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Die Neuerung betrifft ein Bauwerk
zur Gewinnung von Solarstrom.
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Bei der Nutzung und / oder Errichtung
von Immobilien ist die Nutzung von an sich wünschenswerten Fotovoltaik-Anlagen
häufig
problematisch: Schwierigkeiten können
auftauchen, weil die vorhandenen oder vorgesehenen Dachflächen nicht
verfügbar
sind, in mehrere separate zu nutzende Abschnitte gestückelt sind
oder aufgrund des Standortes der Immobilie, eines auf die Dachfläche fallenden
Schattenwurfs, aufgrund der Dachneigung, aufgrund der Ausrichtung
der Dachfläche
oder aufgrund deren statischen Zustandes nicht gut geeignet sind,
die Netzanbindung an das elektrische Stromnetz kann problematisch
sein oder es kann eine Kollision mit der vorgesehenen Nutzung der
Immobilie auftreten, zum Beispiel wenn die Fotovoltaik-Module gegenüber Tierausdünstungen
oder Elektrosmog keine ausreichende Resistenz aufweisen, oder wenn
aufgrund einer feuchtigkeitsempfindlichen Nutzung unterhalb des
Daches die mit der Installation der Fotovoltaik-Anlage verbundene
möglicherweise
auftretende Undichtigkeit in der ursprünglich vorgesehenen Dachhaut
nicht riskiert werden darf.
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Zudem ist die Errichtung auf vorhandenen Dächern aufgrund
der jeweils individuellen Beschaffenheit des Daches sehr zeitaufwendig,
wobei der Zeitbedarf häufig
von den Handwerkern nicht auf einfache Weise und mit großer Sicherheit
abgeschätzt werden
kann. Kalkulatorisch vorsichtige Aufschläge, die in einem entsprechenden
Angebot berücksichtigt sind,
haben häufig
zur Folge, dass das Angebot nicht angenommen und dementsprechend
die Fotovoltaik-Anlage erst gar nicht errichtet wird.
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Weiterhin ist es aus der Praxis bekannt,
so genannte „Freiflächen-Anlagen" zu errichten, bei
denen knapp oberhalb des Bodens Fotovoltaik-Module in optimierter
Anordnung aufgeständert
werden. Diese Freiflächen-Anlagen
erfordern einen vergleichsweise großen Platzbedarf, der anders
als zur Solarstromerzeugung nicht genutzt werden kann.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Fotovoltaik-Anlage
zu schaffen, die einfach und kostengünstig errichtet werden kann
und eine effektive Nutzung der benötigten Grundfläche dadurch
ermöglicht,
dass sie eine zusätzliche
Nutzung dieser Grundfläche
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Bauwerk
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor,
ein Bauwerk zu errichten, welches in erster Linie der Gewinnung
von Solarstrom dient und für
diesen Zweck optimiert ist, welches jedoch durch die entsprechend
hohe Anordnung der Dachfläche
eine Nutzung dieses Bauwerkes unterhalb der Dachfläche ermöglicht.
Beispielsweise kann das Bauwerk ähnlich
einem Carport als Abstellplatz oder Unterstellplatz genutzt werden,
wobei die Dachfläche
einen Witterungsschutz für
die abgestellten Gegenstände bietet.
Wird dieses Bauwerk zusätzlich
noch mit Wandungen versehen, kann ein verbesserter Witterungs- und
ggf. Klimaschutz bewirkt werden, und der durch das Bauwerk geschaffene
Raum kann – ggf.
in mehrere Zimmer aufgeteilt – für die Unterbringung von
Personen und / oder als Lager für
Gegenstände genutzt
werden.
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Die Ausgestaltung des Bauwerks kommt
einer Halle gleich, die – Carport-artig
ohne Wände
oder mit Wänden
versehen – in
vielen Fällen
hinsichtlich der örtlichen
Baugenehmigungen problemloser errichtet werden kann als beispielsweise
eine Freiflächen-Anlage
zur Erzeugung von Solarstrom.
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Andererseits weist das vorgeschlagene
Bauwerk durch seine konsequente Ausrichtung zur Nutzung von Solarenergie
einen besonders hohen möglichen
Ertrag an Solarstrom auf: Einerseits kann es durch die Verwendung
einer Stützenkonstruktion, beispielsweise
aus Stahlelementen, Betonfertigteilen oder einer Gemischtbauweise
aus Stahl- und Betonelementen besonders schnell und preisgünstig errichtet
werden im Vergleich zu mit Ortbeton oder mit gemauerten Wänden oder
Stützen
erstellten Bauwerken. Weiterhin bewirkt die Dachfläche, die
im Wesentlichen in einer einzigen Ausrichtung angeordnet ist, dass
die Fotovoltaik-Module optimal hinsichtlich ihrer Kompass-Ausrichtung
sowie hinsichtlich ihrer Neigung zur Bodenoberfläche auf die Gewinnung von solarer
Energie abgestimmt sein können.
