(57)【要約】  本発明は、太陽熱又は太陽光発電に使用する太陽光モジュール配置に関し、略水平に配置された平面複合体であって、太陽光モジュール配置（１）を構成する側端（４）が、水平線Ｈに対して略中央領域（６）より低い或いは高い、少なくとも３つの太陽光モジュール部材（２）を含んで構成される。  さらに、本発明は、複数の上記形式の太陽光モジュール配置を備える屋根配置に関し、太陽光モジュール配置（１）が、特にダイヤモンド形の屋根配置（３０）を形成するための隣接する太陽光モジュール配置（１）の側端（４）の互いに略平行な小区分（２２）上に配置されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に太陽熱又は太陽光発電の少なくとも一方に用いる太陽光モジュール配置であって、動作状態において基本的に水平に配置された平面複合体であり、前記太陽光モジュール配置（１）の外周縁（４）が、水平線Ｈに対して少なくとも３つの太陽光モジュール部材（２）から構成された中央部よりも低く或いは高くなるように互いに前記水平線Ｈに対して傾いている、少なくとも３つの前記太陽光モジュール部材（２）を含んで構成された太陽光モジュール配置。
【請求項２】
４つの略長方形の太陽光モジュール部材（２）が基本的には長方形の２行２列のマトリックス状に、特にヘルム屋根（１０）又は逆ヘルム屋根（１０）の形で配置されたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項３】
前記長方形の太陽光モジュール部材（２）は、いずれの外周縁（４）にも平行でない軸（Ａ）の周りに、特に基本的に対角線上に走っている斜め軸（ＡＤ）又は軸方向に平行にオフセットされた軸（Ａ）の周りに互いに傾斜していることを特徴とする前記請求項のいずれか１つに、特に請求項２に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項４】
前記中央部分（６）方向への前記太陽光モジュール部材（２）の傾斜角度（α）は、基本的に５°から２５°の間であって特に１５°、もしくは−５°から−２５°の間であって特に−１５°であることを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置。
【請求項５】
少なくとも１つの太陽光モジュール部材（２）と、前記太陽光モジュール配置（１）と、の少なくとも一方の前記傾斜角度（α）を調節する少なくとも１つの傾斜制御部材（８）を特徴とする前記請求項のいずれか１つに、特に請求項４に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項６】
前記傾斜制御部材（８）は、少なくとも１つの検知されたセンサー情報に応じて前記傾斜角度（α）の調節が制御できるように、少なくとも１つのセンサー部材と、特に降雨センサー、エネルギー出力センサー、時間エンコーダーもしくは光センサーと、通信接続されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに、特に請求項５に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項７】
前記傾斜制御部材（８）は、少なくとも１つの太陽光モジュール部材（２）の前記傾斜角度（α）が、特に発電のために最適な前記傾斜角度（α）を備える発電時もしくは昼間の姿勢と、特に自己洗浄に最適な急な傾斜角度（α）を備える夜間及び降水時の姿勢の少なくとも一方と、の間で調節可能とされる方法で実施されたことを特徴とする前記請求項の少なくとも１つに、特に請求項５又は６に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項８】
通気スペース（１２）及び特に通気ギャップが、前記複合体内に配置された前記太陽光モジュール部材の間に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置。
【請求項９】
排水部材（１６）が、前記通気スペース（１２）の周辺に配置され、特に前記太陽光モジュールの下面（１４）に配置されたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに、特に請求項８に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項１０】
特に前記排水部材（１６）により給水される蒸発装置（２４）が、特に前記通気スペース（１２）の周辺の前記太陽光モジュールの下面（１４）に備えられたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに、特に請求項８又は９に記載の太陽光モジュール配置。
【請求項１１】
少なくとも１つの太陽光モジュール部材（２）であって、特に前記太陽光モジュール配置（１）の地理的配向性に応じて太陽放射を最も少なく照射される前記太陽光モジュール部材は、少なくとも一部には反射面、透過面もしくは他の太陽光モジュール部材の表面とは異なる同様の表面を有することを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置。
【請求項１２】
前記太陽光モジュール部材（２）は、固定自己支持部材として実施され、接続部（１８）により静的に安定した方法で互いに接続され、特に互いに旋回可能に結び付けられたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置。
【請求項１３】
前記太陽光モジュール配置（１）及び前記太陽光モジュール部材（２）の少なくとも一方は、前記太陽光モジュール部材（２）をはめ込み可能な又ははめ込まれた、もしくは前記太陽光モジュール部材（２）が前記太陽光モジュール配置（１）を形成するようにそれを介して接続可能な周囲のサポートフレーム（２０）を特に備えたことを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置。
【請求項１４】
前記太陽光モジュール配置（１）は、基本的に互いに平行な隣接する太陽光モジュール配置（１）の前記外周縁（４）の部品（２２）上に配置され、屋根配置及び特にヘルム屋根配置（３０）を形成することを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の太陽光モジュール配置（１）を複数備える屋根配置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光モジュール配置に関し、特に、太陽熱又は太陽光発電用太陽光モジュール配置、及び前記太陽光モジュール配置を複数有する屋根配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光及び太陽熱発電装置は先行技術により知られている。これらはいずれも入射した太陽放射を利用して電気エネルギーもしくは熱エネルギーを生み出し消費者へ提供する。太陽光及び太陽熱発電を併用した、いわゆる併用モジュール（combination modules）もまた存在する。あらゆるモジュールにおいて、地理的使用領域の関数である太陽への配向性は、効率を向上させるために不可欠である。
【０００３】
一般的に、前記モジュールは、太陽への最適な配向性を有するように、屋根、平屋根、不使用表面もしくはファサードに高架して設置される。効率をさらに向上させるために、太陽光発電装置はまた、日中のほぼいつでも太陽への最適な配向性を確保するよう太陽の軌道を能動的に追跡することが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高架して設置されたこのような太陽光発電モジュールの場合、すなわち、南半球もしくは北半球での使用に応じて水平線に対して片側が南もしくは北に傾斜した太陽光発電モジュールの場合、複合体として配置されたモジュールには、互いの遮光により効率が低下するという問題がある。この遮光をできるだけ小さく保つためには、十分な間隔が不可欠である。
【０００５】
これに関し、DE 9010696 U1は、太陽光モジュール上への太陽光入射のより有効な利用を実現するため、互いに隣接して配置された集光面の場合に、太陽光モジュール上への入射光の成分を偏向することができる反射面の使用を提案している。しかしながら、この場合、単位面積当たりの太陽光発電に利用できる成分も減少するため、全体の効率は低下する。
【０００６】
DE 20 2006 020 180 U1もまた、互いに向かい合うように交互に傾斜した太陽光面と反射面を、太陽光屋根（solar roof）としての太陽光モジュール配置に使用する、という解決策を提案している。この場合、これらの反射面は、太陽光モジュール上への太陽光も反射する。上記の通り、全体の効率は相応して低くなる。
【０００７】
上記配置の双方には、太陽への最適な配向性と、２５°の傾斜とによって、太陽光モジュールの出力を最大限に引き出す試みがなされている。しかしながら、前記構造は、遮光問題に加え、その固定耐久性能（static resistance capability）に関してデメリットを抱えている。特に、強い風荷重が生じる場合、前記構造は極めて複雑で高価な固定補強を必要とする。
【０００８】
