DE102022002195A1 - Hängende-Photovoltaik und Baum-Photovoltaik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hängendes Photovoltaik-System. Dieses wird gestützt, etwa durch Bäume und/oder Pfosten und/oder Masten und/oder Türme beispielsweise von Windenergieanlagen.Die Konstruktion ist im Vergleich zur konventionellen Photovoltaik-Nutzung auf Dächern oder in der Freifläche durch ihre Leichtigkeit und Flexibilität gekennzeichnet. Zum Einsatz kommen daher insbesondere Seile, beispielsweise aus Stahl, die in Teilbereichen netzartig kombiniert oder verknüpft werden.Um die Windlast gering zu halten, sind die flexiblen Photovoltaik-Module bei einer Variante der Erfindung so aufgehängt, dass sie bei starkem Wind dem Winddruck nachgeben, indem sie sich mit dem Wind In Längsrichtung ausrichten und den Winddruck damit nur reduziert auf die Befestigungskonstruktion weitergeben. Um eine Rückkehr der Module in die Standardposition sicherzustellen sind sie neben der einseitigen Befestigung zudem optional mit einem die Beweglichkeit begrenzenden Seil oder Gummiseil versehen.Eine Variante ist die teilweise Umhüllung eines Baumes mit flexiblen PV-Modulen, die durch Seile oder Netze positioniert werden und weiterhin einen partiellen Lichteinfall für den umhüllten Baum zulassen.

