DE102005042495A1 - Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät - Google Patents

Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät Download PDF

Info

Publication number
DE102005042495A1
DE102005042495A1 DE102005042495A DE102005042495A DE102005042495A1 DE 102005042495 A1 DE102005042495 A1 DE 102005042495A1 DE 102005042495 A DE102005042495 A DE 102005042495A DE 102005042495 A DE102005042495 A DE 102005042495A DE 102005042495 A1 DE102005042495 A1 DE 102005042495A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermal energy
fuel cell
memory
temperature sensor
negative temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005042495A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Kraus
Wolfgang Noll
Rolf Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of DE102005042495A1 publication Critical patent/DE102005042495A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00—Other central heating systems
    • F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D18/00—Small-scale combined heat and power [CHP] generation systems specially adapted for domestic heating, space heating or domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2101/00—Electric generators of small-scale CHP systems
    • F24D2101/30—Fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/10—Small-scale CHP systems characterised by their heat recovery units
    • F24D2103/17—Storage tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2103/00—Thermal aspects of small-scale CHP systems
    • F24D2103/20—Additional heat sources for supporting thermal peak loads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät (1), vorzugsweise mit Reformer zur Herstellung von wasserstoffreichem Prozessgas aus Kohlenwasserstoffen, einem Zusatzheizgerät (4), einem Speicher (2) zum Speichern von thermischer Energie mit mindestens einem Temperatursensor (3) im Speicher (2) und einer Regelung (5), wird vorgeschlagen, dass die Regelung (5) bei großen Warmwasserzapfmengen, die durch einen entsprechenden Temperaturabfall im Speicher festgestellt wird, das Zusatzheizgerät (4) einschaltet und mit Volllast betreibt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewährleistung eines hohen Warmwasserkomforts bei mit Brennstoffzellenheizgeräten beheizten Warmwasserspeichern.
  • Brennstoffzellenanlagen, welche über einen Reformer mit wasserstoffreichem Brenngas versorgt werden, sollten möglichst nicht taktend, sondern vielmehr mit langen Laufzeiten betrieben werden, da das Anfahren der Anlage den Verschleiß des Reformers fördert und mit Energieverlusten behaftet ist. Da nicht stets eine konstante Energiemenge benötigt wird, kann ein Abschalten dadurch vermieden werden, dass die Anlage temporär modulierend, d.h. mit Teillast betrieben wird. Da eine Brennstoffzelle stets gleichzeitig Wärme und Strom produziert, diese beiden Energiearten jedoch nicht immer im gleichen Verhältnis benötigt werden, wird meist Wärme in einem Warmwasserspeicher zwischengespeichert. Während bei konventionellen Heizungsanlagen der Warmwasserspeicher meist durch taktendes Beheizen mit relativ großer Leistung auf einem Temperaturniveau nahe der Solltemperatur gehalten wird, wird ein Warmwasserspeicher in Verbindung mit einer Brennstoffzellenanlage in einem größeren Temperaturbereich betrieben, um lange Laufzeiten zu ermöglichen.
  • Dies hat zur Folge, dass die Temperatur in einem von einem Brennstoffzellenheizgerät beheizten Warmwasserspeicher so gering sein kann, dass große Warmwasserzapfmengen eine derartige Temperaturreduzierung im Speicher zur Folge haben, dass das Warmwasser den Komfortanforderungen nicht mehr entspricht.
    •
  • Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenheizgerätes mit Warmwasserspeicher der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sich durch hohen Warmwasserkomfort auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 dadurch erreicht, dass bei großer Warmwasserzapfmenge, die durch einen entsprechenden Temperaturabfall im Warmwasserspeicher festgestellt wird, das Zusatzheizgerät zugeschaltet wird.
  • Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass durch eine „lernende" Regelung typische Zeiten großer Warmwasserzapfmengen bekannt sind und somit vor der Zapfung die bevorratete Wärmemenge erhöht werden kann.
    •
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine Heizungsanlage mit Brennstoffzellenheizgerät und Warmwasserspeichern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Figur zeigt ein Brennstoffzellenheizgerät 1, das über eine Umwälzpumpe 6 mit einem Wärmeaustauscher 9 in einem Warmwasserspeicher 2 verbunden ist. Ein Zusatzheizgerät 4 ist über eine Umwälzpumpe 11 mit einem Wärmeaustauscher 10 in dem selben Warmwasserspeicher 2 verbunden. Der Warmwasserspeicher 2 verfügt über einen Kaltwasserzulauf 7 und einen Warmwasserablauf 8 sowie einen Temperatursensor 3, der in das Innere des Warmwasserspeichers 2 reicht. Der Temperatursensor 3, das Brennstoffzellenheizgerät 1 und das Zusatzheizgerät 4 sind mit einer Regelung 5 verbunden, die über ein Zeitmodul 51 und Speichermodul 52 verfügt.
