Klassen von PV -Membran-Tragwerken, ein Versuch.

Das Prinzip der Membrantragwerke bringt vielen Photovoltaik- Anwendungen eine Reihe von Vorteilen. Dies ist mein Postulat. Die Freiheit bei der Gestaltung gegenüber einer Aufständerung mit einem Metall-Balkentragwerk nach dem Stand der Technik ist evident. Mit hängenden Konstruktionen lassen sich durch die Beanspruchung des Materials auf Zug ultra große Spannweiten mit wenigen störenden Stützen erzielen. Für die Nutzung der versiegelten Verkehrsflächen von Parkplätzen bis hin zur Autobahn sind standardisierte Konstruktionen vorteilhaft. Für die Agri-PV wird eine besonders geeignete Konstruktion mit beweglichen Lamellen angeführt. 

Mit diesen standardisierten Konstruktionen sind Kosten, Bau, Wartung, Zuverlässigkeit beziehungsweise Sicherheit 

 im Sinne einer Erfahrungskurve zu entwickeln und nutzbar. Dies ist der entscheidende Punkt: die Membran-PV braucht noch viel Forschung und Entwicklung. Sie braucht kleine Pilotprojekte, die sich zu immer Größeren skalieren lassen. Eine Fokussierung auf einige Konstruktionsprinzipien ist dabei nötig.

Dafür werden im folgenden drei Konstruktionen behandelt:

1. PV -Flachdach,

2. PV- Satteldach und 

3. PV- Lamellen. 

Sie werden als reine Membran-Tragwerke beschrieben, bei denen nur die PV-Module und Stützen steif sind. Hybride, beispielsweise mit fest verbundenen PV -Modulreihen, werden ausgespart, obgleich sie im Einzelfall Vorteile bieten können.

Im Folgenden je ein Bild von einem quick and dirty Modell.

1. PV Flachdach

Bei diesem Beispiel wurde die Fläche architektonisch durch unterschiedlich hohe Stützen in dein hyperbolisches Paraboloid modifiziert. Weitere naheliegende Modifikationen sind ein Kissenförmiger Durchhang oder ein Tonnen-Durchhang wie in ersten Bild skizziert.

2. PV-Satteldach

Dieses Modell zeigt am oberen und unteren Bildrand ein Satteldach über der Autobahn, das über den Auffahrten durch Spannseile aufgeweitet ist. Das Satteldach ist durch ein Firstseil/Pfette und Spannseile anstelle der unteren Pfetten charakterisiert. Dazwischen Sparrenseilen und schließlich Lattenseile, an denen die PV-Module befestigt sind.

3. PV-Lamellen

Die PV -Lamellen sind zur Sonne geneigt zwischen zwei Trageseilen im Modell links, in der Mitte und rechts von den Fahrbahnen. Die PV-Lamellen,  schwarze Bänder im Modell, bestehen aus PV-Modulen, die zwischen zwei Quer-Trageseilen hängen.

Die PV-Lamellen werden vorteilhaft nach Süden ausgerichtet über langem Strecken der Autobahn so angebracht, das keine streifenförmige Beschattung der Fahrbahnen stört.

Eine für die Agri -PV vorteilhafte Anordnung macht die Lamellen drehbar für die jeweils gewünschte Nutzung der Sonne für die Pflanzen oder PV. Dazu werden sie über eines oder beide Trageseile, die in Zugrichtung beweglich sind, ausgerichtet.

Der wesentliche Unterschied der von mir konzipierten Lamellen vom Tragwerk her ist, dass es als Hängewerk in zwei Ebenen, jeweils eine über und eine unter den Lamellen aufgebaut ist. Dieses Tragwerk ist ein Körper, im einfachsten Fall ein "Quader" mit 4 Stützen. Er besteht aus bis zu 8 Spannseilen an den Kanten außen. Die Lamellen werden in ihm parallel oder schräg hängend an Trageseilen zwischen den Spannseilen angeordnet. Natürlich hängen Spannseile und Trageseile durch. Von der Statik und der Dynamik her verhält sich dieser Körper ganz anders als ein dünnes, einlagiges Membran-Tragwerk. Der Körper um die Lamellen kann vielfältig gestaltet werden um beispielsweise eine ästhetische Wirkung zu erzielen. Auch hier werden hyperbolische Paraboloide als Beispiel erwähnt.

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