WO2022002732A1 - Ertragseinheit und system mit ertragseinheiten - Google Patents

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WO2022002732A1
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solar
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PCT/EP2021/067258
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Volker Korrmann
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Ewind Betreiber- Und Vertriebs- Gmbh
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    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Definitions

  • the invention relates to a yield unit with at least one solar device which has a solar module which is arranged over a flat divers zone extending on the floor, so that the solar module at least partially shades the divers zone and a system with yield units.
  • DE 10 2005 039 494 A1 discloses a photovoltaic system with individual photovoltaic modules with which sunlight can be converted into electrical energy, the photovoltaic modules being arranged on a shade roof and a planting area for plants of the genus of the so-called shade plants being provided below the shade roof.
  • the object of this invention is to provide a solar device which is in harmony with the economic needs of farmers and environmental protection.
  • At least one plant aggregation, a water storage device and / or a fallow area is arranged in the divers zone.
  • the invention advantageously enables solar devices to be set up on an agricultural area, since no food production areas are occupied.
  • the solar facilities are set up on diverse zones, which are also called flower strips, which are preferably drawn in as regular rows on the agricultural land.
  • the divers zones are in particular at the same time developed as water harvesting elements, i.e. water collecting elements, which collect the water on the agricultural areas during heavy rain events and enable penetration and storage in the soil. Since the divers zones are not compacted by driving on agricultural machines, the water absorption of the agricultural areas can be permanently improved.
  • the height of the solar devices and a fixed orientation are important points that improve the profitability of the solar devices.
  • a solar module can shade both the agricultural area and the divers zone at least temporarily during the course of the day. This will reduce water evaporation.
  • a flat buffer zone formed on the ground is preferably arranged between the divers zone and a first agricultural area section, which, starting from an orthogonal projection projected onto the ground, of an outer first edge of a flat solar module of the solar device, extends by in particular about 20 cm to 200 cm in one direction extends away from the diverszone.
  • the orthogonal projection marks a point on the floor.
  • the buffer zone can for example be at least partially provided with a plant aggregation.
  • the buffer zone is usually not used by the agricultural machine. A collision of an agricultural vehicle located on the agricultural area with the solar device can be avoided by the buffer zone, since the buffer zone, starting from the agricultural area, defines a minimum distance for the agricultural machine to the solar module.
  • the divers zone extends below the solar module up to or beyond the orthogonal projection of the first edge, the buffer zone in particular being part of the divers zone.
  • the divers zone can merge seamlessly into the buffer zone in the area of the orthogonal projection.
  • the first edge can be lower than an outer second edge of the solar module oriented in an opposite direction, the first edge in particular being arranged between approximately 30 cm to 150 cm above the floor.
  • the solar module can enclose an angle of approximately 10 ° to 40 ° with a horizontal.
  • the solar module can also be installed as an east / west system with a flat angle. The angle is usually between 10 ° and 15 ° and can vary by up to 10 ° depending on the region.
  • the solar module can have an angle of 30 ° in particular when facing south.
  • a second agricultural area section can extend on the side of the second edge as far as below the solar module, so that an orthogonal projection of the second edge can be projected onto the second agricultural area section of the soil.
  • On the side of the second edge in particular, no buffer zone is formed which extends out from under the solar module along the floor.
  • the second edge is preferably far above the ground that an agricultural machine can be driven under the solar module without collision.
  • a second agricultural diverse zone edge of the second agricultural area section adjoining the divers zone is spaced apart from a stand of the solar device that stands on the ground and supports the solar module, in particular by about 10 cm to 30 cm, the second agricultural diverse zone edge is arranged between the projection of the second edge of the solar module and the tripod.
  • two stands per solar module can also be used, the stand arranged closer to the second edge of the solar module being at a smaller distance from the second edge of the agricultural diverse zone.
  • the plant aggregation has at least one type of flowering plants and / or one type of windbreaking shrub plant.
  • the flowering plants have a particularly high ecological value, especially as a source of food for bees. Furthermore, beekeeping companies can also use these additional flowering areas to produce honey.
  • the windbreaking shrub plants prevent soil erosion and drying out by winds, for example.
  • the windbreaking shrub plants can be wild hedges that are only planted on the divers zone in the area of the tripods.
  • the water storage device is an in particular 10 cm to 60 cm deep depression in the ground which has a water-permeable depression surface, the water that has accumulated in the depression through the water-permeable depression
  • the surface of the depression is transferred into the soil surrounding the depression through loosened soil and / or through a drainage system.
  • the surface of the depression can allow the water to seep in, so that the water is stored in the earth and is available for plants.
  • the drainage system can be constructed from an underground pipe system that opens out on the surface of the depression. The water contained in the depression in the ground can be discharged through the pipes.
  • the stand can be surrounded by a pile of earth, the stand being supported on the ground by the pile of earth like a foundation, the pile of earth having a height of in particular about 10 to 90 cm.
  • the mound of earth can be formed from the excavation of a depression in the ground.
  • the mound of earth and / or the depression in the ground increase the plantable surface of the divers zone.
  • the mound of earth can be integrated into a plant aggregate and preferably planted. In this way, the planting area can be increased by up to 12%.
  • the solar device has solar modules that are adjacent to one another in a main direction, the divers zone under the solar modules extending in the main direction. This creates elongated yield units.
  • the invention also relates to a system in which the yield units are adjacent to one another.
  • the yield units are aligned parallel to one another in the main direction and are spaced apart from one another in a transverse direction aligned perpendicular to the main direction.
  • the agricultural land corridor is about 10 m to 55 m across.
