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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den kathodischen Korrosionsschutz von zumindest teilweise im Erdboden vergrabenen metallischen Objekten auf der Basis der Fremdstromversor- gung mit zumindest einer Anode, wobei die benötigte elektrische Energie über ein Solarpaneel aus der Sonnenenergie bezogen und in einem Speicher gespeichert wird.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 5 366 604 A bekannt. Die im Laufe des Tages vom Solarpaneel umgewandelte elektrische Energie wird in einer Batterie gespeichert, um für die Nachtstunden oder Schlechtwetterperioden zur Verfügung zu stehen. Die verwendete Battene ist der Schwachpunkt der Anlage, da sie wartungsintensiv, teuer und letzten Endes umweltbelastend ist. Selbst während der Lebensdauer sind diese Batterien immer dann, wenn sie am dringensten benötigt werden, wie bei niedrigen Temperaturen (Schlechtwetter, Winter), langen Nächten, etc. wegen der chemischen Speicherung der Energie am schlechtesten in der Lage, ihre Funktion zu erfüllen.
Die US 5 026 468 A und die aus ihr abgezweigte US 5 139 634 A gehen von einem solchen Stand der Technik aus und schlagen vor, für die genannten Unzulänglichkeiten mit einem Reser- vesystem von Opferanoden vorzusehen, die beim Ausfall der Batterie zugeschaltet werden. Derar- tige Anlagen verursachen hohe Investitionen, benötigen eine empfindliche Elektronik zur Überwa- chung der Anlage, eine mechanische oder elektronische Umschaltmöglichkeit und dergleichen mehr. All diese Bauteile müssen regelmässig kontrolliert und gewartet werden. Darüberhinaus ist es notwendig, für die Opferanoden passable Stellen zu finden, was bei der gleichzeitigen Anbringung der fremdgespeisten Anoden kompliziert und selten ohne Kompromisse möglich ist.
Der kathodische Korrosionsschutz ist seit langem bekannt und besteht im wesentlichen darin, dass der zu schützende, im Erdreich oder auch im Wasser befindliche, metallische Körper gegen- über einem anderen im Boden befindlichen metallischen Körper als Kathode fungiert, und dass dadurch das Austreten von Metallionen aus dem Verband des zu schützenden metallischen Kör- pers verhindert wird.
Dabei gibt es die erste Möglichkeit, die Elektrode, die ja die Anode ist, als Opferanode auszu- bilden, d. h. sie aus einem solchem Metall herzustellen, dass beim Schliessen des elektrischen Stromkreises durch das umgebende Erdreich die Opferanode durch den Austritt von Metallionen im Laufe der Zeit zerstört wird, dass dabei aber eine genügend hohe Spannung zum zu schützen- den Gegenstand aufgebaut wird, sodass dieser kathodisch geschützt ist.
Es wurden wegen des Hauptvorteils der Opferanoden, nämlich der Unabhängigkeit von jeder externen Stromversorgung, die dabei auftretenden Nachteile, das sind die Zerstörung der Anode und der Übergang von Metallionen ins Erdreich, in Kauf genommen. Dies ist allerdings in letzter Zeit zunehmend weniger akzeptabel. Ein weiterer Nachteil der Opferanoden liegt darin, dass sie nur die aus der elektrochemischen Spannungsreihe erhältlichen Potentialdifferenzen aufbringen kön- nen, die maximal ca. 1,5 Volt betragen. Dies ist in Erdreich mit hohem Widerstand nicht ausrei- chend.
Die zweite Methode besteht darin, die Anode aus dauerhaftem Material herzustellen und eine Fremdspannung anzulegen, durch die die Potenzialdifferenz gewährleistet wird. Dazu ist es not- wendig, elektrische Energie zuzuführen, was in vielen Anwendungsfällen schwierig, teuer und oft so gut wie unmöglich ist.
Es besteht daher ein dringendes Bedürfnis an der Schaffung von kathodischen Schutzvorrich- tungen, die ohne Zuleitung von elektrischer Energie und ohne Opferanode auskommen und Poten- tialdifferenzen auch deutlich über denen, die mittels Opferanoden erzielt werden können, aufrecht- erhalten.
