DE102012023424A1 - Energieverteilungsanlage mit einer Steuervorrichtung - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Energieverteilungsanlage mit einer Steuervorrichtung, an die mindestens eine elektrische Energiequelle und mindestens ein elektrischer Energiespeicher anschließbar ist, die Spannungswandler aufweist, die die von der Energiequelle und dem Energiespeicher eingespeiste Spannungen in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung wandeln, deren Spannungshöhe und Frequenz derart ist, dass die Wechselspannung zur Versorgung einer lokalen Installation und zur Einspeisung in ein Spannungsversorgungsnetz geeignet ist, und die aus der Spannung der Energiequelle eine Spannung zum Laden des Energiespeichers generieren, wobei die lokale Installation über eine Umschaltvorrichtung mit dem Spannungsversorgungsnetz „Netzbetrieb” oder mit einer aus der Energie von Energiequelle und/oder Energiespeicher von den Spannungswandlern generierten Wechselspannung „Inselbetrieb” verbindbar ist, wobei zu den Spannungswandlern ein einziger Wechselrichter gehört, der im Netzbetrieb als Stromquelle Energie in das Spannungsversorgungsnetz einspeist und der im Inselbetrieb als Spannungsquelle die lokale Installation versorgt, wobei im Netzbetrieb die Umschaltvorrichtung die lokale Installation mit dem Spannungsversorgungsnetz verbindet und ein Trennschalter den Ausgang des Wechselrichters mit dem Spannungsversorgungsnetz verbindet, und wobei im Inselbetrieb die Umschaltvorrichtung die lokale Installation mit dem Ausgang des Wechselrichters verbindet und der Trennschalter den Ausgang des Wechselrichters vom Spannungsversorgungsnetz trennt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Energieverteilungsanlage mit einer Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Eine Energieverteilungsanlage kann insbesondere mit einer regenerativen Energiequelle verbunden sein, und bildet dann einen Teil beispielsweise einer Photovoltaik- oder eine Windkraftanlage aus. Die folgende Erläuterung bezieht sich rein beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf eine Photovoltaikanlage.
• Photovoltaikanlagen zur zumindest unterstützenden Energieversorgung von Gebäuden finden zunehmende Verbreitung. Die elektrische Leistungsabgabe eines Photovoltaikgenerators unterliegt über den Tagesverlauf starken Schwankungen und entspricht daher praktisch nie genau dem momentanen Energiebedarf der im Gebäude installierten Verbraucher, welche im Folgenden zusammenfassend mit einem lokalen Leitungsnetz als lokale Installation bezeichnet werden.
• So kann eine Photovoltaikanlage während der hellen Tagesstunden eine elektrische Leistung erzeugen, die weit über den elektrischen Leistungsbedarf der lokalen Installation hinausgeht, so dass überschüssige elektrische Energie in ein öffentliches Spannungsversorgungsnetz eingespeist werden kann. In der übrigen Zeit kann es dagegen notwendig sein, zum Ausgleich von Energiedefiziten, dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz elektrische Energie zu entnehmen.
• Photovoltaikanlagen mit einer sogenannten Eigenverbrauchsoptimierung weisen als Energiespeicher Akkumulatoren auf, welche mehrere Kilowattstunden elektrischer Energie speichern können. Die Einspeisung bzw. Entnahme elektrischer Energie aus dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz erfolgt hier nur noch dann, wenn das Pufferungsvermögen des Energiespeichers überschritten wird oder wenn dies aufgrund von tageszeitbezogenen Stromtarifen einträglich ist.
• Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 62 955 A1 ist eine Anordnung für das Energiemanagement einer unterbrechungsfreien Stromversorgung bekannt. Die Anordnung ist mit einem Spannungsversorgungsnetz verbunden und weist zudem einen Generator und einen Gleichstromspeicher auf. Die Anordnung arbeitet in verschiedenen Betriebsarten, bei der eine Last entweder aus dem Spannungsversorgungsnetz, durch den Generator oder durch den Gleichstromspeicher versorgt wird, oder bei der vom Generator erzeugte Energie in das Spannungsversorgungsnetz eingespeist wird. Um dieses zu ermöglichen, besitzt die Anordnung zwei eigenständige Wechselrichter. Einer dieser Wechselrichter, in dem Dokument als Netz-Parallel-Wechselrichter bezeichnet, arbeitet als Stromquelle und speist Strom in das Spannungsversorgungsnetz ein. Seine Spannung folgt dabei der Spannung des Netzes. Ein zweiter Wechselrichter dient als eine Spannungsquelle und versorgt bei einem Netzausfall die Last aus der Spannung des Generators oder des Gleichstromspeichers.
• In dieser Schrift wird zudem ein Wechselrichter erwähnt, der in verschiedenen Betriebsarten als Strom- oder als Spannungsquelle arbeiten kann. Ein solcher Wechselrichter, der seine Betriebsart wechseln kann, wird in diesem Dokument jedoch als gefährlich beschrieben, weil durch eine solche Auslegung eine Spannung auf das Spannungsversorgungsnetz geschaltet werden kann, während dieses abgeschaltet ist und gewartet wird. Hierdurch können Personen, die am vermeintlich spannungsfrei geschalteten Netz arbeiten, gefährdet werden.
• Energieverteilungsanlagen, welche zur Realisierung unterschiedlicher Betriebsarten mehrere Wechselrichter aufweisen, besitzen jedoch einen relativ komplexen Aufbau und sind daher relativ kostenaufwändig.
• Es stellte sich die Aufgabe, eine Energieverteilungsanlage zu schaffen, die einerseits einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist, andererseits aber einen hohen Sicherheitslevel garantiert.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zu den Spannungswandlern ein einziger Wechselrichter gehört, der im Netzbetrieb als Stromquelle Energie in das Spannungsversorgungsnetz einspeist und der im Inselbetrieb als Spannungsquelle die lokale Installation versorgt, dass im Netzbetrieb die Umschaltvorrichtung die lokale Installation mit dem Spannungsversorgungsnetz verbindet und ein Trennschalter den Ausgang des Wechselrichters mit dem Spannungsversorgungsnetz verbindet, und dass im Inselbetrieb die Umschaltvorrichtung die lokale Installation mit dem Ausgang des Wechselrichters verbindet und der Trennschalter den Ausgang des Wechselrichters vom Spannungsversorgungsnetz trennt.
• Für den Betrieb der Energieverteilungsanlage sind zwei mögliche Betriebsarten vorgesehen, nämlich erstens der Betrieb mit Ankopplung an das Spannungsversorgungsnetz, im vorliegenden Text kurz als Netzbetrieb bezeichnet, und zweitens der vom Spannungsversorgungsnetz abgekoppelte Betrieb, der hier als Inselbetrieb benannt ist. Der Inselbetrieb ermöglicht bei einem Netzausfall einen Betrieb von Verbrauchern einer lokalen Installation über einen gewissen Zeitraum aus der Energie eines Generators und/oder eines Energiespeichers.
• Der Erfindung sieht mindestens einen Trennschalter vor, welcher den Ausgang des einzigen Wechselrichters sicher vom Spannungsversorgungsnetz trennen kann, sowie eine Umschaltvorrichtung, welche die lokale Installation entweder mit dem Spannungsversorgungsnetz oder mit dem Ausgang des Wechselrichters verbindet.
• Sowohl der Trennschalter als auch die Umschaltvorrichtung sind durch steuerbare elektromechanische Schalter ausgebildet, welche die genannten Verbindungen allpolig herstellen oder trennen. In einer bevorzugten Ausführung sind sowohl der Trennschalter als auch die Umschaltvorrichtung durch jeweils zwei unabhängig voneinander steuerbare Schütze realisiert.
• Für einen besonders sicheren Betrieb ist es vorteilhaft, wenn das gleichzeitige Einschalten bestimmter elektromechanischer Schalter ausgeschlossen (verriegelt) ist. Die Verriegelung kann, wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, auf mechanischem oder elektrischem Weg erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, mehrere unabhängig wirkende Verriegelungsarten vorzusehen und miteinander zu kombinieren.
• Durch die alleinige Verwendung elektromechanischer Schalter kann es beim Umschalten zwischen Netz- und Inselbetrieb jeweils zu einer kurzzeitigen (in der Größenordnung von etwa einer Sekunde) Unterbrechung der Spannungsversorgung der lokalen Installation kommen, die für die allermeisten Verbraucher akzeptabel ist. Die Erfindung verzichtet hier ausdrücklich auf die Schaffung einer vollständig unterbrechungsfreien Stromversorgung zugunsten eines einfachen Aufbaus und einer hohen Betriebssicherheit.
• Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die 1 bis 3 zeigen jeweils in Form eines Blockschaltbilds den Aufbau einer Energieverteilungsanlage, die elektrische Energie zur Versorgung einer lokalen Installation, welche etwa durch die Gesamtheit der elektrischen Anlagen und Verbraucher eines Gebäudes gegeben sein kann, bereitstellt und die darüber hinaus elektrische Energie in ein öffentliches Spannungsversorgungsnetz einspeisen kann. Die 4 erläutert in einer Schaltskizze verschiedene Möglichkeiten zur Verriegelung elektromechanischer Schalter.
• Zentrales Element der in den 1 bis 3 dargestellten Energieverteilungsanlage ist eine Steuervorrichtung 5, an die ein Solargenerator 10 und ein Energiespeicher 11 anschließbar sind. Der Solargenerator 10 besteht aus einer Vielzahl von, hier nicht im Einzelnen dargestellten, Photovoltaikmodulen, welche wiederum jeweils eine Vielzahl von Solarzellen aufweisen. Der Solargenerator 10 wandelt Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie um, wobei die abgegebene elektrische Leistung in Abhängigkeit vom momentanen Lichteinfall im Tagesverlauf variieren kann.
• Um die Leistungsabgabe der Energieverteilungsanlage besser an den Bedarf der lokalen Installation 3 anzupassen, ist der Energiespeicher 11 vorgesehen, der vorzugsweise aus einer Zusammenschaltung von Akkumulatoren mit einer Gesamtkapazität in der Größenordnung mehrerer Kilowattstunden besteht. Der Energiespeicher 11 kann durch die vom Solargenerator 10 abgegebene elektrische Energie geladen werden. Darüber hinaus kann er in Zeiten, in denen der Leistungsbedarf der lokalen Installation 3 die abgegebene Leistung des Solargenerators 10 überschreitet, die fehlende Leistung ausgleichen. Sowohl dem Solargenerator 10 als auch dem Energiespeicher 11 ist innerhalb der Steuervorrichtung 5 jeweils ein DC/DC-Wandler 8, 9 zugeordnet, welche die vom Solargenerator 10 beziehungsweise dem Energiespeicher 11 abgegebenen Spannungen auf das zur Einspeisung in das öffentliche Spannungsversorgungsnetz 1 erforderliche Spannungsniveau bringen. Die Ausgangsspannungen der DC/DC-Wandler 8, 9 werden von einem DC/AC-Wandler 7, der nachfolgend als Wechselrichter 7 bezeichnet ist, in eine zur Versorgung der lokalen Installation 3 oder zur Einspeisung in das Spannungsversorgungsnetz 1 geeignete mehrphasige Wechselspannung umgewandelt. Der DC/DC-Wandler 9 ist bidirektional ausgeführt, um ein Laden des Energiespeichers 11 aus der Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 8 zu ermöglichen.
• Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 7 wird auf eine Ausgangsleitung 18 geführt, die über einen Solarenergiezähler 4 mit einem Verbindungsknotenpunkt 16 der Hauptleitung 15 verschaltet ist. Der Solarenergiezähler 4 dient zur Ermittlung der von dem Solargenerator 10 und dem Energiespeicher 11 in die lokale Installation 3 bzw. das Spannungsversorgungsnetz 1 eingespeisten Energiemenge.
• In die Hauptleitung 15, welche die Verbindung zwischen dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 1 und der der lokalen Installation 3 herstellt, ist ein bidirektional messender elektronischer Energiezähler 2 eingeschleift, der sowohl die aus dem öffentlichen Spannungsversorgungsnetz 1 bezogene als auch die in das öffentliche Spannungsversorgungsnetz 1 eingespeiste Energiemenge erfasst.
• Der Ausgang des Wechselrichters 7 ist außerdem mit einer Backupleitung 17 verbunden, die zu Schaltkontakten eines elektromechanischen Schalters 22 einer Umschaltvorrichtung 20 führt. In die Backupleitung 17 sind zudem Schaltkontakte eines Fehlerstromrelais 14 eingefügt. Das Fehlerstromrelais 14 wird durch die Steuervorrichtung 5 eingeschaltet und unterbricht im Falle auftretender Fehlerströme während des Inselbetriebs die Backupleitung 17 selbsttätig. Im Netzbetrieb wird der Trennschalter 30 für eine Fehlerstromabschaltung genutzt.
• Die in den 1 bis 3 vereinfacht dargestellten Wechselstrom- und -spannungsführenden Leitungen 15, 17, 18 umfassen neben einem Neutralleiter sämtliche zur Energieverteilungsanlage gehörenden Phasenleiter und sind daher für die üblichen dreiphasigen Spannungsnetze vieradrig ausgeführt.
• Die Steuervorrichtung 5 besitzt Sensoren 12, 13 für mehrere elektrische Größen, darunter zumindest die Spannung U auf der Ausgangsleitung 18 und der Ausgangsstrom I des Wechselrichters 7. Der Stromsensor 12 und der Spannungssensor 13 geben ihre Ausgangssignale auf Eingänge eines hier nicht dargestellten Mikrocontrollers, der als Bestandteil der Steuervorrichtung 5 die inneren und äußeren Abläufe der Steuervorrichtung 5 kontrolliert. Der Stromsensor 12 ist zur Fehlerstromerkennung vorgesehen, das heißt, wenn die Summe aller Ströme, die durch ihn hindurch fließen, ungleich null sind, wird ein Messsignal zur Ansteuerung des Fehlerstromrelais 14 generiert.
• Die Steuervorrichtung 5 steuert insbesondere eine Umschaltvorrichtung 20 an, welche zwei steuerbare elektromechanische Schalter 21, 22, ausgeführt als Schütze oder Relais, aufweist, sowie auch einen in die Ausgangsleitung 18 geschalteten Trennschalter 30, welcher aus mindestens zwei elektromechanischen Schaltern 31, 32 mit in Reihe geschalteten Schaltkontakten besteht. Die Polzahl der elektromechanischen Schalter 21, 22, 31, 32 entspricht mindestens der Leiteranzahl der daran angeschlossenen Leitungen 15, 17, 18, so dass die Schalter 21, 22, 31, 32 die Leitungen 15, 17, 18 allpolig trennen bzw. miteinander verbinden können.
• Die 1 zeigt die Energieverteilungsanlage in einem inaktiven Zustand, in dem lediglich der geschlossene Schalter 21 der Umschaltvorrichtung 20 die lokale Installation 3 mit dem Spannungsversorgungsnetz 1 verbindet. Der Schalter 22 der Umschaltvorrichtung 20, sowie die Schalter 31 und 32 des Trennschalters 30 sind nicht angesteuert und daher offen, so dass die Steuervorrichtung 5 und damit auch der Photovoltaikgenerator 10 und der Akkumulator 11 vollständig von der Hauptleitung 15 getrennt sind. Diese Betriebsart ist eher unüblich und kann bei einem Fehler der Steuervorrichtung 5, des Photovoltaikgenerator 10 oder des Akkumulators 11 als Notbetriebsart vorgesehen sein.
• Die 2 verdeutlicht als Standardbetriebsart den Netzbetrieb der Energieverteilungsanlage. Der Trennschalter 30 ist hier geschlossen, so dass der Ausgang des Wechselrichters 7 nun über den Zähler 4 am Verbindungsknotenpunkt 16 der Hauptleitung 15 angeschlossen ist.
• Im Netzbetrieb verhält sich der Wechselrichter 7 wie eine Stromquelle; Netzspannung und Netzfrequenz werden vom Spannungsversorgungsnetz 1 eingeprägt. Insofern ist eine Steuerung oder Regelung der Netzspannung und Netzfrequenz nicht erforderlich und auch gar nicht möglich. Die Aufgabe des Wechselrichters 7 ist es, seinen Ausgangsstrom I in Phase zum Netzspannungsverlauf in das Spannungsversorgungsnetz 1 einzuspeisen. Je nach den Anforderungen des Netzbetreibers muss der Wechselrichter 7 auch Blindleistung in das Spannungsversorgungsnetz 1 einspeisen können, so dass sich zwischen der Netzspannung und dem Ausgangsstrom I eine Phasenverschiebung einstellen kann.
• Die 3 soll den Inselbetrieb der Energieverteilungsanlage verdeutlichen, in welchem die Verbraucher der lokalen Installation 3 vollständig unabhängig vom Spannungsversorgungsnetz 1 betrieben werden. Für den Inselbetrieb muss die lokale Installation 3 vollständig vom Spannungsversorgungsnetz 1 getrennt sein, weil im Falle eines Ausfalls der Erzeugungseinheiten im Spannungsversorgungsnetz 1 die am Spannungsversorgungsnetz 1 verbliebenen Lasten (außerhalb der lokalen Installation 3) die Ausgangsspannung des Wechselrichters 7 sonst kurzschließen würden.
• Diese vollständige Trennung wird erstens durch den geöffneten Trennschalter 30 bewirkt, der die Hauptleitung 15 vom Ausgang des Wechselrichters 7 trennt und zweitens durch die Umschaltung der beiden gekoppelten Schalter 21, 22 der Umschaltvorrichtung 20. Über den geschlossenen Schalter 22 der Umschaltvorrichtung 20 sowie die geschlossenen Kontakte des Fehlerstromrelais 14 ist die lokale Installation 3 im Inselbetrieb direkt an den Ausgang des Wechselrichters 7 angeschaltet.
• Im Inselbetrieb wird der Wechselrichter 7 als Spannungsquelle betrieben, was bedeutet, dass Netzspannung und Netzfrequenz nun vom Wechselrichter 7 geregelt werden. Dabei wird nur noch genau soviel Strom in die lokale Installation 3 eingespeist, dass sich der gewünschte Spannungsverlauf in der jeweiligen Lastsituation einstellt.
• Zur Erfüllung gesetzlicher Vorgaben und darüber hinausgehender Sicherheitsanforderungen ist es vorteilhaft oder sogar notwendig, die verwendeten elektromechanischen Schalter 21, 22, 31, 32 einerseits redundant auszuführen und andererseits zur Vermeidung von Fehlsteuerungen das gleichzeitige Einschalten bestimmter Kombinationen von Schaltern 21, 22, 31, 32 durch eine Verriegelung auszuschließen.
• Bei der erfindungsgemäßen Energieverteilungsanlage gemäß den 1 bis 3 ist besonders eine Verriegelung der wechselseitig schaltenden Schalter 21 und 22 der Umschalteinrichtung 20 vorzusehen. Besonders vorteilhaft ist es, diese Schalter 21, 22 als Schütze auszuführen, die eine gegenseitige mechanische Einschaltverriegelung aufweisen.
• Eine Verriegelung gegen gemeinsames Einschalten sollte zudem für den Trennschalter 30 und das Fehlerstromrelais 14 vorgesehen werden.
• Die beiden Schalter 31, 32 des Trennschalters 30 schalten zwar stets gemeinsam ein und aus, werden aber durch die Steuervorrichtung 5 dazu unabhängig voneinander angesteuert, um durch vollständige Redundanz eine hohe Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Funktionsprüfung eines derartigen Trennschalters 30 ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 018 411 dargelegt.
• 4 zeigt soll das Prinzip der mehrfachen Verriegelung von steuerbaren Schaltern gegen ein gleichzeitiges Einschalten verdeutlichen. Skizzenhaft dargestellt sind zwei elektromechanische Schalter R1, R2, die als Relais oder Schütze ausführbar sind, welche jeweils mehrere Arbeitskontakte K1, K2 aufweisen. Die hier unbeschaltet dargestellten Arbeitskontakte K1, K2 werden bei einer Energieverteilungsanlage zum Trennen und Verbinden von Phasen- und Neutralleitern verwendet.
• Darüber hinaus besitzt jeder Schalter R1, R2 wenigstens einen Öffnerkontakt VK1, VK2, über die die Ansteuerspannung U+ des jeweils anderen Schalters R2, R1 geführt ist. Die Ansteuerung der Schalter R1, R2 erfolgt über jeweils einen Steuerkontakt SK1, SK2, der in Reihe mit dem Öffnerkontakt VK2, VK1 des jeweils anderen Schalters R2, R1 geschaltet ist. Die Steuerkontakte SK1, SK2 sind als Umschaltkontakte eines Hilfsrelais HR ausgeführt, welches durch die Steuereinrichtung 5 angesteuert wird. Die Steuerkontakte SK1, SK2 bewirken, dass je nach Ansteuerungszustand des Hilfsrelais HR immer nur einer der beiden Schalter R1, R2 mit der Ansteuerspannung U+ verbunden ist.
• Durch die umschaltenden Steuerkontakte SK1, SK2 ergibt sich eine erste Verriegelung der Schalter R1, R2 bereits bei der Ansteuerung durch das Hilfsrelais. Eine zweite Verriegelung der Schalter R1, R2 wird dadurch erzielt, dass der bei einem angesteuerten Schalter R1, R2 offene Öffnerkontakt VK1, VK2 das Anziehen des jeweils anderen Schalters R2, R1 verhindert. Diese zweite Verriegelung ist auch dann wirksam, wenn die erste Verriegelung durch die Steuerkontakte SK1, SK2 durch einen technischen Defekt ausfallen sollte.
• Als weitere Maßnahme kann eine mechanische Verriegelung vorgesehen werden. Bei räumlich nebeneinander angeordneten Schaltern R1, R2 bewirkt eine Zwangskopplung M der Schaltmechaniken, dass immer nur eines der beiden Schalter R1, R2 sich im eingeschalteten Zustand befinden kann.
• Die Schalter R1, R2 gegeneinander zu verriegeln, also eine gemeinsame Aktivierung bestimmter Schalter R1, R2 zu verhindern, ist für eine korrekte und sichere Funktion einer Energieverteilungsanlage erforderlich.
• Besonders vorteilhaft ist es, Schalter R1, R2 mehrfach gegeneinander zu verriegeln, so dass auch auftretende Fehler nicht zu sicherheitskritischen Zuständen führen können. Durch eine doppelte oder sogar dreifache Verriegelung von Schaltern kann so eine Einfehlersicherheit oder ein sogar darüber hinausgehender Sicherheitslevel erreicht werden.
• Bezugszeichenliste

1

Spannungsversorgungsnetz

2

Energiezähler (bidirektional)

3

lokale Installation

4

Solarenergiezähler

5

Steuervorrichtung

6

Phasenleiter

7

Wechselrichter (DC/AC-Wandler)

8

DC/DC-Wandler

9

DC/DC-Wandler (bidirektional)

7, 8, 9

Spannungswandler

10

Photovoltaikgenerator (Generator)

11

Akkumulator (Energiespeicher)

12

Stromsensor

13

Spannungssensor

12, 13

Sensoren

14

Fehlerstromrelais(kontakte)

15

Hauptleitung

16

Verbindungsknotenpunkt

17

Backupleitung

18

Ausgangsleitung

15, 17, 18

Leitungen

20

Umschaltvorrichtung

21, 22

(elektromechanische) Schalter

30

Trennschalter

31, 32

(elektromechanische) Schalter

HR

Hilfsrelais

I

Ausgangsstrom

K1, K2

Arbeitskontakte

M

Mechanische Verriegelung

R1, R2

(elektromechanische) Schalter

SK1, Sk2

Steuerkontakte

U

Ausgangsspannung

U+

Ansteuerspannung

VK1, VK2

Öffnerkontakte

• 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 10162955 A1 [0006]
• DE 102012018411 [0034]

