AT516241A1 - Wechselrichter zur Fluiderwärmung - Google Patents

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AT516241A1
AT516241A1 ATA679/2014A AT6792014A AT516241A1 AT 516241 A1 AT516241 A1 AT 516241A1 AT 6792014 A AT6792014 A AT 6792014A AT 516241 A1 AT516241 A1 AT 516241A1
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Abstract

Wechselrichter (1) zur Umwandlung eines Gleichstroms (IDC) in einen Wechselstrom (IAC), dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidvolumen (3), das sich in mindestens einem Behälter (2) befindet, der mit einem Gehäuse (1a) oder Kühlkörper (17) des Wechselrichters (1) thermisch gekoppelt ist, und/oder ein Fluidstrom, der durch Leitungen (8) fließt, die mit dem Gehäuse (1a) oder einem Kühlkörper (17) des Wechselrichters (1) thermisch gekoppelt sind, durch eine Verlustleistung erwärmt werden, die bei der Umwandlung des Gleichstroms (IDC) in den Wechselstrom (IAC) durch den Wechselrichter (1) anfällt.

Description

Wechselrichter zur Fluiderwärmung
Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter zur Fluiderwär¬mung und insbesondere einen Warmwasserwechselrichter zur ge¬zielten Erwärmung von Wasser in einem Haushalt.
Ein Wechselrichter ist eine elektrische Vorrichtung, die eineGleichspannung in eine Wechselspannung, d.h. einen Gleich¬strom in einen Wechselstrom, umrichtet. Wechselrichter werdenauch als Inverter bezeichnet. Wechselrichter sind vielseitiganwendbar, beispielsweise als Solarwechselrichter in einerPhotovoltaikanlage oder als Wechselrichter in Kraftfahrzeu¬gen. In einer Photovoltaikanlage befindet sich auf der Ein¬gangsseite üblicherweise ein Gleichstromsteller mit MaximumPower Point Tracker, den beispielsweise ein Mikroprozessorsteuert und das durch einen Zwischenkreis gespeist wird. Aufder Ausgangsseite befindet sich ein ein- bis dreiphasigerWechselrichter, der sich automatisch mit einem Wechselstrom¬netz synchronisieren kann. Ein Wechselrichter kann elektrome¬chanisch als Zerhacker oder elektronisch mit Halbleitern rea¬lisiert werden. Der an mindestens einem Photovoltaikmodul an¬geschlossene Wechselrichter kann über einen Stromzähler miteinem oder mehreren Verbrauchern innerhalb eines Gebäudesverbunden sein, beispielsweise einer Waschmaschine, einer Be¬leuchtungseinrichtung und/oder einem Warmwasserboiler. Miteinem herkömmlichen Wechselrichter kann beispielsweise einHeizstab betrieben werden, welcher Wasser in einem Boiler er¬hitzt.
Der Wechselrichter wandelt die Eingangsleistung mit einemWirkungsgrad in eine Ausgangsleistung um. Bei herkömmlichenWechselrichtern wird darauf geachtet, dass der elektrischeWirkungsgrad des Wechselrichters möglichst groß ist, sodass der Anteil der nutzbaren Wechselstromleistung optimal ist.Daher wird ein Wechselrichter, der einen Heizstab zur Warm¬wassererzeugung mit Energie versorgt, derart ausgelegt, dasser mit einem möglichst großen Wirkungsgrad elektrische Leis¬tung umwandelt.
Ein Nachteil einer derartigen herkömmlichen Anordnung zur Er¬wärmung von Wasser besteht darin, dass 2ur Erzeugung vonWarmwasser mehrere separate Komponenten notwendig sind, ins¬besondere ein dafür vorgesehener Heizstab. Hierdurch ist eserforderlich, einen derartigen Heizstab an den Wechselrichteranzuschließen und diesen beispielsweise in einem Boilerbehäl¬ter zur Erhitzung von Wasser zu installieren. Da verschiedeneKomponenten mit unterschiedlichen Lebensdauern eingesetztwerden, fällt die Gesamtanlage zur Erzeugung von Wasser beiAusfall einer ihres Komponenten aus, insbesondere bei Ausfalldes Heizstabes und/oder bei Unterbrechung der elektrischenVerbindung zwischen dem Wechselrichter und dem Hei2stab.
Ein weiterer Nachteil einer derartigen herkömmlichen Anord¬nung besteht darin, dass die bei der Umwandlung des Gleich¬stroms in den Wechselstrom anfallende Verlustleistung unge¬nutzt bleibt und die dabei entstehende Wärme verpufft odersogar eine Kühlung des Wechselrichters erforderlich macht.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einenWechselrichter und eine entsprechende Anlage sowie ein Ver¬fahren zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile ver¬meidet und den Eigenenergieverbrauch innerhalb eines Haus¬halts maximiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wechselrichtermit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft demnach gemäß einem ersten Aspekt einenWechselrichter zur Umwandlung eines Gleichstroms in einenWechselstrom, wobei ein Fluidvolumen, das sich in mindestenseinem Behälter befindet, der mit einem Gehäuse oder Kühlkör¬per des Wechselrichters thermisch gekoppelt ist, und/oder einFluidstrom, der durch Leitungen fließt, die mit dem Gehäuseoder einem Kühlkörper des Wechselrichters thermisch gekoppeltsind, durch eine Verlustleistung erwärmt werden, die bei derUmwandlung des Gleichstroms in den Wechselstrom durch denWechselrichter anfällt.
Bei dem Fluid kann es sich um eine Flüssigkeit, insbesondereum Wasser, handeln.
Alternativ kann es sich bei dem Fluid um ein Gas oder Gasge¬misch, insbesondere Luft, handeln.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter erfolgt somit ersteine Umwandlung von Gleich- zu Wechselstrom, wobei nicht derumgewandelte elektrische Strom zur Erwärmung eines Fluidsherangezogen wird, sondern das Fluid unmittelbar mithilfe deransonsten ungenutzt bleibenden Verlustleistung des Wechsel¬richters die bei der Umwandlung des Gleich- in den Wechsel¬strom anfällt, erwärmt wird.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter bietet somit den Vorteil,dass die normalerweise ungenutzte Verlustleistung des Wech¬selrichters zur Erwärmung eines Fluids, beispielsweise Was¬ser, genutzt wird. Hierdurch wird die Energieeffizienz derGesamtanlage gesteigert.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter eignet sich dazu, entwe¬der ein in einem Behälter vorhandenes Fluidvolumen oder einendurch Leitungen fließenden Fluidstrom zu erwärmen.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßenWechselrichters wird ein Gleichstrom, der durch eine Gleich¬stromquelle erzeugt wird, in den Wechselstrom umgewandelt.
Bei der Gleichstromquelle handelt es sich vorzugsweise um ei¬ne Photovoltaikanlage, welche aus einfallenden Lichtstrahleneinen Gleichstrom generiert.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßenWechselrichters wird ein elektrischer Wirkungsgrad des Wech¬selrichters 2ur Erhöhung oder zur Reduzierung der bei der Um¬wandlung des elektrischen Gleichstroms in den Wechselstrom andem Wechselrichter anfallenden Verlustleistung durch eineSteuereinrichtung oder manuell durch einen Nutzer einge¬stellt.
Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der elektri¬sche Wirkungsgrad des Wechselrichters je nach Bedarf entwedererhöht oder auch reduziert werden kann. Bei Erhöhung des Wir¬kungsgrades erzeugt der Wechselrichter mehr Wechselstrom, derbeispielsweise in ein Stromnetz zu aktuellen Konditionen ein¬gespeist werden kann. Durch gezielte Reduzierung des Wir¬kungsgrades wird weniger Wechselstrom generiert und es ent¬steht mehr Verlustleistung, die für andere Zwecke, insbeson¬dere zur Erwärmung eines Fluids, eingesetzt werden kann. Aufdiese Weise bietet der erfindungsgemäße Wechselrichter demNutzer bzw. Verbraucher einen zusätzlichen Freiheitsgrad, umzu entscheiden, wie die durch die Photovoltaikanlage gene- rierte Energie, beispielsweise innerhalb eines Privathaus¬halts, verwendet werden soll.
Die Einstellung des elektrischen Wirkungsgrades kann durcheine Steuereinrichtung oder auch manuell durch den Nutzer er¬folgen.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird eine Temperatur des Fluidvolu¬mens und/oder des Fluidstromes durch mindestens einen Tempe¬ratursensor erfasst, welcher an dem Behälter und/oder an denLeitungen angebracht ist.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird die sensorisch erfasste Tempera¬tur des Fluidvolumens und/oder des Fluidstromes von dem min¬destens einen Temperatureensor an die Steuereinrichtung ge¬meldet, welche den elektrischen Wirkungsgrad des Wechselrich¬ters mittels eines Steuersignals gezielt einstellt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters erhält der Wechselrichter den Gleich¬strom von einer Photovoltaikanlage, welche die Energie vondarauf auftreffenden Sonnenstrahlen in den elektrischenGleichstrom umwandelt, wobei die Stärke des erzeugten Gleich¬stroms von Wetterbedingungen und/oder einer Tageszeit ab¬hängt .
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird der elektrische Wirkungsgrad desWechselrichters durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeiteiner ermittelten Leistung des Wechselrichters und/oder ex¬ ternen Wetterbedingungen und/oder der momentanen Tageszeiteingestellt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird der elektrische Wirkungsgrad desWechselrichters durch Hinzuschalten oder Wegschalten vonelektrischen Verbrauchern eingestellt, die mit dem Gehäuseoder einem Kühlkörper des Wechselrichters thermisch gekoppeltsind.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßenWechselrichters wird der elektrische Wirkungsgrad des Wech¬selrichters durch Verändern einer Schaltfrequenz des Wechsel¬richters eingestellt.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird der elektrische Wirkungsgrad desWechselrichters durch Verschieben eines Arbeitspunktes beimBetreiben des Wechselrichters eingestellt.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßenWechselrichters ist der fluidbeinhaltende Behälter einBoilerbehälter, in welchem der Wechselrichter mit einem dich¬ten, thermisch leitfähigen Gehäuse eingesetzt ist.
Bei dem Boilerbehälter handelt es sich vorzugsweise um einenWasserboilerbehälter.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters verlaufen die fluidführenden Leitun¬gen durch Leiterplatinen innerhalb des Wechselrichters, diemit elektronischen Bauteilen des Wechselrichters bestücktsind.
Durch die fluidführenden Leitungen wird vorzugsweise Wassergeleitet, das durch die Verlustleistung des Wechselrichterserwärmt wird.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters wird das durch die anfallende Ver¬lustleistung des Wechselrichters erwärmte Fluid einem Kreis¬lauf einer Heizanlage und/oder einer Fluidversorgung inner¬halb eines Gebäudes zugeführt.
Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssig¬keit/ insbesondere um Wasser.
Alternativ kann es sich bei dem Fluid auch um ein Gas oderGasgemisch, insbesondere um Luft, handeln.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem zweiten Aspekt einePhotovoltaikanlage mit Photovoltaikpaneelen zur Erzeugung ei¬nes elektrischen Gleichstroms aus Sonnenstrahlen und mit min¬destens einem an die Photovoltaikpaneele angeschlossenenWechselrichter zur Umwandlung des Gleichstroms in einen Wech¬selstrom, wobei das Fluidvolumen, das sich in mindestens ei¬nem Behälter befindet, der mit einem Gehäuse oder Kühlkörperdes Wechselrichters thermisch gekoppelt ist, und/oder einFluidstrom, der durch Leitungen fließt, die mit dem Gehäuseoder einem Kühlkörper des Wechselrichters thermisch gekoppeltsind, durch eine Verlustleistung erwärmt werden, die bei derUmwandlung des Gleichstroms in den Wechselstrom durch denWechselrichter anfällt.
Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt eineAnlage zur Fluiderwärmung mit einer Stromquelle zur Erzeugung eines elektrischen Gleichstroms, und mit mindestens einem andie Stromquelle angeschlossenen Wechselrichter zur Umwandlungdes Gleichstroms in einen Wechselstrom, wobei ein Fluidvolu¬men, das sich in mindestens einem Behälter befindet, der miteinem Gehäuse oder Kühlkörper des Wechselrichters thermischgekoppelt ist, und/oder ein Fluidstrom, der durch Leitungenfließt, die mit dem Gehäuse oder einem Kühlkörper des Wech¬selrichters thermisch gekoppelt sind, durch eine Verlustleis¬tung erwärmt werden, die bei der Umwandlung des Gleichstromsin einen Wechselstrom durch den Wechselrichter anfällt.
Bei der Anlage handelt es sich vorzugsweise um eine Warmwas¬seranlage zur Erwärmung von Wasser, das sich in einem Boiler¬behälter befindet, in den mindestens ein Wechselrichter gemäßdem ersten Aspekt der Erfindung eingesetzt, insbesondere ein¬geschraubt, ist.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren mit den im Pa¬tentanspruch 18 angegebenen Merkmalen.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters und der erfindungsgemäßen Photovolta¬ikanlage und/oder der erfindungsgemäßen Fluiderwärmungsanlageunter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer mögli¬chen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Photo¬voltaikanlage mit einem darin vorgesehenen Wechsel¬richter;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ausführungsbei¬spiels einer erfindungsgemäßen Anlage zur Fluider¬wärmung ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Aus¬führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wechsel¬richters;
Fig. 4 ein weiteres Schaltkreisdiagramm zur Darstellungeines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfin¬dungsgemäßen Wechselrichters;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise ei¬ner möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ßen Wechselrichters;
Fig. 6 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Ausfüh¬rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wechselrich¬ters; und
Fig. 7 ein Schaltkreisdiagramm zur Darstellung eines mög¬lichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßenWechselrichters.
Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung dar,welches einen erfindungsgemäßen Wechselrichter 1 enthält. DerWechselrichter 1 wandelt einen Gleichstrom DO in einen Wech¬selstrom AC um. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs¬beispiel befindet sich der Wechselrichter 1 mit einem Gehäuseganz oder teilweise in einem Behälter 2. Bei dem Behälter 2handelt es sich um einen Aufnahmebehälter zur Aufnahme einesFluidvolumens, insbesondere zur Aufnahme einer Flüssigkeit,beispielsweise Wasser. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bei- spiel ist der Fluidbehälter 2 teilweise mit einem Fluid 3 ge¬füllt, das den in dem Behälter 2 vorgesehenen Wechselrichter1 umgibt. Der Wechselrichter 1 weist vorzugsweise ein wasser¬dichtes Gehäuse auf und kann bei einer möglichen Ausführungs¬form in eine Wandung des Fluidbehälters 2 von außen einge¬setzt b2w. eingeschraubt werden. Bei dieser Ausführungsformist der Wechselrichter l austauschbar. Der Wechselrichter 1ist eingangsseitig an eine oder mehrere Photovoltaikpaneele 4eines Photovoltaikstranges innerhalb einer Photovoltaikanlageangeschlossen. Die Anzahl der an dem Wechselrichter 1 ange¬schlossenen Photovoltaikstränge kann variieren. Die Photovol¬taikpaneele können, wie in Fig. 1 dargestellt, seriell ver¬schaltet sein. Alternativ bzw. zusätzlich können die Photo¬voltaikpaneele auch parallel verschaltet sein. Ausgangsseitigist der Wechselrichter 1 bei dem in Fig. 1 dargestellten Aus¬führungsbeispiel über eine Schutzeinrichtung mit Trennstelle5 mit einem Wechselstroranetz 6 verbunden. Das in Fig. 1 dar¬gestellte Fluidvolumen 3 befindet sich in dem Behälter 2, dermit einem Gehäuse oder Kühlkörper des Wechselrichters 1 ther¬misch gekoppelt ist. Das Fluidvolumen 3 wird durch eineelektrische Verlustleistung P erwärmt, die bei der Umwandlungdes Gleichstroms DC in den Wechselstrom AC durch den Wechsel¬richter 1 anfällt. Der elektrische Wirkungsgrad η des Wech¬selrichters 1 ist zur Erhöhung oder zur Reduzierung der beider Umwandlung des elektrischen Gleichstroms DC in den Wech¬selstrom AC an dem Wechselrichter 1 anfallenden Verlustleis¬tung D einstellbar. Die Einstellung des elektrischen Wir¬kungsgrades η erfolgt bei einer möglichen Ausführungsformdurch eine Steuerung bzw. Steuereinrichtung. Bei einer weite¬ren möglichen Ausführungsform kann der elektrische Wirkungs¬grad η des Wechselrichters 1 über eine Nutzerschnittstelledurch einen Nutzer manuell eingestellt werden. Bei dem ein¬stellbaren elektrischen Wirkungsgrad η handelt es sich vor¬ zugsweise um den elektrischen Umwandlungswirkungsgrad, derdas Verhältnis zwischen Ausgangs- und Eingangsleistung bzw.zwischen Leistung des Wechselstroms AC zu der Leistung desGleichstroms DC angibt. Der Gesamtwirkungsgrad des Wechsel¬richters 1 ergibt sich aus dem Produkt des Umwandlungswir¬kungsgrades mit einem Anpassungsgrad.
Bei einer möglichen Ausführungsform kann die Temperatur T desin dem Behälter 2 befindlichen Fluidvolumens 3 durch mindes¬tens einen Temperatursensor erfasst werden, welcher an demBehälter 2 angebracht ist. Die sensorisch erfasste TemperaturT des Fluidvolumens 3 wird dabei vorzugsweise an eine Steuer¬einrichtung gemeldet/ welche den elektrischen Wirkungsgrad ηdes Wechselrichters 1 mittels eines Steuersignals einstellt.Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erhältder Wechselrichter 1 den Gleichstrom DC von einer Photovolta¬ikanlage, welche die Energie von darauf auftreffenden Sonnen¬strahlen in den elektrischen Gleichstrom DC umwandelt. Dabeihängt die erzeugte Ausgangsleistung von Wetterbedingungenund/oder einer Tageszeit ab. Bei einer möglichen Ausführungs¬form des erfindungsgemäßen Wechselrichters 1 wird der elekt¬rische Wirkungsgrad η des Wechselrichters 1 durch die Steuer¬einrichtung in Abhängigkeit von einer gemessenen Leistungund/oder externen Wetterbedingungen und/oder der Tageszeiteingestellt. Bei einer möglichen Ausführungsform werden dieexternen Wetterbedingungen auf Basis von Sensordaten ermit¬telt. Alternativ können die externen Wetterbedingungen auchüber ein Datennet2werk von einem Dienstleistungsserver abge¬fragt werden. Diese Abfrage erfolgt vorzugsweise in Abhängig¬keit von übertragenen Positionsdaten des Wechselrichters 1.
Bei einer möglichen Ausführungsform wird der elektrische Wir¬ kungsgrad r\ des Wechselrichters 1 durch die Steuerung bzw.
Steuereinrichtung gezielt zur Erhöhung oder zur Reduzierungder bei der Umwandlung des elektrischen Gleichstroms DC inden Wechselstrom AC an dem Wechselrichter 1 anfallenden Ver¬lustleistung P eingestellt. Dabei kann die Einstellung deselektrischen Wirkungsgrades η unterschiedlich erfolgen. Beieiner möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wech¬selrichters 1 wird der elektrische Wirkungsgrad η des Wech¬selrichters 1 durch Hinzuschalten oder Wegschalten vonelektrischen Verbrauchern eingestellt, die mit dem Gehäuseoder einem Kühlkörper des Wechselrichters 1 thermisch gekop¬pelt sind. Bei diesen elektrischen Verbrauchern kann es sichbeispielsweise um elektrische Widerstände oder dergleichenhandeln. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfin¬dungsgemäßen Wechselrichters 1 erfolgt die Einstellung deselektrischen Wirkungsgrades η des Wechselrichters 1 durchVerändern einer Schaltfrequenz des Wechselrichters 1. Bei ei¬ner weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßenWechselrichters 1 wird der elektrische Wirkungsgrad η desWechselrichters 1 durch Verschieben eines Arbeitspunktes beimBetrieb des Wechselrichters 1 eingestellt bzw, verändert.
Durch die gezielt eingestellte anfallende Verlustleistung Pdes Wechselrichters 1 wird das in dem Behälter 2 befindlicheFluid 3 erwärmt. Dieses erwärmte Fluid, insbesondere Wasser,kann einem Kreislauf einer Heizanlage oder einer Fluidversor¬gung innerhalb eines Gebäudes zugeführt werden. Beispielswei¬se kann der in Fig. 1 dargestellte Wechselrichter 1 ein ineinem Boilerbehälter 2 befindliches Fluid 3, insbesondereWasser, erwärmen. Je nach Warmwasserbedarf wird der Wirkungs¬grad η des Wechselrichters 1 eingestellt. Je größer der Be¬darf an Warmwasser ist, desto niedriger wird der Wirkungsgradη des Wechselrichters 1 eingestellt. Hierzu werden beispiels¬weise weitere elektrische Verbraucher oder Bauteile hinzuge¬ schaltet, die mit dem Gebäude an einen Kühlkörper des Wech¬selrichters 1 thermisch gekoppelt sind. Der in Fig. 1 darge¬stellte Wechselrichter 1 ist in der Lage, Wechselstrom AC indas Wechselstromnetz 6 einzuspeisen. Bei einer möglichen Aus¬führungsform wird der eingespeiste Wechselstrom AC sensorischerfasst bzw. gezählt. Bei einer möglichen Ausführungsform er¬hält der Betreiber der in Fig. 1 dargestellten Anlage für deneingespeisten Wechselstrom AC eine finanzielle AusgleichsZah¬lung als Anreiz zum Einspeisen von Wechselstrom AC in dasWechselstromnetz 6. Bei einer möglichen Ausführungsform wirdder Strompreis für die eingespeiste Kilowattstunde je nachmomentanem Angebot und Nachfrage veränderlich. Bei einer mög¬lichen Ausführungsform wird der aktuelle Strompreis über einDatennetzwerk der Steuereinrichtung des Wechselrichters 1 ge¬meldet, wobei die Steuereinrichtung den Wirkungsgrad η desWechselrichters 1 auch in Abhängigkeit von den empfangenenDaten, insbesondere Stromraten, einstellt. Sinkt beispiels¬weise der Strompreis, kann der Wirkungsgrad η des Wechsel¬richters 1 durch die Steuereinrichtung vermindert werden, so-dass die Verlustleistung P des Wechselrichters 1 erhöht wirdund auf diese Weise mehr Warmwasser hausintern produziertwird. In gleichem Maße sinkt die Menge des in das Wechsel¬stromnetz 6 eingespeisten Wechselstroms AC mit sinkendem Wir¬kungsgrad η. Auf diese Weise wird mit dem erfindungsgemäßenWechselrichter 1 der Eigenenergieverbrauch, insbesondere beisinkenden Strompreisen, erhöht.
Ein weiterer Vorteil der in Fig. 1 dargestellten Anordnungbesteht darin, dass der Wechselrichter 1 durch das umgebendeFluid bzw. die umgebende Flüssigkeit 3 während eines normalenBetriebs automatisch gekühlt wird. Hierdurch kann der Aufwandzur Kühlung des Wechselrichters 1 signifikant reduziert wer¬den. Die Erwärmung des Fluids bzw. der Flüssigkeit 3 erfolgt bei der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 1 in einemSchritt durch die anfallende Verlustleistung des Wechselrich¬ters 1, ohne dass eine zusätzliche Komponente bzw. Bauteilzur Erwärmung des Fluids vorgesehen werden muss. Insbesonderebenötigt die in Fig. 1 dargestellte Anlage keinen elektri¬schen Heizstab zur Erwärmung des Fluids 3. Hierdurch redu¬ziert sich der Montageaufwand bei gleichzeitig zunehmenderZuverlässigkeit der Anlage.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfin¬dungsgemäßen Anlage zur Fluiderwärmung. Ein Fluid, insbeson¬dere eine Flüssigkeit wie Wasser 3, befindet sich innerhalbeines Behälters 2 mit einer Behälterwandung 2a, wie in Fig. 2dargestellt. Die Behälterwandung 2a besitzt eine Öffnung 2b,in die ein Wechselrichter 1 mit einem Gehäuse la einsetzbarist. Bei einer möglichen Ausführungsform wird das Gehäuse lades Wechselrichters 1 an die Wandung 2a des Behälters 2 ange¬schraubt. Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Ge¬häuse la des Wechselrichters 1 in die Gehäusewandung 2a desBehälters 2 eingeschraubt. Bei dem Behälter 2 handelt es sichvorzugsweise um einen Boilerbehälter für Warmwasser. Bei ei¬ner möglichen Ausführungsform ist der Boilerbehälter zylind¬risch ausgebildet. Das Gehäuse la des Wechselrichters 1 kann,wie in Fig. 2 dargestellt, in eine Seitenwand des Behälters 2eingesetzt werden oder alternativ an einer Stirnseite des Be¬hälters 2 angebracht werden. Der Behälter 2 kann Teil eines(nicht dargestellten) Wasserkreislaufs sein und Zugangs- so¬wie Abgangsventile aufweisen. Bei einer möglichen Ausfüh¬rungsform wird dem Behälter 2 eine kühle Flüssigkeit, insbe¬sondere kaltes Wasser, zugeführt, welches durch die bei derUmwandlung des Gleichstroms DC in einen Wechselstrom ac an¬fallende Verlustleistung P über die Gehäusewandung la desWechselrichters 1 erwärmt wird. Dieses erwärmt® Wasser kann bei einer möglichen Ausführungsform über ein Ventil zum Ge¬brauch abgegeben werden. Innerhalb des Wechselrichters 1 ent¬steht die Verlustleistung P hauptsächlich im Leistungsteildes Wechselrichters 1, insbesondere im Bereich von sogenann¬ten Leistungsmodulen, beispielsweise einem AC-Modul. Bei ei¬ner möglichen Ausführungsform weist die Gehäusewand la desWechselrichters 1 in weiten Bereichen eine Temperatur vonmehr als 50ec auf. Die GehMusewand la des Wechselrichters 1ist aus einem wärmeleitenden Material hergestellt und erwärmtwährend des normalen Betriebs des Wechselrichters 1 das umge¬bende Fluid 3, insbesondere Wasser. Das erwärmte Wasser kannzu verschiedenen Zwecken benutzt werden, beispielsweise alsWarmwasserquelle innerhalb eines Privathaushalts oder in ei¬nem geschlossenen Heizkreislauf. Ein Vorteil der erfindungs¬gemäßen Anordnung besteht darin, dass der betriebene Wechsel¬richter 1 nicht nur ein Fluid 3 erwärmt, sondern dabeigleichzeitig während des Betriebs gekühlt wird. Hierdurchkann der Aufwand zur Kühlung des Wechselrichters 1 reduziertwerden. Das Gehäuse la des Wechselrichters 1 ist wasserdichtausgestaltet. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei¬spiel wird das Fluid 3 durch einen Wechselrichter 1 erwärmt.Bei alternativen Ausführungsformen können mehrere Wechsel¬richter 1 in dem Behälter 2 eingesetzt sein. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wandelt der Wechselrich¬ter 1 einen Gleichstrom DC, der durch eine Gleichstromquelle,nämlich eine Photovoltaikanlage 4, erzeugt wird, rn einenWechselstrom AC um. Der elektrische Wirkungsgrad η des Wech¬selrichters 1 ist bei einer bevorzugten Ausführungsform zurErhöhung oder zur Reduzierung der bei der Umwandlung deselektrischen Gleichstroms DC in den Wechselstrom AC an denWechselrichter 1 anfallenden Verlustleistung P durch eineSteuereinrichtung oder durch einen Nutzer manuell einstell¬bar. Die Steuerung kann dabei programmierte Verlustleistungs- kennlinien verwenden, die sich in einem Datenspeicher befinden. Die Verlustleistungskennlinien geben bei einer möglichenAusführungsform einen elektrischen Wirkungsgrad des Wechsel¬richters 1 in Abhängigkeit von einer Zeit an (η (t)). Bei¬spielsweise ist es in manchen Regionen vorgeschrieben, dassder Wechselrichter 1 an bestimmten Zeitabschnitten des Tagesauf einen gewissen Prozentsatz seiner DC-Leistung zu begren¬zen ist. Die überschüssige Leistung kann bei dem erfindungs¬gemäßen Wechselrichter 1 zur Erwärmung des Fluids 3 herange¬zogen werden. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfin¬dungsgemäßen Wechselrichters 1 ist der elektrische Wirkungs¬grad η zwischen einem minimalen elektrischen Wirkungsgrad ηmin und einem maximalen elektrischen Wirkungsgrad η max steu¬erbar bzw. einstellbar. Beispielsweise wird bei Erreichen ei¬nes technisch möglichen maximalen Wirkungsgrades von etwa 97%die restliche 3 % der zugeführten elektrischen Leistung inVerlustleistung P bzw. thermische Energie umgewandelt, welchezum Erwärmen des Fluids 3 benutzt wird. Die Steuerung bzw.Steuereinrichtung kann den Wirkungsgrad i\ in Abhängigkeit vonBetriebsbedingungen bzw. Parametern gezielt auf einen niedri¬geren Wert von beispielsweise 70*0 absenken, sodass nunmehr30 % der zugeführten elektrischen Leistung zur Erwärmung desFluids 3 zur Verfügung stehen. Bei einer möglichen Ausfüh¬rungsform wird der Wirkungsgrad η des Wechselrichters 1 aufWerte von bis unter 50 % abgesenkt, sodass mehr als die Hälf¬te der elektrisch zugeführten Leistung als Verlustleistung Pfür die Erwärmung des Fluids 3 verwendet wird. Bei einer mög¬lichen Ausführungsform befindet, sich die Steuerung innerhalbdes Gehäuses la des Wechselrichters 1.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Steuerung übereine Schnittstelle des Wechselrichters 1 an den Wechselrich¬ter 1 anschließbar. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh' rungsbeispiel ist das Gehäuse la des Wechselrichters 1 übereine mechanische Befestigungseinrichtung 7 in die Behälter¬wandung 2a des Behälters 2 eingesetzt, beispielsweise einge¬schraubt. Die Befestigungseinrichtung 7 ist derart ausgelegt,dass sie für das Fluid 3, insbesondere eine Flüssigkeit, un¬durchlässig ist. Bei einer möglichen Ausführungsform kann andem Boden des Gehäuses la des Wechselrichters 1 im Bereichder mechanischen Befestigung 7 eine Nutzerschnittstelle vor¬gesehen sein, durch welche ein Nutzer den elektrischen Wir¬kungsgrad η des Wechselrichters 1 einstellen kann. Der inFig. 2 dargestellte Wechselrichter 1 ist bei einer möglichenAusführungsform über einen elektrischen Anschluss an einWechselstromnetz 6, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, bei¬spielsweise über einen Stromzähler, anschließbar. Auf dieseWeise kann ein Nutzer entscheiden, ob der erzeugte Strom bzw.die erzeugte Energie in das Wechselstromnetz 6 eingespeistwird oder ob die aus der Photovoltaikanlage 4 stammendeelektrische Energie zur Erwärmung des Fluids 3 benutzt wird.Bei einer möglichen Ausführungsform ist das Gehäuse la desWechselrichters 1 so gestaltet, dass es eine möglichst großeOberfläche aufweist, um die umgebende Flüssigkeit bzw. dasumgebende Fluid 3 durch die intern erzeugte Verlustleistung Peffizient zu erwärmen. Bei einer möglichen Ausführungsformweist das Gehäuse la des Wechselrichters 1 Rippen zur Erwär¬mung des Fluids 3 auf.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters 1. Bei dieser AusführungsVariantefließt ein Fluidstrom eines Fluids 3 durch Leitungen 8-1, 8-2, 8-3, die mit dem Gehäuse oder einem Kühlkörper des Wech¬selrichters 1 thermisch gekoppelt sind. Bei einer möglichenAusführungsform sind die Leitungen 8-1, 8-2, 8-3 durch dasGehäuse la des Wechselrichters 1 hindurchgeführt. Bei einer möglichen Implementierung führen die Leitungen 8-i durch dieWandung la des Wechselrichters 1 hindurch und bilden Fluidka-näle. Die Anzahl der Leitungen 8-i kann je nach Anwendung undArt des Fluids variieren. Bei dem Fluid kann es sich um eineFlüssigkeit oder um ein Gas bzw. Gasgemisch handeln. Als Gas¬gemisch dient beispielsweise Umgebungsluft/ welche durch denWechselrichter 1 bei der Umwandlung eines Gleichstroms DC ineinen Wechselstrom AC durch die dabei entstehende Verlust¬leistung P erwärmt wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnungzur Erwärmung eines Fluids gemäß der Erfindung. Bei der dar¬gestellten Anordnung wird eine Photovoltaikanlage 4 an einenWechselrichter 1 angeschlossen, welche ein Fluid 3, das sichin einem Behälter 2 befindet, während des Betriebs erwärmt.Die Temperatur T des Fluids und/oder die Temperatur der Ge¬häusewandung la des Wechselrichters 1 können bei dem darge¬stellten Ausführungsbeispiel durch einen Temperatursensor 9erfasst werden, welcher die gemessene Temperatur T einerSteuerung 10 meldet. Die Steuerung 10 stellt den Wirkungsgradη des Wechselrichters 1 über Steuerleitungen 11 mittels einesSteuersignals ein. Der Wechselrichter 1 erhält den Gleich¬strom Idc von der Photovoltaikanlage 4, welche die Energievon darauf auftreffenden Sonnenstrahlen 6 in den elektrischenGleichstrom umwandelt, wobei die daraus resultierende Leis¬tung von Wetterbedingungen.oder einer Tageszeit abhängt. Beieiner möglichen Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 10an einen Sensor 12 angeschlossen, welcher die Stärke der auf¬treffenden Sonnenstrahlen 11 misst und an die Steuerung 10meldet. Weiterhin kann die Steuerung 10 an einen Zeitgeber 13angeschlossen sein, welcher die aktuelle Tageszeit meldet.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Steue¬rung 10 zusätzlich an Stromsensoren 14, 15 angeschlosoen/ welche den von der Photovoltaikanlage 4 aktuell generiertenGleichstrom IDC und/oder den von dem Wechselrichter 1 aktuellabgegebenen Wechselstrom an die Steuerung 10 melden. Derelektrische Wirkungsgrad η des Wechselrichters 1 wird bei ei¬ner möglichen Ausführungsform durch die Steuereinrichtung 10in Abhängigkeit von einem oder mehreren gemessenen Parameterneingestellt, insbesondere in Abhängigkeit einer ermitteltenLeistung des Wechselrichters und/oder der sensorisch erfass¬ten externen Wetterbedingungen oder der von dem Zeitgeber er¬haltenen aktuellen Tageszeit. Die Leistung kann dabei bei¬spielsweise direkt mit einem Energiezähler und/oder durch dasMessen von Strom und Spannung mit entsprechenden Sensoren er¬mittelt werden.
Bei einer möglichen Ausführungsform hat die Steuereinrichtung10 Zugriff auf einen Datenspeicher 16, in dem verschiedeneKennlinien, insbesondere Wirkungsgradkennlinien, abgespei¬chert sind. Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Wirkungsgradkenn¬linie des elektrischen Wirkungsgrades des Wechselrichters 1in Abhängigkeit von der Tageszeit t. Wie man in Fig. 5 erken¬nen kann, wird um die Mittagszeit, d.h. 12 Uhr mittags, derWirkungsgrad η des Wechselrichters 1 durch die Steuerung 10abgesenkt, damit nicht zu viel Wechselstrom AC in ein Wech¬selspannungsnetzwerk 6 eingespeist wird. Durch Absenkung desWirkungsgrades η wird die bei der Umwandlung des Gleichstromsin den Wechselstrom anfallende Verlustleistung P erhöht undkann zur Erwärmung des Fluids 3 innerhalb des Behälters 2verwendet werden. Die in Fig. 5 dargestellte Kennlinie η (t)kann in dem Kennliniendatenspeicher 16 der Steuerung 10 abge¬legt sein. Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Ver¬lustleistungskennlinie η innerhalb des Datenspeichers 16 übereine Schnittstelle programmierbar. Weiterhin kann die in Fig.4 dargestellte Steuerung 10 über eine Kommunikationsschnitt¬ stelle mit einem Datennetzwerk, beispielsweise dem Internet,verbunden sein- Bei einer möglichen Ausführungsforra kann dieSteuerung 10 Kennlinien, insbesondere Wirkungsgradkennlinienη (t), über die Kommunikationsschnittstelle von einem exter¬nen Server, beispielsweise einem Hersteller des Wechselrich¬ters 1, herunterladen. Bei einer möglichen Ausführungsformkann die Steuerung 10 über die KommunikationsSchnittstellePositionsdaten bzw. Positionskoordinaten (x,y) der Anlage so¬wie weitere Parameter, beispielsweise Ausrichtung und Neigungder Sonnenpaneele, an den externen Server melden bzw. über¬tragen und eine dafür geeignete Wirkungsgradkennlinie(ri(t,x,y)) anfordern, welche von dem Server über ein Daten¬netzwerk an die Steuerung 10 übertragen wird, welche die emp¬fangene Wirkungsgradkennlinie (n(t,x,y)} in den Datenspeicher16 ablegt. Zur Selektion bzw, zum Herunterladen geeigneterWirkungsgradkennlinien können verschiedene weitere Parameteran den Server übertragen werden, beispielsweise die Art deszu erwärmenden Fluids 3 bzw. die Leistung des Wechselrichters1, das Volumen des Behälters 2, die Leistung der durch diePhotovoltaikanlage 4 erzeugten Stromenergie und/oder ge¬wünschte Solltemperaturen des Fluids 3.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters 1. Bei der dargestellten Ausführungs¬form werden die Leitungen 8, in welchen das zu erwärmendeFluid 3 strömt, an einem Kühlkörper 17 des Wechselrichters 1vorbei- oder hindurchgeführt. Dieser Kühlkörper 17 ist beidem dargestellten Ausführungsbeispiel thermisch mit einem AC-Modul 18 des Leistungsteils des Wechselrichters 1 verbunden,welche die bei der Umwandlung des Gleichstroms DC in einenWechselstrom AC anfallende Verlustleistung P an den Kühlkör¬per 17 über eine thermische Kopplung überträgt. Das AC-Modul18 des Wechselrichters 1 befindet sich bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel auf der Unterseite einer Leiterplatine 19des Wechselrichters 1, deren Oberseite mit Bauteilen 20 desWechselrichters 1 bestückt ist. Die Bauteile bzw. Komponentendes Wechselrichters 20-i sind beispielsweise Widerstände/Halbleiter oder Kondensatoren.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs¬gemäßen Wechselrichters 1 können die Leitungen ß mit dem da¬rin fließenden Fluid 3 auch direkt durch die Leiterplatinen19 des Wechselrichters 1 hindurch geführt sein. Bei einermöglichen Ausführungsvariante wird hierzu eine Leiterplattemit integriertem Kühlkreislauf eingesetzt. Die geführten Lei¬tungen 8 können bei einer möglichen Ausführungsform bei¬spielsweise meanderförmig durch den Kühlkörper 17 und/oderdie Leiterplatine 19 geführt werden, sodass die thermischeKopplung zur Übertragung der Verlustleistung P auf das hin¬durchströmende Fluid 3 besonders hoch ist. Durch Hindurchfüh¬rung der Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, durch eine mitLeitungen 8 ausgestattete Leiterplatine 19 werden die auf derLeiterplatine 19 angebrachten Bauteile 20 des Wechselrichters1 effizient gekühlt, sodass die Betriebslebensdauer des Wech¬selrichters 1 erhöht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter 1 wird dessen Wir¬kungsgrad η gezielt gesteuert, wobei die Einstellung des Wir¬kungsgrades von dem Wechselrichter 1 bei verschiedenen Aus¬führungsvarianten in verschiedener Weise erfolgen kann. Beieiner möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßenWechselrichters 1 wird dessen elektrischer Wirkungsgrad durchHinzuschalten oder Wegschalten von elektrischen Verbraucherneingestellt, die mit dem Gehäuse la über einen Kühlkörper 17des Wechselrichters 1 thermisch gekoppelt sind. Bei einermöglichen Ausführungsvariante sind die elektrischen Verbrau¬ cher als Bauteile auf der Leiterplatine 19 des Wechselrich¬ters 1 angebracht. Bei einer weiteren möglichen Ausführungs¬form des erfindungsgemäßen Wechselrichters 1 werden dieSchaltverluste bei einer Leistungsstufe variiert. Dies ge¬schieht bei einer möglichen Ausführungsform durch Veränderneiner Schaltfrequenz des Wechselrichters 1. Die Veränderungder Schaltfrequenzen wirkt sich auf Induktivitäten innerhalbdes Wechselrichters 1 aus, sodass der Wirkungsgrad η desWechselrichters 1 verändert wird. Weiterhin ist es möglich,die Schaltverluste der Leistungsstufe des Wechselrichters 1durch Gateansteuerung zu variieren, beispielsweise durch Va¬riieren der Gatespannung und/oder Veränderung eines Gatevor-widerstandes eines Leistungs-MOSFETs.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsvariante des erfin¬dungsgemäßen Wechselrichters 1 wird der elektrische Wirkungs¬grad η des Wechselrichters 1 durch Verschieben bzw. Veränderneines Arbeitspunktes AP beim Betrieb des Wechselrichters 1eingestellt, sodass es zu höheren thermischen Verlusten beiden DC/DC- und DC/AC-Stufen des Wechselrichters 1 kommt. Wiein Fig. 7 dargestellt, ist ein Zwischenkreis 21 mit dem AC-Modul 18 des Wechselrichters 1 verbunden. Das AC-Modul 18liefert ausgangsseitig über Induktivitäten 22 den AC-Wechselstrom. Intern verfügt das AC-Modul 18 über Schalter,insbesondere Schalttransistoren sowie parallel geschalteteDioden. Das Verschieben bzw. Verändern des Arbeitspunktes APerfolgt dabei durch geeignete Ansteuerung der Schalttransis-toren bzw. Leistungstransistoren, indem bevorzugt der Ein¬schaltwiderstand erhöht wird. Bevorzugt werden die Leistungs¬transistoren auch in einem linearen Betrieb angesteuert.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter 1 sowie die erfindungsge¬mäße Anlage 2ur Erwärmung eines Fluids ist vielseitig ein¬ setzbar. Bei einer möglichen Ausführungsform handelt es sichbei dem Fluid um Wasser. Die anfallende Verlustleistung P desWechselrichters 1 erwärmt hierbei Wasser, welches beispiels¬weise einem Warmwasserkreislauf einer Heizanlage oder einerWarmwasserversorgung innerhalb eines Gebäudes zugeführt wird.Weiterhin kann der erfindungsgemäße Wechselrichter 1 bei¬spielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahr¬zeug, eingesetzt werden, um ein Fluid zu erwärmen.
Weiterhin eignet sich der erfindungsgemäße Wechselrichter 1zur Erwärmung eines Gases oder Gasgemisches, insbesondere Um¬gebungsluft. Bei einer möglichen Ausführungsform befindetsich der Wechselrichter 1 hierbei innerhalb eines Lüfters zurErwärmung eines Luftstroms, beispielsweise kann hiermit einRaum innerhalb eines Gebäudes erwärmt werden, welches überkeine Zentralheizung verfügt, beispielsweise eine Berghütteoder dergleichen.
Als weiteres Anwendungsbeispiel kann der erfindungsgemäßeWechselrichter 1 zur Erwärmung eines Fluids, insbesondereWasser, bei einer Segelyacht eingesetzt werden, die über eineGleichstromquelle, d.h. eine Batterie oder Photovoltaikpanee-le, verfügt.
Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann der Wechselrich¬ter 1 zwischen verschiedenen Betriebsmodi umgeschaltet wer¬den, um verschiedene Fluids zu erwärmen. Beispielsweise kannein Nutzer über eine Nutzerschnittstelle einstellen, ob dieanfallende Verlustleistung P zur Erwärmung von Wasserund/oder zur Erwärmung von Umgebungsluft verwendet wird. Beieiner möglichen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen An¬lage zur Fluiderwärmung ist diese fest in einem Gebäude in¬stalliert. Alternativ kann sich der erfindungsgemäße Wechsel¬ dichter 1 auch in einem tragbaren Gerät befinden, welches neben einem Wechselstrom auch erwärmtes Fluid liefert.
Der erfindungsgemäße Wechselrichter 1 kann über eine drahtlo¬se oder drahtgebundene Schnittstelle über ein Datennetzwerkzu einem Server und/oder einer zentralen Steuereinheit, bei¬spielsweise der Steuereinheit eines Stromnetzes, verbundensein. Bei einer möglichen Ausführungsvariante erfolgt dieEinstellung bzw. Steuerung des elektrischen Wirkungsgrades ηdes Wechselrichters 1 zur Reduktion bzw. Erhöhung seineselektrischen Wirkungsgrades aufgrund von zentralen Steuerbe¬fehlen einer Netzsteuerung. Bei einer möglichen Ausführungs¬variante kann der Wechselrichter 1 hierbei einen Beitrag zurNetzstabilisierung eines Wechselstromnetzes 6 liefern.
Bei einer weiteren AusführungsVariante befindet sich die er¬findungsgemäße Anlage zur Fluiderwärmung innerhalb einesFahrzeuges, beispielsweise innerhalb eines Pkws oder Lkws.Hierbei ist der in dem Fahrzeug vorgesehene Wechselrichter 1flexibler einsetzbar und liefert neben Wechselstrom AC auchdie Möglichkeit, ein Fluid 3 des Fahrzeuges zu erwärmen. Bei¬spielsweise kann Wasser der Scheibenwischeranlage vorerwärmtwerden, um ein Gefrieren bei niedrigen Außentemperaturen zuverhindern. Auch ein Vorwärmen von internen Komponenten oderelektronischen Bauteilen des Wechselrichters 1 bei kalten Um¬gebungstemperaturen ist möglich.

Claims (18)

  1. Patentansprüche 1. Wechselrichter (1) zur Umwandlung eines Gleichstroms(Idc) in einen Wechselstrom (IAC)/ dadurch gekennzeichnet,dass ein Fluidvolumen (3), das sich in mindestens einemBehälter (2) befindet, der mit einem Gehäuse (la) oderKühlkörper (17) des Wechselrichters (1) thermisch gekop¬pelt ist, und/oder ein Fluidstrom, der durch Leitungen (8) fließt, die mit dem Gehäuse (la) oder einem Kühlkör¬per (17) des Wechselrichters (1) thermisch gekoppeltsind, durch eine Verlustleistung erwärmt werden, die beider Umwandlung des Gleichstroms (Idc) in den Wechselstrom(IAC) durch den Wechselrichter (1) anfällt.
  2. 2. Wechselrichter nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter (1) einen Gleichstrom (Idc) * derdurch eine Gleichstromquelle (4), insbesondere eine Pho¬tovoltaikanlage oder Batterie, erzeugt wird, in den Wech¬selstrom (IAC) umwandelt.
  3. 3. Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein elektrischer Wirkungsgrad (η) des Wechselrich¬ters (1) zur Erhöhung oder zur Reduzierung der bei derUmwandlung des elektrischen Gleichstroms (IDc) in denWechselstrom (IAC) an dem Wechselrichter (1) anfallendenVerlustleistung durch eine Steuereinrichtung (10) odermanuell eingestellt wird.
  4. 4. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 3, wobei eine Temperatur (T) des Fluidvolumens oder Fluid¬stromes durch mindestens einen Temperatursensor (9) er- fasst wird, welcher an dem Behälter (2) und/oder an denLeitungen (8) angebracht ist.
  5. 5. Wechselrichter nach Anspruch 4, wobei die sensorisch erfasste Temperatur (T) des Fluidvo¬lumens oder Fluidstromes von dem Temperatursensor (9) andie Steuereinrichtung (10) gemeldet wird, welche denelektrischen Wirkungsgrad (η) des Wechselrichters (1)mittels eines Steuersignals einstellt.
  6. 6. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 5, wobei der Wechselrichter (1) den Gleichstrom (Idc) voneiner Photovoltaikanlage (4) erhält, welche die Energievon darauf auftreffenden Sonnenstrahlen (S) in denelektrischen Gleichstrom (Idc) umwandelt, wobei die dar¬aus resultierende Leistung des Wechselrichters (1) vonWetterbedingungen und/oder einer Tageszeit abhängt.
  7. 7. Wechselrichter nach Anspruch 6, wobei der elektrische Wirkungsgrad (η) des Wechselrich¬ters (1) durch die Steuereinrichtung (10) in Abhängigkeiteiner ermittelten Leistung des Wechselrichters (1)und/oder externen Wetterbedingungen und/oder der Tages¬zeit eingestellt wird-
  8. 8. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 7, wobei der elektrische Wirkungsgrad (η) des Wechselrich¬ters (1) durch Hinzuschalten oder Wegschalten vonelektrischen Verbrauchern eingestellt wird, die mit demGehäuse (la) oder einem Kühlkörper (17) des Wechselrich¬ters (1) thermisch gekoppelt sind.
  9. 9. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 7, wobei der elektrische Wirkungsgrad (η) des Wechselrich¬ters (1) durch Verändern einer Schaltfrequenz des Wech¬selrichters (1) eingestellt wird.
  10. 10. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 7, wobei der elektrische Wirkungsgrad (η) des Wechselrich¬ters (1) durch Verschieben eines Arbeitspunktes beim Be¬trieb des Wechselrichters (1) eingestellt wird.
  11. 11. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 10, wobei der fluidbeinhaltende Behälter (2) ein Boilerbehäl¬ter ist, in welchem der Wechselrichter (1) mit einemdichten, thermisch leitfähigen Gehäuse eingesetzt ist.
  12. 12. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 11, wobei die fluidführenden Leitungen (8) durch Leiterplati¬nen (19) innerhalb des Wechselrichters (1) verlaufen, diemit elektronischen Bauteilen (20) des Wechselrichters (1)bestückt sind.
  13. 13. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 12, wobei das durch die anfallende Verlustleistung des Wech¬selrichters (1) erwärmte Fluid (3) einem Kreislauf einerHeizanlage oder einer Fluidversorgung innerhalb eines Ge¬bäudes zugeführt wird.
  14. 14. Wechselrichter nach einem der vorangehenden Ansprüche 1bis 13, wobei das Fluid (3) eine Flüssigkeit, insbesondere Was¬ser, oder ein Gas oder Gasgemisch, insbesondere Luft,aufweist.
  15. 15. Photovoltaikanlage mit Photovoltaikpaneelen zur Erzeugungeines elektrischen Gleichstroms (Idc) aus Sonnenstrahlen (S) und mit mindestens einem an die Photovoltaikpaneeleangeschlossenen Wechselrichter (1) nach einem der voran¬gehenden Ansprüche 1 bis 14.
  16. 16. Anlage zur Fluiderwärmung mit einer Stromquelle (4) zurErzeugung eines elektrischen Gleichstroms (Idc) und mitmindestens einem an die Stromquelle (4) angeschlossenenWechselrichter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche1 bis 15.
  17. 17. Anlage nach Anspruch 16, wobei die Stromquelle mindestens ein Photovoltaikpaneelaufweist, das Sonnenenergie in elektrische Energie umwan¬delt, und/oder mindestens eine elektrische Batterie auf¬weist.
  18. 18. Verfahren zum Erwärmen eines Fluids, wobei ein Fluid (3),das sich in einem Behälter (2) befindet oder durch Lei¬tungen (8) fließt, über ein thermisch mit dem Behälter (2) oder den Leitungen (8) gekoppeltes Gehäuse (la) einesWechselrichters (1) oder über einen thermisch mit dem Be¬hälter (2) oder den Leitungen (8) gekoppelten Kühlkörper(17) des Wechselrichters (1) durch eine Verlustleistungerwärmt wird, die bei der Umwandlung eines Gleichstroms (Xoc)in einen Wechselstrom (Iac) in dem Wechselrichter (1)anfällt.
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