DE102017118706A1 - Bidirectional solar filling station and method for operating a solar filling station - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Solartankstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt, umfassend ein Solarmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie, einen Energiespeicher, eine Schnellladestation für wenigstens ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und einen bidirektionalen Netzanschluss zur Entnahme sowie zum Einspeisen von elektrischer Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Solartankstelle. Um eine Solartankstelle bereitzustellen, die einen besonders wirtschaftlichen, zuverlässigen und unterbrechungsfreien Betrieb der Solartankstelle ermöglichen, wobei die Solartankstelle zugleich eine erhöhte Unabhängigkeit von einer externen Stromversorgung aus dem Leitungsnetz eines Stromversorgers aufweist und darüber hinaus aktiv und selbsttätig zu einer Stabilisierung des Leitungsnetzes beitragen kann, ist vorgesehen, dass ein Netzfrequenzmessgerät mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz sowie eine Vorrichtung zum Energiemanagement zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Solarmodul (2), dem Energiespeicher, dem Leitungsnetz der Stromversorgung vorgesehen ist, wobei mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement in Abhängigkeit der mit dem Netzfrequenzmessgerät gemessenen Netzfrequenz eine Einspeisung aus dem Energiespeicher und dem Solarmodul (2) in das Leitungsnetz der Stromversorgung sowie eine Entnahme aus dem Leitungsnetz in den Energiespeicher steuerbar ist.The invention relates to a solar charging station for charging electrically operated vehicles and for participation in the control energy market, comprising a solar module for generating electrical energy, an energy storage, a fast charging station for at least one electrically powered vehicle and a bidirectional power supply for removal and for feeding electrical energy the mains supply of the power supply. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a solar charging station. In order to provide a solar charging station, which allow a particularly economical, reliable and uninterrupted operation of the solar charging station, the solar charging station at the same time has increased independence from an external power supply from the power grid of an electricity supplier and beyond can actively and automatically contribute to a stabilization of the pipeline network is provided that a mains frequency measuring device with a measuring frequency of at least 1 mHz and a device for energy management to control the energy flow between the solar module (2), the energy storage, the power supply network, is provided by means of the device for energy management depending on the with the power frequency meter measured grid frequency, a feed from the energy storage and the solar module (2) in the power supply network of the power supply and a removal from the mains network in the energy storage is controllable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solartankstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt, umfassend ein Solarmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie, einen Energiespeicher, eine Schnellladestation für wenigstens ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und einen bidirektionalen Netzanschluss zur Entnahme sowie zum Einspeisen von elektrischer Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer bidirektionalen Solartankstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt.The invention relates to a solar charging station for charging electrically operated vehicles and for participation in the control energy market, comprising a solar module for generating electrical energy, an energy storage, a fast charging station for at least one electrically powered vehicle and a bidirectional power supply for removal and for feeding electrical energy the mains supply of the power supply. Furthermore, the invention relates to a method for operating a bidirectional solar charging station for charging electrically powered vehicles and to participate in the control energy market.

Solartankstellen sowie Verfahren zum Betrieb von Solartankstellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Solartankstellen weisen dabei wenigstens ein Solarmodul zur Erzeugung eines Ladestroms sowie eine Ladevorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug auf. Darüber hinaus verfügen einige der bekannten Solartankstellen auch über einen Anschluss an das Leitungsnetz der Stromversorgung, um bei fehlender oder unzureichender Leistung des Solarmoduls den Ladestrom aus dem Leitungsnetz zu beziehen und um bei einem Leistungsüberschuss überschüssige Energie, insbesondere die nicht zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs benötigte elektrische Energie, in das Leitungsnetz der Stromversorgung einzuspeisen.Solar filling stations and methods for operating solar filling stations are known from the prior art. The known solar filling stations have at least one solar module for generating a charging current and a charging device for an electrically operated vehicle. In addition, some of the known solar filling stations also have a connection to the power supply network to obtain the charging current from the line network in the absence or inadequate performance of the solar module and excess energy, in particular those not needed to charge an electrically powered vehicle electrical energy to feed into the power grid of the power supply.

Die bekannten Solartankstellen haben allerdings den Nachteil, dass die Solartankstellen elektrische Energie aus dem Leitungsnetz abnehmen müssen, wenn keine entsprechende Solarleistung an der Solartankstelle sowie aus anderen an das Leitungsnetz angeschlossenen Solaranlagen zur Verfügung steht, wodurch zu diesem Zeitpunkt der Strompreis besonders hoch und die Stabilität des Leitungsnetzes der Stromversorgung besonders gering ist. Zum Zeitpunkt einer Einspeisung von elektrischer Energie durch die Solartankstelle in das Leitungsnetz speisen hingegen auch zahlreiche weitere Solaranlagen in das Leitungsnetz ein, so dass ein Überschuss vorliegt und somit die Vergütung der Einspeisung besonders gering ist. Dies führt dazu, dass die Solartankstelle eine geringe Wirtschaftlichkeit aufweist. Darüber hinaus ist in Regionen mit einem nicht ausreichend stabilisierten Leitungsnetz oder zu Zeiten einer besonders hohen Belastung des Leitungsnetzes der Stromversorgung bei herkömmlichen Solartankstellen nicht gewährleistet, dass diese zuverlässig und mit voller Leistung elektrische Energie für mehrere elektrisch betriebene Fahrzeuge zeitgleich zur Verfügung stellen können.However, the known solar fueling stations have the disadvantage that the solar charging stations must remove electrical energy from the mains network, if no corresponding solar power to the solar charging station and other connected to the mains solar systems is available, which at this time the price of electricity is particularly high and the stability of the Line network of the power supply is particularly low. On the other hand, at the time of feeding in electrical energy through the solar filling station into the mains network, numerous other solar systems feed into the pipeline network, so that there is a surplus and thus the remuneration of the feed is particularly low. This leads to the fact that the solar filling station has a low cost. In addition, in regions with an insufficiently stabilized pipeline network or at times of a particularly high load on the power supply network in conventional solar charging stations is not guaranteed that they can provide reliable and full power electrical energy for multiple electric vehicles at the same time.

Ein in den kommenden Jahren sich erhöhender Anteil von elektrisch betriebenen Fahrzeugen im Straßenverkehr sowie der daraus resultierende, stark gesteigerte Bedarf an Ladestationen wird dabei zu einer weiteren Destabilisierung des Leitungsnetzes beitragen und zumindest zeitweilig zu einem Defizit in der zur Verfügung stellbaren Ladeleistung führen. Darüber hinaus führt ein steigender Anteil alternativer Energiequellen, wie Solar- und Windenergie, zu deutlich höheren Schwankungen der Netzfrequenz und damit zu einer Destabilisierung des Leitungsnetzes der Stromversorgung. Herkömmliche Solartankstellen sind dabei Teil dieses Problems, da diese zu Zeiten einer geringen Verfügbarkeit alternativer Energie ebenfalls das ohnehin belastete Leitungsnetz der Stromversorgung weiter belasten.An increasing proportion of electrically operated vehicles in road traffic in the coming years and the resulting, greatly increased demand for charging stations will contribute to a further destabilization of the pipeline network and at least temporarily lead to a deficit in the available charging power. In addition, an increasing share of alternative energy sources, such as solar and wind energy, leads to significantly higher fluctuations of the grid frequency and thus to a destabilization of the power supply network. Conventional solar refueling stations are part of this problem, since they also continue to burden the already polluted power supply network in times of low availability of alternative energy.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Solartankstelle sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Solartankstelle bereitzustellen, die einen besonders wirtschaftlichen, zuverlässigen und unterbrechungsfreien Betrieb der Solartankstelle ermöglichen, wobei die Solartankstelle zugleich eine erhöhte Unabhängigkeit von einer externen Stromversorgung aus dem Leitungsnetz eines Stromversorgers aufweist und darüber hinaus aktiv und selbsttätig zu einer Stabilisierung des Leitungsnetzes beitragen kann.The invention is therefore based on the object to provide a solar charging station and a method for operating such a solar charging station, which allow a particularly economical, reliable and uninterrupted operation of the solar charging station, the solar charging station at the same time increased independence from an external power supply from the power grid of a power supplier and can also contribute actively and automatically to a stabilization of the pipeline network.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Solartankstelle gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a solar charging station according to claim 1 and a method according to claim 4. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße bidirektionale Solartankstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt weist ein Solarmodul zur Erzeugung von elektrischer Energie, einen Energiespeicher, eine Schnellladestation für wenigstens ein elektrisch betriebenes Fahrzeug und einen bidirektionalen Netzanschluss zur Entnahme sowie zum Einspeisen von elektrischer Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung auf. Weiterhin ist ein Netzfrequenzmessgerät mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz sowie eine Vorrichtung zum Energiemanagement zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Solarmodul, dem Energiespeicher, dem Leitungsnetz der Stromversorgung und ggf. einem über die Schnellladestation zu ladenden elektrisch betriebenen Fahrzeug vorgesehen, wobei mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement in Abhängigkeit der mit dem Netzfrequenzmessgerät gemessenen Netzfrequenz eine Einspeisung aus dem Energiespeicher und/oder dem Solarmodul in das Leitungsnetz der Stromversorgung sowie eine Entnahme aus dem Leitungsnetz in den Energiespeicher oder mittels der Schnellladesäule in ein zu ladendes elektrisch betriebenes Fahrzeug steuerbar ist.The bidirectional solar filling station according to the invention for charging electrically operated vehicles and for participating in the control energy market has a solar module for generating electrical energy, an energy storage, a fast charging station for at least one electrically powered vehicle and a bidirectional power supply for removal and for feeding electrical energy into the pipeline network the power supply on. Furthermore, a mains frequency measuring device with a measuring frequency of at least 1 mHz and a device for energy management to control the energy flow between the solar module, the energy storage, the power supply network and possibly provided via the fast charging station electrically powered vehicle is provided, by means of the device for Energy management depending on the measured with the power frequency meter mains frequency is a feed from the energy storage and / or the solar module in the line network of the power supply and a removal from the line network in the energy storage or by means of the fast charging in an electrically powered vehicle to be charged controllable.

