DE102018202560A1

DE102018202560A1 - System zum Sammeln und Speichern von Wasser

Info

Publication number: DE102018202560A1
Application number: DE102018202560.6A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-22

Abstract

Es ist ein System zum Sammeln und Speichern von Niederschlagswasser, insbesondere für eine Bewässerung von landwirtschaftlich genutzten Flächen, offenbart. Das System weist mindestens einen Speicherbehälter (2) und mindestens eine Sammelfläche (5) auf. Der mindestens eine Speicherbehälter (2) stellt ein Speichervolumen (7) zur Aufnahme von Wasser bereit. Die mindestens eine Sammelfläche (5) dient dem Sammeln von Niederschlagswasser und ist zum Leiten von auf der Sammelfläche (5) auftreffendem Niederschlagswasser zu einer Ablaufkante (4) geneigt. Dabei weist der mindestens eine Speicherbehälter (2) mindestens eine Wasseraufnahmeöffnung (6) auf, wobei die Wasseraufnahmeöffnung (6) derart relativ zu einer der Ablaufkanten (4) angeordnet ist, dass auf der Sammelfläche (5) auftreffendes Niederschlagswasser über die Wasseraufnahmeöffnung (6) in das Speichervolumen (7) gelangt. Ergänzend weist der Speicherbehälter (2) eine Abflussöffnung zum gesteuerten Entnehmen von in dem Speichervolumen (7) gespeicherten Niederschlagswasser auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Sammeln und Speichern von Wasser, insbesondere für eine Bewässerung von landwirtschaftlich genutzten Flächen.
Ein wichtiger und limitierender Faktor in der Landwirtschaft ist die Wasserverfügbarkeit. Wenn nicht genügend Wasser vorhanden ist, ist auch der landwirtschaftliche Ertrag verringert. Bei Trockenheit müssen landwirtschaftliche Flächen bewässert werden, um Pflanzenwachstum zu ermöglichen und Ernteausfälle zu verhindem. Üblicherweise wird das Wasser zu diesem Zweck von mehr oder weniger weit entfernten Quellen, wie zum Beispiel einem Fluss, einem See, einem Brunnen oder Zisternen, zum Ort des Bedarfs - der Agrarfläche - transportiert. Derartige Bewässerungssysteme haben den Nachteil, dass natürliche Wasserressourcen in nicht unerheblichem Maße ausgebeutet werden.
Neben dem Transport des Wassers von derartigen Quellen oder ergänzend ist als umweltfreundliche und ressourcenschonende Form der Wassernutzung das Sammeln und Speichern von Niederschlagswasser direkt am Ort des Bedarfs bekannt. Hierzu werden Wasserzistemen installiert, in denen während Niederschlägen gesammeltes Wasser für die spätere Bewässerung gespeichert wird. Meist wird das Wasser hierzu auf größeren Sammelflächen, beispielsweise Dachflächen, gesammelt. Insbesondere in Regionen mit regelmäßigen Niederschlägen kann auf diese Weise der Wasserbedarf für Bewässerungen zu einem erheblichen Maße oder sogar vollständig gedeckt werden. Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass diese entweder eine relativ große Grundfläche für den Wassertank benötigen oder durch die Installation der Wassertanks im Boden einen hohen Installationsaufwand mit sich bringen.
Sammelflächen, die bei derartigen Zisternen-Lösungen während Niederschlägen Wasser sammeln, können beispielsweise durch Photovoltaikanlagen gebildet sein. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenenergie in Strom um und tragen zu einer umweltfreundlichen, nachhaltigen Energiegewinnung bei. Meist sind Freiflächen-Photovoltaikanlagen dicht über dem Erdboden aufgeständert. Die Fläche unter der Photovoltaikanlage geht dadurch für jegliche sonstige Nutzung verloren. Insbesondere ist keine landwirtschaftliche Nutzung der Fläche mehr möglich.
Zur Lösung dieser Landnutzungskonkurrenz sind Freiflächen-Photovoltaikanlagen entwickelt worden, die so hoch aufgeständert sind, dass sie eine landwirtschaftliche Nutzung der Fläche unter der Photovoltaikanlage erlauben. Dadurch ist eine Doppelnutzung der Fläche möglich: Die Fläche steht der Energiegewinnung und gleichzeitig der landwirtschaftlichen Produktion zur Verfügung. Da sowohl die Nahrungsmittelproduktion wie auch die Energiegewinnung an Bedeutung gewonnen haben, ist diese Form der Stromgewinnung, auch Agrophotovoltaik genannt, von Vorteil gegenüber anderen Freiflächen-Photovoltaikanlagen, die dicht über dem Boden niedrig aufgeständert sind.
Agrophotovoltaikanlagen sind bereits in Deutschland, dem europäischen Ausland, in Japan und Chile in Betrieb. So sind beispielsweise in Frankreich an der Universität von Montpellier Weizen und Salatsorten unter einer kleinen Agrophotovoltaikanlage kultiviert worden. Andere Anlagen wurden in Italien auf der Villa Crespia und in den Abruzzen, Campo d'Eco, errichtet. In Deutschland wurde 2013 die erste Agrophotovoltaikanlage an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf als Forschungsanlage betrieben. Eine größere Agrophotovoltaikanlage wurde im Jahr 2016 auf der Biohofgemeinschaft Heggelbach in Herdwangen-Schönach errichtet.
Die DE 10 2012 002 551 A1 beschäftigt sich mit der Optimierung des Pflanzenertrags unter der Photovoltaikanlage bei gleichzeitig hohem elektrischem Ertrag durch die Photovoltaikanlage. Hierzu ist eine Optimierung der Anordnung und Ausrichtung von Solarmodulen beschrieben. Es sind eine Vielzahl von Pflanzenarten aufgezählt, die von der teilweisen Beschattung unter der Photovoltaikanlage profitieren oder gleich gut gedeihen wie auf einer freien, nicht beschatteten Fläche.
Diese Beispiele zeigen, dass die landwirtschaftliche Nutzung von Flächen unter Agrophotovoltaikanlagen möglich ist und funktioniert. Sie bieten sogar Vorteile für bestimmte Pflanzenarten aufgrund der teilweisen Beschattung des Bodens durch die Photovoltaikmodule und dem daraus resultierenden, geringeren Wasserbedarf. Bei einigen anderen, mehr lichtbedürftigen Pflanzenarten hat sich herausgestellt, dass der Ertrag lediglich um etwa 20% reduziert ist. Allerdings bleibt das Problem der Wasserversorgung weiterhin bestehen.
Aus der DE 10 2013 002 825 A1 ist eine Photovoltaikanlage bekannt, bei der ein Wassertank in das Fundament der Photovoltaikanlage integriert ist und dadurch eine untrennbare Einheit mit dem dort beschriebenen Photovoltaik-Modul bildet. Bei Regen wird das durch ein Photovoltaik-Modul aufgefangene Wasser in den Wassertank geleitet. Nachteilig an diesem System ist, dass für die Installation tiefe Ausschachtungen im Erdboden hergestellt werden müssen, um das Fundament der Anlage inklusive Wassertank aufzunehmen. Dabei geht Nutzfläche für die landwirtschaftliche Bewirtschaftung verloren, da unmittelbar über dem Tank nicht ausreichend Erde verbleiben wird, um ein gutes Pflanzenwachstum zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit geringem Installationsaufwand das Sammeln und Speichern von Niederschlagswasser ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach weist das in Rede stehende System auf:

mindestens einen Speicherbehälter, der ein Speichervolumen zur Aufnahme von Wasser bereitstellt, und
mindestens eine zum Sammeln von Niederschlagswasser ausgebildete Sammelfläche, die zum Leiten von auf der Sammelfläche auftreffendem Niederschlagswasser zu einer Ablaufkante eine Neigung aufweist,
wobei der mindestens eine Speicherbehälter mindestens eine Wasseraufnahmeöffnung aufweist, wobei die Wasseraufnahmeöffnung derart relativ zu einer der Ablaufkanten angeordnet ist, dass auf der Sammelfläche auftreffendes Niederschlagswasser über die Wasseraufnahmeöffnung in das Speichervolumen gelangt, und
wobei der Speicherbehälter zusätzlich eine Abflussöffnung zum gesteuerten Entnehmen von in dem Speichervolumen gespeicherten Wasser aufweist.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass ein System zum Sammeln und Speichern von Wasser auf besonders einfache Art und Weise geschaffen werden kann, wenn Speicherbehälter direkt bei einer Ablaufkante einer Sammelfläche installiert werden. Hierzu weist das erfindungsgemäße System mindestens einen Speicherbehälter auf, in dessen Inneren ein Speichervolumen zur Aufnahme von Wasser (oder anderen Flüssigkeiten) bereitgestellt ist.
