DE202011102525U1

DE202011102525U1 - Steuereinheit zur Regelung von Wasserstoffelektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Stromerzeugung aus Wasserstoffspeichern am Stromnetz

Info

Publication number: DE202011102525U1
Application number: DE202011102525U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2021-06-29

Abstract

Steuereinheit zur Regelung von Wasserstoffelektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Stromerzeugung aus Wasserstoffspeichern am Stromnetz, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromnetz auf Spannung und Frequenz überwacht wird und aus diesen Informationen entschieden wird, ob dem Stromnetz durch Elektrolyse Strom entzogen wird oder durch Betrieb eines Generators Strom zugeführt wird,

Description

Konzept
Es werden im Stromnetz (Niederspannung oder Mittelspannung) Wasserstoffstationen eingerichtet, die bei Bedarf unter Bezug von Strom Wasser elektrolysieren und unter anderem Wasserstoff gewinnen. Dieser Wasserstoff wird lokal gespeichert und kann bei Bedarf einen Motor mit Generator betreiben. Dieser Generator speist Strom zurück in das Stromnetz.
Es ist möglich, dass der gespeicherte Wasserstoff auch direkt zum Beispiel zum Betanken von Fahrzeugen benutzt wird oder anderweitig abgefüllt und/oder transportiert wird. Zum Beispiel für den Betrieb von Brennstoffzellen in Haushalten oder anderen Einrichtungen.
Der Sinn besteht darin, bei Überschuss an elektrischer Energie im Stromnetz, Strom zu verwenden, um Wasserstoff herzustellen und zu speichern. Bei Stromknappheit im Netz kann dann mittels eines Motors/Generators der zuvor erzeugte Wasserstoff verwendet werden, um wieder Strom zu erzeugen. Es handelt sich also um das Prinzip lokaler Energiepuffer, die das Stromnetz dezentral unterstützen.
Die vorgestellte Steuereinheit regelt die Arbeitsweise dieser Energiestationen. Die Steuereinheit kann anhand der Netzspannung und Netzfrequenz entscheiden, ob Strom bezogen wird, um Wasserstoff zu erzeugen, oder Wasserstoff aus dem oder den Wasserstoffspeichern benutzt wird, um Strom zu erzeugen, der dann wieder in das Stromnetz eingespeist wird.
Die Steuereinheit kann diese Funktion auch abhängig von zum Beispiel Tageszeit, Wochentag oder durch externe Anforderung über zum Beispiel Internet, Funk oder weiteren Kommunikationsmitteln regeln.
Über eine Bedienkonsole können die Betriebsabläufe definiert werden, anhand derer die Steuereinheit die Anlage regelt.
Die Wasserstoffstationen können auch in einem netzunabhängigen Insel-Stromversorgungssystem betrieben werden. In diesem Fall kann die Steuereinheit auf externe Anforderung die Elektrolyse starten oder die Stromerzeugung veranlassen. Bei Inselbetrieb ist das Stromnetz (8) die lokale elektrische Verbindung von Erzeugern und Verbrauchern.
Funktionsbeschreibung
Die Steuereinheit (1) misst Netzspannung und Netzfrequenz am Stromnetz (8), um zu entscheiden, ob dem Stromnetz Strom entnommen wird oder mittels des Generators (3) Strom erzeugt und in das Stromnetz eingespeist wird. Bei Überangebot an Energie im Stromnetz steigen Spannung und Frequenz an. Im Falle des Überangebotes von Energie im Stromnetz wird durch die Elektrolyseeinheit (2) Wasserstoff erzeugt und im Wasserstoffspeicher (4) gespeichert. Bei Energiemangel im Stromnetz wird der im Wasserstoffspeicher enthaltene Wasserstoff benutzt, um über einen Motor einen Generator (3) anzutreiben, der Strom erzeugt und in das Stromnetz einspeist.
Die Steuereinheit (1) kann auch durch externe Anforderung Ihre Funktion ausführen. Es ist möglich, dass über Kommunikationsmittel wie zum Beispiel Internet (TCP/IP), Funk oder Ähnlichem Befehle an die Steuereinheit (1) gesandt werden, um Netzfunktionen wie oben beschrieben zu erfüllen. So kann man gesteuert von einer Zentrale großflächig in mehreren Wasserstoffstationen Energie speichern oder zur Verfügung stellen.
Die Steuereinheit (1) regelt die dargestellte Funktion auch in Abhängigkeit des Füllstandes des Wasserstoffspeichers und kann Anlagendaten über Kommunikationsmittel weiterleiten, so dass zum Beispiel eine Zentrale über die weitere Betriebsfunktion entscheiden kann.
Es ist möglich die Steuereinheit (1) auch unabhängig nach einem vorgelegten Programmablauf zu betreiben.
Über die Bedienkonsole (9) können Anlagenparameter gesetzt werden, wie zum Beispiel der Minimal- oder Maximal-Füllstand des Wasserstoffspeichers (4). Ebenso können Prioritäten definiert und Zugriffsberechtigungen vergeben werden.
Bezugszeichenliste

1: Steuereinheit
2: Elektrolyseeinheit (evtl. mit Wasseraufbereitung)
3: Motor mit Generator und Netzeinspeisung
4: Wasserstoffspeicher
5: Entnahmestelle z. B. Tankstelle
6: Wasserzuleitung
7: Steuer- bzw. Kommunikationsleitung
8: Stromnetz-Niederspannung/Mittelspannung
9: Bedienkonsole

Claims

Steuereinheit zur Regelung von Wasserstoffelektrolyse, Wasserstoffspeicherung und Stromerzeugung aus Wasserstoffspeichern am Stromnetz, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromnetz auf Spannung und Frequenz überwacht wird und aus diesen Informationen entschieden wird, ob dem Stromnetz durch Elektrolyse Strom entzogen wird oder durch Betrieb eines Generators Strom zugeführt wird,
Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unter 1) beschriebene Funktion entweder durch ein Steuerprogramm, manuell oder ferngesteuert beeinflusst werden können. Das Steuerprogramm kann externe Parameter wie zum Beispiel Wetterdaten, Uhrzeit, Wochentag oder Stromtarifinformationen berücksichtigen. Die Fernsteuerung der Steuereinheit kann zum Beispiel durch Internet (TCP/IP) oder Mobilfunk erfolgen.
Steuereinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenparameter erfasst und gespeichert werden und zusätzlich an eine Zentrale gemeldet werden können.
Steuereinheit nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass Anlagenparameter die Funktion der Anlage beeinflussen. Zum Beispiel wird bei vollem Wasserstofftank keine weitere Elektrolyse mehr betrieben.
Steuereinheit nach Anspruch 1, 2, 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenparameter teilweise oder komplett über eine Bedienkonsole verändert beziehungsweise gesetzt werden können,
Steuereinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem netzunabhängigen Insel-Stromversorgungssystem auf externe Anforderung Elektrolyse oder Stromerzeugung in der Anlage regelt.