DE102011056454A1 - Energieversorgungssystem - Google Patents

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DE102011056454A1
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Marco Siller
Thomas Herold
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem (30) mit einem zentralen Trafo (10), von welchem aus mindestens ein Stromversorgungsstrang (12) verläuft, mindestens einer an den Stromversorgungsstrang (12) angeschlossenen Energieerzeugungseinheit (16) und mindestens einem an den Stromversorgungsstrang (12) angeschlossenen Verbraucher (14), wobei die Energieerzeugungseinheit (16) dazu ausgebildet ist, elektrische Energie bei unterschiedlichen Spannungen in den Stromversorgungsstrang (12) einzuspeisen. Dabei ist an dem dem Trafo (10) entgegengesetzten Ende des mindestens einen Stromversorgungsstrangs (12) über eine Wechsel/Gleichrichtereinheit ein Akkumulator (18) zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen, ferner eine Erfassungsschaltung, die den Netzzustand mindestens durch die am Strangende anstehende elektrische Spannung ermittelt. In Abhängigkeit von der ermittelten Spannung steuert eine Steuereinheit (20) das Energieversorgungssystem (30) derart, dass der Akkumulator (18) geladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs (12) einen oberen Grenzwert übersteigt, und der Akkumulator (18) entladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs (12) einen unteren Grenzwert unterschreitet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem mit einem zentralen Trafo, von welchem aus mindestens ein Stromversorgungsstrang verläuft, mindestens einer an den Stromversorgungsstrang angeschlossenen Energieversorgungseinheit und mindestens einem an den Stromversorgungsstrang angeschlossenen Verbraucher, wobei die Energieerzeugungseinheit dazu ausgebildet ist, elektrische Energie bei unterschiedlichen Spannungen in den Stromversorgungsstrang einzuspeisen.
  • Bei einem Energieversorgungssystem wird in der Regel von einem Trafo, der als Umspann- und Verteilungseinheit dient und an ein Mittelspannungsnetz angeschlossen ist, eine Niederspannung im Bereich zwischen 230 V ~ und 400 V ~ für Verbraucher bereitgestellt. Von dem Trafo gehen sternförmige Stromversorgungsstränge aus, an die die Verbraucher angeschlossen sind und von denen die Verbraucher elektrische Energie beziehen. Die Verbraucher sind zum Beispiel bei einem Ortsnetz die Verbraucher von Haushalten. In letzter Zeit besitzen immer mehr Haushalte eine Energieerzeugungseinheit, beispielsweise in Form von Photovoltaikanlagen, welche dazu dienen, den Haushalt und die darin befindlichen elektrischen Geräte und Systeme mit Strom zu versorgen und welche beim Erzeugen von mehr elektrischer Energie als von den Verbrauchern des Haushalts benötigt, elektrische Energie an den Stromversorgungsstrang abgeben.
  • Darüber hinaus besteht das Problem, dass aufgrund der Länge der Stromversorgungsstränge die Spannung zum Ende eines Stromversorgungsstrangs hin abnimmt. Um auch am Ende eines Stromversorgungsstrangs eine ausreichend hohe Spannung für angeschlossene Verbraucher bereitzustellen, wird von dem Trafo eine höhere Spannung bereitgestellt, wodurch in der Nähe des Trafos die Spannung höher ist als am Strangende. Dadurch ergibt sich das Problem, dass bei Haushalten, die relativ nahe am Trafo an den Stromversorgungsstrang angeschlossen sind, die Spannung für manche elektrische Geräte zu hoch ist bzw. dass eine zu hohe Spannung an den Stromleitungen des Hauses anliegt, was beispielsweise zu einem vermehrten Durchbrennen von Glühbirnen führen kann. Durch die Einspeisung von Strom durch die Photovoltaikanlagen mittels Wechselrichtereinheiten in einen Stromversorgungsstrang ergibt sich jedoch ein umgekehrtes Szenario. Dabei kann am Ende eines Stromversorgungsstranges eine höhere Spannung anliegen als am Anfang des Stromversorgungsstranges, der in der Nähe des Trafos liegt. Die Spannung nimmt deshalb in dem Stromversorgungsstrang bei zunehmender Entfernung von dem Trafo zu. Um dem entgegenzuwirken, muss entweder die von dem Trafo bereitgestellte Spannung reduziert werden oder das Stromnetz ausgebaut werden.
