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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung für den Agrophotovoltaikbereich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Solarstromparks für landwirtschaftliche Nutzungsflächen bekannt, wie dies beispielsweise die
DE 10 2014 006 523 A1 offenbart. Die in dieser Druckschrift offenbarten Solarstromparks sind derart ausgestaltet, dass diese wenigstens eine Solarzellenanlage aufweisen, welche allerdings nicht am Boden, wie üblich, angeordnet ist, sondern über Masten von Boden beabstandet ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Solarzellenanlage horizontal nach oben zu versetzen, um so die darunterliegende Fläche als landwirtschaftliche Nutzfläche verwenden zu können. Der in der
DE 10 2014 006 523 A1 offenbarte Solarstrompark erweist sich allerdings als nachteilig, da die hochgestellten Solarzellen einen entsprechenden Schattenwurf erzeugen und der darunterliegende Boden schlechter bewirtschaftet werden kann bzw. lediglich schattenliebende Pflanzen angebaut werden können.
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Um diese Einschränkung aus dem Stand der Technik zu überwinden, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung bereitzustellen, welche die genannten Nachteile überwindet. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung bereitzustellen, welche in ihrem Unterhalt autark ausgebildet ist und sich im Wesentlichen, vorteilhaft vollständig, selbst versorgt.
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Dies wird vorteilhaft mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 umgesetzt.
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Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung für den Agrophotovoltaikbereich wenigstens eine Solarzellenanlage zur Stromproduktion mit mehreren Solarspiegelreihen, ein Trägergestell zur Aufnahme einer Solarzellenanlage, wobei das Trägergestell von der darunterliegenden Agrarfläche im Bereich von 3 bis 6 m beabstandet anordenbar ist, eine Berieselungsanlage zum Aufbringen von Wasser auf die Agrarfläche, wobei die Solarspiegelreihen an ihren unteren Enden Regenwasserauffangrinnen zum Auffangen von den Solarspiegelreihen ablaufendem Regenwasser aufweisen, wobei die Regenwasserauffangrinnen das aufgefangene Regenwasser über ein weiteres Rinnensystem in ein Regenwasserspeichermittel überführen, aus welchem das gespeicherte Regenwasser der Berieselungsanlage zuführbar ist, aufweist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine derartige Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung noch effektiver und wirtschaftlicher arbeiten kann, wenn diese weiterhin wenigstens eine technische Einrichtung aufweist. Vorteilhaft ist das Trägergestell als Stütz- und Trägerverbund ausgebildet, welcher über sich vertikal erstreckende Stützen gegenüber dem Boden abgestützt ist und die Stützen über im Wesentlichen horizontal verlaufende Träger verbunden sind, um das Trägergestell aufzuspannen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diese wenigstens eine weitere technische Einrichtung aus der Gruppe Infrarot-Lampenanlage, UV-Lampenanlage, Kameras, Überwachungs- und Meldesensoren, seitlich verschiebbare Planen, in horizontaler Richtung verstellbare Planen sowie Trassenführungssensoren ausgewählt ist.
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Vorteilhaft ist wenigstens eine technische Einrichtung aus der Gruppe ausgewählt, wobei selbstverständlich auch mehrere technische Einrichtungen und/oder alle technischen Einrichtungen der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung zugeordnet werden können. Die Auswahl der technischen Einrichtungen richtet sich dabei nach dem Einsatzzweck und dem Einsatzort der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung.
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So kann es sich beispielsweise bei der Weinproduktion als vorteilhaft erweisen, wenn neben Trägergestell, Solarzellenanlage zur Stromerzeugung, Berieselungsanlage zur individuellen, gezielten Bewässerung der landwirtschaftlichen Nutzfläche sowie dem Regenwasserführungssystem weiterhin wenigstens Infrarotlampen, vorteilhaft am Trägergestell, angeordnet sind. Mit diesen Infrarotlampen können beispielsweise in frostigen Nächten die Weinreben gewärmt und somit vor Frost geschützt werden.