Claims (11)

1. Energieverteilungsanlage mit einer Steuervorrichtung (5), an die mindestens eine elektrische Energiequelle (10) und mindestens ein elektrischer Energiespeicher (11) anschließbar ist, die Spannungswandler (7, 8, 9) aufweist, die die von der Energiequelle (10) und dem Energiespeicher (11) eingespeiste Spannungen in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung wandeln, deren Spannungshöhe und Frequenz derart ist, dass die Wechselspannung zur Versorgung einer lokalen Installation (3) und zur Einspeisung in ein Spannungsversorgungsnetz (1) geeignet ist, und die aus der Spannung der Energiequelle (10) eine Spannung zum Laden des Energiespeichers (11) generieren, wobei die lokale Installation (3) über eine Umschaltvorrichtung (20) mit dem Spannungsversorgungsnetz (1) („Netzbetrieb”) oder mit einer aus der Energie von Energiequelle (10) und/oder Energiespeicher (11) von den Spannungswandlern (7, 8, 9) generierten Wechselspannung („Inselbetrieb”) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Spannungswandlern (7, 8, 9) ein einziger Wechselrichter (7) gehört, der im Netzbetrieb als Stromquelle Energie in das Spannungsversorgungsnetz (1) einspeist und der im Inselbetrieb als Spannungsquelle die lokale Installation (3) versorgt, dass im Netzbetrieb die Umschaltvorrichtung (20) die lokale Installation (3) mit dem Spannungsversorgungsnetz (1) verbindet und ein Trennschalter (30) den Ausgang des Wechselrichters (7) mit dem Spannungsversorgungsnetz (1) verbindet, und dass im Inselbetrieb die Umschaltvorrichtung (20) die lokale Installation (3) mit dem Ausgang des Wechselrichters (7) verbindet und der Trennschalter (30) den Ausgang des Wechselrichters (7) vom Spannungsversorgungsnetz (1) trennt.
2. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (20) aus einem ersten und einem zweiten steuerbaren elektromechanischen Schalter (21, 22) besteht, die gegen gleichzeitiges Einschalten mehrfach gegeneinander verriegelt sind.
3. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Ansteuerspannung (U+) des ersten bzw. des zweiten steuerbaren Schalters (21, 22, R1, R2) über jeweils einen Öffnerkontakt (VK2, VK1) des zweiten bzw. ersten steuerbaren Schalters (22, 21, R2, R1) geführt ist.
4. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmechaniken des ersten und des zweite steuerbaren Schalters (21, 22, R1, R2) durch eine mechanische Verriegelungsvorrichtung (M) miteinander verbunden sind.
5. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine software- und/oder hardwaremäßig realisierte Ansteuerlogik eine Ansteuerung des ersten bzw. zweiten steuerbaren Schalters (21, 22, R1, R2) immer zusammen mit einer Abschaltung des zweiten bzw. ersten steuerbaren Schalters (22, 21, R2, R1) ausführt.
6. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerlogik durch wechselseitig schaltende Steuerkontakte (SK1, SK2) eines Hilfsrelais (HR) ausgebildet ist.
7. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit Schaltkontakten des zweiten steuerbaren Schalter (22) der Umschaltvorrichtung (20) die Schaltkontakte eines Fehlerstromrelais (14) geschaltet sind.
8. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennschalter (30) aus einem dritten und einem vierten steuerbaren elektromechanischen Schalter (31, 32) besteht, die parallel gesteuert werden, und dass zur Ausbildung von Schaltkontakten des Trennschalters (30) Schließerkontakte des dritten und vierten Trennschalters (31, 32) in Reihe geschaltet sind.
9. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Schalter (21, 22, 31, 32, R1, R2) Phasen- und Neutralleiter allpolig trennen bzw. verbinden.
10. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (10) ein Photovoltaikgenerator ist.
11. Energieverteilungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (11) ein elektrischer Akkumulator ist.

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