AT412434B - Hausanlage mit einem anschluss an ein wechselstromnetz - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hausanlage mit einem Anschluss an ein Wechselstromnetz sowie mit einer lokalen Gleichspannungsquelle, mit Geräten, die zum Anschluss an Wechselstrom vorgesehen sind und neben zumindest einer Wechselstromkomponente zumindest eine Dualkomponente enthalten, die sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung betreibbar ist. 5 Dezentrale elektrische Energieerzeuger mit prozessbedingtem Gleichspannungsausgang, wie insbesondere Solaranlagen und Brennstoffzellen, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Die mit derartigen Gleichspannungsquellen erzeugte elektrische Energie kann einerseits lokal, z.B. in einem Haushalt eingesetzt werden, und andererseits, sofern genügend Energiereserven bestehen, an ein öffentliches Wechselstromnetz geliefert werden. In diesen Fällen wird die Gleichspannung 10 der lokalen Gleichspannungsquelle mit Hilfe von Wechselrichtern in eine Wechselspannung umgewandelt und in das Wechselstromnetz eingespeist bzw. den hausintemen Verbrauchern als Wechselspannung zugeführt.

Die Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung mit Hilfe von Wechselrichtern führt in Abhängigkeit von dem Wirkungsgrad der Wechselrichter zwingend zu Energieverlusten. 15 Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei Hausanlagen der diskutierten Art die auftretenden Energieverluste auf ein Minimum zu beschränken.

Diese Aufgabe wird mit einer Hausanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die zumindest eine Wechselstromkomponente des Gerätes über eine Steuerung mit dem Wechselstromnetz und die zumindest eine Dualkomponente über die Steuerung mit der 20 Gleichspannungsquelle verbindbar ist.

Die Erfindung macht sich somit den Umstand zunutze, dass viele Geräte, insbesondere solche in Haushalten, Komponenten enthalten, die ohne weiteres mit Gleichstrom betrieben werden können, z.B. Widerstandsheizungen. Die Reduktion der Umwandlungsverluste von Gleichspannung auf Wechselspannung durch die Versorgung der nur unbedingt notwendigen Wechselspan-25 nungsverbraucher führt zu einer merklichen Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Anlage.

Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dualkomponente mittels der Steuerung wahlweise mit dem Wechselstromnetz oder mit der Gleichspannungsquelle verbindbar ist. Dadurch kann bei Nicht-Verfügbarkeit der Gleichspannungsquelle auch die Dualkomponente, z.B. Heizung eines Gerätes, wie üblich an dem Wechselstromnetz betrieben werden. 30 Im letztgenannten Fall ist es auch zweckmäßig, wenn der Steuerung ein die Verfügbarkeit der Gleichspannungsquelle betreffendes Statussignal zuführbar ist und die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Dualkomponente in Abhängigkeit von dem Statussignal an die Gleichspannungsquelle oder an das Wechselstromnetz zu legen. Auf diese Weise wird die Umschaltung vereinfacht bzw. automatisiert, wobei als Statussignal im einfachsten Fall beispielsweise die Höhe derGleichspan-35 nung verwendbar ist.

Besonders zweckmäßig ist die Erfindung, falls die Gleichspannungsquelle eine Solarstromanlage ist bzw. falls die Gleichspannungsquelle eine Brennstoffzelleneinheit ist, da in diesen Fällen, insbesondere bei einer Solarstromanlage, der Wirkungsgrad eine sensible Größe ist.

Es ist andererseits auch möglich und beispielsweise besonders dann zweckmäßig, wenn die 40 Gleichspannungsquelle eine Brennstoffzelleneinheit ist, bei Vorliegen eines Einschaltbefehles für ein Gerät einen Aktivierungsbefehl an die lokale Gleichspannungsquelle zu senden. In diesem Fall kann ein Umschalten auf Wechselstrom überhaupt vermieden werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Elektrogerät für eine Hausanlage gemäß der Erfindung, welches zumindest eine Wechselstromkomponente und zumindest eine Dualkomponente enthält, 45 die sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung betreibbar ist. Bei einem solchen Elektrogerät ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wechselstromkomponente mit einem Anschluss für Wechselspannung und die Dualkomponente mit einem davon getrennten Anschluss für Gleichspannung verbunden ist.

Weiters kann es zweckmäßig, jedoch keineswegs erforderlich sein, wenn bei einem solchen so Elektrogerät die Steuerung in dem Gerät enthalten ist. Ein derartiges Gerät kann dann mit einem Gleichspannungs- und mit einem Wechselspannungsanschluss und der darin enthaltenen Steuerung unmittelbar verkauft bzw. geliefert werden und ist für den sofortigenEinsatz geeignet.