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Weiterhin ist denkbar, dass ergänzend oder alternativ UV-Lampen am Trägergestell angeordnet sind. Vorteilhaft handelt es sich bei den UV-Lampen hierbei um Tageslichtlampen, um so die ungewünschte Beschattung durch die Solarspiegelreihen zu überwinden und auch lichtliebende Pflanzen unterhalb der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung kultivieren zu können. Besonders vorteilhaft sind die Infrarot-Lampen und/oder UV-Lampen jeweils gruppiert zu mehreren Lampenanlagen zusammengefasst. Vorteilhaft weisen die einzelnen Lampen zueinander einen Abstand von 10 bis 20 m, vorteilhaft von 15 m auf.
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Ebenfalls ergänzend oder alternativ ist es möglich, Kameras als weitere technische Einrichtung einzusetzen. Diese Kameras sind im Sinne von optischen Erfassungsgeräten zu verstehen, welche sowohl als übliche Lichtbildkameras als auch Infrarot-Kameras ausgebildet sein können. Die Kameras dienen wenigstens zur Dokumentation und zur Erfassung des Pflanzenwachstums sowie des Pflanzenzustands und zugleich auch der Überwachung der Vorrichtung.
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Beispielsweise ist denkbar, mit Hilfe des Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) über das Reflexionsvermögen der Pflanzen in bestimmten Spektralbereichen gesunde Vegetation von Gestresster zu unterscheiden. Hierfür kommen Kameras zum Einsatz, die sowohl im sichtbaren als auch im nahen Infrarotbereich sensitiv ausgebildet sind. Mit solch einer technischen Einrichtung ist zuverlässig und frühzeitig Trockenstress bei Pflanzen detektierbar.
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Weiterhin alternativ oder ergänzend ist es denkbar, dass weitere technische Einrichtungen als Überwachungs- und Meldesensoren ausgebildet sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass Bodenfeuchtigkeitssensoren in der Agrarfläche angeordnet sind, um so stets die bestmögliche Bodenfeuchtigkeit angepflanzter Nutzpflanzen sicherstellen zu können. Weiterhin ist denkbar, dass neben dem Bodenfeuchtigkeitssensoren auch Temperatursensoren und/oder Lichtsensoren eingesetzt werden können, welche beispielsweise bei zu starker Sonneneinstrahlung eine entsprechende zusätzliche Beschattung veranlassen. Eine derartige Beschattung kann beispielsweise durch in horizontaler Richtung ausfahrbaren Planen vorgesehen werden.
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Vorteilhaft sind diese in horizontaler Richtung ausfahrbaren Planen unterhalb der Solarzellenanlage, genauer gesagt unterhalb der Solarspiegelreihen, aber oberhalb der Berieselungsanlage angeordnet. Im einfachsten Fall sind diese Planen über eine Seilkonstruktion verfahrbar, so dass die zwischen den Solarspiegelreihen liegenden Freiräume, vorteilhaft im Bereich von 0 bis 3 m, von den Planen flächig überspannt werden können. Hierdurch wird ein Verschattungseffekt bedingt, so dass an sonnigen und heißen Tagen die entsprechende Sonneneinstrahlung reduziert werden kann. Zugleich ist auch denkbar, dass derartige Planen als Hagelschutznetz ausgebildet sind. Hierbei ist es alternativ auch möglich, dass die Planen keine durchgängige Fläche ausbilden, sondern beispielsweise als Netz eingesetzt werden. Dies ist dann insbesondere für den Einsatz zum Schutz vor Hagel oder Schnee von Bedeutung.
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Vorteilhaft sind die Seilkonstruktionen der verstellbaren Planen derart ausgebildet, dass sie an den einzelnen Stützen entsprechend fixiert sind und im einfachsten Fall am Ende der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung seitlich abfallend mit der eigentlichen Agrarfläche gekoppelt sind. Hierdurch kann eine besonders einfache Kraftableitung erfolgen, insbesondere bei Windaufkommen im Sturmfall oder Hagelfall. Für die Beschattungsfunktion hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Planen als Leichtplanen auszubilden.
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Ergänzend oder alternativ ist denkbar, dass weiterhin seitliche, im Wesentlichen senkrecht angeordnete Planen am Trägergestell anordenbar sind, um so das Trägergestell seitlich zu begrenzen und einen Innenraum aufzuspannen. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn kalte Nächte oder Frostnächte zu erwarten sind und die Nutzpflanzen entsprechend vor Kälte geschützt werden sollen. In diesem Fall können die seitlichen Planen, vorteilhaft manuell oder mittels elektrischen Antriebs, verfahren werden und das Trägerstellt seitlich verschließen. Mit solch einer Nutzung kann für die von den Planen überspannte Agrarfläche wenigstens ein Erwärmungseffekt ausgebildet werden, der die Wachstumsperiode für die angepflanzten Saaten in vorteilhafter Weise verlängert. Vorteilhaft kann dann früher gesät und die Reifezeit länger in den Herbst hinein verschoben werden. Unter diesen Bedingungen ist es sogar für einen Landwirt mit solch einer Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung möglich, mehrere Ernten im Jahr zu erzielen. So könnte er zwei Getreideernten einfahren, da die Kultivierung mit der vorliegenden Vorrichtung optimierter und effizienter ausgebildet ist als es mit üblichen offenen Feldflächen möglich ist. So sind beispielsweise Ernten Ende Juli und Ende September des gleichen Jahres durchaus zu erzielen. Dies würde konkret eine Verdopplung des jährlichen Ernteertrags bedeuten. Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Vorrichtung bereit, welche auf und über einer üblichen Agrarfläche anordenbar ist, um die Kultivierungsbedingungen, je nach Pflanzenart der auf der Agrarfläche angeordneten Pflanzen, individuell und schnell zu optimieren und/oder zu ändern.
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Ein seitliches Verschließen der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung hat weiterhin den Vorteil, dass durch die geschlossenen, seitlichen Planen größere Tiere von der Agrarfläche ferngehalten werden und dadurch ein Fraßschutz gewährleistet wird, was Ernteausfälle durch Fraßschäden verhindert. Vorteilhaft sind die seitlichen Planen daher als Fraßschutz ausgebildet.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass die seitlichen Planen in eine untere und obere Hälfte teilbar sind, so dass bspw. nur die untere Hälfte der seitlichen Planen über geeignete Führungsmittel, beispielsweise horizontale Führungs- und Spannseile, zwischen den Trägern verfahrbar sind. In geschlossenem Zustand stellen diese dann einen effektiven Fraßschutz dar, indem die unteren Hälften der seitlichen Planen ausgefahren werden und jeweils mit den benachbarten Trägern verbunden werden. Somit können individuell, in Abhängigkeit der Pflanzen, vorbestimmbare Bereiche abgetrennt werden, so dass Fraßfeinde keinen Zutritt haben. Dies ist insbesondere bei jungen Pflanzen sinnvoll. Die seitlichen Planen sind daher als Barriere zu verstehen.
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Ergänzend und/oder alternativ können zeitlich auch die horizontal verfahrbaren Planen im oberen Bereich des Trägergestells mit verfahren werden, so dass das Trägergestell unterhalb der Solarspiegelreihen und deren Halterungen mit Planen im Wesentlichen vollständig verschließbar ist. Werden zudem noch die Infrarot-Lampen angesteuert und aktiviert, so können insbesondere frostempfindliche Pflanzen problemlos gewärmt und weiter kultiviert werden. Der benötigte Strom für die Ansteuerung der Planen sowie der Lampen ist vorteilhaft der eigens über die Solarzellenanlage hergestellte Strom, welcher vorteilhaft zwischengespeichert werden kann.
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Grundsätzlich sind für die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung durchsichtige und/oder lichtdichte Planen einsetzbar. Durchsichtige Planen haben den Vorteil, dass mit ihnen im geschlossenen Zustand ein Wärmeeffekt erzielt werden kann, was bspw. bei empfindlichen Ansaaten im Frühjahr, wo es noch gelegentlich Frostnächte geben kann, Frostschäden an den Pflanzen verhindert. Lichtdichte Planen können vorteilhaft bei bspw. hoher Sonneneinstrahlung eine Beschattung der Pflanzen ausbilden, so dass Trockenstress vermieden werden kann. Weiterhin werden u. a. lichtdichte Planen auch im Spargelanbau verwendet, so dass hierbei die Folien automatisch statt von Hand die Pflanzen vor Lichteinfall schützen. Lichtdichte Planen können ebenfalls ähnlich einem Unkrautvlies eingesetzt werden, indem sie die Agrarfläche über einen längeren Zeitraum beschatten, so dass Unkräuter aufgrund des Lichtmangels dauerhaft absterben und nicht mehr austreiben. So können auf umweltfreundliche Art und Weise Unkräuter vernichtet werden, um später darauf effektiv Landwirtschaft betreiben zu können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung können entweder anstatt der Planen oder ergänzend zu den Planen Netze eingesetzt werden. Werden die Netze um die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung geschlossen, so wie es mit den oben beschriebenen Planen auch möglich ist, wird die Wärmeausbildung unterhalb der Planen vermieden und gleichzeitig ein Fraßschutz für die kultivierten Pflanzen bereitgestellt. Vor allem im Weinbau und beim Anbau von Erdbeeren können solche Netze Vögel von den Pflanzen mit deren Früchten fernhalten. Vorteilhaft sind diese Netze individuell steuerbar.
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Schließlich ist es ergänzend oder alternativ auch denkbar, dass weiterhin Trassenführungssensoren vorgesehen sind, mit welchen autonom fahrende landwirtschaftliche Maschinen auf den entsprechenden Trassen geführt werden. Dies ist von Vorteil, da durch die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung, welche vom Boden hoch gelagert angeordnet ist, häufig Navigationssignale abgefälscht werden, so dass eine autonome Führung von landwirtschaftlichen Nutzmaschinen ohne Fahrer erschwert wird. Daher hat es sich als vorteilhaft erwiesen entsprechende Trassenführungssensoren im Boden vorzusehen, mit welchen derartige autonom fahrende landwirtschaftliche Nutzmaschinen entsprechend den Pflanzreihen der Nutzpflanzen koppelbar sind und geführt werden. Weiterhin können diese Sensoren auch die Bearbeitungsgeschwindigkeit der autonom fahrenden Nutzmaschinen bestimmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die technischen Einrichtungen miteinander gekoppelt ausgebildet. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, sofern mehrere von den oben genannten technischen Einrichtungen eingesetzt werden, diese miteinander zu koppeln. Hierzu ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung wenigstens eine intelligente Steuerungseinheit aufweist. Im einfachsten Fall ist diese intelligente Steuerungseinheit als zentraler Sammelpunkt der Daten von den Überwachung- und Meldesensoren und/oder Aktoren, wie Lampen und Planen, ausgebildet. Beispielsweise laufen jegliche Daten der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung sternförmig in der intelligenten Steuerungseinheit zusammen. Die Daten können hierbei von den einzelnen technischen Einrichtungen an die Steuerungseinheit gesendet und/oder auch von der Steuerungseinheit bei den einzelnen technischen Einrichtungen abgeholt werden. Eine derartige intelligente Steuerungseinheit weist vorteilhaft mehrere unterschiedliche Mittel zur Steuerung der einzelnen technischen Einrichtungen auf.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich in einer weiteren Ausführungsform erwiesen, wenn wenigstens ein Datenmittel vorgesehen ist, welches wenigstens die Daten der technischen Einrichtungen erfasst und/oder ausliest und/oder speichert. So ist es beispielsweise möglich, dass eine Verstellung der seitlichen Planen, zum Schließen der Seitenflächen des Trägergestells zugleich einhergeht mit einer Infrarot-Lampen Beaufschlagung der darunterliegenden Nutzfläche, um so frostige Temperaturen zu überwinden und die Nutzpflanzen entsprechend vor Frost zu schützen.
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In einer anderen möglichen Kombination ist es denkbar, dass die Überwachung- und Meldesensoren die erfassten Daten in Hinblick auf Bodenfeuchtigkeit oder Nährstoffgehalt des Bodens an die intelligente Steuerungseinheit übermitteln, so dass die intelligente Steuerungseinheit in Abhängigkeit der gemessenen Parameter beispielsweise die Berieselungsanlage für einen vorbestimmbaren Zeitintervall in einer vorbestimmbaren Intensität startet, um die Nutzfläche gezielt mit Wasser zu versorgen.
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Die Berieselungsanlage kann weiterhin durch den mit den Kameras erfassten und berechneten NDVI einen beginnenden Trockenstress bei den Pflanzen detektieren und in diesem Falle die Berieselungsanlage über die Steuerungseinheit auslösen. Somit kann noch vor dem eigentlichen trockenstress eingegriffen werden, um das Pflanzenwachstum signifikant zu verbessern.
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Alternativ ist auch denkbar, dass über die gleiche Berieselungsanlage auch Düngemittel und/oder Pflanzenschutzmittel auf die Agrarfläche aufgebracht werden können. Sowohl die Bewässerung als auch die Aufbringung weiterer Mittel, beispielsweise Düngemittel, richtet sich nach den vorbestimmbaren Schwellwerten, welche in der intelligenten Steuerungseinheit hinterlegt sind in Bezug auf die seitens der Überwachung- und Meldesensoren erfassten Parameter. Vorteilhaft sind für die weiteren Mittel entsprechende Reservoirs vorgesehen, aus welchen die zur Kultivierung benötigte Menge an Wasser und/oder Mitteln zudosiert wird.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das wenigstens eine Datenmittel als Datenprozessor ausgebildet ist, welcher neben der Datenerfassung und/oder der Daten aus Lesung und/oder der Datenspeicherung auch zugleich eine Datenverarbeitung sicherstellt. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die intelligente Steuerungseinheit selbst lernfähig ist und aus den bereits ermittelten und verarbeiteten Daten selbst Prognosen für die nahe Zukunft, beispielsweise ein bis drei Tage, erstellen kann. Hierzu ist es ergänzend von Vorteil, wenn das Datenmittel wenigstens eine Schnittstelle zu einem externen Netz aufweist und diese Schnittstelle zum Datenabgleich mit dem weiteren Netz ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft handelt es sich hierbei um eine Schnittstelle, mit der das Datenmittel Zugang zum Internet ausbildet, so dass beispielsweise Wetterdaten wie Regenwahrscheinlichkeit, Windstärke oder dergleichen mit für die vorliegende Kultivierung der Agrarfläche durch die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung verwendet werden können. Dies hat den Vorteil, dass somit noch genauere und vorhersehbare Steuerungen der technischen Einrichtungen ermöglicht werden. Sollte eine entsprechende Schnittstelle nicht vorgesehen sein, so funktioniert die hier beschriebene Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung dennoch, da die einzelnen technischen Einrichtungen über die intelligente Steuerungseinheit besonders schnell angesteuert und kontrolliert werden können. Meldet beispielsweise ein Temperatursensor eine Temperatur von 2 °C, so bedingt diese Temperaturerfassung, welche an die Steuerungseinheit übertragen wird und/oder von dieser abgerufen wird, dass die Infrarot-Lampen sowie die in horizontaler Richtung verstellbaren Planen und/oder zugleich auch die seitlich verstellbaren Planen ausgefahren werden, um so die landwirtschaftlichen Pflanzen vor Frost zu schützen und zugleich von oben und/oder von der Seite mit Wärme zu beaufschlagen. Besonders vorteilhaft sind bereits bei der Aussaat die für die Saatpflanzen relevanten Daten in der Steuerungseinheit hinterlegt, so dass die als Referenzwerte dienen. Vorteilhaft sind Abweichungen hiervon in einem Bereich von ± 10 % akzeptabel.
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Andererseits kann eine Beschattung durch lichtdichte Planen, die über das Trägergestell die Agrarfläche umspannen, durch die Steuereinheit ausgelöst werden, wenn der Temperatursensor eine für das Pflanzenwachstum ungünstige hohe Temperatur misst. So können bspw. besonders heiße Mittagsstunden im Sommer für die Pflanzen abgemildert werden, um Trockenstress vorzubeugen.
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Weiterhin ist denkbar, dass mithilfe eines Windmessers, der einen Teil der technischen Einrichtung umfasst und an einer exponierten Stelle an der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung angebracht ist, die Windgeschwindigkeit vor Ort gemessen wird. Bei Wind kann über die Steuereinheit die Planen derart angesteuert werden, dass sie in vorteilhafter Weise die Pflanzen vor Wind schützen, stets unter der Maßgabe, dass die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung keinen Schaden durch die größere Windangriffsfläche erleidet. Ebenfalls könnte die Steuereinheit bei Wind eine mögliche Bewässerung über die Berieselungsanlage blockieren, da sonst das versprühte Wasser verweht werden würde. Alternativ dazu könnte aber auch die Steuerung vor der Berieselung die Planen schließen, um ein Verwehen des versprühten Wassers zu verhindern.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die technische Einrichtung als Bewegungsmelder ausgebildet sein, der Bewegungen von bspw. Tieren erfassen und sensorisch melden kann. Dieser wenigstens eine Bewegungsmelder soll alle Bewegungen auf der von der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung überspannten Agrarfläche registrieren und ein entsprechendes Signal entweder direkt oder indirekt über die Steuereinheit an einen Aktor weiterleiten, der diesen aktiviert. Solch ein Aktor kann ein akustischer Signalgeber, der bspw. einen schrillen Alarmton von sich gibt, oder eine Blitzlichtlampe sein. Alarmton und/oder Blitzlicht eignen sich sehr gut, um unerwünschte Tiere, wie bspw. Vögel, Wildschweine oder Rehe, von den Pflanzen fernzuhalten, so dass wiederum Fraßschäden an selbigen vorgebeugt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung weiterhin wenigstens ein externes Stromspeichermittel aufweist, sodass bei jeglicher Tageszeit und bei jeglichem Anforderungsprofil die einzelnen technischen Einrichtungen autark mit dem seitens der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung erzeugten Strom versorgt werden können. Hierfür sind unterschiedlich große Speichermittel, beispielsweise Akkumulatoren, denkbar. Besonders vorteilhaft sind diese entsprechend ebenfalls frostfrei angeordnet, so dass eine besonders hohe Langlebigkeit der Akkumulatoren und der Speichermittel sichergestellt werden kann. Alternativ ist auch denkbar den produzierten Strom in eine Stromcloud einzuspeisen und bei Bedarf wieder kostenfrei zu beziehen.
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Mit Stromcloud ist vorteilhaft ein Stromeinspeisemodell gemeint, bei dem bei Überproduktion Strom in das Stromnetz eingespeist wird und bei Unterproduktion dieselbe Menge Strom wieder dem Stromnetz entnommen werden kann, ohne jeweils in einem Zwischenschritt den Strom zu verkaufen bzw. einzukaufen. Sog. virtuelle Kraftwerke fallen unter diese Bezeichnung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das externe Speichermittel, welches aus mehreren einzelnen Untereinheiten bestehen kann, weiterhin wenigstens eine Ladeschnittstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Landmaschinen auf. Dies ist von Vorteil, insbesondere wenn autonom fahrende Landmaschinen ohne Fahrer eingesetzt werden, damit die Landmaschinen entsprechend wieder aufgeladen werden können, umso die Agrarfläche entsprechend zu bewirtschaften.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung weiterhin Pflanzenwachstumssensoren zur Erfassung des Pflanzenwachstums auf der Agrarfläche auf, welche in vorbestimmbaren Intervallen das Pflanzenwachstum erfassen und mit vorbestimmbaren Parametern abgleichen und Maßnahmen zur Verbesserung des Pflanzenwachstums einleiten. Derartige Pflanzenwachstumssensoren können beispielsweise über optische Mittel umgesetzt werden, welche Dichte und die Größe der angepflanzten Pflanzen in Abhängigkeit deren Alters mit vorbestimmbaren Schwellwerten abgleichen und entsprechende Signale an die Steuerungseinheit senden.
