DE102011117342A1

DE102011117342A1 - Solarsystem für aride Zonen, insbesondere Wüstenbereiche, zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie

Info

Publication number: DE102011117342A1
Application number: DE102011117342A
Authority: DE
Inventors: Heinz Oster
Original assignee: Schoeller Holding GmbH
Current assignee: Schoeller Holding GmbH
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-02

Abstract

Bei einem Solarsystem für aride Zonen, insbesondere in Meeresnähe gelegene Wüstenbereiche, mit der Solarenergie in elektrische Energie umgewandelt und begrünte, insbesondere landwirtschaftliche Nutzflächen zur Bewirtschaftung bereitgestellt werden, basiert das Solarsystem auf Photovoltaik und ist durch eine Mehrzahl von in Reihen angeordneten Photovoltaiklinien mit Solarbahnen gebildet, die zwischen sich nutzbare Flächen einschließen, wobei die Photovoltaiklinien jeweils mit einer Windschutzvorrichtung versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Solarsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solarsysteme sind zwischenzeitlich in vielfältiger Weise bekannt, mit denen Solarenergie in Elektrizität umgesetzt wird. Diesen Solarsystemen kommt besondere Bedeutung für Wüstenbereiche, also ariden Zonen zu, da dort in der Regel die Sonneneinstrahlung über das Jahr bezogen maximal ist. Entsprechend kann auch die Solarenergie genutzt werden, wobei man in Wüstenbereichen in arabischen Ländern davon ausgeht, dass die Sonneneinstrahlung ca. 2400 kWh/m² pro Jahr beträgt, in Kalifornien etwa 2150 kWh/m² pro Jahr, in Australien etwa 2300 kWh/m² pro Jahr und in Indien immerhin 2200 kWh/m² pro Jahr, wobei in Nordeuropa, insbesondere in Deutschland etwa 700 bis maximal 1100 kWh/m² pro Jahr, eingestrahlt wird.
Im Fall arabischer Länder, die in der Regel auch große Wüstenbereiche in Meeresnähe aufweisen, werden derartige großangelegte Solarsysteme immer bedeutungsvoller, insbesondere in den Ländern, wo noch entsprechende Ölvorkommen sind und eine entsprechende Förderung von Erdöl und Erdgas erfolgt. Bekanntermaßen gehen hierbei die Vorräte zu Neige, so dass zeitbedingt absehbar ist, dass irgendwann diese für die Länder sehr bedeutungsvolle Einnahmequelle versiegt. Deswegen sind Überlegungen im Gang hier Ersatzmaßnahmen beizeiten zu treffen, um auch für die späteren Zeitpunkte entsprechend gerüstet zu sein.
Ein maßgeblicher Aspekt in diesen Ländern besteht hierbei darin, in Ermangelung ausreichender Süßwasservorkommen, Süßwasser aus salzigem Meerwasser zu erzeugen, was im Wege von Meerwasserentsalzungsanlagen erfolgt. Diese werden derzeit überwiegend mit fossilen Brennstoffen befeuert und betrieben. Diese Meerwasserentsalzungsanlagen können später mit dem im Solarpark erzeugten Strom betrieben werden und zusätzlich kann Biomasse verfeuert werden. Diese Entsalzungsanlagen haben auch den Zweck, große Bereiche dieser Länder zu begrünen, d. h. fruchtbar zu machen und damit für die landwirtschaftliche und/oder forstwirtschaftliche und/oder gartenbauwirtschaftliche Nutzung zur Verfügung zustellen. Dies verlangt einerseits eine entsprechende Bodenaufbereitung aber auch entsprechende Maßnahmen, um eine solche Bewirtschaftung durchführen zu können.
In bestimmten arabischen Ländern gibt es bereits Versuchsprojekte, um im Zusammenhang mit Meerwasserentsalzungsanlagen unter Ausnutzung von Solarenergie auch eine entsprechende landwirtschaftliche Nutzung vorzunehmen. Die derzeit bekannten Projekte basieren maßgeblich auf Sonnenspiegel, mit denen das Sonnenlicht fokussiert und Wärmekollektoren zugeführt werden. Diese Solaranlagen werden als „Concentrated Solar Power”, sog. CSP-Anlagen bezeichnet. Derzeit wird ein solcher Solarpark mit finanzieller staatlicher Hilfe aus Norwegen in Jordanien in Planung und soll entsprechend errichtet werden (Zeitschrift „Science” 14. Jan. 2011). Wobei dieses Projekt Greenhouse-Power-Plant Hybrid Set genannt wird. Derartige Solarspiegel sind durchaus effizient, jedoch bedürfen sie einer aufwändigen und teuren Konstruktion und bedürfen einer verhältnismäßig großen Fläche. Die Spiegel sind hierbei schwenkbar ausgerichtet und werden über eine Steuerung jeweils dem aktuellen Sonnenstand nachgeführt. Die Solarenergie dient dann für den Betrieb des Solarparks, welches auch Gewächshäuser beinhaltet, aber auch benachbarte Freiflächen, um eine landwirtschaftliche, forstwirtschaftliche und/oder gartenbauwirtschaftliche Nutzung zu ermöglichen. Abgesehen davon, dass derartige Solarparks mit sehr hohen Investitionskosten aufgrund ihres technischen hohen Standards verbunden sind, sind sie im allgemeinen platzungünstig gestaltet, was für eine Reihe von Nutzungen nicht optimal ausgelegt sind. Allerdings gelingt es mit solchen Solarparks eine entsprechende Menge an Strom bereitzustellen, so dass der Betrieb derartiger Solarsysteme durchgeführt werden kann. Fraglich ist allerdings, ob derartige Solarparks aufgrund der hohen Investitionskosten und Betriebskosten sich tatsächlich durchsetzen können. Zu bedenken ist bei derartigen Solarspiegelaufbauten auch, dass die großen und vielen Spiegelflächen stets gereinigt werden müssen, was insbesondere in Wüstenbereichen, wo auch starke Winde herrschen natürlich mit einem entsprechenden Aufwand verbunden ist, um nur ein weiteres, bei diesen Solarparks beachtetes Problem zu nennen.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine erfolgreiche Durchsetzung derartiger zweifelsohne für Staaten mit ariden Zonen erforderlichen Projekte wohl nur dann erfolgreich sein wird, wenn auch die Investitionskosten letztendlich reduziert sind und auch dafür Sorge getragen wird, dass durch ein Gesamtkonzept alle maßgeblichen Aspekte, die bei ariden Zonen zu berücksichtigen sind sinnvoll, unter einen Hut gebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Solarsystem für aride Zonen, insbesondere Wüstenbereiche zur Verfügung zu stellen, welches sich durch einen einfachen Aufbau und Wartung, geringe Investitionskosten, und eine optimal Flächenausnutzung auszeichnet, die eine entsprechende landwirtschaftliche Nutzung ermöglicht. Hierbei wird unter dem hier verwendeten Terminus landwirtschaftliche Nutzung natürlich auch forstwirtschaftliche und gartenbauspezifische Nutzung gemeint.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weitebildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.
Nach Maßgabe der Erfindung wird auf ein Photovoltaiksystem zurückgegriffen, da mit diesem sowohl eine sehr gute Ausnutzung der Solareinstrahlung möglich ist, der konstruktive Aufwand für Photovoltaiklinien vergleichsweise gering ist und die Ausbildung von Photovoltaiklinien vor allem eine rasterartige Aufgliederung arider Flächen ermöglicht, mit denen zugleich Windschutzmaßnahmen erreicht werden. Dadurch ergibt sich ein synergistischer Effekt, der eine erfolgsversprechende Nutzung ermöglicht. Durch die Ausbildung von Photovoltaiklinien, die in Abstand zueinander in Reihen über große Flächen und über sehr große Längen bis zu mehreren Kilometern angeordnet werden können, werden zwischen den benachbarten Photovoltaiklinien begrenzte landwirtschaftliche Nutzflächen bereitgestellt. Hierbei benötigt man für die Solarbahnen bildenden Photovoltaiklinien, die vorzugsweise in einer geradlinigen Richtung ausgelegt sind, nur einfache Gerüste zur Auflagerung der Solarmodule, welche in Reihe hintereinander geschaltet und gegebenenfalls auch in mehreren Reihen nebeneinander eine Solarbahn bilden, die in einer geraden Linie über mehrere Kilometer durch die Wüste gelegt werden kann, ohne dass es hierzu eines hohen Investitions- und auch Wartungsaufwandes bedarf. Die Photovoltaiklinien schließen zwischen sich dann entsprechende Nutzflächen ein. Hierbei sind die Solarbahnen und damit auch die Solarmodule bevorzugt schräg gestellt, was wiederum in einfacher Weise durch entsprechende Gerüstausbildung erfolgen kann, in dem auf einer Seite die Stützen höher und auf der anderen und zur Sonne zugewandten Seite die Stützen für den Dachaufbau niedriger ausgelegt sind.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist darin zu sehen, dass die Photovoltaiklinien mit geeigneten Windschutzeinrichtungen versehen sind. Hierbei eignen sich insbesondere Bepflanzungen mit Bäumen, Büschen und dergleichen. In Folge der Schrägdachausführung werden auf einer Seite, das ist die von der Sonne abgewandte Seite Pflanzen mit hohem Bewuchs gewählt, etwa Platanen oder andere Bäume, wie sie insbesondere für aride Zonen tauglich sind, oder aber auch entsprechende Großbüsche. Dadurch wird für einen ausreichenden Windschutz gesorgt, aber auch für eine entsprechende Beschattung der landwirtschaftlichen Nutzfläche. Auch auf der gegenüberliegenden Seite der Solarbahn, die in Folge der Schrägdachausführung tiefer gestellt ist, kann eine geeignete Bepflanzung vorgesehen werden, die entweder in ihrer Wuchshöhe so ausgelegt ist, dass keine Beschattung der auf den Dächern befindlichen Solarmodule eintritt oder die periodisch auf Höhe zugeschnitten werden, um eine Beschattung der Solarflächen zu vermeiden. Das Schnittgut kann bei derartigen Solarsystemen sehr gut als Biomasse verwendet werden, weil naturgemäß bei diesen groß angelegten Projekten entsprechend viel Biomasse beispielsweise durch Beschnitt der Hecken anfällt. Der lebende Windschutz kann aber auch abholzt und wieder neu gepflanzt werden, so dass auch das Holz entsprechend genutzt werden kann. Hierbei bietet sich an, dass als Windschutzeinrichtung eine zwei- oder dreireihige Bepflanzung vorgenommen wird, so dass ein Einschlag möglich ist und dann der Windschutz durch die beiden anderen Reihen beispielsweise bewerkstelligt wird.
Die Schrägausrichtung der Dächer für die Solarbahnen in Richtung auf die Sonne kann geeignet gewählt werden und wird insbesondere dadurch bewerkstelligt, dass die Stützen auf der einen Seite eine geringere Höhe als auf der anderen Seite aufweisen. An der tiefer liegenden Randseite des Schrägdachs beträgt die Höhe der Stützen wenigstens 0,50 m, wobei ein geeigneter Bereich von 0,50 bis 2,50 m liegt, je nachdem wie die unter den Schrägdächern befindliche Raumzone genutzt werden soll. In Höhe des Schrägdaches kann die Raumzone entsprechend genutzt werden, beispielsweise durch Integration von Gewächshäusern, durch landwirtschaftliche Bewirtschaftung, Viehhaltung, aber auch die Anlegung von Verkehrsflächen, insbesondere Straßenflächen bzw. Verkehrswegen, die für die Bewirtschaftung herangezogen werden können. Hierbei sind insbesondere die Solarmodule zweckmäßig, weil diese heutzutage auch so ausgelegt sein können, dass ein teilweiser Lichtdurchfall ermöglicht ist, was sich wiederum günstig für die landwirtschaftliche Nutzung unterhalb der Schrägdächer der Photovoltaiklinien auswirkt in Bezug auf Gewächshäuser und landwirtschaftliche Nutzung. Anderseits ist durch die randseitige Bepflanzung auch für eine entsprechende Beschattung gesorgt. Die Breite der Photovoltaiklinien, die durch den Abstand der gegenüberliegenden Stützen bedingt ist, kann geeignet gewählt werden, liegt aber vorzugsweise von 2 bis 7 m, insbesondere bevorzugt 2,5 bis 5 m. Unterhalb der Schrägdächer können hierbei zweckmäßigerweise Fundamente vorgesehen sein, die einerseits als Fundamente für die Gerüste bzw. Abstützung für die Solarbahnen dienen, andererseits aber auch für die Aufnahme von Leitungen mit entsprechenden Leitungskanälen ausgebildet sein können, etwa für Elektroleitungen oder wasserführende Leitungen.
