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WO2014005625A1 - Schwimmfähiges solaranlagenmodul und solaranlage - Google Patents

Schwimmfähiges solaranlagenmodul und solaranlage Download PDF

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Publication number
WO2014005625A1
WO2014005625A1 PCT/EP2012/062933 EP2012062933W WO2014005625A1 WO 2014005625 A1 WO2014005625 A1 WO 2014005625A1 EP 2012062933 W EP2012062933 W EP 2012062933W WO 2014005625 A1 WO2014005625 A1 WO 2014005625A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar system
solar
system module
buoyant body
cable
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/062933
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Peter Kurath-Grollmann
Original Assignee
Staubli, Kurath & Partner Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Staubli, Kurath & Partner Ag filed Critical Staubli, Kurath & Partner Ag
Priority to PCT/EP2012/062933 priority Critical patent/WO2014005625A1/de
Publication of WO2014005625A1 publication Critical patent/WO2014005625A1/de

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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/50—Anchoring arrangements or methods for special vessels, e.g. for floating drilling platforms or dredgers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B21/00—Tying-up; Shifting, towing, or pushing equipment; Anchoring
    • B63B21/24—Anchors
    • B63B21/26—Anchors securing to bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S20/70—Waterborne solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/20—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for linear movement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • B63B2035/4453—Floating structures carrying electric power plants for converting solar energy into electric energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
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    • F24S2030/133—Transmissions in the form of flexible elements, e.g. belts, chains, ropes
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a buoyant
  • the invention relates to a buoyant solar system with such solar system modules.
  • EP 2299499 AI discloses a
  • the solar system that floats on a reservoir and is anchored to the bottom of the reservoir.
  • the solar system comprises several modules, each equipped with photovoltaic elements and floating hollow cylinders, so that the photovoltaic elements are held by the hollow cylinder above the water surface of the reservoir.
  • the object of the present invention is an improved solar system module and an improved
  • This task is by a buoyant
  • the present invention relates to a
  • buoyant solar system module with a solar panel and a buoyant body in the form of a hollow body for supporting the solar panel above a water surface.
  • the solar system module has a buoyancy body
  • Anchoring cable and the buoyancy body has a water-side passage opening for the at least one anchoring cable.
  • the term "solar system” is to be understood as an apparatus which converts the energy of the sunlight into a technically usable form.
  • the solar system comprises one or more solar power modules, on each of which one or more solar panels are arranged, each comprising a plurality of solar cells, which the actual
  • the solar unit is a photovoltaic unit that converts sunlight directly into electrical energy, thus providing direct power generation.
  • the photovoltaic unit is constructed, for example, from a multiplicity of interconnected solar cells, that is to say from a series of silicon-based disks or fragments thereof. In these solar cells, the actual conversion of solar energy takes place electrical energy instead.
  • the photovoltaic unit is constructed, for example, from a multiplicity of interconnected solar cells, that is to say from a series of silicon-based disks or fragments thereof. In these solar cells, the actual conversion of solar energy takes place electrical energy instead.
  • the photovoltaic unit is constructed, for example, from a multiplicity of interconnected solar cells, that is to say from a series of silicon-based disks or fragments thereof. In these solar cells, the actual conversion of solar energy takes place electrical energy instead.
  • the photovoltaic unit is constructed, for example, from a multiplicity of interconnected solar cells, that is to say from a series of silicon-based disks or fragments thereof. In
  • the solar unit is a sunlight collector.
  • sunlight is converted into heat energy, so for example a fluid such as water or air is heated and this heat energy then for further use
  • the heat energy can be used, for example, for heating or for the indirect production of electrical energy.
  • buoyancy body is that part of the inventive support structure to understand that the essential part of supporting the solar unit
  • the amount of lift corresponds to the total weight of the buoyant body together with the solar panel and including a maximum allowable additional load, for example a maximum
  • Floating body connected to the bottom of the water on which the solar system floats.
  • water surface is to be understood as any type of body of water, for example, a standing one or one
  • Water surface is called water surface.
  • the vertical position of the solar system module can be adjusted by changing the effective length of the anchoring cable by the anchoring cable shortened or
  • the vertical position can be manually set or adjusted and automatically controlled and / or regulated, for example by means of a control and / or regulating device.
  • this allows an automatic adjustment during operation, especially in height changes of
  • Solar system module a very cost-effective design and extremely economical operation. This is particularly advantageous for solar systems, so that competitive prices can be achieved with the solar-technologically produced electrical energy.
  • Solar system module setting a suitable location for maintenance.
  • a controlled movement can be generated by controlled raising and lowering of the solar system module.
  • Oscillation can, for example, the emergence of icing and / or an existing layer of ice on the
  • Sealing elements that are often maintenance-intensive and / or susceptible to interference, for example O-rings. Furthermore, the air environment provides reliable protection
  • the buoyant body at least one more, laterally
  • the cable winch on at least two separately operable partial winches.
  • the partial winches can be individual independent cable winches or parts of a larger unit. This will be an individual shortening or
  • the buoyant body is designed as Doppelkarmmer whose first chamber is a device for fastening the
  • Solar panels and the second chamber with respect to the first chamber at least partially, in particular in the form of a safety chamber, is sealed off.
