Wabenförmiges Photovoltaik-Baukastensystem für Verkehrsflächen
Grundprinzip
Der wichtigste Bauteil des Baukastensystems ist ein regelmäßiges Sechseck als horizontales Trägerelement. Dazu gibt es Photovoltaik-Paneele in zwei unterschiedlichen Formaten, je nachdem ob die längere (horizontale) oder die kürzere (geneigte) Seite des Paneels parallel zu einer der Kanten des Sechsecks verlaufen soll. Hier nicht dargestellt sind Stützen unterschiedlicher Länge je nach gewünschter lichter Höhe unter der Anlage.
Je zwei Paneele pro Sechseck können so montiert werden, dass sich durchgehende Paneelreihen ergeben. Diese Anordnung hat zwei wesentliche Vorteile:
- Aus regelmäßigen Sechsecken zusammengefügte Flächen sind tragfähiger als aus Rechtecken gebildete Flächen weil es keine durchgehenden Fugenlinien gibt, an denen die Fläche zum Einknicken neigt.
- Sechsecke können bei vorgegebenen Montagemöglichkeiten in 60°-Schritten gedreht werden, zusätzlich gibt es für die Montage der Paneele auf dem Sechseck zwei um 90° zueinander versetzte Varianten. Das bedeutet, dass bei vorgegebener Ausrichtung der Sechsecke bzw. Position der Stützen die Paneele in 30°-Schritten ausgerichtet werden können, also nie um mehr als 15° von der optimalen Südausrichtung abweichen müssen:
Diese Flexibilität der Montage macht die das vorgeschlagene Baukastensystem einerseits ungeachtet der Ausrichtung der zu nutzenden Fläche universell anwendbar und ermöglicht andererseits sowohl Serienfertigung als auch eine Montage in effizienten Routineprozessen.
Konkrete Abmessungen und Kombinationsmöglichkeiten
Mit einer Sechseckbreite ("Schlüsselweite") von 2,64 m sind die Trägerelemente zwar etwas zu groß um liegend auf einem Lkw befördert zu werden, ein aufrechter Transport in einem Lkw oder einem HC-Container bzw. Wechselaufbau ist aber möglich. Die Überschreitung der Standardfahrzeugbreite von 2,5 m hat aber den Vorteil, dass bei Überdachung von Carports, Parkplätzen etc. die übliche Stellplatzbreite von 2,5 m eingehalten werden kann.
Je nach Ausrichtung der Sechsecke längs oder quer und Anzahl der Sechseckreihen können Verkehrswege unterschiedlichster Breiten mit Photovoltaikanlagen überbaut werden (die kleinen türkisen Kreise in der Abbildung stellen die Stützen dar):
Je nach Ausrichtung der Sechsecke längs oder quer und Anzahl der Sechseckreihen können Verkehrswege unterschiedlichster Breiten mit Photovoltaikanlagen überbaut werden (die kleinen türkisen Kreise in der Abbildung stellen die Stützen dar):
Angesichts der sehr unterschiedlichen erforderlichen Spannweiten erscheint es zweckmäßig, mindestens eine leichtere und eine massivere, biegesteifere Variante der sechseckigen Trägerelemente zu fertigen.
Die gewählten Abmessungen der sechseckigen Trägerelemente passen nicht nur zu linienförmigen Verkehrsflächen, sondern auch zum verbreiteten 16m-Raster von Großparkplätzen oder zu einem Busbahnhof mit 7 m breiten Durchfahrten und 3,5 m breiten Bussteigen:
Die Variante mit größeren Spannweiten bietet sich auch für Anlagen über Kreisverkehren an:
Synergie mit Fahrleitung, Zäunen oder Lärmschutzwänden
Werden mit dem wabenförmigen Photovoltaik-Baukastensystem ohnehin viele Stützen entlang des Verkehrsweges und eine durchgehende tragende Struktur darüber errichtet, so können Synergien mit der Errichtung von Lärmschutzwänden oder einer Elektrifizierung des Verkehrsweges mit einer Fahrleitung genutzt werden. Ebenso können die Stützen genutzt werden um einen abgezäunten Verkehrsweg herzustellen. Dies könnte im ländlichen und suburbanen Raum erfolgsentscheidend für die Entwicklung fahrer:innenloser Mobilitätslösungen wie Robotaxis oder autonomen Regionalbussen sein.
Schneedurchlässiger Regenschutz
Aufgrund der Schrägstellung der Photovoltaikpaneele ist eine Solaranlage ohne weitere Vorrichtungen kein wirksamer Regenschutz: Abgesehen vom von den Paneelen selbst heruntertropfenden Wasser kommen insbesondere bei Nordwind viele Regentropfen durch die Zwischenräume zwischen den Paneelen hindurch. Ein vollständiges Abschließen der Zwischenräume zwischen den Paneelen oder das Einziehen eines horizontalen Regenschutzes unter den Paneelen würde bei Schneelage zu Problemen führen: Der Schnee könnte nicht mehr vollständig abrutschen, dadurch wird die tragende Konstruktion durch zusätzliche Schneelast belastet und die Paneele liefern keinen Strom mehr.
Ein möglicher Lösungsansatz besteht darin, Regenschutzelemente mit zu den Paneelen entgegengesetzter Neigung und kleinen Regenrinnen anzubringen, sodass die Regentropfen bei jeder Fallrichtung entweder auf ein Paneel oder auf ein Regenschutzelement treffen:
Ein möglicher Lösungsansatz besteht darin, Regenschutzelemente mit zu den Paneelen entgegengesetzter Neigung und kleinen Regenrinnen anzubringen, sodass die Regentropfen bei jeder Fallrichtung entweder auf ein Paneel oder auf ein Regenschutzelement treffen:
