DE102015200041A1 - Kraft-Wärme-Kopplungssystem - Google Patents

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Abstract

KWK-System umfassend ein KWK-Gerät (1) mit einen Generator und Mitteln zum Nutzen der Abwärme, umfassend eine Batterie (2) zur Zwischenspeicherung der vom Generator erzeugten elektrischen Energie, dadurch gekennzeichnet, dass das KWK-System einen KWK-Konverter (3) zum Umwandeln der vom Generator erzeugten Spannung in eine Gleichspannung, die an einen Gleichspannungsnetz (5) zur Verfügung gestellt wird, und dass das KWK-System einen Batterie-Lade/Entladesteller (4) zum Aufladen der Batterie (2) aus dem Gleichspannungsnetz sowie zum Einspeisen der gespeicherten Energie aus der Batterie (2) in das Gleichspannungsnetz umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraft-Wärme-Kopplungssystem (KWK-System).
  • Allgemein wird die Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils von KWK Systemen angestrebt zur besseren Wirtschaftlichkeit und die Erhöhung der Einspeiseleistung zur Steigerung der Autarkie.
  • Stand der Technik ist der Einsatz einer Batterie auf der Wechselspannungsseite. Der KWK-Betrieb erfolgt stromgeführt. KWK System und Batteriesystem sind Wechselspannungsseitig verbunden. Dabei fallen Wandlungsverluste für die AC/DC- und die DC/AC-Wandlung an.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Wandlungsverluste zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem KWK-System gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
  • Gegenstand der Erfindung ist der Einsatz eines Gleichspannungsreglers bei einem KWK System zum Einstellen einer vorgegeben Gleichspannung für den Lastanschluss, der Einsatz eines Gleichspannungsreglers bei einer Batterie zum Stellen einer vorgegeben Gleichspannung für den Lastanschluss. Der Lastanschluss des Batteriekonverters ist mit dem Lastausgang des KWK Konverters verbunden. Ein DC/AC Wechselrichter, sowie ein DC/DC Stromrichter sind ebenfalls mit dem Gleichspanungsnetz (KWK u. Batterie) verbunden und können die AC bzw. DC Lasten der Liegenschaft versorgen. Der DC Anschluss stellt zusätzlich eine Ladeeinrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge dar.
  • Vorteil der Erfindung ist die Vermeidung von Übertragungsverlusten, hohe Einspeiseleistung des Systems unabhängig der Nennleistung des KWK, hoher Eigenverbrauchsanteil, hohe Autarkie erreichbar, die Leistung und die Größe des KWK Systems können zu Gunsten der Investitionskosten reduziert werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figur detailliert erläutert.
  • Ein System bestehend aus einem Kraft-Wärme-Kopplungsgerät, einer Batterie, eines Stromrichters für das KWK, eines Stromrichters für die Batterie, eines gemeinsamen Gleich zu Wechsel-spannungsrichters, eines Gleichspannungsrichters befindet sich in einem gemeinsamen Gehäuse. Die Komponenten können auch in einzelnen Gehäusen untergebracht werden.
  • Dabei verfügt das KWK System über einen Stromrichter, welcher eine Gleichspannung auf der Lastseite einstellt. Die Batterie ist ebenfalls mit einem Stromrichter verbunden, welcher auf der Lastseite ebenfalls eine Gleichspannung einstellt. Beide Stromrichter sind elektrisch miteinander verbunden. Das Spannungsniveau auf der Lastseite beider Konverter ist dabei so gestaltet, dass diese elektrisch verbunden werden können. Die Stromrichter verfügen jeweils über einen Spannungssteller, welcher die Spannung in Abhängigkeit der gewünschten Betriebsweise einstellen kann. Zusätzlich kann eine Photovoltaikanlage, ebenfalls mit einem Stromrichter und Spannungsteller, mit dem KWK Stromrichter und dem Batteriestromrichter verbunden werden. Dabei können die jeweiligen Leitungsabzweige der Stromrichter auf einer gemeinsamen Verbindungsschiene oder an einzelnen Abzweigleitungen angeschlossen werden. Die Stromrichter der Erzeuger bzw. der Batteriekomponenten sind zusätzlich mit einem gemeinsamen Wechselrichter verbunden, welcher die anliegende Gleichspannung auf der Eingangsseite in ein, für die Liegenschaft oder das zu versorgende Netz, nutzbares Wechselspannungsniveau auf der Ausgangsseite transferiert. Je nach Betriebsweise kann die elektrische Energie sowohl von Wechsel- nach Gleichspannung oder umgekehrt gerichtet werden. Ebenfalls kann ein Wechselspannungsnetz mit dem Wechselrichter auf der Lastseite verbunden werden, an welchem sich das öffentliche Versorgungsnetz oder ein eigenständiges Versorgungsnetz befindet.
  • Parallel zum Wechselrichter ist ein Gleichrichter zum Anschluss von Gleichspannungslasten mit den Stromrichtern der Erzeuger bzw. der Batteriekomponenten verbunden. Dieser Gleichrichter kann ebenfalls elektrische von der System auf die Lastseite und umgekehrt übertragen. An diesen Gleichrichter kann ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug zum Laden oder Entladen und/oder Gleichspannungslasten innerhalb des Gebäudes angeschlossen werden. Das Spannungsniveau auf der Lastseite kann beliebig, je nach Anwendungsfall, eingestellt werden. Ebenfalls kann ein Gleichspannungsnetz mit dem Gleichrichter auf der Lastseite verbunden werden, an welchem sich das öffentliche Versorgungsnetz oder ein eigenständiges Versorgungsnetz befindet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    KWK Gerät (umfasst Brennstoffzelle, Stirling, Otto, Thermoakustik, Turbine, Dampfmotor, Rankine, Diesel, Wankel)
    2
    Batterie (Akku)
    3
    KWK-Konverter (DC/DC oder AC/DC)
    4
    Batterie-Lade/Entladesteller (DC/DC)
    5
    Gleichspannungsnetz
    6
    Inverter für AC-Netzanschluss (DC/AC)
    7
    Netzanschluss-Wechselspannungsnetz (zB: 230VAC)
    8
    Konverter (DC/DC) für DC-Netzanschluss
    9
    Zweites Gleichspannungsnetz (zB: 46VDC)

Claims (5)

  1. KWK-System umfassend ein KWK-Gerät (1) mit einen Generator und Mitteln zum Nutzen der Abwärme, umfassend eine Batterie (2) zur Zwischenspeicherung der vom Generator erzeugten elektrischen Energie, dadurch gekennzeichnet, dass das KWK-System einen KWK-Konverter (3) zum Umwandeln der vom Generator erzeugten Spannung in eine Gleichspannung, die an einen Gleichspannungsnetz (5) zur Verfügung gestellt wird, und dass das KWK-System einen Batterie-Lade/Entladesteller (4) zum Aufladen der Batterie (2) aus dem Gleichspannungsnetz sowie zum Einspeisen der gespeicherten Energie aus der Batterie (2) in das Gleichspannungsnetz umfasst.
  2. KWK-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das KWK-System einen Inverter (6) zum Umwandeln der Gleichspannung aus dem Gleichspannungsnetz (5) in eine Wechselspannung für den Netzanschluss (7) umfasst
  3. KWK-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichspannungsnetz (5) mit einem Konverter (8) zum Anschluss an ein zweites Gleichspannungsnetz (9) verbunden ist.
  4. KWK-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Gleichspannungsnetz (9) mit einer Photovoltaik-Anlage zum Einspeisen von Solarstrom in das Gleichspannungsnetz (5) verbunden ist.
  5. KWK-System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das das zweite Gleichspannungsnetz (9) mit einem Anschluss zum Aufladen eines batteriebetriebenen Fahrzeugs verbunden ist.
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DE102019215004A1 (de) * 2019-09-30 2021-04-01 Rd Estate Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Abführen eines Fluids aus einem Vakuumbehälter, Vorrichtung zum Kondensieren eines dampfförmigen Mediums und Abführen des Kondensats sowie Kraft-Wärme-Kopplungsanlage

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Title
BOROYEVICH, D. [et al.] : Future Electronic Power Distribution Systems - A contemplative view -. In : 12 th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM, 2010, IEEE, S.1369-1380. -ISBN 1-4244-7020-4 *
BOROYEVICH, D. [et al.] : Future Electronic Power Distribution Systems – A contemplative view -. In : 12 th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM, 2010, IEEE, S.1369-1380. –ISBN 1-4244-7020-4

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