AT513111A1

AT513111A1 - Energiespeicheranlage zur Gleichstromspeicherung und Einspeisung von elektr. Leistung in ein Energieversorgungsnetz und Eigenverbrauchsoptimierung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage

Info

Publication number: AT513111A1
Application number: AT6982012A
Authority: AT
Inventors: Oliver Dipl Ing Hoenigsberger
Original assignee: Hoenigsberger
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2014-01-15

Abstract

Vereinfachung von Eigenverbrauchsoptimierungssystemen um zumindest einen Laderegler. Ermöglichung einer Nachrüstung unter Mitverwendung vorhandener Komponenten. Eine Gleichespannungsquelle 1 wird direkt an einen Gleichstromspeicher 2 verbunden, dieser direkt mit einem Gleichstromleistungsdimmer 3. Der Glelchstromleistungsdimmer 3 ist mit einem Netzwechselrichter 4 verbunden. Steuerung und Regelung des Systems über eine Embedded Device 9, unter Einsatz verschiedener Kommunikationsprotokolle und Schnittstellen.

Description

HO/SOO'd *02*91 2102/90/02

Beschreibung

Energlsapeicheraniage zur Ghichstromtpelcherung und Einspeisung von elektr. Leistung in ein Energievenogungsnetx und Eigenverbrauchsoptimierung und sin Erfahren zum Betreiben einer solchen Anlage

Stand der Technik sind Photovoltalksysteme, Windstrom,' Wasserkraft- und andere Gleichrichter die ober einen Wechselrichter elektrisch· Leistung auf eine Wechselspannungsseite einspeisen. Weiters können auf der Wechselspannungsseite nachfolgende Speichersysteme und Energieoptimierangssysteme angeschlossen sein

Die im Patentanspruch 1 genannte Erfindung vereinfacht derartige Systeme um zumindest einen Laderegier auch für einfache Nachrüstung unter Mitverwendung vorhandener Komponenten wie nachfolgend erklärt

Die GleichspannungsqueHe 1 ausFig. 1 wird auf das Akkusystem 2 derart abgestimmt damit keine Überladung auch im Extremfall ohne Last stattfinden kann. Weiters sorgt die Spannung des Akkusystems 2 dafür dass z.B. Photovoltaiketemente im optimalen Ladebereich betrieben werden. Dazu wird die offene Spannung der Gleichspannungsquelle (z.B. Photovoltaikelemente) auf die max. Ladespannung mit noch akzeptabler Gasung vorzugsweise eines Ni-Fe Akku abgestimmt Beachtet werden müssen Temperaturverhalten beider Systeme.

Zur optimalen Regelung der Ladespannung wird ein Gleichstromleistungsdimmer 3 so angesteuert damit keine Oberladung des Akkusystems stattfindet.

Der Gleichstromleistungsdimmer 3 speißt einen Wechselrichter 4 der wiederum eine Oberschusseinspeisung in ein Wechselspannungsnetz vomimmt

Zur optimalen Regelung 9 und Ausbalancierung der Batterieladung, Netzeinspeisung und des Eigenverbrauchs wird ein Zahler 6 in das Energieversorgungsnetz und ein Zähler 7 in das Verbrauchemetz ausgelesen.

Die Regelung 9 liest über verschiede Kommunikationsprotokolle, vorzugsweise PowerLan, Stromstärke aus der Gleichspannungsquelle 1, Spannung und Strom aus dem Akkusystem 2, Netzzustand aus Relais 5, Zahlimpulse aus Zähler 6 und 7 aus und steuert entsprechend über Dimmer 3 gemäß Patentanspruch .Verfahren zum Betreiben einer Energiespeicheranlage zur Gleichstromspeicherung und Einspeisung von elektr. Leistung in ein Energleversogungenetz und Eigenverbrauchsoptimierung* den Wechselrichter an.

