrorisse in den Modulen 11 auftreten.

Durch die Aufteilung der möglichen Bewegungsrichtung auf

unterschiedliche Elemente der Halterungseinrichtung ist es somit möglich eine feste Verbindung des Moduls 11 mit der Halterungseinrichtung 10 zu gewährleisten und dennoch die Halterung so flexibel zu gestalten, dass Längenänderungen in den Modulen 11 ausgeglichen werden können. Dabei ist mit der Verbindung von Montageschiene 12 und Stützelementen 13, 14 eine Längsbewegung entlang der Schiene 12 möglich, wohingegen mit der Verbindung von Aufnahme 15, 16 und Klemmeinrichtung eine Bewegung quer dazu ermöglicht wird. Jegliche Bewegung der

Halterungseinrichtung, die durch eine Längenänderung des Moduls hervorgerufen ist, ist auch reversibel, weshalb die (Schub-)Gelenke derart dimensioniert sind, dass eine Bewegung nicht begrenzt ist.

Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es denkbar den Schlitten 17 beweglich mit der Strebe 20 bzw. mit der Aufnahme 15 zu verbinden. Auch wenn die Längenänderungen nur minimal ist, kann es notwendig sein, den Winkel zwischen der Aufnahme - -

15 oder der Strebe 22 zu verändern. Sollte ein Gelenk deshalb zwischen dem Schlitten 17 und den weitern Stützelementen 13, 14 vorgesehen sein, ist auch eine Arretierung vorgesehen, die einen eingestellten Winkel fixiert bzw. eine Bewegungsfreiheit erheblich einschränkt, dass nur unter größerem Kraftaufwand der Winkel verändert werden kann.

In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform der Strebe 20 dargestellt. Es ist nicht nur eine einfache Strebe vorgesehen, sondern eine Strebe mit zwei seitlich angeordneten Stützen, die der Halterungseinrichtung 10 in diesem Bereich mehr Stabilität verleihen. Da vorzugsweise jeweils zwei Module auf einer Aufnahme angeordnet werden, kann hier eine

zusätzliche Verstärkung notwendig sein.