Es versteht sich von selbst, dass die Photovoltaiklinien jeweils eine Vielzahl von Solarmodulen aufnehmen, die miteinander gekoppelt sind, wobei Strom der verschiedenen Photovoltaiklinien dann in ein gemeinsames Netz eingespeist wird. Hierbei ist es zweckmäßig Akkumulatoren, insbesondere im Bereich der Photovoltaiklinien vorzusehen, die als Speicher genutzt werden können, da die Stromerzeugung mit derartigen Solaranlagen bekanntlich nur über Tage, also bei Sonneneinstrahlung geht. Zweckmäßigerweise werden auch Wechselrichter vorgesehen, um den mit den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Diese Maßnahmen ermöglichen es, dass bereits längs der Solarbahnen entsprechende Steckdosen für lokale Stromabzweigungen vorgesehen sein können, was natürlich für den Betrieb des Solarsystems, insbesondere den landwirtschaftlichen Betrieb von Bedeutung ist, da dann eine Stromeinspeisung bereits in Nähe der landwirtschaftlichen Nutzflächen erfolgen kann. Gleiches kann natürlich neben der Stromerzeugung auch für die Wasserführung vorgesehen werden, da Wasser wiederum zur Bewirtschaftung der landwirtschaftlichen Flächen vorgehalten werden muss. Hierzu können beispielsweise Pumpen im Bereich der Photovoltaiklinien angeordnet sein, mit denen das Wasser gefördert wird, wobei die Pumpen wiederum mit dem Solarstrom und nächtens über die Akkumulatoren betrieben werden können. Insgesamt ergibt sich dadurch ein gerundetes Konzept zur landwirtschaftlichen und solaren Nutzung. Dies ist insbesondere zweckmäßig in Zusammenhang mit dem Betrieb einer Meerwasserentsalzungsanlage, da der Solarstrom auch in die Meerwasserentsalzungsanlage eingespeist werden kann, andererseits das in der Entsalzungsanlage erzeugte Süßwasser auch für die Bewirtschaftung innerhalb des Solarsystems verwendet werden kann. Diese Solarsysteme ermöglichen es hierbei auch, dass die Meerwasserentsalzungsanlagen fossil betrieben werden können und eine Stromeinspeisung nur bedarfsweise vorgesehen wird, insbesondere für den Fall, wenn die fossilen Brennstoffe zu teuer werden.
Die Photovoltaiklinien können sich über einige hundert Meter erstrecken, können sich aber über Längen von mehreren Kilometern erstrecken. Die Länge der Photovoltaiklinien ist nicht entscheidend, vielmehr kann die Länge je nach Bedarf, also abhängig vom entsprechenden Anwendungsfall gewählt werden. Dadurch lassen sich sowohl kleinere Solarparks wie auch größere Solarparks realisieren, in die auch Dörfer und sonstige Wohnanlagen herovrragend integriert werden können.
Nach einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung sind die benachbarten und in Reihe im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Photovoltaiklinien durch quer verlaufende Pflanzlinien verbunden, die ebenfalls im Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch ergeben sich durch diese Baumreihen rundum geschlossene und geschützte Nutzflächen für die landwirtschaftliche Nutzung oder andere Nutzungszwecke. Diese Nutzflächen sind hierbei gegen Wind geschützt, wodurch einem Abtrag des Bodens weitgehend entgegengewirkt wird. Es versteht sich von selbst, dass hierbei der Abstand der quer verlaufenden Pflanzreihen aber auch der Pflanzreihen im Bereich der Photovoltaiklinien geeignet gewählt wird und zwar je nach Örtlichkeit. Dort, wo beispielsweise sehr starke Winde herrschen, werden die Abstände geringer gehalten als dort, wo weniger starke Windbeeinträchtigung vorherrscht. Als Abstände eignen sich hierbei insbesondere 50 bis 500 m, vorzugweise 150 bis 400 m, insbesondere bevorzugt 150 bis 200 m, wobei dies nicht beschränkend ist.
Nach einem weiteren Aspekt werden die Nutzflächen auch dadurch entsprechend bereitgestellt, dass für eine Bodenverbesserung der ariden Zonen gesorgt wird, was mit bekannten Mitteln erfolgt, etwa durch Bodenaufbereitung oder Bodenaustausch, entsprechenden Humuseintrag oder Eintrag von Humusbildnern und dergleichen. Dies in Verbindung mit dem Windschutz und der Anordnung der Photovoltaiklinien ermöglicht eine optimale Ausnutzung und Gestaltung der ariden Flächen zum Zwecke der Begrünung. Zugleich kann auf den landwirtschaftlichen Nutzflächen bedarfsweise auch Biomasse erzeugt werden, die wiederum nach Energieumwandlung bzw. Verstromung auch für den Betrieb der Mehrwasserentsalzungsanlage oder anderweitig genutzt werden kann. Auch ein Mischbetrieb zwischen Biomasse und anderweitiger landwirtschaftlicher Nutzfläche, insbesondere Anbau von Gemüse und Getreide ist möglich. Hierzu eignet sich insgesamt das Konzept aus beabstandeten Photovoltaiklinien, die in Reihe parallel zueinander angeordnet und mit quer verlaufenden Pflanzreihen verbunden sind. Dadurch ergeben sich Parzellen, die rundum geschützt sind und individuell genutzt werden. Zugleich vereinfacht sich die Nutzung dadurch, dass auch vor Ort entsprechender Stromanschluss und Wasserabzapfstellen zur Verfügung gestellt werden können. Zugleich können die Raumzonen unterhalb der Solarbahnen für Verkehrswege verwendet werden, so dass auch die Parzellen mit landwirtschaftlichen Fahrzeugen ohne weiteres befahren werden können. Insgesamt ergibt sich hierdurch ein erfolgversprechendes Konzept für die Begrünung arider Zonen mit vergleichsweise geringen Investitionskosten aber entsprechend hohem Nutzen.
