DE19543786C1 - Full utilisation of solar energy in small, stationary facilities - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine mittels eines Solargenerators mit elektrischer Energie versorgbare stationäre Funktionseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a means of a solar generator with electrical energy supplyable stationary functional unit according to the preamble of claim 1.
Derartige Funktionseinheiten werden heute in vielfältiger Form überall dort eingesetzt, wo Verbraucher mit einem relativ niedrigen Energiebedarf unter Vermeidung eines aufwendigen Anschlußes an ein stationäres Stromversorgungsnetz zum Einsatz kommen. Als Beispiel hierfür seien genannt ein Parkscheinautomat, Verkehrsleiteinrichtungen an Autobahnen, Notrufsäulen, Beleuchtungseinrichtungen an Wartehäuschen von öffentlichen Verkehrsmitteln und an Verkehrsinformationssystemen. Um auch bei geringfügiger Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten einen sicheren Betrieb derartiger Einrichtungen zu gestatten, sind diese Funktionseinheiten mit Solargeneratoren ausgestattet, die in Zeiten erhöhter Sonnenenergieeinstrahlungen überdimensioniert sind und daher überschüssige elektrische Energie bereitstellen, welche jedoch nach vollständigem Laden eines die Funktionseinheit puffernden Akkumulators nicht mehr nutzbar ist. Aus der DE 41 01 411 A1 ist eine Funktionseinheit zur Versorgung einer Signalanlage bekannt, die die gattungsbildenden Merkmale aufweist. Aus der DE 295 17 350 U1 ist eine weitere Einrichtung zum Betreiben einer Parkuhr bekannt. Such functional units are used today in a variety of forms wherever Consumers with a relatively low energy requirement while avoiding an expensive one Connection to a stationary power supply network. As an an example a parking ticket machine, traffic management systems on motorways, Emergency call pillars, lighting devices on public bus shelters Transport and traffic information systems. To even with minor Sun exposure in the winter months ensures the safe operation of such facilities To allow, these functional units are equipped with solar generators that operate at times increased solar energy are oversized and therefore excess provide electrical energy, which, however, after fully charging one of the Functional unit buffering accumulator is no longer usable. From DE 41 01 411 A1 is a functional unit for supplying a signal system is known, the has generic features. Another is from DE 295 17 350 U1 Device for operating a parking meter known.
Aus der DE 37 00 045 C2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine mit stationärem Netzstrom betreibbare Leuchte mit Solarzellen versehen ist, die Strom zum Betreiben eines Ventilators bereitstellen, mittels dem Luft über ein Filterelement gefördert wird.From DE 37 00 045 C2 a device is known in which one with a stationary Mains-operated lamp is provided with solar cells that have electricity to operate a Provide a fan by means of which air is conveyed through a filter element.
Aus der DE 42 05 331 A1 ist eine in einem Fahrzeug angeordnete Solareinrichtung bekannt, bei der überschüssige Energie nach Aufladen der fahrzeugeigenen Batterie beim Parken des Fahrzeugs in der Nähe eines Gebäudes über eine Verbindungsleitung ins stationäre Stromnetz eingespeist wird.DE 42 05 331 A1 discloses a solar device arranged in a vehicle, in the excess energy after charging the vehicle battery when parking the Vehicle in the vicinity of a building via a connecting line to the stationary Power grid is fed.
Bei einer aus der DE 295 11 853 U1 bekannten Anordnung wird die von Solarzellen auf lamellenförmigen Vorhängen erzeugte Energie zum Betreiben einer Lüftung oder Heizung, zum Laden eines Akkumulators und bei weiterem Energieüberschuß zum Einspeisen in ein öffentliches Netz verwendet werden.In an arrangement known from DE 295 11 853 U1, that of solar cells is based on lamellar curtains generated energy to operate ventilation or heating, for charging an accumulator and with further energy surplus for feeding into public network can be used.
Schließlich ist aus der DE 92 14 266 U1 ein photovoltaisches Parkplatz-Überdachungs-System bekannt, bei dem der erzeugte Solarstrom unter der Überdachung geparkte Elektrofahrzeuge versorgt und der Überschußstrom in das öffentliche Netz eingespeist wird.Finally, DE 92 14 266 U1 is a photovoltaic parking space roofing system known, in which the generated solar power parked under the roof Electric vehicles are supplied and the excess electricity is fed into the public grid.
