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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung, die darauf ausgerichtet sind, eine mobile Photovoltaik (PV) Einheit anzusteuern, um in effizienter Weise die von der PV Einheit generierte elektrische Energie zu erhöhen.
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Für die Erzeugung von elektrischer Energie anhand der Sonneneinstrahlung werden relativ große Flächen benötigt, die häufig nicht dauerhaft verfügbar sind. Ferner sind verfügbare Flächen je nach Ausrichtung und/oder Umgebungsbebauung nicht immer, d.h. nicht in jedem Zeitraum eines Tages, für die Erzeugung von elektrischer Energie geeignet.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine möglichst (flächen-) effiziente und ertragsreiche Erzeugung von elektrischer Energie anhand von Photovoltaik zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Steuerung zumindest einer mobilen Photovoltaik (PV) Einheit beschrieben. Eine mobile PV Einheit ist ausgebildet, anhand zumindest eines PV Moduls elektrische Energie zu erzeugen, die in einem elektrischen Energiespeicher der PV Einheit gespeichert werden kann. Des Weiteren ist eine mobile PV Einheit ausgebildet, bewegt zu werden (z.B. durch einen elektrischen Antrieb). Eine PV Einheit kann z.B. ausgebildet sein, autonom und/oder fahrerlos zu fahren. Dabei kann die PV Einheit von einer externen Vorrichtung angesteuert werden, um sich zu bewegen.
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Die Vorrichtung ist eingerichtet, Solarinformation in Bezug auf zumindest einen Abstellbereich (etwa eine Parkfläche) zum Abstellen zumindest einer PV Einheit zu ermitteln. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, anhand von ein oder mehreren Sensoren (z.B. ein oder mehreren Kameras) Sensordaten in Bezug auf den Abstellbereich zu ermitteln. Die Solarinformation für den Abstellbereich kann dann in präziser Weise auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Sensoren ermittelt werden.
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Die Solarinformation kann anzeigen, ob in dem Abstellbereich in einem bestimmten Zeitraum ein Stellplatz für eine PV Einheit zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar ist oder nicht. Die Solarinformation für einen Abstellbereich kann insbesondere für ein oder mehrere Zeiträume eines Tages jeweils die Anzahl von Stellplätzen anzeigen, die für PV Einheiten zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar sind. Dabei kann auch die Sonneneinstrahlung an den unterschiedlichen Stellplätzen berücksichtigt werden. Insbesondere kann ein Stellplatz nur dann in einem Zeitraum zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar sein, wenn in diesem Zeitraum auch Sonneinstrahlung an dem Stellplatz verfügbar ist.
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Ferner kann ein Stellplatz ggf. nur dann in einem Zeitraum zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar sein, wenn der Stellplatz in diesem Zeitraum nicht belegt oder für eine andere Nutzung reserviert ist. Die Vorrichtung kann somit eingerichtet sein, in welchen ein oder mehreren Zeiträumen eines Tages Stellplätze in dem Abstellbereich belegt und/oder reserviert sind. Basierend darauf kann dann die Solarinformation für den Abstellbereich ermittelt werden.
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Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, in Abhängigkeit von der Solarinformation zu bewirken, dass zumindest eine PV Einheit für den bestimmten Zeitraum in dem Abstellbereich abgestellt wird. Dabei kann die PV Einheit insbesondere veranlasst werden, autonom und/oder fahrerlos zu dem Stellplatz des Abstellbereichs zu fahren, um an dem Stellplatz elektrische Energie zu erzeugen.
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Die Vorrichtung kann insbesondere eingerichtet sein, zu bewirken, dass zumindest eine PV Einheit für den bestimmten Zeitraum in dem Abstellbereich abgestellt wird, wenn die Solarinformation anzeigt, dass in dem bestimmten Zeitraum zumindest ein Stellplatz zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar ist. Anderseits kann bewirkt werden, dass für den bestimmten Zeitraum keine PV Einheit in dem Abstellbereich abgestellt wird, wenn die Solarinformation anzeigt, dass in dem bestimmten Zeitraum kein Stellplatz zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar ist.
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Es wird somit eine Vorrichtung beschrieben, die ausgebildet ist, ein oder mehrere mobile PV Einheiten flexibel in ein oder mehreren unterschiedlichen Abstellbereichen zu platzieren, um die Flächennutzung zu optimieren und/oder um die Ergiebigkeit der Energieerzeugung zu erhöhen.
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Wie bereits oben dargelegt, kann die Solarinformation die Anzahl von verfügbaren Stellplätzen zur Erzeugung von elektrischer Energie in dem Abstellbereich anzeigen (für den bestimmten Zeitraum). Die Vorrichtung kann dann bewirken, dass die durch die Solarinformation angezeigte Anzahl von PV Einheiten für den bestimmten Zeitraum in dem Abstellbereich abgestellt wird. Es können somit ggf. mehrere PV Einheiten umpositioniert werden, um die Flächennutzung und/oder die Energie-Ergiebigkeit weiter zu optimieren.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, Solarinformation in Bezug auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Abstellbereichen (z.B. unterschiedlichen Parkflächen) zu ermitteln (die z.B. in einem bestimmten Umkreis, etwa 5km oder weniger, zueinander angeordnet sind). Die Solarinformation in Bezug auf einen Abstellbereich kann jeweils ein oder mehrere Zeiträume anzeigen, in denen der jeweilige Abstellbereich zumindest einen Stellplatz oder (ggf.) keinen Stellplatz zur Erzeugung von elektrischer Energie aufweist. Ggf. kann auch die Anzahl der jeweils verfügbaren Stellplätze angezeigt werden. Diese Information kann für mehrere unterschiedliche Zeiträume und/oder für mehrere unterschiedliche Abstellbereiche ermittelt und/oder bereitgestellt werden.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Solarinformation einen Zeitplan für die Platzierung zumindest einer PV Einheit in der Vielzahl von unterschiedlichen Abstellbereichen zu ermitteln. Insbesondere kann für mehrere PV Einheiten jeweils ein Zeitplan ermittelt werden, der die Abstellbereiche und die Zeiträume für die Platzierung der einzelnen PV Einheiten anzeigt.
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Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu bewirken, dass eine PV Einheit in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Zeitplan in der Vielzahl von unterschiedlichen Abstellbereichen platziert wird, um jeweils elektrische Energie zu erzeugen. Der Zeitplan kann z.B. anzeigen, dass die PV Einheit in einem ersten Zeitraum in einem ersten Abstellbereich und in einem anschließenden zweiten Zeitraum in einem zweiten Abstellbereich abzustellen ist, um jeweils elektrische Energie zu erzeugen. Es kann dann durch die Vorrichtung bewirkt werden, dass die PV Einheit am Ende des ersten Zeitraums von einem Stellplatz des ersten Abstellbereichs zu einem Stellplatz des zweiten Abstellbereichs bewegt wird.
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Die einzelnen PV Einheiten können somit im Laufe eines Tages in mehreren unterschiedlichen Abstellbereichen platziert werden, um die Flächennutzung und/oder die Energie-Ergiebigkeit weiter zu optimieren.
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Die einzelnen PV Einheiten weisen typischerweise jeweils einen elektrischen Energiespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie auf, die anhand des PV Moduls der jeweiligen PV Einheit erzeugt wurde. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu bewirken, dass die einzelnen PV Einheiten (bei Bedarf) an einer Entladestation platziert werden, um den elektrischen Energiespeicher der jeweiligen PV Einheit zu entladen (und um die elektrische Energie z.B. einem Energie-Versorgungsnetz zuzuführen). Beispielsweise kann erkannt werden, dass der Energiespeicher einer PV Einheit vollgeladen ist. In Reaktion darauf kann dann die PV Einheit veranlasst werden, zu der Entladestation zu fahren, um den Energiespeicher zu entladen. Die PV Einheit kann so auf einen nachfolgenden Energieerzeugungs-Vorgang vorbereitetet werden, um die Energie-Ergiebigkeit weiter zu erhöhen.
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Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu bewirken, dass das PV Modul einer PV Einheit für eine Fahrt zu einem Stellplatz eines Abstellbereichs eingeklappt ist. Andererseits kann bewirkt werden, dass das PV Modul der PV Einheit ausgeklappt wird, um elektrische Energie zu erzeugen, wenn die PV Einheit an dem Stellplatz des Abstellbereichs platziert ist. Dabei kann die Richtung der Sonneneinstrahlung in dem Abstellbereich berücksichtigt werden, um das PV Modul und/oder die PV Einheit in Bezug auf die Sonneneinstrahlung auszurichten, und um so die Menge an elektrischer Energie, die von der PV Einheit generiert wird, zu erhöhen (insbesondere zu maximieren). So kann eine besonders sichere und zuverlässige Umpositionierung der PV Einheiten bewirkt werden.
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Die Solarinformation kann die Richtung der Sonneneinstrahlung in dem Abstellbereich anzeigt, insbesondere die sich ändernde Richtung der Sonnenstrahlung als Funktion der Zeit. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die PV Einheit und/oder das PV Modul der PV Einheit in dem Abstellbereich in Abhängigkeit von der Richtung der Sonneneinstrahlung auszurichten. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, die Ausrichtung der PV Einheit und/oder des PV Moduls der PV Einheit in dem Abstellbereich an die sich mit der Zeit ändernde Richtung der Sonneneinstrahlung anzupassen. So kann die Menge an elektrischer Energie, die von der PV Einheit generiert wird, weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen Photovoltaik (PV) Einheit beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Solarinformation in Bezug auf einen Abstellbereich (z.B. eine Parkfläche) zum Abstellen zumindest einer PV Einheit. Dabei kann die Solarinformation anzeigen, ob in dem Abstellbereich in einem bestimmten Zeitraum ein Stellplatz für eine PV Einheit zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar ist oder nicht. Das Verfahren umfasst ferner das Bewirken, in Abhängigkeit von der Solarinformation, dass zumindest eine PV Einheit für den bestimmten Zeitraum (in autonomer und/oder fahrerloser Weise) in dem Abstellbereich abgestellt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a ein beispielhaftes System zur Erzeugung von elektrischer Energie anhand von Photovoltaik;
- 1b eine beispielhafte mobile PV Einheit; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung einer mobilen PV Einheit.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Effizienz und des Ertrags bzw. der Energie-Ergiebigkeit einer Photovoltaikanlage. In diesem Zusammenhang zeigt 1a ein beispielhaftes System 100 mit einer (zentralen) Steuer-Vorrichtung 101, die eingerichtet ist, eine Menge von mobilen PV Einheiten 120 (z.B. 10 oder mehr, oder 20 oder mehr PV Einheiten 120) zu steuern. 1b zeigt beispielhafte Komponenten einer mobilen PV Einheit 120, die ein oder mehrere PV Zellen bzw. PV Module 121 zur Erzeugung von elektrischer Energie umfasst, welche in einem elektrischen Energiespeicher 122 der PV Einheit 120 gespeichert werden kann. Die ein oder mehreren PV Zellen 121 können ggf. ausklappbar ausgebildet sein, sodass die PV Module 121 eingeklappt werden können, wenn die mobile PV Einheit 120 an eine andere Position (insbesondere an einen anderen Stellplatz) bewegt wird, und ausgeklappt werden können, wenn die PV Einheit 120 an einer bestimmten Position (insbesondere an einem bestimmten Stellplatz) angeordnet ist, um elektrische Energie zu erzeugen. Des Weiteren können die ein oder mehreren PV Module 121 ggf. orientierbar ausgebildet sein, sodass die PV Module 121 in Abhängigkeit von dem Stand der Sonne ausgerichtet werden können, um den Ertrag der PV Module 121 zu erhöhen.
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Die PV Einheit 120 umfasst ferner einen Antrieb 123 (z.B. (ggf. elektrisch) angetriebene Räder), die es der PV Einheit 120 ermöglichen, an unterschiedliche Positionen, insbesondere Stellplätze, zu fahren. Dabei kann die PV Einheit 120 ggf. ausgebildet sein, sich autonom und/oder fahrerlos zu bewegen.
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Die Steuer-Vorrichtung 101 des Systems 100 kann ausgebildet sein, (z.B. anhand von ein oder mehreren Sensoren 102) Solarinformation in Bezug auf die Sonneneinstrahlung und/oder in Bezug auf die Verfügbarkeit von Stellplätzen in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Abstellbereichen 111, 112, 113 zu ermitteln. Die unterschiedlichen Abstellbereiche 111, 112, 113 können jeweils beabstandet zueinander angeordnet sein (z.B. mit einem Abstand von 200 Metern oder mehr). Die Solarinformation für einen Abstellbereich 111, 112, 113 kann anzeigen,
- • Information in Bezug auf die Sonneneinstrahlung, wie z.B. Intensität, Richtung, zeitlicher Anteil von Sonne bzw. Wolken, etc.; und/oder
- • Information in Bezug auf den verfügbaren Platz zum Abstellen von mobilen PV Einheiten 120 in dem Abstellbereich 111, 112, 113, wie z.B. die Anzahl von PV Einheiten 120, die abstellt werden können, den Zeitraum, in dem PV Einheiten 120 abgestellt werden können, etc.
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Die Vorrichtung 101 kann eingerichtet sein, auf Basis der Solarinformation für ein oder mehrere Abstellbereiche 111, 112, 113 einen Zeitplan für die Menge von PV Einheiten 120 zu erstellen. Der Zeitplan zeigt für die einzelnen PV Einheiten 120 jeweils an,
- • einen Abstellbereich 111, 112, 113, in dem die jeweilige PV Einheit 120 abgestellt wird, um elektrisch Energie zu erzeugen; und
- • einen Zeitraum, für den die jeweilige PV Einheit 120 in dem jeweiligen Abstellbereich 111, 112, 113 abgestellt wird.
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Dabei kann der Zeitplan für eine PV Einheit 120 für den Verlauf eines Tages ggf. mehrere unterschiedliche Abstellbereiche 111, 112, 113 anzeigen, in denen die PV Einheit 120 abgestellt wird. Beispielsweise kann der Zeitplan vorsehen, dass die PV Einheit 120 in einem ersten Zeitraum (z.B. von 8 bis 12 Uhr) in einem ersten Abstellbereich 111 steht, für einen zweiten Zeitraum (z.B. von 12 bis 15 Uhr) in einem zweiten Abstellbereich 112 steht, und ggf. für einen dritten Zeitraum (z.B. von 15 bis 20 Uhr) in einem dritten Abstellbereich 113 steht.
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Die Vorrichtung 101 kann ferner eingerichtet sein, zu bewirken, dass die einzelnen PV Einheiten 120 in Abhängigkeit von dem ermittelten Zeitplan in den unterschiedlichen Abstellbereichen 111, 112, 113 platziert werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Zu diesem Zweck können die PV Einheiten 120 auch veranlasst werden, (ggf. autonom und/oder fahrerlos) die Position, insbesondere den Stellplatz, zu wechseln, um z.B. von dem ersten Abstellbereich 111 in den zweiten Abstellbereich 112 zu fahren.
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Der Zeitplan kann derart ermittelt werden, dass die in den Abstellbereichen 111, 112, 113 verfügbaren ein oder mehreren Stellplätze möglichst optimal ausgenutzt werden. Dabei kann z.B. berücksichtigt werden, dass der erste Abstellbereich 111 nur in einem definierten Zeitbereich (z.B. morgens zwischen 8 und 10 Uhr, und nachmittags zwischen 14 und 16 Uhr) belegt ist, aber ansonsten leer ist, sodass der erste Abstellbereich 111 in den anderen Zeitbereichen als Abstellfläche für ein oder mehrere PV Einheiten 120 verwendet werden kann. So kann in effizienter Weise Platz für die Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden, ohne eine anderweitige Nutzung dieses Bereichs 111 (z.B. als Parkplatz für Fahrzeuge) zu beeinträchtigen.