Zur Erkennung von Netzausfällen wird ein Retais 5 vorgesehen, dies kann auch um Frequenz und 3* Phasenerkennung erweitert werden.

Ais optionale Komponente kann eine selbständige USV mit Inselwechselrichter a1 und Umschalter a2 zusätzlich einfach installiert werden, ohne diese Komponente ist die Leitung a3 vorgesehen.

Ais optionale Komponente kann eine Verbrauchs,· oder Zeitgesteuerte Lastansteuerung, zur Abstimmung auf die Energiespeicherung, auf die Leitungsabschnitte b1 oder Stecker oder Geräte b2 stattfinden bzw. Ober diese Komponenten in der Regelung 9 programmiert werden, ohne diese Komponente ist der Verbraucher 8 vorgesehen.

Als optionale Komponente c1 kann die Anlage überwacht wenden, es können Daten ausgelesen werden und es können die Verbraucher ober Internet oder Smartphone gesteuert werden. 2/6 ·· H0/900'd » ·· .6?:.9l 2L02/90/02 • ·

Figurenbeschreibung

Figur 1, Modularer Aufbau 1) Gleichspannungsquelle 2) Batterie/Akku 3) Gleichstrom Leistungsdimmer 4) Netz Wechselrichter 5) Netzerkennung 6) EVU Stromzähler 7) Verbraucher Stromzähler 8) Verbraucher 9) Embedded Device - Regelung, Steuerung (über PowerLan. WLan, Ethernet ZigBee, M-Bus, CAN-Bus oder andere)

Figur la, Option ÜSV al) Inselwechselrichter a2) Umschalter a3) Verbindung ohne USV Option Figur 1 b, Option Gerätesteuerung bl) Teilnetz mit Kommunikationseinheit (PowerLan, WLan, Ethernet, ZigBee oder andere) b2) Stecker mit Kommunikationsemheit (PowerLan, WLan, Ethernet, ZigBee oder andere) b3) Verbindung ohne Gerätesteuerungsoption

Figur 1 c, Option Fernsteuerung, Datenkontrolle cl) Verbindung mit dem Internet über GSM oder andere Kommunikationskanäle 3/6

Claims

• · · · · · HO/800'd Ie,!tW;9L 2L03/90/02 • · · Patentanspruch 1. Cmrglcspcicheranlege zur GMchttromapeichtfung und Einspeisung von oteArtr. Leistung ln «n Energieversogung&nntz und Efgenverbrauchsoptimiming, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Gleichspannungsqueile 1 direkt an einen Gleichstromspeich« 2 verbunden ist - der Gteichstromspeicher 2 direkt mit einem Gteichstromleistungsd immer 3 verbunden ist - der Gleichstromleistungsdimmer 3 mit einem Netzwechselrichter 4 verbunden ist - der Netzwechselrichter 4 mit einem EVU Netz über einen Stromzähler 6 und Ober einen Verbrauchsstromzahl«' 7 Ob« a3 mit Verbraucher 8 über b3 verbunden ist
2. Anlage nach Anspruch 1, derart dass Verbraucher 8 an der gleichen Phase wie Netzwechselricht« 4 angeschlossen sind
9. Anlage nach Anspruch 1, derart dass mehrere Verbraucher 8 an einen 3 phasigen Netzwechselrichter 4 abgestimmt sind um Phasenungleichgewichte zu vermeiden 4. Anlage nach Anspruch 2, derart dass Verbraucher 8 an der gleichen Phase wie Netzwechselrichter 4 angeschlossen sind, wobei Anspruch 1 dreiphasig ausgeführt ist dadurch gekennzeichnet, dass - 3 Wechselrichter Ober 3 Dimmer an einer Gleichspannungequelle 1 und an einem Gleichstromspeicher 2 verbunden sind B. Anlage nach vorgehenden Ansprüchen erweitert um eine USV-Funktion a, wobei ein Inselwechselrichter a1 direkt an einen Gleichstromspeicher 2 verbunden ist und Inselwechselrichter a1 mit einem Netzerkennungs Umschalter mit den Verbrauchern 8 verbunden ist
8. Anlage nach vorgehenden Ansprüchen erweitert um eine Gerätesteuerungs-Funktion b, wobei Netzabschnitte b1 oder Steckdosen b2 üb« die Steuerung 9 entsprechend von Last- oder Zeitangaben gesteuert werden kann
7. Anlage nach vorgehenden Ansprüchen erweitert um eine Datenlogger und Fernsteuerung* Funktion c, wobei über Internet Anwendungen (Apps, Smartphone, Webseiten, etc.) Überwachungsfunktionen, Verbrauchersteuerung und Datenkontroile durchgeführt werden kann 8. verfahren zum Betreiben einer Energleepelcheranlage zur Gleichstromspeicherung und Einspeisung von elektr. Leistung in ein Energievarsogungsnetz und Eigenverbrauchsoptimierung, dadurch gekennzeichnet dass - bei verfügbarer Energie in der GleichspannungsqueHe 1, üb« den Dimmer 3 Energie für den Eigenverbrauch bereitgestellt wird und zwar soviel damit kein Strombezug Ob« den EVU Stromzähler stattfindet, teils nicht genügend Energie bereitsteht wird zusätzlich Strom über die EVU bezogen wenn keine Energie Im Gleichstromspeicher 2 mehr verfügbar ist - bei verfügbarer Energie in der Gleichspannungsquelle 1. Energie für den Eigenverbrauch bereitgestellt wird und zw« soviel damit kein Strom bezug üb« den EVU Stromzähler stattfindet teils mehr Energie bereitsteht und der Gleichstromspeich« 2 nicht voll ist wird der Netzwechselrichter 4 Ober den Dimmer so reduziert, damit der Eigenverbrauch gedeckt ist und kein Strombezug oder Lieferung an die EVU stattfindet und d« Gleichstromspeicher geladen wird - bei verfügbarer Energie in der Gleichspannungsquelle 1, Energie für den Eigenverbrauch bereitgestellt wird und zwar soviel damit kein Strombezug Ob« den EVU Stromzahl« stattfindet, teils mehr Energie bereitsteht und der Gleichstromspeicher 2 voll ist wird die gesamte Leistung d« Gleichspannungsqueite 1 üb« den Dimmer an den Netzwechselrichter 4 freigeschaiten, damit keine Überladung des Gleichstromspeicher 2 stattfindet und die Mehrleistung in das EVU-Netz eingespeißt wird - bei nicht oder nur teilweise Eigenverbrauchsdeckend« Energie in d« Gleichspannungsquelle f wird der Netzwechselrichter 4 mit entsprechender Energie aus Gleichspannungsquelle 1 und Gleichstromspeich« 2 so angesteuert damit der Eigenverbrauch gedeckt ist ab« nur bis zu ein« max. Entladetiefe des Gleichstromspeich« 2, nach Entladung bzw. und ohne Energie aus Oleid1»p4Hinune9queHe 1 wird der Nckwcshaslrldiliit 4 über den Dimmer vom Qletohetremnefci getrennt und der Verbrauch findet nur Ob« das EVU-Netz statt, nach Entladung und Energie aus GleichspannungsqueHe 1 wird der Netzwachseirichter 4 über den Dimm« entsprechend d« Energie aus GleichspannungsqueHe 1 angesteuert um den Eigenverbrauch max. abzudecken.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch erweitert dass eine Auswertung meterologischer Daten einen Einfluss auf die Verwendung der gespeicherten Energie bzw. der Energiespeicherung nimmt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch erweitert dass eine Auswertung von Verbraudisdaten der einzelnen Netzknoten bi ,b2 und Steuerungswünschen einen Einfluss auf die Verwendung der gespeicherten Energie nimmt 4/6