  • Im Standardbetrieb wird der Warmwasserspeicher 2 durch den Betrieb des Brennstoffzellenheizgerätes 1 mit relativ kleiner Wärmeleistung erhitzt. Die Leistungsregelung erfolgt von der Regelung 5 in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit der Temperatur des Temperatursensors 3. Wird der Warmwasserspeicher 2 nicht erhitzt, so kühlt er aufgrund der Wärmeverluste langsam um etwa 0,5 bis 1,5 Wh ab. Wird Warmwasser über den Warmwasserablauf 8 entnommen, so strömt kaltes Wasser über den Kaltwasserzulauf 7 nach und die Temperatur im Speicher nimmt ab. Bei einer großen Warmwasserentnahme sinkt somit die Speichertemperatur um ca. 5 bis 10 K/min. Selbst wenn das Brennstoffzellenheizgerät 1 den Warmwasserspeicher 2 gleichzeitig aufheizt, so fällt die Temperatur im Warmwasserspeicher 2 dennoch um etwa 3 bis 8 K/min. Demnach fällt auch die Temperatur des Wassers, das gezapft wird und erreicht unter Umständen nicht mehr die gewünschte Komforttemperatur.
  • Hat die Regelung 5 festgestellt, dass die Temperatur des Temperatursensors 3 um mehr als 5 K/min fällt, so schaltet sie das Zusatzheizgerät 4, das ebenfalls den Warmwasserspeicher 2 erhitzt, ein.
  • Wochentag, Uhrzeit und Dauer hoher Warmwasserzapfmengen werden von der Regelung 5 erfaßt und im Speichermodul 52 abgelegt. Die Regelung 5 errechnet anhand der im Speichermodul 52 abgelegten Daten typische Zeiten hoher Warmwasserzapfmengen, indem sie davon ausgeht, dass sich die typischen Zeiten hoher Wasserentnahme wochenweise wiederholen. Stellt die Regelung 5 mit dem Zeitmodul 51 fest, dass eine typische Zeit hoher Warmwasserzapfmengen bevorsteht und zugleich ein Temperaturabfall von mindestens 5 Wh am Temperatursensor 3 festgestellt wird, so startet die Regelung 5 das Zusatzheizgerät 4, um dem Warmwasserspeicher 2 mehr Wärme zuzuführen.
  • Das Zusatzheizgerät wird nicht mehr angesteuert, wenn die in der Regelung 5 gespeicherte Solltemperatur wieder erreicht wird.
  • Die Zeit vom beginnenden Abfall der Speichertemperatur des Temperatursensors 3 bis zum erneuten Erreichen der Speichersolltemperatur wird gemessen und zur Beurteilung der Warmwasserzapfmenge herangenommen: Wenn die Zeit einen Wert von 10 bis 15 Minuten übersteigt, wird von der Regelung 5 eine große Warmwasserzapfmenge angenommen und der Wochentag, Uhrzeit und Dauer werden wieder gespeichert für die Berechnung der nächsten typischen hohen Warmwasserzapfmenge, wobei von einer wöchentlichen Wiederholung ausgegangen wird.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät (1 ), vorzugsweise mit Reformer zur Herstellung von wasserstoffreichem Prozessgas aus Kohlenwasserstoffen, einem Zusatzheizgerät (4), einem Speicher (2) zum Speichern von thermischer Energie mit mindestens einem Temperatursensor (3) im Speichers (2) und einer Regelung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (5) bei Überschreitung eines vorgegebenen, negativen Temperaturgradienten am Temperatursensor (3) das Zusatzheizgerät (4) zusätzlich zum Brennstoffzellenheizgerät (1) einschaltet und mit großer Leistung, vorzugsweise Volllast, betreibt.
  2. Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät (1), vorzugsweise mit Reformer zur Herstellung von wasserstoffreichem Prozessgas aus Kohlenwasserstoffen, einem Zusatzheizgerät (4), einem Speicher (2) zum Speichern von thermischer Energie mit mindestens einem Temperatursensor (3) im Speichers (2) und einer Regelung (5), die über ein Zeitmodul (51) und ein Speichermodul (52) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (5) Uhrzeit und Wochentag der Betriebszeiten des Zusatzheizgerätes (4) mit großer Leistung oder großer negativer Temperaturgradienten am Temperatursensor (3) speichert, wobei dieser gespeicherte Wert als Indikator für die Wahrscheinlichkeit einer Warmwasserzapfung mit hoher Zapfmenge dient, von einer wöchentlichen Wiederholung ausgegangen wird und aufgrund dieser Auswertung schon bei kleinen negativen Temperaturgradienten am Temperatursensor (3) das Zusatzheizgerät (4) mit hoher Leistung angesteuert wird und die Dauer dieser hohen Leistungsabgabe des Zusatzheizgerätes (4) so ausgewertet wird, dass bei großer Dauer Uhrzeit und Wochentag weiter gespeichert werden, bei geringer Dauer aber aus dem Speicher (2) gelöscht werden.
DE102005042495A 2004-09-13 2005-09-07 Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät Withdrawn DE102005042495A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT1527/2004 2004-09-13
AT0152704A AT413757B (de) 2004-09-13 2004-09-13 Verfahren zur gewährleistung eines hohen warmwasserkomforts bei mit brennstoffzellenheizgeräten beheizten warmwasserspeichern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005042495A1 true DE102005042495A1 (de) 2006-03-30