Es sind ferner fahrzeuggebundene Einrichtungen bekannt, bei denen ein im Fahrzeug angeordneter Akkumulator mittels eines Solargenerators mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei der Akkumulator unter anderem auch für den Betrieb von Filteranlagen zur Filterung von in das Fahrzeug eindringender Außenluft verwendet werden kann (siehe EP 0707 989 A1).Vehicle-bound devices are also known, in which one in the vehicle arranged battery supplied with electrical energy by means of a solar generator the battery is also used for the operation of filter systems Filtering of outside air entering the vehicle can be used (see EP 0707 989 A1).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieüberschuß an stationären, mittels Solargeneratoren betreibbaren Funktionseinheiten sinnvoll zu nutzen.The present invention has for its object the excess energy to use stationary functional units that can be operated with solar generators.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird der Funktionseinheit eine Filtereinheit zum Reinigen von Luft zugeordnet, welche mit wenigstens einem Gebläse und wenigstens einem Filter und/oder Katalysator ausgestattet ist, sowie ferner eine Steuereinrichtung, welche alternativ die vom Solargenerator erzeugte Energie zum Verbraucher oder zu der Filtereinheit steuert, wobei die Steuereinrichtung in Phasen einer erhöhten Solarenergiegewinnung, bei der der aktuelle Energiebedarf des Verbrauchers überstiegen wird, zunächst überschüssige Energie zu diesem Akkumulator leitet und erst nach dessen vollständiger Ladung Überschußenergie zur Filtereinheit leitet. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved according to the present invention by the characterizing features of Claim 1 solved. According to the invention, the functional unit becomes a filter unit Purification of air associated with at least one blower and at least one Filter and / or catalyst is equipped, as well as a control device, which alternatively, the energy generated by the solar generator to the consumer or to the Filter unit controls, the control device in phases of an increased Solar energy generation in which the current energy demand of the consumer exceeded first, excess energy is conducted to this accumulator and only after it full charge leads excess energy to the filter unit. Advantageous Ausge Events of the invention can be found in the subclaims.
Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung wird das Überschußangebot an elektrischer Energie, welche von stationär überwiegend im Freien angeordneten Funktionseinheiten durch deren Solargeneratoren bereitgestellt wird, für eine Aufbereitung der Umgebungsluft sinnvoll verwendet. Die Erfindung berücksichtigt dabei insbesondere den Gedanken, daß gerade an sehr heißen Sommertagen die Schadstoffbelastung, insbesondere mit Ozon, an verkehrsneuralgischen Punkten besonders stark ist, welche andererseits bevorzugt mit derartigen Funktionseinheiten ausgestattet sind. So sind beispielsweise Verkehrsleiteinrichtungen verstärkt an stark befahrenen Autobahnabschnitten vorzufinden. Gerade bei intensiver Sonneneinstrahlung ist das Überangebot an elektrischer Energie relativ hoch und kann zum Abbau derartiger Schadstoffe sinnvoll verwendet werden. Die Erfindung sieht vor, daß derartige bestehende Anlagen mit Filtereinheiten und Steuereinrichtungen nachgerüstet werden und daß neue zum Einsatz kommende Funktionseinheiten möglichst serienmäßig mit derartigen Filtereinheiten und Steuereinrichtungen ausgerüstet sind. Auch in den Städten zahlen sich derartige Zusatzeinrichtungen im Bereich von Buswartehäuschen, solarbetriebenen Straßenbeleuchtungen oder solarbetriebenen Parkscheinautomaten durch ihren hohen Luftreinigungseffekt aus.By means of the device according to the invention, the excess supply of electrical Energy generated by functional units arranged predominantly outdoors is provided by their solar generators for processing the ambient air used sensibly. The invention particularly takes into account the idea that Especially on very hot summer days, the pollution, especially with ozone traffic neuralgic points is particularly strong, which on the other hand prefers to such functional units are equipped. For example Traffic control systems increasingly to be found on heavily used sections of motorway. The excess supply of electrical energy is particularly strong in the sun relatively high and can be used sensibly to break down such pollutants. The Invention provides that such existing systems with filter units and Control devices are retrofitted and that new ones are used Functional units with such filter units and Control devices are equipped. These are also paying off in cities Additional equipment in the area of bus shelters, solar powered Street lights or solar powered parking ticket machines due to their high Air cleaning effect.
Vorteilhafterweise umfaßt die Filtereinheit einen Ozonfilter. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sehen vor, daß die Filtereinheit einen Kohlendioxyd (CO₂)-Filter, einen Kohlenmonoxyd (CO)-Filter, einen Kohlenwasserstoff (CH)-Filter oder einen Staubfilter umfaßt.The filter unit advantageously comprises an ozone filter. More beneficial Refinements provide that the filter unit is a carbon dioxide (CO₂) filter, one Carbon monoxide (CO) filter, a hydrocarbon (CH) filter or a dust filter includes.
Vorteilhafte Einsatzgebiete bestehen wie bereits erwähnt darin, daß der Verbraucher von einem Parkscheinautomaten, einer Anzeigeeinheit einer Verkehrsleiteinrichtung, einer Notrufsäule oder einem Beleuchtungskörper einer Straßenbeleuchtung oder eines Omnibuswartehäuschens gebildet wird.As already mentioned, advantageous areas of application are that the consumer of a parking ticket machine, a display unit of a traffic control device, one Emergency call pillar or a lighting fixture of a street lighting or one Bus shelter is formed.
Vorteilhafterweise wird als Steuereinrichtung ein Laderegler verwendet, der eine Relaisstufe zur Steuerung der Energieströme ansteuert.A charge controller, which has a relay stage, is advantageously used as the control device controlled to control the energy flows.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist dieser Laderegler ein getaktetes Zeitglied auf sowie eine Vergleichsstufe, bei der in Intervallen geprüft wird, ob der Akkumulator einen bestimmten Ladezustand unterschritten hat.According to an advantageous development, this charge controller has a clocked timer on and a comparison level at which it is checked at intervals whether the accumulator has fallen below a certain charge level.
Insbesondere beim Einsatz an einer Verkehrsleiteinrichtung kann der Filtereinheit zusätzlich vorteilhaft eine Meßsonde zugeordnet sein, welche die zur Filtereinheit angesaugte Luft auf ihren Schadstoffgehalt überprüft und bei Überschreiten bestimmter Meßwerte diese direkt in die gezeigte Verkehrsinformation einfließen läßt, beispielsweise in Form einer Geschwindigkeitsreduzierung verbunden mit einem Ozon- oder Smogalarm.Especially when used on a traffic control device, the filter unit can also advantageously be assigned a measuring probe, which the air sucked in to the filter unit checks their pollutant content and, if certain measured values are exceeded, directly in the traffic information shown can flow, for example in the form of a Speed reduction combined with an ozone or smog alarm.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht einer Funktionseinheit mit einer Filtereinheit, Fig. 1 is a schematic partial view of a functional unit with a filter unit,
Fig. 2 ein schematisches Schaltschema zur Steuerung des Betriebes der Funktionseinheit und der Filtereinheit und Fig. 2 is a schematic circuit diagram for controlling the operation of the functional unit and the filter unit and
Fig. 3 eine Alternative zur Fig. 2. Fig. 3 shows an alternative to FIG. 2.
In Fig. 1 ist insgesamt mit 1 eine Funktionseinheit bezeichnet, bei der ein im vorliegenden Beispiel als Parkscheinautomat ausgebildeter elektrischer Verbraucher 3 mittels eines darüber angeordneten Solargenerators 2 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Funktionseinheit 1 ist ferner eine Filtereinheit 4 zugeordnet, die im Inneren mit verschiedenen Schadstoffiltern und/oder- Katalysatoren ausgestattet ist - wie beispielsweise einem Kohlendioxyd (CO₂)-Filter, einem Kohlenmonoxyd (CO)-Filter, einem Kohlenwasserstoff (CH)-Filter oder einem Staubfilter -, und die über wenigstens ein Gebläse 5 verfügt, mittels dem Umgebungsluft durch die Filtereinheit 4 hindurch gefördert wird. Die Motoren der Gebläse 5 werden durch elektrische Energie angetrieben, die vom Solargenerator 2 in Betriebsphasen bereitgestellt wird, in denen entweder aufgrund intensiver Sonneneinstrahlung ein Energieüberschuß besteht, oder aber durch verminderte Leistung des Verbrauchers 3 die Energie zeitweise nicht abgenommen oder in einen den Verbraucher 3 puffernden Akkumulator nicht mehr eingespeichert werden kann.In Fig. 1 is a whole by 1 is a function unit referred to, in which a trained in the present example as a ticket machine electrical load 3 by means of a superposed solar generator 2 is supplied with electrical energy. The functional unit 1 is also assigned a filter unit 4 , which is equipped on the inside with various pollutant filters and / or catalysts - such as a carbon dioxide (CO₂) filter, a carbon monoxide (CO) filter, a hydrocarbon (CH) filter or a dust filter -, and which has at least one blower 5 , by means of which ambient air is conveyed through the filter unit 4 . The motors of the blowers 5 are driven by electrical energy which is provided by the solar generator 2 in operating phases in which there is either an excess of energy due to intense solar radiation, or the energy from the consumer 3 is temporarily not removed or is buffered into a consumer 3 Accumulator can no longer be saved.
Zur Steuerung des Stromes der elektrischen Energie vom Solargenerator 2 zum Verbraucher 3 bzw. zu dem diesen puffernden Akkumulator 7 oder alternativ zu einem oder mehreren Gebläsen 5 einer Filtereinheit 4, welche Gebläse mittels wenigstens eines Elektromotors 6 antreibbar sind, ist die Funktionseinheit mit einer insgesamt mit 12 bezeichneten Steuereinrichtung versehen.In order to control the current of the electrical energy from the solar generator 2 to the consumer 3 or to the accumulator 7 buffering it or alternatively to one or more fans 5 of a filter unit 4 , which fans can be driven by means of at least one electric motor 6 , the functional unit is provided with a total of 12 designated control device provided.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante umfaßt die Steuereinrichtung 12 ausgehend vom Solarpanel 2 zwei an einen Komparator 9 angelegte Zweigleitungen, von welchen die erste unmittelbar die vom Solarpanel 2 bereitgestellte Spannung als Referenzwert dem Komparator 9 zuführt, und von denen die zweite über einen Widerstand 14 mit einer Z-Diode 13 verbunden ist, und dem Komparator 9 einen von der Z-Diode 13 vorgegebenen Referenzwert zuführt, der einem sinnvollen Spannungswert für ein Zuschalten der Filtereinheit 4 darstellt. Der Ausgang des Komparators 9 ist mit einem Zeitglied 10 verbunden, welches in Intervallen das Signal am Ausgang des Operationsverstärkers 9 prüft und bei Überschreiten des aktuellen Spannungswertes über den bereitgestellten Referenzwert ein zugeordnetes Relais 11 ansteuert, mittels dem ein Umschalter 15 in die in Fig. 2 gezeigte Lage geschaltet wird. Dabei wird der gesamte vom Solargenerator 2 erzeugte Strom dem Motor 6 der Filtereinheit 4 zugeführt. Unterschreitet dagegen der bereitgestellte Referenzspannungswert den aktuellen Spannungswert, so wird der Umschalter 15 in eine die Leitung vom Solargenerator 2 zum Laderegier 8 schließende Stellung umgelegt. Der Laderegler 8 regelt dabei je nach Bedarf die direkte Weiterleitung des Stromes an den elektrischen Verbraucher 3 oder an den Akkumulator 7 zur Erhöhung von dessen Ladezustand. Bei einer alternativen nicht gezeigten Ausführungsform kann auch der Ladezustand des Akkumulators 7 als Referenzwert an den Komparator 9 angelegt werden. In einem solchen Falle wird von der Z-Diode als Referenzwert beispielsweise ein Spannungswert bereitgestellt, der den minimal noch für einen Betrieb des Verbrauchers 3 zulässigen Ladezustand des Akkumulators 7 entspricht. Bei einem Unterschreiten wird der Umschalter 15 in eine ein Laden des Akkumulators 7 ermöglichende Stellung umgelegt.In the variant shown in FIG. 2, the control device 12 comprises, starting from the solar panel 2, two branch lines applied to a comparator 9 , the first of which directly supplies the voltage provided by the solar panel 2 as a reference value to the comparator 9 , and the second of which via a resistor 14 is connected to a Z diode 13 , and supplies the comparator 9 with a reference value predetermined by the Z diode 13 , which represents a useful voltage value for switching on the filter unit 4 . The output of the comparator 9 is connected to a timing element 10 , which checks the signal at the output of the operational amplifier 9 at intervals and, when the current voltage value is exceeded, controls an assigned relay 11 via the provided reference value, by means of which a changeover switch 15 into the in FIG. 2 shown position is switched. The entire current generated by the solar generator 2 is fed to the motor 6 of the filter unit 4 . If, on the other hand, the reference voltage value provided falls below the current voltage value, the changeover switch 15 is switched to a position that closes the line from the solar generator 2 to the charging regulator 8 . The charge controller 8 regulates the direct forwarding of the current to the electrical consumer 3 or to the accumulator 7 to increase its state of charge, as required. In an alternative embodiment, not shown, the state of charge of the accumulator 7 can also be applied to the comparator 9 as a reference value. In such a case, the Z diode provides, for example, a voltage value as a reference value, which corresponds to the minimum state of charge of the rechargeable battery 7 that is still permissible for operation of the consumer 3 . If the value falls below, the changeover switch 15 is switched into a position which enables the accumulator 7 to be charged.
Bei der in Fig. 3 gezeigten alternativen Ausführungsform wird ein elektrischer Verbraucher 20 von einem Akkumulator 17 gepuffert. Der Stromfluß zwischen Akkumulator 17 und einem Solargenerator 2 sowie dem Verbraucher 20 wird von einem Laderegler 18 gesteuert. Der Laderegler 18 fungiert im Beispiel der Fig. 3 zugleich als Steuereinrichtung 21 zur Ansteuerung eines Umschalters 19, mittels dem der vom Solargenerator 2 bereitgestellte Strom wahlweise zum Betrieb des Verbrauchers 20 bzw. für die Ladung des Akkumulators 17 oder zum Betrieb eines Motors 16 verwendet werden kann, der Umgebungsluft durch die Filtereinheit 4 fördert.In the alternative embodiment shown in FIG. 3, an electrical consumer 20 is buffered by an accumulator 17 . The current flow between the accumulator 17 and a solar generator 2 and the consumer 20 is controlled by a charge controller 18 . In the example of FIG. 3, the charge controller 18 also functions as a control device 21 for controlling a changeover switch 19 , by means of which the current provided by the solar generator 2 can be used either to operate the consumer 20 or to charge the accumulator 17 or to operate a motor 16 can, the ambient air through the filter unit 4 promotes.
Beide vorstehend beschriebenen Schaltschemata sollen nur beispielhaft die Möglichkeiten für ein Energie-Überschußmanagement aufzeigen. Erfindungswesentlich ist, daß einer stationären mit einem Solargenerator betreibbaren Funktionseinheit eine Filtereinheit zur Beseitigung von Schadstoffen aus der Umgebungsluft zugeordnet wird, und daß der vom Solargenerator der Funktionseinheit bereitgestellte Energieüberschuß in dieser Filtereinheit zur Reinigung der Luft verwendet wird.Both of the circuit diagrams described above are only examples of the possibilities for energy surplus management. It is essential to the invention that one stationary functional unit operable with a solar generator, a filter unit for Removal of pollutants from the ambient air is assigned, and that of Solar generator of the functional unit provided excess energy in this filter unit is used to purify the air.
BezugszeichenlisteReference list
1 Funktionseinheit
2 Solargenerator
3 Verbraucher
4 Filtereinheit
5 Gebläse
6 Motor (von 4)
7 Akkumulator
8 Laderegler
9 Komparator
10 Zeitglied
11 Relais
12 Steuereinrichtung
13 Z-Diode
14 Widerstand
15 Verbraucher
16 Motor
17 Akkumulator
18 Laderegler
19 Umschalter
20 Verbraucher
21 Steuereinrichtung. 1 functional unit
2 solar generator
3 consumers
4 filter unit
5 blowers
6 engine (of 4 )
7 accumulator
8 charge controllers
9 comparator
10 timer
11 relays
12 control device
13 Z diode
14 resistance
15 consumers
16 engine
17 accumulator
18 charge controller
19 switches
20 consumers
21 control device.
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