DE202010009207U1

DE202010009207U1 - Verbindung einer Wechselrichtervorrichtung mit einer Akkumulatorvorrichtung

Info

Publication number: DE202010009207U1
Application number: DE202010009207U
Authority: DE
Original assignee: E3 DC GmbH
Current assignee: E3 DC GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2020-06-18

Abstract

Wechselrichtervorrichtung mit wenigstens einem Wechselrichter (2), welcher mit einer regenerativen Energiequelle (4), insbesondere einer Photovoltaikanlage, und/oder einem Stromnetz (20) verbindbar ist und eine Anschlusseinrichtung (8) für eine Akkumulatorvorrichtung (10) mit wenigstens einer Batterie (14, 15, 16) aufweist, und mit einem Gehäuse (3), in dem der wenigstens eine Wechselrichter (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung für die Akkumulatorvorrichtung (10) als eine an dem Gehäuse (3) ausgebildete, mit dem wenigstens einen Wechselrichter (2) verbundene Andocksteckereinrichtung (8) ausgebildet ist, welche zur Verbindung mit einer Andockstecker-Gegeneinrichtung (9) eines Gehäuses (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) oder einer mit dem Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) und dem Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung verdockbaren Adaptereinrichtung ausgebildet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Wechselrichtervorrichtung mit wenigstens einem Wechselrichter, welcher mit einer regenerativen Energiequelle, insbesondere einer Photovoltaikanlage, und/oder einem Stromnetz verbindbar ist und eine Anschlusseinrichtung für eine Akkumulatorvorrichtung mit wenigstens einer Batterie aufweist, sowie eine solche Akkumulatorvorrichtung nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 jeweils näher definierten Art.
STAND DER TECHNIK
Aus der Praxis sind Wechselrichter unterschiedlichster Art im Zusammenhang mit der Nutzung regenerativer Energiequellen, wie Photovoltaikanlagen oder Kleinwindanlagen, im gewerblichen Bereich wie im Wohnbereich bekannt. Die beispielsweise von Solarzellen photovoltaisch erzeugte elektrische Energie wird dem Wechselrichter zugeführt, welcher die zugeführte Gleichspannung in eine geregelte standardisierte Netzspannung umwandelt. Die bei der regenerativen Erzeugung von Strom mit Sonne und/oder Wind auftretenden Schwankungen als auch Verbrauchsschwankungen und das Bedürfnis nach einer Notstromversorgung veranlassen Inhaber regenerativer Energiegewinnungsanlagen zunehmend zur Verbindung der Anlage mit einer Akkumulatorvorrichtung, welche insbesondere im privaten Bereich häufig erst in einer weiteren Ausbaustufe der Anlage hinzugefügt wird.
Aus dem Handel bekannte Gehäuse für Wechselrichter stellen Metallschränke dar, welche den Wechselrichter aufnehmen und in die ein bei Bedarf anschließbarerer Akkumulator zur Notstromversorgung mit entsprechender Verkabelung einfach hineingestellt wird. Im Fall des Öffnens des Schrankes durch Nichtfachleute sind diese der Gefahr eines Hochspannungskontakts ausgesetzt.
Weiterhin sind aus dem Automobilbereich und bei Bleianlagen im Hausbereich Systeme bekannt, bei denen eine Batterie über Leistungskabel mit dem Wechselrichter verbunden ist. Auch hier besteht bezüglich des Leistungskabels ein Gefährdungspotenzial, so dass zur ausreichenden Absicherung ein erheblicher Aufwand erforderlich ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselrichtervorrichtung mit einem Wechselrichter, welcher mit einer regenerativen Energiequelle, insbesondere einer Photovoltaikanlage, verbunden ist und eine Anschlusseinrichtung für eine Akkumulatorvorrichtung mit wenigstens einer Batterie aufweist, sowie eine solche Akkumulatorvorrichtung zu schaffen, mit denen eine sichere, bauraumtechnisch optimierte, optisch ansprechende und leicht nachrüstbare und jederzeit erweiterbare Anlage geschaffen werden kann.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird bei einer Wechselrichtervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anschlusseinrichtung für die Akkumulatorvorrichtung als eine an einem Gehäuse der Wechselrichtervorrichtung ausgebildete, mit dem wenigstens einen Wechselrichter verbundene Andocksteckereinrichtung ausgebildet ist, welche zur Verbindung mit einer Andockstecker-Gegeneinrichtung eines Gehäuses der Akkumulatorvorrichtung oder einer mit dem Gehäuse der Wechselrichtervorrichtung und dem Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung verdockbaren Adaptereinrichtung ausgebildet ist, und des Weiteren durch eine Akkumulatorvorrichtung der eingangs genannten Art, deren Anschlusseinrichtung für die Wechselrichtervorrichtung als eine an dem Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung ausgebildete, mit der wenigstens einen Batterie wirkverbundene Andockstecker-Gegeneinrichtung ausgebildet ist, welche zur Verbindung mit der Andocksteckereinrichtung des Gehäuses der Wechselrichtervorrichtung oder einer mit dem Gehäuse der Wechselrichtervorrichtung und dem Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung verdockbaren Adaptereinrichtung ausgebildet ist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN
Die Wechselrichtervorrichtung und die Akkumulatorvorrichtung gemäß der Erfindung habenden Vorteil, dass der mit der regenerativen Energiequelle verbundene Wechselrichter als separates Gerät aufgestellt werden kann und auch nachträglich auf einfache Weise mit dem Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung formschlüssig fest verbunden werden kann, ohne dass hierzu eine explizite Leistungsverkabelung wie beispielsweise Batteriekabel erforderlich sind.
Der Wechselrichter bildet dabei mit dem Akkumulator und gegebenenfalls einer zwischenverdockten Adaptereinrichtung sowie möglichen weiteren angedockten Wechselrichtern und Akkumulatoren in montiertem Zustand eine integrierte, bauraumtechnisch optimierte und optisch ansprechende abgeschlossene Einheit, ohne für nichtfachliche Anlagennutzer bzw. Kunden zugängliche Hochspannungskontakte.
Die Andocksteckereinrichtung und die Andockstecker-Gegeneinrichtung können jede geeignete Stecker- bzw. Schnittstellenform mit Leistungskontakten und ggf. auch Signalkontakten aufweisen, wobei die Steckerverbindung zusätzlich über eine Arretierung, wie z. B. eine Raste, eine Schnappverbindung oder eine Schraubverbindung, gesichert sein kann.
Die Erfindung bietet des Weiteren den Vorteil, dass der Wechselrichter ohne konstruktive Anpassung mit unterschiedlichen Batterietypen und Batteriegrößen verwendet werden kann, wodurch sich eine hohe Flexibilität bei der Gestaltung und ggf. Nachrüstung der Anlage ergibt.
Der Wechselrichter kann z. B. ein herkömmlicher Solarwechselrichter sein, welcher neben einem in dem Wechselrichtergehäuse oder dem Akkumulatorgehäuse angeordneten separaten Batteriewechselrichter vorgesehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Wechselrichter ein Solarwechselrichter, in den ein Batteriewechselrichter integriert ist. Es muss somit nur noch ein Akkumulator an das Wechselrichtergehäuse angedockt werden. Sobald die Verbindung zwischen den Gehäusen hergestellt ist, kann die wenigstens eine Batterie der Akkumulatorvorrichtung, beispielsweise über den Wechselrichter und ein Trennrelais, aktiv geschaltet werden.
Der Wechselrichter kann je nach Schaltung sowohl für die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom als auch für die Erzeugung von dreiphasigem Wechselstrom bzw. Drehstrom ausgelegt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Akkumulatorgehäuse, welches per se als eine leicht zu transportierende Einheit ausgebildet werden kann, eine Aufnahme und Befestigungsmöglichkeit für den Wechselrichter bzw. dessen Gehäuse auf, so dass der Wechselrichter an das in der Regel auf einem Boden stehende Akkumulatorgehäuse angedockt und mit diesem sicher verbunden werden kann.
Alternativ kann das Gehäuse des Wechselrichters jedoch auch über eine Wandaufhängeinrichtung verfügen, mittels derer das Wechselrichtergehäuse im Falle einer Anordnung ohne Akkumulatorvorrichtung platzsparend in Gebäuden anzuordnen ist.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass das Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung modulare Aufnahmeplätze zur Aufnahme mehrerer Batterien im montierten Zustand des Gehäuses aufweist. Der Einsatz von Einzelmodulen bzw. modularen Batterieblöcken ermöglicht es, dass diese einfach vor Ort beim Endverbraucher eingesetzt und ausgetauscht werden können.
Die Materialkombination für die elektrochemischen Batterien wird der Fachmann in Abhängigkeit des Einsatzbereichs mit seinen spezifischen Anforderungen z. B. an Energiedichten, Selbstentladefestigkeit oder Temperaturbereich wählen. Dabei ist grundsätzlich der Einsatz aller kommerziell verfügbaren Batterietechnologien denkbar, wie z. B. Bleibatterien, NiCd-Batterien, Lithium-Ionen- und NiMH-Systeme sowie NaS und NaNiCl-Batterien.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann sowohl das Gehäuse der Wechselrichtervorrichtung als auch das Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung über jeweils mindestens eine zusätzliche Andockeinrichtung verfügen, welche zur Kontaktierung eines zusätzlichen Wechselrichters, eines zusätzlichen Akkumulators oder einer zusätzlichen Elektronikeinheit, wie beispielsweise einer Anzeigeeinheit oder Zählereinheit oder sonstigen Rechnereinheit, ausgebildet sein kann.
Weiterhin kann bei einer zwischen dem Gehäuse der Wechselrichtervorrichtung und dem Gehäuse der Akkumulatorvorrichtung angeordneten, jeweils mit beiden Gehäusen über eine Andocksteckereinrichtung und eine Andockstecker-Gegeneinrichtung verdockbaren Adaptereinrichtung vorgesehen sein, dass diese Elektronikkomponenten, insbesondere eine Anzeige- und/oder Zählereinheit, beinhaltet oder auch zur Anpassung an bauliche Gegebenheiten des Aufstellungsortes dient.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt dabei eine Prinzip-Skizze einer mit einer Photovoltaikanlage und einem öffentlichen Stromnetz verbundenen Solar- und Batteriewechselrichtervorrichtung, deren Gehäuse formschlüssig über einen Andockstecker mit einem Gehäuse einer modular aufgebauten Akkumulatorvorrichtung und deren Batterien verbunden wird, wobei die Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit einen Montagezustand kurz vor Herstellung der Gehäuseverbindung darstellt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bezug nehmend auf die Figur der Zeichnung ist eine Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung dargestellt, bei der die Wechselrichtervorrichtung 1 mit einem kombinierten Solar- und Batteriewechselrichter 2 ausgebildet ist.
Die gezeigte Anlage ist für den Einsatz im privaten Hausbereich vorgesehen, wobei der Wechselrichter 2 beispielsweise ein trafoloser 5 kW-Wechselrichter sein kann, welcher in einem Gehäuse 3 elektronische Komponenten wie z. B. Leistungshalbleiter und ein Managementsystem zur Bedienungs- und Funktionssteuerung enthält.
Der Wechselrichter 2 ist mit einer regenerativen Energiequelle in Form einer Photovoltaikanlage 4 verbunden. Die Photovoltaikanlage 4 kann in bekannter Art und Weise einen oder mehrere Photovoltaikgeneratoren aufweisen, die jeweils aus einem oder mehreren Solarmodulen bestehen, die wiederum eine Vielzahl von miteinander verschalteten Solarzellen aufweisen können.
Des Weiteren weist der Wechselrichter 2 einen Anschluss 6 an öffentliches Stromnetz 20 auf. Zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz 20 wandelt der Wechselrichter 2 die Gleichspannung aus der Photovoltaikanlage 4 in eine netzsynchrone Wechselspannung um, wobei der Wechselrichter Frequenz und Spannung an das Stromnetz 20 anpasst. Darüber hinaus ist der Wechselrichter 2 zur Abschaltung der Anlage bei Netzstörungen ausgelegt, um eine Überspannung oder Spannung in abgeschalteten Netz-Abschnitten zu vermeiden.
Zur Verbindung mit einer Akkumulatorvorrichtung 10 weist der Wechselrichter 2 eine Anschlusseinrichtung 8 auf, wobei die Anschlusseinrichtung 8 als eine an dem Gehäuse 3 ausgebildete, mit dem Wechselrichter 2 verbundene, buchsenartige Andocksteckereinrichtung 8 ausgebildet ist, welche geometrisch zur formschlüssigen Verbindung mit einer Batteriekontakte darstellenden, im Wesentlichen stiftförmigen Andockstecker-Gegeneinrichtung 9 eines Gehäuses 11 der Akkumulatorvorrichtung 10 ausgestaltet ist. Die stählerne Verbindung der Andocksteckereinrichtung 8 mit der Andockstecker-Gegeneinrichtung 9 ist dabei mittels einer herkömmlichen Isolierung gegenüber dem Metallkörper der Gehäuse 3 und 11 isoliert.
Bei der gezeigten Ausführung bilden die Andocksteckereinrichtung 8 und die Andockstecker-Gegeneinrichtung 9 zwei Kontakte, jedoch kann auch eine hiervon abweichende Anzahl an Kontakten, wie beispielsweise vier, sechs oder acht Kontakte bei der Anschlussverbindung vorgesehen sein.
Die Akkumulatorvorrichtung 10 kann somit durch einfaches Zusammenstecken des Gehäuses 11 der Akkumulatorvorrichtung 10 mit dem Gehäuse 3 der Wechselrichtervorrichtung 1 mit letzterer elektrisch leitend verbunden werden. Die schrankartig mit Seitenwänden, einer türartigen Vorderwand und einer zumindest bereichsweise vorgesehenen Rückwand ausgebildeten Gehäuse 3 und 11 des Wechselrichters 2 und der Akkumulatorvorrichtung 10 bilden dabei im montierten Zustand eine Hochspannungskontakte nach außen abschirmende Einheit.
Zur Sicherung der Steckverbindung zwischen den Gehäusen 3 und 11 ist z. B. eine einfache Schraubverbindung ausreichend.
Das Gehäuse 3 des Wechselrichters 2 weist vorliegend eine Wandaufhängeinrichtung 5 auf, so dass eine Wandmontage bei Einsatz ohne Akkumulator ebenso möglich ist wie eine zusätzliche Fixierung des Wechselrichtergehäuses 3 bei Montage auf dem Akkumulatorgehäuse 11.
Die Akkumulatorvorrichtung 10 ist modular mit Aufnahmeplätzen für mehrere vor Ort einsetzbare Batterien 14, 15, 16 ausgebildet, wobei die Batterien 14, 15, 16 entsprechend der benötigten Kapazität und Leistung miteinander verschaltet und mit der Andockstecker-Gegeneinrichtung 9 der Akkumulatorvorrichtung 10 verbunden sind.
Die Akkumulatorvorrichtung 10 ist je nach Anzahl der eingesetzten Batterien in ihrer Kapazität flexibel gestaltbar. Über das vorliegend im Gehäuse 3 des Wechselrichters 2 angeordnete intelligente Managementsystem, welches die Energieflüsse und die Funktion der Komponenten regelt und überwacht, kann eine optimale Be- und Entladung der hier als Blei-Akkumulatoren ausgebildeten Batterien 14, 15, 16 eingestellt werden.
Das Managementsystem kann dabei vorgeben, ob Energie aus der Photovoltaikanlage 4 in das Stromnetz 20 und/oder in die Akkumulatorvorrichtung 10 eingespeist wird oder aus diesen Quellen entnommen wird.
Je nach Batteriekapazität kann die Anlage auch autark vom öffentlichen Stromnetz 20 betrieben werden. Ebenso ist es möglich, dass die Wechselrichtervorrichtung 1 nicht an eine regenerative Energiequelle angeschlossen ist, sondern zusammen mit der Akkumulatorvorrichtung 10 autark zur Netzpufferung arbeitet.

Claims

Wechselrichtervorrichtung mit wenigstens einem Wechselrichter (2), welcher mit einer regenerativen Energiequelle (4), insbesondere einer Photovoltaikanlage, und/oder einem Stromnetz (20) verbindbar ist und eine Anschlusseinrichtung (8) für eine Akkumulatorvorrichtung (10) mit wenigstens einer Batterie (14, 15, 16) aufweist, und mit einem Gehäuse (3), in dem der wenigstens eine Wechselrichter (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung für die Akkumulatorvorrichtung (10) als eine an dem Gehäuse (3) ausgebildete, mit dem wenigstens einen Wechselrichter (2) verbundene Andocksteckereinrichtung (8) ausgebildet ist, welche zur Verbindung mit einer Andockstecker-Gegeneinrichtung (9) eines Gehäuses (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) oder einer mit dem Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) und dem Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung verdockbaren Adaptereinrichtung ausgebildet ist.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter als ein Solarwechselrichter (2) ausgebildet ist.
Wechselrichtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter ein integral ausgebildeter Solar- und Batteriewechselrichter (2) ist.
Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) eine Wandaufhängeinrichtung (5) aufweist.
Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (2) einen Anschluss (6) an ein ein- oder dreiphasiges Stromnetz (20) aufweist.
Wechselrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) mindestens eine zusätzliche Andockeinrichtung zur Kontaktierung eines Gehäuses eines weiteren Wechselrichters oder einer zusätzlichen Elektronikeinheit, wie z. B. einer Anzeigeeinheit, aufweist.
Akkumulatorvorrichtung mit wenigstens einer Batterie (14, 15, 16), einem Gehäuse (11), in dem die wenigstens eine Batterie (14, 15, 16) aufgenommen ist, und einer Anschlusseinrichtung (9) zur Verbindung mit einer Wechselrichtervorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung für die Wechselrichtervorrichtung (1) als eine an dem Gehäuse (11) ausgebildete, mit der wenigstens einen Batterie (14, 15, 16) wirkverbundene Andockstecker-Gegeneinrichtung (9) ausgebildet ist, welche zur Verbindung mit einer Andocksteckereinrichtung (8) eines Gehäuses (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) oder einer mit dem Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) und dem Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) verdockbaren Adaptereinrichtung ausgebildet ist.
Akkumulatorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) modulare Aufnahmeplätze zur Aufnahme mehrerer Batterien (14, 15, 16) im montierten Zustand des Gehäuses (11) aufweist.
Akkumulatorvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) ein separater Batteriewechselrichter angeordnet ist.
Akkumulatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) mindestens eine zusätzliche Andockeinrichtung zur Kontaktierung eines Gehäuses eines weiteren Akkumulators oder einer zusätzlichen Elektronikeinheit, wie z. B. einer Anzeigeeinheit, aufweist.
Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung mit wenigstens einer Wechselrichtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und wenigstens einer Akkumulatorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10.
Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) und dem Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) eine jeweils mit beiden Gehäusen über eine Andocksteckereinrichtung und eine Andockstecker-Gegeneinrichtung verdockbare Adaptereinrichtung angeordnet ist.
Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinrichtung Elektronikkomponenten, insbesondere eine Anzeige- und/oder Zählereinheit, beinhaltet.
Wechselrichter- und Akkumulatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Wechselrichtervorrichtung (1) und das Gehäuse (11) der Akkumulatorvorrichtung (10) ggf. zusammen mit einer zwischengeschalteten Adaptereinrichtung im montierten Zustand eine Hochspannungskontakte nach außen abschirmende Einheit bilden.