Die Erfindung hat das Ziel eine solche Vorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass der Speicher zumindest ein Kondensator ist und dass durch eine elektronisch gesteuerte Laderegelung die vorbestimmte Potentialdifferenz zwischen der Anode und dem als Kathode wirkenden zu schützenden Gegenstand aufrecht erhal- ten wird.
Durch diese erfindungsgemässe Vorrichtung erreicht man eine von jeder äusseren Stromversor- gung unabhängige kathodische Schutzvorrichtung, bei der auch die Nachteile, die mit der Verwen- dung von Opferanoden verbunden sind, vermieden werden. Durch die Verwendung von Kondensa- toren als Speicherelementen wird eine wartungsfreie, von der Witterung und insbesondere von der Temperatur unabhängige und im Ladeverhalten unproblematische Energiespeicherung gewährlei-
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stet, die darüberhinaus in der Lage ist, Potentialdifferenzen in grossen Bereichen zu erzeugen.
Eine Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kondensatoren parallel und/oder in Serie geschaltet vorgesehen sind. Damit kann die Kapazität und die Spannung an den Einbau- ort, bzw. dessen Klima und an den Strom- und Spannungsbedarf des zu schützenden Objektes angepasst werden.
In beiden Fällen wird bevorzugt eine elektrische Schaltung verwendet, die dadurch gekenn- zeichnet ist, dass der negative Pol des Solarpaneels über eine Anodenleitung und über eine von mehreren zur Auswahl stehenden Zenerdioden sowie gegebenenfalls einen Messbügel mit der als Anode dienenden Elektrode verbunden ist, dass der positive Pol des Solarpaneels an einen Fest- spannungsregler anliegt, von dessen Ausgang eine direkte Verbindung über eine Schutzdiode und einen Widerstand zur Aussenhülle des zu schützenden Objektes führt, dass zwischen der Schutz- diode und dem Widerstand eine elektrische Leitung zu einem Pol des zumindest einen Speicher- kondensators führt, dessen anderer Pol mit der Anodenleitung verbunden ist, und dass zwischen dem Regelausgang des Festspannungsreglers und der Anodenleitung eine weitere Schutzdiode geschalten ist,
die in der Richtung vom Festspannungsregler zur Anodenleitung durchlässig ist.
Dadurch erhält man eine leicht an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassende Schaltung, die einerseits direkt mit dem Solarpaneel und andererseits direkt mit den Elektroden bzw. dem zu schützenden Objekt zu verbinden ist.
Die Erfindung wird im folgendem anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Skizze der Einbausituation und
Fig. 2 das Schema eines elektrischen Schaltplans.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein im Erdreich 10 zumindest teilweise vergrabener metallischer Körper, im dargestellten Beispiel ein Flüssiggastank 1, mit einer metallischen, gegenüber dem Erdreich elektrisch isolierten Hülle 3 dadurch gegen Korrosion geschützt, dass in seiner Nähe zumindest eine Elektrode 2 eingegraben ist, und dass zwischen der Hülle 3 und der Elektrode 2 eine Gleichspannung aufrecht erhalten wird, durch die die Elektrode 2 zur Anode und die Hülle 3 zur Kathode wird.
Wie eingangs erwähnt, wird im Stand der Technik als Spannungsquelle entweder der Unter- schied der Elektronegativität einzelner Metalle ausgenutzt und die Elektrode 2 aus einem Metall gewählt, das um soviel unedler ist als das Material der Hülle 3, dass sich die Anode 2 zersetzt und dadurch die Beschädigung der Hülle 3 verhindert. Dies ist der klassische Fall der Opferanode, beispielsweise aus Magnesium.
In anderen Fällen wird die Potentialdifferenz durch Anlegen einer äusseren Spannung erhalten, dies ist eine sogenannten Fremdspannungsanlage, wobei die Elektrode 2 üblicherweise nicht zer- setzt wird.
Zu diesen Fremdspannungsanlagen gehört die erfindungsgemässe Vorrichtung, wobei erfin- dungsgemäss die Energie zur Aufrechterhaltung der Potentialdifferenz zwischen der als Kathode wirkenden äusseren Hülle 3 und der als Anode wirkenden Elektrode 2 durch eine in ihrer Gesamt- heit mit 6 bezeichnete Solaranlage gewonnen wird:
Die Solaranlage 6 besteht im wesentlichen aus einem Solarpaneel 7, in dem das auftreffende Licht in elektrischen Strom umgewandelt wird, einer Laderegelungsvorrichtung 8, die, elektronisch gesteuert, den vom Solarpaneel 7 kommenden Strom zumindest einem Kondensator 9 zuführt und auch die Aufrechterhaltung der notwendigen Potentialdifferenz zwischen der äusseren Hülle 3 und der Elektrode 2 regelt, wobei diese Potentialdifferenz durch eine Verbindungsleitung 4 an der äusseren Hülle bzw. durch eine Verbindungsleitung 5 an die Elektrode 2 angelegt wird.
Ein Beispiel für eine verwendbare elektrische Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei 7 erfolgt der elektrische Anschluss der Schaltung ans Solarpaneel 7, der negative Pol ist über eine Anodenleitung 12 direkt über eine von mehreren zur Auswahl stehenden Zenerdioden Z1 bis Z11 und einem Messbügel M mit der Elektrode 2, die als Anode dient, verbunden.
Der positive Pol des Solarpaneels 7 wird an einen üblichen Festspannungsregler FS angelegt, von dessen Ausgang eine direkte Verbindung über eine Schutzdiode D1 und einen Widerstand R1 zur Aussenhülle 3 des zu schützenden Objektes 1 führt. Zwischen der Schutzdiode D1 und dem Widerstand R1 führt eine Leitung zu einem Pol des zumindest einen Speicherkondensators C, dessen anderer Pol mit der Anodenleitung 12 verbunden ist.
Zwischen dem Regelausgang 11 des Festspannungsreglers FS und die Anodenleitung 12 ist
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eine weitere Schutzdiode D2 geschalten, die in der Richtung vom Festspannungsregler FS zur Anodenleitung 12 durchlässig ist.
Zu den einzelnen Bauteilen kann folgendes ausgeführt werden:
In den verschiedenen Betriebsvorschriften für kathodisch zu schützende Gegenstände sind immer auch einzuhaltende maximal zulässige Schutzströme angegeben. Bei Tankanlagen, bei- spielsweise Flüssiggastankanlagen, wird in Österreich bei einer Beschichtung aus Epoxyharz vorgeschrieben, dass der Zustand des Tanks unbedenklich ist, solange der fliessende Schutzstrom nicht grösser ist als 30 myA + 3 myA/m2 beschichteter Oberfläche. Man kommt damit auch bei grossen Tankanlagen auf maximale Schutzströme von nur etwa 240 myA.
Bei Tanks, die mit Bitumen beschichtet sind, wird durch ein Gutachten des TÜV in Österreich die Integrität der Tankanlage angenommen, wenn der Schutzstrom 30 myA + 30 myA/m2 beschich- teter Oberfläche nicht überschreitet. Damit kann man, wenn die Solaranlage 2 mA zu liefern im- stande ist, Tanks mit bis ca. 10 Tonnen Flüssiggasinhalt versorgen.
Eine Untersuchung von mit Bitumen beschichteten Tanks, bei denen die Gasleitung nicht elek- trisch vom Tank getrennt war und bei denen aufgrund des Alters und lang andauernden Betriebs bereits verschiedene Fehler, besonders im Bereich des Domschachtes, aufgetreten waren, so dass sicherlich ein erhöhter Schutzstrombedarf angenommen werden kann, brachte folgende Resultate:
EMI3.1
<tb> Tankgrösse <SEP> [kg] <SEP> Schutzstrom <SEP> [myA]
<tb>
<tb> 1180 <SEP> 570
<tb> 1180 <SEP> 800
<tb> 1180 <SEP> 440
<tb> 1180 <SEP> 1300
<tb> 1180 <SEP> 445
<tb> 1180 <SEP> 4750 <SEP> *
<tb> 1180 <SEP> 185
<tb> 1180 <SEP> 1295
<tb> 1180 <SEP> 1400
<tb> 2105 <SEP> 1270
<tb> 21051680
<tb> 1180 <SEP> 148
<tb> 1180 <SEP> 480
<tb> 2105 <SEP> 440
<tb> 1180 <SEP> 750
<tb> 1180 <SEP> 600
<tb> 1180 <SEP> 6,4
<tb> 1180 <SEP> 520
<tb>
Wie aus der Aufstellung ersichtlich ist, hängt der benötigte Schutzstrom stark vom jeweiligen Zustand des Tanks und natürlich auch von seiner Einbausituation ab. Die mit Sternchen versehenen Messergebnisse weisen auf Tankanlagen hin, die aufgrund des Ergebnisses überprüft werden müssen.
Es erhebt sich nach diesen Vorbemerkungen die Frage der notwendigen Kapazität des Speicherkondensators bzw. der Speicherkondensatoren.
Die Auslegung des Speicherkondensators erfolgt nach der Anforderung, einen Schutzstrom von maximal 2 mA in den Übergangszeiten zur Verfügung stellen zu können.
Die benötigte Kapazität C (F) sich zu: C = (ID 10-3 * T) / (UR - UD) wobei
C Kapazität des Pufferkondensators [F] ID .... Entladestrom [mA]
T ..... Entladezeit [s]
UR .... Nennspannung [V]
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U# .... Endladungsgrenzspannung [V] ist.
Für lo = 2 mA, T = 12 Stunden = 43200 s, UR = 11V, UD = 3 V ergibt sich eine benötigte Kapazität von C (F) = 9,6 F und für ol = 2 mA, T = 12 Stunden = 43200 s, UR= 11V, UD = 8 V ergibt sich eine benötigte Kapazität von C (F) = 28,8 F
Für einen Prototyp wurde eine Realisierung des Pufferspeichers durch eine Kombination von Serien- bzw. Parallelschaltung von einer entsprechenden Anzahl von kleinen Speicherkondensato- ren geschaffen.
Es wurde dabei eine Serienschaltung von je einem Paar Kondensatoren mit einer Nennspan- nung von 5,5 Volt und einer Nennkapazität von 1 F je Kondensator verwendet, was eine Nenn- spannung von 11V bei einer Kapazität von 11F ergab. 52 solcher Kondensatorenpaare wurden durch Parallelschaltung verbunden und so wurde damit eine Nennkapazität von 52 F erreicht.
Aufgrund dieses Aufbaus ist die Kapazität den jeweiligen Anforderungen durch Hinzufügen oder weglassen von Kondensatorenpaaren entsprechend leicht anzupassen.
Um die Aufladung eines völlig leeren Pufferspeichers sicherzustellen, ist ein entsprechender Ladestrom nach:
IL = C * (UR - Uo) / TL notwendig, wobei
C=(ld * 10-3*T) / (Ur-UD) ist.
IL .... Ladestrom ([A]
C Kapazität des Pufferkondensators [F] TL .... Ladezeit [s]
UR .... Nennspannung [V]
Uo .... Spannung des Pufferspeichers bei Ladungsbeginn [V]
Für:
C = 52 F, TL = 8 Stunden = 28800 s, UR = 11V, Uo = 0 V ergibt sich ein notwendiger Ladestrom von lD = 20 mA
Nach den beispielsweise gegebenen Werten bzw. den aus dem jeweiligen Anwendungsfall sich ergebenden Werten wird aus den handelsüblich erhältlichen Solarpaneelen das passende ausgewählt bzw. dessen Grösse und Aufbau bestimmt.
Da auf Zuverlässigkeit und Robustheit der gesamten Anlage grosser Wert gelegt werden muss, ist eine fixe Montage des Solarpaneels ohne tageszeitliche bzw. jahreszeitliche Nachführung zur Sonne bevorzugt. Dabei ist es sehr günstig, dass mit zunehmender geographischer Höhe die als optimal zu wählende Neigung des Solarpaneels gegenüber der Horizontalen zunimmt, so dass die Gefahr der Beeinträchtigung der Funktion durch Abdeckung mit Schnee zunehmend geringer wird.