それ故、本発明の目的は、自己洗浄、効率及び固定耐久性能、とりわけ、風荷重に対する固定耐久性能に関する架設コストを考慮して、全体効率が向上した前記太陽光モジュール配置を使用する、太陽光モジュール配置もしくは屋根配置を提案することである。
【０００９】
全体効率とは、ここでは上記要素を考慮した経済的効率のことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に係る太陽光モジュール配置及び請求項１２に係る屋根配置により達成される。
【００１１】
特に、この目的は、太陽熱又は太陽光発電用太陽光モジュール配置により達成されるが、この場合、上記太陽光モジュール配置、とりわけ、少なくとも３つの太陽光モジュール部材を含んで構成され、これらの要素は基本的に水平に配置された平面複合体であり、太陽光モジュール配置の外周縁が水平線Ｈに対して基本的には中心となる中央部分より低く或いは高くなるように、それぞれが互いに水平線から傾斜している。
【００１２】
さらに、この目的は、前記太陽光モジュール配置を複数有する屋根配置により達成され、この太陽光モジュール配置は、基本的に互いに平行な隣接した太陽光モジュール配置の外周縁の部品を介して、屋根配置を形成するように配置されている。
【００１３】
太陽光モジュール部材という語句は、この出願の範囲において、太陽熱又は太陽光発電装置用の任意の部材のことである。それ故、太陽光モジュール部材には、先行技術により知られる併用モジュールも含まれる。
【００１４】
本発明による太陽光モジュール配置の要点は、中央部分に対して高く或いは低くされた外周縁領域を有する複合体を形成するための個々の太陽光モジュール部材の配置によって、上記太陽光モジュール配置の実施に関する全ての要素を考慮した最適な全体効率を生み出す配置となっていることである。特に、熱帯地域において、この効果は重大であることが証明されている。
【００１５】
外周縁が基本的な中央部分より高い太陽光モジュール配置の場合、その地理的な配向性に関する効率は基本的に一定のまま、俯角又は外郭構造が幾何学的に生じる。これに関連した研究は、例えば南北間及び東西間の配向性に応じて、特に熱帯地域においては、基本的に１％の効率の偏差が存在することを示している。これは、架設設計に関する所定の制約がほとんどないことを意味し、このため本発明に係る太陽光モジュール配置又は屋根配置は、先行技術による太陽光モジュールの使用において、場所や局地的な条件に関して悪条件な架設表面の場合でさえ問題なく架設することができる。北又は南に最適に配向された太陽光モジュールと比較して、効率はわずかに低下するが、この効率の低下は、本発明による太陽光モジュール配置又は屋根配置に付随するさらなるメリットにより十分に埋め合わされている。
【００１６】
従って、本発明による太陽光モジュール配置又は屋根配置は、ほとんど全ての対象スペースに架設可能である。本発明による太陽光モジュール配置又は屋根配置の使用架設表面に対するエネルギー的に活性な表面の割合は実質的に１である。システムの場合、個々のモジュール間の遮光に関する最小距離により、使用表面の割合は、最大でこのポイントまで低下するのに対し、本発明によれば、架設表面は最大限に使用される。本発明による太陽光モジュール配置は、このように隣接するそれぞれの太陽光モジュール配置を遮光することなく、したがって発電を損なうことなく、適宜架設することが可能であるが、それにもかかわらず、太陽光モジュール部材の自己洗浄は確保される。片側を持ち上げられて高架される太陽熱又は太陽光モジュールを備える一般的なシステムとは対照的に、この発電は隣接するモジュールの間隔に左右されるものではなく、設計可能性を大幅に増加させる。
【００１７】
その上、冒頭に述べた本発明による太陽光モジュール配置を採用している屋根配置の場合、先行技術により知られる太陽光屋根の製造コストより大幅に製造コストが低い、極めて静的に安定した形状を得られる。特に、高負荷の風荷重が予想される地理的領域において、とりわけ太陽光モジュール部材の緩やかな傾斜を特徴とする前記配置は、風荷重を消散するための固定補強手段が大幅に削減され、コストを大いに低下させることができるため、最適な構造である。熱帯地域は、サイクロン、ハリケーン及び台風が極めて頻繁に発生するため、最適使用の地域である。しかしながら、この有利な効果は他の地域においても重要である。
【００１８】
太陽光モジュール配置に隣接し、基本的には互いに平行な外周縁領域部品の接続を介し、多数の本発明による太陽光モジュール配置が接続されて屋根配置を形成する場合、経済的に最適化された構造が、広い表面に生じ、とりわけ不連続面を形成するため、決定的なエネルギー的及び固定のメリットがもたらされる。