Das erfindungsgemäße System weist mindestens eine Sammelfläche auf, die zum Sammeln von Wasser während Niederschlägen ausgebildet ist. Dabei ist es prinzipiell von untergeordneter Bedeutung, ob das Niederschlagswasser von Regen, Tau, Schnee oder anderen Niederschlägen stammt. Die mindestens eine Sammelfläche weist hierzu eine Neigung auf, wodurch auf die Sammelfläche auftreffendes Niederschlagswasser an eine Ablaufkante gelenkt wird. Dabei ist das Ausmaß der Neigung weitgehend unerheblich. Die Sammelfläche sollte nicht zu flach sein, damit das Niederschlagswasser zuverlässig zu der Ablaufkante fließen kann. Gleichzeitig sollte die Sammelfläche nicht zu steil sein, damit ausreichend Niederschlag durch die Sammelfläche gesammelt werden kann. Dabei dürften sinnvolle Neigungen der Sammelfläche zwischen 5° und 50° gegenüber der Horizontalen liegen.
Der mindestens eine Speicherbehälter weist eine Wasseraufnahmeöffnung auf, die einen Zugang für Niederschlagswasser zu dem Speichervolumen des Speicherbehälters bildet. Dabei ist die Wasseraufnahmeöffnung relativ zu der Ablaufkante einer der Sammelflächen derart angeordnet, dass auf der Sammelfläche auftreffendes und an die Ablaufkante geleitetes Niederschlagswasser durch die Wasseraufnahmeöffnung in das Speichervolumen gelangen kann. Auf diese Weise entsteht ein Wasserreservoir, das unmittelbar bei der Sammelfläche angeordnet ist und auf diese Weise keine zusätzliche Bodenfläche verbraucht. Gleichzeitig kann eine Abschattung minimiert werden, was insbesondere bei der Verwendung des Systems im Zusammenhang mit landwirtschaftlich genutzten Flächen einen großen Vorteil bietet.
Zum Entnehmen von in dem Speichervolumen gespeichertem Wasser weist jeder der mindestens einen Speicherbehälter eine Abflussöffnung auf. Die Abflussöffnung ist derart ausgebildet, dass eine gesteuerte Entnahme des gespeicherten Wassers gewährleistet werden kann. Üblicherweise wird diese Funktionalität durch ein steuerbares Ventil bereitgestellt. Auf diese Weise kann gespeichertes Wasser gezielt wieder aus dem Speichervolumen entnommen werden und dadurch eine bedarfsgerechte Nutzung des gespeicherten Wassers erfolgen.
Prinzipiell kann die mindestens eine Sammelfläche durch verschiedenste Flächen gebildet sein. Denkbar wäre beispielsweise, dass die Sammelfläche durch eine Dachfläche gebildet ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die mindestens eine Sammelfläche jedoch durch ein Photovoltaikpanel gebildet. Dabei ist das Photovoltaikpanel in ganz besonders bevorzugter Weise Teil einer Agrophotovoltaikanlage, die über einer landwirtschaftlichen Nutzfläche installiert ist. Dies bedeutet, dass die Photovoltaikpanele derart hoch aufgeständert sind, dass landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge unterhalb der Photovoltaikpanele hindurchfahren und die Nutzfläche bewirtschaften können.
Die Wasseraufnahmeöffnung kann auf verschiedenste Arten ausgebildet sein. In der einfachsten Ausgestaltung ist die Wasseraufnahmeöffnung durch einen im Wesentlichen rechteckförmigen Ausschnitt an einer der Wandungen des Speicherbehälters ausgebildet. Es versteht sich, dass die Wasseraufnahmeöffnung aber auch durch beliebig anders geformte Öffnungen in dem Speicherbehälter gebildet sein kann, solange diese Öffnungen gewährleisten, dass Niederschlagswasser von der Ablaufkante der zugeordneten Sammelfläche durch die Wasseraufnahmeöffnung in das Speichervolumen gelangen kann.
Prinzipiell kann die Wasseraufnahmeöffnung derart ausgeführt sein, dass sie stets offen ist. Allerdings kann durch eine derart ausgeführte Wasseraufnahmeöffnung Schmutz (wie beispielsweise Blätter) in das Speichervolumen gelangen und/oder in dem Speichervolumen gespeichertes Wasser ungehindert verdunsten. Daher ist vor oder bei der Wasseraufnahmeöffnung vorzugsweise ein Schutzgitter und/oder eine Verschlussklappe angebracht.
Ein Schutzgitter kann verhindern, dass Schmutz in das Speichervolumen gelangt. Im einfachsten Fall ist ein derartiges Schutzgitter durch eine Reihe von parallel verlaufenden Streben oder eine rautenförmige Gitterstruktur erreicht. Hierbei ist wichtig, dass das Schutzgitter nicht dafür sorgt, dass über die Ablaufkante in Richtung Wasseraufnahmeöffnung gelangendes Wasser an dem Speicherbehälter vorbei geleitet wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Schutzgitter leicht in das Innere des Speicherbehälters gebogen ist.
Eine Verschlussklappe ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand schwenkbar ist. Dabei kann die Verschlussklappe in dem geschlossenen Zustand die Wasseraufnahmeöffnung vollständig oder weitgehend vollständig abdecken. Es ist auch denkbar, dass die Verschlussklappe durch einzelne Teilklappen gebildet ist, die gemeinsam die Funktion einer derartigen Verschlussklappe bereitstellen. Durch eine Verschlussklappe kann zum einen die Verdunstung von Wasser aus dem Speichervolumen minimiert und zum anderen Verschmutzung des Speichervolumens wirkungsvoll verhindert werden. Dabei kann die Verschlussklappe auf verschiedene Arten befestigt sein. Denkbar wäre beispielsweise eine Befestigung der Verschlussklappe direkt an einer der Wandungen des Speicherbehälters. Es wäre aber auch denkbar, dass die Verschlussklappe an einer Haltevorrichtung befestigt ist, durch die der Speicherbehälter bei der Speicherfläche gehalten wird.