In Österreich sind Neigungswerte von 60 üblich. Als vorteilhaft kommt noch hinzu, dass mit ab- nehmender Temperatur, und sodann sprunghaft bei gefrorenem Boden der Schutzstrombedarf abnimmt, so dass gerade dann, wenn die Gefahr einer Beeinträchtigung der Stromerzeugung am grössten ist, der Bedarf nach eben diesem Strom am geringsten ist.
Nur beispielsweise soll auf die Komponenten eingegangen werden, die beim Aufbau erfin- dungsgemässer Vorrichtungen verwendet werden können: als Solarpaneel können beispielsweise die Paneele von SOLARREX in USA, Maryland Frederick, angegeben werden.
Als Kondensator können beispielsweise die der Serien IL oder NA von PANASONIC oder auch die der Serie 196 DLC von PHILIPS angeführt werden.
Als Anode kann jede übliche Fremdstromanode verwendet werden, ein Beispiel dafür sind Elektroden aus aktiviertem Titaniumdraht, wie die mittels Metalloxyden aktivierte DSA-Elektrode von LIDA, erhältlich beispielsweise beim Ingenieurbüro Fritz Spieth in Esslingen.
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The invention relates to a device for the cathodic corrosion protection of at least partially buried metallic objects on the basis of the external power supply with at least one anode, the electrical energy required being obtained from the solar energy via a solar panel and being stored in a memory.
Such a device is known from US 5 366 604 A. The electrical energy converted by the solar panel during the day is stored in a battery in order to be available for the night hours or bad weather periods. The Battene used is the weak point of the system, as it is maintenance-intensive, expensive and ultimately polluting the environment. Even during their lifespan, these batteries are least able to perform their functions when they are most urgently needed, such as at low temperatures (bad weather, winter), long nights, etc. due to the chemical storage of the energy.
US Pat. No. 5,026,468 A and US Pat. No. 5,139,634 A derived from such a state of the art and propose to provide for the above-mentioned shortcomings with a reserve system of sacrificial anodes, which are activated when the battery fails. Such systems cause high investments, require sensitive electronics for monitoring the system, a mechanical or electronic switchover option and the like. All of these components must be checked and serviced regularly. In addition, it is necessary to find passable locations for the sacrificial anodes, which is complicated and rarely possible without compromises when the externally supplied anodes are attached at the same time.
Cathodic protection against corrosion has been known for a long time and essentially consists in the fact that the metallic body to be protected, which is in the ground or in the water, acts as a cathode with respect to another metallic body in the ground, and that metal ions escape as a result the bandage of the metallic body to be protected is prevented.
The first option is to design the electrode, which is the anode, as a sacrificial anode, ie. H. to manufacture them from such a metal that, when the electrical circuit is closed through the surrounding earth, the sacrificial anode is destroyed over time by the leakage of metal ions, but that a sufficiently high voltage is built up to the object to be protected, so that it is cathodic is protected.
Because of the main advantage of the sacrificial anodes, namely the independence from any external power supply, the disadvantages that arise, that is the destruction of the anode and the transfer of metal ions into the earth, have been accepted. However, this has become increasingly less acceptable lately. Another disadvantage of the sacrificial anodes is that they can only apply the potential differences that can be obtained from the electrochemical voltage series, which are a maximum of approximately 1.5 volts. This is not sufficient in high resistance soil.
The second method is to manufacture the anode from a durable material and to apply an external voltage that ensures the potential difference. To do this, it is necessary to supply electrical energy, which is difficult, expensive and often almost impossible in many applications.
There is therefore an urgent need to create cathodic protective devices which do not need to be supplied with electrical energy and without a sacrificial anode and which also maintain potential differences significantly above those which can be achieved by means of sacrificial anodes.
The aim of the invention is to create such a device.
According to the invention, this is done in that the memory is at least one capacitor and that the predetermined potential difference between the anode and the object to be protected, which acts as a cathode, is maintained by an electronically controlled charge control.
This device according to the invention achieves a cathodic protection device which is independent of any external power supply and in which the disadvantages associated with the use of sacrificial anodes are also avoided. The use of capacitors as storage elements ensures maintenance-free energy storage which is independent of the weather and in particular of the temperature and unproblematic in terms of charging behavior.
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continuously, which is also able to generate potential differences in large areas.
One embodiment is characterized in that several capacitors are provided in parallel and / or in series. The capacity and the voltage can thus be adapted to the installation location, its climate and the current and voltage requirements of the object to be protected.
In both cases, an electrical circuit is preferably used, which is characterized in that the negative pole of the solar panel is connected to the electrode serving as the anode via an anode line and via one of several Zener diodes available and optionally a measuring bracket positive pole of the solar panel is connected to a fixed voltage regulator, from the output of which a direct connection via a protective diode and a resistor leads to the outer shell of the object to be protected, and between the protective diode and the resistor an electrical line leads to a pole of the at least one memory leads capacitor, the other pole of which is connected to the anode line, and that a further protective diode is connected between the control output of the fixed voltage regulator and the anode line,
which is permeable in the direction from the fixed voltage regulator to the anode lead.
This results in a circuit which can be easily adapted to the respective circumstances and which can be connected directly to the solar panel on the one hand and directly to the electrodes or the object to be protected on the other hand.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 is a schematic sketch of the installation situation and
Fig. 2 shows the schematic of an electrical circuit diagram.
As can be seen from FIG. 1, a metallic body, at least partially buried in the ground 10, in the example shown a liquid gas tank 1, with a metallic shell 3, which is electrically insulated from the ground, is protected against corrosion by burying at least one electrode 2 in its vicinity and that a DC voltage is maintained between the sheath 3 and the electrode 2, through which the electrode 2 becomes the anode and the sheath 3 becomes the cathode.
As mentioned at the beginning, in the prior art either the difference in the electronegativity of individual metals is used as the voltage source and the electrode 2 is selected from a metal which is so much less noble than the material of the shell 3 that the anode 2 decomposes and thereby prevents damage to the casing 3. This is the classic case of the sacrificial anode, for example made of magnesium.
In other cases, the potential difference is obtained by applying an external voltage, this is a so-called external voltage system, the electrode 2 usually not being decomposed.
These external voltage systems include the device according to the invention, the energy according to the invention for maintaining the potential difference between the outer shell 3, which acts as a cathode, and the electrode 2, which acts as an anode, being obtained by a solar system designated as a whole by 6:
The solar system 6 consists essentially of a solar panel 7, in which the incident light is converted into electrical current, a charge control device 8, which, electronically controlled, supplies the current coming from the solar panel 7 at least one capacitor 9 and also the maintenance of the necessary potential difference between regulates the outer shell 3 and the electrode 2, this potential difference being applied to the outer shell by a connecting line 4 or to the electrode 2 by a connecting line 5.
An example of a usable electrical circuit is shown in FIG. 2. At 7, the circuit is electrically connected to the solar panel 7, the negative pole is connected via an anode line 12 directly to one of several Zener diodes Z1 to Z11 and a measuring bracket M to the electrode 2, which serves as an anode.
The positive pole of the solar panel 7 is applied to a conventional fixed voltage regulator FS, from the output of which a direct connection via a protective diode D1 and a resistor R1 leads to the outer shell 3 of the object 1 to be protected. Between the protective diode D1 and the resistor R1, a line leads to one pole of the at least one storage capacitor C, the other pole of which is connected to the anode line 12.
Is between the control output 11 of the fixed voltage regulator FS and the anode line 12
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another protective diode D2 switched, which is permeable in the direction from the fixed voltage regulator FS to the anode line 12.
The following can be carried out for the individual components:
The various operating regulations for cathodically protected objects always state the maximum permissible protective currents to be observed. In the case of tank systems, for example liquid gas tank systems, a coating made of epoxy resin in Austria stipulates that the condition of the tank is harmless as long as the flowing protective current is not greater than 30 myA + 3 myA / m2 coated surface. This means that maximum protective currents of only around 240 myA are achieved even in large tank systems.
In the case of tanks coated with bitumen, the report of the TÜV in Austria assumes the integrity of the tank system if the protective current does not exceed 30 myA + 30 myA / m2 coated surface. If the solar system is able to supply 2 mA, this can be used to supply tanks with up to approx. 10 tons of liquid gas.
An investigation of tanks coated with bitumen, in which the gas line was not electrically separated from the tank and in which due to age and long-term operation, various errors had occurred, especially in the area of the cathedral shaft, so that an increased protective current requirement was certainly assumed can bring the following results:
EMI3.1
<tb> tank size <SEP> [kg] <SEP> protective current <SEP> [myA]
<Tb>
<tb> 1180 <SEP> 570
<tb> 1180 <SEP> 800
<tb> 1180 <SEP> 440
<tb> 1180 <SEP> 1300
<tb> 1180 <SEP> 445
<tb> 1180 <SEP> 4750 <SEP> *
<tb> 1180 <SEP> 185
<tb> 1180 <SEP> 1295
<tb> 1180 <SEP> 1400
<tb> 2105 <SEP> 1270
<tb> 21051680
<tb> 1180 <SEP> 148
<tb> 1180 <SEP> 480
<tb> 2105 <SEP> 440
<tb> 1180 <SEP> 750
<tb> 1180 <SEP> 600
<tb> 1180 <SEP> 6.4
<tb> 1180 <SEP> 520
<Tb>
As can be seen from the list, the required protective current strongly depends on the respective condition of the tank and of course on its installation situation. The measurement results marked with an asterisk indicate tank systems that must be checked based on the result.
After these preliminary remarks, the question arises of the necessary capacitance of the storage capacitor or the storage capacitors.
The storage capacitor is designed according to the requirement to be able to provide a protective current of maximum 2 mA in the transition times.
The required capacity C (F) becomes: C = (ID 10-3 * T) / (UR - UD) where
C capacitance of the buffer capacitor [F] ID .... discharge current [mA]
T ..... discharge time [s]
UR .... nominal voltage [V]
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U # .... discharge limit voltage [V] is.
For lo = 2 mA, T = 12 hours = 43200 s, UR = 11V, UD = 3 V, the required capacity is C (F) = 9.6 F and for ol = 2 mA, T = 12 hours = 43200 s, UR = 11V, UD = 8 V, the required capacitance is C (F) = 28.8 F
For a prototype, the buffer storage was realized by combining a series or parallel connection of a corresponding number of small storage capacitors.
A series connection of a pair of capacitors with a nominal voltage of 5.5 volts and a nominal capacitance of 1 F per capacitor was used, which resulted in a nominal voltage of 11V with a capacitance of 11F. 52 of these pairs of capacitors were connected in parallel, thus achieving a nominal capacitance of 52 F.
Due to this structure, the capacity can be easily adapted to the respective requirements by adding or omitting capacitor pairs.
To ensure the charging of a completely empty buffer store, a corresponding charging current is required according to:
IL = C * (UR - Uo) / TL necessary, whereby
C = (ld * 10-3 * T) / (Ur-UD).
IL .... charging current ([A]
C capacitance of the buffer capacitor [F] TL .... charging time [s]
UR .... nominal voltage [V]
Uo .... voltage of the buffer storage at the start of charging [V]
For:
C = 52 F, TL = 8 hours = 28800 s, UR = 11V, Uo = 0 V, the required charging current is lD = 20 mA
According to the given values, for example, or the values resulting from the respective application, the appropriate one is selected from the commercially available solar panels or its size and structure are determined.
Since great importance must be attached to the reliability and robustness of the entire system, a fixed installation of the solar panel without daily or seasonal tracking to the sun is preferred. It is very favorable here that the inclination of the solar panel to be selected as optimal with respect to the horizontal increases with increasing geographical height, so that the risk of the function being impaired by covering with snow becomes increasingly less.
Tilt values of 60 are common in Austria. A further advantage is that the protective current requirement decreases as the temperature decreases and then suddenly in the case of frozen ground, so that the need for this current is the least when the risk of impairment of electricity generation is greatest.
The components that can be used in the construction of devices according to the invention are only to be dealt with, for example: the panels from SOLARREX in the USA, Maryland Frederick, for example, can be specified as the solar panel.
As a capacitor, for example, the IL or NA series from PANASONIC or the 196 DLC series from PHILIPS can be listed.
Any conventional external current anode can be used as anode, for example electrodes made of activated titanium wire, such as the metal oxide activated DSA electrode from LIDA, available for example from the engineering office Fritz Spieth in Esslingen.