DE102020118210A1

DE102020118210A1 - Energieeffizientes modulares Gewächshaus

Info

Publication number: DE102020118210A1
Application number: DE102020118210.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-13
Also published as: WO2022009082A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein energieeffizientes modulares Gewächshaus (1), das aus mehreren Modulen (101, 102,...,10N) aufgebaut ist. Jedes der Module (101, 102,...,10N) besitzt ein Dach (4), das mindestens eine transparente Dachfläche (5) haltert. Die mindestens eine transparente Dachfläche (5) trägt mindestens ein Photovoltaikmodul (29), wobei das Photovoltaikmodul (29) teiltransparent oder hinsichtlich der Transparenz einstellbar ausgebildet ist. Ein Energiespeicher ist mit dem mindestens einen Photovoltaikmodul (29) verbunden, um Energie des von dem mindestens einen Photovoltaikmodul (29) erzeugten Stroms zu speichern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein energieeffizientes modulares Gewächshaus, das aus mehreren Modulen aufgebaut ist, wobei jedes der Module ein Dach besitzt, das mindestens eine transparente Dachfläche haltert.
Die österreichische Patentanmeldung AT 511 169 A1 offenbart ein modulares Gebäude. Das modulare Gebäude umfasst dabei zwei oder mehr Gebäudemodule, die jeweils ein Tragskelett aufweisen, welches an den vertikalen Kanten eines Quaders angeordnete vertikale Stützen und an den horizontalen Kanten des Quaders angeordnete Boden- und Deckenträger umfasst. Die Tragskelette der benachbarten Gebäudemodule sind durch Verschraubungen miteinander verbunden.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 94 09 728 U1 offenbart ein Gewächshaus. Das Gewächshaus ist modular aus mehreren Segmenten aufgebaut. Jedes Segment besteht wenigstens aus zwei Seitenscheiben, sowie aus wenigstens zwei Dachscheiben, die ein Satteldach bilden. Zapfenförmige Verbindungselemente dienen zur Herstellung einer stabilen Verbindung mit einer zweiten, den Dachfirst bildenden, Profilschiene des benachbarten Segments.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 005 638 U1 offenbart ein modulares Gewächshaus. Das modulare Gewächshaus besteht aus einem fachwerkartigen Rahmen. In dem Rahmen können beispielsweise lichtdurchlässige Wände gehalten werden. Ein Pavillonabschnitt besteht aus wenigstens drei, insbesondere vier horizontalen Unterabschnitten, die ungefähr einen Halbkreis bilden. Die geneigten Dachelemente sind gleichschenkelige Dreiecke, deren Spitzen sich annähern.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2012 004 302 U1 offenbart einen modular aufgebauten Gebäudebausatz aus Holzverbundwerkstoffen. Der Gebäudebaukasten besteht aus einer Gruppe immer gleicher Einzelbausteine aus Holz oder Holzverbundwerkstoffen. Die einzelnen Bausteine werden innerhalb eines vorgegebenen Rasters zu Gebäudetragwerken und deren Hülle zusammengefügt.
Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2016 107 268 U1 offenbart ein Bauelementsystem für ein modulares Leichtbaugebäude. Das Bauelementsystem umfasst mehrere Platten für Seitenwände und mehrere Platten für Dachplatten zum Dachaufbau. Die Platten weisen jeweils ein Steckprofil auf, das derart ausgebildet ist, dass jede der Platten mindestens mit einer anderen Platte mittels eines Steckprofils verbunden werden kann.
Die internationale Patentanmeldung WO 2016/180068 A1 offenbart ein modulares leichtes Gebäude, welches typischerweise eine Vielzahl von Modulen umfasst. Das modulare Gebäude kann aus Modulen der gleichen Bauart oder aus Modulen unterschiedlicher Bauart zusammengesetzt werden. Dabei ist es zweckmäßig, dass die Module zweiter Bauart so gewählt werden, dass sie zu Transportzwecken die Module erster Bauart aufnehmen können.
Die österreichische Patentschrift AT 513 032 B1 offenbart ein multifunktionales Gebäude mit einer quaderförmigen Tragkonstruktion, die ein Dach trägt. Das Dach ist mit Elementen einer Solaranlage versehen. Ferner ist ein Flächenerweiterungselement vorgesehen, das zumindest zum Teil mit Photovoltaikelementen versehen ist. Das Flächenerweiterungselement kann hochgeklappt werden und erweitert die Dachfläche für die Stromgewinnung mittels Photovoltaik.