  • Bei einem Ausbau eines Stromnetzes werden beispielsweise die Stromversorgungsstränge verkürzt, d. h. dass vermehrt Trafos benötigt werden, welche für eine geringere Anzahl von Verbrauchern (Haushalten) mit Photovoltaikanlagen zuständig sind und die Spannungsabfälle kompensieren. Eine weitere Möglichkeit der Netzverstärkung liegt in der Vergrößerung des Leitungsquerschnittes oder in der Einfügung von zusätzlichen Leitungen in den Ortsstrang. Jedoch ist es nicht ausreichend die von dem Trafo bereitgestellte Spannung zu reduzieren, da die von den Verbrauchern benötigte Energie und die von den Energieerzeugungseinheiten bereitgestellte Energie stark variiert, so dass auch von dem Trafo eine stark schwankende Energiebereitstellung erforderlich ist.
  • Auch ergibt sich durch die schwankende Energieerzeugung der Photovoltaikanlagen eine starke Spannungsschwankung in dem Stromversorgungsstrang. D. h., dass auch bei einem Ausbau eines Stromnetzes, der jeweilige Trafo an die jeweiligen Spannungsschwankungen angepasst werden muss, wobei die an ihm anliegende Spannung variieren kann. Zudem benötigt der Trafo beispielsweise bei schlechten Betriebsbedingungen von Photovoltaikanlagen (zum Beispiel in Abhängigkeit der Jahreszeit, Tageszeit oder des Wetters) variierende Mengen an elektrischer Energie, wobei für einen Ort mit einer Vielzahl von derartigen Trafos sehr starke Schwankungen in der benötigten elektrischen Energie vorliegen können. Diese elektrische Energie muss sodann von Kraftwerken bereitgestellt werden, welche oftmals auch kurzfristig Energie bereitstellen müssen. Dies erweist sich jedoch oftmals als schwierig.
  • Um dem entgegenzutreten, wird im Stand der Technik beispielsweise vorgeschlagen, für jeden Haushalt mit einer Photovoltaikanlage einen Energiespeicher bereitzustellen. Der Energiespeicher wird dann je nach der von der Photovoltaikanlage bereitgestellten Energie und der von dem Haushalt benötigten Energie geladen oder entladen.
  • So beschreibt die DE 196 30 432 A1 eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage und ein Verfahren für deren Verwendung. Um die Anschlusskosten zu verringern, wird darin vorgeschlagen, einen elektrischen Energiespeicher für eine Photovoltaikanlage in einem Haushalt anzuordnen, wobei die Stromnetzentnahmelast auf einen Grundlastpegel reduziert wird, der aus einem öffentlichen Stromnetz bezogen wird.
  • Die Differenz bis zu einem Spitzenleistungsertrag wird durch den Energiespeicher gedeckt, der geladen wird, solange der tatsächliche Leistungsbedarf einen vorgegebenen Grundlastbedarf noch nicht erreicht hat. Übersteigt der tatsächliche Leistungsbedarf den vorgegebenen Grundlastpegel, so wird der Energiespeicher entladen und die elektrische Energie den Verbrauchern des Haushalts zugeführt. Eine Einspeisung der elektrischen Energie ins Netz erfolgt dabei nur dann, wenn der Energiespeicher vollständig geladen ist und der tatsächliche Leistungsbedarf unter einem vorgegebenen Grundlastpegel liegt.
