DE102007046239A1 - Verfahren und System zum Erzeugen elektrischer Energie und zum nachfolgenden Einspeisen in ein Stromversorgungsnetz - Google Patents

Verfahren und System zum Erzeugen elektrischer Energie und zum nachfolgenden Einspeisen in ein Stromversorgungsnetz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und zur nachfolgenden Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, wobei mit einem Generator (26) einer Energieerzeugungsanlage aus mechanischer Energie, Strahlungsenergie oder einer anderen Energieform elektrische Energie bzw. elektrischer Strom gewonnen wird, wobei die elektrische Energie vor der Einspeisung in das Stromversorgungsnetz einer Einrichtung zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine zur Einspeisung in das elektrische Stromversorgungsnetz geeignete Form - netzkonforme Form - zugeführt wird und wobei die netzkonforme elektrische Energie nach der Umwandlung in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung wird mindestens ein Teil der von dem Generator (26) stammenden elektrischen Energie zunächst in einem geeigneten Zwischenspeicher (28) zwischengespeichert, bevor er der Umwandlungseinrichtung (32) zur Umwandlung in die stromnetzkonforme Form zugeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie und zum nachfolgenden Einspeisen der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, wobei mit einem Generator eines Energieerzeugers aus mechanischer Energie, Strahlungsenergie oder einer anderen Energieform, elektrische Energie bzw. elektrischer Strom gewonnen wird, wobei die elektrische Energie vor der Einspeisung in das Stromversorgungsnetz einer Einrichtung zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine zur Einspeisung in das elektrische Stromversorgungsnetz geeignete Form – netzkonforme Form – zugeführt wird und wobei die netzkonforme elektrische Energie nach der Umwandlung in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein System, das nach diesem Verfahren arbeitet.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich demnach ausschließlich auf Verfahren zur Erzeugung und Einspeisung elektrischer Energie, bei denen die von dem Generator eines Energieerzeugers erzeugte Energie vor der Einspeisung in das Stromversorgungsnetz in eine netzkonforme Form umgewandelt werden muss.
  • Beispielsweise muss je nach Energieerzeuger bzw. Generator von diesem erzeugter Gleichstrom in zu dem Stromversorgungsnetz passenden Wechselstrom gewandelt werden. Dies ist beispielsweise bei Generatoren von Photovoltaikanlagen notwendig, die üblicherweise Gleichstrom erzeugen.
  • Windenergieanlagen dagegen erzeugen zwar üblicherweise Wechselstrom. Dieser ist allerdings bei einer Vielzahl von Bauformen frequenzvariabel und wird daher zunächst gleichgerichtet und anschließend an die konstante Wechselstromfrequenz des Stromversorgungsnetzes angepasst.
  • Insbesondere die vorgenannten Anlagen, die sogenannte regenerative Energien nutzen, wie etwa Windenergieanlagen oder Photovoltaikanlagen, haben mit dem Problem zu kämpfen, dass die jeweilige Energiequelle – Wind oder Sonne – nur unstetig verwertbare Energie liefert. Phasen von Windstille bzw. Phasen mit wenig oder keiner Sonneneinstrahlung führen daher dazu, dass die entsprechenden Anlagen in dieser Zeit keine oder nur wenig elektrische Energie liefern können. Derartige Energieerzeugungsanlagen tragen daher im Normalfall nicht zur Grundlast der Stromversorgung in übergeordneten Stromversorgungsnetzen bei.
  • Zur Verstetigung der Energieabgabe von Anlagen zur Erzeugung von elektrischer Energie ist es seit vielen Jahren bekannt, Spitzenleistungen der Anlage in geeigneten Speichern zwischenzuspeichern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, für das oben genannten Verfahren und System zur Erzeugung und Einspeisung elektrischer Energie, bei denen vor der Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz eine Anpassung der elektrischen Energie an eine netzkonforme Form erfolgt, eine möglichst vorteilhafte Möglichkeit der Zwischenspeicherung von mindestens Teilen der erzeugten Energie anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des Anspruches 11, das entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.