Die internationale Patentanmeldung WO 2014/126474 A1 offenbart ein Gebäude, das auf einer Oberfläche abgestellt werden kann. Das Gebäude umfasst eine innere Tragkonstruktion und eine äußere Hülle.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein energieeffizientes modulares Gewächshaus zu schaffen, das elektrische Energie mittels Photovoltaik erzeugen und im Wesentlichen autark betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein energieeffizientes modulares Gewächshaus gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein energieeffizientes modulares Gewächshaus aus mehreren Modulen aufgebaut. Jedes der Module besitzt ein Dach, das mindestens eine transparente Dachfläche haltert; wobei gemäß einer Ausführungsform das Dach nur eine transparente Dachfläche haltert für den Fall, dass der Querschnitt des Dachs die Form eines rechtwinkligen Dreiecks besitzt. Die mindestens eine transparente Dachfläche trägt dabei mindestens ein Photovoltaikmodul, das beispielsweise teiltransparent oder hinsichtlich seiner Transparenz einstellbar ausgebildet ist. Ein Energiespeicher kann mit dem mindestens einen Photovoltaikmodul eines jeden Moduls verbunden sein, um Energie des von dem mindestens einen Photovoltaikmodul erzeugten Stroms zu speichern.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass das modulare Gewächshaus mittels der einzelnen Module schnell und zeitsparend aufgebaut werden kann, und dass die von dem Photovoltaikmodul oder den Photovoltaikmodulen erzeugte Energie für eine spätere Nutzung speicherbar ist.
In einer Ausführungsform sind die Module identisch aufgebaut.
Der Energiespeicher kann eine Batterie sein.
Der Energiespeicher kann stattdessen eine Power-to-Gas-Anlage sein, mit der aus dem Strom der Photovoltaikmodule der Module des Gewächshauses Wasserstoff oder Methan erzeugbar und speicherbar sind. Mittels Wasserelektrolyse und unter Einsatz von elektrischem Strom wird ein Brenngas hergestellt wird. Dieses Brenngas (das heißt Wasserstoff, gegebenenfalls Ammoniak, Methan) kann gespeichert und später beispielsweise für eine spätere Rückverstromung genutzt oder zwischengespeichert werden.
Der Energiespeicher kann stattdessen eine Power-to-Liquid Anlage sein, mit der aus dem Strom der Photovoltaikmodule der Module des Gewächshauses beispielsweise Methanol erzeugbar und speicherbar ist. Der mittels der Photovoltaikmodule erzeugte Solarstrom kann mittels einer Power-to-Liquid-Anlage gespeichert werden. Durch die Elektrolyse von Wasser mittels des Solarstroms kann man Wasserstoff herstellen, der durch Reaktion mit Kohlendioxid in Methanol umgewandelt wird. Das flüssige Methanol lässt sich hervorragend speichern.
In einer Ausführungsform ist jedes der mehreren Module des energieeffizienten modularen Gewächshauses durch zwei, vorzugsweise parallele, Längsseiten (Längsflächen) und zwei vorzugsweise parallele, Querseiten (Querflächen) definiert. Entlang der beiden Längsseiten sind ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement parallel zueinander angeordnet. Entlang der beiden Querseiten sind ein drittes Rahmenelement und ein viertes Rahmenelement angeordnet. Mit dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement sind mindestens zwei Dachkonstruktionen lösbar verbunden. Die mindestens zwei Dachkonstruktionen sind parallel zum dritten und vierten Rahmenelement angeordnet. Die Dachkonstruktionen eines jeden Moduls tragen transparente Abdeckungen, die die jeweilige transparente Dachfläche bilden. Der transparenten Abdeckung kann mindestens ein Photovoltaikmodul oder mehrere Photovoltaikmodule zugeordnet sein.
Die Dachkonstruktion, das erste Rahmenelement, das zweite Rahmenelement, das dritte Rahmenelement und das vierte Rahmenelement für jedes Modul können aus Holz, Metall, Kunststoff oder einer Mischung aus den Vorgenannten hergestellt sein. Für die Herstellung aus Metall ist Aluminium aufgrund des geringen Gewichts zu bevorzugen. Bei einem Kunststoff empfiehlt es sich, diesen faserverstärkt herzustellen, um somit eine ausreichende Stabilität des gesamten Moduls zu erzielen. Glasfaserverstärkte Kunststoffe sind ebenfalls geeignet. Auch ein Rahmen für das Bodenelement kann aus Holz, Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform tragen die Rahmenelemente an den Längsseiten der mehreren nach außen weisenden Module des Gewächshauses jeweils mindestens zwei Dachkonstruktionen. Insbesondere kann mindestens eine transparente Abdeckung der Dachkonstruktionen an den Längsseiten der nach außen weisenden Module des Gewächshauses mit mindestens einem Photovoltaikmodul versehen sein, beispielsweise zumindest diejenige transparente Abdeckung der Dachkonstruktionen an den Längsseiten der nach außen weisenden Module des Gewächshauses, die zum Himmel weist.
Die Photovoltaikmodule können als Dünnschicht-Solarzellen ausgebildet sein. Dünnschichtzellen gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach Substrat und aufgedampften Materialien. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den traditionellen Solarzellen (kristallinen Solarzellen basierend auf Siliziumwafern) vor allem in ihren Produktionsverfahren und durch die Schichtdicken der eingesetzten Materialien. Die Dünnschichtzellen werden meist durch Abscheiden aus der Gasphase direkt auf einem Trägermaterial aufgebracht. Das Trägermaterial kann Glas, Metallblech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein.
Eine weitere Stärke von Dünnschichtmodulen ist, dass sie einfacher und großflächiger produziert werden können, insbesondere die Dünnschichtzellen aus amorphem Silizium. Dünnschichtmodule sind nicht auf ein rigides Substrat wie Glas oder Aluminium angewiesen. Bei aufrollbaren Solarzellen für den Wanderrucksack oder eingenäht in Kleider wird ein geringerer Wirkungsgrad in Kauf genommen; der Gewichtsfaktor ist wichtiger als die optimale Lichtumwandlung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Dünnschicht-Solarzelle mit einer transparenten Scheibe der transparenten Abdeckung verbunden oder direkt auf die transparente Scheibe aufgebracht. Die Dünnschicht-Solarzelle kann mehrere Aussparungen ausgebildet haben, die damit die transparente Abdeckung teiltransparent machen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind in einem Rahmen der transparenten Abdeckung mehrere, um eine Achse schwenkbare Lamellen angebracht. Die Lamellen definieren das Photovoltaikmodul. Jede schwenkbare Lamelle trägt an einer Oberfläche eine Dünnschicht-Solarzelle. Die Oberflächen der schwenkbaren Lamellen können jeweils eben, konvex oder konkav ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform besitzt jedes aus den einzelnen Modulen bestehende Gewächshaus eine lokale Steuerungs- und Datenerfassungseinheit. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gewächshaus mit internen Sensoren und externen Sensoren versehen, die Messdaten und/oder Parameter an die lokale Steuerungs- und Datenerfassungseinheit liefern. Die internen Sensoren können Temperatursensoren, Sensoren zur Bestimmung der Luftfeuchte, Lichtsensoren und so weiter sein. Die externen Sensoren können Temperatursensoren, Lichtsensoren, Windsensoren etc. sein. Anhand der Messdaten können von der lokalen Steuerungs- und Datenerfassungseinheit Eingriffe vorgenommen werden, um im Gewächshaus die für die Pflanzen optimalen Bedingungen einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform können mehrere einzelne modulare Gewächshäuser mit einer zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit kommunizieren. Die Kommunikation der einzelnen modularen Gewächshäuser mit der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit kann beispielsweise über eine Cloud erfolgen. Die Daten und Parameter der einzelnen modularen Gewächshäuser werden mit der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit bewertet. Die Bewertungsergebnisse werden den jeweils zugeordneten lokalen Steuerungs- und Datenerfassungseinheiten zur Verfügung gestellt. Von der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit gelangen somit Anweisungen, Befehle, Meldungen und so weiter, zu den lokalen Steuerungs- und Datenerfassungseinheiten der modularen Gewächshäuser.
Durch die zentrale Steuerungs- und Überwachungseinheit kann beispielsweise auch eine Condition Based Maintenance (CBM) realisiert werden. Die CBM-Funktionen der Fernwartung sowie die Trendanalyen erlauben es, dass der Benutzer der modularen Gewächshäuser frühzeitig auf mögliche Fehler oder Ausfälle hingewiesen wird. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Tablett oder ein Laptop sein.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Grundriss eines Gewächshauses, das aus einer Vielzahl von Modulen besteht, wie sie für den Aufbau eines energieeffizienten modularen Gewächshauses verwendet werden können;
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Grundriss eines einzelnen Moduls, das für den Aufbau eines energieeffizienten modularen Gewächshauses verwendet werden kann;
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines einzelnen Moduls;
4 zeigt eine schematische Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform des Aufbaus einer Dachkonstruktion für die einzelnen Module;
5 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform der transparenten Abdeckung, die mit Dünnschicht-Solarzellen versehen ist, die teiltransparent ausgestaltet sind;
6 zeigt eine schematische Schnittansicht der transparenten Abdeckung entlang der in 5 gezeigten Schnittlinie A-A;
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere mögliche Ausführungsform der transparenten Abdeckung mit teiltransparenten Dünnschicht-Solarzellen;
8 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine noch weitere mögliche Ausführungsform der transparenten Abdeckung, die mit beweglichen Lamellen versehen ist;
9 zeigt eine Schnittansicht der in 7 gezeigten Ausführungsform entlang der Schnittlinie B-B;
10 zeigt eine mögliche Ausführungsform der verwendeten Lamellen;
11 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der verwendeten Lamellen;
12 zeigt eine noch weitere mögliche Ausführungsform der verwendeten Lamellen;
13 zeigt eine schematische Seitenansicht eines modularen Gewächshauses, das aus mehreren Modulen aufgebaut ist;
14 zeigt eine schematische Seitenansicht eines modularen Gewächshauses, das zweistöckig aus mehreren Modulen aufgebaut ist;
15 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein modulares Gewächshaus, das aus mehreren Modulen, die in Matrixform angeordnet sind, aufgebaut ist;
16 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht eines Containers für den Transport von in einzelne Teile zerlegten Moduls oder Modulen;
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dimensionierung der einzelnen Bestandteile eines Moduls, damit ein Container optimal befüllt werden kann; und
18 zeigt eine Darstellung der Kommunikation der einzelnen modularen Gewächshäuser mit der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit.

