DE202011102374U1

DE202011102374U1 - Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202011102374U1
Application number: DE202011102374U
Authority: DE
Original assignee: PROSOL INVEST DEUTSCHLAND GmbH
Current assignee: PROSOL INVEST DEUTSCHLAND GmbH
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-10-01
Anticipated expiration: 2021-06-28

Abstract

Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) zur Speicherung elektrischer Energie mit wenigstens einem Energiespeichermittel (20), mit wenigstens einem Steuer- und/oder Regelungsmittel (30), mit wenigstens einem ersten Anschlussmittel (40) zu wenigstens einem ersten Stromerzeugungsmittel (50) und mit wenigstens einem zweiten Anschlussmittel (60, 62, 64) zu einem zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder einem Stromversorgungssystem (80), wobei mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels (30) anhand wenigstens eines Betriebsparameters der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens das zweite Anschlussmittel (60, 62, 64) derart schaltbar ist, dass das zweite Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungsmittel (80) abtrennbar und/oder verbindbar ist und/oder wobei die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens ein Wechselrichtermittel (110) aufweist, mittels dessen ein einphasiges Anschlussmittel (40) mit einem mehrphasigen Anschlussmittel (90', 92', 94') verbindbar oder verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie.
Im Zuge des Ausbaus von regenerativen bzw. erneuerbaren Energieerzeugungssystemen wird insbesondere auch der Ausbau dezentraler Energieerzeugungssysteme angestrebt. Dabei wird beispielsweise versucht, Haushalte mittels dezentraler Stromerzeugungssysteme auszustatten. Derartige dezentrale Stromerzeugungssysteme können beispielsweise auf Hausdächern angebrachte Photovoltaikanlagen sein. Grundsätzlich können aber auch Windkraftanlagen oder Wasserkraftanlagen zu dezentralen Stromerzeugungssystemen gerechnet werden, wenn diese beispielsweise auf einem Anwesen installiert sind.
Denkbar ist auch, dass eine derartige dezentrale Stromerzeugungsanlage ein Blockheizkraftwerk (BHKW) ist, also eine modular aufgebaute Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie und Wärme, die vorzugsweise am Ort des Wärmeverbrauchs betrieben wird, aber auch Nutzwärme in ein Nahwärmenetz einspeisen kann. Diese Anlage setzt dazu das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung ein. Als Antrieb für den Stromerzeuger können Verbrennungsmotoren, d. h. Diesel- oder Gasmotoren, aber auch Gasturbinen oder Brennstoffzellen verwendet werden.
Allerdings besteht ein Problem dieser dezentralen Stromerzeuger darin, dass dieser erzeugte Strom nicht direkt vor Ort genutzt, sondern in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird, bzw. nur zum Teil dezentral vor Ort genutzt werden kann und zu einem wesentlichen bzw. überwiegenden Teil in das Stromnetz eingespeist wird. Der sogenannte Eigenverbrauchsanteil ist folglich vergleichsweise gering.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass eine verbesserte Möglichkeit der dezentralen Nutzung des dezentral erzeugten Stromes bzw. der dezentral erzeugten elektrischen Energie ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Danach ist vorgesehen, dass eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie mit wenigstens einem Energiespeichermittel, mit wenigstens einem Steuer- und/oder Regelungsmittel, mit wenigstens einem ersten Anschlussmittel zu wenigstens einem ersten Stromerzeugungsmittel und mit wenigstens einem zweiten Anschlussmittel zu einem zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder einem Stromversorgungssystem versehen ist, wobei mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels anhand wenigstens eines Betriebsparameters der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung wenigstens das zweite Anschlussmittel derart schaltbar ist, dass das zweite Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungsmittel abtrennbar und/oder verbindbar ist und/oder wobei die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung wenigstens ein Wechselrichtermittel aufweist, mittels dessen ein einphasiges Anschlussmittel mit einem mehrphasigen Anschlussmittel verbindbar oder verbunden ist.
Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die mittels des ersten Stromerzeugungsmittels erzeugte elektrische Energie mit dem Energiespeichermittel einspeichern zu können und bei Bedarf z. B. vor Ort dezentral verbrauchen zu können. Ein derartiger Bedarfsfall kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn mittels des ersten Stromerzeugungsmittels gerade kein Strom erzeugt wird, jedoch ein Bedarf an elektrischer Energie besteht. Die eingespeicherte elektrische Energie kann sodann abgerufen werden, ohne dass elektrische Energie vom zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder einem Stromversorgungssystem, das beispielsweise das öffentliche Stromnetz ist, bezogen werden muss. In diesem Fall ist vorzugsweise der Anschluss zum zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungssystem mittels entsprechender Schaltung des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels abgetrennt. Eine Verbindung zum zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungssystem wird mittels entsprechender Schaltung des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels hergestellt, wenn weder Strom vom ersten Stromerzeugungsmittel noch aus dem Energiespeichermittel bezogen und verbraucht werden kann oder die hieraus beziehbare Strommenge nicht ausreichend ist. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass der Eigenverbrauchsanteil an durch mittels des ersten Stromerzeugungsmittels erzeugter elektrischer Energie erhöht werden kann.
Das Wechselrichtermittel kann beispielsweise eine Schalteinheit sein, mittels derer ein einphasiges Anschlussmittel mit einem mehrphasigen Anschlussmittel verbindbar oder verbunden ist. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass das Wechselrichtermittel Bestandteil eines Wechselrichters ist und/oder in einem Wechselrichter eingebaut ist.
Durch den Einsatz des Wechselrichtermittels ergibt sich ferner beispielsweise der Vorteil, dass ein einphasiges Stromversorgungssystem mit einem mehrphasigen Stromverbrauchssystem verbunden werden kann. So ist beispielsweise denkbar, dass das mehrphasige Stromverbrauchssystem ein Hausnetz eines Wohnhauses ist und dass das einphasige Stromversorgungssystem das Energiespeichermittel und/oder das erste Stromerzeugungsmittel ist. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass alle Stromverbraucher des Hausnetzes weiter versorgt werden können, ohne dass diese auf eine Phase geklemmt sein müssen. Auch hierdurch lässt sich eine Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils verbessern.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das zweite Anschlussmittel mittels wenigstens eines Trennmittels derart schaltbar ist, dass das zweite Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungssystem abtrennbar und/oder verbindbar ist, wobei insbesondere das Trennmittel ein Trennschalter ist und/oder wenigstens einen Trennschalter umfasst.
Es ist ferner möglich, dass das Energiespeichermittel wenigstens eine Lithium Batterie, insbesondere eine Lithium-Eisen-Phosphat Batterie ist oder umfasst.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das erste Stromerzeugungsmittel eine Solarstromerzeugungsanlage, insbesondere Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage, eine Wasserkraftanlage und/oder ein Blockheizkraftwerk ist und/oder umfasst.
Des Weiteren ist möglich, dass die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung wenigstens ein drittes Anschlussmittel aufweist, mittels dessen die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung mit wenigstens einem Verbraucher, insbesondere einem Hausnetz verbindbar und/oder verbunden ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Betriebsparameter, anhand dessen mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels das zweite Anschlussmittel schaltbar ist, wenigstens ein Parameter betreffend den Zustand des ersten Stromerzeugungsmittels, insbesondere die aktuelle Stromerzeugung des ersten Stromerzeugungsmittels, betreffend den aktuellen Stromverbrauch und/oder betreffend den aktuellen Ladezustand des Energiespeichermittels ist oder einen derartigen Parameter umfasst, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Betriebsparameter aus einer Auswertung der Parameter aktuelle Stromerzeugung des ersten Stromerzeugungsmittels, aktueller Stromverbrauch und/oder aktueller Ladezustand des Energiespeichermittels gebildet ist bzw. wird.
Es ist vorteilhaft denkbar, dass die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung wenigstens ein Fernbetätigungsmittel aufweist und/oder mit wenigstens einem Fernbetätigungsmittel verbindbar ist, wobei mittels des Fernbetätigungsmittels die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung betätigbar ist und/oder wobei mittels des Fernbetätigungsmittels Betriebsparameter der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung abrufbar und/oder anzeigbar sind. Das Fernbetätigungsmittel kann beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet-PC oder ein sonstiges mobiles Gerät sein. Vorteilhafterweise kann somit die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung mittels eines derartigen mobilen Gerätes betätigt werden und auch Betriebsparameter der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung abgerufen und/oder angezeigt werden.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Energiespeicher- und/oder Versorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Danach ist vorgesehen, dass ein Energiespeicher- und/oder Versorgungssystem wenigstens eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und wenigstens ein erstes Stromerzeugungsmittel umfasst, wobei das erste Stromerzeugungsmittel eine Solarstromerzeugungsanlage, insbesondere Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage, eine Wasserkraftanlage, eine Brennstoffzelle und/oder ein Blockheizkraftwerk ist und/oder umfasst.
Ein derartiges Energiespeicher- und/oder Versorgungssystem kann das Energiespeicher- und/oder Versorgungssystem beispielsweise eines Hauses, insbesondere eines Wohnhauses sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung;
2: eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung; und
3: eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung.
In 1 ist in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 zur Speicherung elektrischer Energie gezeigt, die als Energiespeichermittel 20 eine Lithium-Phosphat-Batterie 20 aufweist. Darüber hinaus weist die Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 als Steuer- und/oder Regelungsmittel 30 eine Steuerschaltung 30 auf, erste Anschlussmittel in Form von Leitungen 40, 40', 40'', wobei die gestrichelt dargestellten Leitungen 40' und 40'' optional vorhanden sein können und nicht zwingend erforderlich sind. Die Steuerschaltung 30 ist über die Leitungen 40, 40', 40'' mit dem ersten Stromerzeugungsmittel 50 verbunden, wobei das erste Stromerzeugungsmittel beispielsweise eine auf einem Hausdach angebrachte Photovoltaikanlage ist. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass anstelle einer Photovoltaikanlage der erste Stromerzeuger durch ein Blockheizkraftwerk, eine Windkraftanlage oder eine Wasserkraftanlage oder einen sonstigen, insbesondere dezentralen Stromerzeuger gebildet ist.
Die Steuerschaltung 30 der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 bildet ein zentrales Element aus, das über die Leitung 22 mit dem Stromspeicher 20 verbunden ist. Ferner ist als Verbraucher oder als Mehrzahl von Verbrauchern ein Hausnetz 100 vorgesehen, das mittels der Leitungen 90, 92, 94 an die Steuerschaltung 30 angebunden ist.
Als zweites Stromversorgungssystem ist mit dem Bezugszeichen 80 das öffentliche Stromnetz gekennzeichnet, das über den Trennschalter 70 der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 vollständig abgetrennt werden kann. Im geschlossenen Zustand des Trennschalters 70 wird das öffentliche Stromnetz 80 über die Leitungen 60, 62, 64 mit der Steuerungsschaltung 30 der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 verbunden, so dass hierüber das Hausnetz 100 versorgt werden kann.
Mittels der Steuerschaltung 30 kann die Stromnutzung aus dem ersten dezentralen Stromerzeuger 50, also beispielsweise der Photovoltaikanlage 50 auf dem Hausdach oder aus dem Stromspeicher 20 verbessert und optimiert werden. Insbesondere ist es möglich, eine Eigenstromverbrauchserhöhung bei Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken herbeizuführen, um eine höhere Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
So ist es möglich, dass die Steuerschaltung 30 selbsttätig durch Auswertung der verschiedenen Ströme M in den Leitungen 22, 40, 40', 40'', 60, 62, 64, 90, 92, 94 und der Zustände von Stromerzeuger 50, Stromverbrauchern im Hausnetz 100 und/oder dem Ladezustand des Stromspeichers 20 entscheidet, welcher Schaltzustand hergestellt werden muss, um den Strom vom Stromerzeuger 50 ideal zu verbrauchen und/oder zu speichern.
Um dies zu erreichen, wird bei Bedarf das Hausnetz 100 vom öffentlichen Stromnetz 80 mittels des Trennmittels 70 getrennt und mit gespeicherter und/oder über einen Stromerzeuger 50 produzierte elektrische Energie versorgt. Die Steuerschaltung 30 ist dabei in der Lage, das Hausnetz 100 auf einer oder allen Phasen zu versorgen.
In 2 ist schematisch eine weitere Ansicht der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 gezeigt. Dabei sind identische, in 1 gezeigte Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Dabei ist vorgesehen, dass das mehrphasige Hausnetz 100 durch ein einphasiges Wechselrichtermittel 110 oder Stromerzeuger 20 durch die Zusammenschaltung der weiteren Leitungen (Phasen) (90', 92', 94') versorgt werden kann. Dadurch wird es möglich, eine Schaltung zur dreiphasigen Versorgung von dem Hausnetz 100 bei einphasigen Stromerzeugern 20 oder Stromspeichern 20 zu ermöglichen. Dabei wird bei abgetrenntem öffentlichen Stromnetz 80 eine Verbindung aller vorhandenen Phasen 90', 92', 94' im Hausnetz 100 herbeigeführt. Durch eine derartige Verschaltung ist es möglich, alle Geräte im Haus weiter zu versorgen, ohne diese beispielsweise in einem zentralen Schaltschrank auf eine Phase klemmen zu müssen. Insbesondere ergibt sich hierdurch der Vorteil, zur Erhöhung des Eigenverbrauchs bei Stromerzeugern 50 und Speichern 20 eine derartige Verschaltung anzuwenden. Darüber hinaus ist es möglich, eine derartige Schaltung bei einem Netzausfall einzusetzen, um nicht nur eine einzige Phase zu versorgen.
3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 gemäß 1 und 2, wie sie beispielsweise in einem Ein- oder Mehrfamilienhaus installiert sein kann. Gleiche und in 1 und 2 gezeigte Komponenten sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 ist hier in einem Schaltkasten 12 zusammengefasst, in dem die Steuerschaltung 30 bzw. Steuerlogik 30, der Wechselrichter 120, der ein AC-/DC-Wechselrichter 120 ist, und die Batterieanlage, die den Energiespeicher 20 bildet, untergebracht sind.
Auch der Energieerzeuger 50 ist über einen weiteren Wechselrichter 120, der ebenfalls ein AC-/DC-Wechselrichter 120 ist, mit der Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 und dem Hausnetz 100 verbunden, wobei noch ein Produktionszähler 200 vorgesehen ist, mittels dessen die mittels des Energieerzeugers 50 erzeugte Strommenge ermittelt wird.
Das Hausnetz 100 ist über die Energiespeicher- und/oder Versorgungseinrichtung 10 mit dem öffentlichen Stromnetz 80 verbunden, wobei noch ein Zweirichtungszähler 210 vorgesehen ist, mittels dessen die aus dem öffentlichen Stromnetz 80 entnommene und die in das öffentliche Stromnetz 80 eingespeiste Strommenge ermittelt wird. Außerdem ist eine Drehstromverbindung 220 vorgesehen.

Claims

Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) zur Speicherung elektrischer Energie mit wenigstens einem Energiespeichermittel (20), mit wenigstens einem Steuer- und/oder Regelungsmittel (30), mit wenigstens einem ersten Anschlussmittel (40) zu wenigstens einem ersten Stromerzeugungsmittel (50) und mit wenigstens einem zweiten Anschlussmittel (60, 62, 64) zu einem zweiten Stromerzeugungsmittel und/oder einem Stromversorgungssystem (80), wobei mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels (30) anhand wenigstens eines Betriebsparameters der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens das zweite Anschlussmittel (60, 62, 64) derart schaltbar ist, dass das zweite Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungsmittel (80) abtrennbar und/oder verbindbar ist und/oder wobei die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens ein Wechselrichtermittel (110) aufweist, mittels dessen ein einphasiges Anschlussmittel (40) mit einem mehrphasigen Anschlussmittel (90', 92', 94') verbindbar oder verbunden ist.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlussmittel (60, 62, 64) mittels wenigstens eines Trennmittels derart schaltbar ist, dass das zweite Stromerzeugungsmittel und/oder Stromversorgungssystem (80) abtrennbar und/oder verbindbar ist, wobei insbesondere das Trennmittel (70) ein Trennschalter (70) ist und/oder wenigstens einen Trennschalter (70) umfasst.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermittel (20) wenigstens eine Lithium Batterie, insbesondere eine Lithium-Eisen-Phosphat Batterie ist oder umfasst.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stromerzeugungsmittel (50) eine Solarstromerzeugungsanlage, insbesondere Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage, eine Wasserkraftanlage und/oder ein Blockheizkraftwerk ist und/oder umfasst.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens ein drittes Anschlussmittel (90, 92, 94) aufweist, mittels dessen die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) mit wenigstens einem Verbraucher, insbesondere einem Hausnetz (100) verbindbar und/oder verbunden ist.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter, anhand dessen mittels des Steuerungs- und/oder Regelungsmittels (30) das zweite Anschlussmittel (60, 62, 64) schaltbar ist, wenigstens ein Parameter betreffend den Zustand des ersten Stromerzeugungsmittels (50), insbesondere die aktuelle Stromerzeugung des ersten Stromerzeugungsmittels (50), betreffend den aktuellen Stromverbrauch und/oder betreffend den aktuellen Ladezustand des Energiespeichermittels (20) ist oder einen derartigen Parameter umfasst, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Betriebsparameter aus einer Auswertung der Parameter aktuelle Stromerzeugung des ersten Stromerzeugungsmittels (50), aktueller Stromverbrauch und/oder aktueller Ladezustand des Energiespeichermittels (20) gebildet ist bzw. wird.
Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) wenigstens ein Fernbetätigungsmittel aufweist und/oder mit wenigstens einem Fernbetätigungsmittel verbindbar ist, wobei mittels des Fernbetätigungsmittels die Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) betätigbar ist und/oder wobei mittels des Fernbetätigungsmittels Betriebsparameter der Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) abrufbar und/oder anzeigbar sind.
Energiespeicher- und/oder Versorgungssystem umfassend wenigstens eine Energiespeicher- und/oder Versorgungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens ein erstes Stromerzeugungsmittel (50), wobei das erste Stromerzeugungsmittel (50) eine Solarstromerzeugungsanlage, insbesondere Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage, eine Wasserkraftanlage, eine Brennstoffzelle und/oder ein Blockheizkraftwerk ist und/oder umfasst.