Family

ID=34916843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005042495A Withdrawn DE102005042495A1 (de) 2004-09-13 2005-09-07 Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT413757B (de)
DE (1) DE102005042495A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2484983A4 (de) * 2009-10-01 2016-06-08 Kyungdong Navien Co Ltd Betriebsverfahren für ein mikro-heizkraftsystem
CN107401770A (zh) * 2017-08-14 2017-11-28 河北建筑工程学院 谷电蓄热量控制方法、装置和供热系统
DE102021111197B3 (de) 2021-04-30 2022-05-05 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum Betrieb einer wärmetechnischen Anlage
DE102021203798A1 (de) 2021-04-16 2022-10-20 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum betreiben eines heizungssystems mit brennstoffzelle und heizungssystem mit brennstoffzelle
DE102021006564A1 (de) 2021-04-16 2022-10-20 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum betreiben eines heizungssystems mit brennstoffzelle und heizungssystem mit brennstoffzelle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19524352A1 (de) * 1995-07-04 1997-01-09 Buderus Heiztechnik Gmbh Energieoptimierte Aufladeregelung für einen Wasserspeicher
AT410862B (de) * 2001-12-17 2003-08-25 Vaillant Gmbh Verfahren zum optimierten betrieb einer anlage zur gleichzeitigen erzeugung von elektrischer und thermischer energie mit einem brennstoffzellenheizgerät
AT412044B (de) * 2002-05-10 2004-08-26 Vaillant Gmbh Verfahren zum optimierten betrieb einer anlage zur erzeugung von thermischer energie

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2484983A4 (de) * 2009-10-01 2016-06-08 Kyungdong Navien Co Ltd Betriebsverfahren für ein mikro-heizkraftsystem
CN107401770A (zh) * 2017-08-14 2017-11-28 河北建筑工程学院 谷电蓄热量控制方法、装置和供热系统
DE102021203798A1 (de) 2021-04-16 2022-10-20 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum betreiben eines heizungssystems mit brennstoffzelle und heizungssystem mit brennstoffzelle
DE102021006564A1 (de) 2021-04-16 2022-10-20 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum betreiben eines heizungssystems mit brennstoffzelle und heizungssystem mit brennstoffzelle
DE102021203798B4 (de) 2021-04-16 2023-11-09 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum betreiben eines heizungssystems mit brennstoffzelle und heizungssystem mit brennstoffzelle
DE102021111197B3 (de) 2021-04-30 2022-05-05 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum Betrieb einer wärmetechnischen Anlage
EP4083520A1 (de) 2021-04-30 2022-11-02 Viessmann Climate Solutions SE Verfahren zum betrieb einer wärmetechnischen anlage

Also Published As

Publication number Publication date
ATA15272004A (de) 2005-09-15
AT413757B (de) 2006-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005042495A1 (de) Verfahren zur Betreibung einer Anlage zur gleichzeitigen Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie mit einem Brennstoffzellenheizgerät
EP2550487B1 (de) Verfahren und anlage zur warmwasseraufbereitung
EP2416073A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids in einem Pufferspeicher
EP1764563B1 (de) Solarregler und Verfahren zum Regeln einer Solarkollektoranlage
EP1950499B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer solarthermischen Anlage
DE102009004294B4 (de) Warmwasserspeicher und Verfahren zu seinem Aufladen
EP2667104A2 (de) Anlage sowie Verfahren zur Erwärmung von Trinkwasser
DE102005034296B3 (de) Verfahren zum Betreiben eines Wärmeerzeugers mit einer Solaranlage
DE102016205114A1 (de) Beheizte hydraulische Weiche zur optimierten Einbindung von Fremdwärme
DE10319645A1 (de) Verfahren zum optimierten Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von thermischer Energie
AT410862B (de) Verfahren zum optimierten betrieb einer anlage zur gleichzeitigen erzeugung von elektrischer und thermischer energie mit einem brennstoffzellenheizgerät
WO1997034111A1 (de) Modulierender solarregler
DE10312520B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines solargekoppelten Wärmeträgerkreislaufes
DE102020215669A1 (de) Verfahren zum betreiben einer wärmepumpe
EP1764561A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Erzeugung thermischer Energie
EP1398591B1 (de) Schichtenspeicher
DE102018207195A1 (de) Energiesystem zur Speicherung und Bereitstellung von Strom und Wärme
AT411621B (de) Schichtenspeicher
DE102008063860B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Wärmeerzeugungseinrichtung
DE4224437C2 (de) Thermische solaranlage mit einem im kreisprozess gefuehrten waermetraeger
EP1172616A2 (de) Verfahren zum Betrieb eines Schichtenspeichers
EP2863135A1 (de) Optimierung der Sollwerttemperatur für einen Bereitschaftsteil in Heizungsanlagen, insbesondere zur Erwärmung von Trinkwasser
AT118416B (de) Verfahren zum Betriebe von Großwasserraum-Gefällespeichern und Vorrichtung zu seiner Durchführung.
EP0579933A1 (de) Verfahren zur Brauchwassererwärmung sowie Warmwasserbereiter zur Durchführung des Verfahrens
DE10203394A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Warmwasserspeichers

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20120809

R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee