DE102018109336B3

DE102018109336B3 - Anschlagelement für eine Solarmodulhalterung

Info

Publication number: DE102018109336B3
Application number: DE102018109336.5A
Authority: DE
Inventors: Uwe Mattheß; Heiko Molitor
Original assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Current assignee: Hanwha Q Cells GmbH
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2038-04-20
Also published as: US20210242825A1; US11527989B2; CN112513540B; WO2019201581A1; CN112513540A; EP3781881A1

Abstract

Ein Anschlagelement für zumindest eine Solarmodulhalterung (40), die an einer Unterkonstruktion (50) mittels Befestigungsmittel (60) befestigbar ist, ist offenbart. Das Anschlagelement umfasst: zwei gegenüberliegende Anschlagabschnitte (111,112) und zumindest ein Verbindungselement (120), dass die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte (111,112) verbindet. Eines der zwei Anschlagabschnitte (111,112) koppelt an den zumindest einen Solarmodulhalterung (40) und das andere der zwei Anschlagabschnitte (112,111) an die Befestigungsmittel (60) oder an eine weitere Solarmodulhalterung (40), um ein durch eine Belastung verursachtes Drehmoment (M) an der Solarmodulhalterung (40) aufzunehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anschlagelement für zumindest eine Solarmodulhalterung und insbesondere auf eine Klemmspange, um eine dauerhaft stabile Befestigung des Solarmoduls an einer Unterkonstruktion zu erreichen.
Hintergrund
Ein Problem bei der Befestigung von Solarmodulen mittels Modulklemmen besteht darin, dass bei sehr hohen Zugbelastungen (z.B. durch Wind) eine Befestigung an eine Unterkonstruktion instabil werden kann. So kann es zu einem Herausrutschen oder einem Herausdrehen des Solarmoduls aus den Modulklemmen kommen, wenn z.B. hohe Soglasten auf die Solarmodule wirken. Dieses Herausrutschen des Moduls aus den Modulklemmen wird auch als Lageverlust bezeichnet.
Der Lageverlust ist abhängig von der Modulsteifigkeit, von der Steifigkeit der Modulklemme sowie von der Tragschiene. In Abhängigkeit von diesen Steifigkeiten kommt es bei erhöhten Zuglasten beispielsweise zu einer Verformung oder Torsion des Moduls und des Modulrahmens. Die Verformung und Torsion des Moduls führt zu einem Verrutschen des Rahmens aus den Modulklemmen, was wiederum zu einer höheren Laminatdurchbiegung führt. Die Durchbiegung des Laminats führt seinerseits zu einem erhöhten Zellbruchrisiko.
Bisher wurde versucht, diese Probleme dadurch zu verhindern, dass die Anzahl Modulklemmpunkte (Befestigungspunkte) von derzeit 4 auf 6 oder mehr erhöht werden. Für diese zusätzlichen zwei Modulklemmpunkte mussten jedoch weitere Unterkonstruktionsschienen in der Mitte des Moduls montiert werden, was einen zusätzlichen Montageaufwand und zusätzliche Kosten verursacht. Eine weitere Lösung bestand darin, dass spezielle Modulklemmen verwendet wurden, die die erforderliche Sogbelastung standhalten. Ein weiterer Lösungsansatz bestand in einer Einschränkung der Modulklemmbereiche.
Alle diese Lösungen sind jedoch mit einem erhöhten Aufwand gebunden. Daher besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Befestigung von Solarmodulen an der Unterkonstruktion, die auch bei hohen Zugbelastungen einen Lageverlust des Solarmoduls verhindert.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zumindest ein Teil der oben genannte Probleme werden durch ein Anschlagelement nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen des Anschlagelements nach Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Anschlagelement für zumindest eine Solarmodulhalterung, die an einer Unterkonstruktion mittels Befestigungsmittel befestigt werden kann. Das Anschlagelement umfasst: zwei gegenüberliegende Anschlagabschnitte und zumindest ein Verbindungselement, dass die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte verbinden. Eines der zwei Anschlagabschnitte ist an der zumindest einen Solarmodulhalterung und der andere Anschlagabschnitt ist an die Befestigungsmittel oder an eine weitere Solarmodulhalterung koppelbar, um ein durch eine Belastung verursachtes Drehmoment an der Solarmodulhalterung aufzunehmen. Es soll somit insbesondere ein Herausdrehen der Solarmodulhalterung aus den Befestigungsmitteln verhindert werden.