  • Danach wird ein Verfahren angegeben zur Erzeugung elektrischer Energie und zur nachfolgenden Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, wobei mit einem wie oben beschriebenen Generator einer Energieerzeugungsanlage aus mechanischer Energie, Strahlungsenergie oder einer anderen Energieform, insbesondere aus sogenannten regenerativen Energieformen, elektrische Energie bzw. elektrischer Strom gewonnen wird, wobei die elektrische Energie vor ihrer Einspeisung in das Stromversorgungsnetz einer Einrichtung zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine zur Einspeisung in das elektrische Stromversorgungsnetz geeignete Form – netzkonforme Form – zugeführt wird und wobei die netzkonforme elektrische Energie nach der Umwandlung in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung mindestens ein Teil der von dem Generator stammenden elektrischen Energie zunächst in einem geeigneten Zwischenspeicher zur Speicherung von Energie zwischengespeichert wird, bevor er der Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung in die stromnetzkonforme Form zugeführt wird.
  • Ein System zur Durchführung des Verfahrens weist dabei entsprechend eine Energieerzeugungsanlage mit einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie auf, einen Zwischenspeicher zur Speicherung der von dem Generator erzeugten (elektrischen) Energie, eine Umwandlungseinrichtung, mit der die erzeugte elektrische Energie in die stromversorgungsnetzkonforme Form umwandelbar ist, einen Netzanschluss, mit dem die erzeugte Energie in das Stromversorgungsnetz eingespeist werden kann sowie eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung, die einzelne Funktionen steuert und/oder regelt, insbesondere die Zwischenspeicherung des mindestens einen Teils der erzeugten Energie.
  • Es wird also beispielsweise dann, wenn mindestens eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, die etwa in der Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung einstellbar bzw. hinterlegbar ist, mindestens ein Teil der von dem Generator erzeugten elektrischen Energie zwischengespeichert, und zwar bevor die Umwandlung der elektrischen Energie in die stromnetzkonforme Form erfolgt.
  • Dies hat mehrere bedeutende Vorteile. Beispielsweise kann der Stromversorgungsnetzanschluss des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere der Energieerzeugungsanlage, für eine geringere Nennleistung ausgelegt werden, als dies etwa der Nennleistung der Anlage entspricht, insbesondere für eine mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40% geringere Nennleistung.
  • Weiter ist eine Zwischenspeicherung der erzeugten elektrischen Energie bevor sie der Umwandlungseinrichtung zugeführt wird deshalb vorteilhaft, da derartige Umwandlungen bzw. Anpassungen von elektrischer Energie immer Energieverluste nach sich ziehen. Wenn etwa die Zwischenspeicherung vorgenommen würde, nachdem bereits eine stromnetzkonforme Umwandlung erfolgt ist, wird die in dem Speicher zwischengespeicherte Energie in der Regel später vor der Einspeisung in das Stromnetz erneut der oder einer weiteren Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung in die stromversorgungsnetzkonforme Form zugeführt werden müssen, da die Speicherung elektrischer Energie in der Regel in einer nicht stromnetzkonformen Form erfolgt, etwa in Batterien, die auf Gleichstrombetrieb ausgelegt sind.
  • Die wenigstens eine vorbestimmte Bedingung, die erfüllt sein muss, um den Vorgang der Zwischenspeicherung auszulösen, kann verschiedenster Natur sein.
  • Allgemein kann die Zwischenspeicherung des mindestens eines Teiles der erzeugten Energie beispielsweise abhängig von dem Ist-Wert der von dem Generator erzeugten, elektrischen Leistung erfolgen und/oder abhängig von einer vorbestimmten Tages- oder Nachtzeit und/oder abhängig von dem Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher.
  • Insbesondere kann die Zwischenspeicherung erfolgen, wenn der Ist-Wert der von dem Generator erzeugten, elektrischen Leistung gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert und/oder wenn der Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Der vorbestimmte Grenzwert kann dabei beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt sein, auf die die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zugreifen kann.
  • Nach der Zwischenspeicherung des mindestens einen Teiles der von dem Generator erzeugten Energie wird der Umwandlungseinrichtung diese Energie natürlich zu gegebener Zeit zugeführt, um die zwischengespeicherte Energie in das Stromversorgungsnetz einspeisen zu können.
  • Dabei kann die Zuführung mindestens eines Teils der in dem Zwischenspeicher gespeicherten Energie an die Umwandlungseinrichtung ebenfalls abhängig von mindestens einer vorbestimmten, insbesondere in der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung hinterlegten Bedingung erfolgen, insbesondere abhängig von dem Ist-Wert der von dem Generator erzeugten, elektrischen Leistung und/oder abhängig von einer vorbestimmten Tages- oder Nachtzeit und/oder abhängig von dem Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Umwandlungseinrichtung dabei wenigstens zeitweise zeitgleich sowohl elektrische Energie aus dem Zwischenspeicher als auch unmittelbar von dem Generator erzeugte, nicht zwischengespeicherte elektrische Energie zugeführt.
  • Vorteilhafterweise wird der Umwandlungseinrichtung aus dem Zwischenspeicher derart elektrische Energie/Leistung zugeführt, dass die Gesamtleistung aus der Umwandlungseinrichtung unmittelbar von dem Generator zugeführter, zuvor nicht zwischengespeicherter elektrischer Leistung und aus der Umwandlungseinrichtung aus dem Zwischenspeicher zugeführter elektrischer Leistung im Wesentlichen konstant ist oder um höchstens 20%, bevorzugt höchstens 10%, besonders bevorzugt höchstens 5% um einen Mittelwert schwankt, insbesondere um den Wert der Nennleistung des Netzanschlusses.
  • In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Zuführung der elektrischen Energie, wenn der Ist-Wert der von dem Generator erzeugten, elektrischen Leistung gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert und/oder wenn der Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert.
  • Es kann etwa vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße System dann, wenn die Energieerzeugungsanlage eine momentane Leistung erzeugt, die größer ist, als die Nennleistung der Anlage, den über die Nennleistung hinausgehenden Teil der erzeugten Leistung dem Zwischenspeicher zuführt.
  • Die Nennleistung der Energieerzeugungsanlage kann beispielsweise 1 MW betragen, der Netzanschluss dagegen beispielsweise nur 800 KW. Insbesondere Anlagen, die regenerative Energien nutzen, erreichen häufig nur in besonderen Situationen, insbesondere an bestimmten Tagen, die Nennleistung. Zu Zeiten, zu denen die Energieerzeugungsanlage mehr als 800 KW erzeugt, wird der darüber hinausgehende Teil der erzeugten Energie in dem Zwischenspeicher gespeichert. Wenn die Anlage dagegen weniger als 800 KW erzeugt, wird Energie aus dem Zwischenspeicher entnommen und der Umwandlungseinrichtung zugeführt, sodass die Summe aus von der Anlage momentan erzeugter Leistung und der aus dem Zwischenspeicher entnommenen Leistung 800 KW ergibt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zuführung, wenn der Ist-Wert der von dem Generator erzeugten, elektrischen Leistung gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert und/oder wenn der Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert. Der vorbestimmte Grenzwert kann dabei beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt sein, auf die die Steuerung und/oder Regelung zugreifen kann.
  • Vorzugsweise passt zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine netzkonforme Form ein Umrichter und/oder ein Wechselrichter des erfindungsgemäßen Systems den von dem Generator erzeugten elektrischen Strom bzw. die elektrische Spannung an den Netzstrom bzw. die Netzspannung an.
  • Wenn der Generator der Energieerzeugungsanlage beispielsweise Gleichstrom erzeugt, wie dies beispielsweise bei Photovoltaikanlagen der Fall ist, wandelt ein Wechselrichter diesen Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um.
  • Falls der Generator frequenzveränderlichen Wechselstrom erzeugt, wie dies beispielsweise bei vielen Ausführungsformen von Windenergieanlagen der Fall ist, wandelt eine als Umrichter ausgebildete Umwandlungseinrichtung den von dem Generator erzeugten, elektrischen Wechselstrom mit zeitlich veränderlicher Frequenz zunächst in Gleichstrom um, den anschließend ein Wechselrichter des Umrichters in netzkonformen Wechselstrom umwandelt. In diesem Fall gibt es abhängig von der Art der Zwischenspeicherung der elektrischen Energie insbesondere folgende bevorzugte Ausführungsformen:
    Falls der Zwischenspeicher für den Speichervorgang auf seiner Eingangsseite Gleichstrom benötigt, wie dies etwa bei Batterien bzw. Akkumulatoren oder dergleichen der Fall ist, weist der Zwischenspeicher mindestens einen Gleichrichter auf bzw. der Gleichrichter ist dem Zwischenspeicher zugeordnet. Der Gleichrichter des Zwischenspeichers wandelt dabei den von dem Generator der Windenenergieanlage stammenden Wechselstrom vor dem eigentlichen Speichervorgang in von dem Zwischenspeicher benötigten Gleichstrom um.
  • Wenn der Zwischenspeicher auf seiner Ausgangsseite bauartbedingt elektrische Energie in der Form von Gleichstrom abgibt, wird diese Energie dem Umrichter vorzugsweise unter Umgehung des Gleichrichters des Umrichters zugeführt, also "stromab" des Gleichrichters. Mit anderen Worten wird der elektrische Gleichstrom des Zwischenspeichers unmittelbar dem Wechselrichter des Umrichters zugeführt, sodass nur der Wechselrichter des Umrichters zur Umwandlung der elektrischen Energie des Zwischenspeichers in die stromnetzkonforme Form genutzt wird.
  • Falls der Zwischenspeicher auf seiner Eingangsseite allerdings Wechselstrom verarbeiten kann – etwa indem unmittelbar der Pumpenmotor eines als Zwischenspeicher ausgebildeten Pumpspeicherwerks angetrieben wird – muss dem Zwischenspeicher auf bzw. vor seiner Eingangsseite kein Gleichrichter zugeordnet sein. Vielmehr kann der Zwischen speicher unmittelbar den von dem Windenergieanlagengenerator erzeugten Wechselstrom verarbeiten.
  • Wenn der Zwischenspeicher auf seiner Ausgangsseite bauartbedingt elektrische Energie in der Form von Wechselstrom erzeugt, wird diese Energie bevorzugt dem Eingang des Gleichrichters des Umrichters zugeführt, sodass sowohl der Gleichrichter als auch der Wechselrichter des Umrichters zur Umwandlung der elektrischen Energie des Zwischenspeichers in die stromnetzkonforme Form genutzt werden.
  • Die Energieerzeugungsanlage ist vorzugsweise eine Windenergieanlage, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt oder eine Photovoltaikanlage, die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie umwandelt.
  • Es kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, die Zwischenspeicherung mittels eines Elektrolyseurs mit Wasserstoff als Energieträger durchzuführen. Dementsprechend wird die erzeugte elektrische Energie dazu genutzt, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten und den Wasserstoff geeignet zu speichern. Bei Bedarf wird der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle oder in anderen geeigneten Einrichtungen mit Sauerstoff in Verbindung gebracht und in bekannter Weise in elektrische Energie (Gleichstrom) umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird bevorzugt unmittelbar dem Wechselrichter des erfindungsgemäßen Systems zugeführt werden.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie aus der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
  • 1 ein System zur Erzeugung und zur Einspeisung elektrischer Energie in ein Stromversorgungsnetz, das eine Windenergieanlage aufweist,
  • 2 eine Prinzipskizze des Systems aus 1.
  • Die 1 zeigt ein System zur Erzeugung elektrischer Energie und zur nachfolgenden Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, an das mindestens ein, üblicherweise aber eine Vielzahl von Stromabnehmern bzw. Stromverbrauchern angeschlossen ist.
  • Das System weist einen Energieerzeuger zur Erzeugung elektrischer Energie auf, nämlich eine Windenergieanlage 10. Die Windenergieanlage 10 verfügt über einen auf einem horizontalen Untergrund 12 angeordneten Turm 14, auf dessen Turmoberseite eine Gondel 16 angeordnet ist. Der Fachmann des Standes der Technik weiß, dass für die genaue Ausbildung eines Turms 14 einer Windenergieanlage 10 vielfältige Ausführungsformen denkbar sind.
  • An einem windzugewandten Ende der Gondel 16 ist ein Rotor 18 angeordnet, der eine Nabe 20 aufweist. Mit der Nabe 20 verbunden sind zwei Rotorblätter 22, wobei die Rotorblattwurzeln 23 der Rotorblätter 22 in entsprechende Öffnungen der Nabe 20 eingesteckt und in bekannter Weise mit dieser verbunden sind.
  • Der Rotor 18 dreht sich um eine leicht gegenüber der Horizontalen nach oben geneigte Achse. Sobald Wind auf die Rotorblätter 22 trifft, wird der Rotor 18 mitsamt Rotorblättern 22 um die Rotorachse in Rotation versetzt. Die Rotorblätter 22 überstreichen während der Rotation eine Kreisfläche. Über eine nicht dargestellte, allerdings den Fachleuten des Standes der Technik bekannte, Verstelleinrichtung können die Rotorblätter 22 einzeln in ihrer Stellung zum Wind verändert werden, d. h. der Anstellwinkel der Rotorblätter 22 zum Wind ist einstellbar. Die Bewegungsenergie der Rotorachse wird über ein innerhalb der Gondel 16 angeordnetes, elektronisches Getriebe 24 einem ebenfalls innerhalb der Gondel 16 angeordneten Generator 26 zugeführt, der die Bewegungsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Im Inneren des Turmes 14, nämlich am Fuß des Turmes 14, ist ein Zwischenspeicher 28 angeordnet, in dem von dem Generator 26 erzeugte elektrische Energie zwischengespeichert werden kann. Der Zwischenspeicher 28 kann in verschiedenster Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Akkumulator, als Kondensator, als Druckluftspeicher oder dergleichen.
  • Das erfindungsgemäße System weist des Weiteren einen in der Prinzipskizze der 2 dargestellten Netzanschluss 30 auf. Mit diesem Netzanschluss 30 kann von dem Generator 26 erzeugte, elektrische Energie in das übergeordnete Stromversorgungsnetz eingespeist werden. Dazu ist es notwendig, den frequenzvariablen Wechselstrom, der von dem Generator 26 erzeugt wird, zuvor an die Netzfrequenz des Stromversorgungsnetzes anzupassen. In Deutschland weist das Stromversorgungsnetz üblicherweise eine Frequenz von 50 Hertz auf.
  • Mittels einer Umwandlungseinrichtung 32 wird die erzeugte elektrische Energie vor der Einspeisung in das Stromversorgungsnetz derart umgewandelt, dass der umgewandelte elektrische Strom bzw. die elektrische Spannung eine Frequenz von 50 Hertz aufweist. In bekannter Weise wird dazu der zunächst frequenzvariable Wechselstrom des Generators 26 mittels eines Gleichrichters 34 gleichgerichtet, d. h. es wird Gleichstrom erzeugt. Im Anschluss daran erzeugt ein Wechselrichter 36 aus dem Gleichstrom den frequenzkonstanten, an das Stromversorgungsnetz angepassten Wechselstrom bzw. die Wechselspannung von 50 Hertz.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung mindestens ein Teil der von dem Generator 26 erzeugten Energie in dem Zwischenspeicher 28 zwischengespeichert wird, und zwar bevor die Anpassung der erzeugten elektrischen Energie an das Stromversorgungsnetz erfolgt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist die Windenergieanlage 10 des erfindungsgemäßen Systems eine Nennleistung von 1 MW auf. Der Netzanschluss 30 dagegen ist nur auf eine Leistung von 800 KW ausgelegt. Die unterschiedliche Dimensionierung der Windenergieanlage 10 bzw. der Nennleistung der Windenergieanlage 10 einerseits und der Nennleistung des Stromnetzanschlusses 30 andererseits, wird durch die erfindungsgemäße Verwendung des Zwischenspeichers 28 ermöglicht.
  • Wenn beispielsweise die Windenergieanlage 10 zu bestimmten Zeiten, d. h. während bestimmte optimale Windbedingungen vorherrschen, ihre Nennleistung von 1 MW erbringt, wird der über die Nennleistung des Stromnetzanschlusses 30 hinausgehende Teil der erzeugten Leistung, also 200 KW, dem Speicher 28 zugeführt und in diesem gespeichert. Über den Netzanschluss 30 wird daher während dieser Zeit weiterhin die Leistung von 800 KW geliefert.
  • Zu Zeiten, zu denen die Windenergieanlage 10 weniger Leistung erbringen kann, als dies der Nennleistung des Netzanschlusses 30 entspricht, beispielsweise nur 600 KW, wird zusätzlich zu der zu dieser Zeit unmittelbar von dem Generator 26 erzeugten Leistung elektrische Energie bzw. elektrische Leistung aus dem Speicher 28 hinzugefügt.
  • Die nicht dargestellte Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des erfindungsgemäßen Systems führt aus dem Zwischenspeicher 28 gerade soviel elektrische Leistung bzw. elektrische Energie zu, dass in der Gesamtsumme wiederum 800 KW erzeugt werden, nämlich entsprechend der Nennleistung des Stromnetzanschlusses. Der Umwandlungs einrichtung 32 wird demnach die Gesamtleistung zugeführt aus unmittelbar von dem Generator 26 erzeugter, nämlich zuvor nicht zwischengespeicherter Leistung und aus dem Speicher 28 entstammender Leistung.
  • Für die Steuerung und/oder Regelung des erfindungsgemäßen Systems gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie der Fachmann des Standes der Technik erkennt. Mit dem erfindungsgemäßen System und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Energieabgabe der Windenergieanlage 10 gegenüber dem heutigen Stand der Technik deutlich verstetigt werden.
  • 10
    Windenergieanlage
    12
    Untergrund
    14
    Turm
    16
    Gondel
    18
    Rotor
    20
    Nabe
    22
    Rotorblätter
    23
    Rotorblattwurzeln
    24
    elektrisches Getriebe
    26
    Generator
    28
    Zwischenspeicher
    30
    Netzanschluss
    32
    Umwandlungseinrichtung
    34
    Gleichrichter
    36
    Wechselrichter

Claims (13)

  1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie und zur nachfolgenden Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, wobei mit einem Generator (26) einer Energieerzeugungsanlage (10) aus mechanischer Energie, Strahlungsenergie oder einer anderen Energieform, insbesondere aus regenerativen Energiequellen, elektrische Energie bzw. elektrischer Strom gewonnen wird, wobei die elektrische Energie vor der Einspeisung in das Stromversorgungsnetz einer Einrichtung (32) zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine zur Einspeisung in das elektrische Stromversorgungsnetz geeignete Form – netzkonforme Form – zugeführt wird und wobei die netzkonforme elektrische Energie nach der Umwandlung in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung mindestens ein Teil der von dem Generator (26) stammenden elektrischen Energie zunächst in einem geeigneten Zwischenspeicher (28) zwischengespeichert wird, bevor er der Umwandlungseinrichtung (32) zur Umwandlung in die stromnetzkonforme Form zugeführt wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspeicherung mindestens eines Teiles der erzeugten Energie erfolgt abhängig von dem Ist-Wert der von dem Generator (26) erzeugten, elektrischen Leistung und/oder abhängig von einer vorbestimmten Tages- oder Nachtzeit und/oder abhängig von dem Leistungs bedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspeicherung erfolgt, wenn der Ist-Wert der von dem Generator (26) erzeugten, elektrischen Leistung gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert und/oder wenn der Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher gleich oder größer ist als ein vorbestimmter Grenzwert.
  4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung mindestens eines Teils der in dem Zwischenspeicher (28) gespeicherten Energie an die Umwandlungseinrichtung (32) abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung erfolgt, insbesondere abhängig von dem Ist-Wert der von dem Generator (26) erzeugten, elektrischen Leistung und/oder abhängig von einer vorbestimmten Tages- oder Nachtzeit und/oder abhängig von dem Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossenen Verbraucher.
  5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungseinrichtung (32) wenigstens zeitweise zeitgleich sowohl elektrische Energie aus dem Zwischenspeicher (28) als auch unmittelbar von dem Generator (26) erzeugte, zuvor nicht zwischengespeicherte elektrische Energie zugeführt wird.
  6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungseinrichtung (32) aus dem Zwischenspeicher (28) derart elektrische Energie zugeführt wird, dass die Gesamtleistung aus der Umwandlungseinrichtung (32) unmittelbar von dem Generator (26) zugeführter, zuvor nicht zwischengespeicherter elektrischer Leistung und aus der Umwandlungseinrichtung (32) aus dem Zwischenspeicher (28) zugeführter elektrischer Leistung im Wesentlichen konstant ist oder um höchstens 20%, bevorzugt höchstens 10%, besonders bevorzugt höchstens 5% um einen Mittelwert schwankt, insbesondere um den Wert der Nennleistung des Netzanschlusses.
  7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung erfolgt, wenn der Ist-Wert der von dem Generator (26) erzeugten, elektrischen Leistung gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert und/oder wenn der Leistungsbedarf eines oder mehrerer, an das Stromversorgungs netz angeschlossenen Verbraucher gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Grenzwert.
  8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umwandlung der elektrischen Energie in eine netzkonforme Form ein Umrichter (32) und/oder ein Wechselrichter (36) den von dem Generator (26) erzeugten elektrischen Strom bzw. die elektrische Spannung an den Netzstrom bzw. die Netzspannung anpasst.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (36) Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom wandelt.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (32) von dem Generator (26) erzeugten, elektrischen Wechselstrom mit zeitlich veränderlicher Frequenz zunächst in Gleichstrom umwandelt, und dass ein Wechselrichter (36) des Umrichters (32) den Gleichstrom anschließend in netzkonformen Wechselstrom umwandelt.
  11. System zur Erzeugung elektrischer Energie und zur nachfolgenden Einspeisung der elektrischen Energie in ein übergeordnetes Stromversorgungsnetz, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Energieerzeugungsanlage (10) zur Erzeugung elektrischer Energie, insbesondere aus regenerativen Energiequellen, die einen Generator (26) aufweist, mit dem mechanische Energie, Strahlungsenergie oder eine andere Energieform, in elektrische Energie bzw. elektrischen Strom umwandelbar ist, mit einem Zwischenspeicher (28) zur Speicherung der von dem Generator (26) erzeugten elektrischen Energie, mit einer Einrichtung (32) zur Umwandlung der von dem Generator (26) erzeugten elektrischen Energie in eine zur Einspeisung in das elektrische Stromversorgungsnetz geeignete Form – netzkonforme Form –, mit einem Stromversorgungsnetzanschluss (30), mit dem das System an das Stromversorgungsnetz anschließbar ist, sowie mit einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung, die das System steuert und/oder regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass abhängig von mindestens einer vorbestimmten Bedingung mindestens ein Teil der von dem Generator (26) stammenden elektrischen Energie zunächst in einem geeigneten Zwischenspeicher (28) zwischenspeicherbar ist, bevor er der Umwandlungseinrichtung (32) zur Umwandlung in die stromnetzkonforme Form zugeführt wird.
  12. System gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (26) Teil einer Windenergieanlage (10) ist, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt oder Teil einer Photovoltaikanlage, die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie umwandelt.
  13. System gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromversorgungsnetzanschluss (30) für eine geringere Nennleistung ausgelegt ist als der Nennleistung der Energieerzeugungsanlage (10) entspricht, insbesondere für eine mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 40% geringere Nennleistung.
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