DE102014010789A1 - Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie - Google Patents

Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie Download PDF

Info

Publication number
DE102014010789A1
DE102014010789A1 DE102014010789.2A DE102014010789A DE102014010789A1 DE 102014010789 A1 DE102014010789 A1 DE 102014010789A1 DE 102014010789 A DE102014010789 A DE 102014010789A DE 102014010789 A1 DE102014010789 A1 DE 102014010789A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power supply
supply unit
housing
electric motor
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102014010789.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Deutschland AG
Original Assignee
RWE Deutschland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Deutschland AG filed Critical RWE Deutschland AG
Priority to DE102014010789.2A priority Critical patent/DE102014010789A1/de
Publication of DE102014010789A1 publication Critical patent/DE102014010789A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/08Electric heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12Heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16Waste heat
    • F24D2200/26Internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungsaggregat (1) zur Bereitstellung thermischer und elektrischer Energie sowie ein Verfahren zur Bereitstellung thermischer und elektrischer Energie unter Verwendung des Energieversorgungsaggregats (1). Das Energieversorgungsaggregat (1) umfasst ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (6), einen in dem Gehäuse (6) angeordneten Verbrennungsmotor (7), einen in dem Gehäuse angeordneten Generator (10), der von einer Welle des Verbrennungsmotors (7) angetrieben wird, eine in dem Gehäuse (6) angeordnete Wärmepumpe umfassend einen Verdichter (12), einen Verdampfer (14) und einen Verflüssiger (15), die jeweils Teil eines Wärmeträgerkreislaufs sind, einen in dem Gehäuse (6) angeordneten Elektromotor (11), der den Verdichter (12) antreibt sowie eine Steuereinrichtung, die zwischen dem Generator (10) und dem Elektromotor (11) geschaltet ist und die die Spannungsversorgung des Elektromotors (11) regelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie ein Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie, vorzugsweise unter Verwendung des erfindungsgemäßen Energieversorgungsaggregates.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere ein Energieversorgungsaggregat der eingangs genannten Art, welches für mehrere kleine oder einzelne größere Liegenschaften mit einem Wärmebedarf zwischen mindestens 5 kW bis zu maximal 2000 kW, vorzugsweise mindestens 15 kW bis zu maximal 100 kW geeignet ist.
  • Elektromotorisch angetriebene Wärmepumpen eignen sich hervorragend zur Beheizung von Gebäuden mit hohem Dämmstandard sowie zur Brauchwassererwärmung. Insbesondere dort, wo regenerativ erzeugter Strom in größerem Umfang zur Verfügung steht, können Wärmepumpenanlagen mit ausreichend dimensionierten Brauchwasserspeichern ein temporäres Überangebot an regenerativ erzeugtem Strom nutzen. Ein wirtschaftlicher Betrieb solcher Wärmepumpen ist jedoch nicht immer gegeben, da die Bezugspreise für elektrischen Strom starken Schwankungen unterliegen, sodass es durchaus möglich ist, dass zeitweilig ein Betrieb einer Wärmepumpenanlage unwirtschaftlich sein kann.
  • Dieses Problem ist bereits in der DE 1 551 994 A beschrieben.
  • Es ist deshalb grundsätzlich bekannt, Wärmepumpen mit verhältnismäßig preiswerter Primärenergie zu betreiben.
  • Die DE 1 551 994 A beschreibt eine gas- oder ölbetriebene Kompressionswärmepumpe, die sich dadurch auszeichnet, dass ein Öl- oder Gasmotor einen Kompressor antreibt, dessen Arbeitsmittelkreislauf der Umgebung Wärme entzieht, die zusammen mit der nutzbaren Abwärme des Öl- oder Gasmotors verwendet wird.
  • Bei solchen Gasmotorwärmepumpen wird üblicherweise der Kältemittelverdichter über eine starre oder schaltbare mechanische Kupplung direkt vom Gasmotor angetrieben. Das System ist allerdings mit dem Nachteil behaftet, dass Stöße und mechanische Schwingungen durch den Betrieb des Gasmotors auf den Verdichter der Wärmepumpe übertragen werden und dessen technische Standzeit beeinträchtigen. Die beim Betrieb der Wärmepumpe anfallende Abwärme des Motors erfordert es jedenfalls, dass bei mittels Gasmotor angetriebenen Wärmepumpen verhältnismäßig große Brauchwasserspeicher vorgehalten werden. Andernfalls ist der Betrieb der Einrichtung nur bei entsprechend hohem Warmwasserbedarf möglich. Dies verhindert in der Regel einen ganzjährigen Einsatz solcher Systeme.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung thermischer und elektrischer Energie sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Vorzüge einer mit Gasmotor betriebenen Wärmepumpe aufweist, jedoch unter Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile.
  • Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Energieversorgungsaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.
  • Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung thermischer und elektrischer Energie, umfassend ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Verbrennungsmotor, einen in dem Gehäuse angeordneten Generator, der von einer Welle des Verbrennungsmotors angetrieben wird, eine in dem Gehäuse angeordnete Wärmepumpe umfassend einen Verdichter, einen Verdampfer und einen Verflüssiger, die jeweils Teil eines Wärmeträgerkreislaufs sind, einen in dem Gehäuse angeordneten Elektromotor, der den Verdichter antreibt sowie eine Steuereinrichtung, die zwischen dem Generator und dem Elektromotor geschaltet ist und die die Spannungsversorgung des Elektromotors regelt. Die Wärmepumpe ist zweckmäßigerweise als Kompressionswärmepumpe ausgebildet.
  • Anders als bei der bekannten gasmotorisch angetriebenen Wärmepumpe sind der Gasmotor und der Verdichter der Wärmepumpe nicht mechanisch miteinander verbunden, sondern rein elektrisch gekoppelt. Durch eine entsprechende elektrische Leistungsregelung mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Steuereinrichtung lässt sich einstellen, ob die gesamte von dem Generator erzeugte elektrische Energie zum Betrieb des den Verdichter antreibenden Elektromotors verwendet wird oder ob ein Teil der erzeugten elektrischen Energie aus dem Energieversorgungsaggregat ausgespeist wird. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass bei Verfügbarkeit preiswerter elektrischer Energie, beispielsweise bei einem hohen Aufkommen regenerativ erzeugten Stroms, der Elektromotor mit Strom aus dem öffentlichen Stromnetz betrieben wird.
  • Eine Leistungsregelung des Elektromotors kann derart vorgesehen sein, dass auch Mischbetriebsmodi möglich sind. So kann beispielsweise entweder nur der Verbrennungsmotor mit dem Generator betrieben werden, um den erzeugten Strom aus dem Energieversorgungsaggregat auszuspeisen oder es kann nur die Wärmepumpe mit Strom aus einer externen Spannungsquelle, beispielsweise aus einem Stromversorgungsnetz betrieben werden. Alle Betriebsmodi zwischen diesen beiden Betriebszuständen sind dank der mechanischen Entkoppelung des Generators von der Wärmepumpe möglich.
  • Darüber hinaus können der Verbrennungsmotor und der Verdichter drehzahlunabhängig voneinander jeweils mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Darüber hinaus lassen sich in dem Energieversorgungsaggregat dank der steuerbaren elektrischen Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor des Verdichters unterschiedliche Gasmotor-Verdichter- und Generatorfabrikate miteinander kombinieren.
  • Bei einer bevorzugten Variante des Energieversorgungsaggregats gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung an eine externe Spannungsquelle anschließbar ist und dass die Spannungsversorgung des Elektromotors wahlweise über den Generator oder über die externe Spannungsquelle erfolgt.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung an ein Stromversorgungsnetz als externe Netzspannungsquelle angeschlossen ist und wahlweise eine Netzeinspeisung des Generators oder eine Spannungsversorgung des Verdichters schaltet.
  • Bevorzugt ist der Verbrennungsmotor als Gasmotor ausgebildet, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Verdrängungsmaschinen, Strömungsmaschinen, Hubkolbenmotoren und Gasturbinen. Je nach Leistungsklasse können zum Betrieb des Generators Verdrängungs- und Strömungskraftmaschinen eingesetzt werden, was bei einer starren Kopplung zwischen Generator und Verdichter problematisch wäre.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Energieversorgungsaggregats gemäß der Erfindung umfasst dieses einen Abgaswärmetauscher und/oder einen Abhitzekessel, der thermisch mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist und der an ein Brauchwassernetz und/oder einen Brauchwasserspeicher anschließbar ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse des Energieversorgungsaggregats gemäß der Erfindung thermisch isoliert ist, sodass die vollständige durch den Verbrennungsmotor und den Verdichter erzeugte Abwärme bzw. Abhitze über einen Abluft-Wärmerückgewinn nutzbar ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse zusätzlich auch akustisch isoliert ist, sodass das Gehäuse einen Schalldämpfer für das Energieversorgungsaggregat bildet, der die Geräusche des Verbrennungsmotors abschirmt.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein zusätzlicher Wärmetauscher oder ein zusätzlicher Verdampfer zur Nutzung der in dem Gehäuse anfallenden Abwärme vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Wärmetauscher oder der zusätzliche Verdampfer Teil des Wärmeträgerkreislaufs sein kann.