Die Erfindung samt weiterer Vorteile ist im Folgenden anhand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. Die einzige Figur der Zeich-55 nung zeigt schematisch eine Hausanlage nach der Erfindung, bei welcher neben dem Wechsel·- 2

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Stromnetz eine Brennstoffeelleneinheit eine Waschmaschine speisen kann.

Gemäß der Zeichnung steht in einer Hausanlage ein Wechselstromnetz WSN, beispielsweise mit einer Spannung von 230 Volt zur Verfügung, und andererseits eine Gleichspannungsquelle GSQ, hier ausgeführt mit einer Brennstoffeelleneinheit BSZ, die beispielsweise eine Gleichspan-5 nung von 240 Volt liefern möge. Von diesen Spannungsquellen sollen Geräte der Hausanlage betrieben werden, wobei hier das Beispiel einer Waschmaschine WAM gezeigt ist, die insbesondere eine Heizung HZG, nämlich eine elektrische Widerstandsheizung, einen Antriebsmotor MOT sowie eine Pumpe PUM enthält. Diese Komponenten können in Wechselstromkomponenten, nämlich den Motor MOT und die Pumpe PUM einerseits, und in Dualkomponenten, hier die Hei-10 zung HZG geteilt werden, wobei den Dualkomponenten, oft auch Hybridkomponenten genannt, zu eigen ist, dass diese in gleicher Weise an Wechselspannung oder an Gleichspannung betreibbar sind.

Es ist eine Steuerung STE vorgesehen, die beispielsweise auch einen Mikroprozessor enthalten kann. Diese Steuerung kann in dem Gerät WAM selbst enthalten sein oder sie kann Teil der 15 Hausanlage sein bzw. kann die Steuerung auch „verteilt“ vorgesehen sein, nämlich mit Komponenten in der Hausanlage und mit anderen Komponenten in dem Gerät WAM, wobei anzumerken ist, dass bei vielen Geräten, insbesondere auch bei Waschmaschinen, ohnedies eine verhältnismäßig komplexe elektronische Steuerung vorhanden ist, die entsprechend erweitert ist, sodass sie die Funktionen der hier näher beschriebenen Steuerung STE aufweist. 20 Ein Teil der Steuerung STE oder des Gerätes WAM ist auch ein Schalter GWI, der auf einen Einschaltbefehl e der Steuerung hin, die Gleichspannung der Gleichspannungsquelle GSQ an die Dualkomponente HZG bzw. die Dualkomponenten legt. Im vorliegenden Fall ist weiters ein Umschalter UMS vorgesehen, der entweder die Gleichspannung der Gleichspannungsquelle GSQ (über den Schalter SWI) an die Dualkomponente HZG legt oder die Wechselspannung, die hier 25 von dem Wechselstromnetz WSN über die Steuerung STE zu dem Umschalter UMS geführt ist. Der Umschalter UMS wird von der Steuerung STE über einen Umschaltebefehl u angesteuert, wobei anzumerken ist, dass bei Vorhandensein eines Umschalters UMS der gesteuerte Schalter SWI entfallen könnte.

Der Steuerung STE ist ein Statussignal s zugeführt, welches die Verfügbarkeit der Gleichspan-30 nungsquelle GSQ betrifft. Dieses Statussignal kann beispielsweise die Höhe der verfügbaren Gleichspannung betreffen oder aber auch die noch vorhandene Restkapazität, beispielsweise eines von einer Solaranlage aufgeladenen Akkumulators. Abhängig von dem Statussignal s kann die Steuerung STE die Dualkomponente HZG an die Gleichspannungsquelle GSQ oder an das Wechselstromnetz WSN legen. 35 Wenn die Steuerung STE einen Einschaltbefehl erhält, üblicherweise mit Hilfe eines hier nicht gezeigten Tastenschalters, Programmdrehschalters etc. kann ein Aktivierungsbefehl a an die lokale Gleichspannungsquelle GSQ gesandt werden, damit diese in Betrieb genommen wird und die benötigte Gieichspannungsenergie liefert. Dies wird insbesondere bei Brennstoffeelleneinheiten zweckmäßig sein, da diese nicht ständig in Betrieb sind. Wenn bei dem gezeigten Ausführungsbei-40 spiel eine Brennstoffeelle BSZ gezeigt ist, so schließt dies nicht aus, dass ebenso - wie bereits erwähnt - als Gleichspannungsquelle GSQ eine Solaranlage mit einem Pufferakkumulator eingesetzt werden kann oder auch Kombinationen von Brennstoffeelleneinheiten mit einer Solaranlage oder dergleichen. Die Erfindung eignet sich im Prinzip für sämtliche Elektrogeräte, die sowohl zumindest eine Wechselstromkomponente als auch zumindest eine Dualkomponente enthalten. 45 Für die Praxis ist es zweckmäßig, wenn ein für die Erfindung geeignetes Elektrogerät einen Anschluss für Wechselspannung besitzt, über welchen die Wechselstromkomponenten mit dem Wechselstromnetz WSN verbunden werden können, und auch einen davon getrennten Anschluss für Gleichspannung, der zu den Dualkomponenten führt. Der Wechselspannungseingang wird bei verfügbarer Gleichspannungsenergie nur für Steuerungs- und Antriebsverbrauch verwendet, so welche bei Auslegung auf beide Speisesysteme deutlich höhere Herstellungskosten hervorrufen würden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Hausanlage ist auch darin zu sehen, dass die Verbraucher mit der Gleichspannungsquelle „synchronisierbar“ sind. Abhängig von der Priorität des Verbrauchers wird entweder die Energiequelle auf den Verbraucher synchronisiert, d.h. beispielsweise wird 55 bei Betrieb eines Elektroherdes eine Brennstoffeelle eingeschaltet, oder der Verbraucher wird auf 3

