| WO/2003/047059 | MULTIPHASE BUSBAR SYSTEM |
| JP2938045 | TERMINAL BLOCK COMPRISING COMMON BAR |
| JP2001015951 | ELECTRICAL CONNECTION BOX |
WIDMANN, Uwe (Ziegelstraße 4, Baltmansweiler, 73666, DE)
GAIDOSCH, Othmar (Uhlandstraße 70/1, Ostfildern, 73760, DE)
REINECKE, Michael (Krokusweg 5, Halver, 58553, DE)
WIDMANN, Uwe (Ziegelstraße 4, Baltmansweiler, 73666, DE)
GAIDOSCH, Othmar (Uhlandstraße 70/1, Ostfildern, 73760, DE)
| Anschlussmodul für Solarpanele mit vorgefertigtem Anschluss-Strang Patentansprüche 1. Anschlussstecker (1), ausgebildet zur Kontaktierung mit zumindest einem Kontaktfähnchen (9) eines Solarpanels (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstecker (1) ein auf dem Solarpanel (1) befestigbares Modulgehäuse (6) mit darin angeordneten Kontaktmitteln aufweist, wobei das Modulgehäuse (6) ein ebenfalls Kontaktmittel aufweisendes Steckergehäuse (12) aufnimmt und über die Kontaktmittel des Modulgehäuses (6) und die Kontaktmittel des Steckergehäuses (12) das zumindest eine Kontaktfähnchen (9) des Solarpanels (1) mit zumindest einer in das Steckergehäuse (12) hineingeführte Anschlussleitung (3) elektrisch verbunden wird. 2. Anschlussstecker (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel des Modulgehäuses (6) zumindest ein Kontaktmesser (4) zur elektrischen Verbindung mit den Kontaktmitteln des Steckergehäuses (12) sowie zumindest eine Anschlussklemme (10) zur elektrischen Verbindung mit dem zumindest einen Kontaktfähnchen (9) des Solarpanels (1 ) aufweisen. 3. Anschlussstecker (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel des Steckergehäuses (12) zumindest einen Klemmkontakt (4) zur elektrischen Verbindung mit den Kontaktmitteln des Modulgehäuses (6) sowie zumindest einen Anschluss zur elektrischen Verbindung mit der zumindest einen Anschlussleitung (3) aufweisen. 4. Anschlussstecker (1) nach Anspruch 1 , 2 oder, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmittel des Modulgehäuses (6) und/oder des Steckergehäuses (12) als Stanzbiegeteile ausgebildet sind. 5. Anschlussstecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) einen Moduldeckel (5) mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Steckergehäuses (12) aufweist. 6. Anschlussstecker (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Modulgehäuse (6) und dem Moduldeckel (5) eine Dichtung (8) angeordnet ist. 7. Anschlussstecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steckergehäuse (6) und dem Moduldeckel (5) eine Dichtung (14) angeordnet ist. 8. Anschlussstecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) auf dem Solarpanel (1) aufgeklebt ist, insbesondere mittels eines Klebepads (7). |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in Form von einem Anschlussmodul, um mehrere Solarpanele untereinander elektrisch zu kontaktieren, um eine Solaranlage (Solarkraftwerk) zu realisieren.
Unter dem Begriff „Solarpanel" wird eine Einrichtung verstanden, bei der mehrere Solarzellen auf einem Träger angeordnet sind, wobei mehrere dieser Solarzellen elektrisch untereinander entweder in Reihe oder parallel verschaltet sind, wobei das Solarpanel einen elektrischen Ausgang (zwei Kontakte für das elektrische Potential plus und minus) aufweist.
Um mehrere solcher Solarpanele untereinander elektrisch zu verbinden, entweder mittels Reihenschaltung oder mittels Parallelschaltung ist es erforderlich, die Anschlüsse eines jeden Solarpanels (zwei Anschlüsse) mit den beiden Anschlüssen der jeweils weiteren Solarpanele miteinander zu verbinden.
Hierzu ist es erforderlich, einen Anschluss (auch Anschlussmodul oder Anschlussstecker genannt) bereitzustellen, der einfach und unverwechselbar (wegen der Polarität) zu montieren ist und der den rauen Umweltbedingungen, insbesondere Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen, widersteht.
Erfindungsgemäß ist ein Anschlussstecker, ausgebildet zur Kontaktierung mit zumindest einem Kontaktfähnchen eines Solarpanels vorgesehen, wobei der Anschlussstecker ein auf dem Solarpanel befestigbares Modulgehäuse mit darin angeordneten Kontaktmitteln aufweist, wobei das Modulgehäuse ein ebenfalls Kontaktmittel aufweisendes Steckergehäuse aufnimmt und über, die Kontaktmittel des Modulgehäuses und die Kontaktmittel des Steckergehäuses das zumindest eine Kontaktfähnchen des Solarpanels mit zumindest einer in das Steckergehäuse hinein geführte Anschlussleitung elektrisch verbunden wird. Durch diesen modulartigen Aufbau ist es möglich, verschiedene Ausführungsformen von Kontaktfähnchen eines Solarpanels mit einem Steckverbinder zu versehen, um über diesen Steckverbinder und entsprechende Anschlussleitungen mehrere Solarpanele untereinander elektrisch zu kontaktieren. Dadurch ist es beispielsweise möglich, unterschiedlich gestaltete Kontaktfähnchen eines Solarpanels über entsprechend angepasste Kontaktmittel des Modulgehäuses über die Kontaktmittel des Steckergehäuses aus dem dadurch gebildeten Steckverbinder heraus zu führen und mit der Anschlussleitung elektrisch zu verbinden, um einheitliche Anschlüsse mittels des Steckergehäuses und seiner Kontaktmittel sowie der Anschlussleitung realisieren zu können. Auch für den Fall, dass alle Kontaktfähnchen des Solarpanels gleichartig ausgebildet sind, stellt der Anschlussstecker eine Möglichkeit dar, mehrere Solarpanele untereinander schnell und rationell elektrisch miteinander zu verbinden. Von besonderem Vorteil ist es bei dieser Erfindung, dass die Anschlussleitungen mit den zugehörigen Steckergehäusen vorkonfektioniert werden können, insbesondere dann, wenn der Abstand zwischen den zugehörigen Modulgehäusen, die auf den Solarpanelen befestigt worden sind, bekannt sind. Dadurch lässt sich eine sehr schnelle und rationelle Montage und Verbindung mehrerer Solarpanele untereinander realisieren, um eine Solaranlage herstellen zu können. Denn die Solarpanele werden auf einer entsprechenden Fläche, insbesondere auf Trägern, montiert und danach mit den zugehörigen Modulgehäusen versehen, wobei das zumindest eine Kontaktfähnchen des Solarpanels, im Regelfall zwei Kontaktfähnchen (Plus und Minus) mit den Kontaktmitteln des Modulgehäuses elektrisch verbunden wird. Danach steht das Solarpanel zur Kontaktierung mit dem zugehörigen Steckergehäuse bereit, wobei die Kontaktmittel des Steckergehäuses schon elektrisch mit der Anschlussleitung verbunden worden sind. Dabei ist in besonders vorteilhafter Weise die Anzahl der Steckergehäuse und die zugehörigen Anschlussleitungen, insbesondere deren Polzahl und deren Länge, abgestimmt worden auf die zugehörigen Modulgehäuse der Solarpanele und deren Kontaktmittel. Dadurch können mittels dieser vorgefertigten Anschlussleitung die vormontierten Solarpanele schnell und rationell von einem Monteur mit der vorgefertigten und vorkonfektionierten Anschlussleitung mit den zugehörigen Steckergehäusen elektrisch untereinander verbunden werden. Dabei versteht es sich von selber, dass mehrere mittels des Anschlusssteckers verbundene Solarpanele über eine entsprechende Zusammenschaltung am Ende der Anschlussleitung mit weiteren Gruppen von Solarpanelen zu der Solaranlage zusammen geschaltet werden können.
Die Erfindung stellt ein solches Anschlussmodul sowie ein zugehöriges Verfahren zu dessen Montage zur Verfügung.
Ein Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht, bei der ein Anschlussstecker mit
Anschlussleitungen auf einem Solarpanel montiert ist. Figur 2 zeigt die Vorfertigung eines Solarpanels, bei dem das Unterteil des Anschlussmodules auf das Solarpanel aufgeklebt oder in sonstiger Weise befestigt worden ist.
Figur 3 zeigt eine Gesamtansicht des Anschlussmodules ohne Deckel, wobei erkennbar ist, dass die Kontaktpartner (Kontaktbändchen) des Solarpanels aus diesem herausstehen und elektrisch mit einer Anschlussklemme des Anschlussmoduls verbunden sind. Nach oben hin weisen Kontaktmesser, die mit dem hier nicht gezeigten Anschlussstecker kontaktiert werden, wenn dieser in das Unterteil eingesetzt und befestigt wird.
Figur 4 zeigt die Gesamtansicht mit auf das Solarpanel aufgeklebtem Modulgehäuse, mit abgedichtetem Deckel und eingesetztem Stecker, der einen Kontaktträger für die Kontaktpartner des Steckers aufweist und der seinerseits wieder umspritzt ist. Zur mechanischen Festlegung wird dieser Stecker an dem Modulgehäuse mittels einer Sicherungsschraube festgelegt.
Figur 5 zeigt die Ausgestaltung des Steckers mit Blick auf seine Unterseite, wobei einerseits die Sicherungsschraube heraussteht und andererseits zwei längliche Schlitzöffnungen vorhanden sind, in die die Kontaktpartner des Solarpanels einführbar sind zwecks elektrischer Kontaktierung. Zumindest zwei Leitungen, vorzugsweise vier Leitungen führen von dem Stecker zur Kontaktierung des Solarpanels zu weiteren Steckern der weiteren Solarpanele, die untereinander elektrisch miteinander verbunden werden sollen. In der Figur 1 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, ein Solarpanel 1 gezeigt, auf dem der erfindungsgemäße Anschlussstecker 2 und darin hinein geführte Anschlussleitungen 3 (oder bzw. aus dem Anschlussstecker 2 heraus geführte Anschlussleitungen 3) gezeigt sind. Der Anschlussstecker 2 ist in Figur 1 in seinem fertig montierten Zustand gezeigt, wobei über die Anschlussleitungen 3 weitere hier nicht dargestellte Solarpanele 1 untereinander elektrisch verbunden werden.
Figur 2 zeigt eine Detailansicht des Anschlusssteckers 2, wobei als Kontaktmittel des Anschlusssteckers 2 Kontaktmesser 4 dargestellt sind und weiter ein Moduldeckel 5 dargestellt ist, der ein Bestandteil des Anschlusssteckers 2 ist.
In Figur 3 ist als weiteres Detail des Anschlusssteckers 2 dargestellt, dass dieser ein Modulgehäuse 6 aufweist, das flächig ausgebildet und auf dem Solarpanel 1 befestigt ist. Diese Befestigung erfolgt in vorteilhafter Weise mittels einer Klebeverbindung, insbesondere eines Klebepads 7, wobei vor der Anbringung des Modulgehäuses 6 die Unterseite des Klebepads 7 mit einer Schutzschicht versehen ist, die zwecks Montage (Aufkleben) des Modulgehäuses 6 auf dem Solarpanel 1 abgezogen wird. Weiterhin weist der obere umlaufende Rand des Modulgehäuses 6 eine Dichtung 8 auf, wobei mittels der Dichtung 8 eine Abdichtung zwischen dem Modulgehäuse 6 und dem Moduldeckel 5 erfolgt. Mit der Bezugsziffer 9 ist hier das zumindest eine Kontaktfähnchen 9 des Solarpanels 1 bezeichnet, wobei im Regelfall das Solarpanel 1 zwei Kontaktfähnchen 9 aufweist. Die Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 umfassen neben dem Kontaktmesser 4 auch eine Anschlussklemme 10, wobei mittels der Anschlussklemme 10 die Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 mit dem Kontaktfähnchen 9 des Solarpanels 1 verbunden werden. Hier kommen lösbare Verbindungen wie Crimpen, Klemmen, Verstemmen oder dergleichen oder auch unlösbare Verbindungen wie z. B. Verlöten oder Verschweißen in Betracht. Auch eine Verklebung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers ist denkbar. Aus elektrischen Gründen kann, muss aber nicht zwischen den Kontaktmitteln des Modulgehäuses 6 (insbesondere zwischen dem Pluspol und dem Minuspol, die von beiden Kontaktfähnchen 9 des Solarpanels 1 gebildet werden) eine Bypassdiode 11 vorgesehen sein. Die Anordnung dieser Bypassdiode 11 , vor allen Dingen aber auch der Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 innerhalb des hoch gezogenen Randes hat den Vorteil, dass sie in einem mittels der Dichtung 8 geschützt untergebrachten Raum angeordnet sind.
Figur 4 zeigt weitere Details des Anschlusssteckers 2, wobei hier zunächst erkennbar ist, dass das Modulgehäuse 6 großflächig mittels des Klebepads 7 auf dem Solarpanel 1 angeordnet ist. Neben den Elementen, die schon in Figur 3 gezeigt und hierzu erläutert worden sind, umfasst der Anschlussstecker 2 ein Steckergehäuse 12, in dem ebenfalls Kontaktmittel angeordnet sind. Diese Kontaktmittel dienen dazu, die Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 mit den elektrischen Leitern der Anschlussleitung 3 zu verbinden. Hierzu sind in vorteilhafter Weise die Kontaktmittel des Steckergehäuses 12 als Klemmkontakte 13 ausgebildet, die in Kontakt mit den Kontaktmessern 4 gebracht werden, wenn das Steckergehäuse 12 in das Modulgehäuse 6 eingesetzt wird, nachdem vorher der Moduldeckel 5 auf dem umlaufenden Rand unter Zwischenlegung der Dichtung 8 verbaut wurde. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Moduldeckel 5 rastend an dem hochstehenden umlaufenden Rand des Gehäuses 6 befestigt, so dass sich dadurch eine schnelle Befestigungsmöglichkeit ergibt. Dabei sind andere Befestigungsmöglichkeiten wie z. B. Verschrauben oder auch unlösbare Verbindungstechniken, wie z. B. Verkleben denkbar. Bei Betrachtung der Figur 2 und der Figur 4 ist erkennbar, dass der Moduldeckel 5 etwa in seinem Mittenbereich eine derartige Ausnehmung aufweist, die dazu ausgebildet und geeignet ist, das Steckergehäuse 12 aufzunehmen. Dabei ist in Figur 4 im Querschnitt die Ausgestaltung des Moduldeckels 5 erkennbar, wobei durch dessen Gestaltung um den umlaufenden Rand des Modulgehäuses 6 Platz geschaffen wird für die Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 und ggf. auch für die Bypassdiode 11. Um das Steckergehäuse 12 herum weist der Moduldeckel 5 ebenfalls einen umlaufenden Rand auf und weist einen Boden auf, der auf dem Boden des Modulgehäuses 6 zur Anlage kommt und davon beabstandet sein kann. Es ist auch denkbar, in dem Bereich unterhalb des Steckergehäuses 12 in dem Modulgehäuse 6 eine Ausnehmung zu realisieren, so dass sich die Unterseite des Moduldeckels 5 im Bereich unterhalb des Steckergehäuses 12 auf der Oberfläche des Solarpanels 1 abstützt. In dem Bereich unterhalb des Steckergehäuses 12 weist der dortige Bereich des Moduldeckels 5 Ausnehmungen auf, durch die die Kontaktmesser 4 nach oben hin heraus geführt sind. Dies bewirkt, dass die Klemmkontakte 13 dann in Verbindung mit den Kontaktmessern 4 gebracht werden, wenn das Steckergehäuse 12 in die Ausnehmung in dem Moduldeckel 5 eingesetzt wird. Um eine Abdichtung gegenüber äußeren Einflüssen in diesem Bereich vornehmen zu können, ist am unteren Rand des Steckergehäuses 12 umlaufend eine Dichtung 14 vorgesehen, wobei die Dichtung 14 in besonders vorteilhafter Weise als angespritzter Dichtbereich ausgeführt ist, da das Steuergehäuse 12 und der angespritzte Dichtbereich in einem an sich bekannten Zwei-Komponenten- Spritzgussverfahren rationell hergestellt werden kann. Zur Sicherstellung der Dichtwirkung und zur dauerhaften Festlegung des Steckergehäuses 12 an dem Modulgehäuse 6 ist eine Sicherungsschraube 15 vorgesehen, die mit dem Boden des Modulgehäuses 6 verschraubt wird. Bei Betrachtung der Figur 4 wird insbesondere deutlich, dass das Modulgehäuse 6 aufgrund der am oberen Rand befindlichen umlaufenden Dichtung 8 dichtend mittels des Moduldeckels 5 verschlossen wird, wobei auch der Bereich unterhalb des Steckergehäuses 12 mittels der dort vorhandenen ebenfalls umlaufenden Dichtung 14 gegenüber dem Moduldeckel 5 dichtend verschlossen ist. Somit ist das gesamte Innenleben des Anschlusssteckers 2 dichtend verschlossen und vor äußeren Einflüssen wirksam geschützt.