  • Der zusätzliche Wärmetauscher kann beispielsweise die innerhalb des Gehäuses anfallende Wärme aufnehmen.
  • Der Wärmeträgerkreislauf kann ein- oder mehrkreisig ausgebildet sein.
  • Die Wärmepumpe bzw. der Wärmeträgerkreislauf ist vorteilhafterweise mit einem Verdampfer zur Nutzung von extern zuzuführender regenerativer Wärme, beispielsweise aus der Umgebungsluft, aus Abluft oder aus dem Erdreich oder auch aus dem Grundwasser oder von Abwärme aus anderen externen Prozessen ausgestattet. Ein zusätzlicher Verdampfer oder der zusätzliche Wärmetauscher kann beispielsweise zur Nutzung der aggregatsinternen Niedertemperaturabwärme vorgesehen sein.
  • Die Wärmepumpe kann so schaltbar sein, dass beispielsweise die Bereitstellung von „Kälte” für eine Niedertemperaturkühlung oder für eine Klimaanlage erfolgt.
  • Die Steuereinrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen Frequenzumformer oder eine Phasenschnittsteuerung für den Elektromotor.
  • Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie, vorzugsweise unter Verwendung eines Energieversorgungsaggregats der vorstehend beschriebenen Art vorgesehen, das den Betrieb einer elektromotorisch angetriebenen Wärmepumpe mittels elektrischer Energie umfasst, die aus dem Betrieb einer Einrichtung zur Kraftwärmekoppelung bezogen wird, wobei eine Leistungsregelung für den elektromotorischen Antrieb der Wärmepumpe vorgesehen ist und die Leistungsregelung wahlweise die elektrische Energie ausspeist oder der Wärmepumpe zuführt.
  • Eine weitere vorteilhafte Variante des Verfahrens sieht vor, dass die Einrichtung zur Kraftwärmekoppelung, umfassend einen Gasmotor, sowie die Wärmepumpe, umfassend einen Verdichter, so betrieben werden, dass der Gasmotor und der Verdichter jeweils nur in einem Betriebspunkt, vorzugsweise in dem jeweils optimalen Betriebspunkt, betrieben werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
  • Die Figur zeigt eine schematische Ansicht des Energieversorgungsaggregats 1 gemäß der Erfindung. Das Energieversorgungsaggregat 1 gemäß der Erfindung kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, thermische und elektrische Energie für eine mittelgroße Liegenschaft oder mehrere Liegenschaften bereitzustellen.
  • Dieses kann beispielsweise für einen Spitzenwärmebedarf von 5 bis 2000 kW ausgelegt sein.
  • Das Energieversorgungsaggregat 1 liefert thermische Energie beispielsweise an einen Brauchwasserspeicher 2, der in ein Warmwassernetz integriert ist. Darüber hinaus liefert das Energieversorgungsaggregat 1 elektrische Energie, die wahlweise zum autarken Betrieb des Energieversorgungsaggregats 1 oder auch zur Einspeisung in ein Stromversorgungsnetz 3 bereitgestellt wird. Das Energieversorgungsaggregat 1 ist mit elektrischen Anschlüssen 4a, 4b über Stromzähler 5 an das Stromversorgungsnetz 3 angeschlossen. Die Stromzähler 5 können beispielsweise als fernablesbare Haushalts-Stromzähler ausgebildet sein.
  • Über den elektrischen Anschluss 4a kann eine Einspeisung von Strom in das Stromversorgungsnetz 3 erfolgen, über den elektrischen Anschluss 4b kann eine Entnahme von Strom aus dem Stromversorgungsnetz 3 erfolgen.
  • Das Energieversorgungsaggregat 1 gemäß der Erfindung umfasst ein thermisch und vorzugsweise auch akustisch isoliertes Gehäuse 6, welches alle wesentlichen Funktionselemente des Energieversorgungsaggregats 1 vollständig umschließt.
  • Das Gehäuse beherbergt einen Verbrennungsmotor 7, der im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels als Hubkolbenmotor ausgebildet ist. Der Verbrennungsmotor 7 kann beispielsweise wassergekühlt sein und mit einem brennbaren Gas, beispielsweise mit Erdgas oder Biogas oder einem Gemisch daraus als Brennstoff betreibbar sein. Der Verbrennungsmotor 7 ist zusätzlich noch mit einem Abgaswärmetauscher 8 versehen, der die Abwärme des Abgases auf das dem Brauchwasserspeicher 2 zuzuführende Warmwasser überträgt. Der Brauchwasserspeicher 2 ist als Warmwasser-Pufferspeicher ausgebildet.
  • Der Verbrennungsmotor 7 umfasst eine Abtriebswelle 9, die einen Generator 10 antreibt.