In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße Modul beziehungsweise das erfindungsgemäße modulare Gewächshaus ausgestaltet sein können und sind nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Grundriss1G des energieeffizienten modularen Gewächshauses 1, das aus einer Vielzahl von Modulen 10₁, 10₂,..., 10_N aufgebaut ist. Die Vielzahl der Module 10₁, 10₂,..., 10_N stellt eine Ausführungsform eines Gewächshauses 1 dar und sollte nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Die einzelnen Module 10₁, 10₂,... ,10_N des Gewächshauses 1 sind mit einem Energiespeicher 7 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform hat der Grundriss 9, ohne Beschränkung der Erfindung darauf, die Form eines Rechtecks. Jedes Modul 10₁, 10₂, ... ,10_N definiert zwei Längsseiten 12 und zwei Querseiten 14. Entlang der beiden Längsseiten 12 erstrecken sich ein erstes Rahmenelement 2₁ und ein zweites Rahmenelement 2₂, die parallel zueinander angeordnet sind (siehe 2). Entlang der beiden Querseiten 14 erstrecken sich ein drittes Rahmenelement 3₁ und ein viertes Rahmenelement 3₂, die parallel zueinander angeordnet sind (siehe 2). Das dritte Rahmenelement 3₁ ist an seinen gegenüberliegenden Enden mit dem ersten Rahmenelement 2₁ und dem zweiten Rahmenelement 2₂ sind das dritte Rahmenelement 3₁ und das vierte Rahmenelement 3₂ lösbar miteinander verbunden.
2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Grundrisses 9 einer Ausführungsform eines einzelnen Moduls 10₁, 10₂, ... ,10_N, das für den Aufbau eines energieeffizienten modularen Gewächshauses 1 verwendet werden kann und wie es im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Das einzelne Modul 10₁, 10₂,... ,10_N definiert zwei Längsseiten 12, an denen, wie oben bereits beschrieben, das erste Rahmenelement 2₁ und das zweite Rahmenelement 2₂ parallel zueinander angeordnet sind. Das einzelne Modul 10₁, 10₂, ... ,10_N definiert zudem zwei Querseiten 14, an denen, wie oben bereits beschrieben, das dritte Rahmenelement 3₁ und das vierte Rahmenelement 3₂ parallel zueinander angeordnet sind. Wenn das erste Rahmenelement 2₁ bzw. das zweite Rahmenelement 2₂ zum dritten Rahmenelement 3₁ bzw. zum vierten Rahmenelement 3₂ unter einem rechten Winkel angeordnet sind, hat der Grundriss 9 die Form eines Rechtecks.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Moduls 10₁, 10₂,..., 10_N, das z.B. ein Grundbestandteil des Gewächshauses 1 ist, das mit einem Energiespeicher 7 (siehe 1 und 18) verbunden ist. Für die Ausbildung eines Dachs 4 eines jeden Moduls 10₁, 10₂,..., 10_N sind in der dargestellten Ausführungsform mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 vorgesehen, die derart montiert sind, die mit dem dritten Rahmenelement 3₁ und vierten Rahmenelement 3₂ fluchten. Ebenso sind die mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 mit dem ersten Rahmenelement 2₁ und dem zweiten Rahmenelement 2₂ verbunden. Die mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 eines jeden Moduls 10₁, 10₂,...,10_N tragen mindestens eine transparente Abdeckung 25 (siehe beispielsweise 5), die die transparente Dachfläche 5 bilden. Den transparenten Dachflächen 5 sind die mehreren Photovoltaikmodule 29 (siehe beispielsweise 5-9) zugeordnet. Ebenso können das erste Rahmenelement 2₁, das zweite Rahmenelement 2₂, das dritte Rahmenelement 3₁ beziehungsweise das vierte Rahmenelement 3₂ je nach deren Verbau im energieeffizienten Gewächshaus 1 mit einer transparenten Seitenfläche 6 versehen sein.
Aus der Darstellung der 1 ist klar zu erkennen, dass energieeffiziente Gewächshaus 1 aus einer Vielzahl von einzelnem Modulen 10₁, 10₂,...,10_N (wie z. B. dem in 3 dargestellten Modul) aufgebaut ist. Die transparenten Dachflächen 5 der einzelnen Module 10₁, 10₂,..., 10_N tragen die Photovoltaikmodule 29 (siehe 5-9). Diejenigen Module, die an den Außenseiten 11 des energieeffizienten Gewächshauses 1 angeordnet sind, weisen ebenfalls transparente Seitenflächen 6 (siebe 1 und 3) auf. Auch die transparenten Seitenflächen 6 können mit Photovoltaikmodulen 29 versehen sein. Die Photovoltaikmodule 29 des energieeffizienten Gewächshauses 1 sind elektrisch mit dem Energiespeicher 7 verbunden. Über den Energiespeicher 7 kann das energieeffiziente Gewächshaus 1 mit Energie, wie beispielsweise Lichtenergie und/oder Heizenergie versorgt werden.
4 zeigt eine Frontansicht einer möglichen Ausführungsform für eine Dachkonstruktion 20, die für die Ausbildung des Dachs 4 und auch am ersten Rahmenelement 2₁ und am zweiten Rahmenelement 2₂ verwendet werden kann. Bei der hier dargestellten Ausführungsform besitzt die Dachkonstruktion 20 die Form eines stumpfwinkligen gleichschenkeligen Dreiecks. Es sei hier angemerkt, dass die Form des Dreiecks der Dachkonstruktion 20 nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Für einen Fachmann ist es selbstverständlich, dass das Dreieck der Dachkonstruktion 20 jede Form bis hin zu einem rechtwinkligen Dreieck annehmen kann. Die Dachkonstruktion 20 umfasst einen ersten Schenkel 21 und einen zweiten Schenkel 22. Der erste Schenkel 21 und der zweite Schenkel 22 sind bei der hier gezeigten Dachkonstruktion 20 über eine Basis 23 miteinander verbunden. Eine Abstützung 24, falls aus statischen Gründen erforderlich, verbindet eine Spitze 26 der Tragkonstruktion 20 mit der Basis 23. Für die Montage der Abdeckung 25 sind mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 erforderlich, die das erste Rahmenelement 2₁ und das zweiten Rahmenelement 2₂ miteinander verbinden.
Obwohl die in 4 dargestellte Ausführungsform der Dachkonstruktion 20 ein gleichschenkliges Dreieck ist, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann offensichtlich, dass andere Dachkonstruktionen 20 für die Module 10₁, 10₂, ... ,10_N des energieeffizienten modularen Gewächshauses 1 möglich sind.
5 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform der transparenten Abdeckung 25, die von der Dachkonstruktionen 20 gehaltert beziehungsweise getragen wird. Ein Rahmen 29 definiert ein Photovoltaikmodul. Wie aus der Darstellung der 6 zu erkennen ist, ist auf einer transparenten Abdeckung 30, wie beispielsweise einer Glasscheibe oder einer Kunststoffscheibe, mindestens eine Dünnschicht-Solarzelle 32 aufgebracht. Die mindestens eine Dünnschicht-Solarzelle 32 ist mit einer Vielzahl von Aussparungen 34 (siehe 5) versehen. Mittels der Aussparungen 34 kann die teiltransparente Eigenschaft der Abdeckung 25 erreicht werden. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Anordnung der Aussparungen 34 in der Dünnschicht-Solarzelle 32. Je nach Wunsch kann die Anzahl der Aussparungen 34 derart gestaltet werden, dass für eine Abdeckung 25 eine Transparenz von 20%, 30% oder 40% eingestellt wird. Die vorstehend genannten Zahlen bezüglich der Transparenz sollen nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden.
8 zeigt eine Draufsicht auf eine noch weitere mögliche Ausführungsform der Abdeckung 25, die mit beweglichen Lamellen 40 versehen ist. Die Lamellen 40 sind beweglich im Rahmen 29 der Abdeckung 25 angeordnet. Die Lamellen 40 sind um Achsen 42 schwenkbar. Die Schwenkung der Lamellen 40 um die Achsen 42 kann mittels einer Steuerung (nicht dargestellt), derart erfolgen, dass die Lamellen immer die optimale Stellung zur Sonne einnehmen, damit die Energieausbeute optimiert ist. Ebenso können die Lamellen 40 derart gesteuert werden, dass eine definierte Abschattung für das Innere des Gewächshauses 1 eingestellt werden kann.
9 zeigt eine Schnittansicht der in 8 gezeigten Ausführungsform entlang der Schnittlinie B-B. Die schwenkbaren Lamellen 40 sind über der transparenten Abdeckung 30 angeordnet. Die schwenkbaren Lamellen 40 sind im Rahmen 29 angeordnet und können je nach Schwenkstellung für einen größeren Lichtdurchlass oder einer Beschattung sorgen.
10 zeigt eine Querschnittsansicht einer möglichen Ausführungsform der verwendeten Lamellen 40. Eine Oberfläche 44 der Lamelle 40 besitzt eine konvexe Krümmung mit einer im Wesentlichen rechteckigen Basis 45. Auf der Oberfläche 44 ist die Dünnschicht-Solarzelle 32 aufgebracht.
11 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der verwendeten Lamellen 40. Die Lamelle 40 ist konkav ausgebildet. In der konkav geformten Krümmung (Oberfläche 44) ist die Dünnschicht-Solarzelle 32 aufgebracht.
12 zeigt eine noch weitere mögliche Ausführungsform der verwendeten Lamellen 40. Jede Lamelle 40 ist analog zur der Lamelle 40 der 11 konkav geformt. In der konkav geformten Krümmung (Oberfläche 44) ist die Dünnschicht-Solarzelle 32 aufgebracht. Gegenüber der Dünnschicht-Solarzelle 32 ist ein optisches Element 46 vorgesehen, mit dem das einfallende Licht auf die Dünnschicht-Solarzelle 32 konzentriert werden kann.
Die in den 10 bis 12 gezeigten Ausführungsformen der Lamellen 40 sollen nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Die dargestellten Lamellen 40 stellen lediglich mögliche Ausführungsformen dar. Ebenso können Lamellen 40 unterschiedlicher Art in einem Rahmen 29 der Abdeckung 25 kombiniert werden. Ebenso kann bei besonderen Anwendungen der Abdeckung 25 mit den Lamellen 40 die transparente Scheibe 30 weggelassen werden.
13 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des Gewächshauses 1, bei dem drei Module 10₁, 10₂ und 10₃ in der hier dargestellten Richtung X miteinander verbunden sind. Das Modul 10₁, welches an einem Ende des modularen Gewächshauses 1 platziert ist, trägt die mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 für das Dach 4. Am ersten Rahmenelement 2₁ trägt dieses Moduls 10₁ ebenfalls die mindestens zwei Dachkonstruktion 20. Das Modul 10₃ am gegenüberliegenden Ende des Gewächshauses 1 trägt mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 und am zweiten Rahmenelement 2₂ des Moduls 10₃ sind ebenfalls mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 vorgesehen. Die Module 10₁, 10₂, ...,10_N des Gewächshauses 1 sind untereinander mit den benachbarten Modulen 10₁, 10₂,..., 10_N verbunden. Jedes der Module 10₁, 10₂,..., 10_N kann ferner mit einem Bodenelement 8 versehen sein.
14 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des modularen Gewächshauses 1. Hier sind die einzelnen Module 10₁, 10₂,...,10_N in X-Richtung und in Z-Richtung angeordnet. Somit ergibt sich ein zweistöckiges modulares Gewächshaus 1. Wie in der Beschreibung zu 13 erwähnt, sind sämtliche Module 10₁, 10₂,...,10_N, die zuoberst angeordnet sind, mit mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 versehen. Ebenso sind die Module 10₁ und 10₄ zu Beginn der X-Richtung und die Module 10₃ und 10₆, zum Ende der X-Richtung angeordnet sind, an deren ersten Rahmenelement 2₁ beziehungsweise an deren zweiten Rahmenelement 2₂ mit mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 versehen. Mit der hier dargestellten Ausführungsform erhält man ein modulares Gewächshaus 1, das sich weiter in die Z-Richtung, also sie Höhe erstreckt. Auch hier kann jedes der Module 10₁, 10₂,...,10_N mit einem Bodenelement 8 versehen sein.
15 zeigt eine Draufsicht auf ein modulares Gewächshaus 1, bei dem die einzelnen Module 10₁, 10₂,..., 10_N in einer Matrix M angeordnet sind. Die Reihen R1, R2, ..., RN erstrecken sich in X-Richtung und die Spalten S1, S2, ..., SN, erstrecken sich in Y-Richtung. Jedes der Module 10₁, 10₂,..., 10_N des Gewächshauses 1 mit einem Dach 4 (siehe 3) versehen. Vor der Montage zum modularen Gewächshaus 1 kann jedes der Module 10₁, 10₂,...,10_N mit einem Bodenelement 8 (siehe 13) versehen werden. Das Dach 4 umfasst die mindestens zwei Dachkonstruktionen 20. Die Module 10₁, 10₈, 10₁₅ und 10₂₂ der ersten Spalte S1 und die Module 10₇, 10₁₄, 10₂₁ und 10₂₈ der letzten Spalte SN sind jeweils mit mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 (nicht dargestellt) am ersten Rahmenelement 2₁ beziehungsweise am zweiten Rahmenelement 2₂ versehen. Zur Ausbildung des modularen Gewächshaus 1 werden die Module in den Spalten S1, S2, ..., SN über eine viertes Rahmenelement 3₂ eines Moduls mit einem dritten Rahmenelement 3₁ eines nachfolgenden Moduls verbunden. Die Module in den Reihen R1, R2, ..., RN werden über ein zweites Rahmenelement 2₂ und ein erstes Rahmenelement 2₁ eines nachfolgenden Moduls zum modularen Gewächshaus 1 verbunden.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Containers 100 zum Transport der einzelnen Bestandteile aus dem die einzelnen Module 10₁, 10₂,..., 10_N des Gewächshauses aufgebaut sind. Der Container 100 besitzt eine Containerlänge CL, eine Containerbreite CB und eine Containerhöhe CH.
17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dimensionierung der einzelnen Bestandteile eines jeden Moduls 10₁, 10₂,...,10_N, damit bei dem Container 100 das vorhandene Volumen mit den Bestandteilen eines jeden Moduls 10₁, 10₂,...,10_N optimal genutzt beziehungsweise befüllt werden kann. Bestandteile eines jeden Moduls 10₁, 10₂,..., 10_N sind: ein erstes Rahmenelement 2_1, zweites Rahmenelement 2₂, ein drittes Rahmenelement 3₁, ein viertes Rahmenelement 3₂, mindestens zwei Dachkonstruktionen 20, mindestens eine transparente Abdeckung 30,die mindestens ein Photovoltaikelement 32 umfasst. Falls erforderlich kann ein weiterer Bestandteil der Module 10₁, 10₂,..., 10_N ein Bodenelement 8 sein.
Das erste Rahmenelement 2₁ und das zweite Rahmenelement 2₂ besitzen eine Länge L und eine Höhe H. Das dritte Rahmenelement 3₁ und das vierte Rahmenelement 3₂ besitzen eine Breite B und eine Höhe H. Das Bodenelement 8 besitzt eine Länge L und eine Breite B. Die Dachkonstruktion 20 besitzt eine Basis 23 mit der Breite B und zumindest einen Schenkel 21 mit einer Schenkellänge SL. Die mindestens zwei Dachkonstruktionen 20 eines jeden Moduls 10₁, 10₂,...,10_N fragen beziehungsweise haltern die transparente Abdeckung 30, welche eine Länge L und eine Breite SL besitzt, die in Wesentlichen der Schenkellänge SL der Dachkonstruktion 20 entspricht.
Die einzelnen Module 10₁, 10₂,..., 10_N können in der Fabrik vormontiert und dann auf der Baustelle für das Gewächsaus 1 ausgestellt und miteinander verbunden werden. Für einen weiteren beziehungsweise Transportvolumen sparenden Transport können die Bestandteile der Module 10₁, 10₂, ... ,10_N vormontiert werden. Es ist von Vorteil, wenn die Bestandteile der Moduls 10₁, 10₂,..., 10_N in einem Container 100 transportiert werden, damit die Bestandteile der Module 10₁, 10₂,... ,10_N gegen Beschädigungen geschützt sind.
Hinsichtlich der Einsparung beziehungsweise optimalen Ausnutzung des im Container vorhandenen Transportvolumen ist es von Vorteil, wenn die Länge L des ersten Rahmenelements 2₁ und des zweiten Rahmenelements 2₂ etwas kleiner als die Containerlänge CL ist. Die Breite B des dritten Rahmenelements 3₁ und des vierten Rahmenelements 3₂ entspricht der halben Länge des ersten Rahmenelements 2₁ und des zweiten Rahmenelements 2₂. Die Höhe H des ersten Rahmenelements 2_1, und zweiten Rahmenelements 2₂ ist gleich der Höhe H des dritten Rahmenelements 3₁ und des vierten Rahmenelements 3₂, wobei die Höhe H kleiner ist als die Containerhöhe CH. Das Bodenelement 8 weist eine Länge L auf, die der Länge L des ersten Rahmenelements 2₁ und des zweiten Rahmenelements 2₂ entspricht. Die Dachkonstruktionen 20 für jedes Modul 10₁, 10₂, ... ,10_N haben eine Breite B der Basis 23, die der Breite B des dritten Rahmenelements 3₁ und des vierten Rahmenelements 3₂ entspricht. Die transparente Abdeckung 30 besitzt eine Länge L, die der Länge L des ersten Rahmenelements 2₁ beziehungsweise des zweiten Rahmenelements 2₂ entspricht. Die Breite SL der transparenten Abdeckung 30 entspricht im Wesentlichen der Schenkellänge SL der Dachkonstruktion 20.
18 zeigt eine schematische Darstellung der Kommunikation der einzelnen modularen Gewächshäuser 1 mit der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit 55. Die Kommunikation der einzelnen modularen Gewächshäuser 1 erfolgt über die Cloud 54 und der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit 55. Jede der modularen Gewächshäuser 1 liefert Daten und Parameter, die von internen Sensoren 52 und oder externen Sensoren 53 der jeweiligen Gewächshäuser 1 erfasst und den jeweils zugeordneten lokalen Steuerungs- und Datenerfassungseinheiten 50 zur Verfügung gestellt werden. Über eine Firewall 51 und das Internet kommuniziert die jeweilige lokale Steuerungs- und Datenerfassungseinheit 50 mit der Cloud 54. Die Cloud 54 selbst kommuniziert dann mit der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit 55. Von der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit 55 gelangen Anweisungen, Befehle, Meldungen, und so weiter über die Cloud 54, das Internet und die Firewall 51 zu den lokalen Steuerungs- und Datenerfassungseinheiten 50 der modularen Gewächshäuser 1. Ebenso ist jedem der modularen Gewächshäuser 1 jeweils mindestens eine Benutzerschnittstelle 58 zugeordnet. Die Benutzerschnittstellen 58 können beispielsweise über ein WLAN die von der zentralen Steuerungs- und Überwachungseinheit 55 generierten Meldungen und/oder Warnungen empfangen. Über die Benutzerschnittstellen 58 können diese dem Betreiber der lokalen Gewächshäuser 1 Biogasanlagen 100 angezeigt werden. Der Betreiber wird damit zentral darauf hingewiesen, ob in dem jeweiligen lokalen Gewächshaus 1 ein Fehler auftritt, der beispielsweise einen aktuellen Eingriff des Betreibers selbst erfordert. Ebenso ist es möglich, dass der Betreiber bereits vorab über möglicherweise anstehende Reparaturen oder den Austausch von Komponenten der modularen Gewächshäuser 1 informiert wird.