  • the invention ensures an additional benefit for the surrounding agriculture through the additional elements such as depressions, hills and bushes as well as biodiversity.
  • the invention is primarily not aimed at an agriculturally used plant cultivation under the solar modules and thus a double use of a field for power generation and the cultivation of economically used plants. From this point of view, it is also important to have a correspondingly space-consuming structure of the system with relatively large row spacings.
  • FIG. 1 shows a side view of a solar device with an underlying divers zone
  • FIGS. 1 and 2 shows a side view of an alternative solar device with an underlying divers zone
  • 3 is a front view of the solar devices of FIGS. 1 and 2 and
  • FIG. 1 shows a side view of a yield unit 100 which has a solar device.
  • the solar device comprises a solar module 1, which can be a photovoltaic module and / or a solar thermal module.
  • energy lines which are not illustrated in the figures, are part of the solar device, which connect the solar modules to an energy network, an energy store and / or electrical inverters.
  • the solar module 1 is placed on a stand 2 so that the solar module 1 is spaced from the floor.
  • the bottom is indicated in the figures by a horizontal solid line.
  • the stand 2 is preferably aligned orthogonally to the plane characterizing the floor, which is indicated by the solid line.
  • a first edge 101 of the solar module 1 is at a smaller distance from the floor than a second edge 102.
  • the two edges 101, 102 are arranged on opposite sides of the solar module 1.
  • the solar module 1 is fixed in place on the stand 2.
  • the solar module 1 is flat and has in particular a rectangular panel-like shape.
  • the two edges 101, 102 can each have a straight course which extends parallel to a horizontal plane 103 indicated by a solid line in FIG.
  • the solar module 1 can enclose an angle ⁇ with the horizontal plane 103, which extends along the entire first edge 101 is formed.
  • the angle a is between 10 ° and 40 °.
  • the solar module can preferably enclose an angle ⁇ of approximately 10 ° to 15 ° with the horizontal when the solar device is designed as an east / west system.
  • the angle can vary by up to 10 ° depending on the region. In the case of a southerly orientation, the angle ⁇ can in particular be 30 °.
  • the first edge 101 can be spaced between 30 cm and 150 cm from the floor.
  • the solar module 1 shades the divers zone 6 at least partially, in particular during the course of the day.
  • a section of the divers zone can be shaded continuously, while a part is unshadowed or shaded depending on the position of the sun.
  • the divers zone 6 comprises at least one plant aggregation 48, a water storage device 10 and / or a fallow area 46.
  • the plant aggregation 48 has at least one type of flowering plants and / or one type of windbreaking shrub plant.
  • the flowering plants have a particularly high ecological value as a source of fodder, especially for bees. Therefore, flowering plants that have long flowering times, especially all year round, are suitable. Furthermore, beekeeping companies can also use these additional flowering areas to produce honey. Wild hedges can be used for the windbreaking shrubbery, which prevent soil erosion and drying out by winds.
  • the windbreaking shrubbery can only be planted in the area of the stands 2 on the divers zone 6, so that a collision with an agricultural vehicle is avoided.
  • the diverse zones 6 are in particular simultaneously developed as water-hardening elements, i.e. water-collecting elements, which collect the water on the agricultural areas during heavy rain events and enable penetration and storage in the soil. Since the diverse zones 6 are not compacted by normal cultivation, the water absorption of the agricultural areas can thus be permanently improved.
  • the water storage can be improved by water storage devices 10, each of which is designed as a depression in the ground.
  • the depth 12 of the respective ground depressions can in particular be 10 cm to 60 cm in relation to the ground.
  • the depression in the ground has a water-permeable depression surface which can be loosened, for example, by means of an earth chisel. The surface of the depression can allow the water to seep in, so that the water is stored in the earth and is available for plants.
  • a drainage system can be constructed from an underground pipe system that opens into the depression surface of the water storage device 10 on the depression surface. Water that has accumulated in the depression can pass through the water-permeable surface of the depression through the loosened soil and into the Depression of the water storage device 10 surrounding soil and / or can be transferred to more distant locations through the drainage system.
  • the water contained in the depression in the ground can be discharged through the pipes and preferably flow to a place where it is urgently needed.
  • the water stored in the depressions in the ground can be directed to growing areas for garden vegetables or other water-intensive fruits.
  • the water storage device 10 can be designed as a trough or an elongated trench.
  • the respective floor depressions of the water storage devices 10 can also be reinforced by inserting a preferably dimensionally stable and, in particular, basket-like structure into the floor depression. So shaft-like or well-like water storage facilities can be created.
  • a stable position of the solar module 1 can be achieved in that the stand 2 is surrounded by a pile of earth 9.
  • the tripod 2 can be anchored in the ground and, in addition, the pile of earth 9 or an embankment or embankment can be heaped up at the transition from the ground to the tripod 2.
  • the ground can reach just below the solar module 1.
  • the tripod 2 is supported like a foundation by the pile of earth 9.
  • the pile of earth 9 usually has a height of in particular approximately 10 to 90 cm.
  • the pile of earth 9 can be formed from the excavation of the depressions in the ground.
  • the pile of earth 9 together with the depression in the ground increases the plantable surface of the divers zone 6.
  • the surface of the pile of earth 9 and the depression in the ground can be planted with, for example, flowering plants.
  • the pile of earth 9 and / or the depression in the ground can be integrated in a plant aggregation 48.
  • Adjacent to the divers zone 6 is an agricultural area 4 which is intended for the cultivation of crops such as grain or potatoes.
  • the divers zone 6 protrudes from under the solar module.