  • high security is achieved, in particular when the first chamber is partially or substantially flooded.
  • the buoyant body is subdivided by a partition which has at least one passage opening for the at least one anchoring cable. This can do that
  • Anchoring cables are led to the edge region of the buoyant body, so that a high stability is achieved.
  • the buoyancy body has the at least one deflection roller for guiding the at least one anchoring cable. As a result, a reliable cable management is achieved.
  • the buoyant body is substantially cylindrical, in particular tubular and / or concentrically divided. As a result, a simple production is achieved.
  • the buoyant body is substantially formed as a tube or a barrel. This allows the
  • Buoyancy bodies are constructed with low-cost and standardized components.
  • the axis of the tube or the axis of the barrel is substantially
  • the cable winch is substantially in an area of the buoyant body opposite the opening
  • Buoyancy body arranged. This ensures good protection from the water in the water.
  • the buoyant body has a closable hatch
  • the buoyant body is designed as a support tube with which the solar panel is held above a water surface and / or above a bottom surface.
  • the buoyancy body on, in particular designed as a tip, foot for placing the solar system module on a pedestal. This will be defined
  • the solar system module has at least one guide element, in particular the anchoring cable and / or a
  • the solar system module has a base, in particular a concrete slab and / or a stone-weighted basket, on. This will be a cost-effective anchorage on
  • the present invention relates to a solar system with at least two of the inventive
  • the present invention relates to a solar system with a plurality of inventive
  • Solar power modules which are in particular constructed largely similar and / or arranged to a regular field and / or each autonomously operable. Thanks to this modular design, the solar system can be flexibly adapted to the given conditions, for example to the
  • the individual modules in particular fixed or movable, can be coupled to one another.
  • these modules can be maintained and / or replaced as compact individual units.
  • Combination of the aforementioned examples and Embodiments or combinations of combinations may be the subject of a further combination. Only those combinations are excluded that would lead to a contradiction.
  • Fig. 1 is a schematically simplified illustration of a
  • Fig. 2 is a schematically simplified illustration of a
  • buoyant body 10 each having a buoyant body 10 according to FIG. 1;
  • FIG. 3 is an illustration of the solar system according to FIG. 2, but in the fitted state
  • Fig. 4 is a schematically simplified illustration of a
  • Fig. 5 is an illustration of the buoyant body 10 according
  • Fig. 6 is an illustration of the buoyant body 10 according
  • FIG. 1 shows a schematically simplified illustration of an exemplary embodiment of the buoyant body 10 of the solar system module according to the invention.
  • the buoyant body 10 is formed as a double chamber with a first chamber in the form of a cylindrical support tube 10a and a second chamber arranged around it in the form of an outer, also cylindrical jacket tube 10b, which surrounds the support tube 10a concentrically.
  • a solar panel can be attached, so that the solar panel can be held above a water surface and / or above a floor surface.
  • the support tube 10a has on its lateral surface in the lower region a plurality of passage openings 16 and 18, for example 8 each (only one shown). In this example, that has
  • Support tube 10a has a diameter of about 1.5 m.
  • the jacket tube 10b is open at the bottom by means of an opening 12 and largely closed at the other sides and thus formed substantially bell-shaped.
  • the jacket tube 10b at the lower end a plurality, for example 8, of side openings 14 (only one shown).
  • the jacket tube 10b has a diameter of about 4.4 m.
  • the jacket tube 10b is connected by struts (solid lines) and by tension (dashed lines) with the support tube 10a, in order to achieve a greater stability of the entire structure.
  • struts solid lines
  • tension tension
  • ribs for example 6 ribs, arranged on the top of the casing tube 10 b (dashed lines). These ribs help break up an icy water surface.
  • support tube 10a and the jacket tube 10b are closed at the top (exceptions will be described below), these tubes are largely filled with air, especially in the upper region.
  • support tube 10a as well as the jacket tube 10b act as
  • the support tube 10a projects beyond the jacket tube 10b upwards and protrudes during operation of the solar system module on the
  • the support tube 10 a forms a partition wall, the volume of the jacket tube 10 b largely separated from the volume of the support tube 10a. This partition therefore acts largely as foreclosure.
  • Passage openings 16 acts as a complete separation, which separates the volume of the jacket tube 10b from the volume of the support tube 10a. This part of the partition thus acts as a complete foreclosure.
  • Casing tube 10b acts as a security comb.
  • Anchor device in the form of a cable winch 20 is arranged.
  • the cable winch 20 is at the upper end of the
  • Support tube 10a i. substantially in an area opposite to the opening 12. As a result, the cable winch is always in the air-filled region of the support tube 10a
  • a first guide roller 24 and lying over a second guide roller 22 is arranged in the lower part of the casing tube 10b.
  • a third deflection roller 25 and above a fourth deflection roller 23 is disposed in the lower part of the casing tube 10b.
  • a first anchoring cable 32 and a second anchoring cable 34 are used, which are each fixed to the bottom of a body of water.