  • Der Generator ist über ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät mit einem Elektromotor 11 verbunden, welcher wiederum einen Verdichter 12 einer Wärmepumpe antreibt. Unter einer Wärmepumpe im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird eine sogenannte Kompressionswärmepumpe verstanden, die den in einem Wärmeträgerkreislauf 13 angeordneten Verdichter 12, einen Verdampfer 14 und einen Verflüssiger 15 sowie ein zwischen diesen angeordnetes Expansionsventil 16 umfasst. Innerhalb der Wärmepumpe wird der Wärmeträger bei verhältnismäßig niedrigem Druck in dem Verdampfer 14 unter Wärmezufuhr beispielsweise aus der Umgebung verdampft, mittels des Verdichters 12 auf ein höheres Druckniveau gebracht und innerhalb des Verflüssigers 15 unter Wärmeabgabe an das Warmwassernetz abkühlt und kondensiert. Hinter dem Verflüssiger 15 wird der Wärmeträger mittels des Expansionsventil 16 entspannt und wieder dem Verdampfer 14 zugeführt. Die in dem Verflüssiger 12 abgegebene Wärme wird über eine Brauchwasserleitung 17 dem Brauchwasserspeicher 2 zugeführt.
  • Wie vorstehend bereits erwähnt, ist zwischen den Klemmen des Generators 10 und des Elektromotors 11 eine nicht näher bezeichnete Steuereinrichtung vorgesehen, die der Leistungsregelung des Elektromotors 11 sowie der Steuerung der Betriebsmodi des Energieversorgungsaggregats 1 dient, wie nachstehend noch beschrieben wird.
  • Die elektrischen Anschlüsse 4a, 4b an das Stromversorgungsnetz 3 und von dem Stromversorgungsnetz 3 sind dementsprechend über die Steuereinrichtung geführt.
  • Die Steuereinrichtung kann beispielsweise einen Frequenzumrichter oder eine Phasenschnittsteuerung für den Elektromotor 11 umfassen.
  • Der Generator 10 kann beispielsweise ausschließlich elektrische Energie an den Elektromotor 11 liefern, der wiederum den Verdichter 12 betreibt. In diesem Betriebsmodus ist das Energieversorgungsaggregat 1 vollständig autark und benötigt keine elektrische Koppelung mit dem Stromversorgungsnetz 3. Bei einem temporären Überangebot an regenerativ erzeugtem Strom kann beispielsweise der Verbrennungsmotor 7 gedrosselt werden oder überhaupt nicht betrieben werden, der Strom zum Betrieb des Elektromotors 11 kann ausschließlich aus dem Stromversorgungsnetz 3 bezogen werden.
  • Bei hoher Stromnachfrage im öffentlichen Stromversorgungsnetz kann beispielsweise die Wärmepumpe nicht betrieben werden bzw. der Elektromotor 11, der von dem Verbrennungsmotor 7 über den Generator 10 erzeugte Strom kann vollständig aus dem Energieversorgungsaggregat 1 ausgespeist werden, beispielsweise über den Anschluss 4a.
  • So sind im Wesentlichen drei verschiedene Betriebszustände des Energieversorgungsaggregats herstellbar, nämlich
    • 1.) stromautarker Wärmepumpenbetrieb durch Kompletterzeugung des Antriebsstroms für den Verdichter 12 im Generator 10 des Verbrennungsmotors 7,
    • 2.) Wärmepumpenbetrieb durch externen Strombezug aus dem Stromversorgungsnetz 3 bei Stillstand des Verbrennungsmotors 7,
    • 3.) Strom- und Wärmeerzeugung durch Betrieb des Verbrennungsmotors 7 bei Stillstand der Wärmepumpe.
  • Selbstverständlich können Mischformen dieser Betriebszustände angefahren werden.
  • Die Wärmepumpe nutzt vorzugsweise externe regenerative Wärme aus der Umgebungsluft, aus Abluft, aus dem Erdreich, aus dem Grundwasser oder aus der Abwärme eines externen Prozesses und verschiebt diese Wärme über die Brauchwasserleitung 17 in den Brauchwasserspeicher 2.
  • Um die innerhalb des thermisch und akustisch gekapselten Gehäuses 6 angeordnete Abhitze zusätzlich nutzen zu können, kann beispielsweise ein Wasserkühlkreislauf des Verbrennungsmotors an die Brauchwasserleitung 17 angeschlossen sein. Zusätzlich kann in dem Wärmeträgerkreislauf 13 ein weiterer Verdampfer oder ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen sein, der die innerhalb des von dem Gehäuse 6 umschlossenen Volumens anfallende Wärme nutzt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Energieversorgungsaggregat
    2
    Brauchwasserspeicher
    3
    Stromversorgungsnetz
    4a, b
    elektrische Anschlüsse
    5
    Stromzähler
    6
    Gehäuse
    7
    Verbrennungsmotor
    8
    Abgaswärmetauscher
    9
    Abtriebswelle
    10
    Generator
    11
    Elektromotor
    12
    Verdichter
    13
    WärmeträgerKreislauf
    14
    Verdampfer
    15
    Verflüssiger
    16
    Expansionsventil
    17
    Brauchwasserleitung
  • 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 1551994 A [0004, 0006]

Claims (11)

  1. Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung thermischer und elektrischer Energie, umfassend ein im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse (6), einen in dem Gehäuse (6) angeordneten Verbrennungsmotor (7), einen in dem Gehäuse (6) angeordneten Generator (10), der von einer Welle des Verbrennungsmotors (7) angetrieben wird, eine in dem Gehäuse (6) angeordnete Wärmepumpe umfassend einen Verdichter (12), einen Verdampfer (14) und einen Verflüssiger (15), die jeweils Teil eines Wärmeträgerkreislaufs (13) sind, einen in dem Gehäuse angeordneten Elektromotor (11), der den Verdichter (12) antreibt sowie eine Steuereinrichtung, die zwischen dem Generator (10) und dem Elektromotor (11) geschaltet ist und die die Spannungsversorgung des Elektromotors (11) regelt.
  2. Energieversorgungsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung an eine externe Spannungsquelle anschließbar ist und dass die Spannungsversorgung des Elektromotors (11) wahlweise über den Generator (10) oder über die externe Spannungsquelle erfolgt.
  3. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung an ein Stromversorgungsnetz (3) als externe Netzspannungsquelle angeschlossen ist und wahlweise eine Netzeinspeisung des Generators oder eine Spannungsversorgung des Verdichters (12) schaltet.
  4. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (7) als Gasmotor ausgebildet ist, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Verdrängungsmaschinen, Strömungsmaschinen, Hubkolbenmotoren und Gasturbinen.
  5. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfassend einen Abgaswärmetauscher (8) und/oder einen Abhitzekessel, der thermisch mit dem Verbrennungsmotor (7) gekoppelt ist und der an ein Rauchwassernetz und/oder einen Brauchwasserspeicher (2) anschließbar ist.
  6. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) thermisch isoliert ist.
  7. Energieversorgungsaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Wärmetauscher oder ein zusätzlicher Verdampfer zur Nutzung der in dem Gehäuse (6) anfallenden Abwärmer vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Wärmetauscher oder der zusätzliche Verdampfer Teil des Wärmeträgerkreislaufs (13) ist.
  8. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträgerkreislauf (13) ein- oder mehrkreisig ausgebildet ist.
  9. Energieversorgungsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Frequenzumformer oder eine Phasenschnittsteuerung für den Elektromotor (11) umfasst.
  10. Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie, vorzugsweise unter Verwendung eines Energieversorgungsaggregats (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend den Betrieb einer elektromotorisch angetriebenen Wärmepumpe mittels elektrischer Energie, die aus dem Betrieb einer Einrichtung zur Kraft-Wärmekoppelung bezogen wird, wobei eine Leistungsregelung für den elektromotorischen Antrieb der Wärmepumpe vorgesehen ist und die Leistungsregelung wahlweise die elektrische Energie ausspeist oder der Wärmepumpe zuführt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Kraftwärmekoppelung umfassend einen Generator sowie die Wärmepumpe umfassend einen Verdichter so betrieben werden, dass der Gasmotor und der Verdichter jeweils in einem Betriebspunkt betrieben werden.
DE102014010789.2A 2014-07-17 2014-07-17 Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie Pending DE102014010789A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014010789.2A DE102014010789A1 (de) 2014-07-17 2014-07-17 Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014010789.2A DE102014010789A1 (de) 2014-07-17 2014-07-17 Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014010789A1 true DE102014010789A1 (de) 2016-01-21

Family

ID=55021466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014010789.2A Pending DE102014010789A1 (de) 2014-07-17 2014-07-17 Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014010789A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3327361A1 (de) * 2016-11-28 2018-05-30 International Solar Energy Research Center Konstanz E.V. Heizkraftwerk und verfahren zum betrieb eines solchen
DE202019105510U1 (de) * 2019-10-07 2021-01-21 Sel Aktiv Gmbh Blockheizkühlkraftwerk

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1551994A1 (de) 1967-09-20 1970-03-19 Peter Rabien Waermepumpe zum Heizen und zur Warmwasserbereitung
DE19513710A1 (de) * 1994-04-20 1995-10-26 Volkswagen Ag Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und Anordnung derselben in einem Kraftfahrzeug
DE202005009663U1 (de) * 2004-03-20 2005-09-22 RÄSS, Martin Blockheizkraftwerk
DE202009016299U1 (de) * 2009-12-01 2010-03-11 Kilian, Ilka Anlage zur Erzeugung von Strom und/oder Wärme
EP2299098A2 (de) * 2009-09-07 2011-03-23 SCHMID, Walter Anlage zur Bereitstellung von Wärmeenergie
DE202012011715U1 (de) * 2012-12-07 2014-03-10 Stadtwerke Langenfeld Gmbh Vorrichtung zum Bereitstellen von Nutzwärme zum Beheizen eines Volumens sowie Verwendung einer Kraftwärmemaschine dabei

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1551994A1 (de) 1967-09-20 1970-03-19 Peter Rabien Waermepumpe zum Heizen und zur Warmwasserbereitung
DE19513710A1 (de) * 1994-04-20 1995-10-26 Volkswagen Ag Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage und Anordnung derselben in einem Kraftfahrzeug
DE202005009663U1 (de) * 2004-03-20 2005-09-22 RÄSS, Martin Blockheizkraftwerk
EP2299098A2 (de) * 2009-09-07 2011-03-23 SCHMID, Walter Anlage zur Bereitstellung von Wärmeenergie
DE202009016299U1 (de) * 2009-12-01 2010-03-11 Kilian, Ilka Anlage zur Erzeugung von Strom und/oder Wärme
DE202012011715U1 (de) * 2012-12-07 2014-03-10 Stadtwerke Langenfeld Gmbh Vorrichtung zum Bereitstellen von Nutzwärme zum Beheizen eines Volumens sowie Verwendung einer Kraftwärmemaschine dabei

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3327361A1 (de) * 2016-11-28 2018-05-30 International Solar Energy Research Center Konstanz E.V. Heizkraftwerk und verfahren zum betrieb eines solchen
DE202019105510U1 (de) * 2019-10-07 2021-01-21 Sel Aktiv Gmbh Blockheizkühlkraftwerk

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015014648A1 (de) Wärmetechnische verschaltung einer geothermiequelle mit einem fernwärmenetz
DE102011113695A1 (de) Kombination einer Windkraftanlage bzw. Photovoltaikanlage mit einer Kältemittel-Wärmepumpen-Anlage zur Heiznutz-Wärmegewinnung ohne Umweltbelastung durch CO2-Emissionen
DE102007063141A1 (de) Heizungsvorrichtung zum Beheizen eines Gebäudes mittels einer von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Wärmepumpe
EP2986825A1 (de) Energiespeicheranordnung zur flexibilisierung von kraftwerken
WO2012107177A1 (de) Stationäres kraftwerk, insbesondere gaskraftwerk, zur stromerzeugung
EP2496896A1 (de) Kompakte kälteeinheit
EP2299098B1 (de) Anlage zur Bereitstellung von Wärmeenergie
DE102014010789A1 (de) Energieversorgungsaggregat zur Bereitstellung elektrischer und thermischer Energie sowie Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie
DE102007027725A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Nutz-Wärme und/oder Nutz-Kälte
EP1895139B1 (de) Energieversorgungssystem
EP2115283A2 (de) Hausenergieversorgungsanlage
DE202005009663U1 (de) Blockheizkraftwerk
EP2564036A2 (de) Kopplungssystem für eine hybridenergieanlage
DE202008001386U1 (de) Heizanlage durch Anordnung eines Verbrennungsmotors mit Generator und Luft-Wasser Wärmepumpe
DE102009060887A1 (de) System zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie
DE102007056201A1 (de) Hybridfahrzeug mit einer Vorrichtung zu dessen Kühlung und/oder zu dessen Innenraumheizung sowie entsprechendes Verfahren
DE102008019695B3 (de) Ein kompaktes Wasserstoffverbrennungssystem mit Dampferzeugung, welches eine Mikrodampfturbine für den Antrieb eines umweltfreundlichen Elektro-Hybridfahrzeugs verwendet
DE102007037474A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Betrieb einer Erdwärmeanlage
EP2752574A2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum bereitstellen von Nutzwärme sowie verwendung einer Kraftwärmemaschine dabei
DE102007003918B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Luftwärmepumpe mit Druckaustauscher-Zellenringsystem und Pulsationstriebwerk
WO2011020463A2 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben von blockheizkraftwerken
DE3001315A1 (de) Gewinn mechanischer leistung aus umwelt- oder abwaerme, antrieb einer waermepumpen- bzw. kaeltepumpenanlage
DE102007016212A1 (de) Verfahren und Anordnung zum Betrieb einer Heizungs- und/oder Kühlungsanlage für Innenräume
AT518479B1 (de) Vorrichtung mit einem Kältemittelkreislauf
EP0056786A1 (de) Wärmepumpenanordnung und Verwendung eines Kältemitteldampfmotors

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE

Representative=s name: HOHENDORF KIERDORF PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE