DE202006008818U1

DE202006008818U1 - Kombinierte Photovoltaikanlage

Info

Publication number: DE202006008818U1
Application number: DE202006008818U
Authority: DE
Original assignee: MUEHLBERGER VOLKMAR
Current assignee: MUEHLBERGER VOLKMAR
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2016-06-02

Abstract

Kombinierte Photovoltaikanlage (1) bestehend aus zumindest einem Solarmodul (2), Solarakkus (3), Modulareinheit (4), Ladestromregler (5), Wechselrichter (6), Fahrzeugbatterie (7), Impulsgerät (8), Generator (9), Mess- und Steuereinrichtung (10) Starthilfeeinrichtung (11), Ladegerät (12) und Verbindungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuereinrichtung (10) den Ladezustand der verwendeten Solarakkus (3) unmittelbar an der Entnahmestelle misst und die Pufferung der verwendeten Solarakkus über Solaranlage und/oder das stationäre Bordnetz eines Trägerfahrzeugs steuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine speziell genutzte Photovoltaikanlage, die kompakt aufgebaut ist, mobil eingesetzt werden kann, bei welcher die als Pufferspeicher genutzten Solarakkus optimiert überwacht und geladen werden, mit einem spezifischen Einsatzgebiet, das einen erhöhten Bedarf an der von Gleichstrom auf Wechselstrom transformierten Energieform hat wie z.B. mobile Werkstatt- oder Serviceeinrichtungen, wobei dieser Anlage im Rahmen ihres Einsatzumfeldes die Funktion zukommt, eine stetige Zuladung der Solarakkus zu gewährleisten und Leistungsabfälle auszugleichen, in Kombination mit dem Stromnetz der mobilen Werkstatt- oder Serviceeinrichtungen.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl unterschiedlicher Anlagen bekannt, bei denen eine Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie erfolgt.
Unter dem Gebrauchsmuster DE 20 2004 005 733 wurde eine komplexe Photovoltaikanlage mit Sonderfunktionen für netzferne und teilweise schlecht zugängliche Standorte angemeldet, bestehend aus zwei Hauptbaugruppen; der Unterkonstruktion als Funktionsebene zur Installation von elektrischen Geräten und einem Dach als Photovoltaikanlage. Als Anwendungsbereiche werden Einrichtungen zur Flugüberwachung oder entlang von Autobahnen und Flussläufen genannt.
Die vorgenannte Erfindung ist wohl für netzferne Standorte gedacht, jedoch ist diese von Aufbau und Funktionsweise nur für ortsfeste Einrichtungen und auch nicht in Kombination mit dem Bordnetz eines mobilen Trägerfahrzeugs vorgesehen.
Weiter beschreibt das deutsche Gebrauchsmuster DE 200 09 911 U1 eine auf einem LKW montierte Richtfunksendestation mit eigener Stromversorgung, die durch eine Photovoltaikanlage gespeist wird.
Diese Erfindung nutzt die Energiegewinnung über eine Photovoltaikanlage und ist mobil einsetzbar, jedoch erfolgt hier keine optimierte Überwachung und Ladung der Solarakkus in Kombination mit dem Bordnetz. Weiterhin ist aus der Beschreibung auch nicht ersichtlich, ob eine Umwandlung des durch die Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom und dessen Nutzung erfolgt.
Weiterhin wird mit der Anmeldung 28 41 902 ein autonomer Gelände-Werkstattwagen für die Wartung und Reparatur von Kraftfahrzeugen in Gebieten mit wenig Wartungs- und Reparaturwerkstätten vorgestellt, dessen Stromversorgung für die mitgeführten Arbeitsmaschinen über einen Generator erfolgt.
Bei dieser Anmeldung findet sich die Idee eines mobilen Werkstattwagen wieder, jedoch erfolgt die Stromversorgung und Stromgewinnung ausschließlich über einen Generator, ohne zusätzliche Unterstützung durch eine Photovoltaikanlage.
Weiterhin bieten unterschiedliche Hersteller oder Vertriebseinrichtungen der Elektronikbranche Bausätze für Photovoltaikanlagen an, die ein Endanwender z.B. über Internet oder Kataloge bestellen kann, für welche jedoch kein angemeldetes Schutzrecht ermittelt werden konnte, welches der dieser Anmeldung zu Grunde liegenden Erfindung entsprechen würde oder es ist zumindest eine entsprechende Ausnutzung und Umsetzung dieser Technik bislang noch nicht publiziert worden.
Diese Ausführungen gestatten es somit nicht, dem Nutzer eine Photovoltaikanlage an Hand zu geben, die den Einsatz in Kombination mit dem Bordnetz eines Trägerfahrzeuges ermöglicht, wobei diese kompakt aufgebaut ist und stationär als auch vom Trägerfahrzeug abgesetzt genutzt werden kann, bei einer optimierten Überwachung des Ladezustandes der Solarakkus.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine nach dem Stand der Technik bekannte Photovoltaikanlage derart weiterzuentwickeln, dass dem Anwender eine kompakte, mit dem Bordnetz eines Trägerfahrzeugs kombinierbare Photovoltaikanlage zur Verfügung gestellt wird, welche sowohl stationär mit einem Trägerfahrzeug und dessen Bordnetz verbunden werden kann, als auch abgesetzt vom Trägerfahrzeug zum Einsatz kommen kann, wobei stets eine optimierte Überwachung und Ladung der Solarakkus stattfindet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass durch die spezifische Nutzung und Anordnung der Bau- und Funktionsteile die Pufferung der verwendeten Solarakkus grundsätzlich auf einem optimierten Niveau gehalten und damit ein vorzeitiger Leistungsabfall verhindert wird, in Kombination mit dem stationären Bordnetz eines Trägerfahrzeugs und dass zudem die Solarmodule abgesetzt vom Trägerfahrzeug eingesetzt werden können und spezifische Steuer- und Überwachungsbauteile in einer Modulareinheit flexibel an die Anlagengröße angepasst und ausgetauscht werden können.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Photovoltaikanlage einfach aufgebaut und z.B. an ein bestehendes Bordnetz angeschlossen und mit diesem kombiniert werden kann, und dass spezifische Bauteile in der Ausführung als Steckmodule bedarfsweise an die Anlagengröße einfach angepasst werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und folgende angegeben. Danach besteht die kombinierte Photovoltaikanlage aus mindestens einem Solarmodul, Solarakkus, Modulareinheit u.a. zur Aufnahme der Module Ladestromregler und Wechselrichter, Bauteilen des Bordnetzes des Trägerfahrzeugs wie Fahrzeugbatterie, Impulsgerät, Generator und Verbindungsleitungen. An weiteren Baugruppen sind z.B. anschließbar eine Starthilfeeinrichtung 12/24 Volt und ein zusätzliches Ladegerät.
Die kombinierte Photovoltaikanlage, deren Einsatzbereich in einer bevorzugten Ausführungsvariante bei Service- und Werkstatwagen angedacht ist, stellt ein um eine optimierte Photovoltaikanlage erweitertes Bordnetz eines Trägerfahrzeugs dar. Service- und Werkstattwagen, die mobil eingesetzt werden und eine auf dem Trägerfahrzeug verlastete Werkstattausrüstung mitführen, damit die entsprechenden Arbeiten direkt vor Ort beim Kunden ausgeführt werden können, benötigen für die erforderlichen Wartungstätigkeiten und -arbeiten in der Regel mit Wechselstrom betriebene Arbeitsgeräte. Hierbei kommt es des Öfteren vor, dass es sich um netzferne Einsatzorte handelt, so dass entweder eine Stromzuleitung zunächst verlegt oder ein Stromerzeuger mitgeführt werden muss. Weiterhin bietet sich die Möglichkeit an, über das interne Bordnetz mittels eines so genannten Wechselrichters den Gleichstrom des Bordnetzes in Wechselstrom umzuwandeln, damit die jeweiligen Arbeitsgeräte betrieben werden können. Bei dieser Möglichkeit handelt es sich um eine relativ einfache Vorgehensweise, den über die Lichtmaschine des Trägerfahrzeugs erzeugten Strom für die Wartungstätigkeiten zu nutzen. Hierbei dient die mit dem Bordnetz kombinierte Photovoltaikanlage dazu, die als Energiespeicher genutzten Solar-Akkus gleichmäßig und stetig zu laden, um so stets eine ausreichende Stromkapazität für den Betrieb der Arbeitsgeräte zur Verfügung stellen zu können. Die Optimierung der gesamten Anlage bezieht sich dabei auf Bauteile, die eine bessere Überwachung der Pufferspeicher ermöglichen und ein spezielles Impulsgerät, dass die Lebensdauer der Speicherbatterien erhöht und Kapazitätsverluste senkt, indem Ablagerungen an den Speicherzellen verhindert werden. Weiterhin können Bauteile der Photovoltaikanlage in einer Modulareinheit eingesetzt werden, die es ermöglicht, dass bei Änderung der Anlagengröße diese einfach ausgetauscht werden können, indem diese Bauteile z.B. steckbar mit der Modulareinheit verbunden werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben, wobei es sich versteht, dass die vorstehend beschriebene Erfindung und die folgenden Ausführungsbeispiele nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder als eigenständiges Ausführungsobjekt verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorgestellten Erfindung zu verlassen.