Die Solarmodulhalterung(en) kann/können insbesondere als Modulklemme(n) ausgebildet sein, in welchen ein Solarzellenmodul durch eine Klemmverbindung gehalten werden können. Diese Modulklemmen werden an mehreren Modulklemmpunkten (Befestigungspunkten) mit der Unterkonstruktion verbunden.
Optional ist das Anschlagelement monolithisch (z.B. aus einem Metall) gebildet und auf die Unterkonstruktion aufsetzbar. Es kann somit lose zwischen der Unterkonstruktion und der Solarmodulhalterung liegen. Es muss aber nicht monolithisch geformt sind. Vielmehr kann das zumindest ein Verbindungselement auch mehrere Teile umfassen, die beispielsweise mit den gegenüberliegenden Anschlagabschnitten verbindbar sind oder ein oder mehrere Seile/Leinen/Stege aufweisen können, um die Anschlagabschnitte zu verbinden.
Optional sind die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte als V-förmige Abschnitte gebildet, die einen Anschlag zur Aufnahme des Drehmomentes bereitstellen. Außerdem kann das zumindest eine Verbindungselement an Endpunkten der V-förmig gebildeten Abschnitte koppeln und seitlich entlang der Unterkonstruktion verlaufen. Vorteilhafterweise sind an jedem Endpunkt der V-förmig gebildeten Abschnitte Verbindungselemente vorgehen, sodass das Anschlagelement eine Durchgangsöffnung bildet, in die beispielsweise ein Kontaktpunkt oder Befestigungspunkt zwischen der Solarmodulhalterung der Unterkonstruktion platzierbar ist.
Optional sind an den zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitten Schlitze ausgebildet, in die zumindest ein Teil der Solarmodulhalterung einschiebbar ist. Hierdurch kann ein besserer Halt/Anschlag des Anschlagelementes an der Solarmodulhalterung erreicht werden. Diese Schlitze erlauben es außerdem, das Anschlagelement nicht an einem Befestigungspunkt der Solarmodulhalterung an der Unterkonstruktion zu befestigen, sondern in einem beliebigen Bereich zwischen zwei benachbarten Solarmodulhalterungen (die sich dann gegenseitig abstützen). Daher kann jeder Anschlagabschnitt einen jeweiligen Schlitz aufweisen, um das Anschlagelement entlang von benachbarten Solarmodulhalterungen (wenn sie in die Schlitze eingeschoben sind) zu verschieben. Die Schlitze gewährleisten einen formschlüssigen Halt.
Optional sind die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte und/oder das Verbindungselement aus einem Metall gebildet, um einen elektrischen Potentialausgleich zwischen der Unterkonstruktion und der Solarmodulhalterung zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Solarmodulinstallation mit zumindest einem Solarmodul; zumindest einer Solarmodulhalterung, die das zumindest eine Solarmodul hält; einer Unterkonstruktion, auf die die zumindest eine Solarmodulhalterung zusammen mit dem jeweiligen Solarmodul befestigt ist; und zumindest einem zuvor definierten Anschlagelemente. Das Anschlagelement kann zwischen der Solarmodulhalterung und der Unterkonstruktion angeordnet sein, um ein lastbedingtes Verdrehen der Solarmodulhalterung relativ zu der Unterkonstruktion zu verhindern. Das Anschlagelement kann so gebildet oder angeordnet sein, dass eine Kraftfluss zwischen benachbart angeordneten Solarmodulhalterungen oder zu den Befestigungsmittel über das Anschlagelement möglich ist.
Ausführungsbeispiele lösen somit zumindest ein Teil der eingangs genannten Probleme durch ein einfaches zusätzliches formschlüssiges Verbindungskonzept zwischen den Modulhalterungen (Modulklemme) oder zu den Verbindungsmittel. Die Verwendung des Anschlagelementes erlaubt es weiterhin gewöhnliche Standardmodulhalterungen zu nutzen. Außerdem kann auf einfache Weise ein Potentialausgleich integriert werden.
Figurenliste
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.