  • Der Nachteil bei der aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen liegt darin, dass entweder ein kostenintensiver Netzausbau notwendig ist, der jedoch die Spannungsschwankungen aufgrund der Einspeisung durch Photovoltaikanlagen nicht vollständig eliminiert oder, wie in DE 196 30 432 A1 beschrieben, die Speicherung von elektrischer Energie in einem Haushalt zwar optimiert wird, jedoch die Spannungsversorgung und -verteilung in einem Stromversorgungsstrang unberücksichtigt bleibt, wodurch die eingangs genannten Probleme bestehen bleiben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Energieversorgungssystem anzugeben, welches die Spannung eines Stromversorgungsstrangs über dessen gesamte Länge im Wesentlichen konstant hält und den Trafo unabhängig von Energieerzeugungseinheiten, die an den Stromversorgungsstrang angeschlossen sind, zu betreiben.
  • Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung des Energieversorgungssystems gemäß der Lehre im Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen sind im Detail in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei einem gattungsgemäßen Energieversorgungssystem mit einem zentralen Trafo, mindestens einem angeschlossenen Stromversorgungsstrang, mindestens einer an den Stromversorgungsstrang angeschlossenen Energieerzeugungseinheit und mindestens einem an den Stromversorgungsstrang angeschlossenen Verbraucher ist vorgesehen, dass die Energieerzeugungseinheit elektrische Energie bei unterschiedlichen Spannungen in den Stromversorgungsstrang einzuspeisen vermag. An dem dem Trafo entgegengesetzten Ende des mindestens einen Stromversorgungsstrangs ist hierfür über eine Wechsel/Gleichrichtereinheit ein Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen. Eine Erfassungsschaltung ermittelt den Netzzustand anhand mindestens der am Strangende anstehenden elektrischen Spannung. In Abhängigkeit von der ermittelten Spannung wird eine Steuereinheit das Energieversorgungssystem derart gesteuert, dass der Akkumulator geladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs einen oberen Grenzwert übersteigt, und der Akkumulator entladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs einen unteren Grenzwert unterschreitet.
  • Bei einem derartigen Energieversorgungssystem kann die von dem Trafo bereitgestellte Spannung im Wesentlichen konstant gehalten werden, wobei trotz der Einspeisung von elektrischer Energie über Energieerzeugungseinheiten die Spannung am Ende des Stromversorgungsstrangs weder über ein bestimmtes Maß ab- noch zunimmt. Daher wird auch ein Spitzenlastbezug aus einer übergeordneten Spannungsebene vermieden, da die in dem Stromversorgungsstrang auftretenden Spannungsschwankungen durch den am Ende des Stromversorgungsstrangs angeschlossenen Akkumulator ausgeglichen werden.
  • Wesentlich ist dabei, dass der Akkumulator am Ende des Stromversorgungsstrangs angeordnet ist, da dort entweder die Spannung am geringsten oder aufgrund der Energieerzeugungseinheiten am höchsten ist. Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass sie Daten vom Netz oder einer übergeordneten Leitstelle, von mindestens einem Verbraucher und/oder von mindestens einer Energieerzeugungseinheit oder von der Wechsel/Gleichrichtereinheit aufzunehmen vermag, wobei die Steuereinheit ebenso mit dem Akkumulator verbunden ist, um das Laden und/oder Entladen des Akkumulators in Abhängigkeit der benötigten elektrischen Energie/überschüssigen elektrischen Energie zu steuern. Zusätzlich kann auch die Spannung am Trafo berücksichtigt werden. Die Steuereinheit ist mit einer entsprechenden Logik für die Auswertung ausgestattet mit einem Programm versehen, das die Messwerte und die Daten entsprechend verknüpft, um das Zu- und Abschalten des Akkumulators am Strangende zu bewirken. Der Akkumulator ist dabei derart ausgebildet, dass entsprechende Energiemengen über bestimmte Zeiträume gespeichert werden können. Daher ist der Akkumulator leistungsfähiger als ein in einem Haushalt angeordneter elektrischer Energiespeicher.
  • Im Gegensatz zu elektrischen Energiespeichern in Haushalten, besteht durch einen am Ende eines Stromversorgungsstrangs angeordneten Akkumulator die Möglichkeit, diesen über eine Steuereinheit zu steuern. Ein weiterer Nachteil von elektrischen Energiespeichern in Haushalten ist, dass eine übergeordnete, zentrale Steuerung, beispielsweise von einem Energieversorgungsunternehmen, nicht durchgeführt werden kann, da die elektrischen Energiespeicher in den Haushalten angeordnet sind und es dem Energieversorgungsunternehmen nicht erlaubt ist, auf den elektrischen Energieverbraucher oder die Wechsel/Gleichstromrichteinheit in dem Haushalt zuzugreifen und diesen entsprechend zu steuern. Auch würde sich bei einer Steuerung der elektrischen Energiespeicher in den Haushalten eine aufwändige Steuerung ergeben, da deren bereitstellbare Leistung über die Länge und die Position in dem Stromversorgungsstrang berücksichtigt werden müsste. Im Gegensatz dazu bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass in Abhängigkeit des Energiebedarfs der Haushalte und über die Leitwarte des Energieversorgers der Akkumulator geladen bzw. entladen werden kann, jedoch eine Steuerung des Akkumulators auch allein durch die am Ende des Stromversorgungsstrangs anliegende Spannung möglich ist, um die örtlichen Spannungsanpassungen zu ermöglichen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung steuert die Steuereinheit das Laden und/oder Entladen des Akkumulators derart, dass die an dem mindestens einen Stromversorgungsstrang anliegende Spannung im Wesentlichen konstant ist. Darüber hinaus kann die Steuereinheit das Energieversorgungssystem in Abhängigkeit der von dem Trafo bereitgestellten Spannung steuern. Dabei kann beispielsweise der Akkumulator zusätzlich zur Bereitstellung einer Grundversorgung dienen, wenn z. B. ein Kraftwerk eines Mittelspannungsnetzes, an welches das Energieversorgungssystem angeschlossen ist, ausgefallen ist.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit das Laden und/oder Entladen des Akkumulators in Abhängigkeit der an den mindestens einen Verbraucher abfallenden Spannung und/oder der von der mindestens einen Energieerzeugungseinheit in den Stromversorgungsstrang eingespeisten Spannung unter Berücksichtigung der von dem Trafo bereitgestellten Spannung steuern. Die Steuereinheit erfasst dabei die Daten des Verbrauchers und der Energieversorgungseinheit und ermittelt daraus, unter Berücksichtigung der Trafoleistung, das Laden/Entladen des Akkumulators. Darüber hinaus kann die Steuereinheit derartige Daten über einen längeren Zeitraum speichern und auswerten, so dass Profile erstellt werden, welche für die Bereitstellung bzw. das Laden/Entladen des Akkumulators verwendet werden.
  • Die Energieerzeugungseinheit kann dabei als regenerative Energieerzeugungsanlage ausgebildet sein. Derartige Energieerzeugungsanlagen umfassen Photovoltaikanlagen und andere Einrichtungen, die dazu ausgebildet sind, Energie aus Sonneneinstrahlung, Wind, Fluid- oder Gasströmungen sowie Geothermie zu erzeugen. Auch kann die Energieerzeugungseinheit ein Blockheizkraftwerk (BHKW) sein.
  • In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellen die Verbraucher in einem Haushalt den mindestens einen Verbraucher dar und die mindestens eine Energieerzeugungseinheit ist eine Photovoltaikanlage.
  • Das Energieversorgungssystem ist ein Niederspannungssystem, welches über den Trafo an ein Mittelspannungsnetz mit höherer Spannung anschließbar ist. Auch können mehrere Akkumulatoren am Ende des mindestens einen Stromversorgungsstrangs angeordnet sein, wodurch sich die Speicherkapazität vergrößert.
  • In weiteren Ausgestaltungen sind mehrere Stromversorgungsstränge sternförmig an den Trafo angeschlossen und jeder Stromversorgungsstrang weist am Ende einen Akkumulator auf, wobei die Akkumulatoren des jeweiligen Stromversorgungsstrangs von je einer Steuereinheit oder einer gemeinsamen Steuereinheit ansteuerbar sind. In derartigen Energieversorgungssystemen ist es auch möglich, dass der Akkumulator eines Stromversorgungsstrangs über den Trafo elektrische Energie an wenigstens einen anderen, an den Trafo angeschlossenen Energieversorgungsstrang bereitstellt. Auch können die Akkumulatoren der einzelnen Stromversorgungsstränge miteinander verbunden sein.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen, welche beispielhaft die vorliegende Erfindung zeigen. Dabei haben die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen nur beispielhaften Charakter und sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • Dabei zeigt:
  • 1 ein Energieversorgungssystem mit einem Stromversorgungsstrang; und
  • 2 ein Energieversorgungssystem mit mehreren Stromversorgungssträngen.
  • 1 zeigt ein Energieversorgungssystem 30 mit einem Stromversorgungsstrang 12. Das Energieversorgungssystem 30 weist einen Trafo 10 auf, von welchem aus ein Stromversorgungsstrang 12 verläuft und an welchem mehrere Verbraucher 14 und Energieerzeugungseinheiten 16 angeschlossen sind. Am Ende des Stromversorgungsstrangs 12 ist ein Akkumulator 18 angeschlossen. Darüber hinaus sind der Trafo 10, die Verbraucher 14, die Energieerzeugungseinheiten 16, der Akkumulator 18 sowie eine Steuereinheit 20 miteinander verbunden (dargestellt durch die gestrichelte Linie 24). Die Verbraucher 14 stellen dabei Haushalte dar, welche die Verbraucher in einem Haushalt sind. Die Energieerzeugungseinheiten 16 müssen dabei nicht, wie in 1 dargestellt, örtlich getrennt von den Verbrauchern 14 angeordnet sein und können auch, anders als in 1 dargestellt, mit den bzw. über die Verbraucher 14 an den Stromversorgungsstrang 12 angeschlossen sein.
  • Die Steuereinheit 20 ist ebenso mit dem Stromversorgungsstrang 12 verbunden. Weiterhin ist die Steuereinheit 20 dazu ausgebildet, die an dem Trafo 10 bereitgestellte Spannung, die an den Verbrauchern 14 abfallende Spannung und die von der Energieerzeugungseinheit 16 bereitgestellte Spannung zu detektieren bzw. aufzunehmen, zu ermitteln und zu verarbeiten sowie den Ladezustand des Akkumulators 18 zu ermitteln. Weiterhin steuert die Steuereinheit 20 das Laden bzw. Entladen des Akkumulators 18 in Abhängigkeit einer am Ende des Stromversorgungsstrangs 12, auf der Seite des Akkumulators 18, anliegende Spannung. In einem Ausführungsbeispiel stellt der Trafo 10 eine im Wesentlichen gleich bleibende Spannung für den Stromversorgungsstrang 12 bereit. Aufgrund der Einspeisung von zusätzlicher elektrischer Energie durch die Energieerzeugungseinheiten 16 kann die Spannung über die Länge des Stromversorgungsstrangs 12 hinweg zunehmen, so dass die Spannung für die am Ende angeordneten Verbraucher 14 zu hoch ist. In einem solchen Fall veranlasst die Steuereinheit 20 das Laden des Akkumulators 18. Dadurch wird die Spannung über die Länge des Stromversorgungsstrangs 12 hinweg im Wesentlichen konstant gehalten. Sinkt die Bereitstellung elektrischer Energie durch die Energieerzeugungseinheiten 16 und/oder liegt ein erhöhter Energiebedarf für die Verbraucher 14 vor, wobei die von dem Trafo 10 bereitgestellte Spannung und bereitgestellte elektrische Energie nicht ausreichend ist, fällt die Spannung mit der Länge des Stromversorgungsstrangs 12 zum Ende des Stromversorgungsstrangs 12 hin ab. Wird ein Abfallen durch die Steuereinheit 20 ermittelt, so wird mittels der Steuereinheit 20 der Akkumulator 18 entladen, bis am Ende des Stromversorgungsstrangs 12 eine Spannung anliegt, welche einem ersten Grenzwert entspricht. Der erste Grenzwert kann dabei im Bereich von 200 V bis 250 V, vorzugsweise 230 V liegen. Entsprechend wird der Akkumulator 18 geladen, wenn die Spannung am Ende des Stromversorgungsstrangs 12 einen oberen Grenzwert, von beispielsweise 230 V ~ bis 250 V ~, insbesondere 240 V ~, übersteigt.