Zudem kann die Mechanik, mit der die Verschlussklappe vor die Wasseraufnahmeöffnung bewegt wird, auf unterschiedlichste Arten ausgebildet sein. Im einfachsten Fall ist die Verschwenkbarkeit der Verschlussklappe durch ein einfaches Scharnier oder mehrere Scharniere gewährleistet. Es ist aber auch denkbar, dass die Verschwenkmechanik dazu ausgebildet ist, beim Öffnen der Verschlussklappe diese zunächst von der Wasseraufnahmeöffnung wegzuheben (beispielsweise nach außen) und danach die Verschlussklappe in einer im Wesentlichen parallel zu der Verschlussklappe verlaufenden Bewegung von der Wasseraufnahmeöffnung wegzubewegen. Eine derartige Bewegung ist beispielsweise im Zusammenhang von Autoschiebedächern hinlänglich bekannt. Ein Fachmann wird erkennen, dass es hier lediglich darauf ankommt, eine Verschwenkbarkeit zwischen einem geschlossenen und einem geöffneten Zustand bereitzustellen, die Art der Verschwenkung jedoch von untergeordneter Bedeutung ist.
In einer Weiterbildung ist ein Motor zur Verschwenkung der Verschlussklappe zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand bzw. umgekehrt bereitgestellt. Ein derartiger Motor wird üblicherweise durch einen Elektromotor gebildet sein. Bei dieser Weiterbildung kann zudem eine Motorsteuerung vorgesehen sein, die die Verschlussklappe abhängig von weiteren Randbedingungen in den geöffneten Zustand, den geschlossenen Zustand und/oder einen Zustand dazwischen verschwenkt. Eine derartige „weitere Randbedingung“ kann beispielsweise das Detektieren von Niederschlag sein. Wenn erkannt wird, dass Regen fällt und ein maximaler Wasserstand in dem Speichervolumen noch nicht erreicht ist, kann die Motorsteuerung den Motor dazu veranlassen, die Verschlussklappe in den geöffneten Zustand zu verschwenken. Umgekehrt kann eine „weitere Randbedingung“ darin bestehen, dass das Erreichen eines maximalen Wasserstands detektiert wird. In diesem Fall sollte (auch bei wieder anhaltendem Niederschlag) kein weiteres Wasser in das Speichervolumen gelenkt werden, so dass die Motorsteuerung die Verschlussklappen in den geschlossenen Zustand verschwenken würde. Auch wenn der Niederschlag endet, könnte die Motorsteuerung die Verschlussklappe zum Verschwenken in den geschlossenen Zustand veranlassen. Aus diesen einfachen, nicht beschränkend zu verstehenden Beispielen ist zu erkennen, was vorliegend unter „weitere Randbedingungen“ verstanden wird. Hierbei kann die Motorsteuerung von einer übergeordneten Einheit gesteuert werden.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems befinden sich die Speicherbehälter auf einem Flachdach eines Gebäudes. Das gespeicherte Wasser kann zu verschiedenen Zwecken verwendet werden, beispielsweise für die Autowäsche oder für die Gartenbewässerung oder die Toilettenspülung in Wohnhäusern oder öffentlichen Gebäuden. Denkbar ist auch die Verwendung als Kühlwasser in Fabrikgebäuden. In diesen Fällen kann das gespeicherte Wasser den jeweiligen Brauchwasserleitungen oder Brauchwasserverteilungssystemen zugeführt werden.
In einer anderen, ganz besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems bildet dieses eine Bewässerungsanlage. Hierzu wäre die Abflussöffnung mit einer Bewässerungseinrichtung verbunden. Dabei kann für jede Abflussöffnung des mindestens einen Speicherbehälters eine eigene Bewässerungseinrichtung vorgesehen sein, allerdings kann auch eine Bewässerungseinrichtung für mehrere oder gar alle Abflussöffnungen genutzt werden. Die Bewässerungseinrichtung kann rein passiv funktionieren, d. h. das Wasser gelangt durch die Schwerkraft aus dem Speichervolumen in die Bewässerungseinrichtung. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die Bewässerungseinrichtung durch einen Rieselschlauch oder einen Tropfschlauch gebildet ist. Die Bewässerungseinrichtung kann aktiv ausgebildet sein. Eine derartige aktive Bewässerungseinrichtung kann eine Pumpe aufweisen, mit der das in dem/den Speichervolumen vorhandene Wasser aus den Speicherbehältern gepumpt wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Bewässerungseinrichtung einen Sprenger umfasst. Die Auswahl einer aktiven oder passiven Bewässerungseinrichtung oder die Art der Verteilung des Wassers zur Bewässerung wird im Wesentlichen von dem jeweiligen Einsatz des Bewässerungssystems abhängen.
Je nach Art der Verwendung des erfindungsgemäßen Systems und je nach Anzahl der verwendeten Speicherbehälter können die Speicherbehälter entweder einzeln verwendet werden oder es sind einzelne oder alle Speicherbehälter untereinander mit Ausgleichsschläuchen oder Ausgleichskanälen verbunden. Bei der Verwendung von Ausgleichsschläuchen/Ausgleichskanälen kann erreicht werden, dass eventuell in einem Speicherbehälter überschüssig vorhandenes Wasser in einen anderen Speicherbehälter geleitet werden kann.
Prinzipiell können die Speicherbehälter verschiedentlich geformt sein. Sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Querrichtung ist eine große Anzahl möglicher Formen denkbar. Der Speicherbehälter muss nicht zwingend gleichförmig aufgebaut sein. Sowohl eine Variation des Querschnitts als auch eine Biegung in Längsrichtung sind prinzipiell denkbar. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der mindestens eine Speicherbehälter jedoch als Prisma ausgebildet. Die Grundfläche des Prismas kann dabei verschiedentlich ausgebildet sein. Lediglich beispielhaft, jedoch nicht auf diese beschränkt sei auf einen Querschnitt in Form eines Kreises, einer Ellipse, eines Quadrats, eines Rechtecks oder eines anderen Vielecks verwiesen. Dabei würden die Grund- und Deckflächen jeweils die geschlossenen Enden des Speicherbehälters bilden, während die Seitenflächen die Längsausdehnung des Speicherbehälters definieren. Die Wasseraufnahmeöffnung wird dabei üblicherweise an einer der Seitenflächen ausgebildet sein. Dabei muss die Wasseraufnahmeöffnung nicht zwingend symmetrisch auf einer Seitenfläche angeordnet sein. So kann beispielsweise bei einem Speicherbehälter mit einem rechteckigen Querschnitt die lange Kante des Rechteckquerschnitts horizontal orientiert sein und die Wasseraufnahmeöffnung an einem Rand der im installierten Zustand nach oben gerichteten Seitenfläche ausgebildet sein. Auf diese Weise würde der Speicherbehälter minimal über die Sammelfläche hinausragen und damit, insbesondere bei der Verwendung bei einer Agrophotovoltaikanlage, eine minimale Abschattung erzeugen.
Prinzipiell können Speicherbehälter vorgesehen sein, die in Quer- und Längsrichtung ähnliche Ausmaße haben. So ist denkbar, dass zylinderförmige Speicherbehälter verwendet werden, deren Durchmesser annähernd so groß ist wie deren Höhe. Andere derartige Speicherbehälter können beispielsweise als Quader ausgebildet sein, wobei dessen Höhe ähnlich groß ist wie dessen Länge. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass ein leckgeschlagener Speicherbehälter nur geringe Auswirkungen auf das Gesamtsystem hat, da aus derartig dimensionierten Speicherbehältern weniger Wasser auslaufen kann als bei Speicherbehältern mit einer großen Ausdehnung in Längsrichtung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Speicherbehälter aber in ihrer Längsausdehnung deutlich größer als in ihrer Querausdehnung. Dies bedeutet, dass die Speicherbehälter in Längsrichtung vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie in Querrichtung sind. Besonders bevorzugter Weise sind die Speicherbehälter in Längsrichtung jedoch mindestens dreimal so ausgedehnt wie in Querrichtung, ganz besonders bevorzugter Weise mindestens viermal so ausgedehnt. Derart ausgestaltete Speicherbehälter lassen sich besonders gut an eine Ablaufkante einer Sammelfläche installieren.
