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Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude mit mindestens einem Photovoltaikmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude und die Verwendung einer Wärmepumpeneinrichtung zum Temperieren von einem Photovoltaikmodul.
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In der heutigen Zeit werden zur Energieversorgung eines Gebäudes, also zum Temperieren des Gebäudes und zur Versorgung mit elektrischer Energie, vermehrt regenerative Quellen eingesetzt.
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So weisen Gebäude beispielsweise Photovoltaikanlagen umfassend ein oder mehrere Photovoltaikmodule auf, um die Sonnenenergie in elektrische Energie zu wandeln. Ein Photovoltaikmodule weist eine Vielzahl von photovoltaische Zellen auf, welche kurzwellige Strahlungsenergie, insbesondere Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandeln. In der Regel wird die erzeugte elektrische Energie direkt zur Versorgung der im Gebäude angeordneten Verbraucher genutzt und/oder direkt in das öffentliche Stromnetz eingespeist.
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Die durch die Photovoltaikmodule erzeugte Energiemenge hängt jedoch von Umgebungsparametern ab. So besteht bei kalten Temperaturen (geringer als 2°C), wie im Winter, das Problem, dass die Photovoltaikmodule von Schnee und Eis bedeckt sein können und daher keine oder nur eine geringe Strommenge erzeugen können.
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Ein weiteres Problem stellt der temperaturabhängige Stromwirkungsgrad eines Photovoltaikmoduls dar. Mit steigenden Temperaturen wird der Stromwirkungsgrad geringer. Die Stromproduktion wird trotz einer hohen Sonnenstrahlungsenergie geringer oder nur unwesentlich größer. Gerade bei warmen Witterungsverhältnissen, wie im Sommer, tritt daher das Pröblem auf, dass sich ein Photovoltaikmodul stark erhitzt und die Leistungsfähigkeit entsprechend reduziert ist.
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Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen elektrischen Energiespeicher mit dem mindestens einen Photovoltaikmodul zu verbinden, um die erzeugte elektrische Energie zunächst zu speichern.
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Daneben werden regenerative Energiequellen auch zur Temperierung des Gebäudes, also zum Heizen und/oder Kühlen des Gebäudes, genutzt. Beispielsweise kann eine Wärmepumpeneinrichtung eingesetzt werden. Verschiedene Wärmepumpeneinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Eiswärmepumpen bekannt, welche einen Eisspeicher und einen Wärmetauscher umfassen. Zum Heizen des Gebäudes kann einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, Wärme entzogen werden, so dass das Gebäude geheizt wird, während sich in dem Eisspeicher Eis bildet. Bei dem Wärmeaustauscher handelt es sich in der Regel um einen elektrisch betriebenen Wärmeaustauscher, welcher mit elektrischer Energie aus dem öffentlichen Stromnetz gespeist wird.
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Durch Zuführung von Wärme wird das Eis im Eisspeicher wieder geschmolzen. Hierbei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, auf dem Dach des Gebäudes eine Fluidleitungsanordnung zu installieren. Das Fluid wird in der Fluidleitungsanordnung durch die Sonnenenergie erwärmt und bewirkt hierdurch ein Auftauen des Eises im Eisspeicher.
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Nachteilig an einer derartigen Wärmepumpeneinrichtung ist, dass neben der notwendigen elektrischen Energie aus dem öffentlichen Netz zum Betreiben der Wärmepumpeneinrichtung zusätzlich Solarkollektoren an dem Gebäude angebracht werden müssen. Ein Solarkollektor ist eine Vorrichtung zur Sammlung der im Sonnenlicht enthaltenen Energie, wobei diese Energie zum Erwärmen eines in einer Fluidleitungsanordnung befindlichen Fluids genutzt wird. Das durch den Sonnenkollektor erwärmte Fluid wird dann zur Erwärmung des Eisspeichers genutzt. Die Anordnung von zusätzlichen Sonnenkollektoren ist jedoch aufwendig und mit entsprechenden Kosten verbunden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Energieversorgung von zumindest einem Gebäude bereitzustellen, welches die zuvor beschriebenen Nachteile zumindest reduziert und insbesondere eine (nahezu) autarke Energieversorgung eines Gebäudes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem System zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Das System zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude umfasst mindestens ein Photovoltaikmodul eingerichtet zum Erzeugen von elektrischer Energie. Das System umfasst mindestens einen mit dem Photovoltaikmodul elektrisch verbundenen elektrischen Energiespeicher eingerichtet zumindest zum teilweisen Speichern der erzeugten elektrischen Energie. Das System umfasst mindestens eine Wärmepumpeneinrichtung eingerichtet zum Temperieren des Gebäudes. Die Wärmepumpeneinrichtung ist mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch verbunden. Das System umfasst mindestens eine mit der Wärmepumpeneinrichtung verbundene Fluidleitungsanordnung, wobei die Fluidleitungsanordnung zumindest teilweise in thermischen Kontakt mit dem Photovoltaikmodul steht.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß ein Energieversorgungssystem für mindestens ein Gebäude für eine (nahezu) autarke Energieversorgung bereitgestellt, indem eine Kopplung von mindestens einer Wärmepumpeneinrichtung mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher und mindestens einem Photovoltaikmodul erfolgt. Insbesondere kann die erzeugbare Energiemenge, also elektrische Energie und Wärmeenergie, erhöht und diese effizienter eingesetzt werden.
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Das Energieversorgungssystem wird zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude, wie einem Wohnhaus, einem Bürogebäude oder einem sonstigen Bauwerk, verwendet. Das System umfasst mindestens ein Photovoltaikmodul, um elektrische Energie aus der auftreffenden Sonnenenergie zu erzeugen. Vorzugsweise kann eine Photovoltaikanlage mit einer Mehrzahl von Photovoltaikmodulen vorgesehen sein, welche zu einer Photovoltaikanlage zusammengeschaltet sind. Die Photovoltaikmodule können beispielsweise an dem Gebäude, wie auf dem Dach des Gebäudes, angeordnet sein.
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Die erzeugte elektrische Energie wird nicht unmittelbar in ein öffentliches Netz gespeist oder verbraucht. Mit dem mindestens einem Photovoltaikmodul ist ein Energiespeicher elektrisch verbunden, um die erzeugte elektrische Energie (zwischen) zu speichern. Bei dem Energiespeicher kann es sich insbesondere um einen Energiemanager handeln, welche eingerichtet ist, die Speicherung der elektrischen Energie und die Verteilung und Weiterleitung der elektrischen Energie zu steuern.
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Die überschüssige elektrische Energie, also bei einem (voll) geladenen Energiespeicher, kann beispielsweise in das öffentliche Netz gespeist werden. Die Speicherung der erzeugten elektrischen Energie in einem Energiespeicher hat den Vorteil, dass auch in Zeiten, in denen aktuell keine oder nur eine geringe elektrische Energiemenge durch das mindestens eine Photovoltaikmodul erzeugt wird, elektrische Energie zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern des Gebäudes vorhanden ist.
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Ferner weist das erfindungsgemäße System eine Wärmepumpeneinrichtung zum Temperieren des Gebäudes auf. Allgemein ist eine Wärmepumpeneinrichtung eine Einrichtung, die unter Aufwendung von technischer Arbeit thermische Energie aus einem Reservoir mit niedrigerer Temperatur aufnehmen und zusammen mit der Antriebsenergie als Nutzwärme auf ein zu beheizendes System mit höherer Temperatur übertragen kann.
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Die zum Betreiben der Wärmepumpeneinrichtung erforderliche elektrische Energie wird durch den elektrischen Energiespeicher bereitgestellt, welcher mit der Wärmepumpeneinrichtung elektrische verbunden ist. Ein (nahezu) autarker Betrieb der Wärmepumpeneinrichtung kann erzielt werden. In einfacher Weise kann zumindest das eine Gebäude temperiert, insbesondere gekühlt und/oder geheizt werden.
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Darüber hinaus ist erkannt worden, dass durch eine (thermische) Kopplung der Wärmepumpeneinrichtung mit dem Photovoltaikmodul die erzeugbare elektrische Energiemenge erhöht werden kann. Insbesondere ist eine Fluidleitungsanordnung beispielsweise in Form von Leitungen oder Schläuchen mit der Wärmepumpeneinrichtung verbunden. Fluid wird von der Wärmepumpeneinrichtung durch die Leitungen zu dem Photovoltaikmodul geleitet. Das Fluid wird durch den thermischen Kontakt mit dem Photovoltaikmodul erwärmt und zurück zur Wärmepumpeneinrichtung geleitet. Das erwärmte Fluid kann von der Wärmepumpeneinrichtung zum Temperieren des Gebäudes genutzt werden. Neben einer Erwärmung des Fluids in der Fluidleitungsanordnung wird durch den thermischen Kontakt mit dem Photovoltaikmodul das Photovoltaikmodul temperiert, also gekühlt oder erwärmt. Bei warmen Witterungsverhältnissen bewirkt eine Kühlung des Photovoltaikmoduls eine Erhöhung des Stromwirkungsgrads. Mit anderen Worten kann eine höhere Energiemenge erzeugt werden. Bei kalten Witterungsverhältnissen kann insbesondere einer Eis- und/oder Schneeablage auf dem Photovoltaikanlage entgegen gewirkt werden. Es versteht sich, dass bei einer Mehrzahl von Photovoltaikmodulen vorzugsweise jedes Modul in thermischen Kontakt mit der Fluidleitungsanordnung stehen kann.
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In einfacher und effizienter Weise wird durch die Kopplung von Einzeleinrichtungen, nämlich einer Wärmepumpeneinrichtung, eines Photovoltaikmoduls und eines elektrischen Energiespeichers, eine (nahezu) autarke Versorgung eines Gebäudes mit elektrischer Energie und Wärmeenergie erreicht, indem die Effizienz der Einzelkomponenten durch die Kopplung signifikant verbessert werden. Insbesondere kann die erzeugbare elektrische Energiemenge durch ein Photovoltaikmodul erhöht werden. Zusätzliche Maßnahmen, wie Sonnenkollektoren, können entfallen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann die Fluidleitungsanordnung zumindest teilweise unterhalb der Photovoltaikzellenfläche des Photovoltaikmoduls angeordnet sein. Indem die Fluidleitungsanordnung unterhalb des mindestens einen Photovoltaikmodul angeordnet ist, wird in einfacher Weise ein besonders guter thermischer Kontakt mit dem Photovoltaikmodul erzielt, ohne die Leistungsfähigkeit des Photovoltaikmoduls zu verringern. Auch sind die Leitungen der Fluidleitungsanordnung unter dem Photovoltaikzellenfläche verborgen, also von außen nicht sichtbar. Daher ist die Fluidleitungsanordnung einerseits vor äußeren Witterungsbedingungen geschützt. Andererseits wird die Ästhetik des Gebäudes verbessert.
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Grundsätzlich kann die Fluidleitungsanordnung auf verschiedene Weise an einem Photovoltaikmodul angeordnet sein, um einen thermischen Kontakt mit ihr herzustellen. Um in einfacher und gleichzeitig sicherer Weise einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Photovoltaikmodul und der Fluidleitungsanordnung zu erzielen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems das Photovoltaikmodul eine Trägereinrichtung eingerichtet zum Tragen der Photovoltaikzellenfläche aufweisen. Die Trägereinrichtung kann mindestens eine Halterungseinrichtung zum Befestigen der Fluidleitungsanordnung unterhalb der Photovoltaikzellenfläche des Photovoltaikmoduls aufweisen. Insbesondere kann eine Leitung der Leitungsanordnung zwischen der Trägereinrichtung und der Photovoltaikzellenfläche angeordnet sein, so dass ein besonders guter thermischer Kontakt herstellbar ist. Bei der Halterungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Klammereinrichtung handeln, in die eine Leitung der Fluidleitungsanordnung eingeklemmt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Halterungseinrichtungsarten vorgesehen sein können.