  • Die Steuereinheit 20 kann jedoch zusätzlich Informationen bezüglich der Verbraucher 14 und der Energieerzeugungseinheiten 16 sowie des Trafos 10 und/oder der Leitstelle des Stromversorgungsnetzbetreibers zum Bestimmen des Ladens bzw. Entladens des Akkumulators 18 heranziehen. Dabei kann auch eine Berücksichtigung der Länge bzw. des Abstands der Verbraucher 14 bzw. Energieerzeugungseinheiten 16 von dem Trafo 10 aus bzw. untereinander erfolgen und in die Steuerung des Ladens bzw. Entladens des Akkumulators 18 durch die Steuereinheit 20 erfolgen. Die Steuereinheit 20 kann weiter dazu ausgebildet sein, Daten bezüglich des Trafos 10, der Verbraucher 14 und der Energieerzeugungseinheiten 16 zu speichern und auszuwerten. Dadurch ergeben sich verschiedene Profile, welche zur Abschätzung eines benötigten Energiebedarfs bzw. Energiebereitstellung dienen.
  • Die Steuereinheit 20 kann weiter dazu ausgebildet sein, weitere Faktoren zu erfassen oder zu bestimmen (Temperatur, Windgeschwindigkeit etc.), welche dazu dienen, auch unter Berücksichtigung bereits aufgenommener Daten Profile zu entwickeln und abzugleichen. Die Profile können darüber hinaus an verschiedene Tages- sowie Jahreszeiten angepasst sein. Auch kann die Steuereinheit 20 ein Laden bzw. Entladen des Akkumulators 18 nur bis zu einem gewissen Grad erlauben.
  • Die Energieerzeugungseinheiten 16 können Photovoltaikanlagen sowie andere Energieerzeugungseinheiten 16, beispielsweise ein Windrad, sein. Zudem sind die Verbraucher 14 nicht auf Haushalte beschränkt, sondern können auch größere Anlagen umfassen.
  • Das Energieversorgungssystem 30 bietet dabei den Vorteil, dass die von dem Trafo 10 bereitgestellte Leistung nicht weiter erhöht werden muss bzw. ein Ausbau der Trafoleistung entfallen kann, da die Spitzenleistungen durch den Akkumulator 18 ausgeglichen werden.
  • Der Akkumulator 18 kann beispielsweise auch mehrere kaskadierbare Akkumulatoreinheiten aufweisen und ist nicht auf einen elektrischen Energiespeicher begrenzt. Daher wäre es möglich, die elektrische Energie umzuwandeln, um diese beispielsweise in einer anderen Form zu speichern und bei Bedarf wieder umzuwandeln und in den Stromversorgungsstrang 12 einzuspeisen. Der Akkumulator 18 weist darüber hinaus auch mindestens einen Wechselrichter auf, der an die Kapazität des Akkumulators 18, die Länge des Stromversorgungsstrangs 12 und die benötigte bzw. eingespeiste elektrische Energie angepasst ist. Ebenso ist die Kapazität des Akkumulators 18 an die bereitzustellende und einzuspeisende elektrische Energie angepasst.
