DE102009035644A1 - Arrangement for reduction of deflection of frame-enclosed laminates of photovoltaic modules, comprises rod-shaped component connected to frame under laminate, where sliding block is guided in rod-shaped component - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Verringerung der Durchbiegung der durch einen Rahmen eingefassten Laminate von Photovoltaik-Modulen.The The invention relates to an arrangement and a method for reducing the deflection of the framed by a frame laminates of photovoltaic modules.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist, dass sich die Laminate von Photovoltaik-Modulen bei Druck und Sog durchbiegen. Diese Durchbiegung ist lastabhängig. Um die Produktsicherheit des Moduls über dessen Betriebslebensdauer zu gewährleisten, sind die Glasdicken in Abhängigkeit von Laminat-Flächenabmaßen und Umwelteinwirkungen zu wählen.The The problem underlying the invention is that the laminates of photovoltaic modules flex under pressure and suction. This deflection is load-dependent. To the product safety of the module over To ensure its service life, the glass thicknesses depending on laminate surface dimensions and environmental impacts.
Die Gefahr des Zellen- und Glasbruches besteht, wenn die Glasdicke für die Belastung zu gering ist.The Danger of cell and glass breakage exists when the glass thickness for the load is too low.
Mit abnehmender Glasdicke wächst bei zunehmender Belastung die Durchbiegung des Laminates und bei Wechselbelastung dessen Schwingungsamplitude. Bei der Durchbiegung des Laminates werden auch die mit Bandleitern kontaktierten Zellen gebogen.With decreasing glass thickness increases with increasing load the deflection of the laminate and at alternating load its oscillation amplitude. At the deflection of the laminate also with the band conductors bent cells contacted.
Die Biegefestigkeit der Zellen ist kein konstanter Materialkennwert. Sie wird auch durch die Beschaffenheit der Oberflächen beeinflusst. Neben strukturellen Fehlern führen mechanische Einwirkungen zu Kerben in der Oberfläche.The Flexural strength of the cells is not a constant material characteristic. It is also affected by the texture of the surfaces affected. In addition to structural errors lead mechanical Actions to notches in the surface.
Bei Beanspruchung entstehen am Grund der Kerben Spannungsspitzen, die bei Überschreitung des Grenzwertes zum Bruch führen. Für das Einsetzen des Risswachstums ist der Zusammenhang zwischen Einsetzen des Risswachstums, der Rissausbreitungskraft, dem Risswiderstand und der Änderungsgeschwindigkeit des Spannungsintensitätsfaktors entscheidend.at Strain arise at the bottom of the notches stress spikes that lead to breakage if the limit value is exceeded. The onset of crack growth is related between onset of crack growth, crack propagation force, the crack resistance and the rate of change of the Voltage intensity factor crucial.
Beanspruchungszustände, bei denen der linear-elastische Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung verloren geht und das Materialverhalten zeitabhängig wird, führen zum Bruch der Zelle.Stress conditions, where the linear-elastic relationship between voltage and Elongation is lost and the material behavior is time-dependent will lead to breakage of the cell.
Die bruchmechanischen und Leistungs- Kennwerte der Zellen sinken mit zunehmender Krafteinwirkung, wenn das Umformungsvermögen der Kristallgitter überschritten wird.The fracture mechanical and performance characteristics of the cells decrease increasing force, if the forming capacity the crystal lattice is exceeded.
Zur Vermeidung von Kristallschäden und dem damit verbundenen Leistungsverlust ist die druckabhängige Laminat-Durchbiegung zu minimieren.to Avoidance of crystal damage and the associated Loss of performance is the pressure-dependent laminate deflection to minimize.
Nach dem bisher bekannten Stand der Technik werden Laminate für Module der Leistungsklasse größer 200 Watt mit Sicherheitsgläsern der Abmessungen von annähernd 1660 mm × 990 mm × 3,85 mm gefertigt.To The prior art known laminates for Modules of the power class greater than 200 watts with Safety glasses of dimensions of approximate 1660 mm × 990 mm × 3.85 mm.
Zur
Verringerung der Durchbiegung ist in der Schrift
Die
Schrift
In
Die
Schrift
Ein Nachteil der bekannten Anordnungen mit erhöhter Festigkeit besteht darin, dass sie zwar zu einer Verringerung der Durchbiegung führen, aber den Anforderungen an die normativen System- und Stoßspannungen nicht genügen.One Disadvantage of the known arrangements with increased strength is that while it helps to reduce the deflection but meet the requirements for normative system and surge voltages are not enough.
Für Flächen der oben genannten Abmaße ist bei einem normativen Druck von 2,4 kPa eine Glasdicke von 6 mm erforderlich, um die maximal zulässige Durchbiegung von H/100 = 9,9 mm nicht zu überschreiten.For Areas of the above dimensions is at one normative pressure of 2.4 kPa requires a glass thickness of 6 mm, around the maximum permissible deflection of H / 100 = 9.9 mm not to be exceeded.
Die Qualität der Photovoltaik-Module während der Betriebslebensdauer hängt wesentlich von der belastungsabhängigen Durchbiegung ab.The Quality of the photovoltaic modules during the service life depends largely on the burden-dependent Deflection.
Im Einzelnen wird die Qualität der Module durch folgende Faktoren bestimmt:
- – die Festigkeit für den vorgesehenen Einsatzort, beschrieben mit dem Verhältnis von zugelassener Durchbiegung dzul. zu tatsächlicher Durchbiegung d bei der Grenzlast,
- – die Leistungs-Dichte D [W/m2],
- – das Verhältnis der Leistung P [W] zur Klassenweite der Leistung ΔP [W],
- – die Zuverlässigkeit R der kontaktierten Zellen und
- – die Masse G [kg].
- - the strength for the intended place of use, described with the ratio of permitted deflection d perm. To actual deflection d at the ultimate load,
- The power density D [W / m 2 ],
- The ratio of the power P [W] to the class width of the power ΔP [W],
- - Reliability R of contacted cells and
- - the mass G [kg].
Ein
Maß für die Qualität ist die Modulkennzahl
MKW. deren Teile mit Wichtungsfaktoren versehen
werden können:
Die Durchbiegung des Laminates hat Einfluss auf die mechanische Festigkeit und die erzeugte Leistung.The Deflection of the laminate has an influence on the mechanical strength and the power generated.
Die bruchmechanischen Kennwerte der Sicherheitsglastafeln und der Zellen werden durch die Umwelteinwirkungen verändert. Diese Werte sind keine konstanten Material-Kennwerte.The fracture mechanical characteristics of the safety glass panels and the cells are changed by the environmental impact. These values are not constant material characteristics.
Dieser Mangel beeinflusst den Photovoltaik-Anlagenbetrieb ganz wesentlich, da Zell- und Glasbrüche infolge Überschreitung des kritischen Spannungs-Intensitätstensors während des Betriebes zu einer wesentlichen Leistungsminderung führen.This Deficiency has a significant influence on photovoltaic system operation, there cell and glass breaks due to exceeding of the critical stress intensity tensor during the operation lead to a significant reduction in performance.
Mangelhafte Bruchfestigkeit stellt ein Risiko für die Anlagensicherheit und Verfügbarkeit dar.Inadequate Breaking strength poses a risk to plant safety and availability.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verringerung der Durchbiegung der Laminate von Photovoltaik-Modulen und damit zur Beseitigung der oben genannten Mängel bekannter Anordnungen sowie ein Verfahren zur Realisierung der Anordnung zu schaffen.Of the The invention was therefore based on the object, an arrangement for reducing the deflection of the laminates of photovoltaic modules and thus to remedy the above shortcomings of known arrangements and to provide a method for realizing the arrangement.
Die
genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anordnungsanspruchs
1 und die Merkmale des Verfahrensanspruchs 8 gelöst. Die
weiteren Ansprüche stellen zweckmäßige
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung
dar.The
This object is achieved by the features of the
Die in den Patentansprüchen angegebene Lösung der Probleme betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Realisierung der Anordnung, durch welche die Durchbiegung des Laminates zwischen den Rahmenteilen durch ein unter dem Laminat in Längsrichtung angebrachtes stabförmiges Bauteil verringert wird.The in the claims solution of the Problems relates to an arrangement and a method of realization the arrangement by which the deflection of the laminate between the Frame parts by a longitudinal under the laminate attached rod-shaped component is reduced.
Das stabförmige Bauteil genügt den Anforderungen der unter Umweltbedingungen auftretenden Kräfte und Momente sowie den normativen System- und Stoßspannungen.The rod-shaped component meets the requirements of forces and moments occurring under environmental conditions as well as the normative system and surge voltages.
Das stabförmige Bauteil besteht aus einem profilierten Träger und einem Isolator mit ausreichend niedriger elektrischer Leitfähigkeit sowie hoher Festigkeit gegenüber Kriechstrom und Lasten. Der Isolator ist mit dem Laminat fest verbunden.The rod-shaped component consists of a profiled carrier and an insulator with sufficiently low electrical conductivity and high resistance to leakage current and loads. The insulator is firmly connected to the laminate.
Der profilierte Träger des stabförmigen Bauteils ist mit dem Isolator versehen und derart mit dem Modulrahmen und dem Laminat verbunden, dass die Druck- bzw. Sog-bedingte Durchbiegung des Laminates kleiner als die Modulhöhe H/100 ist.Of the profiled carrier of the rod-shaped component is provided with the insulator and so with the module frame and the Laminate connected that the pressure or suction-related deflection of the laminate is smaller than the module height H / 100.
Die auf das Laminat wirkenden Zug- und Druck-Kräfte werden zusätzlich mittels Kulissensteinen und Schrauben vom stabförmigen Bauteil auf den Rahmen übertragen. Das stabförmige Bauteil kann alternativ auch selbst ein Isolator sein.The on the laminate acting tensile and compressive forces additionally by means of sliding blocks and screws from the rod-shaped Transfer component to the frame. The rod-shaped Alternatively, the component may itself be an insulator.
Die anmeldungsgemäße Anordnung und das Verfahren ermöglichen es, dass Glas- und Zellbruch bei den zu erwartenden Belastungen vermieden wird.The according to the application and the method allow it that glass and cell break at the expected loads is avoided.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Montage der Photovoltaik-Module nach dem Laminieren und die Installation des Moduls sowie der Anlagenbetrieb.The Field of application of the invention is the mounting of the photovoltaic modules after lamination and installation of the module as well as plant operation.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass
- – die Durchbiegung des Laminates bei den unter Umweltbedingungen auftretenden Kräften und Momenten verringert wird,
- – die Modul-Anordnung den Anforderungen der normativen System- und Stoßspannungen genügt und
- – das stabförmige Bauteil während der Modul-Montage eingefügt werden kann.
- The deflection of the laminate is reduced at the forces and moments occurring under environmental conditions,
- - The module arrangement meets the requirements of normative system and surge voltages and
- - The rod-shaped component can be inserted during the module assembly.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die mit der Modulkennzahl MKW beschriebene Qualität der Module erhöht wird.Another advantage of the solution according to the invention is that the quality of the modules described with the module code M KW is increased.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel anhand der in den Zeichnungen enthaltenen Figuren näher erläutert werden.The Invention is intended to an embodiment on the basis of Illustrated figures in the drawings become.
In den Figuren zeigen:In show the figures:
Auf
die Sicherheitsglastafel
Das
Laminat
Unterhalb
des Laminates
Das
stabförmige Bauteil
Das
stabförmige Bauteil
Das
stabförmige Bauteil
Der
Isolator
Die
Anordnung des profilierten Trägers
Der
Rand des Laminates
Auf
den Schenkeln
Der
profilierte Träger
Die
Kulissensteine
Die
Haltestifte
Die
Anordnung des profilierten Trägers
Der
Isolator
Zur
Lagesicherung des stabförmigen Bauteils
Zur
Lagesicherung des stabförmigen Bauteils
Der
profilierte Träger
In
die Gewindebohrungen
Der
einteilige profilierter Träger
Im
einteiligen profilierten Träger
Die
Kulissensteine
Zur
Lagesicherung des stabförmigen Bauteils
Der
profilierte Träger
Der
Isolator
Zur
Lagesicherung des profilierten Trägers
Die
stabförmigen Bauteile
Das
Laminat
Der
profilierte Träger
Das
Laminat
Das
Laminat
Das
endlose Faserverbundhalbzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Laminatlaminate
- 22
- SicherheitsglastafelSafety glass panel
- 33
- Einbettungsfolieembedment sheet
- 44
- Zellecell
- 55
- Bandleiterstripline
- 66
- VerbinderInterconnects
- 77
- Weitere EinbettungsfolieFurther embedment sheet
- 88th
- RückseitenfolieBack sheet
- 99
- Rahmenframe
- 1010
- Längsträgerlongitudinal beams
- 1111
- Querträgercrossbeam
- 1212
- Eckwinkelcorner angle
- 1313
- Abstand zwischen den Zellen in Längsrichtungdistance between the cells in the longitudinal direction
- 1414
- Abstand zwischen den Zellen in Querrichtungdistance between the cells in the transverse direction
- 1515
- Stabförmiges BauteilA baton component
- 1616
- Abstand zwischen den Zellen oberhalb des stabförmigen Bauteilsdistance between the cells above the rod-shaped component
- 1717
- Isolatorinsulator
- 1818
- Stringstring
- 1919
- String-EndeString end
- 2020
- Klebeverbindungadhesive bond
- 2121
- Paneldosejunction box
- 2222
- Anschlusskabelconnection cable
- 2323
- Anschlusskabelconnection cable
- 2424
- Modulmodule
- 2525
- Stift oder Prägeteil oder tiefgezogenes Hohlteilpen or embossed part or deep-drawn hollow part
- 2626
- Profilierter Trägerprofiled carrier
- 2727
- Schenkel des Längsträgersleg of the longitudinal member
- 2828
- Schenkel der Querträgerleg the crossbeam
- 2929
- SäumbandSäumband
- 3030
- Nut im Rahmen-Profilgroove in the frame profile
- 3131
- Kulissensteinsliding block
- 3232
- Schraubescrew
- 3333
- Haltestift für den Isolator im profilierten Trägerretaining pin for the insulator in the profiled carrier
- 3434
- Gewindebohrungthreaded hole
- 3535
- Entwässerungsbohrung des stabförmigen Bauteilsdrain hole of the rod-shaped component
- 3636
- Haltestift des Kulissensteins zum Bohren und Gewindeschneidenretaining pin of the sliding block for drilling and tapping
- 3737
- Nabe, PlatteHub, plate
- 3838
- Einteiliger profilierter Trägerone-piece profiled carrier
- 3939
- Profilierter Träger mit zwei Kammernprofiled Carrier with two chambers
- 4040
- Kammer für den Kulissensteinchamber for the sliding stone
- 4141
- Steg des Rahmensweb of the frame
- 4242
- FaserverbundhalbzeugFiber composite semifinished
- DD
- Leistungsdichtepower density
- dd
- Durchbiegung des Laminatesdeflection of the laminate
- dzul.Dzul.
- Zulässige DurchbiegungAllowed deflection
- GG
- Modulmassemodule mass
- HH
- Modulhöhemodule height
- MKWMKW
- Modulkennzahlmodule code
- PP
- Nennleistung des Modulsrated capacity of the module
- ΔP.DELTA.P
- Klassenweite der Leistungclass interval performance
- RR
- Zuverlässigkeit der kontaktierten Zellereliability the contacted cell
- WW
- Leistung in Wattpower in watts
- m2m2
- Flächeneinheitunit area
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 102005057468 A1 [0014] - DE 102005057468 A1 [0014]
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