  • the section of the divers zone 6 proceeding from an imaginary orthogonal projection of the first edge 101 represents a buffer zone 7 to which a first agricultural area section 141 adjoins.
  • a collision of an agricultural vehicle located on the agricultural area 4 with the solar device can be avoided by the buffer zone 7, since the buffer zone 7, starting from the agricultural area 4, defines a minimum distance from the solar module 1.
  • the buffer zone 7 extends in the direction of the first agricultural area section 141 approximately 20 cm to 200 cm from the orthogonal projection onto the ground.
  • the entire divers zone 6 with the buffer zone 7 is to be selected in terms of its size so that it has 80% shade per year.
  • the section of the divers zone 6 located under the solar module 1 is located.
  • the water storage device 10 formed under the solar module 1 can have a distance 8 from the orthogonal projection of the first edge 101 of approximately 10 cm to 80 cm exhibit.
  • a second agricultural area section 142 extends below the solar module 1.
  • the diverszone 6 ends at a second agricultural diverszone edge 152 below the solar module 1 between the stand 2 and an imaginary orthogonal projection of the second edge 102 onto the Floor.
  • the second agricultural diverse zone edge 152 is arranged at a distance 5 of 10 cm to 30 cm from the stand 2.
  • FIG. 2 shows a side view of a solar device 100, which is basically constructed identically to the solar device 100 from FIG. 1.
  • the solar device 100 in FIG. The depression in the ground forming the water reservoir 10 can be arranged between the two heaps of earth 9 approximately with respect to a transverse direction 52 aligned parallel to the horizontal plane.
  • the pile of earth 9 of the stand 2 facing the second edge 102 extends in the transverse direction 52 approximately to the orthogonal projection of the second edge 102.
  • FIG. 3 a front view of a solar device 100 is shown, with a trough-like floor depression as
  • Water storage device 10 can be seen. Which is arranged between two stands 2 in a main direction 51 transverse to the transverse direction 52. Several solar modules 1 can be arranged in the main direction. The divers zone 6 extends in the main direction 51.
  • FIG. 4 shows a system of yield units 100 extending in the main direction 51 on an agricultural area 4 which are adjacent to one another.
  • the diverse zones 6 extend in the main direction 51 under the solar modules 1 of the yield units 100
  • Yield units 100 are aligned parallel to one another in the main direction 51 and are spaced apart from one another in the transverse direction 52.
  • An agricultural land corridor 49 is formed between the neighboring yield units 100, which corridor is large enough to allow an agricultural machine to travel through it.
  • the agricultural area corridor 49 has in the transverse direction approximately 10 m to 55 m, but in particular 40 m to 50 m.
  • the divers zone 6 has plant aggregations 48 which, for example, include flowering plants 45 and / or shrub plants 47 and also have fallow areas 46. Furthermore, in addition to the above-mentioned plantings with flowering plants 45 and / or shrub plants 47 and / or fallow areas, the divers zone 6 also has sections which have plants corresponding to the agricultural area 4. Furthermore, in addition to the explained plant aggregation 48 and fallow areas 46, water storage devices 10 already described can also be provided in the divers zone 48. All elements of the divers zone 6 are arranged next to one another in the main direction 51.

Abstract

Eine Ertragseinheit (100), umfasst mindestens eine Solareinrichtung, die über einer sich auf dem Boden, auf dem die Solareinrichtung angeordnet ist, erstreckenden flächigen Diverszone (6) angeordnet ist, so dass die Solareinrichtung die Diverszone (6) wenigstens zum Teil beschattet, und mit mindestens einer an die Diverszone (6) angrenzenden Agrarfläche (4), wobei in der Diverszone (6) mindestens eine Pflanzenaggregation, eine Wasserspeichereinrichtung (10) und/oder ein Brachbereich (46) angeordnet ist. Ein System aus solchen Ertragseinheiten.

Description

Ertragseinheit und System mit Ertragseinheiten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Ertragseinheit, mit mindestens einer Solareinrichtung, die ein Solarmodul aufweist, das über einer sich auf dem Boden erstreckenden flächigen Diverszone angeordnet ist, sodass das Solarmodul die Diverszone wenigstens zum Teil beschattet und ein System mit Ertragseinheiten.
Durch den Klimawandel gibt es inzwischen auch in Deutschland immer größere Dürreprobleme und dürrebedingte Verluste in der Landwirtschaft, sowie auch große Erosionsprobleme durch extreme Wetterlagen wie Starkregen. Weiterhin ist die Aufstellung von Solaranlagen auf Agrarflächen verboten und es gibt starke Bestrebungen, mehr Biodiversität und Blühwiesen in der Landwirtschaft einzuführen.
Es sind einachsig nachgeführte Solareinrichtungen von der EWS Consulting GmbH bekannt, die über einen flachliegenden Blühstreifen bewegt werden. Der Blühstreifen wird durch die Solareinrichtung überdeckt, wobei die Breite und die Zentrierung der Solareinrichtung mit dem Blühstreifen übereinstimmt. Die Solareinrichtungen sind sehr dicht mit nur einer Mähbreite Abstand zueinander angeordnet. Unter den Solareinrichtungen ist nur ein bodennaher Bewuchs realisiert.