Nachfolgend werden in rein schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Solarsystems in Art eines Solarparks
2 eine Ansicht der Schmalseite einer Photovoltaiklinie dieses Systems,
3 eine perspektivische Teilansicht eines Teils einer Photovoltaiklinie,
4 eine weitere schmalseitige Ansicht auf eine Photovoltaiklinie sowie
5 eine Teilansicht des Systems in einer weiteren Ausbildung.
Die 1 bis 3 zeigen zur Illustration in rein schematischer Darstellung ein Solarsystem in Art einer Solaranlage oder eines Solarparks. Dieses System eignet sich insbesondere für den Einsatz in ariden Zonen, also vornehmlich Wüstenbereichen mit nahem Anschluss an natürliche Wasservorkommen, insbesondere in Meeresnähe. Das System bzw. diese Solaranlage weist eine Vielzahl von in Reihe und mit Abstand zueinander angeordneten Photovoltaiklinien auf, von denen aus 1 die Photovoltaiklinien 2, 4, 6 und 8 ersichtlich sind. Der Aufbau der Photovoltaiklinien ergibt sich am besten aus den 2 und 3. Danach können die Photovoltaiklinien durch einen schlichten Gerüstaufbau gebildet sein, der aus beabstandeten Stützen 10 aufgebaut ist und damit ein offenes und aus 3 ersichtliches Schrägdachgebilde darstellt. Hierbei bilden die Stützen Schrägdächer, wobei hier das Wort Dach allgemein zu verstehen ist, also oberhalb der Stützen 10 ein flächiges Dachgebilde oder aber eine offene Gerüststruktur vorgesehen sein kann. Dies wird im Folgenden der Einfachheit halber mit Schrägdach 14 bezeichnet. Die Stützen 10 sind einander gegenüberliegend angeordnet und weisen unterschiedliche Höhe auf, so dass sich das Schrägdach 14 ausbildet. Es versteht sich von selbst, dass hier die Stützen 10 auf einer Seite größere Höhe als die auf der anderen Seiten aufweisen, so dass sich über die Länge der Photovoltaiklinie gesehen insgesamt eine schräge Dachausrichtung ergibt.
Auf dem Schrägdach 14 ist eine Vielzahl von Solarmodulen angeordnet. Unter dem Begriff Solarmodule werden hierin Solarzellen, wie etwa Solarzellen aus polykristallinem oder monokristallinem Silizium, Solarmodule, wie etwa Dünnschichtmodule mit amorphem Silizium oder Cadmium-Tellurid, oder sich derzeit noch mehr im Laborzustand befindliche Konzentratorzellen verstanden. Diese Solarmodule sind allgemein bekannt, so dass sie hierin einschließlich der entsprechenden Verschaltung zur Strombildung aus Solarenergie nicht beschrieben werden müssen. Die heute auf dem Markt befindlichen Solarmodule weisen Wirkungsgrade bis zu 15% auf, wohingegen die sich noch in labortechnischen Versuchen befindlichen Konzentratorzellen Wirkungsgrade bis zu 40% aufweisen, also weit effizienter sind. Bei dieser Sachlage werden in naher Zukunft somit Solarmodule zur Verfügung stehen, deren Wirkungsgrad weit höher als der der heutigen Solarmodule ist. Lediglich rein schematisch und zur Illustration sind in 1 auf der Photovoltaiklinie 4 in Reihe hintereinander geschaltete Solarmodule 16 dargestellt, die hierbei in zwei Reihen auf dem Schrägdach 14 angeordnet sind.
Das Solarsystem zeichnet sich nun durch sehr lange einachsige Photovoltaiklinien 2 bis 8 aus, die in der dargestellten Ausführungsform jeweils geradlinig ausgebildet sind und sich über einige 100 wie auch über einige Kilometer erstrecken können. Bekanntermaßen stehen in Wüstenbereichen ausreichend Flächen zur Verfügung, so dass kilometerlange Photovoltaiklinien errichtet werden können. Die Photovoltaiklinien 2 bis 8 sind mit einem entsprechenden Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen benachbarten Photovoltaiklinien Nutzflächen 18 gebildet werden, die vornehmlich für landwirtschaftliche und/oder forstwirtschaftliche Nutzung bereitgestellt werden.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, sind die Photovoltaiklinien mit den darauf aufgebauten und aus den Solarmodulen 16 gebildeten Solarbahnen 20 so angeordnet, dass die Solarmodule 16 in Richtung auf die Sonne gerichtet sind, was in einfacher Weise durch die Schrägdachausbildung bewerkstelligt wird. Die Anordnung der Reihen der Photovoltaiklinien ist also so, dass sie über Tags optimal von der Sonne bestrahlt werden. Hierbei ist, da diese Installation in ariden Zonen vorgesehen sind, nicht an eine schwenkbare Anordnung oder Lagerung der Solarmodule gedacht, um diese der Sonne nachzuführen, weil dies in Folge der ausreichenden Solarstrahlung nicht erforderlich ist und es hier auf einfache Bauweise ankommt. Allerdings bedarfsweise kann derartiges vorgesehen sein. Die Solarbahnen sind auf der hochgestellten Seite, also dort, wo die hohen Stützen 10 in Reihe angeordnet sind mit mindestes einer Pflanzreihe 22 versehen, wobei die Bepflanzung an dieser höheren Seite der Photovoltaiklinie mit Bäumen oder Großbüschen erfolgt, die in gebotenem Abstand zueinander gepflanzt sind und einen Windschutz bzgl. der Photovoltaiklinie und der dargestellten Nutzflächen 18 bieten. Zugleich sorgen die Pflanzreihen 22 auch für eine Beschattung der sich unterhalb der Schrägdächer 14 befindlichen Raumzone 24. Die Bepflanzung der Pflanzreihe kann hierbei so vorgenommen werden, dass die Bäume oder Großbüsche streng in Reihe nebeneinander oder aber auch versetzt zu einander angeordnet sind, wobei auch ein Wechsel der Bepflanzung, also ein Wechsel zwischen Bäumen und Großbüschen zweckmäßig sein kann. Zweckmäßigerweise werden schnell wachsende Säume oder Großbüsche verwendet, so dass ab einer bestimmten Wuchshöhe ein Fällen der Bäume und Großbüsche zur Erzeugung von Biomasse möglich ist. Selbstverständlich werden für die Bepflanzung geeignete Pflanzen für die entsprechenden ariden Zonen gewählt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Photovoltaiklinie mit weniger hohen Stützen 10 sind Büsche mit geringer Wuchshöhe vorgesehen, die zur Beschattung der Raumzone 24 und auch wiederum für einen Windschutz dienen. Die Wuchshöhe ist hierbei auf die Höhe der Stützen 10 angepasst.
Wie sich auf 4 ergibt, können je nach Bedarf die Stützen mehr oder weniger hoch ausgelegt sein, so dass dann auch die in der zeichnerischen Darstellung jeweils längs im Bereich der Stützen mit geringerer Höhe angeordnete Pflanzreihe 26 mit entsprechender Wuchshöhe gewählt ist. Der linksseitige Bewuchs, also der Bewuchs an den Stützen mit geringerer Höhe muss begrenzt werden, etwa durch Abschneiden oder aber durch geeignete Auswahl der Pflanzen, so dass der Solareinfall auf die auf den Schrägdächern 14 angeordneten Module 16 nicht beeinträchtigt wird. Hingegen ist die Wuchshöhe auf der gegenüberliegenden, also von der Sonne abgewandten Seite unbegrenzt, wobei hier neben dem Windschutz eben auch eine entsprechende Beschattung für die angrenzenden Nutzflächen beabsichtigt ist.
Die Höhe der Stützen 10 kann bedarfweise gewählt werden und ist letztlich auch in gewissem Sinne vom Breitenabstand der Stützen 10, d. h. dem Abstand der niedrigen Stützen 10 zu den hohen Stützen 10 abhängig, weil hierdurch auch der Schrägdachverlauf bzw. die Neigung des Schrägdachs bestimmt wird. In der Ausführungsform nach 3 sind die niedrigen Stützen auf eine Höhe von 50 bis 100 cm ausgelegt, wobei die hohen Stützen 10 je nach Abstandsbreite zwischen den niedrigen und hohen Stützen auf eine Höhe von 2 bis 10 m, insbesondere 2 bis 7 m ausgelegt sind. Die Breite der Bauweise der Photovoltaiklinien ist im Ausführungsbeispiel nach 3 auf 7 m angelegt, im Ausführungsbeispiel nach 4 auf 5 m, wobei dort die niedrigen Stützen 10 auf eine Höhe von 2 m ausgelegt sind. Aus den 3 und 4 ist auch sehr schön ersichtlich, dass die Bepflanzung links und rechts der Photovoltaiklinie auf eine Reihe ausgelegt ist, um möglichst genügend Platz für die Nutzflächen zu haben, wobei es allerdings auch möglich und durchaus zweckmäßig ist, 2 oder mehrere Reihen vorzusehen, insbesondere wenn eine Holznutzung auch im Vordergrund steht.
Insbesondere im Bereich unterhalb der Raumzone 24 sind entsprechende Fundamente für die Stützen vorgesehen, wobei in den 3 und 4 nur die Fundamente an den hohen Stützen 10 dargestellt sind. Zweckmäßigerweise können die Fundamente 28 durchgehend über die gesamte Länge der Photovoltaiklinie ausgebildet sein, aber auch Abschnitts- oder punktweise und dienen insbesondere für die Aufnahme von Leitungen für das System, wie etwa Wasserleitungen, Leitungen für Kabelstränge und dergleichen mehr.
Es liegt auf der Hand, dass unterschiedliche Gerüstausbildungen aus Ständern, flächigen Elementen oder dergleichen möglich sind, die im Belieben des Fachmanns stehen und hier nicht beschrieben werden müssen. Diese Gerüstbauten sind auch insoweit variabel, als an den Photovoltaiklinien auch Funktionsgebäude angeschlossen und zweckmäßigerweise in den Dachaufbau integriert werden können, wie sich aus 1 mit den Funktionsgebäuden 30 und 32 ergibt, die gleichfalls über Schrägdächer verfügen können, die mit entsprechenden Solarmodulen bestückt sind und in die Solarmodule der Photovoltaiklinien eingekoppelt sind.
Die Photovoltaiklinien 2 bis 8 sind mit Abstand zueinander angeordnet, so dass eine ausreichende Nutzfläche zur Verfügung gestellt werden kann, wobei der Abstand zwischen den benachbarten Photovoltaiklinien, also etwa den Photovoltaiklinien 4 und 6 so gewählt ist, dass durch den zuvor beschriebenen Windschutz und auch die Beschattung eine optimale Darstellung der Fläche als landwirtschaftliche oder forst- oder gartenwirtschaftliche Nutzfläche gegeben ist und zwar unter dem Aspekt eines Windabtrags des Bodens der Nutzfläche und auch entsprechender Witterungseinflüsse. Die Abstände werden geeignet je nach Anwendungsfall gelegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser ca. 100 m.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Systems besteht darin, dass in Abständen zueinander quer zu den Photovoltaiklinien 14 verlaufende Pflanzungen vorgesehen sind, die ebenfalls als Windschutz und als Beschattung dienen. Es handelt sich hierbei um die aus 1 ersichtlichen Pflanzlinien 34, die ähnlich zu den Pflanzlinien 22 gestaltet sind, d. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel geradlinig sind, wobei sich die Pflanzlinien 34 hier senkrecht zu den Photovoltaiklinien erstrecken. Hier sind die Pflanzlinien auch einreihig ausgebildet und im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Bäume gebildet. Allerdings ist auch eine Mischbepflanzung möglich, was je nach Anwendungsfall geeignet ausgeführt wird. Der Abstand zwischen den quer verlaufenden Pflanzreihen 34 ist zweckmäßigerweise an den Abstand zwischen benachbarten Photovoltaiklinien angepasst, insbesondere gleich ausgelegt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den quer verlaufenden Pflanzreihen 34 ca. 100 m.
Die Raumzone 24 unter den Schrägdächern kann vielfältig genutzt werden. Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist unterhalb der Bedachung ein Fahrweg 36 vorgesehen, der aus Beton, Teer oder auch Kies oder anderem geeignetem Material aufgebaut sein kann.
Im Falle der 2 wird der Raum unter der Bedachung 14 für die Bepflanzung benutzt, wobei auch Gewächshäuser vorgesehen sein können, die jedoch zeichnerisch der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
5 zeigt ein Detail aus 1 in vergrößerter Darstellung und insbesondere das Funktionsgebäude 32 mit Schrägdach, wobei dort das Schrägdach sozusagen das Schrägdach der Photovoltaiklinie 4 fortsetzt. D. h. in die Photovoltaiklinien können auch entsprechende Gebäude eingepasst bzw. integriert werden, wobei natürlich auch die Raumzone 24 als Funktionsgebäude bzw. als Funktionsraum genutzt werden kann.

Claims

Solarsystem für aride Zonen, insbesondere in Meeresnähe gelegene Wüstenbereiche, mit der Solarenergie in elektrische Energie umgewandelt und begrünte, insbesondere landwirtschaftliche Nutzflächen zur Bewirtschaftung bereitgestellt und betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Solarsystem auf Photovoltaikbasis gerüstet ist und durch eine Mehrzahl von in Reihen angeordneten Photovoltaiklinien gebildet ist, wobei die Photovoltaiklinien in Abständen zueinander angeordnet sind, derart, dass benachbarte Photovoltaiklinien zwischen sich landwirtschaftlich nutzbare Fläche einschließen, dass die Photovoltaiklinien jeweils durch Solarmodulbahnen aus einer Vielzahl von in Reihe hintereinander geschalteten Solarmodulen gebildet sind, die im Wesentlichen zur Sonne bin ausgerichtet und schräg gestellt sind und dass die dadurch gebildeten Solarbahnen auf der von der Sonnen weg gerichteten Seite jeweils mit einer Windschutzvorrichtung versehen sind, welche vorzugsweise durch Bäume oder Großbüsche gebildet ist, die nebeneinander und/oder versetzt zueinander längs der Solarbahnen gepflanzt sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarbahnen mit den Solarmodulen derart auf Stützen gegenüber dem Boden aufgelagert sind, dass die schräg gestellten Solarmodule bezogen auf ihre tiefliegende Randseiten wenigstens 0,5 m, vorzugsweise wenigstens 1,0 m und insbesondere bevorzugt wenigstens 2 m hochgelagert sind und dass die Windschutzeinrichtung als Beschattung für die unter die hochgestellten Solarmodule und damit unter die jeweiligen Solarbahnen befindlichen Raumzonen ausgelegt ist, welche vorzugsweise als Verkehrsstraße angelegt, mit Gewächshäusern versehen und/oder als landwirtschaftliche Nutzfläche angelegt sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Stützen ein Schrägdach angeordnet ist, welches die die Solarbahn bildenden Solarmodule trägt, die miteinander zur Stromerzeugung gekoppelt sind, und dass die Schrägdächer der Solarbahnen eine Breit von 2 bis 7 m, vorzugsweise 2,5 bis 5 m, insbesondere bevorzugt 3 bis 5 m aufweisen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Solarbahnen Fundamente aus vorzugsweise Beton vorgesehen sind, welche Versorgungsleitungen des Systems aufnehmen, insbesondere Elektroleitungen und Wasserleitungen, und/oder die Verankerung für die Stützen bilden, und dass vorzugsweise Wechselrichter für die Stromumwandlung in Wechselstrom und/oder Akkumulatoren für die Stromspeicherung vorgesehen sind, wobei vorzugsweise längs der Strombahnen Steckdosen für lokale Stromabzweigungen für den Systembetrieb vorgesehen sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Solarbahnen ein Beschattungsbereich, Wasserleitungskanäle, die vorzugsweise im Fundament untergebracht sind, Pumpen für die Wasserführung und/oder Abzapfstellen für die Wasserentnahme vorgesehen sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten und zwischen sich landwirtschaftlichen Nutzflächen bildenden Photovoltaiklinien 50 bis 500 m insbesondere 150 bis 400 m beträgt.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen zwischen benachbarten Photovoltaiklinien durch linienförmige Pflanzreihen aus Bäumen und/oder Büschen unterteilt sind, die quer und zwar vorzugsweise senkrecht zu den Photovoltaiklinien verlaufen, so dass durch die zumindest einseitig beschatteten Photovoltaiklinien und den quer zu den Photovoltaiklinien verlaufenden Pflanzreihen rundum geschützte, insbesondere landwirtschaftlich nutzbare Nutzflächen bereitgestellt sind, die vorzugsweise quadratisch oder rechteckförmigen Grundriss aufweisen, und dass die quer verlaufenden Pflanzreihen zwischen sich vorzugsweise einen Abstand zwischen 50 bis 500 m, insbesondere 150 bis 400 m aufweisen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aride Boden der landwirtschaftlichen Nutzflächen des Systems zum Zwecke der landwirtschaftlichen Nutzung aufbereitet ist, insbesondere durch Bodenverbesserung und/oder Bodenaustausch, insbesondere durch Humusbildner behandelt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einer Meerwasserentsalzungsanlage gekoppelt ist, und dass das System mindestens einen Teil des erzeugten Stroms in die Meerwasserentsalzungsanlage einspeist und/oder Wasser aus der Entsalzungsanlage für Bewirtschaftungsmaßnahmen des Systems in dieses einspeisbar ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Anlage zur Biomasseverwertung aufweist, in welcher aus den vom System erzeugte Pflanzen Biomasse erzeugt und in einen fossilen Energieträger umgewandelt wird, von dem mindestens ein Teil für den fossilen Brennstoffbetrieb der Entsalzungsanlage verwendet wird, oder die Biomasse einem Verstromungsprozess zugeführt und mindestens ein Teil des dadurch erzeugten Stroms für den Betrieb der Entsalzungsanlage verwendet wird.