Der mindestens eine Speicherbehälter kann aus verschiedensten Materialien hergestellt sein. Wenn die Struktur, die den mindestens einen Speicherbehälter bei der Ablaufkante trägt, ausreichend stabil ist, kann der Speicherbehälter aus einem Edelstahl (oder generell aus Stahl) hergestellt sein. Andernfalls empfiehlt es sich jedoch, die Speicherbehälter aus einem leichten Material herzustellen. Hier würde sich beispielsweise Aluminium oder Kunststoff empfehlen. Insbesondere bei der Verwendung der Speicherbehälter in einer Agrophotovoltaikanlage kann es sinnvoll sein, wenn das Material des Speicherbehälters zusätzlich transparent ist, da dadurch eine Abschattung der landwirtschaftlichen Fläche durch die Speicherbehälter reduziert wird. Ein derartiges leichtes, transparentes und dennoch widerstandsfähiges Material kann durch Acrylglas (auch als Plexiglas bekannt) gebildet sein. In einer anderen Ausgestaltung kann der Speicherbehälter aus Holz gebildet sein.
Je nach Material des Speicherbehälters kann es sinnvoll sein, wenn das Speichervolumen (d.h. die Innenseite des Speicherbehälters) zusätzlich beschichtet oder mit einer Folie ausgekleidet ist. So ist es beispielsweise bei einem Stahltank sinnvoll, wenn die Innenfläche des Tanks beschichtet ist. Hier kann beispielsweise eine widerstandfähige Kunststoffbeschichtung aufgebracht sein. Bei einem Speicherbehälter aus Holz bietet es sich an, wenn die Innenflächen des Speicherbehälters mit einer wasserdichten Folie ausgekleidet sind. Hierfür geeignete Folien bzw. Beschichtungen sind aus der Praxis hinlänglich bekannt.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sind die Sammelflächen an einer Trägerstruktur befestigt. Diese Trägerstruktur umfasst zumindest Stützen, Längs- und Querträger. Ergänzend können noch weitere Strukturelemente vorhanden sein, wie beispielsweise Versteifungselemente. Dabei sorgen die Stützen dafür, dass die Längs- und Querträger in einem gewissen Abstand zu einem Untergrund gehalten werden. Wie groß dieser Abstand ist, hängt von der jeweiligen Trägerstruktur und der Verwendung der darunterliegenden Fläche ab. Wenn die Trägerstruktur samt Sammelflächen durch eine Agrophotovoltaikanlage gebildet ist, werden die Stützen einen Abstand zwischen Untergrund und Längs- und Querträger bereitstellen, der im Bereich zwischen 4 und 6 m liegen dürfte. Die Längs- und Querträger bilden ein vorzugsweise horizontal ausgerichtetes Gerüst, an dem die Sammelflächen befestigt sind. Dabei sind die Längsträger die Träger, die in eine Richtung parallel zu den Ablaufkanten der Sammelflächen verlaufen.
Die Stützen sind an/auf einem Untergrund befestigt und tragen die verbundenen Längs- und Querträger. Dabei können die Stützen auf einer Stein- oder Betonfläche festgeschraubt sein. Vorzugsweise sind die Stützen jedoch mit Bodenankern befestigt, die ins Erdreich geschraubt oder gerammt sind. Aus der Praxis sind verschiedenste Möglichkeiten bekannt, wie eine derartige Trägerstruktur aufgebaut und an/auf einem Untergrund befestigt sein kann.
Bei der Verwendung einer derartigen Trägerstruktur können die Sammelbehälter mit einer Haltevorrichtung an der Trägerstruktur befestigt sein. Dabei bietet es sich an, wenn die Haltevorrichtung an einem oder mehreren der Längsträgern befestigt ist. Dabei kann die Haltevorrichtung verschiedentlich ausgebildet sein, solange ein sicheres und zuverlässiges Halten der Sammelbehälter an der Trägerstruktur gewährleistet ist. Denkbar wäre beispielsweise, dass eine hakenförmige Struktur an den Sammelbehälter angeschweißt oder angeschraubt ist, die dann als Haltevorrichtung mit der Trägerstruktur verbunden ist. Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung jedoch bügelartig ausgebildet und untergreift den jeweils zu haltenden Sammelbehälter. Dabei kann eine derartige bügelartige Haltevorrichtung relativ schmal ausgebildet sein, so dass mehrere dieser Haltevorrichtungen gemeinsam einen Sammelbehälter halten. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Haltevorrichtung jedoch derart breit ausgebildet, dass sich die Haltevorrichtung über einen wesentlichen Teil der Länge des Sammelbehälters oder gar die gesamte Länge des Sammelbehälters erstreckt. Auf diese Weise kann das Gewicht des Sammelbehälters samt dem dort gespeicherten Wasser gut über die Haltevorrichtung an die Trägerstruktur abgeleitet werden und die Haltevorrichtung trägt zu einer zusätzlichen Stabilisierung des Trägers bei, an dem die Haltevorrichtung befestigt ist. Es ist denkbar, dass eine derartige breite Haltevorrichtung mehrere Durchbrechungen hat, um das Gewicht der Haltevorrichtung gering zu halten.
Wenn ausreichend Platzangebot zwischen Längsträgern und Ablaufkante besteht, ist es auch möglich, dass die Speicherbehälter auf die Längsträger gestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung können Haltevorrichtungen vorgesehen sein, die den Speicherbehälter an der Stellposition halten. Eine derartige Haltevorrichtung kann beispielsweise durch Winkel gebildet sein, die eine Kante des Speicherbehälters umgreift und an einem der Längsträger festgeschraubt oder festgeschweißt ist. Wenn die Speicherbehälter zylinderförmig ausgebildet sind, können die Haltervorrichtungen auch durch viertelkreisförmige Profile gebildet sein, die ein Wegrollen der Speicherbehälter verhindem.
Generell ist es auch denkbar, dass zusätzliche Trägerelemente in die Trägerstruktur eingefügt werden, um die durch die Sammelbehälter und das dort gespeicherte Wasser zusätzlich auf der Trägerstruktur lastenden Kräfte besser in den Untergrund ableiten zu können. Dabei können insbesondere zusätzliche Stützen und/oder zusätzliche Längsträger eingefügt sein. Diese Herangehensweise ist auch möglich, wenn die Längsträger nicht derart angeordnet sind, dass eine sinnvolle Anordnung der Speicherbehälter möglich ist. In diesem Fall würden die zusätzlichen Trägerelemente die Trägerstruktur ergänzen.
Zur Erhöhung des Speichervolumens des Gesamtsystems können zudem längs der Stützen der Trägerstruktur Zusatzbehälter angeordnet sein, in die Wasser aus dem Speichervolumen der Speicherbehälter über die jeweilige Abflussöffnung der Speicherbehälter geleitet werden kann. Da die Speicherbehälter über eine steuerbare Abflussöffnung verfügen, kann - je nach Bedarf - Wasser aus dem Speichervolumen der Speicherbehälter in diese/n Zusatzbehälter abgeleitet werden. Denkbar wäre beispielsweise, dass eine Maximalbefüllung der Speicherbehälter festgelegt ist. Wenn weiteres Niederschlagswasser durch die Sammelflächen gesammelt wird und der Wasserstand in einem oder mehreren der Speicherbehälter die Maximalbefüllung erreicht, so kann bei ausreichender Kapazität in dem Zusatzbehälter ein Teil des Wassers aus dem/den Speicherbehälter/n in den/die Zusatzbehälter abgeleitet werden. Dabei empfiehlt es sich, dass die Zusatzbehälter eine relativ kleine Grundfläche einnehmen, so dass lediglich ein geringer Verlust an Stellfläche entsteht. Gleichzeitig bleiben die Speicherbehälter bei den Sammelflächen - trotz der Zusatzbehälter - weiterhin Speicherbehälter und speichern in dem Speichervolumen Wasser. Ergänzend ist möglich, dass an den Zusatzbehältern eine Einfüllöffnung vorhanden ist. Sollte eine „externe“ Befüllung des Wasserspeichersystems gewünscht sein, d.h. dass Wasser über einen anderen Weg als ein Sammeln durch die Sammelflächen in das Speichersystem gelangen soll, kann diese Einfüllöffnung an den Zusatzbehältern genutzt werden. Da diese Zusatzbehälter üblicherweise besser für eine Zusatzbefüllung erreichbar sein werden als die Speicherbehälter, kann diese Einfüllöffnung eine Zusatzbefüllung einfacher gestalten.