1A-1D zeigen ein Anschlagelement für eine Solarmodulhalterung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2A-2D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Anschlagelement.
3A-3D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Anschlagelement.

Detaillierte Beschreibung
1A-1D zeigen ein Anschlagelement für zwei Solarmodulhalterungen 41, 42, die an einer Unterkonstruktion 50 mit Befestigungsmittel 60 befestigt sind.
1A zeigt ein Anschlagelement, das auf einer Unterkonstruktion 50 aufgesetzt ist. Das gezeigte Anschlagelement umfasst zwei gegenüberliegende Anschlagabschnitte 111, 112, die mit zwei Verbindungselementen 120 verbunden sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlagelement monolithisch (zum Beispiel aus einem Metall) gebildet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen braucht das Anschlagelement jedoch nicht monolithisch gebildet werden. Die Anschlag abschnitte 111, 112 können beispielsweise ebenfalls mit anderen Verbindungselementen (zum Beispiel Seilen o. ä.) verbunden werden.
1B zeigt eine Querschnittsansicht durch die aufgesetzten Solarmodulhalterungen 41, 42, die seitlich durch die beiden Anschlagabschnitte 111, 112 abgestützt werden und auf der Unterkonstruktion 50 mit Befestigungsmittel 60 befestigt sind. Die Befestigungsmittel 60 sind zwischen den benachbarten Solarmodulhalterungen 41, 42 ausgebildet.
Dass durch die Erfindung gelöste Problem besteht darin, dass mit zunehmender Zugbelastung auf die Befestigungsmittel 60, die z.B. durch eine Windbelastung auf Solarmodule wirkt, ein Drehmomente M auf die Solarmodulhalterungen 41, 42 um die Drehbereiche R herum wirken (siehe 1B). Das kann dazu führen, dass eingesetzte Solarmodule sich aus den Solarmodulhalterungen 40 herausdrehen können. Das Anschlagelement gemäß Ausführungsbeispielen verhindert ein solches Verdrehen der Solarmodulhalterungen 41, 42, da die beiden Anschlagabschnitte 111, 112 einen Anschlag für die Solarmodulhalterungen 41, 42 bieten, die das wirkende Drehmoment M aufnehmen können.
1C zeigt eine Draufsicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel, wobei die Befestigungsmittel 60 zu sehen sind, wie sie zwischen den benachbarten Solarmodulhalterungen 41, 42 gebildet sind. 1D zeigt eine entsprechende Raumansicht von den beiden eingesetzten Solarmodulhalterungen 41, 42, die bei einer Zugbelastung (in der 1B vertikal nach oben) durch die Anschlagabschnitte 111, 112 verdrehsicher gehalten werden.
Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anschlagelement im Wesentlichen als eine rechteckförmige Schlaufe gebildet, die sich um den Befestigungspunkt zwischen den Solarmodulrahmen 41, 42 und der Unterkonstruktion erstreckt, wobei die V-förmig gebildete Anschlagabschnitte 111,112 einen sicheren Anschlag liefern. Auf diese Weise wird eine dauerhafte und stabile Befestigung der Solarmodule mit der Unterkonstruktion - auch bei sehr hohen Windlastanforderungen - erreicht.
2A-2D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem nur eine Solarmodulhalterung 40 in das Anschlagelement eingesetzt ist.
2A zeigt zunächst das nach dem Aufsetzen des Anschlagelements und der Solarmodulhalterung 40 auf der Unterkonstruktion 50. In dem freibleibenden Raum (siehe Draufsicht der 2B) können die Befestigungsmittel 60 eingesetzt werden (siehe Raumansicht aus der 2D). 2C zeigt schließlich eine Querschnittsansicht entlang der Unterkonstruktion, wobei ebenfalls ein Solarmodul 45 in die Solarmodulhalterung 40 eingesetzt ist. Das Solarmodul 45 kann klemmend in der Solarmodulhalterung 40 gehalten werden.
Die Anschlagabschnitte 111,112 bilden wieder V-förmige Vorsprünge, die ein Verdrehen um eine Drehachse senkrecht zur Zeichenebene in der 2C herum durch das Zusammenhalten der Solarmodulhalterung 40 und der Verbindungsmittel 60 verhindern.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Anschlagelement als eine rechteckig geformte Platte (Kontur) mit einer rechteckigen Öffnung gebildet, wobei das Anschlagelement entlang einer Linie, die sich zum Beispiel mittig parallel zu einer der Rechteckskanten erstreckt, abgekantet ist. Dadurch steht das Anschlagelement in einer Draufsicht über einen Seitenrand der Unterkonstruktion hinaus (siehe 2B). Im Vergleich hierzu ist Anschlagelement in den 1A-1D durch weitere Abkantungen gebildet, die die jeweils parallelen Rechteckskanten seitlich abkanten, sodass sie flächenmäßig parallel zu einer Oberfläche der Unterkonstruktion 50 verlaufen.
Natürlich können auch die Anschlagelemente zwischen benachbarten Solarmodulhalterungen 41, 42 (siehe 1A-1D) und zu den Befestigungsmittel 60 (siehe 2A-2D) in der gleichen Weise gebildet werden: durch ein einfaches Abkanten wie in den 2A-2D oder ein mehrfaches Abkanten wie in den 1A-1D.
3A-3D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich durch die zuvor gezeigten Ausführungsbeispiele nur dadurch unterscheidet, dass sowohl in dem ersten Anschlagabschnitt 111 als auch in den zweiten Anschlagabschnitt 112 jeweils ein Schlitz 113, 114 gebildet ist.
Diese Schlitze 113,114 sind beispielsweise derart gebildet, dass sie nach dem Aufsetzen des Anschlagelementes auf die Unterkonstruktion 50 (siehe 3A) jeweils einen Abschnitt der Solarmodulhalterung(en) 40 aufnehmen können (siehe 3B und 3C). Dadurch wird erreicht, dass nach dem Einschieben der Solarmodulhalterung(en) 40 eine vertikale Bewegung der Solarmodulhalterung(en) 40 (zum Beispiel vor dem Befestigen mittels der Befestigungsmittel 60) nicht möglich ist. Nach dem Einschieben der Solarmodulhalterung(en) 40 kann dann ein Befestigen mittels der Befestigungsmittel 60 erfolgen (siehe 3C und 3B). Die 3D zeigt wiederum das Resultat der Befestigung der Solarmodulhalterung 40 auf den Unterkonstruktion 50 unter Nutzung des Anschlagelementes mit den Schlitzen 113, 114.
Die Ausführungsformen mit den Schlitzen bieten den Vorteil, dass das Anschlagelement nicht zwingend an einem Befestigungspunkt der Solarmodulhalterung 40 mit der Unterkonstruktion 50 gebildet werden muss. Vielmehr kann das gezeigte Anschlagelement infolge der Schlitze 113,114 parallel entlang der benachbarten Solarmodulhalterungen 40 verschoben werden und in einem beliebigen Bereich eine drehfeste Verbindung zwischen den Solarmodulhalterungen 40 sicherstellen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung definieren somit eine einfache technische Lösung zur schnellen Fixierung von Solarmodulen auf einer Unterkonstruktion, bei denen die Solarmodule vor allem auf quer liegenden Pfetten gängiger Stahl- oder Aluminiumprofile befestigt werden können.
Ausführungsbeispiele bieten die folgenden Vorteile:

- Eine derzeit vorhandene Begrenzung für erlaubte Modulzuglasten kann erhöht werden und ist nicht durch den Lageverlust begrenzt.
- Es können weiterhin konventionelle Standardklemmen (Modulhalterungen) verwendet werden. Es sind keine Verstärkungen erforderlich.
- Es sind keine Einschränkungen des Modulklemmbereiches bzw. der Montagevarianten erforderlich. Somit kann eine hohe Flexibilität hinsichtlich Modulklemmbereiches gewahrt werden.
- Es sind keine zusätzlichen Klemmpunkte oder zusätzliche Unterkonstruktionen erforderlich.
- Das Anschlagelement kann gleichzeitig als ein Potentialausgleich zwischen den Solarmodulen und der Unterkonstruktion genutzt werden.
- Eine Reduktion des Zellbruchrisikos wird aufgrund der reduzierten Laminatdurchbiegung erreicht.

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

40,41,42: Solarmodulhalterungen (z.B. Modulklemmen)
50: Unterkonstruktion
60: Befestigungsmittel
111, 112: gegenüberliegende Anschlagabschnitte
113,114: Schlitze
120: Verbindungselement
R: Drehpunkt
M: wirkendes Drehmoment um den Drehpunkt bei Zugbelastung

Claims

Anschlagelement für zumindest eine Solarmodulhalterung (40), die an einer Unterkonstruktion (50) mittels Befestigungsmittel (60) befestigbar ist, mit folgenden Merkmalen: zwei gegenüberliegende Anschlagabschnitte (111,112); zumindest ein Verbindungselement (120), dass die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte (111,112) verbindet, wobei eines der zwei Anschlagabschnitte (111,112) an der zumindest einen Solarmodulhalterung (40) koppelbar ist und das andere der zwei Anschlagabschnitte (112,111) an die Befestigungsmittel (60) oder an eine weitere Solarmodulhalterung (40) koppelbar ist, um ein durch eine Belastung verursachtes Drehmoment (M) an der Solarmodulhalterung (40) aufzunehmen.
Anschlagelement nach Anspruch 1, wobei das Anschlagelement monolithisch gebildet ist und auf die Unterkonstruktion (50) aufsetzbar ist.
Anschlagelement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte (111,112) als V-förmige Abschnitte gebildet sind, die einen Anschlag zur Aufnahme des Drehmomentes (M) bereitstellen, wobei das zumindest eine Verbindungselement (120) an Endpunkten der V-förmigen Abschnitte (111, 112) koppelt und nach einem Aufsetzen auf die Unterkonstruktion (50) seitlich entlang der Unterkonstruktion (50) verläuft.
Anschlagelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitten (111,112) zumindest ein Schlitz (113, 114) ausgebildet sind, in die zumindest ein Teil der Solarmodulhalterung (40) einschiebbar ist.
Anschlagelement nach Anspruch 4, wobei zwei Anschlagabschnitte (111, 112) mit jeweils einen Schlitz (113, 114) ausgebildet sind, um ein Verschieben des Anschlagelementes entlang von benachbarten Solarmodulhalterungen (41, 42) zu ermöglichen, während die Schlitze (113, 114) einen formschlüssigen Halt bieten.
Anschlagelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei gegenüberliegenden Anschlagabschnitte (111, 112) und/oder das Verbindungselement (120) aus einem Metall gebildet sind, um einen elektrischen Potentialausgleich zwischen der Unterkonstruktion (50) und der Solarmodulhalterung (40) zu ermöglichen.
Anschlagelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als eine rechteckförmige Kontur um eine rechteckförmige Öffnung gebildet ist, die zumindest einmal entlang einer Linie parallel zu einer der Rechteckskanten abgekantet ist.
Solarmodulinstallation mit: zumindest einem Solarmodul (45); zumindest einer Solarmodulhalterung (40), die das zumindest eine Solarmodul (45) hält; einer Unterkonstruktion (50), auf die die zumindest eine Solarmodulhalterung zusammen mit dem jeweiligen Solarmodul befestigt ist; und zumindest einem Anschlagelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Solarmodulinstallation nach Anspruch 8, wobei das zumindest eine Anschlagelement ein Anschlagelement nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 aufweist, das verschiebbar entlang von benachbarten Solarmodulhalterungen (41, 42) angeordnet ist.