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Die
Erfindung betrifft eine Elektroenergieübertragungseinrichtung
für Freiluftaufstellung.
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Eine
derartige Elektroenergieübertragungseinrichtung ist beispielsweise
aus dem
US-Patent US 1,694,618 bekannt.
Dort ist eine Elektroenergieübertragungseinrichtung in
Form eines elektrischen Schaltgerätes beschrieben, wobei
das elektrische Schaltgerät mit einer Überdachung
ausgerüstet ist. Die Überdachung ist von Freiluftdurchführungen durchbrochen,
mittels welcher elektrischen Zuleitungen in die unterhalb der Überdachung
angeordnete Elektroenergieübertragungseinrichtungen einführbar
sind. Die dortige Überdachung erstreckt sich über der
Elektroenergieübertragungseinrichtung und ist auf einem
entsprechenden Tragrahmen abgestützt. Mittels der Überdachung
sind die darunter angeordneten Abschnitte der Elektroenergieübertragungseinrichtung
vor Witterungseinflüssen geschützt. Die Überdachung
spendet beispielsweise Schatten, so dass die Elektroenergieübertragungseinrichtung
vor einstrahlender Wärme geschützt ist.
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Es
ist gewünscht, Elektroenergieübertragungseinrichtungen
bei kompakten Abmessungen mit einer hohen elektrischen Übertragungsleistung zu
beaufschlagen.
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Je
größer die Überdachung an einer Elektroenergieübertragungseinrichtung
ausgebildet ist, desto besser kann die Elektroenergieübertragungseinrichtung
vor Witterungseinflüssen geschützt werden. Dies
ist jedoch auch mit dem Nachteil verbunden, dass an der Elektroenergieübertragungseinrichtung entstehende
Stromwärme an einem freien Abstrahlen gehindert wird.
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Dadurch
wird die übertragbare Leistung der Elektroenergieübertragungseinrichtung
begrenzt.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung eine Elektroenergieübertragungseinrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, welche elektrische Energie
größerer Leistung übertragen kann.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einer Elektroenergieübertragungseinrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der Überdachung
ein eine regenerative Quelle nutzender Energiewandler zur Wandlung
von Energie angeordnet ist und die gewandelte Energie eine Temperierungseinrichtung
der Elektroenergieübertragungseinrichtung speist.
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Es
ist bekannt, Elektroenergieübertragungseinrichtungen, die
für Freiluftaufstellungen konzipiert sind, in geschlossenen
Räumen anzuordnen. Dies ist insbesondere in Regionen erforderlich,
in welchen problematische Umwelteinflüsse vorliegen. Diese Umwelteinflüsse
können beispielsweise sehr tiefe Temperaturen oder beispielsweise
eine salzhaltige Atmosphäre sein. Die Anordnung von Elektroenergieübertragungseinrichtungen
für Freiluftaufstellungen in geschlossenen Räumen
ist jedoch mit entsprechenden Kosten für das Bauwerk verbunden. Daher
sind derartige Lösungen nur in einzelnen Fällen
einsetzbar.
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Durch
den Einsatz einer Überdachung und einer Anordnung eines
regenerative Quellen nutzenden Energiewandlers ist die Möglichkeit
gegeben, mittels der Überdachung einerseits einen Witterungsschutz
zu geben, andererseits kann die Fläche der Überdachung
genutzt werden, um kostengünstig Energie zu wandeln und
diese Energie beispielsweise zur Speisung einer Kühleinrichtung
und/oder einer Heizeinrichtung zu nutzen. Selbst bei einer Vergrößerung
der Flächen der Überdachung und der damit verbundenen
Problematik eines Wärmestaus kann eine Kühl einrichtung
dafür Sorge tragen, dass unterhalb der Überdachung
eine ausreichende Kühlung der Elektroenergieübertragungseinrichtung
erfolgt. Durch die Kühleinrichtung kann eine zwangsweise Kühlung
der Elektroenergieübertragungseinrichtung sichergestellt
werden. So ist es beispielsweise möglich, in Regionen mit
starker Sonneneinstrahlung, beispielsweise in tropischen oder subtropischen
Regionen, die Überdachung für eine Abschattung
zu nutzen und mittels der gewandelten Energie ein Kühlaggregat
zu betreiben, welches die Elektroenergieübertragungseinrichtung
kühlt. Somit kann durch die Überdachung einerseits
eine Abschattung erfolgen, wodurch gegenüber der Umgebung
eine Temperaturreduzierung im Bereich der Elektroenergieübertragungseinrichtung
gegeben ist, andererseits kann dieser gegenüber der Umgebung
bereits temperaturreduzierte Bereich zusätzlich durch die
Kühleinrichtung abgekühlt werden. Durch einen
Verzicht auf seitliche Wände ist ein rasches Abgeben von
Wärme in die Umgebung möglich. Die Kühleinrichtung
kann sowohl unmittelbar als auch mittelbar aus dem Energiewandler
gespeist sein.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass der Energiewandler
zumindest einen Abschnitt der Überdachung ausbildet.