Wenn das System zur Bewässerung dient, kann ergänzend eine Bewässerungssteuerung vorgesehen sein, die einen Sensoreingang und einen Steuerausgang aufweist. Der Sensoreingang dient dazu, mittels Sensoren gewonnene Sensordaten in die Bewässerungssteuerung einzugeben. Derartige Sensoren können beispielsweise Feuchtigkeitssensoren zur Messung von Bodenfeuchtigkeit, Regensensoren zur Messung von Niederschlag, Temperatursensoren, Windsensoren und/oder Füllstandsensoren zur Messung des Füllstands eines Speicherbehälters sein. Der Steuerausgang dient dazu, Steuersignale zu Aktuatoren des Systems auszugeben. Derartige Aktuatoren können beispielsweise Motoren zur Steuerung von Verschlussklappen vor den Wasseraufnahmeöffnungen der Speicherbehälter, Ventile an den Abflussöffnungen der Speicherbehälter und/oder Pumpen eines Bewässerungssystems sein.
Die Bewässerungssteuerung kann dabei einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, in dem Protokollnachrichten ablegbar sind. So ist denkbar, dass die Bewässerungssteuerung empfangene Sensordaten, ausgesendete Steuersignale, eventuell auftretende Fehler, Zugriffe über eine Schnittstelle zu der Bewässerungssteuerung und/ oder weitere während des Betriebs der Bewässerungssteuerung anfallende Daten protokolliert und in dem nichtflüchtigen Speicher ablegt. Auf diese Weise kann durch Wartungspersonal oder den Eigentümer oder Betreiber der Anlage problemlos nachvollzogen werden, wie die Bewässerungssteuerung arbeitet, was insbesondere im Fehlerfall eine Fehlersuche begünstigen kann.
Eine derartige Bewässerungssteuerung kann zudem eine Schnittstelle für einen entfernten Zugriff auf die Bewässerungssteuerung aufweisen. Diese Schnittstelle kann beispielsweise über ein Weitbereichsnetzwerk, beispielsweise ein Mobilfunknetz, erreichbar sein. Auf diese Weise kann beispielsweise über eine Internet-Verbindung auf die Bewässerungssteuerung zugegriffen werden, Protokollnachrichten ausgelesen, Wasserstände innerhalb der Speicherbehälter überprüft, Steuereingriffe vorgenommen, Bewässerungsvorgänge gestartet und/oder auf sonstige Weise mit der Bewässerungssteuerung interagiert werden.
Prinzipiell kann die eventuell notwendige Elektronik und Elektrik aus dem öffentlichen Stromnetz mit Energie versorgt werden. Denkbar wäre auch die Versorgung über einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator. Wenn das System durch eine Photovoltaikanlage gebildet ist, kann jedoch auch der durch die Photovoltaikanlage erzeugte Strom zur Versorgung der Elektrik/Elektronik genutzt werden.
Ganz besonders bevorzugter Weise ist das System modular aufgebaut. Dies bedeutet im einfachsten Fall, dass die Sammelfläche und eine eventuell notwendige Trägerstruktur bereits vorhanden sind und dass die Speicherbehälter samt notwendigem Installationsmaterial nachträglich angebracht werden. Entsprechend wären auch die Speicherbehälter, eventuell vorhandene Haltevorrichtungen und andere zusätzliche Komponenten derart ausgebildet, dass sie möglichst flexibel an bestehende Anlagen angebracht werden können.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems,
2 eine Seitenansicht des Systems nach 1 mit einer Trägerstruktur,
3 eine Ansicht von vorne auf das System nach 1,
4 eine Ansicht von vorne auf das System nach 3 mit geöffneter Verschlussklappe,
5 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einer anders ausgestalteten Haltevorrichtung und
6 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems mit einem Sammelbehälter mit rechteckigem Querschnitt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem, bestehend aus mehreren einzelnen, an den Enden abgeschlossenen Speicherbehältem, und hat die Eigenschaft, dass es an die meisten hoch aufgeständerten Freiflächen-Photovoltaikanlagen angebaut werden kann. Die Speicherbehälter liegen mit dem unteren Teil in Halterungen aus Stahl oder Aluminium, die an die Form und Größe des aufgenommenen Speicherbehälters angepasst sind. Die Halterungen sind an dem Ständerwerk der Photovoltaikanlage befestigt. Das Speicherbehältersystem ist in einer Höhe dicht unterhalb der Photovoltaikmodule angebracht. Dadurch behindern sie die landwirtschaftliche Bewirtschaftung der Fläche unter der Photovoltaikanlage nicht, weil die landwirtschaftlichen Maschinen genug Platz haben, um unter dem Speicherbehältersystem hindurch fahren zu können. Die Speicherbehälter haben an der Oberseite lange, rechteckige Wasseraufnahmeöffnungen, durch die bei Regen das Regenwasser aufgefangen wird und auf diese Weise in den Speicherbehältern gesammelt wird.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung gibt es anstatt der Öffnungen an der Oberseite der Speicherbehälter rechteckige Verschlussklappen, die sich bei Regen automatisch öffnen und nach dem Regen wieder automatisch schließen. Dazu sind an der Photovoltaikanlage Regensensoren angebracht. Die Verschlussklappen werden bei Regen mittels einer Verschwenkmechanik zuerst nach oben und dann zur Seite ausgefahren. Nach dem Regen schließen sich die Verschlussklappen wieder automatisch. Die Speicherbehälter befinden sich parallel zur Unterkante der Photovoltaikmodulreihen - hier auch als Ablaufkante bezeichnet - und die Wasseraufnahmeöffnungen der Speicherbehälter sind so positioniert, dass sie sich unterhalb der Unterkante der Modulreihen befinden und das auf den Modulreihen herablaufende Regenwasser auffangen. Bei Wasserbedarf der unter der Photovoltaikanlage befindlichen landwirtschaftlichen Fläche senden Sensoren Signale an Pumpen, die dadurch aktiviert werden und das Wasser aus den Speicherbehältern zu den Beregnungseinheiten transportieren, wo es durch Düsen über die Bodenfläche unter der Photovoltaikanlage verteilt wird. Der dafür benötigte Strom wird von der Photovoltaikanlage bereitgestellt. Nach einem bestimmten, programmierbaren Zeitintervall beenden die Pumpen ihre Tätigkeit und die Beregnung wird dadurch abgestellt. So ist gewährleistet, dass nur die erforderliche Menge an Wasser zur Bewässerung eingesetzt wird und der Rest des gespeicherten Wassers für spätere Bewässerungen zurückgehalten wird.