Die DE 10 2005 039 494 A1 offenbart eine Photovoltaikanlagemit einzelnen Photovoltaikmodulen, mit denen Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelbar ist, wobei die Photovoltaikmodule auf einem Schattendach angeordnet sind und unterhalb des Schattendachs eine Bepflanzungsfläche für Pflanzen der Gattung der so genannten Schattengewächse vorgesehen ist.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Solareinrichtung zu schaffen, die im Einklang mit den wirtschaftlichen Bedürfnissen von Landwirten und dem Umweltschutz stehen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die folgende Lösung vereint Blühstreifen mit Windschutz und teilverschattender Photovoltaik und verbessert somit auf eine sehr wirtschaftliche Weise die Dürreresistenz auf Ackerflächen und stellt einen wichtigen Beitrag zur weltweiten Ernährungssicherung dar. Die Landwirtschaft wird dadurch gestärkt und die Ertragssicherheit erhöht.
Nach der Erfindung ist in der Diverszone mindestens eine Pflanzenaggregation, eine Wasserspeichereinrichtung und/oder ein Brachbereich angeordnet. Vorteilhafterweise wird durch die Erfindung eine Aufstellung von Solareinrichtungen auf einer Agrarfläche ermöglicht, da keine Lebensmittelproduktionsflächen belegt werden. Die Solareinrichtungen werden auf Diverszonen, die auch Blühstreifen genannt werden, errichtet, welche vorzugsweise als regelmäßige Reihen auf den Agrarflächen eingezogen werden. Die Diverszonen werden dabei insbesondere gleichzeitig als Water-Harvesting-Elemente also Wassersammei-Elemente ausgeprägt, die bei Starkregenereignissen das Wasser auf den Agrarflächen sammeln und ein Eindringen und eine Speicherung im Boden ermöglichen. Da die Diverszonen nicht durch das Befahren mit landwirtschaftlichen Maschinen verdichtet werden, kann somit die Wasseraufnahme der Agrarflächen dauerhaft verbessert werden. Die Bauhöhe der Solareinrichtungen und eine raumfeste Ausrichtung sind wichtige Punkte, welche die Wirtschaftlichkeit der Solareinrichtungen verbessern. Weiter kann ein Solarmodul sowohl die Agrarfläche als auch die Diverszone wenigstens zeitweise während des Tagesverlaufs abschatten. Dadurch wird die Wasserverdunstung verringert.
Bevorzugt ist zwischen der Diverszone und einem ersten Agrarflächenabschnitt eine auf dem Boden ausgebildete flächige Pufferzone angeordnet, die sich ausgehend von einer auf den Boden projizierten Orthogonalprojektion einer äußeren ersten Kante eines flächigen Solarmoduls der Solareinrichtung ausgehend um insbesondere in etwa 20 cm bis 200 cm in einer Richtung weg von der Diverszone erstreckt. Die Orthogonalprojektion markiert eine Stelle auf dem Boden. Die Pufferzone kann beispielsweise wenigstens teilweise mit einer Pflanzenaggregation versehen sein. Die Pufferzone wird üblicherweise von der landwirtschaftlichen Maschine nicht befahren. Durch die Pufferzone kann eine Kollision eines sich auf der Agrarfläche befindenden landwirtschaftlichen Fahrzeugs mit der Solareinrichtung vermieden werden, da die Pufferzone ausgehend von der Agrarfläche einen Mindestabstand für die landwirtschaftliche Maschine zum Solarmodul definiert.
Ferner ist es vorteilhaft, dass sich die Diverszone unterhalb des Solarmoduls bis zu der oder hinaus über die Orthogonalprojektion der ersten Kante erstreckt, wobei insbesondere die Pufferzone Teil der Diverszone ist. Die Diverszone kann im Bereich der Orthogonalprojektion nahtlos in die Pufferzone übergehen.
Bei einer Weiterbildung kann die erste Kante tiefer liegen als eine in eine entgegengesetzte Richtung ausgerichtete äußere zweite Kante des Solarmoduls, wobei die erste Kante insbesondere zwischen in etwa 30 cm bis 150 cm über dem Boden angeordnet ist. Das Solarmodul kann mit einer Horizontalen einen Winkel von in etwa 10° bis 40° einschließen. Das Solarmodul kann auch als Ost/West-System mit einem flachen Winkel raumfest montiert sein. Der Winkel liegt üblicherweise zwischen 10° bis 15° und kann je nach Region hiervon um bis zu 10° abweichen. Das Solarmodul kann insbesondere bei südlicher Ausrichtung einen Winkel von 30° aufweisen.
Ein zweiter Agrarflächenabschnitt kann sich auf der Seite der zweiten Kante bis unter das Solarmodul erstrecken, sodass eine Orthogonalprojektion der zweiten Kante auf den zweiten Agrarflächenabschnitt des Bodens projizierbar ist. Auf der Seite der zweiten Kante ist insbesondere keine Pufferzone ausgebildet, die sich unter dem Solarmodul entlang dem Boden heraus erstreckt. Vorzugsweise ist die zweite Kante soweit über dem Boden, dass eine landwirtschaftliche Maschine unter das Solarmodul kollisionsfrei darunter gefahren werden kann.
Zweckmäßigerweise ist ein an der Diverszone angrenzender zweiter Agrar-Diverszonen-Rand des zweite Agrarflächenabschnitts von einem auf dem Boden stehendem, das Solarmodul stützenden Stativ der Solareinrichtung, um insbesondere in etwa 10 cm bis 30 cm beanstandet ist, wobei der zweite Agrar-Diverszonen-Rand zwischen der Projektion der zweiten Kante des Solarmoduls und dem Stativ angeordnet ist. Alternativ können auch zwei Stative je Solarmodul verwendet werden, wobei das an der zweiten Kante des Solarmoduls näher angeordnete Stativ einen geringeren Abstand zum zweiten Agrar-Diverszonen-Rand aufweist.
Bevorzugt ist es, wenn die Pflanzenaggregation wenigstens eine Sorte Blühpflanzen und/oder eine Sorte windbrechender Strauchgewächse aufweist. Die Blühpflanzen haben insbesondere als Futterquellen für Bienen einen besonders hohen ökologischen Wert. Ferner können auch Imkereibetriebe diese zusätzlichen Blühflächen zur Honigherstellung nutzen. Die windbrechenden Strauchgewächse verhindern beispielsweise eine Bodenerosion und -austrocknung durch Winde. Die windbrechenden Strauchgewächse können Wildhecken sein, die nur auf der Diverszone im Bereich der Stative angepflanzt werden.
Vorteilhafterweise ist die Wasserspeichereinrichtung eine insbesondere 10 cm bis 60 cm tiefe Bodenvertiefung, die eine wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche aufweist, wobei in der Bodenvertiefung angesammeltes Wasser durch die wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche durch aufgelockerte Erde und/oder durch ein Drainagesystem in den die Bodenvertiefung umgebenden Erdboden überleitet. Die Vertiefungsoberfläche kann ein Einsickern des Wassers ermöglichen, sodass das Wasser in der Erde gespeichert ist und für Pflanzen zur Verfügung steht. Das Drainagesystem kann aus einem unterirdischen Rohrsystem aufgebaut sein, dass auf der Vertiefungsoberfläche ausmündet. Das in der Bodenvertiefung enthaltene Wasser kann durch die Rohre abgeführt werden.
Um einen stabilen Stand des Solarmoduls zu erreichen, kann das Stativ von einem Erdhaufen umgeben sein, wobei das Stativ auf dem Boden durch den Erdhaufen fundamentartig gestützt ist, wobei der Erdhaufen eine Höhe von insbesondere in etwa 10 bis 90 cm aufweist. Der Erdhaufen kann aus dem Aushub einer Bodenvertiefung gebildet werden. Der Erdhaufen und/oder die Bodenvertiefung vergrößern die bepflanzbare Oberfläche der Diverszone. Der Erdhaufen kann dazu in einem Pflanzenaggregat integriert und vorzugsweise bepflanzt sein. So kann die Pflanzfläche bis zu 12 % vergrößert werden.
Nach einer Weiterbildung weist die Solareinrichtung zueinander benachbarte Solarmodule in einer Hauptrichtung auf, wobei sich die Diverszone unter den Solarmodulen in der Hauptrichtung erstreckt. Hierdurch werden längliche Ertragseinheiten geschaffen.
Ferner betrifft die Erfindung ein System, bei dem die Ertragseinheiten zueinander benachbart sind. Die Ertragseinheiten sind in der Hauptrichtung verlaufend zueinander parallel ausgerichtet und in einer zur Hauptrichtung senkrecht ausgerichteten Querrichtung zueinander beabstandet. Zwischen den benachbarten Ertragseinheiten ist ein Agrarflächen korridor ausgebildet, der ausreichend groß ist, um mit einer landwirtschaftlichen Maschine befahren zu werden. Der Agrarflächen korridor weist in Querrichtung in etwa 10 m bis 55 m auf.
Die Erfindung stellt mit zentralen Water-Harvesting und Windschutz- Elementen einen Zusatznutzen für die umgebende Landwirtschaft durch die zusätzlichen Elemente wie Senken, Hügel und Büsche sowie die Biodiversität sicher. Die Erfindung zielt in erster Linie nicht auf einen landwirtschaftlich genutzten Pflanzenanbau unter den Solarmodulen und damit eine Doppelnutzung eines Feldes für Stromerzeugung und den Anbau von wirtschaftlich genutzten Pflanzen. Unter diesem Aspekt ist auch ein entsprechender raumgreifender Aufbau des Systems mit relativ großen Reihenabständen wichtig.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Solareinrichtung mit darunterliegender Diverszone,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer alternativen Solareinrichtung mit darunterliegender Diverszone, Fig. 3 eine Vorderansicht der Solareinrichtungen der Figuren 1 und 2 und
Fig. 4 ein System aus Ertragseinheiten.
In Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Ertragseinheit 100 gezeigt, die eine Solareinrichtung aufweist. Die Solareinrichtung umfasst ein Solarmodul 1 , das ein Photovoltaikmodul und/oder ein Solarthermiemodul sein kann. Ferner sind in den Figuren nicht illustrierte Energieleitungen Teil der Solareinrichtung, die die Solarmodule mit einem Energienetz, einem Energiespeicher und/oder elektrischen Wechselrichtern verbinden.
Das Solarmodul 1 ist auf einem Stativ 2 aufgesetzt, so dass das Solarmodul 1 von dem Boden beabstandet ist. Der Boden ist in den Figuren durch eine horizontale durchgezogene Linie gekennzeichnet. Das Stativ 2 ist vorzugsweise orthogonal zu der den Boden kennzeichnenden Ebene, die durch die durchgezogene Linie angedeutet ist, ausgerichtet. Eine erste Kante 101 des Solarmoduls 1 weist einen geringeren Abstand zum Boden auf als eine zweite Kante 102. Die beiden Kanten 101 , 102 sind auf sich gegenüberliegenden Seiten des Solarmoduls 1 angeordnet. Das Solarmodul 1 ist raumfest auf dem Stativ 2 angebracht.
Das Solarmodul 1 ist flächig ausgebildet und weist insbesondere eine rechteckige paneelenartige Form auf. Die beiden Kanten 101 , 102 können jeweils einen geraden Verlauf aufweisen, der sich parallel zu einer durch eine durchgezogene Linie in Figur 1 angedeutete Horizontalebene 103 erstreckt. Das Solarmodul 1 kann einen Winkel a mit der Horizontalebene 103 einschließen, der entlang der gesamten ersten Kante 101 ausgebildet ist. Der Winkel a liegt zwischen 10° und 40°. Vorzugsweise kann das Solarmodul mit der Horizontalen einen Winkel a von in etwa 10° bis 15° bei einer Ausführung der Solareinrichtung als Ost/West-System einschließen. Der Winkel kann je nach Region hiervon um bis zu 10° abweichen. Bei einer südlichen Ausrichtung kann der Winkel a insbesondere 30° betragen.
Die erste Kante 101 kann zwischen 30 cm und 150 cm vom Boden beabstandet sein.
Unter dem Solarmodul 1 ist eine sich entlang des Bodens erstreckende flächige Diverszone 6, die auch Blühstreifen genannt wird, angeordnet. Das Solarmodul 1 beschattet die Diverszone 6 wenigstens teilweise insbesondere während des Tagesverlaufs. So kann je nach Ausrichtung des Solarmoduls 1 ein Abschnitt der Diverszone ständig beschattet werden, während ein Teil je nach Sonnenstand unbeschattet oder beschattet ist. Die Diverszone 6 umfasst mindestens eine Pflanzenaggregation 48, eine Wasserspeichereinrichtung 10 und/oder einen Brachbereich 46.
Die Pflanzenaggregation 48 weist wenigstens eine Sorte von Blühpflanzen und/oder eine Sorte windbrechender Strauchgewächse auf. Die Blühpflanzen haben insbesondere für Bienen einen besonders hohen ökologischen Wert als Futterquellen. Daher eigenen sich blühende Pflanzen, die lange, insbesondere ganzjährige, Blühzeiten haben. Ferner können auch Imkereibetriebe diese zusätzlichen Blühflächen zur Honigherstellung nutzen. Für die windbrechenden Strauchgewächse können Wildhecken verwendet werden, die eine Bodenerosion und -austrocknung durch Winde verhindern. Die windbrechenden Strauchgewächse können exemplarisch nur im Bereich der Stative 2 auf der Diverszone 6 angepflanzt werden, sodass die Kollision mit einem landwirtschaftlichen Fahrzeug vermieden wird.
Die Diverszonen 6 werden dabei insbesondere gleichzeitig als Water- Harversting-Elemente also Wassersammei-Elemente ausgeprägt, die bei Starkregenereignissen das Wasser auf den Agrarflächen sammeln und ein Eindringen und eine Speicherung im Boden ermöglichen. Da die Diverszonen 6 nicht von der normalen Bearbeitung verdichtet werden, kann somit die Wasseraufnahme der Agrarflächen dauerhaft verbessert werden. Die Wasserspeicherung kann durch Wasserspeichereinrichtungen 10 verbessert werden, die jeweils als Bodenvertiefung ausgebildet sind. Die Tiefe 12 der jeweiligen Bodenvertiefungen kann gegenüber dem Erdboden insbesondere 10 cm bis 60 cm betragen. Die Bodenvertiefung weist eine wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche auf, die beispielsweise durch einen Erdmeißel aufgelockert werden kann. Die Vertiefungsoberfläche kann ein Einsickern des Wassers ermöglichen, sodass das Wasser in der Erde gespeichert ist und für Pflanzen zur Verfügung steht.
Alternativ oder ergänzend kann ein Drainagesystem aus einem unterirdischen Rohrsystem aufgebaut sein, dass auf der Vertiefungsoberfläche in die Bodenvertiefung der Wasserspeichereinrichtung 10 mündet. In der Bodenvertiefung angesammeltes Wasser kann durch die wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche durch die aufgelockerte Erde in den die Bodenvertiefung der Wasserspeichereinrichtung 10 umgebenden Erdboden und/oder durch das Drainagesystem an entferntere Orte übergeleitet werden. Das in der Bodenvertiefung enthaltene Wasser kann durch die Rohre abgeführt werden und vorzugsweise an einen Ort strömen, an dem es dringend gebraucht wird. Beispielsweise kann das in den Bodenvertiefungen gespeicherte Wasser zu Anbauflächen von Gartengemüse oder sonstigen wasserintensiven Früchten geführt werden.
Die Wasserspeichereinrichtung 10 kann als Mulde oder länglicher Graben ausgeführt werden.
Die jeweiligen Bodenvertiefungen der Wasserspeichereinrichtungen 10 können auch armiert werden, in dem ein vorzugsweise formstabiles und insbesondere korbähnliches Gebilde in die Bodenvertiefung eingesetzt wird. So können schachtartige oder brunnenartige Wasserspeichereinrichtungen geschaffen werden.
Ein stabiler Stand des Solarmoduls 1 kann erreicht werden, in dem das Stativ 2 von einem Erdhaufen 9 umgeben wird. Das Stativ 2 kann in dem Erdboden verankert werden und zusätzlich kann der Erdhaufen 9 bzw. eine Erdaufschüttung oder Erdanschüttung am Übergang von Erdboden zum Stativ 2 aufgeschüttet werden. Der Erdboden kann bis kurz unter das Solarmodul 1 reichen. Das Stativ 2 wird durch den Erdhaufen 9 fundamentartig gestützt. Der Erdhaufen 9 weist üblicherweise eine Höhe von insbesondere in etwa 10 bis 90 cm auf. Ferner kann der Erdhaufen 9 aus dem Aushub der Bodenvertiefungen gebildet werden. Der Erdhaufen 9 zusammen mit der Bodenvertiefung vergrößert die bepflanzbare Oberfläche der Diverszone 6. Die Oberfläche des Erdhaufens 9 und der Bodenvertiefung können mit z.B. Blühpflanzen bepflanzt werden. Hierzu kann der Erdhaufen 9 und/oder die Bodenvertiefung in einer Pflanzenaggregation 48 integriert sein.
An die Diverszone 6 grenzt eine Agrarfläche 4 an, die für den Anbau von Feldfrüchten wie Getreide oder Kartoffeln vorgesehen ist. Auf der Seite, auf der die erste Kante 101 angeordnet ist, steht die Diverszone 6 unter dem Solarmodul hervor. Der von einer imaginären Orthogonalprojektion der ersten Kante 101 ausgehende Abschnitt der Diverszone 6 stellt eine Pufferzone 7 dar, an die ein erster Agrarflächenabschnitt 141 angrenzt. Durch die Pufferzone 7 kann eine Kollision eines sich auf der Agrarfläche 4 befindenden landwirtschaftlichen Fahrzeugs mit der Solareinrichtung vermieden werden, da die Pufferzone 7 ausgehend von der Agrarfläche 4 einen Mindestabstand zum Solarmodul 1 definiert. Die Pufferzone 7 erstreckt sich in Richtung des ersten Agrarflächenabschnitts 141 in etwa 20 cm bis 200 cm von der Orthogonalprojektion auf den Boden. Die gesamte Diverszone 6 mit der Pufferzone 7 ist bezüglich ihrer Größe so zu wählen, dass sie eine 80 %-ige Verschattung im Jahr aufweist.
Ausgehend von der imaginären Orthogonalprojektion in Richtung des Stativs 2, befindet sich der unter dem Solarmodul 1 befindliche Abschnitt der Diverszone 6. Die unter dem Solarmodul 1 ausgebildete Wasserspeichereinrichtung 10 kann einen Abstand 8 zur Orthogonalprojektion der ersten Kante 101 von in etwa 10 cm bis 80 cm aufweisen. Auf der Seite der zweiten Kante 102 erstreckt sich ein zweiter Agrarflächenabschnitt 142 bis unter das Solarmodul 1. Die Diverszone 6 endet an einem zweiten Agrar-Diverszonen-Rand 152 unterhalb des Solarmoduls 1 zwischen dem Stativ 2 und einer imaginären Orthogonalprojektion der zweiten Kante 102 auf den Boden. Der zweite Agrar-Diverszonen-Rand 152 ist in einem Abstand 5 von 10 cm bis 30 cm von dem Stativ 2 angeordnet.
In Figur 2 ist eine Seitenansicht einer prinzipiell zur Solareinrichtung 100 aus Figur 1 gleich aufgebauten Solareinrichtung 100. Die Solareinrichtung 100 der Figur 2 weist zwei Stative 2 auf, wobei beide Stative 2 durch Erdhaufen 9 stabilisiert sein können. Die den Wasserspeicher 10 bildende Bodenvertiefung kann in etwa bezüglich einer parallel zur horizontalen Ebene ausgerichteten Querrichtung 52 zwischen den beiden Erdhaufen 9 angeordnet sein. Der Erdhaufen 9 des der zweiten Kante 102 zugewandten Stativs 2 reicht in Querrichtung 52 in etwa bis zur Orthogonalprojektion der zweiten Kante 102.
In Figur 3 ist eine Vorderansicht einer Solareinrichtung 100 gezeigt, wobei eine muldenartige Bodenvertiefung als
Wasserspeichereinrichtung 10 zu sehen ist. Die zwischen zwei Stativen 2 in einer Hauptrichtung 51 quer zur Querrichtung 52 angeordnet ist. In Hauptrichtung können mehrere Solarmodule 1 angeordnet werden. Die Diverszone 6 erstreckt sich in Hauptrichtung 51.
In Figur 4 ist ein System aus sich in der Hauptrichtung 51 erstreckender Ertragseinheiten 100 auf einer Agrarfläche 4 gezeigt, die zueinander benachbart sind. Unter den Solarmodulen 1 der Ertragseinheiten 100 erstrecken sich die Diverszonen 6 in Hauptrichtung 51. Die Ertragseinheiten 100 sind in der Hauptrichtung 51 verlaufend zueinander parallel ausgerichtet und in der Querrichtung 52 zueinander beabstandet. Zwischen den benachbarten Ertragseinheiten 100 ist ein Agrarflächenkorridor 49 ausgebildet, der ausreichend groß ist, um mit einer landwirtschaftlichen Maschine befahren zu werden. Der Agrarflächenkorridor 49 weist in Querrichtung in etwa 10 m bis 55 m, insbesondere aber 40 m bis 50 m, auf.
Die Diverszone 6 weist Pflanzenaggregationen 48 auf, die beispielsweise Blühpflanzen 45 und/oder Strauchgewächse 47 umfassen und auch Brachbereiche 46 aufweisen. Ferner weist die Diverszone 6 neben den vorstehend genannten Bepflanzungen mit Blühpflanzen 45 und/oder Strauchgewächsen 47 und/oder Brachbereichen auch Abschnitte auf, die eine der Agrarfläche 4 entsprechende Bepflanzung aufweisen. Ferner können in der Diverszone 48 neben den erläuterten Pflanzenaggregation 48 und Brachbereichen 46 auch bereits beschriebene Wasserspeichereinrichtungen 10 vorgesehen sein. Sämtliche Elemente der Diverszone 6 sind in Hauptrichtung 51 nebeneinander angeordnet.
Für die Diverszone 6 und die Ertragseinheiten 100 werden insbesondere nur 10% der Agrarfläche 4 benötigt. Es können in etwa aus 10 ha Agrarfläche 4 ca. 2 MW Energie gewonnen werden. Bezugszeichen Solarmoduls Stativ Abstand Agrarfläche Diverszone Pufferzone Abstand Erdhaufen Wasserspeichereinrichtung Tiefe Blühpflanzen Brach bereich Strauchgewächse Pflanzenaggregation Hauptrichtung Querrichtung Ertragseinheit ersten Kante zweite Kante Agrarflächenabschnitt zweiter Agrarflächenabschnitt zweiter Agrar-Diverszonen-Rand

Claims

Patentansprüche
1. Ertragseinheit (100), mit mindestens einer ein Solarmodul (1) umfassenden Solareinrichtung, wobei das Solarmodul über einer sich auf dem Boden erstreckenden flächige Diverszone (6) angeordnet ist, sodass das Solarmodul (1) die Diverszone (6) wenigstens zum Teil beschattet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Diverszone (6) mindestens eine Pflanzenaggregation (48), eine Wasserspeichereinrichtung (10) und/oder ein Brachbereich (46) angeordnet ist.
2. Ertragseinheit (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Diverszone (6) und einem ersten Agrarflächenabschnitt (141) eine auf dem Boden ausgebildete flächige Pufferzone (7) angeordnet ist, die sich ausgehend von einer auf den Boden projizierten Orthogonalprojektion einer äußeren ersten Kante (101) eines flächigen Solarmoduls (1) der Solareinrichtung ausgehend um insbesondere in etwa 20 cm bis 200 cm in einer Richtung weg von der Diverszone (6) erstreckt.
3. Ertragseinheit (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diverszone (6) unterhalb des Solarmoduls (1) sich bis zu der oder sich hinaus über die Orthogonalprojektion der ersten Kante (101) erstreckt, wobei insbesondere die Pufferzone (7) Teil der Diverszone (6) ist.
4. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kante (101) tiefer liegt als ein in eine entgegengesetzte Richtung ausgerichteter äußere zweite Kante (102) des Solarmoduls (1), wobei die erste Kante (101) insbesondere zwischen in etwa 30 cm bis 150 cm über dem Boden angeordnet ist.
5. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Agrarflächenabschnitt (142) sich auf der Seite der zweiten Kante (102) bis unter das Solarmodul (1) erstreckt, sodass eine Orthogonalprojektion der zweiten Kante (102) auf den zweiten Agrarflächenabschnitt (142) des Bodens projizierbar ist.
6. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Diverszone (6) angrenzender zweiter Agrar-Diverszonen-Rand (152) des zweiten Agrarflächenabschnitts (142) von einem auf dem Boden stehendem das Solarmodul (1) stützenden Stativ (2) der Solareinrichtung angeordnet ist.
7. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Agrar-Diverszonen-Rand (152) um insbesondere in etwa 10 cm bis 30 cm zu dem Stativ (2) der Solareinrichtung beabstandet ist, wobei der zweite Agrar- Diverszonen-Rand (152) zwischen der Projektion der zweiten Kante (102) des Solarmoduls und dem Stativ (2) angeordnet ist.
8. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenaggregation (48) wenigstens eine Sorte Blühpflanzen (45) und/odereine Sorte windbrechender Strauchgewächse (47) aufweist.
9. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserspeichereinrichtung (10) eine Bodenvertiefung mit einer wasserdurchlässigen Vertiefungsoberfläche umfasst, die eine aufweist, wobei in der Bodenvertiefung angesammeltes Wasser durch die wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche durch aufgelockerte Erde und/oder durch ein Drainangesystem in den die Bodenvertiefung umgebenden Erdboden überleitet.
10. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenvertiefung der Wasserspeichereinrichtung (10) insbesondere 10 cm bis 60 cm tief ist und in der Bodenvertiefung angesammeltes Wasser durch die wasserdurchlässige Vertiefungsoberfläche durch aufgelockerte Erde und/oder durch ein Drainangesystem in den die Bodenvertiefung umgebenden Erdboden überleitet.
11. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stativ (2) von einem Erdhaufen (9) umgeben ist, wobei das Stativ (2) auf dem Boden durch den Erdhaufen (9) fundamentartig gestützt ist, wobei der Erdhaufen (9) eine Höhe von insbesondere in etwa 10 bis 90 cm aufweist.
12. Ertragseinheit (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdhaufen (9) in ein Pflanzenaggregat integriert und vorzugweise bepflanzt ist.
13. Ertragseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das die Solareinrichtung zueinander benachbarte Solarmodule (1) in einer Hauptrichtung (51) aufweist, wobei sich die Diverszone (6) unter den Solarmodulen (1) in der Hauptrichtung (51) erstreckt.
14. System mit Ertragseinheiten (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander benachbarten, sich zueinander in der Hauptrichtung (51) parallel erstreckenden Ertragseinheiten (100) einen Abstand in einer zur Hauptrichtung (51) senkrecht ausgerichteten Querrichtung (52) aufweisen, sodass zwischen den benachbarten Ertragseinheiten (100) ein Agrarflächenkorridor (49) ausgebildet ist, der ausreichend groß ist, um mit einer landwirtschaftlichen Maschine befahren zu werden.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Agrarflächenkorridor (49) in Querrichtung (52) in etwa 10 m bis 55 m aufweist.
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