DE202011051377U1 - Anordnung zum Betreiben eines Verbrauchers mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Energiequelle - Google Patents

Anordnung zum Betreiben eines Verbrauchers mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Energiequelle Download PDF

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Abstract

Anordnung (1) zum Betreiben eines Verbrauchers (12), insbesondere einer Elektro-Heizung für einen Gebrauchswasser-Speicher, mit elektrischer Leistung einer regenerativen Energiequelle (13), insbesondere einer Photovoltaikanlage, umfassend: eine Schalt-Einrichtung (SG), welche umfasst: eine Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleichen eines Ist-Leistungs-Werts der von der Energiequelle (13) gelieferten Leistung mit einem Soll-Leistungs-Wert des Verbrauchers (12), einen Umschalter (16), sowie eine Steuereinrichtung (15) zum Verbinden eines Eingangs (E) des Umschalters (16) mit einem Ausgang (A2) des Umschalters (16), wenn der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert überschreitet, gekennzeichnet durch ein Umschalt-Relais (UR), umfassend: einen mit dem Ausgang (A2) des Umschalters (16) verbundenen Steuereingang (SE) zum Umschalten zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais (UR), einem ersten Schaltelement (S1) zur Trennung des Verbrauchers (12) von der Energiequelle (13) in dem ersten Schaltzustand und zur Verbindung des Verbrauchers (12) mit der Energiequelle (13) in dem zweiten Schaltzustand, sowie eine Betätigungseinrichtung (S) zum...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer Elektro-Heizung für einen Gebrauchswasser-Speicher, mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Energiequelle, beispielsweise einer Photovoltaikanlage, Windkraftanlage oder einer anderen Energiequelle mit zeitlich schwankender Leistung, umfassend: eine Schalt-Einrichtung, welche umfasst: eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Ist-Leistungs-Werts der von der regenerativen Energiequelle gelieferten Leistung mit einem Soll-Leistungs-Wert für den Verbraucher, einen Umschalter, sowie eine Steuereinrichtung zum Verbinden eines Eingangs des Umschalters mit einem Ausgang des Umschalters, wenn der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert überschreitet.
  • Üblicher Weise wird die von einer regenerativen Energiequelle, beispielsweise von einer Photovoltaikanlage, gelieferte Energie bzw. Leistung direkt in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Das am 1. Januar 2009 in Kraft getretene Erneuerbare-Energien-Gesetz sieht beim Betreiben einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) eine Vergütung für den Eigenverbrauch des durch die PV-Anlage erzeugten Stroms vor, die höher ausfällt als die Vergütung für die Einspeisung des von der PV-Anlage erzeugten Stroms in das öffentliche Stromnetz. Grundsätzlich wird daher eine PV-Anlage mit der größten Wirtschaftlichkeit betrieben, wenn der Betreiber von der erzeugten elektrischen Leistung der PV-Anlage so viel wie möglich selbst verbraucht.
  • Mit der regenerativen Energie der PV-Anlage kann beispielsweise eine Änderung des Energie-Trägers in Heizungsanlagen der Haustechnik erfolgen, also eine Umstellung von Öl (bzw. Gas) auf eine Stromversorgung mit Eigenstrom. Als erster Schritt kann hierbei beispielsweise die Erwärmung von Gebrauchs-Warmwasser durch Solarenergie mit Hilfe einer Elektro-Heizung erfolgen. Da der Betreiber der PV-Anlage die aktuell von der PV-Anlage erzeugte Leistung nicht kennt und auch nicht permanent überprüft, kann das Problem auftreten, dass die Elektro-Heizung zwar mit Solarstrom betrieben werden soll, dass die von der PV-Anlage gelieferte Leistung hierfür aber nicht ausreicht, so dass die Elektro-Heizung gegebenenfalls zumindest teilweise mit Bezugs-Strom vom Energieversorger betrieben wird. Ein solcher Betriebszustand ist jedoch in hohem Maße unwirtschaftlich und somit unerwünscht.
  • Von der Firma Kaco new energy GmbH werden unter dem Namen „Powador®” Wechselrichter für Photovoltaikanlagen vertrieben. In einer auf der Homepage dieser Firma unter „http://kaconewenergy.de” abrufbaren „Bedienungsanleitung Powador 2500xi-5000xi” wird ein Wechselrichter mit einem Relais beschrieben, welches in einem ersten Schaltzustand (Ruhezustand) den Strom der PV-Anlage ins öffentliche Stromnetz einspeist und in einem zweiten Schaltzustand den Strom der PV-Anlage einem elektrischen Verbraucher im Hausnetz, beispielsweise einer Waschmaschine, einem Trockner, etc. zur Verfügung stellt.
  • Um zu gewährleisten, dass die von der PV-Anlage bereitgestellte Leistung zum Betrieb des angeschlossenen Verbrauchers ausreicht, wird das Relais erst dann vom ersten in den zweiten Schaltzustand geschaltet, wenn während eines Zeitraums von 30 Minuten die vom Wechselrichter gelieferte Wechselspannung (Ist-Leistungs-Wert) über einer Einschaltschwelle (Soll-Leistungs-Wert) liegt. Das Relais verbleibt nach dem Umschalten für eine einstellbare Zeitdauer (zwischen einer Stunde und zehn Stunden) in dem zweiten Schaltzustand und wird erst nach dem Ablauf dieser Zeitdauer automatisch in den ersten Schaltzustand zurückgeschaltet, so dass der PV-Strom wieder dem öffentlichen Stromnetz zugeführt wird. Erst nach weiteren 30 Minuten kann ein erneutes Schalten in den zweiten Schaltzustand erfolgen.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Betrieb von Verbrauchern mit der Leistung einer regenerativen Energiequelle (Öko-Strom) zu optimieren.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung der eingangs genannten Art, die gekennzeichnet ist durch ein Umschalt-Relais, umfassend: einen mit dem Ausgang des Umschalters verbundenen Steuereingang zum Umschalten zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais, einem ersten Schaltelement zur Trennung des Verbrauchers von der Energiequelle in dem ersten Schaltzustand und zur Verbindung des Verbrauchers mit der Energiequelle in dem zweiten Schaltzustand, sowie eine Betätigungseinrichtung zum manuellen Betätigen des Umschalt-Relais unabhängig vom Ist-Leistungs-Wert der Energiequelle.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Betätigungseinrichtung vorzusehen, um den Verbraucher, der beispielsweise als Elektro-Heizung ausgebildet sein kann, unabhängig von der momentan von der regenerativen Energiequelle gelieferten Leistung mit dieser und/oder mit einer weiteren Energiequelle, z. B. mit dem öffentlichen Stromnetz, zu verbinden. Durch die (manuelle) Betätigung der Betätigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Not-Schalters bzw. Test-Schalters (s. u.), kann eine Freischaltung des Verbrauchers erfolgen, auch wenn die zum Betrieb dieses Verbrauchers benötige Leistung nicht bzw. nicht vollständig von der regenerativen Energiequelle bereitgestellt wird und daher zumindest teilweise dem öffentlichen Stromnetz entnommen werden muss.
  • Die von der momentanen Leistung der regenerativen Energiequelle unabhängige Einschaltung ist insbesondere günstig, wenn es sich bei dem Verbraucher um eine Elektro-Heizung handelt, die zum Aufheizen eines Gebrauchswasser-Speichers genutzt wird. Die Einschaltung kann beispielsweise erfolgen, wenn die zur Aufheizung des Gebrauchswasser-Speichers verwendete Ladepumpe beschädigt bzw. das konventionelle Heizungs-System defekt ist, so dass trotz des Ausfalls der Ladepumpe die Warmwasserversorgung sichergestellt werden kann.
  • Die Betätigungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise mit dem Steuereingang des Umschalt-Relais verbunden, um dieses vom Ruhezustand in den aktiven Zustand zu schalten. Insbesondere kann das Betätigen der Betätigungseinrichtung eine Umgehung bzw. Überbrückung des Umschalters bewirken, so dass der Eingang des Umschalters direkt mit dem Ausgang des Umschalters verbunden wird, an dem der Steuereingang des Umschalt-Relais angeschlossen ist. Das Umschalt-Relais kann als Steuerelement beispielsweise eine Spule aufweisen oder gegebenenfalls als elektronisches Relais ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Anordnung einen Zähler zur Messung der dem Verbraucher über das Umschalt-Relais zugeführten Energie. Bei dem Zähler kann es sich beispielsweise um einen (PTB-)geeichten Zähler handeln, welcher in Anlagen bzw. (Haus-)systemen mit mehreren Parteien beispielsweise auch als Verrechnungs-Einheit für die Heizkosten-Abrechnung verwendet werden kann.
  • In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der Zähler zur Erfassung der dem Verbraucher zugeführten Leistung ausgebildet. Zusätzlich zur Anzeige der an den Verbraucher abgegebenen Energie kann der Zähler ausgebildet sein, als weiteren Parameter im Geräte-Display die momentan an den Verbraucher abgegebene Leistung anzuzeigen. Die vom Verbraucher tatsächlich benötigte Leistung kann von einem Bediener abgelesen werden. Um ein Ablesen der vom Verbraucher benötigten Leistung auf für den Fall zu ermöglichen, dass die von der regenerativen Energiequelle gelieferte Leistung nicht ausreicht, um den Verbraucher einzuschalten, kann die Betätigungseinrichtung kurzzeitig aktiviert werden, um den Verbraucher für die zur Ablesung benötigte Zeitdauer mit Leistung zu versorgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Schalt-Einrichtung eine Eingabevorrichtung zur Eingabe des Soll-Leistungs-Werts des Verbrauchers auf. Die am Energie- bzw. Leistungszähler abgelesene, vom Verbraucher benötigte Leistung kann mit Hilfe der Eingabevorrichtung als Soll-Leistungs-Wert in die Schalt-Einrichtung eingegeben werden. Es versteht sich, dass die Schalt-Einrichtung typischer Weise auch über ein Display verfügt, an dem der Bediener seine Eingabe überprüfen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Umschalt-Relais ein zweites Schaltelement zum Herstellen einer Verbindung eines weiteren Verbrauchers, insbesondere einer Lade-Pumpe zur Aufheizung des Gebrauchswasser-Speichers, mit einer weiteren Energiequelle, insbesondere mit dem öffentlichen Stromnetz, im ersten Schaltzustand des Umschalt-Relais und zum Trennen der Verbindung zu dem weiteren Verbraucher in dem zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais auf. Das Umschalt-Relais dient in diesem Fall zur Umschaltung zwischen dem ersten Schaltzustand (Ruhezustand), bei dem eine Versorgung des weiteren Verbrauchers, beispielsweise der Lade-Pumpe, mit konventioneller Energie erfolgt und in dem der mit regenerativer Energie zu versorgende Verbraucher, z. B. die Elektro-Heizung, deaktiviert ist. Im zweiten, aktiven Schaltzustand des Umschalt-Relais wird die Versorgung des Verbrauchers mit regenerativer Energie aktiviert und die Versorgung des weiteren Verbrauchers mit Netzstrom unterbrochen.
  • In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind der Eingang des Umschalters und das zweite Schaltelement des Umschalt-Relais mit einem gemeinsamen Eingang zur Zuführung der Leistung der weiteren Energiequelle verbunden. Wird an dem gemeinsamen Eingang kein Signal bzw. keine Leistung zugeführt, wird nicht nur der weitere Verbraucher nicht mehr mit Leistung versorgt, sondern es wird auch verhindert, dass das Umschalt-Relais vom ersten in den zweiten Schaltzustand umgeschaltet wird.
  • Dies kann beispielsweise günstig sein, wenn der Gebrauchswasser-Speicher bzw. das darin befindliche Wasser bereits die gewünschte Temperatur aufweist, so dass weder eine Aktivierung der Lade-Pumpe noch der Elektro-Heizung erfolgen muss. Um dies festzustellen, weist die Anordnung vorteilhafter Weise eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Temperatur des Gebrauchswasser-Speichers auf, die beispielsweise als Regel-Thermostat ausgebildet sein kann. Sofern die gewünschte Temperatur in dem Gebrauchswasser-Speicher erreicht ist, trennt die Überwachungseinrichtung die Verbindung zwischen der weiteren Energiequelle und dem gemeinsamen Eingang.
  • Vorteilhafter Weise weist die Anordnung eine Signalisierungseinrichtung zur Anzeige des Betätigungszustands des Betätigungselements auf. Die Signalisierungseinrichtung kann z. B. als Lampe bzw. Leuchte ausgebildet sein, die aufleuchtet, sofern die Betätigungseinrichtung aktiviert ist, um dem Bediener anzuzeigen, dass sich die Anordnung nicht in einem normalen Betriebszustand befindet.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Anordnung eine Sicherungs-Einrichtung zur Absicherung der Stromversorgung der Schalt-Einrichtung und des Umschalt-Relais auf. Die Absicherung kann durch eine konventionelle Sicherung erfolgen, welche einen zu hohen Stromfluss durch die elektrischen Bauteile der Anordnung verhindert.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und verwendeten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Zeichnungen und detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erfindungsgemäße Anordnung zum Betreiben einer Elektro-Heizung mit der Leistung einer PV-Anlage,
  • 2 eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Anordnung in einem ersten Schaltzustand, und
  • 3 eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Anordnung in einem zweiten Schaltzustand.
  • Gemäß 1 umfasst eine Anordnung 1 (Power-Manager) für das Leistungs-Management einer regenerativen Energiequelle einen Schaltschrank 2 mit einer Mehrzahl von Komponenten. Der Schaltschrank 2 kann beispielsweise zur Aufputz-Montage vorgesehen sein und ist entsprechend (gemäß DIN) montiert und verdrahtet. Der Schaltschrank 2 ist mit einer Sicht-Tür versehen, so dass die Anzeigen der Komponenten (s. u.) problemlos erkennbar sind.
  • In dem Schaltschrank 2 sind folgende Komponenten vorgesehen: ein Gehäuse 3 mit einer Betätigungseinrichtung in Form eines Schalters S zur manuellen Betätigung sowie mit einer Signalisierungseinrichtung 4 in Form einer Signal-Lampe zur Anzeige des Betätigungszustandes (ein/aus) des Schalters S; eine in einem weiteren Gehäuse 5 untergebrachte Schalt-Einrichtung SG, welche eine Eingabevorrichtung 6 in Form einer Taster-Anordnung aufweist, sowie ein Display 7 zur Anzeige der mittels der Eingabevorrichtung 6 eingegebenen Werte; ein Zähler Z zur Energiemessung mit einer Anzeige 8 für die gemessene Energie; ein Umschalt-Relais UR zum Umschalten zwischen einer konventionellen Energie-Versorgung zur Erwärmung eines Gebrauchswasser-Speichers und einer regenerativen Energie-Versorgung; eine Sicherungs-Einheit SI zur Absicherung der Elektrik; sowie eine Mehrzahl (im vorliegenden Beispiel sechs) Anschlussklemmen AK (gemäß DIN).
  • 2 zeigt eine Schaltskizze der Anordnung 1 von 1, bei der insbesondere die Verdrahtung der Anschlussklemmen AK1 bis AK6 mit externen, nicht in dem Schaltschrank 2 vorgesehenen Komponenten zu erkennen ist. Einer ersten Anschlussklemme AK1 (bzw. „1”) wird über einen Thermostat 10 eine Phase eines Drehstrom-Erzeugers zugeführt. Die Phase wird über ein zweites Schaltelement S2 des Umschalt-Relais UR auf eine zweite Anschlussklemme AK2 (bzw. „2”) geführt, die mit einer Lade-Pumpe 11 zum Betrieb einer Warmwasser-Aufbereitung verbunden ist, um Gebrauchswasser in einem (nicht gezeigten) Warmwasser-Speicher zu erwärmen.
  • Ein Kontakt an einer dritten Anschlussklemme AK3, welche mit einem ersten Schaltelement S1 des Umschalt-Relais UR verbunden ist, dient als Ausgang zur Versorgung einer Elektro-Heizung 12 mit Wechselstrom. Die Elektro-Heizung 12 dient ebenfalls dazu, das Gebrauchswasser in dem Warmwasser-Speicher zu erhitzen.
  • Ein Kontakt an einer vierten Anschlussklemme AK4 dient als Eingang für eine Wechselspannung, die über einen Knotenpunkt vom öffentlichen Stromnetz 16 und/oder von einem Wechselrichter WR geliefert werden kann, welcher eine von einer PV-Anlage 13 gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung umsetzt. Die an der vierten Anschlussklemme AK4 bereitgestellte Wechselspannung wird über die Sicherungs-Einrichtung SI, die z. B. eine 20 Ampere-Sicherung aufweisen kann, der Schalt-Einrichtung SG als Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt. Es versteht sich, dass bei größeren Nennleistungen der Verbraucher (z. B. von mehr als 4 KW) die Auslegung der elektrischen Komponenten entsprechend anzupassen ist. Die von der Sicherungs-Einrichtung SI abgesicherte Wechselspannung wird zusätzlich über den Zähler Z dem ersten Schaltelement S1 des Umschalt-Relais UR zugeführt.
  • Eine fünfte Anschlussklemme AK5 dient zum Anschluss eines Nulleiters „N” und eine sechste Anschlussklemme AK6 als Erdungs-Anschluss.
  • Die Anordnung 1 wird in zwei Betriebszuständen betrieben. Im ersten, in 2 dargestellten Betriebszustand wird die Lade-Pumpe 11 mit der Netzstrom eines Energieversorgers betrieben, während im zweiten, in 3 dargestellten Betriebszustand die Elektro-Heizung 12 mit Leistung von der PV-Anlage 13 versorgt wird. Die beiden Betriebszustände der Anordnung 2 entsprechen hierbei den beiden Schaltstellungen des Umschalt-Relais UR, wobei in der ersten Schaltstellung (vgl. 2) das erste Schaltelement S1 geöffnet und das zweite Schaltelement S2 geschlossen ist, während in der zweiten Schaltstellung (vgl. 3) des Umschalt-Relais UR das erste Schaltelement S1 geschlossen und das zweite Schaltelement S2 geöffnet ist.
  • Im ersten Schaltzustand des Umschalt-Relais UR (Ruhezustand) liegt an dessen Steuereingang SE keine Spannung an, so dass ein Steuerelement (Spule) des Umschalt-Relais nicht anzieht. Im zweiten, in 3 dargestellten Zustand fließt ein Strom durch den Steuereingang bzw. den Steuerstromkreis und aktiviert das Steuerelement (die Spule).
  • Zur Steuerung des Schaltens des Umschalt-Relais UR zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand dient die Schalt-Einrichtung SG. Zu diesem Zweck wird der Schalt-Einrichtung SG ein Daten-Protokoll-Signal vom Wechselrichter WR zur Verfügung gestellt, aus dem die Schalt-Einrichtung SG einen instantanen Ist-Leistungs-Wert der von der PV-Anlage 13 gelieferten Leistung extrahiert. Dieser Ist-Leistungs-Wert wird in einer Vergleichseinrichtung 14 der Schalt-Einrichtung SG permanent mit einem Soll-Leistungs-Wert für den Verbraucher, im vorliegenden Fall für die Elektro-Heizung 12, verglichen.
  • Eine Steuereinheit 15 der Schalt-Einrichtung SG dient zur Steuerung eines Umschalters 16 in Form eines Relais zwischen einem ersten Schaltzustand (Ruhezustand, vgl. 2), in dem ein Eingang E des Umschalters 16 mit einem ersten Ausgang A1 verbunden ist und einem zweiten Schaltzustand (aktiver Zustand, vgl. 3), in dem der Eingang E mit einem zweiten Ausgang A2 verbunden ist. Es versteht sich, dass der Umschalter 16 wie in 2 und 3 gezeigt in die Schalt-Einrichtung SG integriert sein kann, dass dieser aber auch als eine separate Baugruppe ausgeführt sein kann.
  • Überschreitet der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert, verbindet der Umschalter 16 den Eingang E mit dem zweiten Ausgang A2 und der Steuereingang SE des Umschalt-Relais UR wird mit der Spannung bzw. mit dem Signal beaufschlagt, welches an der ersten Anschlussklemme AK1 anliegt. Hierbei geht das Umschalt-Relais UR vom ersten in den zweiten Schaltzustand über, bei dem die Elektro-Heizung 12 mit der in ausreichendem Maße vorhandenen Leistung der PV-Anlage 13 betrieben wird, wobei gleichzeitig die Lade-Pumpe 11 abgeschaltet wird, da das zweite Schaltelement S2 geöffnet wird.
  • Kann die PV-Anlage 13 die zum Betrieb der Elektro-Heizung 12 erforderliche Leistung nicht mehr erbringen, z. B. durch witterungsbedingte Umstände, fällt der Ist-Leistungs-Wert unter den Soll-Leistungs-Wert, die Verbindung zwischen dem Eingang E und dem zweiten Ausgang A2 des Umschalters 16 wird unterbrochen und die Anlage 1 kehrt in den ersten, in 2 gezeigten Betriebszustand zurück, bei dem der Gebrauchswasser-Speicher von der Lade-Pumpe 11 und nicht von der Elektro-Heizung 12 mit Leistung versorgt wird.
  • Um zu vermeiden, dass die Lade-Pumpe 11 oder die Elektro-Heizung 12 auch dann noch mit Leistung versorgt werden, wenn das Brauchwasser in dem Wasser-Speicher die gewünschte Temperatur erreicht hat, unterbricht in diesem Fall der als Überwachungseinrichtung dienende Thermostat 10 die Zufuhr der Spannung zur ersten Anschlussklemme AK1. Da hierbei keine Spannung am Eingang E des Umschalters 16 bereitgestellt wird, kann auch für den Fall, dass der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert überschreitet das Umschalt-Relais UR nicht vom Ruhezustand in den in 3 dargestellten aktiven Schaltzustand umschalten.
  • Obgleich der Betrieb der Elektro-Heizung 12 zur Erwärmung von Gebrauchs-Wasser nur erfolgen sollte, wenn die von der Elektro-Heizung 12 benötigte Leistung vollständig von der PV-Anlage 13 bereitgestellt werden kann, ist es in bestimmten Fällen günstig, unabhängig von der Leistung, die von der PV-Anlage 13 aktuell geliefert wird, in den zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais UR überzugehen und die Elektro-Heizung 13 gegebenenfalls (zumindest teilweise) mit Leistung aus dem öffentlichen Stromnetz 17 zu betreiben.
  • Dies wird durch die manuell betätigbare Betätigungseinrichtung in Form des Schalters S ermöglicht, der eine direkte Verbindung zwischen dem zweiten Ausgang A2 des Umschalters 16 und dessen Eingang E bzw. zur ersten Anschlussklemme AK1 herstellt, so dass das dort anliegende Signal direkt mit dem Steuereingang SE des Umschalt-Relais UR verbunden wird.
  • Der Schalter S kann manuell aktiviert werden, beispielsweise um einen Probelauf durchzuführen, bei dem die Elektro-Heizung 12 mit Leistung beaufschlagt wird, die an der Anzeige 8 des Zählers Z als einer von mehreren Parametern abgelesen werden kann. Der abgelesene Wert kann mittels der Eingabevorrichtung 6 an der Schalt-Einrichtung SG als Soll-Leistungs-Wert bzw. als Schaltpunkt eingegeben werden und am Display 7 der Schalt-Einrichtung SG kann die Eingabe überprüft werden. Der auf diese Weise bestimmte Soll-Leistungs-Wert ist in der Regel genauer als der vom Hersteller angegebene Leistungs-Wert eines jeweiligen elektrischen Verbrauchers.
  • Ein zweiter Fall, bei dem es günstig ist, die Elektro-Heizung 12 durch Betätigen des Schalters S unabhängig von der momentan von der PV-Anlage 13 gelieferten Leistung zu aktivieren, besteht in einer Not-Einschaltung zur Aufheizung des Warmwasser-Speichers für den Fall, dass die Lade-Pumpe 12 ausfällt. Durch die Not-Einschaltung kann bis zur Reparatur bzw. bis zum Austausch der Lade-Pumpe eine Versorgung mit Gebrauchs-Wasser erfolgen, das durch die Elektro-Heizung 12 erwärmt wird. Die Not-Einschaltung ermöglicht somit eine zusätzliche Absicherung der Warmwasser-Versorgung eines Haushalts bzw. eines Gewerbe-Betriebs.
  • Der Einsatz der Anordnung 1 wurde in 2 und 3 beispielhaft im Zusammenhang mit dem Betrieb einer PV-Anlage zur Erwärmung von Gebrauchs-Wasser durch eine Elektro-Heizung beschrieben. Es versteht sich, dass die oben beschriebene Anordnung auch zum Betrieb von anderen Hausgeräten, z. B. von Waschmaschinen, Trocknern oder von sonstigen elektrischen Verbrauchern im Haushalt oder zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern in Gewerbe-Betrieben, beispielsweise zum Betrieb von elektrischen Aggregaten für Prozess-Anlagen (z. B. zur Trocknung etc.) zum Einsatz kommen kann.
  • Selbstverständlich kann die Anordnung 1 auch in Verbindung mit anderen regenerativen Energiequellen, z. B. Windkraft-Anlagen, Wasserkraft-Anlagen etc. eingesetzt werden. In allen diesen Fällen kann auf die oben beschriebene Weise ein unwirtschaftlicher Betrieb der Verbraucher mit dem Strom des öffentlichen Stromnetzes verhindert werden. Es versteht sich, dass das Umschalten zwischen zwei Verbrauchern, von denen der eine mit regenerativer Energie und der andere mit konventioneller Energie betrieben wird, nicht nur zur Erwärmung von Gebrauchswasser, sondern auch für andere Zwecke vorteilhaft eingesetzt werden kann.

Claims (10)

  1. Anordnung (1) zum Betreiben eines Verbrauchers (12), insbesondere einer Elektro-Heizung für einen Gebrauchswasser-Speicher, mit elektrischer Leistung einer regenerativen Energiequelle (13), insbesondere einer Photovoltaikanlage, umfassend: eine Schalt-Einrichtung (SG), welche umfasst: eine Vergleichseinrichtung (14) zum Vergleichen eines Ist-Leistungs-Werts der von der Energiequelle (13) gelieferten Leistung mit einem Soll-Leistungs-Wert des Verbrauchers (12), einen Umschalter (16), sowie eine Steuereinrichtung (15) zum Verbinden eines Eingangs (E) des Umschalters (16) mit einem Ausgang (A2) des Umschalters (16), wenn der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert überschreitet, gekennzeichnet durch ein Umschalt-Relais (UR), umfassend: einen mit dem Ausgang (A2) des Umschalters (16) verbundenen Steuereingang (SE) zum Umschalten zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais (UR), einem ersten Schaltelement (S1) zur Trennung des Verbrauchers (12) von der Energiequelle (13) in dem ersten Schaltzustand und zur Verbindung des Verbrauchers (12) mit der Energiequelle (13) in dem zweiten Schaltzustand, sowie eine Betätigungseinrichtung (S) zum manuellen Betätigen des Umschalt-Relais (UR) unabhängig vom Ist-Leistungs-Wert der Energiequelle (13).
  2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Betätigungseinrichtung (S) mit dem Steuereingang (SE) des Umschalt-Relais (UR) verbunden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: einen Zähler (Z) zur Messung der dem Verbraucher (12) über das Umschalt-Relais (UR) zugeführten Energie.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, bei welcher der Zähler (Z) zur Erfassung der dem Verbraucher (12) zugeführten Leistung ausgebildet ist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Schalt-Einrichtung (SG) eine Eingabevorrichtung (6) zur Eingabe des Soll-Leistungs-Werts des Verbrauchers (12) aufweist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Umschalt-Relais (UR) ein zweites Schaltelement (S2) zum Herstellen einer Verbindung eines weiteren Verbrauchers (11), insbesondere einer Lade-Pumpe zur Aufheizung des Gebrauchswasser-Speichers, mit einer weiteren Energiequelle, insbesondere mit dem öffentlichen Stromnetz (17), im ersten Schaltzustand des Umschalt-Relais (UR) und zum Trennen der Verbindung zu dem weiteren Verbraucher (11) in dem zweiten Schaltzustand des Umschalt-Relais (UR) aufweist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, bei welcher der Eingang (E) des Umschalters (16) und das zweite Schaltelement (S2) des Umschalt-Relais (UR) mit einem gemeinsamen Eingang (Ak1) zur Zuführung der Leistung der weiteren Energiequelle verbunden sind.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, weiter umfassend: eine Überwachungseinrichtung (10) zur Überwachung der Temperatur des Gebrauchswasser-Speichers und zur Trennung der Verbindung zwischen der weiteren Energiequelle und dem gemeinsamen Eingang (Ak1), wenn im Gebrauchswasser-Speicher eine gewünschte Temperatur erreicht ist.
  9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Signalisierungseinrichtung (4) zur Anzeige des Betätigungszustands des Betätigungselements (S).
  10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Sicherungs-Einrichtung (SI) zur Absicherung der Stromversorgung der Schalt-Einrichtung (SG) und des Umschalt-Relais (UR).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE202013105950U1 (de) 2013-12-27 2014-05-20 Fritz Stiehle Anordnung zum Betreiben mindestens eines Verbrauchers mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Engergiequelle
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