Bei der Ausgestaltung als Ständerkonstruktion
ist insbesondere die Montage und Demontage des Bauwerks erleichtert,
so dass ggf. das gesamte Bauwerk wie eine einheitliche Solar-Stromgenerator-Anlage
durch Darlehen finanziert werden kann und als Sicherheit dienen
kann. Dies stellt einen erheblichen Unterschied zu Solar-Anlagen
dar, welche auf einem Hausdach montiert sind und einerseits nur
mit einem erheblichen technischen Aufwand demontiert werden können und
andererseits aufgrund der jeweiligen Individualität der Dächer kaum
in der selben Konfiguration sinnvoll und wirtschaftlich an einem
anderen Dach verwendet werden können.
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Insbesondere wenn das Dach als Pultdach ausgestaltet
ist, steht ein optimal großer
Anteil der Dachfläche
zur Unterbringung von Fotovoltaik-Modulen zur Verfügung. Insbesondere
kann vorteilhaft die Dachfläche
vollständig
mit Fotovoltaik-Modulen bestückt
sein, so dass ein optimal großer
Solarertrag in dieser Dachfläche
ermöglicht
wird. Wenn abweichend von einer derartigen Pultdachkonstruktion
ein First vorgesehen ist, mit einer vergleichsweise gering bemessenen
Schrägfläche, die
abweichend von der übrigen
Dachfläche
verläuft,
so stellt auch dies im Sinne des vorliegenden Vorschlags eine „im Wesentlichen
in einer einzigen Richtung angeordnete" Dachfläche dar. Das Gleiche gilt für V-förmig abgewinkelte Dachflächen, so
dass die Dachfläche
nicht eine einzige Ebene bildet, sondern beispielsweise in Anpassung
an den Sonnenverlauf ein oder zwei Winkel aufweist, die jedoch lediglich
ein geringes Winkelmaß aufweisen.
Als „im
Wesentlichen in einer einzigen Richtung angeordnete" Dachfläche kann
auch eine gewölbte
Dachfläche
angesehen werden, bei welcher die leichte Wölbung beispielsweise einen
verbesserten Regenablauf ermöglicht
und zudem in besonders vorteilhafter Ausgestaltung an den bogenförmigen Sonnenlauf
angepasst ist. Als „Richtung" im Sinne des vorliegenden
Vorschlags kann die Flächennormale
der Dachfläche
angesehen werden.
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Vorteilhaft können die Fotovoltaik-Module
als so genannte „Laminate" ausgestaltet sein,
also als rahmenlose Fotovoltaik-Module,
wie sie für
so genannte Indach-Systeme bekannt sind. Derartige Laminate bewirken
einen verbesserten Diebstahlschutz, da sie sich nur schlecht als
Diebesgut eignen. Diese Laminate stellen nämlich im Wesentlichen reine
Glasplatten dar und lassen sich dementsprechend nur mit erheblichen
Vorsichtsmaßnahmen
transportieren. Zudem besteht die Möglichkeit, am Rand der Dachfläche die
Laminate über
die Stützenkonstruktion
bzw. das Tragwerk des Daches überstehen
zu lassen, so dass beispielsweise bereits beim Anlegen einer Leiter
die Laminate beschädigt
werden und somit den Diebstahl sinnlos werden lassen.
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Abgesehen von der Möglichkeit,
den mit Hilfe der Fotovoltaik-Module
erzeugten Strom in das öffentliche
Stromnetz einzuspeichern, besteht die Möglichkeit, diesen gewonnenen
Strom in einen dem Bauwerk zugeordneten Energiespeicher einzuspeisen.
Dieser Energiespeicher kann später
Netz unabhängig
eine Energieversorgung sicherstellen. Der Energiespeicher kann beispielsweise
unmittelbar den gewonnenen elektrischen Strom einlagern und, ggf.
unter Zwischenschaltung von zusätzlichen
Apparaten, wie Transformatoren oder Wechselrichtern, diesen gespeicherten
Strom als Strom mit 240V Wechselstrom ausgeben, so dass eine netzversorgungsähnliche
Energieversorgung möglich
ist. Derartig autarke Bauwerke können
beispielsweise als Festhallen genutzt werden, die beispielsweise überwiegend
an den Wochenenden genutzt werden, so dass während der Woche die Energie
in den Energiespeicher eingelagert werden kann und am Wochenende
zu Feierlichkeiten verbraucht werden kann. Auch im Rahmen des Katastrophenschutzes
sind derartige Energie-autarke Bauwerke verwendbar.
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Abgesehen von der vorerwähnten Möglichkeit,
die elektrische Energie unmittelbar in einen Energiespeicher einzuspeichern,
kann auch eine Umwandlung erfolgen, beispielsweise indem die gewonnene
elektrische Energie einer Pumpe zugeführt wird, mit welcher Wasser
in ein hoch liegendes Speicherbecken gepumpt wird, so dass zu einem
beliebigen späteren
Zeitpunkt das Wasser aus diesem Speicherbecken abgelassen und einer
Turbine zugeführt
wird, welche ihrerseits aus der kinetischen Energie des Wassers
elektrische Energie erzeugt.
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Die Autarkie eines derartigen Bauwerks,
welche einen eigenen Energiespeicher hat, kann über die elektrische Energieversorgung
hinaus auch auf beispielsweise die Wasserversorgung ausgedehnt werden.
Die Dachfläche
des Bauwerks eignet sich problemlos zum Sammeln von Regenwasser,
indem das Regenwasser in an sich bekannter Weise von der Dachfläche in eine
Zisterne geleitet wird. Insbesondere können mehrere derartige Solarhallen
das gesammelte Wasser zu einer gemeinsamen Zisterne leiten, so dass
eine zentrale Wasserentnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Förderpumpe,
vorgesehen werden kann.
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Aufgrund der für den vorliegenden Vorschlag typischen
erhöhten
Aufständerung
der Fotovoltaik-Module kann im Gegensatz zu einer Freiflächen-Solaranlage
eine vorschlagsgemäße Solar halle auch
beispielsweise als Schallschutz-Maßnahme vorgesehen werden.
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Weiterhin können die vorgeschlagenen Bauwerke
einen Zusatznutzen als Luftkollektor erbringen und somit als Heizung
bzw. als Heizungsunterstützung
eingesetzt werden. Durch die Nutzung der aufsteigenden warmen Luft
können
große
Mengen der Strahlungswärme
aufgefangen werden. Durch richtiges Absaugen dieser erwärmten Luft
und durch deren Einleiten in entsprechende Bereiche eines zu beheizenden
Gebäudes
oder einer entsprechenden Heizanlage, z. B. durch Einleiten dieser
erwärmten Luft
in einen Wärmetauscher,
können
große
Teile der Gebäude-Heizenergie
eingespart werden.
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Vorteilhaft können die Fotovoltaik-Module
regendicht aneinander anschließen
und somit unmittelbar die Dachfläche
bilden. Auf diese Weise wird im Vergleich zur Anbringung einer Fotovoltaik-Anlage auf
einem Hausdach die dort übliche „Doppeldach-Anordnung" mit einer ersten
Dachhaut, beispielsweise aus Dachziegeln, und den darüber angeordneten
Fotovoltaik-Modulen
auf wirtschaftlich vorteilhafte Weise vermieden. Im Gegensatz zu
Freiflächen-Solaranlagen
stellt der regendichte Anschluss der einzelnen Module aneinander
jedoch zuverlässig die
Funktion eines regelrechten Daches sicher, welches einen Witterungsschutz
bietet.
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Das Dach ist vorteilhaft frei von
Aufbauten wie Gauben, Schornsteinen oder dergleichen, welche durch
ihren Schattenwurf die Leistung der Fotovoltaik-Module bei bestimmten
Sonnenständen
beeinträchtigen
könnten.
Dies bedeutet jedoch, dass an dem Bauwerk durchaus Schornsteine,
Masten oder ähnliche über das
Dach nach oben ragende Vorsprünge
vorgesehen sein können,
wenn diese beispielsweise so angeordnet sind, dass ihr Schattenwurf
nicht störend
auf die Dachfläche
und die dort vorgesehenen Solarmodule fällt. Beispielsweise bei dem
vorstehend beschriebenen Pultdach kann an der hinteren Seite des Daches,
also wo das Pultdach am höchsten
ist, die Anordnung derartiger Vorsprünge vorgesehen sein, da das
Dach üblicherweise
mit seiner Schräge
nach Süden
ausgerichtet wird und demzufolge sowohl eine im Osten als auch eine
im Westen stehende Sonne keinen Schattenwurf dieser Vorsprünge auf
die Solar-Ertragsfläche
bewirkt.
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Eine besonders preisgünstige Ausgestaltung der
Ständerkonstruktion
des vorgeschlagenen Bauwerks kann durch möglichst gering bemessene Ständer ermöglicht werden.
Beispielsweise können
dementsprechend Stahl- oder Holzprofile mit geringen Querschnittsabmessungen
verwendet werden. Eine dennoch ausreichend Stabilität des Bauwerks
kann durch entsprechende Querverstrebungen, beispielsweise in Form
von Zugstreben, Seilverspannungen und dergleichen vorgesehen sein,
so dass eine leichtgewichtige und möglichst preisgünstige Konstruktion
des Bauwerks mit geringen Anforderungen an die Fundamente möglich ist.
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Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein,
die Konstruktion des vorgeschlagenen Bauwerks zugunsten einer werkseitigen
Vorfertigung zu optimieren, so dass beispielsweise insbesondere
die Montage der Dachfläche
möglichst
werkseitig vorbereitet sein kann und Montagestunden hoch auf dem Bauwerk
auf diese Weise erheblich reduziert werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung
wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert.
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Dabei ist mit 1 insgesamt
ein als Solar-Halle bezeichnetes Bauwerk gekennzeichnet, welches eine
aus mehreren Stützen 2 bestehende
Ständerkonstruktion
aufweist sowie eine Dachfläche 3,
die aus einer Vielzahl von einzelnen Fotovoltaik-Modulen 4 gebildet
ist. Diese schließen
regendicht aneinander an und bilden so einen Witterungsschutz, wie
er mit herkömmlichen
Dachkonstruktionen, beispielsweise aus Dachziegeln, erreichbar ist.
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Um die Stützenkonstruktion möglichst
preisgünstig
auszugestalten, sind die Stützen 2 mit
einem vergleichsweise geringen Querschnitt ausgestaltet. Die ausreichende
Stabilität
und Steifigkeit des gesamten Bauwerks wird durch zusätzliche
Spannseile 5 ermöglicht,
mittels welcher die Stützen 2 verspannt sind.
Anstelle von Spannseilen können
auch anderweitige Kreuzstreben, Spannstangen oder dergleichen Verwendung
finden.
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Die Dachfläche 3 ist plan ausgestaltet,
so dass das Dach insgesamt in lediglich eine einzige Richtung ausgerichtet
ist, die für
den jeweiligen Standort eine optimale Sonneneinstrahlung ermöglicht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Dachfläche 3 etwa
35° gegenüber dem
Untergrund geneigt angeordnet, wobei das ganze Dach als Pultdach
die Solar-Halle 1 abdeckt.
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Die Solar-Halle 1 besitzt
eine für
ihre sonstige Nutzung untypisch große oder sogar getrennt angeordnete
elektrische Netzanbindung 6 auf, die möglicherweise an einer speziellen
Messtechnik, separaten Leitungen oder Sicherungen als Fotovoltaiktypische
Netzanbindung ausgestaltet sein kann und die es ermöglicht,
die gewonnene Solarenergie in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen.
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Abweichend von dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
können
nicht nur am Rand des Bauwerkes, sondern auch weiter mittig unterhalb
der Dachfläche 3 Stützen vorgesehen
sein. So können mit
standardisierten Bauelementen, insbesondere mit stets gleichen Stützen 2,
unterschiedlich große Solar-Hallen
errichtet werden, ohne dass abhängig von
der Hallengröße jeweils
für ein
freitragendes Dach unterschiedliche Bauelemente verwendet werden
müssen.
Vielmehr kann mit standardisierten, modulartig aneinander reihbaren
Bauelementen die Schaffung unterschied lich großer Solar-Hallen auf besonders
preisgünstige
Weise in Art eines Baukastensystems ermöglicht werden.
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Ebenfalls kann abweichend von dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
vorgesehen sein, Wandflächen
vorzusehen, so dass die Solar-Halle 1 nicht nur einen Unterstellplatz,
sondern regelrechte Räume
schafft, die zur Unterbringung von Geräten, aber auch von Tieren oder
als Büroräume von
Menschen genutzt werden können.
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Da die Fotovoltaik-Module 4 einen
erheblichen Wertanteil an der gesamten Solar-Halle 1 darstellen,
ist die im Vergleich zu Freiflächen-Anlagen erheblich
höhere
Anordnung der Fotovoltaik-Module 4 im Sinne eines verbesserten
Diebstahlschutzes vorteilhaft.