Die Anmeldung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Für einen Fachmann ist es jedoch vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Gewächshaus
1G: Grundriss Gewächshaus
21: erstes Rahmenelement
22: zweites Rahmenelement
31: drittes Rahmenelement
32: viertes Rahmenelement
4: Dach
5: transparente Dachfläche
6: transparente Seitenfläche
7: Energiespeicher
8: Bodenelement
9: Grundriss
101, 102,...,10N: Modul
11: Außenseite
12: Längsseite
14: Querseite
20: Dachkonstruktion
21: erster Schenkel
22: zweiter Schenkel
23: Basis
24: Abstützung
25: Abdeckung
26: Spitze
29: Photovoltaikmodul
30: transparente Abdeckung
32: Dünnschicht-Solarzelle, Photovoltaikelement
34: Aussparung
40: Lamelle
42: Achse
44: Oberfläche
45: rechteckige Basis
46: optisches Element
50: lokale Steuerungs- und Datenerfassungseinheit
51: Firewall
52: interner Sensor
53: externer Sensor
54: Cloud
55: zentrale Steuerungs- und Überwachungseinheit
58: Benutzerschnittstelle
100: Container
B: Breite
CB: Containerbreite
CH: Containerhöhe
CL: Containerlänge
H: Höhe
L: Länge
SL: Schenkellänge
A-A: Schnittlinie
B-B: Schnittlinie
M: Matrix
R1, R2,...,RM: Reihen
S1, S2,...,SN: Spalten
X: Richtung
Y: Richtung
Z: Richtung

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

AT 511169 A1 [0002]
DE 9409728 U1 [0003]
DE 202007005638 U1 [0004]
DE 202012004302 U1 [0005]
DE 202016107268 U1 [0006]
WO 2016/180068 A1 [0007]
AT 513032 B1 [0008]
WO 2014/126474 A1 [0009]

Claims

Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1), das aus mehreren Modulen (10₁, 10₂,...,10_N) aufgebaut ist, wobei jedes der Module (10₁, 10₂,...,10_N) ein Dach (4) besitzt, das mindestens eine transparente Dachfläche (5) haltert, dadurch gekennzeichnet, dass • die mindestens eine transparente Dachfläche (5) mindestens ein Photovoltaikmodul (29) trägt, wobei das Photovoltaikmodul (29) teiltransparent oder hinsichtlich der Transparenz einstellbar ausgebildet ist; und • ein Energiespeicher (7), der mit dem mindestens einen Photovoltaikmodul (29) eines jeden Moduls (10₁, 10₂,..., 10_N) verbunden ist, um Energie des von dem mindestens einen Photovoltaikmodul (29) erzeugten Stroms zu speichern.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach Anspruch 1, wobei die Module (10₁, 10₂,... , 10_N) identisch aufgebaut sind.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Energiespeicher (7) eine Batterie ist.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Energiespeicher (7) eine Power-to-Gas-Anlage ist, mit der aus dem Strom der Photovoltaikmodule (29) Wasserstoff oder Methan erzeugbar und speicherbar ist, oder eine Power-to-Liquid Anlage ist, mit der aus dem Strom der Photovoltaikmodule (29) Methanol erzeugbar und speicherbar ist.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1), nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes der mehreren Module (10₁, 10₂,...,10_N) zwei Längsseiten (12) und zwei Querseiten (14) definiert, wobei entlang der beiden Längsseiten (12) ein erstes Rahmenelement (2₁) und ein zweites Rahmenelement (2₂) parallel zueinander angeordnet sind; wobei entlang der beiden Querseiten (14) ein drittes Rahmenelement (3₁) und ein viertes Rahmenelement (3₂) parallel zueinander angeordnet sind und mit dem ersten Rahmenelement (2₁) und dem zweiten Rahmenelement (2₂) lösbar verbunden sind; wobei für die Ausbildung des Dachs (4) mindestens zwei Dachkonstruktionen (20) parallel zum dritten Rahmenelement (3₁) und vierten Rahmenelement (3₂) angeordnet und mit dem ersten Rahmenelement (2₁) und dem zweiten Rahmenelement (2₂) verbunden sind; und wobei die mindestens zwei Dachkonstruktionen (20) mindestens eine transparente Abdeckung (25) trägt, die die jeweilige transparente Dachfläche (5) bildet und der mehrere Photovoltaikmodule (29) zugeordnet sind.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach Anspruch 5, wobei die Rahmenelemente (2₁, 2₂) an den Längsseiten (12) der mehreren nach außen weisenden Module (10₁, 10₂,...,1 0_N) des Gewächshauses (1) jeweils mindestens zwei Dachkonstruktionen (20) tragen.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach Anspruch 6, wobei zumindest eine transparente Abdeckung (25) der Dachkonstruktionen (20) an den Längsseiten (12) der nach außen weisenden Module (10₁, 10₂,...,1 0_N) des Gewächshauses (1) mit mindestens einem Photovoltaikmodul (29) versehen ist.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Photovoltaikmodule (20) als Dünnschicht-Solarzellen (32) ausgebildet sind.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach Anspruch 8, wobei die Dünnschicht-Solarzelle (32) mit einer transparenten Scheibe (30) der transparenten Abdeckung (25) verbunden ist und die Dünnschicht-Solarzelle (32) mehrere Aussparungen (34) ausgebildet hat, damit die transparente Abdeckung (25) teiltransparent ist.
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem Rahmen (29) der transparenten Abdeckung (25) mehrere, um eine Achse (42) schwenkbare Lamellen (40) angebracht sind und das Photovoltaikmodul (29) definieren, und jede schwenkbare Lamelle (40) trägt an einer Oberfläche (44) eine Dünnschicht-Solarzelle (32).
Energieeffizientes modulares Gewächshaus (1) nach Anspruch 10, wobei die Oberflächen (44) der schwenkbaren Lamellen (40) jeweils eben, konvex oder konkav ausgebildet sind.