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Vorzugsweise kann die Trägereinrichtung eine aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellte Trägerwanne sein. Eine entsprechende Trägerwanne kann einen Schutz der Photovoltaikzellen während des Transports, der Handhabung und der Montage sicherstellen. Gleichzeitig kann eine einfache Befestigung und Versteifung des Verbundes für das Photovoltaikmodul erreicht werden.
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Grundsätzlich kann als Wärmepumpeneinrichtung eine beliebige Wärmepumpeneinrichtung, wie eine Grundwasserwärmepumpe, eine Luftwärmepumpe oder dergleichen, eingesetzt werden. Vorzugsweise wird eine Latentwärmepumpeneinrichtung eingesetzt. Eine Latentwärmepumpeneinrichtung ist eine Einrichtung, bei der die latente Wärme genutzt werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann die Wärmepumpeneinrichtung eine Eiswärmepumpe sein. Eine Eiswärmepumpe ist eine Latentwärmepumpeneinrichtung. Die Eiswärmepumpe kann mindestens einen Wärmeaustauscher und mindestens einen Eisspeicher aufweisen. Der Eisspeicher weist ein Speichermedium auf. Der Wärmeaustauscher ist dazu eingerichtet, dem im Eisspeicher befindlichen Speichermedium Energie entziehen. Insbesondere kann die latente Wärmeenergie, also die bei dem Übergang von einem Phasenzustand zu einem anderen Phasezustand des Speichermediums auftretende Energie, genutzt werden.
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Beispielsweise beim Erstarren bzw. Gefrieren von Wasser – dem Phasenübergang vom flüssigen Wasser zum festen Eis bei 0°C – wird ungefähr soviel Wärme frei, wie zum Erwärmen derselben Menge Wasser von 0°C auf 80°C benötigt wird. Die spezifische Phasenumwandlungsenthalpie ist also im Vergleich zur spezifischen Wärmekapazität relativ hoch und wird bei der Latentspeichereinrichtung genutzt.
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Der Wärmetauscher kann dem Wasser Wärme entziehen, so dass das Gebäude geheizt wird, während sich in dem Eisspeicher Eis bildet. Durch Zuführung von Wärme wird das Eis im Eisspeicher wieder geschmolzen. Insbesondere kann die von dem Fluid in der Fluidleitungsanordnung von dem Photovoltaikmodul aufgenommene Wärme dem Eisspeicher zugeführt werden. Weitere Vorrichtungen, wie Solarkollektoren, sind nicht erforderlich. Die Eiswärmepumpe kann durch die Kopplung mit dem Photovoltaikmodul besonders effizient betrieben werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann die Wärmepumpeneinrichtung dazu eingerichtet sein, das, in der Fluidleitungsanordnung befindliche Fluid mit einer Temperatur von mindestens 2°C, vorzugsweise mindestens 5°C, zu dem Photovoltaikmodul zu leiten. Gerade bei einer Fluidtemperatur von ca. 5°C kann bei kalten Witterungsverhältnissen eine ausreichende Erwärmung des mindestens einen Photovoltaikmoduls und gleichzeitig eine gute Kühlung des mindestens einen Photovoltaikmoduls bei warmen Witterungsverhältnissen sichergestellt werden. Die erzeugbare elektrische Energiemenge kann signifikant gesteigert werden.
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Für eine einfache und sichere Speicherung der erzeugten elektrischen Energie kann ferner die elektrische Speichereinrichtung eine wiederaufladbare Batterie aufweisen.
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Es ist ferner erkannt worden, dass die Effektivität des Systems weiter gesteigert werden kann, wenn die Wärmepumpeneinrichtung für eine Mehrzahl von Gebäuden vorgesehen ist, wobei die Wärmepumpeneinrichtung einen Eisspeicher und pro Gebäude mindestens einen Wärmeaustauscher aufweisen kann. Für eine Mehrzahl von Gebäuden kann ein gemeinsamer ggf. größer dimensionierter Eisspeicher genutzt werden. Kosten können reduziert werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Energieversorgung von mindestens einem Gebäude gemäß dem Patentanspruch 9. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- – Erzeugen von elektrischer Energie durch mindestens ein Photovoltaikmodul,
- – Speichern der erzeugten elektrischen Energie zumindest teilweise in einem elektrischen Energiespeicher,
- – Temperieren des Gebäudes durch mindestens eine Wärmepumpeneinrichtung,
- – Betreiben der Wärmepumpeneinrichtung mit der gespeicherten elektrischen Energie und
- – Leiten eines Fluids von der Wärmepumpeneinrichtung durch mindestens eine mit dem Photovoltaikmodul in thermischen Kontakt stehende Fluidleitungsanordnung zu dem Photovoltaikmodul, derart, dass das Photovoltaikmodul temperiert wird.
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Das Verfahren kann insbesondere mittels des zuvor beschriebenen Systems durchgeführt werden. In einfacher Weise kann mindestens ein Gebäude (nahezu) autark mit Energie, insbesondere elektrischer Energie und Wärmenergie, versorgt werden.
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Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung mindestens einer Wärmepumpeneinrichtung, welche mit mindestens einer Fluidleitungsanordnung verbunden ist, wobei die Fluidleitungsanordnung in thermischen Kontakt mit mindestens einem Photovoltaikmodul steht, zum Temperieren des Photovoltaikmoduls.
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In einfacher Weise kann eine Steigerung der erzeugbaren elektrischen Energie erreicht werden.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße System, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2 eine weitere schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, und
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3 eine weitere schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Nachfolgend werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems 2 zur Energieversorgung eines Gebäudes 4 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dem Gebäude 4 kann es sich um ein Wohngebäude, Bürogebäude oder ein sonstiges Bauwerk handeln.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf dem Dach 6 des Gebäudes 4 eine Photovoltaikanlage 8 mit einer Mehrzahl von Photovoltaikmodulen 10 angebracht. Ein Photovoltaikmodul 10 ist dazu eingerichtet, Licht, insbesondere Sonnenstrahlen, in elektrische Energie zu wandeln. Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten der Erfindung mindestens ein Photovoltaikmodul auch an einer anderen Position des Gebäudes oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordnet sein kann.
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Über elektrische Verbindungen 14 ist ein Energiespeicher 12 elektrisch mit der Photovoltaikanlage 8 verbunden. Vorzugsweise kann der elektrische Energiespeicher 12 eine wiederaufladbare Batterie 12 umfassen. Zudem kann der elektrische Energiespeicher 12 eine Steuerung zum Steuern der Speicherung, Verteilung und Weiterleitung der elektrischen Energie umfassen.
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Die durch die Photovoltaikanlage 8 erzeugte elektrische Energie wird zunächst zum Laden des Energiespeichers 12 genutzt. Diese Energie kann zur Stromversorgung der im Gebäude 4 angeordneten elektrischen Verbrauchern genutzt werden. Überschüssige elektrische Energie kann über einen Anschluss 30 bzw. eine elektrische Verbindung 30 in ein öffentliches Stromnetz gespeist werden.
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Der Vorteil eines Energiespeichers 12 bzw. eines Energiemanagers 12 besteht darin, dass elektrische Energie insbesondere zum Betreiben der nachfolgend erläuterten Wärmepumpeneinrichtung 18 auch dann zur Verfügung steht, wenn aktuell keine elektrische Energie durch die Photovoltaikanlage 8 produziert wird.
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Über eine elektrische Verbindung 16 wird vorliegend von dem Energiespeicher 12 eine Wärmepumpeneinrichtung 18 mit elektrischer Energie versorgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wärmepumpeneinrichtung 18 eine Eiswärmepumpe 18. Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten der Erfindung auch eine andere Wärmepumpeneinrichtung eingesetzt werden kann.
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Die Eiswärmepumpe 18 umfasst einen Eisspeicher 20 und einen Wärmetauscher 22. Insbesondere der Wärmetauscher 22 wird über den elektrischen Energiespeicher 12 mit elektrischer Energie zum Betreiben des Wärmetauschers 22 versorgt. Mit anderen Worten ist die Nutzung von elektrischer Energie aus dem öffentlichen Netz zum Betreiben der Wärmepumpeneinrichtung 18 nicht erforderlich.