Claims (1)

1. AT 412 434 B die Energiequelle synchronisiert, z.B. wird ein Geschirrspülen mit Hilfe eines elektrischen Geschirrspülers nur bei Verfügbarkeit von Solar- oder Brennstofkellenenergie erfolgen. Diese „Intelligenz“ kann gleichfalls in die in der Zeichnung angedeutete Steuerung STE gelegt werden. Im gezeigten Beispiel wurde angenommen, dass die Höhe der verfügbaren Gleichspannung 5 etwa gleich dem Effektivwert der Wechselspannung des Wechselstromnetzes WSN ist. Falls die Gleichspannung der Gleichspannungsquelle GSQ deutlich geringer ist, z.B. 24, 48 oder 60 Volt beträgt, kann man vorsehen, das insbesondere über die Steuerung STE Zweige einer Widerstandsheizung jeweils parallel oder in Serie geschaltet werden, sodass die geringere Höhe der Gleichspannung berücksichtigt werden kann. 10 PATENTANSPRÜCHE: Hausanlage mit einem Anschluss an ein Wechselstromnetz (WSN) sowie mit einer lokalen Gleichspannungsquelle (GSQ), mit Geräten (WAM), die zum Anschluss an Wechselstrom vorgesehen sind und neben zumindest einer Wechselstromkomponente (MOT, PUM) zumindest eine Dualkomponente (HZG) enthalten, die sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Wechselstromkomponente (MOT) des Gerätes (WAM) über eine Steuerung (STE) mit dem Wechselstromnetz (WSN) und die zumindest eine Dualkomponente (HZG) über die Steuerung mit der Gleichspannungsquelle (GSQ) verbindbar ist. Hausanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dualkomponente (HZG) mittels der Steuerung (STE) wahlweise mit dem Wechselstromnetz (WSN) oder mit der Gleichspannungsquelle (GSQ) verbindbar ist. Hausanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerung -(STE) ein die Verfügbarkeit der Gleichspannungsquelle (GSQ) betreffendes Statussignal \s) zuführ-bar ist und die Steuerung (STE) dazu eingerichtet ist, die Dualkomponente (HZG) in Abhängigkeit von dem Statussignal an die Gleichspannungsquelle oder an das Wechselstromnetz (WSN) zu legen. Hausanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (GSQ) eine Solarstromanlage ist. Hausanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (GSQ) eine Brennstoffzelleneinheit ist. Hausanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (STE) dazu eingerichtet ist, bei Vorliegen eines Einschaltbefehles für ein Gerät (WAM) einen Aktivierungsbefehl (a) an die lokale Gleichspannungsquelle (GSQ) zu senden. Elektrogerät (WAM) für eine Hausanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches zumindest eine Wechselstromkomponente (MOT, PUM) und zumindest eine Dualkomponente (HZG) enthält, die sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung komponente (HZG) enthält, die sowohl an Wechsel- als auch an Gleichspannung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseistromkomponente (MOT) mit einem Anschluss für Wechselspannung und die Dualkomponente (HZG) mit einem davon getrennten Anschluss für Gleichspannung verbunden ist. Elektrogerät (WAM) für eine Hausanlage nach einem der Ansprüche Tbis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (STE) in dem Gerät enthalten ist. 1. 15 20 2. 25 3. 30 4. 5. 35 6. 7. 40 458. 50 HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 4