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Alternativ oder ergänzend kann der Zeitplan ermittelt werden, um die in unterschiedlichen Abstellbereichen 111, 112, 113 verfügbare Sonneneinstrahlung möglichst optimal zu nutzen. Beispielsweise kann in einem zweiten Abstellbereich 112 in einem bestimmten Zeitabschnitt eine Verschattungssituation vorliegen, während in einem dritten Abstellbereich 113 in diesem bestimmten Zeitabschnitt Sonneinstrahlung vorliegt. Es können dann ein oder mehrere PV Einheiten 120 veranlasst werden, sich für den bestimmten Zeitabschnitt von dem zweiten Abstellbereich 112 in den dritten Abstellbereich 113 zu bewegen, um die Sonneneinstrahlung in dem dritten Abstellbereich 113 für die Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzen.
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Die Vorrichtung 101 kann ferner eingerichtet sein, zu bewirken, dass die ein oder mehreren PV Einheiten 120 bei Bedarf (z.B. bei einem vollen Energiespeicher 122) zu einem Entladebereich 114 bewegt werden, in dem die jeweils gespeicherte Energie aus dem jeweiligen Energiespeicher 122 an eine Entladestation 115 übergeben werden kann (und z.B. in ein Versorgungsnetz eingespeist werden kann).
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Wie eingangs dargelegt, benötigen stationäre PV-Anlagen mit nennenswerter Leistung relativ große Flächen, welche z.B. auf Dächern, Freiflächen oder überdachten Parkplätzen vorhanden sind. Bei Dächern von Industriegebäuden sind oftmals nicht ausreichend hohe Reservelasten vorhanden. Bei Verwendung von Freiflächen werden z. B. landwirtschaftlich nutzbare Flächen versiegelt. Die Überdachung von Parkplätzen erfordert meist hohe Investitionskosten und schränkt die Gestaltung der Parkflächen ein.
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In diesem Dokument wird ein System 100 beschrieben, dass die flexible, mehrfache Nutzung von Parkflächen oder anderweitigen temporären Freiflächen 111, 112, 113 ermöglicht, welche nur temporär belegt sind. Dabei werden selbstfahrende (z. B. elektrisch angetriebene) PV Einheiten 120 genutzt, welche zu definierten Zeiten auf Flächen 111, 112, 113 fahren, und dort ihre jeweiligen PV-Module 121 automatisch ausklappen und/oder nutzen, und sich ggf. entsprechend der Sonneneinstrahlung ausrichten. Die so erzeugte Energie kann z.B. in internen Speichern 122 der einzelnen PV-Einheiten 120 gespeichert und an einer zentralen Station 115 entladen werden. Dabei können insbesondere temporär genutzte Flächen in Industriebetrieben als Abstellbereiche 111, 112, 113 genutzt werden.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 200 zur Steuerung einer Menge von mobilen Photovoltaik (PV) Einheiten 120. Dabei ist eine mobile PV Einheit 120 jeweils ausgebildet ist, anhand zumindest eines PV Moduls 121 elektrische Energie zu erzeugen. Ferner ist eine mobile PV Einheit 120 jeweils ausgebildet, bewegt zu werden.
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Das Verfahren 200 umfasst das Ermitteln 201 von Solarinformation in Bezug auf einen Abstellbereich 111, 112, 113 zum Abstellen zumindest einer PV Einheit 120. Dabei kann die Solarinformation anzeigen, ob in dem Abstellbereich 111, 112, 113 in einem bestimmten Zeitraum ein Stellplatz für eine PV Einheit 120 zur Erzeugung von elektrischer Energie verfügbar ist oder nicht.
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Das Verfahren 200 umfasst ferner das Bewirken 202, in Abhängigkeit von der Solarinformation, dass zumindest eine PV Einheit 120 für den bestimmten Zeitraum (in autonomer und/oder fahrerloser Weise) in dem Abstellbereich 111, 112, 113 abgestellt wird.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen wird eine effiziente Nutzung von Flächen 111, 112, 113 zur Erzeugung von elektrischer Energie ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