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Die Wärmepumpeneinrichtung 18 ist dazu eingerichtet, zumindest das eine Gebäude 4 zu temperieren. Die Eiswärmepumpe 18 funktioniert insbesondere durch die Ausnutzung der Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen eines Speichermediums. Das bei der Eiswärmepumpe 18 genutzte Prinzip ist die Ausnutzung des Phasenübergangs fest-flüssig (Erstarren-Schmelzen). Als Speichermedium ist insbesondere Wasser eine kostengünstige und effiziente Variante. In dem Fall ist der Eisspeicher 20 mit Wasser gefüllt ist.
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Der Wärmeaustauscher 22 kann dem Wasser des Eisspeichers 20 Energie entziehen, um das Gebäude 4 mittels Fluidverbindungen 26 und einer Heizungseinrichtung 28 zu heizen. Der dargestellte Heizungskörper 28 ist lediglich eine beispielhafte Ausführung. Insbesondere versteht es sich, dass eine Mehrzahl an Heizungseinrichtungen vorgesehen sein kann. In anderen Varianten der Erfindung kann alternativ oder zusätzlich zu einem Heizungskörper 28 beispielsweise eine Fußbodenheizung vorgesehen sein.
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Indem dem Wasser die Energie entzogen wird, bildet sich in dem Eisspeicher 20 Eis. Um das Eis wieder aufzutauen, wird dem Eisspeicher 20 Energie in Form von Wärme zugeführt.
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Erfindungsgemäß ist hierzu eine Fluidleitungsanordnung 24 vorgesehen.
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Die Fluidleitungsanordnung 24 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel derart gebildet, dass sie zumindest teilweise unter der Photovoltaikanlage 8 angeordnet ist. Insbesondere weist vorliegend ein Photovoltaikmodul 10 eine spezielle Trägereinrichtung auf, welche zum Schutz der Photovoltaikzellen bei Transport, Handhabung und Montage, für die Befestigung und für die Versteifung des Verbundes für das Photovoltaikmodul dient. Vorzugsweise kann es sich um eine Trägerwanne, wie eine Aluminiumträgerwanne, handeln.
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Darüber hinaus ist die Trägerwanne mit mindestens einer Halterungseinrichtung zum Befestigen der Fluidleitungsanordnung 24 versehen. Beispielsweise können Klammereinrichtungen zum Einklemmen von einer Leitung der Fluidleitungsanordnung 24 vorgesehen sein. Hierdurch wird ein guter und insbesondere unmittelbarer thermischer Kontakt zwischen dem Photovoltaikmodul 10 und der Fluidleitungsanordnung 24 bzw. dem in der Fluidleitungsanordnung 24 fließenden Fluid hergestellt. Dies stellt einen guten Wärmeaustausch zwischen dem Photovoltaikmodul 10 und dem Fluid sicher. Es versteht sich, dass die Fluidleitungsanordnung 24 unter sämtlichen Photovoltaikmodulen 10 angeordnet sein kann, um mit sämtlichen Photovoltaikmodulen 10 einen engen thermischen Kontakt aufzuweisen.
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In Abhängigkeit der Witterungsbedingungen ergeben sich aus dem thermischen Kontakt zwischen Fluidleitungsanordnung 24 und bevorzugt sämtlichen Photovoltaikmodulen verschiedene Vorteile. Bei warmen Temperaturen mit hoher Sonnenstrahlintensität, wie sie beispielsweise im Sommer vorliegen, kann das Fluid in der Fluidleitungsanordnung 24 äußerst effektiv erwärmt werden. Beispielsweise kann die Eiswärmepumpe 18 dazu eingerichtet sein, dass Fluid in der Fluidleitungsanordnung 24 mit einer Temperatur von mindestens 2°C zu den Photovoltaikmodulen 10 zu leiten. Dann wird das Fluid unter den Photovoltaikmodulen 10, insbesondere den Photovoltaikzellen, hindurch geführt, so dass es sich erwärmt. Das erwärmte Fluid wiederum wird zur Eiswärmepumpe 18 zurückgeführt, um beispielsweise das Eis in dem Eisspeicher 20 aufzutauen.
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Ein weiteres wesentlicher Vorteil der Verlegung der Fluidleitungsanordnung 24 unterhalb der Photovoltaikmodule 10 ist, dass bevorzugt sämtliche Photovoltaikmodule 10 gekühlt werden. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Stromwirkungsgrads eines Photovoltaikmoduls 10 führt eine Kühlung der Photovoltaikmodule 10 zu einer Steigerung der Energieerzeugung. Es kann deutlich mehr elektrische Energie als ohne Kühlung erzeugt werden.
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Auch bei anderen insbesondere kalten Witterungsbedingungen weist das vorliegende Ausführungsbeispiel große Vorteile auf. Beispielsweise im Winter wird der Betrieb der Photovoltaikanlage 8 regelmäßig durch Schnee und Eis beeinträchtigt. Schnee und Eis können sich auf den Photovoltaikmodulen 10 ablagern und die Stromerzeugung reduzieren. Indem vorliegend die Wärmepumpeneinrichtung 18 dazu eingerichtet ist, dass Fluid in der Fluidleitungsanordnung 24 mit einer Temperatur von mindestens 2°C, vorzugsweise von mindestens 5°C zu den Photovoltaikmodulen 10 zu leiten, werden die Photovoltaikmodule 10 zunächst erwärmt. Schnee und/oder Eis auf den Photovoltaikmodulen 10 schmilzt oder lagert sich erst gar nicht auf ihnen ab. Um ein Einfrieren des Fluids in der Fluidleitungsanordnung zu verhindern, kann Frostschutzmittel hinzugefügt werden.
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Es versteht sich, dass die Erwärmung des Eisspeichers 20 auch durch Nutzung der Wärme des Gebäudes 4 erreicht werden kann. Insbesondere kann das Gebäude 4 gekühlt werden und das durch das Gebäude 4 erwärmte Kühlfluid zur Erwärmung eines Eisspeichers 20 und zur erneuten Kühlung des Kühlfluids genutzt werden.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 2.1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß der 2 dadurch, dass zwei Gebäude 4 durch das System 2.1 mit Energie versorgt werden können.
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Wie der 2 zu entnehmen ist, ist vorliegend eine Wärmepumpeneinrichtung in Form einer Eisspeicherpumpe mit lediglich einem Eisspeicher 20 vorgesehen. Ferner ist pro Gebäude 4 jeweils ein Wärmeaustauscher 22 mit dem Eisspeicher 20 verbunden, um das jeweilige Gebäude 4 zu temperieren. Neben dem Vorteil, dass für zwei Gebäude 4 lediglich ein Eisspeicher 20 erforderlich ist, können Fluktuationen beim Energieverbrauch der beiden Gebäude 4 in einfacher Weise ausgeglichen werden.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 2.2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie aus der 3 zu erkennen sind, sind mehrere Gebäude 4 in einem Subsystem 2.1 entsprechend der 2 zusammengefasst. Das Subsystem 2.1 ist im Vergleich zur 2 zu Gunsten einer besseren Übersicht stark vereinfacht dargestellt. Zudem sind bei dem Subsystem 2.1 in der 3 mehr als zwei Häuser mit dem Eisspeicher 20 verbunden. Eine Mehrzahl von Subsystemen 2.1, im vorliegenden Fall vier, sind wiederum zu einem gemeinsamen System 2.2 zusammengefasst.
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Ein solches System 2.2 kann für eine (nahezu) autarke Energieversorgung einer Vielzahl an Gebäuden genutzt werden. Die Nutzung von Energie aus dem öffentlichen Netz 32 ist nicht erforderlich. Vielmehr kann das System 2.2 überschüssige elektrische Energie in das öffentliche Netz 32 über einen geeigneten Netzanschluss einspeisen.