Es zeigen:
1 schematische Gesamtdarstellung der kombinierten Photovoltaikanlage
2 schematische Darstellung der kombinierten Photovoltaikanlage auf einem Trägerfahrzeug
3 schematische Darstellung der Anlage mit abgesetztem Solarmodul
4a schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung für das Solarmodul
4b schematische Darstellung des in einer Aufnahmevorrichtung eingesetzten Solarmoduls
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.
1 zeigt die schematische Darstellung einer kombinierten Photovoltaikanlage 1 bestehend aus dem Solarmodul 2, den Solarakkus 3, der Modulareinheit 4 mit Ladestromregler 5 und Wechselrichter 6, der Fahrzeugbatterie 7, dem Impulsgerät 8, der Lichtmaschine (Generator) 9, Messeinrichtung 10, Starthilfeeinrichtung 11, Ladegerät 12 und den entsprechenden Verbindungsleitungen.
Bei der vorgestellten Ausführungsvariante erfolgt die Stromgewinnung und Stromverteilung der kombinierten Photovoltaikanlage 1 dergestalt, dass der Strom primär von der Lichtmaschine 9 erzeugt und in das Bordnetz 23 und von dort zur Modulareinheit 4 oder zur Fahrzeugbatterie 7 geleitet wird. Der Fahrzeugbatterie 7 ist ein Pulsgerät 8 vorgeschaltet, dessen Aufgabe es ist, den Strom in gepulster Form an die Batterie weiterzuleiten, um so Sulfatierungen der Batteriezellen, darunter ist die Tendenz des Bleisulfats zur Bildung von Kristallblöcken zu verstehen und die zu Kapazitäts- und Leistungsverlusten der Batterie führen können, zu verhindern oder aufzulösen.
Der von der Lichtmaschine 9 erzeugte Gleichstrom wird über den Wechselrichter 6 geleitet und kann so in das interne Stromnetz 22 als Wechselstrom eingespeist und für die Versorgung der Arbeitsgeräte verwendet werden. Der sekundär von dem Solarmodul 2 erzeugte Gleichstrom fließt über die Zuleitung 20 zur Modulareinheit 4 und wird dort über den Ladestromregler 5 geleitet und dann in die Solarakkus 3 eingespeist. Diesen Akkus 3 ist eine Messeinrichtung 10 vorgeschaltet, die den Strom direkt bei der Entnahme an den Solarakkus 3 misst, damit so sichergestellt ist, dass stets eine optimierte Ladung der Solarakkus 3 erfolgt, die bei Bedarf auch vom primär erzeugten Strom gespeist werden können. Die hier vorgestellte Ausstattung eines Werkstatt- oder Servicewagens verfügt unter anderem noch über eine kombinierte 12 V/24 V Starthilfeeinrichtung 11, die es ermöglicht, dass z.B. Pannenfahrzeugen, die Startschwierigkeiten haben, schnell und problemlos geholfen werden kann. Weiterhin ist in das Bordnetz noch ein Ladegerät 12 integriert, welches dazu dient, die Akkus bei einer eventuellen Tiefenentladung zu laden, wozu dann der Anschluss an ein 230 V Festnetz erforderlich ist.
2 zeigt die schematische Darstellung einer kombinierte Photovoltaikanlage 1 bestehend aus dem Werkstatt-/Servicewagen 14, dem Solarmodul 2, den Solarakkus 3, der Modulareinheit 4 mit Ladestromregler 5 und Wechselrichter 6, der Fahrzeugbatterie 7, dem Impulsgerät 8, der Lichtmaschine (Generator) 9, Messeinrichtung 10, Starthilfeeinrichtung 11, Ladegerät 12 und den entsprechenden Verbindungsleitungen.
Gezeigt wird eine kombinierte Photovoltaikanlage 1 nach 1 eingesetzt in einem Werkstatt-/Servicewagen 14. Bei dieser Ausführungsvariante befindet sich ein Solarmodul 2 auf dem Dach des Trägerfahrzeuges 14 und der hier erzeugte Strom fließt über die Zuleitung 20 zur Modulareinheit 4 und von dort über den Ladestromregler 5 zu den Solarakkus 3. Hierbei bietet es sich an, dass bestimmte Baugruppen z.B. in Stauräumen einer Werkbank 15, die als Arbeitstisch in dem Trägerfahrzeug 14 eingebaut sein kann, untergebracht werden können. Der primäre Strom wird von der Lichtmaschine 9 des Trägerfahrzeugs 14 in das Bordnetz 23 eingespeist und lädt dabei unter anderem die Fahrzeugbatterie 7 und die Solarakkus 3 und liefert den über den Wechselrichter 6 erzeugten Strom für die interne Stromversorgung 22 an die Netzsteckdosen 13.
3 zeigt schematisch ein vom Werkstatt-/Servicewagen 14 abgesetztes Solarmodul 2 mit Zuleitung 27.
Bei manchen Einsatzorten kann es erforderlich sein, dass der Werkstatt-/Servicewagen 14 so ungünstig positioniert ist, z.B. in einer Halle 16, dass eine direkte Nutzung der Sonnenenergie über das Solarmodul 2 nicht möglich ist, weswegen die Halterungen für das Modul 2 auf dem Trägerfahrzeug 14 derart konzipiert sein sollen, dass das Modul 2 abgenommen und vom Trägerfahrzeug 14 abgesetzt an einer Lichtgünstigeren Position zum Einsatz gebracht werden kann, verbunden über eine externe Zuleitung 27 mit dem Bordnetz des Trägerfahrzeuges 14.
4a zeigt eine schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung 30 für ein Solarmodul 2 bestehend aus Halter 31, mit Drehteller 32/33, Verbindungselement 34, Feststeller 35, Federbolzen 36 und Aussteller 37.
Zu sehen ist eine Ausführungsvariante einer Aufnahmevorrichtung 30, die eine horizontale und vertikale Ausrichtung des Solarmoduls 2 ermöglicht, um so eine möglichst ideale Stellung der Solarkollektoren mit maximalen Wirkungsgrad zu erreichen. Hierzu wird das Solarmodul 2 derart im Halter 31 platziert, dass die federnd gelagerten Bolzen 36 innerhalb der entsprechenden Bohrungen 39 des Solarmoduls 2 einrasten, wobei die Bohrungen 39 soviel Spiel erlauben, dass das Modul 2 nach dem Einrasten der Federbolzen 36 diese einerseits als Drehachse nutzen kann, um so vertikal ausgerichtet werden zu können, andererseits, dass durch diese das Solarmodul 2 im Halter 31 längsseitig fixiert wird. Der Neigungswinkel des Moduls 2 wird über die Aussteller 37, die eine Längsbohrung 37a aufweisen, eingestellt, indem eine Knebelschraube 40 durch die Längsbohrung 37a geführt und in die Bohrung 38 eingedreht und damit eine Positionierung und Fixierung des Solarmoduls 2 erreicht wird. Die horizontale Ausrichtung des Solarmoduls 2 wird über einen zweigeteilten Drehteller erreicht, der ein Stationärteil 32 aufweist, welches z.B. mit dem Dach eines Trägerfahrzeugs fest verbunden wird und einem an dem Stationärteil 32 angeordnetem Drehteil 33, dass über ein Verbindungselement 34 fest mit dem Halter 31 verbunden ist, der an den Längsseiten Feststeller 35 aufweist, die direkt auf das Stationärteil 32 des Drehtellers wirken und im gelösten Zustand einen horizontale Ausrichtung des Halters 31 erlauben und nach dem Anziehen der Feststeller 35 diesen schließlich in der gewünschten Position fixieren. Somit wird durch die Aufnahmevorrichtung 30 erreicht, dass das Solarmodul 2 immer in die günstigste Position ausgerichtet werden kann, unabhängig davon, wie das Trägerfahrzeug platziert ist.
4b zeigt schematisch eine Aufnahmevorrichtung 30 mit eingesetztem Solarmodul 2.
Dargestellt ist eine Aufnahmevorrichtung 30 nach 4a mit dem eingesetzten Solarmodul 2, dessen Wirkfläche durch vertikale Ausrichtung in eine günstigere Position gebracht wurde, in dem es in den Ausstellern 37 mittels einer Knebelschraube 40 fixiert wurde. Zum Einsetzen des Solarmoduls 2 im Halterahmen 31 werden die Federbolzen 36 innerhalb der Bohrungen 39 einrasten gelassen, so dass das Modul 2 an dieser Längsseite zunächst fixiert ist, wobei die Federbolzen 36 beim vertikalen Ausrichten des Moduls 2 zugleich als Drehachse dienen.

1: Kombinierte Photovoltaikanlage
2: Solarmodul
3: Solarakkus
4: Modulareinheit
5: Ladestromregler
6: Wechselrichter
7: Fahrzeugbatterie
8: Impulsgerät
9: Generator
10: Mess- und Steuereinrichtung
11: Starthilfeeinrichtung
12: Ladegerät
13: Netzsteckdose
14: Werkstatt-/Servicewagen
15: Werkbank
16: Halle
20: Zuleitung Solarmodul
21: Verbindung Modulareinheit Solarakku
22: Verbindung Modulareinheit – interne Stromversorgung
23: Bordnetz
24: Starthilfezuleitung
25: Ladegerätzuleitung
26: Abgesetztes Solarmodul
27: Zuleitung Solarmodul
30: Aufnahmevorrichtung für Solarmodul
31: Halterrahmen
32: Stationärteil Drehteller
33: Drehteil Drehteller
34: Verbindungselement Drehteller – Halterung
35: Feststeller Drehteller
36: Federbolzen
37: Aussteller
37a: Längsbohrung
38: Bohrung Knebelschraube
39: Bohrung Federelement
40: Knebelschraube

Claims

Kombinierte Photovoltaikanlage (1) bestehend aus zumindest einem Solarmodul (2), Solarakkus (3), Modulareinheit (4), Ladestromregler (5), Wechselrichter (6), Fahrzeugbatterie (7), Impulsgerät (8), Generator (9), Mess- und Steuereinrichtung (10) Starthilfeeinrichtung (11), Ladegerät (12) und Verbindungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Steuereinrichtung (10) den Ladezustand der verwendeten Solarakkus (3) unmittelbar an der Entnahmestelle misst und die Pufferung der verwendeten Solarakkus über Solaranlage und/oder das stationäre Bordnetz eines Trägerfahrzeugs steuert.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ladestromregler (5) und Wechselrichter (6) der Anlage (1) in einer gemeinsamen Modulareinheit (4) angeordnet sind.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ladestromregler (5) und Wechselrichter (6) als austauschbare Module in der Modulareinheit (4) angeordnet werden.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ladestromregler (5) und Wechselrichter (6) als steckbare Module eingesetzt werden.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (31) für die Solarmodule (2) mit einer Drehscheibe (32/33) gekoppelt und über diese horizontal positionierbar sind.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (31) für die Solarmodule (2) über eine Verstellmöglichkeit (37) zur vertikalen Positionierung der Module verfügen.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarmodule (2) vom Trägerfahrzeug lösbar sind und von diesem abgesetzt zum Einsatz gebracht werden können.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulareinheit (4) vom Trägerfahrzeug lösbar ist und abgesetzt von diesem zum Einsatz gebracht werden kann.
Kombinierte Photovoltaikanlage (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begriff Trägerfahrzeug auf Fahrzeuge der Bereiche Land, Wasser und Luft übertragbar ist.