Description

• Beschreibung des Standes der Technik
• Konventionelle Fundamente für Frelflächen-Photovoltaikanlagen werden im Boden verankert. Dies geschieht im Regelfall durch Betonelemente oder Erdschrauben.
• Bisher gibt es nur Hängevorrichtungen bzw. Solarfaltdächer, die nicht auf bestehenden Haltepunkten wie Bäumen und Windenergieanlagen basieren, sondern deren Aufständerung komplett neu errichtet wird.
• Ein System wie das in dieser Patentanmeldung erläuterte gibt es noch nicht, sondern erstmals im Rahmen dieser Patentanmeldung, dies gilt auch für die Vorrichtung zur Reduzierung der Windlast, in dem die flexiblen PV-Module der Windlast nachgeben statt den Winddruck komplett an die Konstruktion weiterzugeben.
• Nachteile des Standes der Technik
• Konventionelle Photovoltaik-Freiflächenanlagen benötigen Fundamente, die im Boden verankert werden. Dies erhöht den Ressourceneinsatz, bei Fundamenten kommt es im Regelfall zu einer geringfügigen Reduzierung der Sickerfläche für Regenwasser.
• Bestehende Hängevorrichtungen bzw. Solarfaltdächer benötigen eine komplett neue Aufständerung, wodurch der Ressourcenaufwand, der Umwelteingriff und der ökologische Rucksack größer werden.
• Aufgabe der Erfindung
• Die Erfindung hat die Aufgabe,
1. 1. eine schnell zu errichtende Befestigung insbesondere für leichte Photovoltaikmodule zur Verfügung zu stellen,
2. 2. Dabei vorhandene Stützstrukturen wie Bäume, Masten, Türme etwa von Windenergieanlagen zu nutzen,
3. 3. die Windanfälligkeit einer seilgestützten Halterung zu reduzieren.
• Lösung der Aufgabe
• Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Seil- bzw. Netzstruktur kombiniert mit bestehenden Strukturen wie Bäumen oder Masten oder Türmen von Windenergieanlagen und soweit nötig auch neuen Haltevorrichtungen so kombiniert wird, dass flexible Photovoltaik-Module darauf aufliegen können.
• Die Konstruktion des PV-Netzes ist dabei gekennzeichnet von einzelnen flexiblen PV-Modulen, die im Fall von Wind dem Wind nachgeben, aber sich nach dem Abflauen des Windes wieder in die ursprüngliche Position zurück legen und dann auf der Netzstruktur aufliegen.
• Das PV-Netz kann dabei parallel zum Erdboden verlaufen oder schräg zum Erdboden, indem es auf der einen Seite höher als auf der anderen befestigt wird, etwa um einen optimierten Sonnenenergieertrag zu erzielen. In jedem Fall kann die Höhe der Befestigung dafür sorgen, dass unter dem PV-Netz weiterhin Tiere grasen oder landwirtschaftliche Arbeit stattfinden kann.
• Vorteile der Erfindung
• Die Erfindung hat mehrere Vorteile:
1. 1. Durch das hängende Photovoltaik-System können Flächen zur Solarenergienutzung verwendet werden, selbst wenn sie uneben oder teilweise zu nass oder teilweise mit Buschwerk bestanden sind und damit eine konventionelle bodenbasierte Photovoltaiknutzung naturschutzrechtlich oder wegen der Mehrkosten aus finanziellen Gründen nicht in Frage kommt.
2. 2. Durch das hängende Photovoltaik-System können Flächen über Feldwegen, Straßen, Schienen und Kanälen zur Solarenergienutzung verwendet werden, die bisher nur mit sehr schweren Tragstrukturen zur Solarenergienutzung erschließbar gewesen wären.
3. 3. Durch das hängende Photovoltaik-System können Flächen unter der Tragstruktur weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden. Eine größere Durchfahrtshöhe als bei bodenbasierten Aufständerungen ist möglich und mit deutlich weniger Ressourcen- und Kostenaufwand verbunden.
4. 4. In Katastrophenfällen wie Erdbeben oder Überschwemmungen können hängende Photovoltaik-Systeme schnell aufgebaut werden und die Elektrizitätsversorgung in Krisen- oder Kriegsgebieten unterstützen.
5. 5. Für Obstbäume und andere landwirtschaftliche Kulturen ergibt sich durch das hängende Photovoltaik-System ein partieller Schutz vor Hagel. Einige Kulturen wie die Kartoffel profitieren beim Ernteertrag sogar von der mit der Solarenergienutzung verbundenen teilweisen Beschattung. Die Beschattung sorgt in trockenen Jahren dafür, dass der Boden weniger stark austrocknet als in Bereichen ohne ein hängendes Photovoltaik-System.
6. 6. In Bergregionen kann der Bereich zwischen zwei Bergspitzen durch ein hängendes Photovoltaik-System zur Solarenergienutzung verwendet werden, dies wäre durch eine konventionelle Aufständerung nicht oder nur zu unvertretbar hohen Kosten realisierbar.

Claims (9)

1. Hängendes Photovoltaik-System, das aus mehreren Seilen besteht.
2. Hängendes Photovoltaik-System, das aus mehreren Seilen besteht, die teilweise oder vollständig zu Netzen kombiniert bzw. verknüpft werden.
3. Hängendes Photovoltaik-System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Bäume und/oder Pfosten und/oder Masten und/oder Türme beispielsweise von Windenergieanlagen oder Baukräne als Befestigungspunkt der Vorrichtung dienen oder, dass ein Baum teilweise mit flexiblen PV-Modulen umhüllt und durch Seile oder Netze in Position gehalten wird.
4. Hängendes Photovoltaik-System, dessen flexible Photovoltaik-Module einseitig befestigt sind und daher vom Wind angehoben werden können mit der Folge einer geringeren Windlast.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass statt Seilen oder Kabel andere Materialien zum Einsatz kommen.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hängende Photovoltaik-System auf Wasserflächen schwimmend eingesetzt wird.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hängende Photovoltaik-System in der Luft fliegend oder schwebend eingesetzt, etwa eingespannt zwischen zwei Ballonen.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Module nach dem Sonnenstand ausgerichtet werden können, um deren Effizienz zu steigern.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Module so ausgerichtet werden können, dass sie bei starken Winden weniger Windlast erzeugen.