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Weiterhin ist die Steuerungseinheit derart ausgebildet, dass sie Wetterdaten, wie beispielsweise Temperatur und Luftdruckänderungen aufzeichnet, speichert und entsprechend für Prognosen verarbeitet.
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Die hier beschriebene Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung ist erstmals derart ausgebildet, dass sie autark ist. Hierunter ist vorteilhaft zu verstehen, dass die Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung den von ihr benötigten Strom selbst herstellt, beispielsweise über die Solarzellenanlage. Weiterhin wird das für die Berieselung und Bewässerung benötigte Wasser über das Regenwasserauffangrinnensystem und die entsprechenden Speichermittel, beispielsweise im Boden eingelassene Zisternen, ebenfalls selbst gesammelt und bereitgestellt. Im einfachsten Fall wird das Regenwasser aus den Speichermedien, beispielsweise den Zisternen, über Pumpen der Berieselungsanlage zugeführt. So ist es beispielsweise erstmals möglich, in Kombination mit horizontal verfahrbaren Planen Getreide bei Regenwetter vor der Ernte vor Regen zu schützen und im Wesentlichen, vorteilhaft vollständig, zu trocknen, so dass Schimmelbildung nach der Ernte nahezu vermieden wird. Außerdem ist es in vorteilhafter Weise mit der Berieselungsanlage möglich, frische Aussaaten durch eine ausreichende und schonende Befeuchtung optimal im Wachstum zu unterstützen, so dass ein Eingehen der Saat durch Trockenheit oder ein Wegspülen dieser durch bspw. Starkregen vermieden wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Unter der Formulierung „im Wesentlichen“ wird in allen hier benutzten Fällen, in denen diese Formulierung im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Abweichung im Bereich von 1 % bis 30 %, insbesondere von 1 % bis 20 %, insbesondere 1 % bis 10 %, insbesondere von 1 % bis 5 %, insbesondere von 1 % bis 2 % von der Festlegung, die ohne die Verwendung diese Formulierung gegeben wäre, verstanden.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine weitere schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind. Im Weiteren werden nicht für alle bereits eingeführten und dargestellten Elemente die Bezugszeichen wiederholt, sofern die Elemente selbst und deren Funktion bereits beschrieben wurden oder für einen Fachmann bekannt sind.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind modular aufgebaut und als Ausschnitt zu sehen. Sie können in Länge und Breite modular beliebig erweitert werden und beschränken sich nicht auf die gezeigten Modulabschnitte.
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1 zeigt eine erste mögliche Ausführungsform einer Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung 1, welche ein Trägergestell 2 aufweist, welches vorteilhaft aus vertikal sich nach oben erstreckenden Stützen 4 ausgebildet ist, welche durch im Wesentlichen horizontal angeordnete Träger verbunden sind. Besonders vorteilhaft sind diese vertikal sich nach oben erstreckenden Stützen 4 im Boden über Fundamente 5 eingelassen. Hierdurch kann eine besonders gute Zugkraftabführung und Kraftableitung erfolgen, und zugleich eine hohe Stabilität des Trägergestells 2 sichergestellt werden.
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Am oberen Bereich des Trägergestells 2 sind die Solarspiegelreihen 6 angeordnet. Je nach Ausführungsform ist es möglich eine Vielzahl an derartigen Solarspiegelreihen 6 anzuordnen, welche vorteilhaft aus einzelnen Solarmodulen, die wiederum aus einzelnen Photovoltaikzellen bestehen, zusammengesetzt sind. Besonders vorteilhaft sind diese Solarspiegelreihen 6 im Wesentlichen symmetrisch zueinander beabstandet angeordnet und weisen einen Abstand im Bereich von 0 bis 3 m auf.