Über ein Bewässerungssteuerungsgerät kann die Bewässerung nach vorher einstellbaren, automatischen Programmen ablaufen. Die zugehörigen Daten zur Aktivität des Bewässerungssystems, wie zum Beispiel der Wasserverbrauch, werden aufgezeichnet und lassen sich per Internet von der zugangsberechtigten Person von jedem Computer oder Smartphone mit Internetanschluss oder einem anderen internetfähigen Gerät abrufen. Auf diese Weise ist ein Bewässerungsmanagement der landwirtschaftlichen Fläche unter Photovoltaikanlagen möglich, welches bequem aus der Ferne überwacht werden kann und die Wasserversorgung der landwirtschaftlichen Fläche optimiert. Sensoren messen außerdem den Wasserstand in den Speicherbehältern, die zugehörigen Daten können ebenfalls von dem Betreiber oder Eigentümer der Photovoltaikanlage abgerufen werden, der somit immer weiß, wieviel Wasser für die Bewässerung zur Verfügung steht.
In einer Ausführungsvariante sind die Speicherbehälter aus einem durchsichtigem Material, zum Beispiel aus Plexiglas (Acrylglas), so dass der Wasserstand in den Speicherbehältern von außen sichtbar ist. Sollte der Fall eintreten, dass die Speicherbehälter kein Wasser enthalten und eine Bewässerung erforderlich ist, können die Speicherbehälter über die Wasseraufnahmeöffnung in der Oberseite der Speicherbehälter oder eine separate Einfüllöffnung mit Wasser befüllt werden, zum Beispiel mittels eines Wasserschlauchs.
Dadurch ist ein an hoch aufgeständerte Freiflächen-Photovoltaikanlagen angebautes Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem gebildet, welches eine bequeme, automatische, zeitversetzte und bedarfsgerechte Bewässerung der landwirtschaftlichen Fläche unter der Photovoltaikanlage ermöglicht. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass dadurch weder die landwirtschaftliche Bewirtschaftung der Fläche noch die Stromerzeugung durch die Photovoltaikmodule in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.
Es ist eine bedarfsgerechte, einfache und automatisch durchgeführte Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen unter Photovoltaikanlagen möglich, wobei sowohl das benötigte Wasser, wie auch die Bewässerungsanlage direkt an Ort und Stelle und permanent zur Verfügung stehen, ohne dass ein Auf- und Abbau der Bewässerungsanlage oder ein Transport des Wassers nötig ist.
Für eine bedarfsgerechte Bewässerung einer landwirtschaftlichen Fläche ist die Menge des für die Bewässerung zur Verfügung stehenden Wassers von großer Bedeutung. Damit auch bei längeren Trockenheitsperioden immer Wasser für die Bewässerung zur Verfügung steht, sollten die Speicherbehälter das größtmögliche Volumen an Wasser speichern können. Es ist solch ein Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem beschrieben, welches das Wasser und die Bewässerungsanlage am Ort des Bedarfs zur Verfügung stellt und die größtmögliche Kapazität an Wasserspeichermöglichkeit besitzt, wie es die Größe und Statik der jeweiligen Freiflächen-Photovoltaikanlage zulässt.
Durch einen modularen Aufbau des Systems und das Bestehen aus mehreren einzelnen Speicherbehältem, die unterschiedliche Längen und Durchmesser haben können und auch die Anzahl der Speicherbehälter variiert werden kann, ist die Größe des Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystems variabel wählbar und an die Photovoltaikanlage anpassbar. Aufgrund dieser Variabilität lassen sich auch nachträglich die meisten hoch aufgeständerten Freiflächen-Photovoltaikanlagen mit dem Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem ausrüsten.
Die Art der Befestigung an die Photovoltaikanlage ist so gewählt, dass sie bei den meisten Photovoltaikanlagen praktikabel ist und die Funktion der Photovoltaikanlage nicht beeinträchtigt. Das wird erreicht durch eine stabile Befestigung am Ständerwerk der Photovoltaikanlage in einer Höhe dicht unterhalb der Photovoltaikmodule, und zwar an horizontalen Trägerelementen des Ständerwerks (hier auch als „Längsträger“ bezeichnet). Stehen diese bei der betreffenden Photovoltaikanlage nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung, können sie nachträglich angebaut werden. Die Speicherbehälter sind dicht unterhalb der Photovoltaikmodule angebracht, so dass genug Abstand zum Erdboden bleibt, damit landwirtschaftliche Fahrzeuge darunter durchfahren können. So behindern sie die landwirtschaftliche Bewirtschaftung der Bodenfläche nicht, wie es der Fall wäre, wenn sie auf dem Erdboden aufgestellt wären oder im Erdboden eingegraben wären.
Das System ist variabel in der Größe und kann aus einer unterschiedlichen Anzahl von Speicherbehältern und aus Speicherbehältern unterschiedlicher Länge und mit unterschiedlichem Durchmesser bestehen. Dadurch lässt es sich in der Größe und dem Gewicht an die jeweiligen statischen Bedingungen der verschiedenen Photovoltaikanlagen anpassen. Abhängig von der Größe und Stabilität der Photovoltaikanlage wird eine maximal mögliche Größe des Speicherbehältersystems gewählt, das bei voller Beladung mit Wasser nach statischen Gesichtspunkten von der Trägerstruktur getragen werden kann. Damit soll erreicht werden, dass möglichst immer ausreichend Wasser in den Speicherbehältern zur Bewässerung zur Verfügung steht, wenn es benötigt wird. Bringt die Photovoltaikanlage mit ihrem Ständerwerk zu wenig Möglichkeiten für die Befestigung der Speicherbehälter mit oder reicht die Statik der bestehenden Trägerstruktur nicht aus, werden nachträglich horizontale Trägerelemente an die Trägerstruktur angebaut, an denen die Halterungen der Speicherbehälter befestigt werden können.
Das Komplettsystem besteht aus der Freiflächen-Photovoltaikanlage und dem angebauten Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem. Die Bauweise der Photovoltaikanlage ist im Hinblick auf das an sie angebaute Speicher- und Bewässerungssystem bezüglich der Statik, der Tragfähigkeit und der Befestigungsmöglichkeiten für das Wasserspeichersystem in ihrer Bauart und ihren Eigenschaften optimal daran angepasst. Sie besitzt eine ausreichend hohe Stabilität und Tragfähigkeit, um das Gewicht der voll mit Wasser beladenen Speicherbehälter tragen zu können und besitzt mehrere horizontale Trägerelemente, an die die Halterungen für die Speicherbehälter befestigt werden können.
In den 1 bis 4 sind verschiedene Ansichten eines derartigen Systems 1 dargestellt. 1 zeigt eine Seitenansicht, bei der ein zylindrisch ausgeführter Speicherbehälter 2 in einer Haltevorrichtung 3 bei einer Ablaufkante 4 einer Sammelfläche 5 angeordnet ist. Der Speicherbehälter 2 weist eine Wasseraufnahmeöffnung 6 auf, die einen Zugang zu einem Speichervolumen 7 bietet. Die Wasseraufnahmeöffnung 6 ist in dem in 1 dargestellten Beispiel durch eine Verschlussklappe 8 nahezu vollständig verschlossen. In einer Ausführungsform können die Speicherbehälter 2 einen Durchmesser von ca. 50 cm und eine Länge von 2 m aufweisen.
Die Haltevorrichtung 3 ist bügelartig ausgebildet und untergreift den Speicherbehälter 2. Dadurch befindet sich die untere Hälfte des Speicherbehälters 2 in der Haltevorrichtung 3. Am anderen Ende der Haltevorrichtung 3 ist diese U-förmig ausgebildet und umgreift einen Längsträger 9 einer Trägerstruktur, auf der die Sammelfläche 5 befestigt ist. Am Ende des U-förmigen Bereichs ist eine Sicherungsschraube 10 angebracht, die die Haltevorrichtung 3 an dem Längsträger 9 hält.
Bei Niederschlag wird die Verschlussklappe 8 geöffnet und der auf der Sammelfläche 5 auftreffende Niederschlag wird durch die Neigung der Sammelfläche 5 zu der Ablaufkante 4 geleitet und gelangt dann über die Wasseraufnahmeöffnung 6 in das Speichervolumen 7 des Speicherbehälters 2. Über eine hier nicht dargestellte Abflussöffnung kann dieses Wasser im Bedarfsfall wieder entnommen werden.
2 zeigt einen etwas größeren Ausschnitt des Systems, bei dem ergänzend die Trägerstruktur erkennbar ist. Neben den bereits angesprochenen Längsträgern 9, die in dieser Darstellung nicht erkennbar sind, umfasst die Trägerstruktur ergänzend Stützen 11 und Querträger 12. Ergänzend sind Stabilisierungsstreben 13 vorhanden, die die Trägerstruktur gegen Kräfte parallel zu den Querträgern stützen. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Sammelfläche - ein Photovoltaikmodul - über ein Gelenk 14 mit der Stütze 11 verbunden. Auf diese Weise könnte prinzipiell die Neigung der Sammelfläche in gewissen Grenzen variiert werden. Hierbei ist es jedoch wichtig, dass stets die Ablaufkante 4 derart relativ zu der Wasseraufnahmeöffnung 6 angeordnet ist, dass auf der Sammelfläche 5 gesammeltes Regenwasser über die Wasseraufnahmeöffnung 6 in das Speichervolumen des Speicherbehälters 2 gelangen kann.
In 3 und 4 sind Ansichten von vorne auf dieses System dargestellt. Dabei unterscheiden sich die 3 und 4 dadurch, dass bei 3 eine Verschlussklappe vorhanden und bei 4 keine Verschlussklappe installiert ist. Es ist zu erkennen, dass die Haltevorrichtung 3 breit ausgeführt ist, wobei die Haltevorrichtung in dieser Ausführungsform breiter ist als der Speicherbehälter 2, so dass die Haltevorrichtung 3 sogar geringfügig über den Speicherbehälter 2 hinausragt. Ferner weist die Haltevorrichtung 3 einige Durchbrechungen 15 auf, wodurch ein geringerer Materialbedarf für die Haltevorrichtung 3 entsteht. Die Durchbrechungen 15 sind in diesem Fall durch im Wesentlichen rechteckige Ausschnitte in dem Material der Haltevorrichtung 3 gebildet.
5 zeigt ein sehr ähnliches Ausführungsbeispiel wie 1, lediglich die Haltevorrichtung 3' ist in diesem Fall anders ausgeführt. Die Haltevorrichtung 3' weist an beiden Enden U-förmige Abwinklungen auf, so dass jeweils ein Längsträger 9 an den Enden der Haltevorrichtung 3' aufgenommen werden kann. Jeweils eine Sicherungsschraube 10 sichert den U-förmigen Bereich. Sollten die Längsträger 9 nicht ausreichend dicht beieinander angeordnet sein, so kann einer (oder sogar beide) der Längsträger durch einen zusätzlich eingefügten Träger ersetzt sein.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich beispielsweise dann besonders gut eignet, wenn zwischen den Längsträgern 9 und der Ablaufkante 4 relativ viel Platz ist. Der Speicherbehälter 2' hat hier einen rechteckigen Querschnitt. An der Oberseite ist eine Verschlussklappe 8 angeordnet, die eine Wasseraufnahmeöffnung 6 verschließen kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wasseraufnahmeöffnung 6 und die Verschlussklappe 8 außermittig angebracht. Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Verschlussklappe 8 zum Freigeben der Wasseraufnahmeöffnung 6 parallel zur Oberseite des Speicherbehälters 2' verschoben wird. Zwischen Speicherbehälter 2' und Längsträgern 9 sind Halterungen 3" jeweils angeordnet. Diese können mit den Längsträgern 9 verschweißt sein und den Speicherbehälter teilweise untergreifen.
Nachfolgend werden nochmals einige Merkmale und Vorzüge des erfindungsgemäßen Systems sowie einiger Weiterbildungen stichpunktartig herausgestellt:

1. Das System kann der bedarfsgerechten Wasserversorgung von landwirtschaftlich genutzten Flächen unter Photovoltaikanlagen durch Regenwasserspeicherung und zeitversetzt gesteuerte Bewässerung mittels eines Systems von Speicherbehältern dienen, welche über Halterungen am Ständerwerk einer Photovoltaikanlage in einer Höhe dicht unterhalb der Photovoltaikmodule befestigt sind. Das Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem kann optional nachträglich an eine Freiflächen-Photovoltaikanlagen angebaut werden oder es kann ein Komplettsystem aus Photovoltaikanlage und Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem vorliegen. In letzterem Fall kann die Photovoltaikanlage in ihrer Bauart an das Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystem angepasst sein.
2. Die Speicherbehälter haben an der Oberseite Wasseraufnahmeöffnungen, über die bei Regen Regenwasser aufgefangen und in dem Speicherbehälter gesammelt und gespeichert wird.
3. Die Speicherbehälter können an der Oberseite Verschlussklappen besitzen, die sich bei Regen automatisch öffnen, indem sie mittels einer Verschwenkmechanik zuerst nach oben und dann zur Seite ausfahren. Regensensoren an der Photovoltaikanlage können einsetzenden Regen registrieren und leiten das Signal an den Öffnungsmechanismus weiter. Hierzu kann ein Steuerungsgerät vorgesehen sein.
4. Nach dem Regen können sich die Verschlussklappen wieder automatisch schließen.
5. Die Speicherbehälter sind an den Enden verschlossen und können aus leichtem, robustem, langlebigem, temperaturbeständigem, lebensmittelzugelassenem, durchsichtigem und/oder recyclebarem Material, zum Beispiel aus Plexiglas (Acrylglas), bestehen.
6. Die Speicherbehälter können eine unterschiedliche Länge und einen unterschiedlichen Durchmesser besitzen und das System kann aus einer unterschiedlichen Anzahl von Speicherbehältern bestehen, welches dadurch variabel in der Größe und im Gewicht ist, je nachdem, wie es die Stabilität und Statik der Photovoltaikanlage erfordert.
7. Das Speichersystem besitzt eine maximale Größe, wie es die Statik und Stabilität der Photovoltaikanlage zulässt, um so viel Niederschlagswasser wie möglich sammeln und speichern zu können, damit möglichst immer genügend Wasser für die Bewässerung zur Verfügung steht.
8. Die Speicherbehälter können über die Wasseraufnahmeöffnung an der Oberseite oder eine zusätzliche Einfüllöffnung mit Wasser befüllt werden, zum Beispiel mittels eines Wasserschlauchs, falls die Speicherbehälter kein Wasser enthalten.
9. Die Speicherbehälter können mit der unteren Hälfte in Halterungen liegen, die zum Beispiel aus Stahl oder Aluminium bestehen, und in der Form und Größe an die aufgenommenen Speicherbehälter angepasst sind. Die Halterungen sind an dem Ständerwerk der Photovoltaikanlage befestigt, und zwar an den horizontalen Trägerelementen der Photovoltaikanlage. Besitzt die Photovoltaikanlage keine oder nicht genügend horizontale Trägerelemente, können diese nachträglich an die Photovoltaikanlage angebaut werden.
10. Die Speicherbehälter können in einer Linie an den beiden Längsseiten der Photovoltaikanlage angebracht sein, wo sie bei Regen Niederschlagswasser auffangen, und in einer Linie unterhalb der Unterkante der Photovoltaikmodulreihen angebracht sein, so dass sie das an den Modulreihen herablaufende Niederschlagswasser auffangen.
11. Die Bewässerung kann mittels verschiedener Sensoren bei Wasserbedarf automatisch ausgelöst werden, indem ein Sensorsignal über eine Bewässerungssteuerung an Pumpen weitergegeben wird, die daraufhin das Wasser aus den Speicherbehältern zu den Beregnungseinheiten transportieren, welches dann durch Düsen über die Bodenfläche unter der Photovoltaikanlage verteilt wird. Die Sensoren sind an der Photovoltaikanlage angebracht und befinden sich zum Beispiel auch im Boden und messen zum Beispiel die Temperatur, Luft- und Bodenfeuchtigkeit.
12. Die Pumpen können nach einem bestimmten, programmierbaren Zeitintervall ihre Tätigkeit beenden, wodurch die Beregnung abgestellt wird, damit nur so viel Wasser verbraucht wird, wie es für die Bewässerung nötig ist und das restliche Wasser für spätere Bewässerungen zur Verfügung steht.
13. Die Bewässerung kann mittels Sensoren und Steuergerät nach vorher einstellbaren, automatischen Programmen ablaufen, so dass ein Bewässerungsmanagement möglich ist.
14. Der für die Aktivität der Regenwasserspeicher- und Bewässerungsanlage benötigte Strom kann von der Photovoltaikanlage bereitgestellt werden.
15. Die Daten über die Aktivität des Regenwasserspeicher- und Bewässerungssystems können aufgezeichnet und über das Internet vom Eigentümer oder Betreiber der Photovoltaikanlage von einem internetfähigen Computer, Smartphone, Tablet oder einem anderen internetfähigen Gerät abgerufen werden.
16. Die Speicherbehälter besitzen Sensoren, die den Wasserstand in den Speicherbehältern messen. Der Wasserstand kann vom Eigentümer oder Betreiber der Photovoltaikanlage von einem internetfähigen Computer, Smartphone, Tablet oder einem anderen internetfähigen Gerät abgerufen werden.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Speicherbehälter
3: Haltevorrichtung
4: Ablaufkante
5: Sammelfläche
6: Wasseraufnahmeöffnung
7: Speichervolumen
8: Verschlussklappe
9: Längsträger
10: Sicherungsschraube
11: Stützen
12: Querträger
13: Stabilisierungsstreben
14: Gelenk
15: Durchbrechung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012002551 A1 [0007]
DE 102013002825 A1 [0009]

Claims

System zum Sammeln und Speichern von Niederschlagswasser, insbesondere für eine Bewässerung von landwirtschaftlich genutzten Flächen, mit mindestens einem Speicherbehälter (2), der ein Speichervolumen (7) zur Aufnahme von Wasser bereitstellt, und mindestens einer zum Sammeln von Niederschlagswasser ausgebildeten Sammelfläche (5), die zum Leiten von auf der Sammelfläche (5) auftreffendem Niederschlagswasser zu einer Ablaufkante (4) eine Neigung aufweist, wobei der mindestens eine Speicherbehälter (2) mindestens eine Wasseraufnahmeöffnung (6) aufweist, wobei die Wasseraufnahmeöffnung (6) derart relativ zu einer der Ablaufkanten (4) angeordnet ist, dass auf der Sammelfläche (5) auftreffendes Niederschlagswasser über die Wasseraufnahmeöffnung (6) in das Speichervolumen (7) gelangt, und wobei der Speicherbehälter (2) zusätzlich eine Abflussöffnung zum gesteuerten Entnehmen von in dem Speichervolumen (7) gespeicherten Niederschlagswasser aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sammelfläche (5) durch ein Photovoltaikpanel gebildet ist, wobei vorzugsweise mehrere derartige Sammelflächen (5) nebeneinander angeordnet sind, so dass die Ablaufkanten (4) der mehreren Sammelflächen (5) im Wesentlichen eine Linie bilden.
System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine Verschlussklappe (8), die zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand verschwenkbar ist/sind, wobei die mindestens eine Verschlussklappe (8) in dem geschlossenen Zustand eine der Wasseraufnahmeöffnungen (6) vorzugsweise vollständig abdeckt.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (8) mittels eines Motors zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand verschwenkbar ist, wobei eine Motorsteuerung den Motor derart steuert, dass abhängig von weiteren Randbedingungen die Verschlussklappe (8) in den geöffneten Zustand, den geschlossenen Zustand oder einen Zustand dazwischen verschwenkt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussöffnung mit einer Bewässerungseinrichtung verbunden ist, mit der in dem Speichervolumen (7) gespeichertes Wasser vorzugsweise bedarfsgerecht für eine Bewässerung genutzt werden kann.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter (2) untereinander mit Ausgleichsschläuchen oder Ausgleichskanälen verbunden sind, wodurch Wasser von einem Speichervolumen (7) eines Sammelbehälters (2) zu einem Speichervolumen (7) eines anderen Sammelbehälters (2) leitbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherbehälter (2) jeweils als Prisma ausgebildet sind, wobei die Grundfläche des Prismas durch einen Kreis, eine Ellipse, ein Quadrat, ein Rechteck oder ein anderes Vieleck gebildet ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Speicherbehälter (2) in seiner Längsausdehnung deutlich größer ist als in seiner Querausdehnung.
System nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung des Prismas entlang der Grundfläche deutlich kleiner ist als die Ausdehnung des Prismas entlang der Seitenfläche/n
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherbehälter (2) in einer Längsrichtung mindestens doppelt so ausgedehnt sind wie in eine Querrichtung, vorzugsweise mindestens dreimal so ausgedehnt, ganz besonders bevorzugte Weise mindestens viermal so ausgedehnt.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherbehälter (2) aus Acrylglas, Aluminium, Edelstahl, Stahl, Kunststoff oder Holz hergestellt sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelflächen (5) an einer Trägerstruktur befestigt sind, wobei die Trägerstruktur zumindest Stützen (11), Längsträger (9) und Querträger (12) aufweist und wobei die Längsträger (9) parallel zu den Ablaufkanten (4) der Sammelflächen (5) angeordnet sind.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelbehälter (2) mit Haltevorrichtungen (3) an der Trägerstruktur, vorzugsweise an einem oder mehreren der Längsträger (9), angebracht sind, wobei die Haltevorrichtung (3) vorzugsweise bügelartig ausgebildet ist und/oder einen der Sammelbehälter (2) untergreift.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass längs der Stützen (11) der Trägerstruktur Zusatzbehälter angeordnet sind, in die über die Abflussöffnungen Wasser aus dem Speichervolumen (7) in den/die Zusatzbehälter leitbar ist.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zusätzliche Trägerelemente, die Bestandteile der Trägerstruktur, insbesondere Stützen und/oder Längsträger, verstärken und/oder ergänzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Bewässerungssteuerung mit mindestens einem Sensoreingang zum Eingeben von mittels Sensoren gewonnenen Sensordaten und mit mindestens einem Steuerausgang zum Ausgeben von Steuersignalen zu Aktuatoren innerhalb des Systems, wobei die Bewässerungssteuerung dazu ausgebildet ist, basierend auf empfangenen Sensordaten Steuersignale für die Aktuatoren zu erzeugen.
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewässerungssteuerung einen nichtflüchtigen Speicher aufweist, in dem die Bewässerungssteuerung ein Protokoll seiner Aktivitäten und/oder empfangene Sensordaten ablegt.
System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewässerungssteuerung eine Schnittstelle zum entfernten Zugriff auf die Bewässerungssteuerung aufweist, wobei die Schnittstelle vorzugsweise einen Zugriff über ein Weitbereichsnetzwerk ermöglicht.
System nach einen der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das System modular aufgebaut ist.