Figur 5 zeigt also Detail die Unterseite des Steckergehäuses 12, wobei die umlaufende Dichtkontur der Dichtung 14 erkennbar ist. Außerdem ist die auf der Unterseite des Steckergehäuses 12 heraus geführte Sicherungsschraube 15 zu erkennen, wobei weiterhin Ausnehmungen 16 dargestellt sind, in die bei der Montage des Steckergehäuses 12 an dem Modulgehäuse 6 die Kontaktmesser 4 durchgeführt und mit den Klemmkontakten 13 mechanisch und elektrisch in Verbindung gebracht werden.
In besonders vorteilhafter Weise sind die Kontaktmittel des Modulgehäuses 6 (Kontaktmesser 4 und Anschlussklemme 10 sowie der Bereich, der ggf. zu der Bypassdiode 11 hinführt) und/oder die Kontaktmittel des Steckergehäuses 12, insbesondere die Klemmkontakte 13 und die Verbindungsbereiche zu den elektrischen Leitern der Anschlussleitungen 3 hin, als Stanzbiegeteile ausgebildet, da mit dem Stanzbiegeverfahren diese Kontaktmittel schnell, rationell und in großer Stückzahl hergestellt werden können.
Die Figuren 6 und 7 zeigen Ausgestaltungen bei der Verschaltung mehrerer Solarpanele mittels der erfindungsgemäßen Anschlussdose, wobei in Figur 6 eine parallele elektrische Verschaltung mehrerer Solarpanele untereinander gezeigt ist, während Figur 7 die serielle Verschaltung mehrerer Solarpanele darstellt.
Bezüglich der Figuren 6 und 7 ist daraufhin zu weisen, dass das Abstandsmaß „X" abhängig von der Größe und dem Zwischenraum der Solarpanele ist und entweder feststeht oder variabel gehalten werden kann.
In Figur 8 ist dargestellt, dass das Abstandsmaß „X" von dem Hersteller einer Solaranlage vorgegeben wird und entsprechende Anschlussleitungen (entweder in Serienschaltung oder in Parallelschaltung) von dem Hersteller des Anschlussmoduls einschließlich der Anschlussleitungen vorgefertigt werden kann.
Die Anschlussleitungen werden wie in Figur 8 abgebildet vorgefertigt und dem Kunden, Monteur oder Anwender anschlussfertig zur Verfügung gestellt. Die Folge hiervon ist in vorteilhafter Weise ein äußerst geringer Verdrahtungsaufwand am Montageort, insbesondere der Baustelle.
Das Verfahren zur Montage einer Solaranlage erfolgt dabei mit den Schritten, dass zunächst mehrere Solarpanele zum Beispiel auf einer ebenen Fläche angeordnet werden. Diese Solarpanele weisen werksseitig schon das Unterteil des Anschlussmodules auf, so dass die vorgefertigten Anschlussleitungen, wie sie zum Beispiel in Figur 8 gezeigt sind, von einem Monteur lediglich in die vorbereiteten Anschlussdosen eingesetzt und mittels der Schraube gesichert werden müssen, um eine Gruppe von Soarpanelen untereinander zu kontaktieren. Am Ende der Anschlussleitungen stehen dann zwei Anschlüsse (plus und minus) zur Verfügung, aus der dann der von den Solarpanelen erzeugte Strom weiterverarbeitet werden kann. Diese Weiterverarbeitung erfolgt beispielsweise dadurch, dass der Strom der Solarpanele in ein Netz eingespeist wird oder umgerichtet wird oder mehrere Gruppen von Solarpanelen wiederum durch Sammelleitungen zusammengefasst werden, um dadurch entweder die abgegebene Spannung oder den abgegebenen Strom zu erhöhen.
Bezugszeichenliste
1. Solarpanel
2. Anschlussstecker
3. Anschlussleitung
4. Kontaktmesser
5. Moduldeckel
6. Modulgehäuse
7. Klebepad
8. Dichtung
9. Kontaktbändchen
10. Anschlussklemme
11. Bypassdiode
12. Steckergehäuse
13. Klemmkontakt
14. Dichtung
15. Sicherungsschraube
16. Ausnehmung