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Am unteren Ende 8 der Solarspiegelreihen 6 sind Regenwasserauffangrinnen 10 angeordnet, welche das von den Solarspiegelreihen 6 ablaufende Regenwasser auffangen und abtransportieren. Weiterhin ist in 1 eine Berieselungsanlage 12 dargestellt, welche über ein entsprechendes Rinnensystem (nicht gezeigt) mit einer nicht gezeigten Regenwasserspeichereinheit, beispielsweise einer Zisterne, verbunden ist. Um die entsprechende Bewässerung über die Berieselungsanlage 12 sicherstellen zu können, weist das Regenwasserspeichermittel wenigstens eine entsprechende Antriebseinheit, wie beispielsweise Pumpe oder Motor, auf.
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Im einfachsten Fall ist weiterhin denkbar, dass als weitere technische Einrichtungen zusätzlich in horizontaler Richtung A ausfaltbare Planen 16a vorgesehen sind (siehe 2) Diese sind vorteilhaft zwischen den Stützen 4 verschiebbar und können die unterhalb der Solarspiegelreihen 6 liegende Agrarfläche im Wesentlichen vollständig überspannen.
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Besonders vorteilhaft sind diese in horizontaler Richtung A ausfaltbare Planen 16a oberhalb der Berieselungsanlage 12 angeordnet, so dass die Berieselung durch Regenwasser nicht beeinträchtigt wird, egal ob die horizontal ausfaltbaren Planen 16a ausgezogen sind oder nicht.
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Besonders vorteilhaft ist für die Berieselungsanlage 12 ein separates Trägergestell zur Aufnahme der Berieselungsanlage 12 und der entsprechenden Regenwasserleitungsführung vorgesehen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn neben der Berieselungsanlage 12 weitere technische Einrichtungen angeordnet sind. Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn diese technischen Einrichtungen unterhalb der Solarspiegelreihen 6 als Infrarotlampen 16b oder UV-Lampen 16c ausgebildet sind (siehe 1).
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In Kombination oder alternativ hierzu ist es auch denkbar, dass weitere technische Einrichtungen im Boden angeordnet sind, beispielsweise Überwachung- und Meldesensoren 16d vorteilhaft zur Erfassung der Bodenfeuchtigkeit und des Bodenmineralstoffgehaltes.
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In 3 zeigt eine entsprechende perspektivische Darstellung der Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung 1. Gleiche Bezugszeichen entsprechen gleichen Bauteilen und werden hier nicht erneut erklärt. In 3 werden verschlossenen horizontale Planen 16a schematisch gezeigt, wobei zugleich auch senkrecht angeordnete Planen 16e mit vorgesehen sind. Weiterhin ist in 3 schematisch die zentrale Regenwasserauffangrinne 18 gezeigt, welche das Wasser aus den einzelnen Regenwasserauffangrinnen 10 sammelt und in Ablaufrichtung F zu einem nicht gezeigten Regenwasserspeichermittel entsprechend abführt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die vorteilhaften Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die nachfolgend angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombinationen aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Solarenergiegewinnungs- und Agrarflächennutzungsvorrichtung
- 2
- Trägergestell
- 4
- Stützen
- 5
- Fundament
- 6
- Solarspiegelreihe
- 8
- unteres Ende
- 10
- Regenwasserauffangrinne
- 12
- Berieselungsanlage
- 16a
- horizontale Plane
- 16b
- Infrarotlampe
- 16c
- UV-Lampe
- 16d
- Überwachungs- und Meldesensor
- 16e
- senkrechte Plane
- 18
- zentrale Regenwasserauffangrinne
- A
- horizontale Richtung
- F
- Ablaufrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014006523 A1 [0002]