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Zur
Herstellung einer Überdachung ist neben einer Trag- und
Haltekonstruktion das Vorsehen von entsprechend flächigen
Elementen nötig, um einen Schattenwurf bzw. einen Schutz
vor anderen Witterungseinflüssen sicherzustellen. Diese
flächigen Elemente können beispielsweise durch
Platten ausgebildet sein. Vorteilhaft ist jedoch, wenn der Energiewandler
zumindest abschnittsweise eine flächige Struktur aufweist,
so dass dieser einen Teil der Überdachung ausbilden kann.
In einem günstigen Fall können Flächen
der Überdachung beispielsweise zu wesentlichen Teilen durch
den Energiewandler selbst gebildet sein.
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Vorteilhafterweise
kann weiter vorgesehen sein, dass die regenerative Quelle solare
Energie ist.
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Unter
solarer Energie wird jegliche regenerative Energie verstanden, welche
durch die Sonne getrieben ist. Darunter sind beispielsweise die
unmittelbar von der Sonne durch Licht oder Wärmestrahlung eingebrachte
Energie zu verstehen. Es sind jedoch auch die aufgrund der solaren
Wirkung in der Atmosphäre entstehenden Luftströmungen
sowie ein Wasserkreislauf umfasst. So kann es beispielsweise vorgesehen
sein, dass Teil der Überdachung eine Windenergieanlage
ist, welche eine atmosphärische Strömung, welche
von solarer Energie getrieben ist, in elektrische Energie wandelt.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Windenergieanlage
einen Mast aufweist, welcher als Tragkonstruktion für die Überdachung
dient.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass über entsprechende
solarthermische Module eine Energiewandlung erfolgt. Dazu können
beispielsweise flächenartige solarthermische Wandler als Überdachung
eingesetzt werden, welche aufgrund solarer Strahlung Energie wandeln,
welche zum Betrieb einer Kühleinrichtung und/oder Heizeinrichtung
Verwendung findet.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei vorsehen, dass der Energiewandler
ein photovoltaischer Energiewandler ist.
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Photovoltaische
Energiewandler eignen sich besonders, da diese im Regelfall eine
großflächige plattenartige Ausdehnung aufweisen.
Diese Energiewandler wandeln solare Energie unmittelbar in elektrische
Energie. Elektrische Energie kann wiederum leicht zwischengespeichert,
fortgeleitet und in andere Energieformen umgewandelt werden. Als
solches ist es daher vorteilhaft, den Energiewandler als photovoltaischen
Energiewandler auszubilden.
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Viele
der verfügbaren Kühlaggregate/Heizaggregate können
in einfacher Weise mit elektrischer Energie versorgt werden und
so eine Kühlung/Heizung der Elektroenergieübertragungseinrichtung
sicherstellen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kühleinrichtung
einen Fluidstrom erzeugt.
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Durch
die Erzeugung eines Fluidstromes ist es möglich, relativ
große Wärmemengen von der Elektroenergieübertragungseinrichtung
abzuleiten und dadurch Wärme aus diesem System herauszuleiten.
Als Fluidstrom sind beispielsweise Gase oder Flüssigkeiten
einsetzbar. So ist es beispielsweise möglich, die Elektroenergieübertragungseinrichtung mit
einem Kühlkanal bzw. Heizkanal zu versehen, welcher beispielsweise
mattenartig an Gehäuseabschnitten der Elektroenergieübertragungseinrichtung angeordnet
ist. Durch den Kühlkanal-/Heizkanal kann dann entsprechend
ein Fluidstrom hindurchgeleitet werden, wodurch eine rascher Wärmetransport gewährleistet
ist.
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Die
Verwendung einer Flüssigkeit als Fluid weist weiterhin
den Vorteil auf, dass ein relativ kleines Volumen eines Fluids zum
Einsatz kommen kann, da bereits kleine Volumen von Flüssigkeiten vergleichsweise
große Wärmemengen aufnehmen und abgeben können.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Gas als Fluid Verwendung
findet. Beispielsweise können auch thermodynamische Maschinen
eingesetzt werden, welche in ihren Kanälen ein Fluid aufweisen,
welches je nach Druck- und Temperaturverhältnissen teilweise
flüssig und teilweise gasförmig vorliegt. Bei
einem Übergang zwischen den einzelnen Aggregatzuständen
ist es dabei besonders einfach möglich, Wärme
aufzunehmen bzw. Wärme abzugeben.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Fluidstrom
ein Strom atmosphärischen Gases ist.
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Zur
Erzeugung eines Fluidstromes aus atmosphärischem Gas kann
eine sehr kostengünstige Kühleinrichtung Verwendung
finden. Diese ist mit einem Gebläse ausgestattet, welches
das atmosphärische Gas in Strömung versetzt. Die
Strömung umstreift Abschnitte der Elektroenergieübertragungseinrichtung,
nimmt dabei Wärme von dieser auf und gibt diese an einem
entfernten Ort wieder ab. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass
entsprechende Kühlkanäle zum Lenken und Leiten
des Gasstromes Verwendung finden. In Kombination mit einem Heizregister
kann das Gebläse auch als Heizeinrichtung eingesetzt werden.
In diesem Fall ist es vorteilhaft eine Photovoltaikanlage zum Betrieb
des Gebläses zu verwenden und für das Heizregister
eine Versorgung mittels Solarthermie vorzusehen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass der Energiewandler
mit einer Energiespeichereinrichtung zusammenwirkt.
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Durch
das Vorsehen einer Energiespeichereinrichtung wird die Versorgungszuverlässigkeit
für die Temperierungseinrichtung erhöht. So ist
es beispielsweise möglich, bei vorübergehenden
Ausfällen der regenerativen Energiequelle, beispielsweise
bei Nacht oder bei Windstille, eine Versorgung der Temperatureinrichtung
zu gewährleisten. So kann vorgesehen sein, dass der Energiewandler
eine Energiespeichereinrichtung befüllt und die Temperierungseinrichtung
stets aus der Energiespeichereinrichtung versorgt wird. Als Energiespeichereinrichtung
für die elektrische Energie können beispielsweise
Akkumulatoren eingesetzt werden. Es können jedoch auch Einrichtungen
vorgesehen sein, bei denen eine Energiespeicherung durch Speicherung
von potentieller Energie, beispielsweise Pumpspeicherbecken, durch Speicherung
von kinetischer Energie, beispielsweise rotierende Massen oder auch
Wärmespeicher vorgesehen sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
in Figuren gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 eine
Draufsicht auf eine Elektroenergieübertragungseinrichtung
und die
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2 eine
stirnseitige Ansicht der Elektroenergieübertragungseinrichtung.
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Die
in 1 gezeigte Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 ist
Teil einer gasisolierten Schaltanlage, d. h., innerhalb von gasdichten
Kapselungsgehäusen sind elektrische Leiterzüge,
elektrische Schalteinrichtungen, Stromwandler usw. angeordnet. Die
Elektroenergieübertragungseinrichtung ist dabei modulartig
aufgebaut, d. h., mehrere Kapselungsgehäuse sind über
Flansche miteinander verbunden. Die Kapselungsgehäuse sind
dabei im Wesentlichen aus elektrisch leitendem Material wie Aluminium
oder Stahl gefertigt. Im vorliegenden Fall ist ein horizontal ausgerichtetes
erstes Kapselungsgehäuse 2 zu einem Großteil
von einer Überdachung 3 überspannt. In
dem ersten Kapselungsgehäuse 2 ist beispielsweise
eine Unterbrechereinheit eines Hochspannungs-Leistungsschalters
angeordnet. Stirnseitig an das erste Kapselungsgehäuse 2 sind
ein zweites Kapselungsgehäuse 4 sowie ein drittes
Kapselungsgehäuse 5 angeflanscht. Das zweite Kapselungsgehäuse 4 ist
ein Anschlussbaustein, an welchem mehrere Freiluftdurchführungen 6a, 6b, 6c angeordnet sind. Über
die Freiluftdurchführungen 6a, 6b, 6c sind elektrische
Leiter einer Freileitung in das Innere der Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 einführbar. Das
dritte Kapselungsgehäuse 5 ist ebenfalls ein Anschlussbaustein,
jedoch ist hier ein Anschluss einer Kabelverbindung mittels so genannter
Kabeleinführungen 7 vorgesehen. In der 1 sind
die Anschlussstellen für die Kabeleinführungen 7 auf
der von der Zeichnung verdeckten Seite angeordnet. In der 2 sind
schematisch Kabeleinführungen 7 dargestellt.
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Die Überdachung 3 ist
an der Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 abgestützt.
Dazu können entsprechende Stützkonstruktionen,
beispielsweise auf der äußeren Oberfläche
des ersten Kapselungsgehäuses 2 abgestützt
sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Überdachung 3 von
einem separaten Traggestell, welches auf separaten Fundamenten ruht,
abgefangen ist. In diesem Falle ist es möglich, die Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 und
die Überdachung 3 unabhängig voneinander zu
errichten.
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Die Überdachung 3 ist
im vorliegenden Fall längs der Hauptachse des ersten Kapselungsgehäuses 2 ausgerichtet
und über der Mantelfläche des ersten Kapselungsgehäuses 2 gewölbt
ausgeformt. Die Wölbung ist dabei durch drei im Wesentlichen ebene
Teilabschnitte der Überdachung realisiert (vgl. 2),
dadurch ist ein verbesserter Schutz gegenüber seitlich
angreifenden Witterungseinflüssen gegeben.
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Im
vorliegenden Falle ist die Überdachung 3 aus drei
miteinander verbundenen photovoltaischen Elementen gebildet. Auf
jedem der drei Teilabschnitte ist eine Vielzahl von Solarzellen
angeordnet, welche der Wandlung von Licht in elektrische Energie
dienen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass statt der photoelektrischen
Wandlung eine solarthermische Wandlung von Strahlungsenergie erfolgt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass an der Überdachung beispielsweise
eine Windenergieanlage abgestützt ist.
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Ein
photovoltaischer Energiewandler weist den Vorteil auf, dass bei
einer starken Sonneneinstrahlung eine hohe Leistung abgegeben wird.
Während dieser Zeit wird im Regelfall auch eine hohe Kühlleistung
benötigt. Mit einem Abnehmen der Sonneneinstrahlung reduziert
sich die benötigte Kühlleistung. Dies kommt der
Energiewandlung durch photovoltaischen Energiewandler zugute.
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Bei
dem vorteilhaften Fall der Ausgestaltung des Energiewandlers als
photovoltaischen Energiewandler kann gewandelte elektrische Energie
unmittelbar oder mittelbar dazu genutzt werden, um beispielsweise
ein Klimaaggregat 8 zu betreiben. Klimaaggregate können
dazu genutzt werden, um beispielsweise so genannte Kühlmatten 9 zu
bedienen, um von der Oberfläche der Elektroenergieübertragungseinrichtung
Wärme abzuführen. Das Klimaaggregat 8 mit
seinen entsprechenden Kühlmatten kann nach den entsprechenden
thermodynamischen Prinzipien arbeiten, d. h., das Klimaaggregat
entspannt ein Fluid, welches durch die Kühlmatte geführt
wird und dort Wärme aufnimmt, wohingegen nach einem verdichten
des Fluids eine Wärmeabgabe an einem Wärmetauscher
erfolgt. Vorteilhafterweise sollte der Wärmetauscher zur
Wärmeabgabe an einer von der Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 abgewandten
Stelle angeordnet sein. Eine solche thermodynamische Maschine kann
auch als Heizeinrichtung wirken.
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Weiterhin
kann ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass beispielsweise
eine Lüftungseinrichtung mit einem Ventilator vorgesehen
ist, welcher atmosphärisches Gas unterhalb der Überdachung 3 über
die äußere Oberfläche der Elektroenergieübertragungseinrichtung 1 hinwegstreichen
lässt. Der Fluidstrom kann eine entsprechende Wärmeableitung
unterstützen.
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Vorteilhaft
kann vorgesehen sein, dass die die Überdachung bildenden
Solarpanele mit einer Energiespeichereinrichtung zusam menwirken,
so dass ein ausreichender Energievorrat auch für Nachtzeiten
vorhanden ist. Dabei kann zum einen vorgesehen sein, dass die Temperierungseinrichtungen
unmittelbar aus den Energiewandlern versorgt werden und überschüssige
Energie zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung Verwendung finden. Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Energiewandler stets
die Energiespeichereinrichtung befüllt und die Temperierungseinrichtung
aus der Energiespeichereinrichtung versorgt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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