  • the first anchoring cable 32 is guided through the lower opening 12 into the jacket tube 10b and forwarded there via the fourth deflection roller 23 and via the passage opening 16 into the support tube 10a.
  • the anchoring cable 32 via the second guide roller 22 and a further guide roller, which at the upper end of the
  • Support tube 10 a is arranged, to the cable winch 20th
  • the second anchoring cable 34 is guided through the lateral opening 14 in the casing tube 10b and there via the third guide roller 25 and the passage opening 18 in the support tube 10a
  • the anchoring cable 34 via the first guide roller 24 and another arranged at the upper end of the support tube 10a pulley on the cable winch 20 is passed (dashed lines).
  • the anchoring cables 32 and 34 By rotational movements of the cable winch 20, for example with a winch motor in the form of an electric motor (not shown), the anchoring cables 32 and 34, depending on the direction of rotation, jointly or individually rolled or unrolled and thus the length of
  • Anchoring cable 32 and 34 shortened or lengthened.
  • the anchoring of the solar system module by means of the cable winch 20 is adjustable.
  • the support tube 10a typically prevails, as above
  • a certain over pressure against the Air pressure acting on the water surface may be present, for example, to the passage opening of the shaft or terminals of
  • Cable winch 20 or a hatch (not shown). After a pressure loss, this overpressure can be restored by means of a pump (not shown).
  • FIG. 2 shows a schematically simplified representation of an exemplary embodiment of a solar system with two solar system modules 1.
  • the solar system modules 1 each include a buoyant body 10 according to FIG. 1
  • the buoyancy bodies 10 are each connected via a vertically directed anchoring cable 32 directly to the respective arranged under the solar power modules 1 sockets 50.
  • the buoyant body 10 of the first solar system module 1 via a laterally directed anchoring cable 32 directly to the respective arranged under the solar power modules 1 sockets 50.
  • Buoyancy body 10 has a foot in the form of a tip 28, which is provided for placing the solar system module 1 on the base 50.
  • FIG. 3 shows an illustration of the solar system according to FIG. 2, but the solar system is located in one
  • the anchoring cables 32 are stretched and hold the solar system module 1 in a vertical position, also in
  • the anchoring cables 34 have no other function and lie on the ground.
  • FIG. 4 shows a schematically simplified illustration of an exemplary embodiment of the buoyant body 10 according to FIG. 1.
  • the buoyant body 10 or the solar system module is positioned by means of a lateral bracing 36 at a distance to another solar system module.
  • the base is a reinforced concrete slab of about 7 m in length and about 0.7 m in height.
  • Fig. 5 shows an illustration of the buoyant body 10 according to FIG. 4. Instead of a tension of the
  • Floating body 10 or the solar system module positioned with two anchoring cables 32.
  • Fig. 6 shows an illustration of the buoyant body 10 according to FIG. 4. Instead of the tension of the
  • Floating body 10 and the solar system module positioned with a guide tube 52 which is arranged on the base 50.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein schwimmfähiges Solaranlagenmodul (1) mit einem Solarpanel (40) und mit einem Auftriebskörper (10; 10a, 10b) in Form eines Hohlkörpers zum Tragen des Solarpanels (40) oberhalb einer Wasseroberfläche. Dabei weist das Solaranlagenmodul eine im Auftriebskörper (10; 10a, 10b) angeordnete Kabelwinde (20) und mindestens ein zugehöriges Verankerungskabel (32, 34) auf und der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) weist eine wasserseitige Durchführungsöffnung (12) für das mindestens eine Verankerungskabel (32, 34) auf. Dadurch wird auf kostengünstige Weise ein zuverlässiger Betrieb des Solaranlagenmoduls erreicht, insbesondere unter schwierigen Umweltbedingungen wie Schnee- und/oder Eisbildung oder bei Einwirkungen von störenden Objekten, beispielsweise bei schwimmendem Treibgut.

Description

Schwimmfähiges Solaranlagenmodul und Solaranlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schwimmfähiges
Solaranlagenmodul. Ferner betrifft die Erfindung eine schwimmfähige Solaranlage mit solchen Solaranlagenmodulen.
Schwimmende Solaranlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart EP 2299499 AI eine
Solaranlage, die auf einem Stausee schwimmt und am Boden des Stausees verankert ist. Dabei umfasst die Solaranlage mehrere Module, die jeweils mit Photovoltaik-Elementen und schwimmenden Hohlzylindern ausgerüstet sind, so dass die Photovoltaik-Elemente durch die Hohlzylinder oberhalb der Wasseroberfläche des Stausees gehalten werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Solaranlagenmodul und eine verbesserte
Solaranlage anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein schwimmfähiges
Solaranlagenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Solaranlage gemäss den zugehörigen Ansprüchen gelöst. Weitere erfindungsgemässe Ausführungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein
schwimmfähiges Solaranlagenmodul mit einem Solarpanel und einem Auftriebskörper in Form eines Hohlkörpers zum Tragen des Solarpanels oberhalb einer Wasseroberfläche. Dabei weist das Solaranlagenmodul eine im Auftriebskörper
angeordnete Kabelwinde und mindestens ein zugehöriges
Verankerungskabel auf und der Auftriebskörper weist eine wasserseitige Durchführungsöffnung für das mindestens eine Verankerungskabel auf. Dadurch wird auf kostengünstige Weise ein zuverlässiger Betrieb des Solaranlagenmoduls erreicht, insbesondere unter schwierigen Umweltbedingungen wie Schnee- und/oder Eisbildung oder bei Einwirkungen von störenden Objekten, beispielsweise bei schwimmendem
Treibgut .
Unter dem Begriff "Solaranlage" ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche die Energie des Sonnenlichts in technisch nutzbare Form umwandelt. Dabei umfasst die Solaranlage ein oder mehrere Solaranlagenmodule, auf welchen jeweils ein oder mehrere Solarpanelle angeordnet sind, welche jeweils mehrere Solarzellen umfassen, welche die eigentliche
Umwandlung der Sonnenenergie übernehmen.
In einem Beispiel ist die Solareinheit eine Photovoltaik- Einheit, welche Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt und somit der unmittelbaren Stromerzeugung dient. Dabei ist die Photovoltaik-Einheit beispielsweise aus einer Vielzahl von zusammengeschalteten Solarzellen aufgebaut, das heisst aus einer Reihe von siliziumbasierten Scheiben oder Fragmenten davon. In diesen Solarzellen findet die eigentliche Umwandlung der Sonnenlichtenergie in elektrische Energie statt. Beispielsweise sind die
einzelnen Solarzellen in oder auf einen gemeinsamen Rahmen montiert und/oder elektrisch zusammengeschaltet.
Zum Beispiel ist die Solareinheit ein Sonnenlichtkollektor. Dabei wird Sonnenlicht in Wärmeenergie umgewandelt, also beispielsweise ein Fluid wie Wasser oder Luft erwärmt und diese Wärmeenergie dann zur weiteren Verwendung
bereitgestellt. Die Wärmeenergie kann beispielsweise zum Heizen oder zur indirekten Produktion von elektrischer Energie genutzt werden.
Unter dem Begriff "Auftriebskörper'" ist jener Teil der erfindungsgemässen Tragstruktur zu verstehen, der den wesentlichen Teil der zum Tragen der Solareinheit
benötigten Auftriebskraft erzeugt. Dabei entspricht die Grösse des Auftriebs dem Gesamtgewicht des Auftriebskörper zusammen mit dem Solarpanel und inklusive einer maximal zulässigen Zusatzlast, zum Beispiel einer maximal
zulässigen Last, welche sich durch Ablagerung von Eis und/oder Schnee oder durch die Einwirkung von Wind ergibt. Über die Kabelwinde und das Verankerungskabel ist der
Auftriebskörper mit dem Grund des Gewässers verbunden, auf welchem die Solaranlage schwimmt.
Unter dem Begriff "Wasserfläche" ist jede Art von Gewässer zu verstehen, beispielsweise ein stehendes oder ein
fliessendes Gewässer, ein See, ein Staubecken, ein Küstengewässer oder das Meer. Die Oberfläche dieser
Wasserfläche wird als Wasseroberfläche bezeichnet.
Durch die Kabelwinde und das Verankerungskabel kann die vertikale Position des Solaranlagenmoduls durch Änderung der wirksamen Länge des Verankerungskabels eingestellt werden, indem das Verankerungskabel verkürzt oder
verlängert wird. Dabei kann die vertikale Position manuell vorgegeben oder eingestellt werden sowie automatisch gesteuert und/oder geregelt werden, zum Beispiel mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung. Beispielsweise erlaubt dies eine automatische Justierung während des Betriebs, insbesondere bei Höhenänderungen der
Wasseroberfläche .
Überraschenderweise erlaubt das erfindungsgemässe
Solaranlagenmodul einen sehr kostengünstigen Aufbau und einen äusserst wirtschaftlich Betrieb. Dies ist besonders vorteilhaft für Solaranlagen, damit mit der solartechnisch produzierten elektrischen Energie konkurrenzfähige Preise erzielt werden können.
Insbesondere wird mit dem erfindungsgemässen
Solaranlagenmodul ein zuverlässiger Betrieb und damit ein stabiles und robustes Tragen des Solarpanels über der Wasseroberfläche erreicht, selbst unter schwierigsten
Umweltbedingungen wie starker Eisbildung, schwerer
Schneelasten oder starkem Aufkommen von Treibgut. Dies wird ermöglicht durch die Anordnung der Kabelwinde innerhalb des Auftriebskörpers, sodass die Antriebsvorrichtung im
Hohlkörper eingeschlossen, von Luft umgeben und damit weitgehend von äusseren Einflüssen geschützt ist.
In einem Beispiel ermöglicht das Anheben des
Solaranlagenmoduls das Einstellen einer geeigneten Position für Wartungsarbeiten. In einem anderen Beispiel kann durch gesteuertes Anheben und Absenken des Solaranlagenmoduls eine Pendelbewegung erzeugt werden. Mit Hilfe dieser
Pendelbewegung kann beispielsweise das Entstehen einer Vereisung und/oder eine vorhandene Eisschicht auf der
Wasseroberfläche aufgebrochen werden.
Insbesondere kann - da die Antriebsvorrichtung im
luftgefüllten Hohlraum und nicht im Wasser angeordnet ist - auf eine aufwändige Abdichtung der Antriebsvorrichtung gegenüber dem Wasser des Gewässers weitgehend verzichtet werden. Beispielsweise entfallen kostenintensive
Durchführungen von Wellen und/oder Anschlüssen oder
Dichtungselementen, die oftmals wartungsintensiv und/oder störanfällig sind, zum Beispiel O-Ringe. Ferner wird durch die Luftumgebung ein zuverlässiger Schutz vor
Vereisung/Einfrieren der Antriebsvorrichtung erreicht.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Auftriebskörper mindestens eine weitere, seitlich
gerichtete Durchführungsöffnung für das mindestens eine Verankerungskabel auf. Dadurch wird auf einfache Weise eine seitliche Stabilisierung des Solaranlagenmoduls erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Kabelwinde mindestens zwei getrennt betreibbare Teilwinden auf. Dabei können die Teilwinden einzelne unabhängige Kabelwinden oder Teile einer grösseren Einheit sein. Dadurch wird ein individuelles Verkürzen oder
Verlängern von Verankerungskabel und/oder Verspannung erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Auftriebskörper als Doppelkämmer ausgebildet, deren erste Kammer eine Vorrichtung zur Befestigung des
Solarpanels aufweist und deren zweite Kammer gegenüber der ersten Kammer zumindest teilweise, insbesondere in Form einer Sicherheitskammer, abgeschottet ist. Dadurch wird eine hohe Sicherheit erreicht, insbesondere dann, wenn die erste Kammer teilweise oder weitgehend geflutet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Auftriebskörper durch eine Trennwand unterteilt, die mindestens eine Durchlassöffnung für das mindestens eine Verankerungskabel aufweist. Dadurch kann das
Verankerungskabel zum Randbereich des Auftriebskörpers geführt werden, so dass eine hohe Stabilität erreicht wird. In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Auftriebskörper die mindestens eine Umlenkrolle zur Führung des mindestens einen Verankerungskabels auf. Dadurch wird eine zuverlässige Kabelführung erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Auftriebskörper im Wesentlichen zylindrisch, insbesondere rohrförmig und/oder konzentrisch unterteilt. Dadurch wird eine einfache Herstellung erreicht.
In einem Beispiel ist der Auftriebskörper im Wesentlichen als Rohr oder als Tonne ausgebildet. Dadurch kann der
Auftriebskörper mit kostengünstigen und standardisierten Bauteilen aufgebaut werden. Beispielsweise ist die Achse des Rohrs oder die Achse der Tonne im Wesentlichen
senkrecht zur Wasseroberfläche angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kabelwinde im Wesentlichen in einem der Öffnung gegenüberliegenden Bereich des Auftriebskörpers,
insbesondere oberhalb eines abgeschotteten Teils des
Auftriebskörpers, angeordnet. Dadurch wird ein guter Schutz vor dem Wasser des Gewässers erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Auftriebskörper eine verschliessbare Luke
und/oder eine Pumpe zum Erzeugen eines Überdrucks im
Auftriebskörper auf. Dadurch wird eine Vereinfachung von Wartungsarbeiten, insbesondere an der Kabelwinde, erreicht. Mit der Pumpe wird ein zuverlässiges Herstellen eines
Überdrucks im Auftriebskörper erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Auftriebskörper als Stützrohr ausgebildet, mit dem das Solarpanel oberhalb einer Wasseroberfläche und/oder oberhalb einer Bodenfläche gehalten wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Auftriebskörper einen, insbesondere als Spitze ausgebildeten, Fuss zum Aufsetzen des Solaranlagenmoduls auf einem Sockel auf. Dadurch werden definierte
Verhältnisse und ein zuverlässiger Betrieb erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Solaranlagenmodul mindestens ein Führungselement auf, insbesondere das Verankerungskabel und/oder eine
Verspannung, zur Führung der vertikalen Bewegung des
Solaranlagenmoduls und/oder zum vertikalen Halten des
Solaranlagenmoduls auf einem Gewässerboden. Dadurch wird eine zuverlässige Positionierung erreicht, insbesondere bei stark schwankender Höhe der Gewässeroberfläche.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Solaranlagenmodul einen Sockel, insbesondere eine Betonplatte und/oder einen mit Steinen beschwerten Korb, auf. Dadurch wird eine kostengünstige Verankerung am
Gewässerboden erreicht.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Solaranlage mit mindestens zwei der erfindungsgemässen
Solaranlagenmodulen, wobei ein Führungselement des ersten Solaranlagenmoduls, insbesondere das Verankerungskabel und/oder eine Verspannung, mit dem zweiten
Solaranlagenmodul oder einem dem zweiten Solaranlagenmodul zugeordneten Sockel verbunden ist. Dadurch wird eine kostengünstige Ausnutzung der vorhandenen Elemente
erreicht .
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Solaranlage mit einer Vielzahl von erfindungsgemässen
Solaranlagenmodulen, wobei diese insbesondere weitgehend gleichartig aufgebaut und/oder zu einem regelmässigen Feld angeordnet und/oder jeweils autonom betreibbar sind. Dank diesem modularen Aufbau kann die Solaranlage flexibel an die gegebenen Verhältnisse, zum Beispiel an die zur
Verfügung stehende Wasserfläche, angepasst werden. Dabei können die einzelnen Module, insbesondere fest oder beweglich, aneinander gekoppelt sein. Ausserdem können diese Module als kompakte individuelle Einheiten gewartet und/oder ausgetauscht werden.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass jede
Kombination der zuvor genannten Beispiele und Ausführungsformen oder Kombinationen von Kombinationen Gegenstand einer weiteren Kombination sein können. Es werden nur jene Kombinationen ausgeschlossen, die zu einem Widerspruch führen würden.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines
Ausführungsbeispiels des Auftriebskörpers 10 des erfindungsgemässen Solaranlagenmoduls mit darin angeordneter Kabelwinde 20;
Fig. 2 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines
Ausführungsbeispiels einer Solaranlage im schwimmenden Zustand mit zwei Solaranlagenmodulen
1, die jeweils einen Auftriebskörper 10 gemäss Fig. 1 aufweisen;
Fig. 3 eine Darstellung der Solaranlage gemäss Fig. 2 , jedoch im aufgesetzten Zustand;
Fig. 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines
Ausführungsbeispiels des Auftriebskörpers 10 gemäss Fig. 1, eines Sockels 50 und einer seitlichen Verspannung 36;
Fig. 5 eine Darstellung des Auftriebskörpers 10 gemäss
Fig. 4, jedoch mit einem Verankerungskabel 32; und
Fig. 6 eine Darstellung des Auftriebskörpers 10 gemäss
Fig. 4, jedoch mit einem Führungsrohr 52. Die nachfolgenden Ausführungen sind Beispiele und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken.
Fig. 1 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Auftriebskörpers 10 des erfindungsgemässen Solaranlagenmoduls .
Der Auftriebskörper 10 ist als Doppelkammer ausgebildet mit einer ersten Kammer in Form eines zylindrischen Stützrohrs 10a und einer darum angeordneten zweiten Kammer in Form eines äusseren, ebenfalls zylindrischen Mantelrohrs 10b, welche das Stützrohr 10a konzentrisch umgibt.
Am oberen Ende des Stützrohrs 10a kann ein Solarpanel befestigt werden, so dass das Solarpanel oberhalb einer Wasseroberfläche und/oder oberhalb einer Bodenfläche gehalten werden kann. Ausserdem weist das Stützrohr 10a am unteren Ende einen Fuss 28 auf, der das Stützrohr 10a nach unten hin abschliesst. Ferner weist das Stützrohr 10a auf seiner Mantelfläche in unteren Bereich eine Vielzahl von Durchlassöffnungen 16 und 18 auf, beispielsweise je 8 (nur jeweils eine dargestellt) . In diesem Beispiel hat das
Stützrohr 10a einen Durchmesser von ca. 1.5 m.
Das Mantelrohr 10b ist mittels einer Öffnung 12 nach unten hin offen und an den anderen Seiten weitgehend geschlossen und damit im Wesentlichen glockenförmig ausgebildet.
Ausserdem weist das Mantelrohr 10b am unteren Ende eine Vielzahl, beispielsweise 8, von seitlichen Öffnungen 14 (nur eine dargestellt) auf. In diesem Beispiel hat das Mantelrohr 10b einen Durchmesser von ca. 4.4 m.
Das Mantelrohrs 10b ist durch Verstrebungen (ausgezogene Linien) und durch Verspannungen (gestrichelte Linien) mit dem Stützrohr 10a verbunden, um eine grössere Stabilität des gesamten Aufbaus zu erreichen. Zusätzlich sind Rippen, beispielsweise 6 Rippen, auf der Oberseite des Mantelrohrs 10b angeordnet (gestrichelte Linien) . Diese Rippen helfen eine vereiste Wasseroberfläche aufzubrechen.
Da das Stützrohr 10a und das Mantelrohr 10b nach oben hin abgeschlossen sind (Ausnahmen davon werden nachstehend beschrieben) , sind diese Rohre zum überwiegenden Teil mit Luft gefüllt, insbesondere im oberen Bereich. Somit wirken Stützrohr 10a als auch das Mantelrohr 10b als
Auftriebskörper . Dabei herrscht im Stützrohr 10a und im Mantelrohr 10b, je nach Wassertiefe, ein Überdruck
gegenüber dem an der Wasseroberfläche wirkenden Luftdruck.
Das Stützrohr 10a überragt das Mantelrohr 10b nach oben hin und ragt beim Betrieb des Solaranlagenmoduls über die
Wasseroberfläche hinaus. Ausserdem bildet das Stützrohr 10a eine Trennwand, die das Volumen des Mantelrohrs 10b weitgehend vom Volumen des Stützrohrs 10a abtrennt. Diese Trennwand wirkt daher weitgehend als Abschottung. Der obere Teil dieser Trennwand, der sich oberhalb der
Durchlassöffnungen 16 befindet, wirkt als vollständige Trennung, die das Volumen des Mantelrohrs 10b vom Volumen des Stützrohrs 10a abtrennt. Dieser Teil der Trennwand wirkt daher als vollständige Abschottung. Durch diese
Abschottung kann kein Wasser in den oberen Teil des
Mantelrohrs 10b eindringen, so dass dieser Teil des
Mantelrohrs 10b als Sicherheitskämmer wirkt.
Zur verstellbaren Verankerung des Solaranlagenmoduls ist innerhalb des oberen Teils des Stützrohrs 10a eine
Ankervorrichtung in Form einer Kabelwinde 20 angeordnet. Dabei befindet sich die Kabelwinde 20 am oberen Ende des
Stützrohrs 10a, d.h. im Wesentlichen in einem Bereich, der der Öffnung 12 gegenüberliegt. Dadurch ist die Kabelwinde stets im luftgefüllten Bereich des Stützrohrs 10a
angeordnet und somit vor Einwirkungen des Wassers
geschützt.
Ausserdem ist im unteren Teil des Stützrohrs 10a eine erste Umlenkrolle 24 und darüber liegend eine zweite Umlenkrolle 22 angeordnet. In entsprechender Weise ist im unteren Teil des Mantelrohrs 10b eine dritte Umlenkrolle 25 und darüber liegend eine vierte Umlenkrolle 23 angeordnet. Zur Verankerung des Solaranlagenmoduls wird ein erstes Verankerungskabel 32 und ein zweites Verankerungskabel 34 verwendet, welche jeweils am Boden eines Gewässers fixiert sind. Dabei wird das erste Verankerungskabel 32 durch die untere Öffnung 12 in das Mantelrohr 10b geführt und dort via die vierte Umlenkrolle 23 und via die Durchlassöffnung 16 in das Stützrohr 10a weitergeleitet. Im Stützrohr 10a wird das Verankerungskabel 32 via die zweite Umlenkrolle 22 und eine weitere Umlenkrolle, die am oberen Ende des
Stützrohrs 10a angeordnet ist, an die Kabelwinde 20
weitergeleitet. In entsprechender Weise wird das zweite Verankerungskabel 34 durch die seitliche Öffnung 14 in das Mantelrohr 10b geführt und dort via die dritte Umlenkrolle 25 und die Durchlassöffnung 18 in das Stützrohr 10a
weitergeleitet. Im Stützrohr 10a wird das Verankerungskabel 34 via die erste Umlenkrolle 24 und eine weitere am oberen Ende des Stützrohrs 10a angeordnete Umlenkrolle an die Kabelwinde 20 weitergeleitet (gestrichelt gezeichnet) .
Durch Drehbewegungen der Kabelwinde 20, beispielsweise mit einem Windenmotor in Form eines elektrischen angetriebenen Motors (nicht gezeichnet) , werden die Verankerungskabel 32 und 34, je nach Drehrichtung, gemeinsam oder individuell aufgerollt oder abgerollt und damit die Länge der
Verankerungskabel 32 und 34 verkürzt oder verlängert.
Dadurch ist die Verankerung des Solaranlagenmoduls mittels der Kabelwinde 20 verstellbar.
Im Stützrohr 10a herrscht typischerweise, wie oben
beschrieben, ein gewisser Überdruck gegenüber dem Luftdruck, der an der Wasseroberfläche wirkt. Im Stützrohr 10a können Öffnungen vorhanden sein, beispielsweise zur Durchführungsöffnung der Welle oder Anschlüsse der
Kabelwinde 20 oder eine Luke (nicht dargestellt) . Nach einem Druckverlust kann dieser Überdruck mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) wieder hergestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Solaranlage mit zwei Solaranlagenmodulen 1. Die Solaranlagenmodule 1 umfassen jeweils einen Auftriebskörper 10 gemäss Fig. 1, ein
Solarpanel 40.
Die Auftriebskörper 10 sind jeweils über ein vertikal gerichtetes Verankerungskabel 32 direkt mit den jeweils unter den Solaranlagenmodulen 1 angeordneten Sockeln 50 verbunden. Zusätzlich ist der Auftriebskörper 10 des ersten Solaranlagenmoduls 1 über ein seitlich gerichtetes
Verankerungskabel 34 mit dem Sockel 50 des zweiten
Solaranlagenmoduls verbunden. Ausserdem weist der
Auftriebskörper 10 einen Fuss in Form einer Spitze 28 auf, der zum Aufsetzen des Solaranlagenmoduls 1 auf den Sockel 50 vorgesehen ist.
Die Darstellung zeigt die Situation des Solaranlagenmoduls 1 im schwimmenden Zustand. Die Verankerungskabel 32 und 34 sind gespannt und halten die vertikale und gegenseitige Position der einzelnen Solaranlagenmodule. Fig. 3 zeigt eine Darstellung der Solaranlage gemäss Fig. 2, die Solaranlage befindet sich jedoch in einem
aufgesetzten Zustand, beispielsweise wenn in einem Stausee kein Wasser vorhanden ist. In dieser Situation sitzt die Spitze 28 auf dem Sockel 50.
Die Verankerungskabel 32 sind gespannt und halten das Solaranlagenmodul 1 in vertikaler Position, auch im
dargestellten Fall, bei dem der Boden uneben oder
abfallend/ansteigend ist. Die Verankerungskabel 34 haben keine weitere Funktion und liegen auf dem Boden auf.
Fig. 4 zeigt eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Auftriebskörpers 10 gemäss Fig. 1.
Der Auftriebskörpers 10 bzw. das Solaranlagenmodul wird mittels einer seitlichen Verspannung 36 auf Abstand zu einem weiteren Solaranlagenmodul positioniert.
In diesem Beispiel ist der Sockel eine Stahlbetonplatte mit ca. 7 m Länge und ca. 0.7 m Höhe. Fig. 5 zeigt eine Darstellung des Auftriebskörpers 10 gemäss Fig. 4. Statt mit einer Verspannung wird der
Auftriebskörpers 10 bzw. das Solaranlagenmodul jedoch mit zwei Verankerungskabeln 32 positioniert.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung des Auftriebskörpers 10 gemäss Fig. 4. Anstelle der Verspannung wird der
Auftriebskörpers 10 bzw. das Solaranlagenmodul mit einem Führungsrohr 52 positioniert, welches auf dem Sockel 50 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Ein schwimmfähiges Solaranlagenmodul (1) mit einem
Solarpanel (40) und mit einem Auftriebskörper (10; 10a, 10b) in Form eines Hohlkörpers zum Tragen des Solarpanels (40) oberhalb einer Wasseroberfläche, wobei dieses eine im Auftriebskörper (10; 10a, 10b) angeordnete Kabelwinde (20) und mindestens ein
zugehöriges Verankerungskabel (32, 34) aufweist und der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) eine wasserseitige Durchführungsöffnung (12) für das mindestens eine Verankerungskabel (32, 34) aufweist.
2. Das Solaranlagenmodul (1) nach Anspruch 1, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) mindestens eine
weitere, seitlich gerichtete Durchführungsöffnung (14) für das mindestens eine Verankerungskabel (34)
aufweist .
3. Das Solaranlagenmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Kabelwinde (20) mindestens zwei getrennt betreibbare Teilwinden aufweist.
4. Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) als Doppelkammer ausgebildet ist, deren erste Kammer (10a) eine Vorrichtung zur Befestigung des Solarpanels (40) aufweist und deren zweite Kammer (10b) gegenüber der ersten Kammer (10a) zumindest teilweise,
insbesondere in Form einer Sicherheitskammer,
abgeschottet ist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) durch eine Trennwand unterteilt ist, die mindestens eine Durchlassöffnung (16, 18) für das mindestens eine Verankerungskabel (32, 34) aufweist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) die mindestens eine Umlenkrolle (22, 23, 24, 25) zur Führung des mindestens einen Verankerungskabels (32, 34) aufweist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) im Wesentlichen zylindrisch, insbesondere rohrförmig und/oder konzentrisch unterteilt, ist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kabelwinde (20) im Wesentlichen in einem der Öffnung (12, 14) gegenüberliegenden
Bereich des Auftriebskörpers (10; 10a, 10b),
insbesondere oberhalb eines abgeschotteten Teils (10b) des Auftriebskörpers, angeordnet ist. Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10; 10a, 10b) eine verschliessbare Luke und/oder eine Pumpe zum Erzeugen eines Überdrucks im Auftriebskörper (10; 10a, 10b) aufweist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10a) als
Stützrohr ausgebildet ist, mit dem das Solarpanel (40) oberhalb einer Wasseroberfläche und/oder oberhalb einer Bodenfläche gehalten wird.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auftriebskörper (10a) einen, insbesondere als Spitze ausgebildeten, Fuss (28) zum Aufsetzen des Solaranlagenmoduls (1) auf einem Sockel (50) aufweist.
Das Solaranlagenmodul (1) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei dieses mindestens ein Führungselement (32, 34, 36, 52), insbesondere das Verankerungskabel (32, 34) und/oder eine Verspannung (36), aufweist zur
Führung der vertikalen Bewegung des Solaranlagenmoduls (1) und/oder zum vertikalen Halten des
Solaranlagenmoduls (1) auf einem Gewässerboden. Das Solaranlagenmodul (1) nach dem vorangehenden
Anspruch, wobei dieses einen Sockel (50) , insbes eine Betonplatte und/oder einen mit Steinen
beschwerten Korb, aufweist.
Eine Solaranlage mit mindestens zwei der
Solaranlagenmodule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Führungselement (34, 36) des ersten Solaranlagenmoduls (1), insbesondere das
Verankerungskabel (34) und/oder eine Verspannung (36) mit dem zweiten Solaranlagenmodul oder einem dem zweiten Solaranlagenmodul zugeordneten Sockel
verbunden ist.
15. Eine Solaranlage mit einer Vielzahl von
Solaranlagenmodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei diese insbesondere weitgehend gleichartig aufgebaut und/oder zu einem regelmässigen Feld
angeordnet und/oder jeweils autonom betreibbar sind.
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