【００１９】
太陽光モジュール配置が中央部分に対して低い外周縁を有するか、或いは高い外周縁を有するかによって、複合体として配置された太陽光モジュール部材を有するそれぞれの太陽光モジュール配置が、屋根配置の低部又は屋根配置の高部を形成することになる。これらの違いは以下で詳細に述べる。
【００２０】
太陽光モジュール部材は、基本的に長方形の太陽光モジュール部材として実施され、また基本的に２行２列のマトリックス状の長方形、そしてとりわけヘルム屋根（helm roof）又は逆屋根（inverted roof）の形に配置されるのが好ましい。
【００２１】
本出願において、ヘルム屋根又はヘルム屋根配置とは長方形の投影表面を有し、対応するヘルム屋根配置の場合、基本的に同一の“４つの切妻屋根”が隣接している４つの切妻をさらに備えた屋根配置という先行技術では典型的なデザインのことである。菱形屋根配置という語句もまた、先行技術において前記ヘルム屋根配置の典型的なものである。もちろん、前記ヘルム屋根配置は、太陽光モジュール配置がヘルム屋根配置により配置され、長方形の投影表面をも備える場合のみ生じる。例えば三角投影表面などの、上記とは異なる投影表面の場合、方形造（pyramidal roof）配置の配列が生じ、屋根配置の定義は、ここでは表面の形成に関して不連続な全ての対応する屋根配置を含む。
【００２２】
“２行２列のマトリックス状の長方形”という語句は、ここでは基本的に太陽光モジュール配置を形成する投影表面に関するものである。前記長方形太陽光モジュール配置により、複数の太陽光モジュール配置を結合し、コスト効率のよい広域の屋根配置やヘルム屋根配置の形成が可能となるが、この場合、個々の太陽光モジュール部材が長方形の製品であるという点が決定的なコスト要因となる。もちろんそのかわりに、初めに指摘したように、例えば３つの長方形太陽光モジュール部材の複合体又は異なった形状の太陽光モジュール部材の結合による異なった幾何学形状を有する太陽光モジュール部材から太陽光モジュール配置を形成することもできる。ここでは必要に応じ、地理的使用領域及び有効架設表面に応じて最適化を行うことができる。もちろん、太陽光モジュール配置を形成するために不連続な太陽光モジュール部材を実施するかわりに、複合体に配置され、太陽光モジュール部材としてまとめられた個々の太陽光モジュールから太陽光モジュール部材を実施することもできる。これは特に、製品、輸送、及び太陽光モジュール配置の通風に対してメリットがある。
【００２３】
本発明による太陽光モジュール配置を形成するために接続された長方形の太陽光モジュール部材の場合、この長方形の太陽光モジュール部材は、いずれの外周縁にも平行でない軸周りに、特に基本的に対角線上に走っている斜めの軸周りに、互いに傾斜している。この傾斜により、外周縁部分を中央部分に対して持ち上げるか、或いは低くするという極めて単純な方法で太陽光モジュール配置は可能となる。同軸上ではなく、むしろ軸方向に平行な斜めの軸、すなわちいくらかそこにオフセットされて配置された軸の周りの長方形の太陽光モジュール部材の傾斜により、太陽光モジュール配置において、とりわけ太陽光モジュール部材同士が外周縁で接触することなく太陽光モジュール部材を傾けて配置することが可能となり、このようにして単位面積当たりの最適な表面利用が達成される。
【００２４】
中央部分方向へのそれぞれの太陽光モジュール部材の傾斜角度は、好ましくは基本的に５°から２５°の間であって特に１５°が好ましく、もしくは基本的に−５°から−２５°の間であって特に−１５°が好ましい。このような個々の太陽光モジュール部材の傾斜は、太陽光モジュール配置としての複合体において、そしてまた消散しなくてはならない風荷重を考慮する場合に最適な全体効率を有する。特に、前記傾斜は、太陽光モジュール部材の自己洗浄を考慮している。太陽光モジュール部材の汚れは時間とともに大きな効率の低下を引き起こすことが知られており、自己洗浄は付随する発電装置の効率に決定的な影響を及ぼす。従って、雪や氷に覆われた地域において、効率の低下を避けることもできる。一般に、これに関連して、太陽光モジュール配置内の個々の太陽光モジュール部材にそれぞれに異なった傾斜を与えること、特に地理的な位置の関数として与えることは当然可能であり、こうして、発電を最適化できる。特に、遮光を最小化するために、この多様な傾斜と関連して、それぞれの太陽光モジュール部材の長さや幅を適合させることができる。結果として、放物線部分の焦点が“オフセット”されて配置されたと同様な、中央部分が“シフトして”配置された太陽光モジュール配置となる。もちろん、架設場所の境界条件が許す場合には、太陽光モジュール配置全体を傾斜させることもできる。
【００２５】
好ましくは、太陽光モジュール配置は、少なくとも１つの太陽光モジュール部材の傾斜角度を調節する少なくとも１つの傾斜制御部材を備える。前記傾斜制御部材を、パッシブ、アクティブいずれの傾斜制御部材とすることも、すなわち位置決めモーターを使用して調節可能とすることもできる。傾斜の変更により、一方では、エネルギー導入の最適化が可能となり、他方では、汚れの発生又は風荷重の発生を考慮に入れることを可能とする。従って、汚れが酷い場合や強力な洗浄効果を得る場合には、傾斜を増すことができる。例えば、太陽光モジュール配置が汚れる特定期間にわたって設置される場合に、個々の太陽光モジュール部材の傾斜を変更して、この汚れの影響を弱めることができる。
【００２６】
傾斜制御部材は、少なくとも１つの感知されたセンサー情報の関数として傾斜角度の調節が制御できるように、少なくとも１つのセンサー部材と、特に降雨センサー、エネルギー出力センサー、時間エンコーダーもしくは光センサーと、通信接続されるのが好ましい。傾斜制御部材は、少なくとも１つの太陽光モジュール部材の傾斜角度が、発電のために最適な傾斜角度を備える発電時もしくは昼間の姿勢と、自己洗浄に最適な急な傾斜角度を備える夜間もしくは降水時の姿勢と、の間で調節可能とされる方法で実施されるのが好ましい。
【００２７】
太陽光モジュールは日中のみエネルギー的に活性なことが周知であるため、太陽光モジュール配置を昼間の姿勢と夜間の姿勢との間で調節することが可能であり、降雨の場合にはモジュールの洗浄を強化するために夜間の姿勢における傾斜が急になる。昼間の姿勢においては、エネルギー出力を最適化するために、傾斜は最適な最小傾斜（熱帯地域においては略０°）に緩めることができる。これに関連して、タイマー、光センサーもしくは出力センサーが所要の制御を開始してもよい。また、降雨となった場合の機能として、太陽光モジュール配置もしくは太陽光モジュール部材を、急な傾斜である降雨時の姿勢へ調節する間もまた、こうした制御が可能である。例えば、傾斜の自動制御が可能な対応する降雨センサーの使用がここでは考えられる。前記方式は、基本的にほとんど全ての他の種類の太陽光モジュール配置にも適用できる。
【００２８】
通気スペース及び特に通気ギャップは、複合体内に配置された太陽光モジュール部材の間に配置されるのが好ましい。一般的に、低い温度の太陽光モジュール部材の方が熱せられた太陽光モジュール部材よりも効率がよいため、通気ギャップは、太陽光モジュール配置の下面と上面との間の空気循環を考慮したものであり、これにより個々の太陽光モジュール部材を冷却する。この太陽光モジュール部材の冷却は効率に大きな影響をもっている。温度が１０Ｋ異なる場合、効率は最大で５％異なることが観察されている。
【００２９】
その上、個々の太陽光モジュール部材の間に設けられ、当然のことながら本発明による屋根配置の隣接した太陽光モジュール配置の間にも設けられた通気スペース及び特に通気ギャップは、風荷重が生じた場合、それぞれのモジュール及び部材の上面と下面との間に生じる圧力差を低減するが、これはひいては、構造を守り、この結果、大幅にコストを削減することになる。
【００３０】
その上、通気スペースもしくは通気ギャップを、同時に雨水の排水溝としても使用し、このようにして汚染物質を除去するために用いることもできる。
【００３１】
通気スペースは、この目的のための、太陽光モジュール配置の上面を介し、及び通気スペースを介して流入した水を集めるか或いは排水する排水部材を、特に太陽光モジュールの下面に備えるのが好ましい。太陽光モジュール配置の下面と上面との間の空気循環は、排水部材の配置によってほとんど、もしくはまったく損なわれないように確保されるのがここでは好ましい。加えて、これらの排水部材は、例えば個々の太陽光モジュール部材の給水及び排水管路を導くための供給部の機能を導入してもよい。
【００３２】
これに関連して、太陽光モジュール下面に、そして特に通気スペースの周辺に、具体的には給水部もしくは直接太陽光モジュール部材により給水され、とりわけ降雨の間に集められた水の蒸発により太陽光モジュール配置を冷却する付随した蒸発装置を設置することもさらにできる。例えば、貯水性タイルやマットなどが、ここでは太陽光モジュール配置の下面から間隔をあけて配置され、使用される。これらのマットを通過する空気は、モジュールが効率的に冷却されるよう、太陽光モジュール部材の下面に沿った流導部材を介して導かれるのが好ましい。これに関連して、蒸発装置は、例えば給水管路を介して能動的に給水されるようにすることもできる。前記装置はまた、基本的にはどのような形式の太陽光モジュールにでも適用可能である。
【００３３】
少なくとも１つの太陽光モジュール部材、特に太陽光モジュール配置の地理的配向性に応じて太陽による照射が最少となる太陽光モジュール部材は、少なくとも一部は反射面、透過面もしくは他の太陽光モジュール部材の表面とは異なるこれらと同様な表面を有する。反射面を使用することにより、地理学的緯度に応じて他の隣接した太陽光モジュール部材のエネルギー出力を増加させることができ、その結果、太陽光モジュール配置の全効率は高まる。一方、透過面の使用は、下部スペースを明るくする。
【００３４】
太陽光モジュール部材は、固定自立部材として実施され、静的に安定するように接続部により互いに接続され、特に互いに旋回可能に結び付けられるのが好ましい。それ故、前記実施形態においては、静的に安定した太陽光モジュール部材からなる太陽光モジュール配置が、基礎構造をほとんど必要とせずに架設可能である。この場合には、例えば積み木方式（building block principle）と同様、太陽光モジュール部材をアレンジし、太陽光モジュール配置を形成する方法で屋根表面として、太陽光モジュール部材を補完的に実行するのが好ましい。先行技術により知られている全ての接続部が適用可能である。前記構成は、本発明による屋根配置を形成するために、太陽光モジュール配置の配置に適用される。
【００３５】
太陽光モジュール配置又はそれぞれの太陽光モジュール部材は、太陽光モジュール部材がはめ込み可能な又ははめ込まれた、もしくは太陽光モジュール部材がそれを介して互いに接続可能な周囲のサポートフレームを備えるのが好ましい。前記サポートフレームは、複数の太陽光モジュール配置の配置に、大きな屋根配置もしくは表面を形成可能とし、欠陥のある太陽光モジュール部材を簡便に交換可能とする。
【００３６】
基本的に、接続要素を用いて静的に安定した方法で互いに接続された静的に安定した太陽光モジュール部材を有する実施形態もまた、周囲のサポートフレームを介する太陽光モジュール部材も、工業的に前完成（prefinished）とすることが可能であり、これにより個々の部品を建設現場においてコスト効率用迅速に接続できる。
【００３７】
もちろん本発明による太陽光モジュール配置は、一般的な屋根の基礎構造上に配置することができるが、その場合、太陽光モジュール配置又は屋根配置の形状が事前に決められていることが好ましい。
【００３８】
サポートフレームが使用された場合、太陽光モジュール部材は、傾斜の適応が容易に可能なように、サポートフレーム内で旋回可能に設置されるのが好ましい。
【００３９】
基本的に、複数の太陽光モジュール配置から構成される本発明による屋根配置は、大面積の平面システムよりもはるかに安定した三次元構造である。同時に、一般的な高架システムは風荷重が大きい場合には極めて大きな問題があるのに対し、これは比較的小さな全面を有しており、風の強い地域において屋根をかけるための屋根配置の使用を容易にする。
【００４０】
本発明による屋根配置は、先行技術により知られる高架システムと比べて極めて高性能であるということが研究によりわかっている。熱帯地域、特に南緯１５°東経６０°の地理的位置における架設をシミュレートしたところ、本発明による太陽光モジュール配置又は屋根配置は、個々の太陽光部材の傾斜が１５°の場合、年間出力の約１０％程度の低下がみられたにすぎない。モジュールの傾斜が１０°の場合は、年間の相対損失は約８％に低下した。自己洗浄状態への最適な適応、大幅に低下した固定の必要性、及び特に屋根としての使用の場合の極めて有利なコスト構造により、これらのロスは純発電において悪影響を与えるものではなく、一般的なシステムと比較して、肯定的な利益バランスと向上した全体効率をもたらす。
【００４１】
下位のクレームは、本発明のさらなる実施形態である。
【００４２】
以下で、添付された図面により、より詳細に説明された実施例に基づき本発明を記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】太陽光モジュール配置の第１実施形態の等角図を示す。
【図２】図１の太陽光モジュール配置の平面図を示す。
【図３】図１の太陽光モジュール配置の横断面図を示す。
【図４】図１の太陽光モジュール配置の縦断面図を示す。
【図５】太陽光モジュール配置の第２実施形態を示す。
【図６】本発明による屋根配置の第１実施形態を示す。
【図７】本発明による屋根配置の第２実施形態を示す。
【図８】本発明による屋根配置の第３実施形態を示す。
【図９】本発明による屋根配置の第４実施形態の横断面図を示す。
【図１０】図９の屋根配置の縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下では、同一の参照番号は、同一の又は同様の構成部品に使用され、アポストロフィ及び引用符が使用されることもある。
【００４５】
図１は、本発明による太陽光モジュール配置１の第１実施形態の等角図を示す。太陽光モジュール配置１は、４つの太陽光モジュール部材２を含んで構成されており、太陽光モジュール部材２は、基本的に水平に配置された平らな複合体であって、太陽光モジュール配置１の外周縁４が水平線Ｈに対して基本的な中央部分６よりも低く或いは高くなるように、それぞれ水平線Ｈと傾斜角αで互いに傾斜している。
【００４６】
以下で、図１〜４について説明する。
太陽光モジュール配置１は、上述の通り、この実施形態において４つの太陽光モジュール部材２を含んで構成されており、この実施形態は全て、長方形の太陽光モジュール２として実施されている。太陽光モジュール配置１を形成するために、これらの太陽光モジュール部材２は、その外周縁３を介して２行２列のマトリックス状に配置されている。それ故、結果として得られた太陽光モジュール配置１もまた、少なくとも平面Ｈへの投影表面は長方形である。
【００４７】
個々の太陽光モジュール部材２はそれぞれ、中央部分６の方向へ回転軸Ａの周りで傾斜しており、その結果、太陽光モジュール配置１は、逆ヘルム屋根の形をとる。
【００４８】
その周りで太陽光モジュール部材２が傾斜しているそれぞれの回転軸Ａは、外周縁４とは平行ではなく、この実施形態において、それぞれの斜め軸ＡＤと軸方向に平行であり、中央部分６の方向へオフセットされる。
【００４９】
中央部分６の方向へ水平線Ｈに対して太陽光モジュール部材２が傾斜した傾斜角αは、本実施形態において基本的に１５°である。前記傾斜は、とりわけ自己洗浄効果及び太陽光モジュール配置１の固定耐久性能により、全体効率に関して極めて好ましい効果を有している。
【００５０】
二軸傾斜、すなわち、横軸ＡＱに平行な軸周り及び縦軸ＡＬに平行な軸周りの傾斜のため、図３及び図４に示された傾斜角αＱ及びαＬにより、それぞれの太陽光部材２の全傾斜角度αが生じる。
【００５１】
効率、自己洗浄もしくは太陽光モジュール配置１の動作中に消散されるべき風荷重の削減に関する最適化を達成するために、図３及び図４に示した傾斜制御部材８を介して、傾斜α、αＱ及びαＬの個々の太陽光モジュール部材２を調節することができる。例えば、初期の角度αが１０°だと太陽光モジュール配置がすぐに汚れる傾向があることが判明した場合、傾斜制御部材８の駆動によって角度αを大きくすることができ、それにより自己洗浄を向上することができる。前記傾斜制御部材８は、駆動可能な傾斜制御部材、例えばワイヤー制御部を介して駆動可能としてもよいし、又はネジ接続により手動で固定可能な部材としてもよい。
【００５２】
通気スペース１２が太陽光モジュール配置１内に配置された個々の太陽光モジュール部材２の間に配置されており、特に図２により明確に理解されるように、幾何学的境界条件及びそれぞれの太陽光モジュール部材２の傾斜により、外周縁４から中央部分６へ向かって拡大するように実施されている。これらの通気スペース１２は、複数の機能を果たす。通気スペース１２は、個々の太陽光モジュール部材２が冷却されるように、太陽光モジュール配置１の下面１４と上面１５との間で空気循環をさせる。これは、エネルギー効率の向上に貢献する。
【００５３】
その上、当然通気スペース１２により太陽光モジュール配置１上にかかる風荷重が減少するため、ここでは構成の固定の必要性が小さくなる。
【００５４】
最後に、通気スペース１２により、太陽光モジュール配置１又は太陽光モジュール部材２の上面に降る雨水を排水することもできる。太陽光モジュール部材の傾斜により、この目的のために雨水は中央部分６方向へとその勢いを増して通気スペース１２へ流れ込み、その後、引水ユニット１６（図５参照）を介して排水されるか、または単純に太陽光モジュール配置１から下に位置する床へと滴り落ちる。もちろん、これに関連して、流体密封の個々の太陽光モジュール部材２の間の移行領域（transition area）を密閉し、中央部分６に対応する排水ユニットを設置することもできる。
【００５５】
太陽光モジュール配置１は、固定安定化のために、外周縁４の形状に沿って太陽光モジュール配置１の周りを完全に囲うサポートフレーム２０を備える。太陽光モジュール部材２は、このサポートフレーム２０内に嵌め込まれ、特に、傾斜制御部材８を介してその傾斜を変えられるよう旋回可能にサポートフレームへ結合されている。もちろん、これに関連しては、サポートフレーム２０のかわりに先行技術により知られた太陽光モジュール部材２が設置される基礎構造を使用することもできる。
【００５６】
図５は、図１〜図４による上記実施形態とは太陽光モジュール部材２の固定実施が基本的に異なる太陽光モジュール配置１の第２実施形態を示す。第２実施形態は、固定自己支持形部材２として実施され、これもまた静的に安定した接続部１８を介して太陽光モジュール配置１へ接続されている。それ故、このような構造は、設置表面に付随する基礎構造のためのわずかな材料費で設置することができ、特に、個々の太陽光モジュール部材２の自己支持機能により、架設が極めて簡素化される。
【００５７】
その上、ここで示されるように、個々の太陽光モジュール部材２間の通気スペース１２に沿って太陽光モジュールの下面１４に広がる排水部材１６が、ここで示されるように、太陽光モジュール配置１の下面１４に配置される。上述の通り、排水部材１６は、太陽光モジュール部材２の上面１５からの雨水を排出するために使用される。下面１４と上面１５との間の上述の空気循環を妨げないように、排水部材１６は、太陽光モジュール配置１の下面１４から間隔をあけられる。
【００５８】
図６は、本発明による屋根配置３０の第１実施形態を示すが、ここでは、計５つの図５に係る太陽光モジュール配置１が設置され、ヘルム屋根配置を形成している。太陽光モジュール配置１は、基本的に「ジグザグ」に走る不連続なヘルム屋根の配置で表面を形成するように、基本的に互いに平行な隣接する太陽光モジュール配置１の外周縁４の部品２２上に配置される。これは、個々の太陽光モジュール要素２が中央部分６へ傾いているため、基本的に方位に左右されないと言う効率性を備える。その上、図６によって理解されるように、ヘルム屋根配置３０を形成するための本発明による太陽光モジュール配置１の架設により、それが架設される表面４０の最適な表面活用が可能となる。
【００５９】
図７及び図８は、太陽光モジュール配置１の実施が基本的に異なる屋根配置３０のさらなる２つの実施形態を図示する。
【００６０】
図７に示す屋根配置３０は、境界部４の部品２２に隣接して配置された４つの太陽光モジュール配置１により形成されている。ここで使用される太陽光モジュール配置１は、太陽光モジュール配置１の外周縁４が水平線Ｈ（図１参照）に対して基本的に中央部分６より高くなるように実施されている。太陽光モジュール部材２のそれぞれの傾斜は、図７及び図８において矢印にて示され、矢印はそれぞれ勾配方向を示している。
【００６１】
図８により示された実施形態において、屋根配置３０は、外周縁４が水平線Ｈ（図１参照）に対して基本的に中央部分６より低い太陽光モジュール配置１により形成されている。さらに、それに応じて実施された太陽光モジュール配置１’，１”（ここでは一部のみ示した）は、図において中央部に示したこの太陽光モジュール配置１にそれぞれ隣接している。結果として、図７及び図８による実施形態におけるヘルム屋根配置の形状には同一性が生じ、その構造はいずれの場合も異なって実施された太陽光モジュール配置１を使用する。
【００６２】
図９及び図１０は、それぞれ本発明による屋根配置３０の第４実施形態の横断面図及び縦断面図を示す。排水部材１６はまた、ここでは雨水が通気スペース１２を介して流入する太陽光モジュールの下面に配置されている。貯水性タイルとして実施された蒸発部２４は、排水部材の内側に配置される。タイルに貯留された水は、降雨の後、下面１４から上面１５へ流れる空気からエネルギーを得て徐々に蒸発し、太陽光モジュール配置１を冷却する。この冷却された気流を導くために、蒸発部２４の上方には流導部材２５が配置されている。
【００６３】
また、個々の太陽光モジュール部材２の傾斜調節は、この実施形態において、中央サポート４２に取付けられた斜めサポート４４に付随する傾斜制御部材８を介して行われる。このサポート４４は同時に、突き出ている太陽光モジュール部材２の耐荷重性サポートとして使用される。
【符号の説明】
【００６４】
１…太陽光モジュール配置
２…太陽光モジュール部材
３…境界部
４…外周縁
６…中央部分
８…傾斜制御部材
１０…ヘルム屋根
１２…通気スペース，通気ギャップ
１４…下面
１５…上面
１６…排水部材
１８…接続部
２０…サポートフレーム
２２…部品
２４…蒸発部
２５…流導部材
３０…屋根又はヘルム屋根配置
４０…表面
Ａ…回転軸
ＡＤ…斜め軸
ＡＬ…縦軸
ＡＱ…横軸
α…傾斜
αＱ…横傾斜
αＬ…縦傾斜
Ｈ…水平
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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