Der Erfinder hat erkannt, dass durch die Anordnung eines Energiespeichers in der Solartankstelle in vorteilhafter Weise eine erhöhte Unabhängigkeit von dem Leitungsnetz der Stromversorgung erreicht werden kann, indem mittels des Solarmoduls erzeugte elektrische Energie darin bis zur Verwendung zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gespeichert werden kann und dadurch darüber hinaus auch ein besonders zuverlässiger und unterbrechungsfreier Betrieb der Solartankstelle unabhängig von der Stabilität des Leitungsnetzes der Stromversorgung möglich ist. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Solartankstelle eine gesteuerte Einspeisung von elektrischer Energie aus dem Energiespeicher in das Leitungsnetz der Stromversorgung bei einem Absinken der Netzfrequenz unter einen Sollnetzfrequenzwert sowie eine Entnahme von Energie aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung bei einem Übersteigen der Netzfrequenz über einen Sollnetzfrequenzwert, wodurch die Solartankstelle zur Stabilisierung des Leitungsnetzes beitragen kann. Dabei erfolgt in vorteilhafter Weise die Bestimmung der Netzfrequenz in jeder Solartankstelle mittels eines Netzfrequenzmessgerätes, sodass die Solartankstelle selbsttätig und unabhängig zur Stabilisierung des Leitungsnetzes der Stromversorgung beitragen kann. The inventor has recognized that the arrangement of an energy storage in the solar charging station advantageously an increased independence of the power supply network can be achieved by electric energy generated by the solar module can be stored therein until used for charging an electrically powered vehicle and In addition, a particularly reliable and uninterrupted operation of the solar filling station is possible regardless of the stability of the power supply network. In addition, the solar fueling station according to the invention allows a controlled feed of electrical energy from the energy storage in the power supply network with a drop in the grid frequency below a nominal network frequency value and a withdrawal of energy from the power supply network in excess of the grid frequency via a nominal network frequency, whereby the solar charging station contribute to the stabilization of the pipeline network. In this case, the determination of the grid frequency in each solar filling station is advantageously carried out by means of a mains frequency meter, so that the solar filling station can automatically and independently contribute to the stabilization of the line network of the power supply.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer bidirektionalen Solartankstelle zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt wird mittels eines Netzfrequenzmessgerätes die Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz gemessen und die gemessene Netzfrequenz an eine Vorrichtung zum Energiemanagement übertragen, wobei die Vorrichtung zum Energiemanagement die mittels eines Solarmoduls gewonnene Energie auf eine Schnellladesäule für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, einen Energiespeicher der Solartankstelle und das Leitungsnetz der Stromversorgung verteilt. Weiterhin steuert die Vorrichtung zum Energiemanagement das Laden des elektrisch betriebenen Fahrzeugs aus dem Solarmodul und/oder aus dem Energiespeicher und/oder aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung Fund schließlich regelt die Vorrichtung zum Energiemanagement in Abhängigkeit der gemessenen Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung das Bereitstellen von Energie für den primären Regelenergiemarkt des Leitungsnetzes der Stromversorgung aus dem Energiespeicher und dem Solarmodul.In the method according to the invention for operating a bidirectional solar charging station for charging electrically powered vehicles and for participation in the balancing energy market, the mains frequency of the power supply network network is measured at a measuring frequency of at least 1 MHz and the measured mains frequency is transmitted to a power management device by means of a mains frequency measuring device the energy management device distributes the energy obtained by means of a solar module to a fast charging station for an electrically operated vehicle, an energy store of the solar charging station and the power supply network. Furthermore, the device for energy management controls the charging of the electrically operated vehicle from the solar module and / or from the energy storage and / or from the power supply network Fund Finally, the device for energy management depending on the measured network frequency of the power supply network controls the provision of energy for the primary control energy market of the power supply network from the energy storage and the solar module.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine besonders leichte Anpassung des Betriebs der Solartankstelle an die jeweilige Leistung des Solarmoduls, an die zur Verfügung stehende Kapazität des Energiespeichers, an die erforderliche Ladekapazität bzw. -leistung für angeschlossene, zu ladende Fahrzeuge sowie an die Belastungssituation und Stabilität des Leitungsnetzes der Stromversorgung möglich. Weiterhin ist mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement der erfindungsgemäßen Solartankstelle in besonders einfacher Weise eine Stabilisierung des Leitungsnetzes durch eine bedarfsweise Bereitstellung von Energie aus dem Energiespeicher als schnell abrufbare primäre Regelenergie oder durch die Aufnahme überschüssiger Energie in den Energiespeicher möglich, wodurch insbesondere bei zahlreichen, an das Leitungsnetz angeschlossenen Solartankstellen eine lokale, selbsttätige und besonders schnelle Stabilisierung erfolgen kann.By means of the method according to the invention is a particularly easy adaptation of the operation of the solar charging station to the respective power of the solar module, the available capacity of the energy storage, the required charging capacity or performance for connected, to be loaded vehicles as well as the load situation and stability of the Line network of the power supply possible. Furthermore, by means of the device for energy management of the solar fuel station according to the invention in a particularly simple manner, a stabilization of the network by a supply of energy from the energy storage as quickly retrievable primary control energy or by absorbing excess energy in the energy storage possible, which in particular at numerous, to the Line network connected solar stations a local, automatic and very fast stabilization can be done.

Eine bidirektionale Solartankstelle im Sinne der Erfindung ist zunächst jede Station zum Laden wenigstens eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, die zumindest einen Teil, bevorzugt die gesamte zum Laden bereitgestellte Energie aus einem an oder bei der Station angeordneten Solarmodul bezieht und dabei weiterhin einen Anschluss an das Leitungsnetz der Stromversorgung aufweist, der bidirektional betrieben werden kann, d.h., aus dem sowohl elektrische Energie entnommen, als auch eingespeist werden kann. Dabei ist sowohl der Energiespeicher als auch der Anschluss an das Leitungsnetz zur Teilnahme am Primärregelenergiemarkt geeignet. Bevorzugt ist die Solartankstelle und insbesondere der Energiespeicher derart ausgelegt, dass unabhängig von der Wetterlage mehrere elektrisch betriebene Fahrzeuge pro Tag geladen werden können, ohne Energie aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung beziehen zu müssen. Dabei kann die Solartankstelle sowohl als öffentliche Ladestation für Kunden gegen Entgelt als auch als private Ladestation eines Unternehmens oder eines Privateigentümers für die zugehörigen elektrisch betriebenen Fahrzeuge ausgelegt sein.A bidirectional solar charging station in the sense of the invention is first of all each station for charging at least one electrically operated vehicle, which relates at least a part, preferably all of the energy provided for charging from a solar module arranged at or at the station and furthermore a connection to the mains network of Power supply, which can be operated bidirectionally, ie, taken from the both electrical energy, as can be fed. Both the energy storage and the connection to the pipeline network are suitable for participation in the primary control energy market. Preferably, the solar charging station and in particular the energy storage is designed so that regardless of the weather conditions several electrically operated vehicles can be charged per day, without having to obtain energy from the power supply network. The solar charging station can be designed both as a public charging station for customers for a fee and as a private charging station of a company or a private owner for the associated electrically powered vehicles.

Der Anschluss der Solartankstelle an das Leitungsnetz der Stromversorgung kann grundsätzlich beliebig gebildet sein und ist dabei insbesondere entsprechend dem im Aufstellgebiet der Solartankstelle gültigen Standard gestaltet, so dass dieser eine Teilnahme am Leitungsnetz des jeweiligen Stromversorgers sowie am Primärregelenergiemarkt erlaubt.The connection of the solar charging station to the power supply network of the power supply can in principle be arbitrarily formed and is designed in particular according to the standard in the installation area of the solar charging station standard, so that this allows participation in the network of the respective electricity supplier and the primary control energy market.

In Abhängigkeit vom jeweils vorgegebenen Betriebszustand der Solartankstellen nimmt diese mit dem Energiespeicher am primären Regelenergiemarkt teil, d.h., sie stellt kurzfristig, innerhalb von Sekunden abrufbar Energie zur Stabilisierung des Leitungsnetzes zur Aufrechterhaltung der vorbestimmten Sollnetzfrequenz, in Deutschland von 50 Hz, bereit. Daneben kann die Solartankstelle noch beliebige weitere technische und nicht-technische Einrichtungen umfassen.Depending on the particular operating state of the solar stations this participates with the energy storage in the primary control energy market, that is, it provides short-term, within seconds retrievable energy to stabilize the network to maintain the predetermined nominal network frequency, in Germany of 50 Hz ready. In addition, the solar filling station can include any other technical and non-technical facilities.

Bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug kann es sich grundsätzlich um jede Art von Fahrzeug handeln, das zum Antrieb zumindest teilweise elektrische Energie verwendet, die dem Fahrzeug im Rahmen eines Ladevorgangs zugeführt werden muss. Dabei kann das Fahrzeug sowohl ausschließlich oder ergänzend zu einer anderen Antriebstechnologie, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, einen elektrischen Antrieb aufweisen. Weiterhin kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges Fahrzeug, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Bus, einen Lastkraftwagen, einen Gabelstapler, ein Motorrad, ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor oder auch ein beliebiges Nutzfahrzeug handeln.An electrically powered vehicle can basically be any type of vehicle that is at least capable of driving partially uses electrical energy that must be supplied to the vehicle during a charging process. In this case, the vehicle can have an electric drive either exclusively or in addition to another drive technology, for example an internal combustion engine. Furthermore, it may in principle be any vehicle, such as a passenger car, a bus, a truck, a forklift, a motorcycle, a bicycle with electric auxiliary motor or any commercial vehicle.

Unter einem Solarmodul wird zunächst jede Baugruppe verstanden, die geeignet ist, um Licht, insbesondere Sonnenlicht, in elektrische Energie umzuwandeln. Bevorzugt erfolgt die Umwandlung ausschließlich mittels Solarzellen bzw. photovoltaischen Zellen. Ebenfalls bevorzugt weist ein Solarmodul mehrere miteinander in Serie und/oder parallel geschaltete Solarzellen auf. Bevorzugt umfasst das Solarmodul auch einen Halte- oder Stützrahmen für die Solarzellen und/oder eine transparente Schutzabdeckung, insbesondere aus Glas oder Kunststoff. Die Solartankstelle weist wenigstens ein Solarmodul auf, das an oder im Umfeld der Solartankstelle angeordnet ist, wobei das Solarmodul bevorzugt geneigt angeordnet ist, insbesondere geneigt auf die Sonne zu bzw. in Südrichtung. Weiterhin umfasst ein Solarmodul wenigstens einen elektrischen Anschluss zur Verbindung mit der Solartankstelle, insbesondere eine Vorrichtung zum Energiemanagement oder einen Energiespeicher der Solartankstelle. Bevorzugt ist das Solarmodul in einer erhöhten Position, beispielsweise auf einem Halter, Mast oder einem Dach der Solartankstelle angeordnet.A solar module is first understood to mean any module which is suitable for converting light, in particular sunlight, into electrical energy. The conversion preferably takes place exclusively by means of solar cells or photovoltaic cells. Also preferably, a solar module has a plurality of solar cells connected in series and / or in parallel. Preferably, the solar module also includes a support or support frame for the solar cells and / or a transparent protective cover, in particular of glass or plastic. The solar charging station has at least one solar module, which is arranged on or in the vicinity of the solar charging station, wherein the solar module is preferably arranged inclined, in particular inclined to the sun to or in the south. Furthermore, a solar module comprises at least one electrical connection for connection to the solar charging station, in particular a device for energy management or an energy storage of the solar charging station. Preferably, the solar module is arranged in an elevated position, for example on a holder, mast or a roof of the solar charging station.

Unter einem Energiespeicher wird jede Vorrichtung verstanden, die elektrische Energie speichern kann, wobei die Speicherung bevorzugt auf elektrochemischer Basis erfolgt. Dazu weist der Energiespeicher besonders bevorzugt wenigstens eine und ganz besonders bevorzugt eine Vielzahl von Batterien bzw. Akkumulatoren auf. Dabei ist der Energiespeicher grundsätzlich vielfach lad- und entladbar. Die gesamte Speicherkapazität kann sich dabei aus einer einzigen Vorrichtung oder aber aus einer Mehrzahl von miteinander elektrisch verbundenen, eigenständigen Vorrichtungen ergeben. Bevorzugt ist der Energiespeicher in der Solartankstelle in einem Gehäuse oder einem Gebäude angeordnet, das sowohl überirdisch als auch unterirdisch gebildet sein kann.An energy store is understood as meaning any device which can store electrical energy, the storage preferably taking place on an electrochemical basis. For this purpose, the energy store particularly preferably has at least one and very particularly preferably a multiplicity of batteries or accumulators. In principle, the energy storage is often loadable and dischargeable. The entire storage capacity may result from a single device or from a plurality of electrically connected, separate devices. Preferably, the energy storage is arranged in the solar charging station in a housing or a building, which may be formed both above ground and underground.

Der Energiespeicher umfasst bevorzugt mehrere Blei- und/oder Lithium-Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer-, Lithium-Eisenphosphat- und/oder Lithium-Titanat-Akkumulatoren. Besonders bevorzugt ist der Energiespeicher aus einer Mehrzahl zueinander identischer Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren, gebildet. Ebenfalls bevorzugt sind die einzelnen Akkumulatoren an dem Energiespeicher austauschbar festgelegt, wodurch in besonders einfacher Weise eine Reparatur und Wartung des Energiespeichers möglich ist.The energy store preferably comprises a plurality of lead and / or lithium accumulators, in particular lithium-ion, lithium-polymer, lithium-iron-phosphate and / or lithium-titanate accumulators. The energy store is particularly preferably formed from a plurality of mutually identical accumulators, in particular lithium-ion accumulators. Also preferably, the individual accumulators are set interchangeably on the energy storage, whereby a repair and maintenance of the energy storage is possible in a particularly simple manner.

Der Energiespeicher weist vorzugsweise wenigstens eine Kapazität auf, die für eine vollständige Ladung, besonders bevorzugt für wenigstens das dreifache einer Ladung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausreicht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hat der Energiespeicher eine Kapazität von wenigstens 200 kWh, bevorzugt wenigstens 300 kWh und besonders bevorzugt wenigstens 400 kWh.The energy store preferably has at least one capacity which is sufficient for a complete charge, particularly preferably for at least three times the charge of an electrically operated vehicle. In an advantageous embodiment of the energy storage device has a capacity of at least 200 kWh, preferably at least 300 kWh and more preferably at least 400 kWh.

Unter einer Schnellladestation wird grundsätzlich eine Vorrichtung verstanden, mittels der ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bzw. dessen Energiespeicher mit elektrischer Energie geladen werden kann. Dabei ist die Schnellladestation grundsätzlich mit dem Energiespeicher der Solartankstelle und/oder mit dem Solarmodul und/oder mit dem Leitungsnetz der Stromversorgung verbunden, wobei besonders bevorzugt diese Verbindung über eine Ladeelektronik erfolgt, die das Laden und/oder Entladen des elektrisch betriebenen Fahrzeugs überwachen kann. Das Laden des elektrisch betriebenen Fahrzeugs kann sowohl mittels wenigstens einer kabelgebundenen Verbindung zwischen der Schnellladestation und dem Fahrzeug als auch drahtlos, beispielsweise durch Induktion erfolgen. Zum Laden über einen elektrischen Leiter weist die Schnellladestation wenigstens einen Anschluss für ein Ladekabel des Fahrzeugs oder selber wenigstens ein Ladekabel zur Verbindung mit dem Fahrzeug auf. Bevorzugt stellt die Schnellladestation Anschlüsse und/oder Kabel für mehrere verschiedene standardisierte Ladebuchsen bzw. -stecker zur Verfügung. Dabei weist die Schnellladestation wenigstens einen Ladeanschluss, bevorzugt wenigstens zwei Ladeanschlüsse für das zeitgleiche Laden von zwei elektrisch betriebenen Fahrzeugen auf.Under a fast charging station is basically understood a device by means of an electrically powered vehicle or its energy storage can be charged with electrical energy. In this case, the rapid charging station is basically connected to the energy storage of the solar charging station and / or to the solar module and / or to the power supply network, wherein this connection is particularly preferably via a charging electronics, which can monitor the charging and / or discharging of the electrically operated vehicle. The charging of the electrically operated vehicle can take place both by means of at least one wired connection between the quick charging station and the vehicle and also wirelessly, for example by induction. For charging via an electrical conductor, the quick charging station has at least one connection for a charging cable of the vehicle or itself at least one charging cable for connection to the vehicle. The quick charging station preferably provides connections and / or cables for a plurality of different standardized charging sockets or plugs. In this case, the fast charging station has at least one charging port, preferably at least two charging ports for the simultaneous charging of two electrically operated vehicles.

Als Vorrichtung zum Energiemanagement wird zunächst jede Vorrichtung bzw. jedes Netzwerk aus mehreren Vorrichtungen verstanden, die geeignet sind, die Energieflüsse in der Solartankstelle zu steuern, regeln und/oder überwachen. Darüber hinaus kann die Vorrichtung zum Energiemanagement auch ein Lastmanagement sowie Mess- und/oder Regeleinrichtung umfassen. Weiterhin weist die Vorrichtung zum Energiemanagement bevorzugt wenigstens einen Industrie-PC auf, mittels dem die jeweiligen Daten verarbeitet werden. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung zum Energiemanagement auch einen Datenbankserver zur Archivierung dieser Daten.As a device for energy management is first understood any device or each network of several devices that are suitable to control the energy flows in the solar charging station, regulate and / or monitor. In addition, the device for energy management may also include a load management and measuring and / or regulating device. Furthermore, the device for energy management preferably has at least one industrial PC, by means of which the respective data are processed. Preferably, the device for energy management also includes a database server for archiving this data.

Bei dem Netzfrequenzmessgerät kann es sich sowohl um ein eigenständiges Messgerät, als auch um einen Teil einer Messanordnung handeln, wobei mittels des Netzfrequenzmessgerät durchgehend die Frequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung an bzw. in der Solartankstelle mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz überwacht werden kann. Bevorzugt beträgt die Messfrequenz des Netzfrequenzmessgeräts wenigstens 0,1 mHz, um eine Regelung der Primärenergieleistung der Solartankstelle jeweils auf mehreren Werten basierend durchführen zu können, wobei ganz besonders bevorzugt ein PID-Regler bzw. ein entsprechender Algorithmus eingesetzt wird. The power frequency meter may be either a standalone meter or a part of a metering arrangement, with the power frequency meter being used continuously the frequency of the power supply network of the power supply can be monitored at or in the solar charging station with a measuring frequency of at least 1 mHz. Preferably, the measuring frequency of the power frequency meter is at least 0.1 mHz in order to be able to carry out a regulation of the primary energy output of the solar charging station based on a plurality of values, wherein a PID controller or a corresponding algorithm is very particularly preferably used.

Weiterhin bevorzugt weist das Netzfrequenzmessgerät eine Schnittstelle zur Zeitsynchronisation bzw. zur Synchronisation des Messvorganges mit anderen Netzfrequenzmessgeräten auf, wobei die Schnittstelle besonders bevorzugt eine Kommunikation über GSM ermöglicht. Bei dem Verfahren erfolgt eine Messung der Netzfrequenz mittels des Netzfrequenzmessgerätes bevorzugt permanent bzw. periodisch mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 Hz, besonders bevorzugt von 1 mHz und ganz besonders bevorzugt von 0,1 mHz.Further preferably, the mains frequency measuring device has an interface for time synchronization or for synchronization of the measuring process with other mains frequency measuring devices, the interface particularly preferably allowing communication via GSM. In the method, a measurement of the mains frequency by means of the mains frequency measuring device preferably takes place permanently or periodically with a measuring frequency of at least 1 Hz, particularly preferably of 1 MHz and very particularly preferably of 0.1 MHz.

Unter dem Energiemanagement wird insbesondere die Regelung der einzelnen Komponenten der Solartankstelle und gegebenenfalls die Umwandlung von Strömen oder Spannungen zwischen dem Solarmodul, dem Energiespeicher, dem Leitungsnetz der Stromversorgung und/oder auch an der Schnellladestation angeschlossener Fahrzeuge verstanden. Darüber hinaus regelt das Energiemanagement selbstständig die Stabilisierung der Netzfrequenz durch eine Einspeisung bzw. Entnahme von Energie bzw. Regelleistung in bzw. aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung. Dabei können insbesondere die Aspekte des aktuellen Ladezustandes bzw. der aktuell verfügbaren Kapazität des Energiespeichers, die benötigte oder abgefragte Kapazität eines zum Laden angeschlossenen Fahrzeugs, die aktuell vom Solarmodul bereitgestellte Leistung und/oder die aktuelle Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung berücksichtigt werden. Weiterhin können aber auch weitere Einflüsse in das Energiemanagement einbezogen werden, wie beispielsweise Benutzereingaben oder Befehle des Betreibers der Solartankstelle oder des Leitungsnetzes, durchschnittliche Verbrauchsstatistiken oder Vorhersagen bezüglich des Verbrauchs oder der über das Solarmodul zur Verfügung stehenden Leistung.Under the energy management is understood in particular the regulation of the individual components of the solar charging station and, where appropriate, the conversion of currents or voltages between the solar module, the energy storage, the power supply network and / or also connected to the fast charging station vehicles. In addition, the energy management independently regulates the stabilization of the grid frequency by feeding or withdrawing energy or control power into or out of the power supply network. In particular, the aspects of the current state of charge or of the currently available capacity of the energy storage, the required or interrogated capacity of a vehicle connected to the charging, the power currently provided by the solar module and / or the current network frequency of the power supply network can be taken into account. Furthermore, however, other influences can also be included in the energy management, such as user inputs or commands from the operator of the solar filling station or the line network, average consumption statistics or predictions regarding the consumption or the power available via the solar module.

Insbesondere bevorzugt ist es dabei Aufgabe des Energiemanagements, die Energieverbraucher und Energiequellen gegenüberzustellen und jeweils für eine ausreichende Versorgung der Verbraucher zu sorgen. Mittels des Energiemanagements erfolgt bevorzugt eine Zwischenspeicherung überschüssiger Energie aus dem Solarmodul, die nicht sofort zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs verwendet wird, im Energiespeicher. Darüberhinausgehend oder zusätzlich kann eine Einspeisung in das Leitungsnetz der Stromversorgung gegen Vergütung erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Maximierung des Eigenverbrauchs und Minimierung der Aufnahme von Energie aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement erreicht.In particular, it is the task of the energy management to contrast the energy consumers and energy sources and in each case to ensure an adequate supply of consumers. By means of the energy management is preferably a temporary storage of excess energy from the solar module, which is not immediately used for charging an electrically operated vehicle in the energy storage. In addition or in addition, a feed into the mains supply of the power supply can be made against payment. In a preferred embodiment of the invention, a maximization of self-consumption and minimization of the absorption of energy from the power supply network of the power supply is achieved by means of the device for energy management.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Solartankstelle weist diese einen mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbaren Laderegler eines Energiespeichermanagements des Energiespeichers und/oder einen mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbaren Wechselrichter zum Einspeisen aus dem Energiespeicher in das Leitungsnetz der Stromversorgung auf, wodurch in vorteilhafter Weise eine besonders schnelle Bereitstellung von Primärregelenergie sowie eine besonders gute und zügige Anpassung an Schwankungen der Netzfrequenz möglich ist.In a preferred embodiment of the solar charging station according to the invention this has a controllable with a frequency of at least 1 mhz charge controller energy storage management of the energy storage and / or with a frequency of at least 1 mHz controllable inverter for feeding from the energy storage in the power supply network of the power supply, thereby Advantageously, a particularly rapid provision of primary control energy and a particularly good and rapid adaptation to fluctuations in the grid frequency is possible.

Der Wechselrichter ist wenigstens zum Laden des Energiespeichers, insbesondere aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung, sowie zur Stromeinspeisung aus dem Energiespeicher und/oder dem Solarmodul in das Leitungsnetz der Stromversorgung vorgesehen, wodurch problemlos ein bidirektionaler Austausch von Energie mit dem Leitungsnetz der Stromversorgung ermöglicht wird. Dabei ist der Wechselrichter wenigstens derart ausgelegt, um die Gleichspannung des Energiespeichers in Wechselspannung umzuwandeln, die unmittelbar in das Leitungsnetz der Stromversorgung eingespeist werden kann. Darüber hinaus ist es auch grundsätzlich möglich, die Gleichspannung des Solarmoduls in Wechselspannung umzuwandeln. Der Laderegler eines Energiespeichermanagements ist wenigstens zum Laden bzw. Entladen des Energiespeichers aus dem Solarmodul und/oder aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung vorgesehen.The inverter is at least for charging the energy storage, in particular from the mains supply of the power supply, as well as for power supply from the energy storage and / or the solar module provided in the line network of the power supply, thereby easily a bidirectional exchange of energy with the power supply network is made possible. In this case, the inverter is at least designed so as to convert the DC voltage of the energy storage in AC voltage that can be fed directly into the power supply network of the power supply. In addition, it is also possible in principle to convert the DC voltage of the solar module into AC voltage. The charge controller of an energy storage management is provided at least for charging or discharging the energy store from the solar module and / or from the power supply network of the power supply.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Solartankstelle ist eine Leistungsendstufe des Solarmoduls und besonders bevorzugt sind alle Leistungsendstufen des oder der Solarmodule mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbar, wodurch eine besonders zügige Herunterregelung der von dem Solarmodul zu Verfügung gestellten Leitung möglich ist, was insbesondere bei einem Übersteigen der Sollnetzfrequenz sinnvoll oder sogar notwendig sein kann. Bei der Leistungsendstufe handelt es sich zunächst grundsätzlich um ein Bauteil, dass zwischen dem Solarmodul und den übrigen Elementen der Solartankstelle, insbesondere der Speichereinheit bzw. einem Verbraucher, angeordnet ist und mittels dem die von dem Solarmodul zur Verfügung gestellte Leistung geregelt werden kann.In a further preferred embodiment of the solar charging station according to the invention is a power output stage of the solar module and particularly preferably all output stages of the solar modules or with a frequency of at least 1 mHz can be regulated, whereby a particularly rapid down control of the solar module made available line is possible, which in particular may be useful or even necessary if the nominal network frequency is exceeded. The power output stage is initially basically a component that is arranged between the solar module and the other elements of the solar charging station, in particular the storage unit or a consumer, and by means of which the power provided by the solar module can be regulated.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Solartankstelle ist die Schnellladestation sowohl zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, als auch zum Entladen eines Fahrzeugs zum Laden des Energiespeichers und/oder zur Einspeisung in das Leitungsnetz der Stromversorgung geeignet, wodurch in besonders einfacher Weise die Speicherkapazität der Solartankstelle durch angeschlossene Fahrzeuge erhöht und eine umfassendere Stabilisierung des Leitungsnetzes der Stromversorgung ermöglicht wird. Insbesondere bevorzugt erfolgt dies nach ISO/IEC15118. Insbesondere die Kapazität von dauerhaft, beispielsweise über Nacht oder während einer längeren Abwesenheit, an die Solartankstelle angeschlossenen Fahrzeugen kann dazu verwendet werden. Dazu ist die Schnellladestation bevorzugt bidirektional gebildet und die Solartankstelle verfügt besonders bevorzugt über einen entsprechenden Wechselrichter und/oder über einen entsprechenden Laderegler.In a preferred embodiment of the solar filling station according to the invention is the Quick charging station suitable both for charging an electrically powered vehicle, as well as for discharging a vehicle for charging the energy storage and / or for feeding into the power supply network, which increases the storage capacity of the solar station by connected vehicles in a particularly simple manner and a more comprehensive stabilization of the network the power supply is enabled. Particularly preferably, this is done according to ISO / IEC15118. In particular, the capacity of permanently, for example, overnight or during a long absence, connected to the solar charging station vehicles can be used. For this purpose, the quick charging station is preferably formed bidirectional and the solar charging station particularly preferably has a corresponding inverter and / or a corresponding charge controller.

Nach einer ebenfalls bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solartankstelle ermöglicht die Schnellladestation wenigstens zeitgleich das Laden und/oder Entladen von zwei elektrisch betriebenen Fahrzeugen mit einer jeweiligen Ladeleistung bei Wechselstrom von 22 kW und/oder bei Gleichstrom von 50 kW, wodurch ein zügiges Laden bzw. Entladen des Fahrzeugs gewährleistet wird. Besonders bevorzugt ermöglicht die Schnellladesäule das Laden mit Wechselstrom bis 43 kW, wobei ganz besonders bevorzugt an der Schnellladestation Lademöglichkeiten für zwei Fahrzeuge bei 50 kW Gleichstrom und/oder 43 kW Wechselstrom zugleich bestehen. Weiterhin bevorzugt ist wenigstens ein zeitgleiches Laden eines Fahrzeugs mit Wechselstrom und eines Fahrzeugs mit Gleichstrom und/oder von zwei Fahrzeugen mit Wechselstrom möglich.According to a likewise preferred embodiment of the solar charging station according to the invention, the rapid charging station allows at least the same time charging and / or discharging two electrically powered vehicles with a respective charging power at AC of 22 kW and / or DC power of 50 kW, whereby a rapid loading or unloading of the Vehicle is guaranteed. Particularly preferably, the fast charging column allows charging with alternating current up to 43 kW, very particularly preferably at the fast charging station charging options for two vehicles at 50 kW DC and / or 43 kW AC exist at the same time. Furthermore, at least one simultaneous charging of a vehicle with alternating current and a vehicle with direct current and / or of two vehicles with alternating current is possible.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Solartankstelle sind wenigstens die Vorrichtung zum Energiemanagement, bevorzugt sämtliche elektronischen Komponenten an und/oder innerhalb eines geschlossenen Gebäudes angeordnet, wobei das Gebäude besonders bevorzugt auf Basis eines Seefracht-Containers gebildet ist, wodurch in besonders einfacher Weise und besonders schnell eine Solartankstelle errichtet werden kann. Bei dem Seefracht-Container handelt es sich um einen genormten Großraumbehälter aus Metall, insbesondere Stahl, der bevorzugt nach den Vorgaben der ISO-Norm 668 gebildet ist. Weiterhin bevorzugt ist der Innenraum des Gebäudes mit Isotherm-Elementen thermisch isoliert, insbesondere mit 120 mm Isotherm-Wandelementen an der Decke und/oder mit 60 mm Isotherm-Wandelementen an den Wänden, um eine Optimierung der Gebrauchsdauer des Energiespeichers durch gleichbleibende Temperierung sowie Reduzierung des Energieverbrauchs durch Wegfall bzw. Verringerung einer notwendigen Kühlung bzw. Heizung zu erreichen. Weiterhin bevorzugt ist das Gebäude, insbesondere der Seefracht-Container, auf Punktfundamente gesetzt bzw. aufgestellt und daran befestigt, um in besonders einfacher Weise eine ortsfeste Anordnung und zugleich ein Schutz vor Untergrundfeuchtigkeit zu erreichen. Ganz besonders bevorzugt sind an wenigstens allen vier Ecken des Seefracht-Containers Punktfundamente vorgesehen. Weiterhin bevorzugt ist im Inneren des Gebäudes ein Doppelboden, insbesondere mit einer Höhe von 380 mm, vorgesehen, innerhalb dem besonders bevorzugt eine Kabelverlegung der elektrischen Einrichtungen der Solartankstelle erfolgt.According to an advantageous embodiment of the solar charging station according to the invention at least the device for energy management, preferably all electronic components are arranged on and / or within a closed building, the building is particularly preferably formed on the basis of a sea freight container, which in a particularly simple manner and very quickly a solar filling station can be built. The sea freight container is a standardized bulk container made of metal, in particular steel, which is preferably formed according to the specifications of ISO standard 668. Further preferably, the interior of the building is thermally insulated with isothermal elements, in particular with 120 mm Isotherm wall elements on the ceiling and / or with 60 mm Isotherm wall elements on the walls, to optimize the service life of the energy storage by constant temperature control and reduction of Energy consumption by eliminating or reducing a necessary cooling or heating to achieve. Furthermore, the building, in particular the sea freight container, is preferably set or erected on point foundations and fastened thereto in order to achieve in a particularly simple manner a stationary arrangement and at the same time protection against substrate moisture. Very particular preference is given to at least all four corners of the sea freight container point foundations. Furthermore, a double bottom, in particular with a height of 380 mm, is preferably provided inside the building, within which cable laying of the electrical equipment of the solar filling station is particularly preferred.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solartankstelle weist eine Schnittstelle zur Vernetzung mehrerer Solartankstellen zum Daten- und/oder Energieaustausch auf, wodurch in besonders einfacher Weise ein synchronisierter bzw. abgestimmter Betrieb, beispielsweise in Bezug auf eine Bereitstellung von primärer Regelenergie in das Leitungsnetz der Stromversorgung, erreicht werden kann. Weiterhin kann durch eine direkte Vernetzung mehrerer Solartankstellen ein Ungleichgewicht in den zur Verfügung stehenden Ladekapazitäten bzw. des Ladezustandes der einzelnen Energiespeicher der Solartankstellen ausgeglichen werden.A preferred development of the solar charging station according to the invention has an interface for networking multiple solar charging stations for data and / or energy exchange, which in a particularly simple manner, a synchronized or coordinated operation, for example, in relation to a provision of primary control energy in the power supply network reached can be. Furthermore, an imbalance in the available charging capacities or the state of charge of the individual energy storage of the solar filling stations can be compensated by a direct networking of several solar charging stations.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Solartankstelle weist eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit dem Betreiber des Leitungsnetzes der Stromversorgung und/oder dem Betreiber der Solartankstelle auf. Dabei kann die Kommunikation grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. Bevorzugt handelt es sich um eine digitale Funkschnittstelle, insbesondere eine Funkschnittstelle über 3G/GSM. Weiterhin erfolgt die Kommunikation über OCCP 1.5 (Open Charge Point Protocol), OCCP 1.6 und/oder OCCP 2.0. Eine direkte Kommunikations- und/oder Zugriffsmöglichkeit eines Betreibers des Leitungsnetzes ermöglicht einen einfachen Wechsel der Solartankstelle zwischen verschiedenen Betriebszuständen sowie eine besonders einfache und effiziente Teilnahme der Solartankstelle am primären sowie am sekundären Regelenergiemarkt, insbesondere durch den direkten Empfang einer Anfrage bzw. Benachrichtigung des Betreibers des Leitungsnetzes über benötigte Energie. Weiterhin ermöglicht die Kommunikationsschnittstelle dem Betreiber der Solartankstelle eine Fernüberwachung, -wartung und -betriebsführung, wodurch die Solartankstelle ohne Personal vor Ort besonders wirtschaftlich betrieben werden kann.A particularly advantageous development of the solar charging station according to the invention has a communication interface for communication with the operator of the power supply network and / or the operator of the solar charging station. The communication can basically be done in any way. It is preferably a digital radio interface, in particular a radio interface via 3G / GSM. Furthermore, communication takes place via OCCP 1.5 (Open Charge Point Protocol), OCCP 1.6 and / or OCCP 2.0 , A direct communication and / or accessibility of an operator of the pipeline network allows a simple change of the solar charging station between different operating conditions and a particularly simple and efficient participation of the solar filling station on the primary and secondary control energy market, in particular by the direct receipt of a request or notification of the operator Line network about required energy. Furthermore, the communication interface allows the operator of the solar charging station remote monitoring, maintenance and operation management, whereby the solar filling station can be operated very economically without staff on site.

Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Solartankstelle findet eine Visualisierung der Betriebsparameter, insbesondere der momentanen Energieflussrichtung und/oder Leistungen, insbesondere Leistung des Solarmoduls, am Aufstellort statt, wozu an der Solartankstelle eine geeignete Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Monitor, LED- oder LCD-Display angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Anzeigevorrichtung dabei außerhalb eines Gebäudes der Solartankstelle für einen Benutzer bzw. Kunden sichtbar angeordnet.In a preferred embodiment of the solar charging station according to the invention, a visualization of the operating parameters, in particular the instantaneous energy flow direction and / or services, in particular the performance of the solar module, takes place at the installation site, for which purpose a suitable display device, in particular a monitor, displays LED at the solar charging station. or LCD display is arranged. Particularly preferably, the display device is arranged outside a building of the solar charging station visible to a user or customer.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bereitstellen von Energie für den primären Regelenergiemarkt durch die Vorrichtung zum Energiemanagement auf Basis der gemessenen Netzfrequenz gesteuert und erfolgt ohne ein externes Steuersignal beispielsweise durch den Betreiber der Solartankstelle vor Ort oder durch Fernwirkung gesteuert, wodurch eine besonders einfache und effiziente Einbindung in ein bestehendes Leitungsnetz der Stromversorgung möglich ist. Dabei stabilisiert jede Solartankstelle bevorzugt das Leitungsnetz der Stromversorgung autonom bzw. vollautomatisch, zumindest in einem entsprechenden Betriebsmodus der Solartankstelle. Zusätzlich kann die Teilnahme am primären Regelenergiemarkt durch Kommunikation bzw. ein Signal des Betreibers der Solartankstelle oder des Leitungsnetzes veranlasst werden.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the provision of energy for the primary control energy market is controlled by the device for energy management based on the measured network frequency and is controlled without an external control signal, for example by the operator of the solar charging station on site or by remote control, creating a particularly simple and efficient integration into an existing power supply network is possible. In this case, each solar filling station preferably stabilizes the line network of the power supply autonomously or fully automatically, at least in a corresponding operating mode of the solar filling station. In addition, participation in the primary control energy market can be initiated by communication or a signal from the operator of the solar charging station or the power grid.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Stabilisierung des Leistungsnetzes der Stromversorgung ab einer Abweichung von einem Sollnetzfrequenzwert von ± 0,01 Hz, wodurch jede Solartankstelle mit einer entsprechenden Regelschwelle von nur ± 0,01 Hz bereits im Totband der erlaubten Netzfrequenzabweichung von ± 20 mHz zur Stabilisierung beitragt und dabei ein besonders feine und schnelle Regelung der Netzfrequenz nahe an der Sollnetzfrequenz ermöglicht.In an advantageous embodiment of the method according to the invention stabilizes the power network of the power supply from a deviation from a nominal network frequency value of ± 0.01 Hz, whereby each solar station with a corresponding control threshold of only ± 0.01 Hz already in the dead band of the allowed mains frequency deviation of ± 20 mHz contributes to the stabilization and thereby allows a particularly fine and fast control of the mains frequency close to the nominal network frequency.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bereitstellen von Energie durch die Solartankstelle für den primären Regelenergiemarkt innerhalb von maximal 30 s, bevorzugt maximal 20 s und besonders bevorzugt maximal 15 s. Weiterhin kann die Einspeisung in das Leitungsnetz, bevorzugt mit einer Leistung von wenigstens 22 kW, besonders bevorzugt von wenigstens 50 kW und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 100 kW, für einen Zeitraum von wenigstens 15 min, bevorzugt wenigstens 30 min und besonders bevorzugt wenigstens 60 min erfolgen, insbesondere ohne dass der Betrieb der Solartankstelle eingestellt werden muss. Besonders bevorzugt ist dabei nach wie vor das Laden einer an der Solartankstelle maximal möglichen Anzahl von elektrisch betriebenen Fahrzeugen möglich.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the provision of energy by the solar filling station for the primary control energy market takes place within a maximum of 30 s, preferably a maximum of 20 s and more preferably a maximum of 15 s. Furthermore, the feed into the network, preferably with a power of at least 22 kW, more preferably of at least 50 kW and most preferably of at least 100 kW, for a period of at least 15 minutes, preferably at least 30 minutes and more preferably at least 60 minutes take place, in particular without the operation of the solar charging station must be set. Particular preference is still possible to charge a maximum number of electrically operated vehicles at the solar charging station.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Energiespeicher mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement und/oder mittels des Solarmoduls und/oder durch Aufladung aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung nur bis zu einer maximalen Füllkapazität geladen, die kleiner als die Gesamtkapazität des Energiespeichers und dabei insbesondere 63% der Gesamtkapazität ist, und mittels der Schnellladesäule nur bis zu einer minimalen Füllkapazität entladen, die größer als 0kWh, bevorzugt größer als 20% der Gesamtkapazität des Energiespeichers ist und besonders bevorzugt 37% der Gesamtkapazität des Energiespeichers entspricht, wodurch im Regelbetrieb der Solartankstelle immer genügend freie Speicherkapazität verbleibt, um Energie zur Senkung der Netzfrequenz aufzunehmen bzw. genügend Energie im Energiespeicher verbleibt, um Energie zur Steigerung der Netzfrequenz einspeisen zu können. Die restliche, nicht im Regelbetrieb verwendete Kapazität steht somit als bzw. für Primärregelenergie zur Verfügung.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the energy storage device is charged by the device for energy management and / or by the solar module and / or by charging from the line network of the power supply only up to a maximum filling capacity, which is smaller than the total capacity of the energy store and in particular 63 % of the total capacity, and discharged by means of the fast charging only up to a minimum filling capacity, which is greater than 0kWh, preferably greater than 20% of the total capacity of the energy storage and particularly preferably 37% of the total capacity of the energy storage corresponds, whereby always sufficient in normal operation of the solar charging station Free storage capacity remains to absorb energy to reduce the grid frequency or enough energy remains in the energy storage to feed energy to increase the grid frequency can. The remaining capacity that is not used in normal operation is thus available as or for primary control energy.

Zur Senkung der Netzfrequenz kann dabei Energie über die maximale Füllkapazität, bevorzugt bis hin zur maximalen Kapazität des Energiespeichers aufgenommen werden, wobei besonders bevorzugt nachfolgend diese Energie schnellstmöglich wieder, entweder an das Leitungsnetz der Stromversorgung oder über die Schnellladesäule an ein zu ladendes elektrisch betriebenes Fahrzeug oder an einen anderen angeschlossenen Verbraucher in der Solartankstelle, beispielsweise eine Beleuchtung und/oder Klimatisierung oder eine anderweitige technische Gebäudeausrüstung abgegeben wird.In order to reduce the mains frequency while energy can be absorbed through the maximum capacity, preferably up to the maximum capacity of the energy storage, particularly preferably this energy as soon as possible again, either to the mains of the power supply or the fast charging station to be charged to an electrically powered vehicle or is delivered to another connected consumer in the solar charging station, such as lighting and / or air conditioning or other technical building equipment.

Zur Erhöhung der Netzfrequenz kann dabei Energie über die minimale Füllkapazität hinaus abgegeben werden, wobei besonders bevorzugt eine Entladung des Energiespeichers unter 20 % der Gesamtkapazität grundsätzlich nicht möglich ist, um eine Tiefentladung des Energiespeichers zu vermeiden. Ganz besonders bevorzugt weist der Energiespeicher eine nutzbare Kapazität von 342 kWh mit einer minimalen Füllkapazität von 86 kWh und einer maximalen Füllkapazität von 428 kWh auf.In order to increase the mains frequency energy can be delivered beyond the minimum filling capacity, in which case a discharge of the energy storage under 20% of the total capacity is in principle not possible in order to avoid a deep discharge of the energy storage. Most preferably, the energy storage has a usable capacity of 342 kWh with a minimum filling capacity of 86 kWh and a maximum filling capacity of 428 kWh.

Ist die maximale Füllkapazität des Energiespeichers noch nicht erreicht und stellt das Solarmodul mehr Energie zur Verfügung als, beispielsweise von der Schnellladestation, verbraucht wird, so wird bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens der Energiespeicher bis zur maximalen Füllkapazität geladen. Weiterhin bevorzugt wird die Schnellladestation vorrangig mit Energie aus dem Solarmodul betrieben und erst bei einer nicht ausreichenden Leistung weitere Energie aus dem Energiespeicher oder dem Leitungsnetz der Stromversorgung bezogen. Bevorzugt hat bei einer zu geringen Netzfrequenz jedoch eine Einspeisung von Energie aus dem Solarmodul und/oder dem Energiespeicher in das Leitungsnetz der Stromversorgung Vorrang, wobei besonders bevorzugt der Energiespeicher lediglich die Different zwischen der zur Verfügung stehenden Energie aus dem Solarmodul und der benötigten Energie zur Stabilisierung der Netzfrequenz ausgleicht.If the maximum filling capacity of the energy store has not yet been reached and the solar module provides more energy than is consumed, for example, by the fast charging station, in a preferred embodiment of the method the energy store is charged up to the maximum filling capacity. Further preferably, the rapid charging station is primarily operated with energy from the solar module and related only at an insufficient power further energy from the energy storage or the power supply network. In the case of too low a line frequency, however, it is preferable to give priority to feeding energy from the solar module and / or the energy store into the supply network of the power supply, wherein the energy store particularly preferably only differentiates between the available energy from the solar module and the energy store energy needed to stabilize the grid frequency.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens regelt die Vorrichtung zum Energiemanagement das Laden und Entladen des Energiespeichers der Solartankstelle, insbesondere das Bereitstellen von Energie für den primären Regelenergiemarkt derart, dass immer eine definierte Anzahl voller Ladungen, insbesondere wenigstens eine volle Ladung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug pro Tag zur Verfügung steht und ein elektrisch betriebenes Fahrzeug entsprechend geladen werden kann. Dabei kann die für eine volle Ladung benötigte Kapazität sowohl vom Benutzer oder Betreiber der Solartankstelle vorgegeben werden, als auch, insbesondere bei einer lediglich für ein einziges elektrisch betriebenes Fahrzeug verwendete Solartankstelle, eine automatische Bestimmung mittels der vorausgegangenen Ladestatistik oder durch Abfrage im Batteriemanagement des elektrisch betriebenen Fahrzeugs erfolgen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the device for energy management regulates the charging and discharging of the energy storage of the solar charging station, in particular the provision of energy for the primary control energy market such that always a defined number of full loads, in particular at least one full charge for an electrically powered vehicle per day is available and an electrically powered vehicle can be charged accordingly. In this case, the capacity required for a full charge can be predetermined both by the user or operator of the solar charging station, as well as, in particular in a solar charging station used only for a single electrically operated vehicle, an automatic determination by means of the previous charging statistics or by querying the battery management of the electrically operated Vehicle done.

Weiterhin werden bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Solarmodul, das Energiespeichermanagement und die Schnellladesäule mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement gegenläufig zur Abweichung der gemessenen Netzfrequenz von dem Sollnetzfrequenzwert gesteuert, wobei bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu geringen Netzfrequenz die Leistung des Aufladens des Energiespeichers und/oder eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule verringert oder unterbrochen werden und bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu hohen Netzfrequenz die Abgabe von Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung unterbrochen wird, sodass der Betriebszustand der Solartankstelle in besonders einfacher Weise und besonders schnell an die aktuelle Abweichung der Netzfrequenz von der Sollnetzfrequenz angepasst werden kann. Dazu weisen insbesondere bevorzugt sämtliche Komponenten der Solartankstelle zur Regelung von Energieverbrauchern und Energieerzeugern mindestens eine Regelfrequenz von 1 mHz auf.Furthermore, in a preferred embodiment of the method according to the invention, the solar module, the energy storage management and the fast charging are controlled by the device for energy management in opposite directions to the deviation of the measured network frequency of the nominal network frequency value, with a stabilization of the network due to a low line frequency, the power of charging the energy storage and / or an electrically operated vehicle at the fast-charging station are reduced or interrupted and stabilize the line network due to a high grid frequency, the delivery of energy is interrupted in the power supply network, so that the operating state of the solar station in a particularly simple manner and very quickly the current deviation of the mains frequency from the nominal network frequency can be adjusted. For this purpose, in particular, preferably all components of the solar filling station for controlling energy consumers and energy producers at least a control frequency of 1 mHz.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu hohen Netzfrequenz mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement zusätzlich oder alternativ das Solarmodul mittels einer Leistungsendstufe heruntergeregelt oder deaktiviert, insbesondere wenn der Energiespeicher bereits zu voll ist bzw. der Energiespeicher bereits seine maximale Füllkapazität erreicht hat.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the solar module is additionally down-regulated or deactivated by means of a power output stage in a stabilization of the pipeline network due to an excessive network frequency by means of the device for energy management, especially if the energy storage is already too full or the energy storage already its maximum Filling capacity has reached.

Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Stabilisierung der Netzfrequenz bei der Berechnung und Regelung mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement immer priorisiert behandelt, insbesondere vor dem Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule, dem Laden des Energiespeichers oder der Energieerzeugung mittels des Solarmoduls, wobei besonders bevorzugt zum Ausgleich einer zu geringen Netzfrequenz nicht benötigte, vorhandene Überschussleistung, insbesondere des Solarmoduls, zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs oder des Energiespeichers verwendet wird.In a likewise preferred embodiment of the method according to the invention stabilization of the grid frequency in the calculation and control by means of the device for energy management is always treated prioritized, especially before charging an electrically powered vehicle at the fast charging station, charging the energy storage or energy production by means of the solar module, wherein it is particularly preferred to compensate for a too low line frequency unneeded, existing excess power, in particular of the solar module, is used for charging an electrically operated vehicle or the energy storage.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Solartankstelle zusätzlich zur selbsttätigen Überwachung und Stabilisierung der Netzfrequenz auch ein Signal zur Bereitstellung von Energie für den primären und/oder sekundären Regelenergiemarkt über eine Schnittstelle mit dem Netzbetreiber empfangen, wobei der Signalempfang bzw. der Datenaustausch mit dem Netzbetreiber bezüglich der erforderlichen Regelenergie per Fernwirkprotokoll, insbesondere Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104, erfolgt, wodurch in besonders einfacher Weise eine Einbindung einer Solartankstelle in die bestehende Infrastruktur eines Netzbetreibers möglich ist. Insbesondere bevorzugt kann die Solartankstelle aufgrund eines Signals des Betreibers Sekundärregelleistung bereitstellen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the solar charging station in addition to the automatic monitoring and stabilization of the network frequency also receive a signal to provide energy for the primary and / or secondary control energy market via an interface with the network operator, the signal reception or data exchange with the Grid operator with respect to the required control energy by telecontrol protocol, in particular telecontrol IEC 60870-5-104, is carried out, which in a particularly simple way integrating a solar charging station in the existing infrastructure of a network operator is possible. Particularly preferably, the solar filling station can provide secondary control power based on a signal from the operator.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Vorrichtungen zum Energiemanagement mehrerer Solartankstellen miteinander kommunizieren und dabei Daten, wie beispielsweise der Füllstand der Energiespeicher oder der Betriebszustand, und/oder elektrische Energie, insbesondere zur Aufnahme in den Energiespeicher, austauschen. Besonders bevorzugt sind wenigstens zwei und ganz besonders bevorzugt mehr als zwei Solartankstellen lokal miteinander verbunden, was in vorteilhafter Weise einen Betrieb als Poolteilnehmer am primären Regelenergiemarkt, insbesondere unter Berücksichtigung der technischen Anschlussbedingungen der Übertragungsnetzbetreiber ENTSO-E, ermöglicht. Dazu erfüllt jede Solartankstelle bevorzugt die technischen Ansprüche des entsprechenden Präqualifikationsverfahrens nach den vollständigen Regeln und Anforderungen der Übertragungsnetzbetreiber.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the devices for energy management of multiple solar charging stations communicate with each other and thereby data, such as the level of the energy storage or the operating state, and / or electrical energy, in particular for inclusion in the energy storage exchange. Particularly preferably, at least two and most preferably more than two solar filling stations are connected locally, which advantageously allows operation as a pool participant in the primary control energy market, in particular taking into account the technical connection conditions of the transmission system operator ENTSO-E. For this purpose, each solar filling station preferably meets the technical requirements of the corresponding prequalification procedure according to the complete rules and requirements of the transmission system operators.

Darüber hinaus können mehrere Solartankstellen auch ortsbezogene Informationen, beispielsweise den zeitlichen Verlauf der zur Verfügung stehenden Solarleistung austauschen, sodass jeweils bereits eine Prognose über den in Kürze notwendigen Betriebszustand bzw. über eine in Kürze notwendige Regelung der Netzfrequenz getroffen werden kann. So können beispielsweise bei bekannter Windrichtung und/oder Großwetterlage, beispielsweise mittels Informationen aus dem Internet, bereits von einer Wolkenbedeckung betroffene Solartankstellen die sich fortbewegende Wolkenfront an in Kürze ebenfalls betroffene Solartankstellen melden, sodass diese ihre Betriebsverhalten anpassen und beispielsweise - solange dies die aktuelle Netzfrequenz zulässt - den Energiespeicher aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung so weit wie möglich laden können.In addition, several solar filling stations can also exchange location-related information, for example the time profile of the available solar power, so that in each case a prognosis of the soon to be necessary operating state or on a shortly necessary regulation of the grid frequency can be made. For example, in the case of a known wind direction and / or general weather conditions, for example by means of information from the Internet, cloud cover can already affect it Solar gas stations report the locomotive cloud front to soon also affected solar charging stations, so that they adjust their operating behavior and, for example - as long as the current grid frequency allows - the energy storage from the mains supply of the power supply as much as possible.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Solartankstelle mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement in einem von wenigstens zwei verschiedenen Betriebszuständen betrieben, wobei in einem ersten Betriebszustand vorrangig Energie aus dem Solarmodul und/oder aus dem Energiespeicher an das Leitungsnetz bei Bedarf als primäre Regelenergie abgegeben bzw. bei Bedarf Energie aus dem Leitungsnetz in den Energiespeicher aufgenommen wird, wobei jedoch besonders bevorzugt immer wenigstens die Energiemenge für eine Ladung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs pro Tag, beispielsweise 80 kWh, im Energiespeicher verbleibt, und wobei in einem zweiten Betriebszustand der Eigenverbrauch maximiert wird sowie bevorzugt eine Ladung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs nur aus der Energie des Solarmoduls und/oder des Energiespeichers erfolgen darf.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the solar charging station is operated by means of the device for energy management in one of at least two different operating conditions, wherein in a first operating state primarily energy from the solar module and / or discharged from the energy storage to the mains if required as the primary control energy or If necessary energy is taken from the mains network in the energy storage, but particularly preferably always at least the amount of energy for a charge of an electrically powered vehicle per day, for example, 80 kWh, remains in the energy storage, and wherein in a second operating state self-consumption is maximized and Preferably, a charge of an electrically operated vehicle may be made only from the energy of the solar module and / or the energy storage.

In dem ersten Betriebszustand und/oder in einem weiteren dritten Betriebszustand wird der Energiespeicher der Solartankstelle bevorzugt vollständig mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement gesteuert, was insbesondere bedeutet, dass der Energiespeicher die Lade- und Entladebefehle vom Energiemanagement realisieren muss. Die Steuerung erfolgt dabei in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Kapazität des Energiespeichers und/oder der mittels der gemessenen Netzfrequenz ermittelten Stabilität des Leitungsnetzes der Stromversorgung. Bei Bedarf kann die Solartankstelle auch Energie aus dem Leistungsnetz der Stromversorgung zum Laden des Energiespeichers oder eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs beziehen, insbesondere bei einem Überschluss im Leitungsnetz der Stromversorgung auch zur Ladung des Energiespeichers.In the first operating state and / or in a further third operating state, the energy store of the solar charging station is preferably completely controlled by means of the energy management device, which means in particular that the energy store must implement the charging and discharging commands from the energy management. The control is carried out depending on the available capacity of the energy storage and / or determined by means of the measured network frequency stability of the power supply network. If required, the solar charging station can also draw energy from the power grid of the power supply for charging the energy storage or an electrically powered vehicle, in particular in a cross over the power supply network and the charge of the energy storage.

Weiterhin bevorzugt wird im zweiten Betriebszustand der Bezug von Energie aus dem Leitungsnetz minimiert. Besonders bevorzugt erfolgt die Ladung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs dabei nur aus der Energie des Solarmoduls bzw. eine Ladung darf nur bei Überschüssen der Energiegewinnung durch das Solarmodul erfolgen. Schließlich kann im zweiten Betriebszustand oder alternativ auch in einem vierten Betriebszustand der Bezug von Energie aus dem Leitungsnetz und/oder jeglicher Energieaustausch mit dem Leitungsnetz unterbunden werden, sodass das Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausschließlich über den Energiespeicher bzw. das Solarmodul aus Solarenergie erfolgen kann. Insbesondere ist so auch ein Inselbetrieb der Solartankstelle unabhängig vom Leitungsnetz der Stromversorgung möglich.Furthermore, in the second operating state, the supply of energy from the line network is preferably minimized. Particularly preferably, the charge of an electrically operated vehicle takes place only from the energy of the solar module or a charge may only be made in excess of the energy generated by the solar module. Finally, in the second operating state or, alternatively, in a fourth operating state, the supply of energy from the pipeline network and / or any energy exchange with the pipeline network can be prevented, so that the charging of an electrically operated vehicle can take place exclusively via the energy store or the solar module from solar energy. In particular, island operation of the solar filling station is thus possible independently of the mains supply network.

Die Wahl des Betriebszustandes erfolgt wahlweise aus der Ferne über die digitale Funkschnittstelle, vor Ort über die lokale Benutzerschnittstelle oder automatisch. Dabei überwacht die Vorrichtung zum Energiemanagement die Wahl des Betriebszustandes zumindest dahingehend, dass eine Beschädigung der Solartankstelle bzw. eines Bauteils der Solartankstelle verhindert wird.The operating status can be selected remotely via the digital radio interface, locally via the local user interface or automatically. In this case, the device for energy management monitors the choice of the operating state, at least to the effect that damage to the solar charging station or a component of the solar charging station is prevented.

Zur Abrechnung der entnommenen Energie mit einem Kunden erfolgt bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kommunikation mit einer zentralen Kostenstelle bzw. einem BackOffice des Betreibers der Solartankstelle, wobei die Kommunikation bevorzugt mittels einer digitalen Funkschnittstelle, besonders bevorzugt mittels einer Mobilfunkverbindung, insbesondere 3G/GSM und/oder OCCP 1.5 erfolgt.For billing of the extracted energy with a customer takes place in an advantageous development of the method according to a communication with a central cost center or a back office of the operator of the solar charging station, the communication preferably by means of a digital radio interface, particularly preferably by means of a mobile radio connection, in particular 3G / GSM and / or OCCP 1.5 he follows.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Erfassung von Bedienungs- und Betriebszuständen sowie Messwerten innerhalb der Solartankstelle, insbesondere mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement, wobei die erfassten Daten besonders bevorzugt nachfolgend bereits in der Solartankstelle verarbeitet bzw. aufbereitet werden. Weiterhin bevorzugt erfolgt dabei bzw. anschließend auch eine Speicherung/Archivierung in einem Datenbankserver der Solartankstelle und/oder eine Übertragung an den Betreiber der Solartankstelle.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a detection of operating and operating conditions and measured values within the solar charging station, in particular by means of the device for energy management, wherein the collected data particularly preferably subsequently processed in the solar charging station or processed. Furthermore, a storage / archiving in a database server of the solar filling station and / or a transmission to the operator of the solar filling station preferably takes place or subsequently.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen bidirektionalen Solartankstelle wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Figur zeigt:

  • 1 eine perspektivische Darstellung einer bidirektionalen Solartankstelle.
An embodiment of the bidirectional solar charging station according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In the figure shows:
  • 1 a perspective view of a bidirectional solar charging station.

Eine in 1 dargestellte, bidirektionale Solartankstelle 1 weist einen als Carport gebildeten Unterstand 5, ein Gebäude 6 sowie eine Schnellladesäule 3 zum Laden eines Elektrofahrzeugs auf.An in 1 illustrated, bidirectional solar filling station 1 has a shelter formed as a carport 5 , a building 6 and a fast charging station 3 for charging an electric vehicle.

Der Unterstand 5 umfasst ein Dach 4, das mittels einer Unterkonstruktion 8 aus Aluminium auf Mikrofundamenten 9 am Boden abgestützt ist. Dabei weist das Dach 4 eine Neigung auf und ist derart gestaltet, dass es für Windgeschwindigkeiten bis zu 27,5 m/s und eine Traglast von 120 kg/m2 ausgelegt ist. Auf der zum Himmel weisenden Oberfläche des Daches 4 sind mehrere Solarmodule 2 nebeneinander festgelegt.The shelter 5 includes a roof 4 by means of a substructure 8th made of aluminum on microfunders 9 is supported on the ground. This shows the roof 4 an inclination and is designed so that it is designed for wind speeds up to 27.5 m / s and a load capacity of 120 kg / m 2 . On the sky-facing surface of the roof 4 are several solar modules 2 set next to each other.

Das Gebäude 6 befindet sich vollständig unter dem Unterstand 5, wobei es an der Seite des Unterstandes 5 angeordnet ist, die den geringsten Abstand zum Boden aufweist. Das Gebäude 6 ist aus einem umgebauten Hochsee-Container gebildet, der an allen vier Ecken auf Punktfundamenten aufliegt, damit kein Oberflächenwasser in das Gebäude 6 eindringen kann. Der Hochsee-Container weist im Inneren eine Isolierung aller Außenwände mit 60 mm Isotherm-Wandelementen und der Decke mit 120 mm Isotherm-Elementen auf. Der Boden ist als Doppelboden in einer Höhe von 380 mm gebildet, wobei die gesamte Kabelverlegung innerhalb des Doppelbodens erfolgt.The building 6 is completely under the shelter 5 , where it is on the side of shelter 5 is arranged, which has the smallest distance to the ground. The building 6 is made up of a converted ocean-going container, which rests on point foundations at all four corners, so that no surface water enters the building 6 can penetrate. Inside, the ocean container has an insulation of all exterior walls with 60 mm isotherm wall elements and the ceiling with 120 mm isothermal elements. The floor is formed as a raised floor at a height of 380 mm, whereby the entire cable installation takes place within the double floor.

An einer Außenwand des Gebäudes 6 ist eine als berührungsempfindlicher Bildschirm gebildete Benutzerschnittstelle 7 angeordnet, an der ein Benutzer einerseits die Energiebilanz aus mittels der Solarmodule 2 gewonnener Energie einsehen kann und andererseits die Energie zum Laden des Elektrofahrzeugs bezahlen kann.On an exterior wall of the building 6 is a user interface formed as a touch-sensitive screen 7 arranged on the one hand, on the one hand the energy balance from means of solar modules 2 On the other hand, the energy to charge the electric vehicle can pay.

Zum Laden des Elektrofahrzeugs ist unter dem Unterstand 5 eine Schnellladesäule 3 angeordnet, die für zwei Fahrzeuge gleichzeitig jeweils für einen Ladevorgang mit 22kW Wechselstrom oder 50 kW Gleichstrom genutzt werden kann.To charge the electric vehicle is under the shelter 5 a fast charging station 3 which can be used for two vehicles at the same time each for a charging with 22kW AC or 50 kW DC.

Im Inneren des Gebäudes 6 ist ein aus Lithium-Ionen-Akkumulatoren gebildeter Energiespeicher mit einer Gesamtkapazität von 200 kWh sowie ein Industrie-PC angeordnet, wobei die Steuerung der Solartankstelle und insbesondere das Energie- und Lastmanagement der Solartankstelle mittels des Industrie-PCs erfolgt.Inside the building 6 is a formed from lithium-ion accumulators energy storage with a total capacity of 200 kWh and an industrial PC arranged, the control of the solar charging station and in particular the energy and load management of the solar filling station is done by means of the industrial PC.

Dabei ist die Solartankstelle 1 elektrisch mit einem Leitungsnetz der Stromversorgung verbunden und kann elektrische Energie aus dem Energiespeicher, den Solarmodulen 2 oder einem Energiespeicher eines an der Schnellladesäule 3 angeschlossenen Elektrofahrzeugs in das Leitungsnetz einspeisen oder auch daraus entnehmen.Here is the solar filling station 1 electrically connected to a line network of the power supply and can electrical energy from the energy storage, the solar modules 2 or an energy storage device at the fast charging station 3 fed electric vehicle in the power grid or remove it from it.

Bei dem Energie- und Lastmanagement wird durchgehend der von den Solarmodulen 2 zur Verfügung gestellte elektrische Energie, der Bedarf an Energie für das Laden von Elektrofahrzeugen sowie die aktuelle Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung überwacht und je nach Bedarf überschüssige Energie in den Energiespeicher aufgenommen bzw. aus diesem abgegeben. Dabei erfolgt jedoch eine Einspeisung in das Leitungsnetz der Stromversorgung zu einer Stabilisierung des Leitungsnetzes nur dann, wenn im Energiespeicher dabei ausreichend Energie zum Laden von wenigstens zwei Elektrofahrzeugen verbleibt.In the case of energy and load management, that of the solar modules is constantly being used 2 provided electrical energy, the need for energy for the charging of electric vehicles and the current grid frequency of the power supply network monitored and taken as needed excess energy in the energy storage and released from this. In this case, however, a feed into the power supply network of the power supply to a stabilization of the pipeline network only if in the energy storage while sufficient energy for charging of at least two electric vehicles remains.

Bei einem Verfahren zum Betrieb der Solartankstelle wird bevorzugt durchgehend durch Messungen der Netzfrequenz mittels eines Netzfrequenzmessgerätes geprüft, ob eine Stabilisierung des Leitungsnetzes der Stromversorgung notwendig ist.In a method for operating the solar charging station is preferably continuously tested by measurements of the mains frequency by means of a mains frequency meter, whether a stabilization of the network of the power supply is necessary.

Ist dies nicht notwendig, so wird geprüft, ob an der Schnellladestation ein zu ladendes Fahrzeug angeschlossen ist. Wenn dies der Fall ist, so wird die dafür benötigte Energie zunächst aus dem Solarmodul und ergänzend aus dem Energiespeicher zur Verfügung gestellt, solange der Energiespeicher nicht unter den minimal zulässigen Füllstand von 37% der Gesamtkapazität entladen ist. Steht keine Energie aus dem Solarmodul und aus dem Energiespeicher für die Schnellladestation zur Verfügung, so erfolgt die Ladung aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung, solang die Netzfrequenz stabil ist.If this is not necessary, then it is checked whether a vehicle to be charged is connected to the quick charging station. If this is the case, the energy required for this purpose is initially made available from the solar module and additionally from the energy store, as long as the energy store is not discharged below the minimum permissible fill level of 37% of the total capacity. If no energy is available from the solar module and from the energy storage device for the fast charging station, charging takes place from the power supply line as long as the grid frequency is stable.

Wird dagegen bei der Prüfung der Netzfrequenz eine zu geringe Netzfrequenz von unter 49,99 Hz erkannt, so wird eine möglicherweise erfolgende Ladung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule sowie eine Ladung des Energiespeichers umgehend gestoppt. Anschließend wird geprüft, ob ausreichend Energie zur Netzstabilisierung aus dem Solarmodul verfügbar ist. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird ergänzend Energie aus dem Energiespeicher zur Verfügung gestellt.If, on the other hand, an insufficient grid frequency of less than 49.99 Hz is detected during the test of the grid frequency, any possible charging of an electrically operated vehicle at the fast charging station and charging of the energy store will be stopped immediately. Subsequently, it is checked whether sufficient energy for network stabilization from the solar module is available. If this is not the case, then additional energy from the energy storage is provided.

Wird schließlich bei der Prüfung der Netzfrequenz eine zu hohe Netzfrequenz von über 50,01 Hz erkannt, so wird umgehend die Ladung des Energiespeichers aktiviert und ggf. das Solarmodul über die Leistungsendstufe heruntergeregelt oder sogar deaktiviert.If an excessively high mains frequency of more than 50.01 Hz is finally detected during the test of the mains frequency, then the charge of the energy store is promptly activated and, if necessary, the solar module is regulated down or even deactivated via the power output stage.

Zusätzlich kann die Solartankstelle 1 zeitweilig oder dauerhaft im Inselbetrieb unabhängig vom Leitungsnetz der Stromversorgung betrieben werden, wobei dann bei Bedarf das Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule 3 ausschließlich mittels Solarenergie aus dem Solarmodul 2 oder dem Energiespeicher erfolgt.In addition, the solar filling station 1 be operated temporarily or permanently in stand-alone operation independently of the mains supply of the power supply, in which case if necessary, the charging of an electrically operated vehicle at the fast charging station 3 exclusively by means of solar energy from the solar module 2 or the energy storage takes place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Solartankstellesolar charging station
22
Solarmodulsolar module
33
SchnellladesäuleQuick charger
44
Dachtop, roof
55
Unterstandshelter
66
Gebäudebuilding
77
BenutzerschnittstelleUser interface
88th
Unterkonstruktionsubstructure
99
Mikrofundamentmicro foundation

Claims (10)

Bidirektionale Solartankstelle (1) zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt, umfassend - ein Solarmodul (2) zur Erzeugung von elektrischer Energie, - einen Energiespeicher, - eine Schnellladestation (3) für wenigstens ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, - einen bidirektionalen Netzanschluss zur Entnahme sowie zum Einspeisen von elektrischer Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung, gekennzeichnet durch - ein Netzfrequenzmessgerät mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz sowie - eine Vorrichtung zum Energiemanagement zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Solarmodul (2), dem Energiespeicher, dem Leitungsnetz der Stromversorgung, wobei mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement in Abhängigkeit der mit dem Netzfrequenzmessgerät gemessenen Netzfrequenz eine Einspeisung aus dem Energiespeicher und dem Solarmodul (2) in das Leitungsnetz der Stromversorgung sowie eine Entnahme aus dem Leitungsnetz in den Energiespeicher steuerbar ist.Bidirectional solar charging station (1) for charging electrically powered vehicles and for participating in the control energy market, comprising - a solar module (2) for generating electrical energy, - an energy store, - a rapid charging station (3) for at least one electrically powered vehicle, - a bidirectional Power connection for removal and for feeding electrical energy into the power supply network, characterized by - a power frequency meter with a measuring frequency of at least 1 mHz and - a device for energy management to control the flow of energy between the solar module (2), the energy storage, the network of Power supply, wherein by means of the device for energy management in dependence of the measured with the mains frequency meter power supply from the energy storage and the solar module (2) in the mains supply of the power supply and a removal from the line network in the energy storage is controllable. Bidirektionale Solartankstelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbaren Regler eines Energiespeichermanagements zum Laden des Energiespeichers und/oder einen mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbaren Wechselrichter zum Einspeisen aus dem Energiespeicher in das Leitungsnetz der Stromversorgung.Bidirectional solar filling station according to Claim 1 characterized by a controllable with a frequency of at least 1 mHz controller of an energy storage management for charging the energy storage and / or with a frequency of at least 1 mHz controllable inverter for feeding from the energy storage in the power supply network. Bidirektionale Solartankstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistungsendstufe des Solarmoduls (2) mit einer Frequenz von wenigstens 1 mHz regelbar ist.Bidirectional solar filling station according to Claim 1 or 2 , characterized in that a power output stage of the solar module (2) with a frequency of at least 1 MHz is adjustable. Verfahren zum Betrieb einer bidirektionalen Solartankstelle (1) zum Laden von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie zur Teilnahme am Regelenergiemarkt, bei dem mittels eines Netzfrequenzmessgerätes die Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung mit einer Messfrequenz von wenigstens 1 mHz gemessen wird und die gemessene Netzfrequenz an eine Vorrichtung zum Energiemanagement übertragen werden, wobei die Vorrichtung zum Energiemanagement - die mittels eines Solarmoduls (2) gewonnene Energie auf eine Schnellladesäule (3) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, einen Energiespeicher der Solartankstelle (1) und das Leitungsnetz der Stromversorgung verteilt, - das Laden des elektrisch betriebenen Fahrzeugs aus dem Solarmodul (2) und aus dem Energiespeicher und aus dem Leitungsnetz der Stromversorgung steuert, sowie - in Abhängigkeit der gemessenen Netzfrequenz des Leitungsnetzes der Stromversorgung das Bereitstellen von Energie für den primären Regelenergiemarkt des Leitungsnetzes der Stromversorgung aus dem Energiespeicher und dem Solarmodul (2) regelt.Method for operating a bidirectional solar charging station (1) for charging electrically powered vehicles and for participation in the control energy market, in which by means of a mains frequency meter, the mains frequency of the power supply network with a measuring frequency of at least 1 mHz is measured and measured network frequency to a device for energy management be transferred, wherein the device for energy management the energy obtained by means of a solar module (2) is distributed to a rapid charging station (3) for an electrically operated vehicle, an energy store of the solar charging station (1) and the power supply network, - Controls the charging of the electrically powered vehicle from the solar module (2) and from the energy storage and the power supply network, as well - Depends on the measured network frequency of the power supply network, the provision of energy for the primary control energy market of the line network of the power supply from the energy storage and the solar module (2) regulates. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen von Energie für den primären Regelenergiemarkt durch die Vorrichtung zum Energiemanagement auf Basis der gemessenen Netzfrequenz gesteuert wird und ohne ein externes Steuersignal erfolgt.Method according to Claim 4 , characterized in that the supply of energy for the primary control energy market is controlled by the device for energy management on the basis of the measured mains frequency and takes place without an external control signal. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stabilisierung des Leistungsnetzes der Stromversorgung ab einer Abweichung von einem Sollnetzfrequenzwert von ± 0,01 Hz erfolgt.Method according to Claim 4 or 5 , characterized in that a stabilization of the power network of the power supply is performed from a deviation from a nominal network frequency value of ± 0.01 Hz. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement und mittels des Solarmoduls (2) nur bis zu einer maximalen Füllkapazität geladen wird, die kleiner als die Gesamtkapazität des Energiespeichers, insbesondere 63% der Gesamtkapazität ist, und mittels der Schnellladesäule (3) nur bis zu einer minimalen Füllkapazität entladen wird, die größer als 0 kWh, bevorzugt größer als 20 % der Gesamtkapazität des Energiespeichers und besonders bevorzugt 37% der Gesamtkapazität des Energiespeichers ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the energy store is charged by means of the device for energy management and by means of the solar module (2) only up to a maximum filling capacity, which is smaller than the total capacity of the energy storage, in particular 63% of the total capacity , and by means of the rapid charging station (3) is discharged only up to a minimum filling capacity which is greater than 0 kWh, preferably greater than 20% of the total capacity of the energy store and more preferably 37% of the total capacity of the energy store. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement das Solarmodul (2), ein Energiespeichermanagement zum Laden und Entladen des Energiespeichers sowie die Schnellladesäule (3) gegenläufig zur Abweichung der gemessenen Netzfrequenz von dem Sollnetzfrequenzwert gesteuert werden, wobei - bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu geringen Netzfrequenz die Leistung des Aufladens des Energiespeichers und/oder eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule (3) verringert oder unterbrochen werden und - bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu hohen Netzfrequenz die Abgabe von Energie in das Leitungsnetz der Stromversorgung unterbrochen wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that by means of the device for energy management, the solar module (2), an energy storage management for charging and discharging the energy storage and the fast charging (3) are controlled in opposite directions to the deviation of the measured network frequency of the desired network frequency value, wherein - in a stabilization of the pipeline network due to a low grid frequency, the performance of charging the energy storage and / or an electrically powered vehicle at the rapid charging station (3) are reduced or interrupted and - in a stabilization of the pipeline network due to a high grid frequency, the release of Energy is interrupted in the mains supply of the power supply. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Stabilisierung des Leitungsnetzes aufgrund einer zu hohen Netzfrequenz mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement zusätzlich oder alternativ das Solarmodul (2) mittels einer Leistungsendstufe heruntergeregelt oder deaktiviert wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that additionally or alternatively, the solar module (2) is down-regulated or deactivated by means of a power output stage in a stabilization of the line network due to a high network frequency by means of the device for energy management. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stabilisierung der Netzfrequenz bei der Berechnung und Regelung mittels der Vorrichtung zum Energiemanagement immer priorisiert behandelt wird, insbesondere vor dem Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs an der Schnellladesäule (3), dem Laden des Energiespeichers oder der Energieerzeugung mittels des Solarmoduls (2), wobei zum Ausgleich einer zu geringen Netzfrequenz nicht benötigte, vorhandene Überschussleistung, insbesondere des Solarmoduls (2), zum Laden eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs oder des Energiespeichers verwendet wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a stabilization of the grid frequency in the calculation and control by means of the device for energy management is always treated prioritized, especially before charging an electrically operated vehicle at the fast charging station (3), the loading of Energy storage or energy production by means of the solar module (2), being used to compensate for a low grid frequency unneeded, existing excess power, in particular of the solar module (2), for charging an electrically powered vehicle or the energy storage.
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