  • An den Stromversorgungsstrang 12 können dabei mehr als in 1 dargestellte Verbraucher 14 und Energieversorgungseinheiten 16 angeschlossen sein. Auch umfasst der Akkumulator 18 weitere Komponenten, die für den Betrieb des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems 30 notwendig sind.
  • 2 zeigt ein Energieversorgungssystem 30 mit mehreren Stromversorgungssträngen 12. Die mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichneten Teile entsprechen den darin gezeigten und beschriebenen Einheiten. Wie aus 2 ersichtlich, weist das Energieversorgungssystem 30 vier Stromversorgungsstränge 12 auf, welche an einem gemeinsamen Trafo 10 angeordnet und angeschlossen sind. Die Stromversorgungsstränge 12 erstrecken sich dabei sternförmig von dem Trafo 10 weg und weisen jeweils an ihren Enden einen Akkumulator 18 auf. Jeder der Stromversorgungsstränge 12 weist darüber hinaus Verbraucher 14 und Energieversorgungseinheiten 16 sowie jeweils eine Steuereinheit 20 auf, die mit den Verbrauchern 14 den Energieerzeugungseinheiten 16, dem Akkumulator 18 und dem Trafo 10 in Verbindung stehen. Der Trafo 10 weist ferner einen Anschluss 22 an ein Mittelspannungsnetz auf, von welchem der Trafo 10 die Stromversorgungsstränge 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die durch das Mittelspannungsnetz anliegende Mittelspannung wird durch den Trafo 10 in eine geeignete Niederspannung transformiert und an die Stromversorgungsstränge 12 verteilt. Der Anschluss 22 kann weiter zu einem Umspannwerk oder einem Kraftwerk zur Bereitstellung von elektrischer Energie angeschlossen sein.
  • Wie bereits unter 1 beschrieben, steuert die Steuereinheit 20 das Laden bzw. Entladen des Akkumulators 18 so, dass bei Unterschreiten einer unteren Grenzspannung am Ende des Stromversorgungsstrangs 12 der Akkumulator 18 entladen wird, um die an dem Versorgungsstrang 12 anliegende Spannung über den Versorgungsstrang 12 hinweg konstant zu halten und den Akkumulator 18 zu laden, wenn die am Ende des Stromversorgungsstrangs 12 anliegende Spannung einen oberen Grenzwert überschreitet, um dadurch ebenso die an dem Stromversorgungsstrang 12 anliegende Spannung über die Länge des Stromversorgungsstrangs 12 hinweg im Wesentlichen konstant zu halten. Dadurch muss von dem Trafo 10 eine im Wesentlichen gleich bleibende Energie für die einzelnen Stromversorgungsstränge 12 bereitgestellt werden. Der Ausgleich von Spitzenleistungen bzw. Leistungsabfällen wird dabei über die Akkumulatoren 18 abgefangen.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass eine einzelne Steuereinheit 20 zum Steuern der einzelnen Akkumulatoren 18 der jeweiligen Stromversorgungsstränge 12 vorgesehen ist. Auch können die einzelnen Steuereinheiten 20 der jeweiligen Stromversorgungsstränge 12 miteinander verbunden sein, so dass beim Abfall einer Spannung in einem der Stromversorgungsstränge 12 und bei einem geringen Ladezustand des Akkumulators 18 einer oder mehrere andere Akkumulatoren 18 über eine in 2 nicht dargestellte Verbindung der Akkumulatoren 18 Energie für den entsprechenden Akkumulator 18 bereitstellen.
  • Des Weiteren können die einzelnen Stromversorgungsstränge 12 mehrere Verbraucher 14 und Energieerzeugungseinheiten 16 pro Stromversorgungsstrang 12 aufweisen. Die Anzahl der Stromversorgungsstränge 12 kann größer oder kleiner als in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Trafo
    12
    Stromversorgungsstrang
    14
    Verbraucher
    16
    Energieerzeugungseinheit
    18
    Akkumulator
    20
    Steuereinheit
    22
    Anschluss an Mittelspannungsnetz
    24
    Verbindung
    30
    Energieversorgungssystem
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19630432 A1 [0007, 0009]

Claims (10)

  1. Energieversorgungssystem (30) mit einem zentralen Trafo (10), von welchem aus mindestens ein Stromversorgungsstrang (12) verläuft, mindestens einer an den Stromversorgungsstrang (12) angeschlossenen Energieerzeugungseinheit (16) und mindestens einem an den Stromversorgungsstrang (12) angeschlossenen Verbraucher (14), wobei die Energieerzeugungseinheit (16) dazu ausgebildet ist, elektrische Energie bei unterschiedlichen Spannungen in den Stromversorgungsstrang (12) einzuspeisen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Trafo (10) entgegengesetzten Ende des mindestens einen Stromversorgungsstrangs (12) über eine Wechsel/Gleichrichtereinheit ein Akkumulator (18) zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist, dass eine Erfassungsschaltung vorgesehen ist, die den Netzzustand mindestens durch die am Strangende anstehende elektrische Spannung ermittelt, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Spannung eine Steuereinheit (20) das Energieversorgungssystem (30) derart steuert, dass der Akkumulator (18) geladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs (12) einen oberen Grenzwert übersteigt, und der Akkumulator (18) entladen wird, wenn die Spannung an dem Ende des Stromversorgungsstrangs (12) einen unteren Grenzwert unterschreitet.
  2. Energieversorgungssystem (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Energieerzeugungseinheit (16) und/oder der mindestens eine Verbraucher (14) mit der Steuereinheit (20) in Verbindung stehen.
  3. Energieversorgungssystem (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (20) das Laden und/oder Entladen des Akkumulators (18) derart steuert, dass die an dem mindestens einen Stromversorgungsstrang (12) anliegende Spannung im Wesentlichen konstant ist.
  4. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) des Energieversorgungssystems (30) zusätzlich in Abhängigkeit von der am Trafo (10) bereitgestellten Spannung und/oder von dem Netzbetreiber unter Berücksichtigung der Netzauslastung außerhalb des Stromversorgungsstranges (12) steuerbar ist.
  5. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (20) das Laden und/oder Entladen des Akkumulators (18) in Abhängigkeit der an dem mindestens einen Verbraucher (14) abfallenden Spannung und/oder der von der mindestens einen Energieerzeugungseinheit (16) in den Stromversorgungsstrang (12) eingespeisten Spannung unter Berücksichtung der an dem Trafo (10) anliegenden Spannung steuert.
  6. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Energieerzeugungseinheit (16) als regenerative Energieerzeugungsanlage ausgebildet ist.
  7. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Verbraucher (14) der Verbraucher in einem Haushalt ist und die mindestens eine Energieerzeugungseinheit (16) eine Photovoltaikanlage oder jede beliebige Energieerzeugungseinheit ist.
  8. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Energieversorgungssystem (30) ein Niederspannungs-System ist, welches über den Trafo (10) an ein Stromversorgungsnetz höherer Spannung anschließbar ist.
  9. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Akkumulatoren (18) am Ende des mindestens einen Stromversorgungsstrangs (12) angeordnet sind.
  10. Energieversorgungssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Stromversorgungsstränge (12) sternförmig am Trafo (10) angeschlossen sind und jeder Stromversorgungsstrang (12) am Ende einen Akkumulator (18) aufweist und von je einer Steuereinheit (20) oder einer gemeinsamen Steuereinheit (20) ansteuerbar ist.
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DE102014106273A1 (de) 2014-05-06 2015-11-12 Tanja Brändle Anlage zur Speicherung elektrischer Energie
WO2016045738A1 (de) * 2014-09-25 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerksanlage

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DE19630432A1 (de) 1996-07-27 1998-01-29 Dorfmueller Solaranlagen Gmbh Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung

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