DE202012002589U1 - System zur autonomen Energieversorgung mit erneuerbarer Energie - Google Patents

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Abstract

Das System zur autonomen Energieversorgung mit erneuerbarer Energie ist dadurch gekennzeichnet, dass der aus Stromerzeugungsanlage(n) wie Photovoltaikanlagen und/oder Windkraftanlagen erzeugte Strom auch in Zeiten von geringem oder keinem Energieertrag ganzjährlich in vollem Umfang bereitsteht. Das System besteht aus folgenden Komponenten: Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage (1), Steuergerät (2), Transformator, Gleichrichter, Wechselrichter (3), Elektrolysegerät (4), Speicher für Wasserstoff (5), Speicher für Sauerstoff (6), Generator mit H2-Antrieb und/oder Brennstoffzelle (7), Zähler für Regionalnetz (11), Wechselstromnetz (12), Gleichstromnetz (13), Wasserstoffnetz (14), Sauerstoffnetz (15)

Description

  • Eine Photovoltaikanlage 1 liefert Gleichstrom.
  • Das Steuergerät 2 leitet den in der Solaranlage erzeugten Gleichstrom zu einen Wechselrichter 3, der die zu Wechselstrom umgeformte Energie in das hauseigene Stromnetz einspeist. Die Verbraucher 8, 9, 10 können direkt mit Wechselstrom bedient werden.
  • Der nicht benötigte Gleichstrom wird zu einem Elektrolysegerät 4 geführt. Dieses zerlegt Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. 2H2O – 2H2 + O2
  • Die durch die Elektrolyse separierten Gase werden verflüssigt oder komprimiert und in Wasserstoffspeicher 5 und Sauerstoffspeicher 6 gefüllt. Die durch die Verflüssigung oder Komprimierung entstehende Wärmeenergie kann zur Temperaturerhöhung des Zustroms zur Wärmepumpe genutzt werden.
  • Ein Generator oder eine Brennstoffzelle 7 nutzen die abgespeicherte Wasserstoffenergie um die Stromversorgung bei sonnenlosen bzw. sonnenarmen Zeiten (Winter, Nacht, Bewölkung usw.) zu überbrücken. Die durch die Verstromung freiwerdende Wärmeenergie wird zur Unterstützung der Wärmepumpe verwendet.
  • Aus dem Wasserstoffspeicher können wasserstoffbetriebene Fahrzeuge betankt werden.
  • Ist der Energieertrag höher als der Bedarf im System kann der anfallende Ökostrom über einen Zähler 11 wenn möglich ins öffentliche Netz eingespeist werden.
  • Das Wechselstromnetz 12 (Hausnetz) versorgt die Haushaltsgeräte.
  • Das Gleichstromnetz 13 führt zum Elektrolysegerät und versorgt eine Steckdose für Elektrofahrzeuge.
  • Das Wasserstoffnetz 14 verbindet das Elektrolysegerät mit dem Wasserstoffspeicher, dem Generator und der Zapfstelle für Wasserstofffahrzeuge.
  • Das Sauerstoffnetz 15 verläuft parallel zum Wasserstoffnetz, es kann die Effizienz der Antriebe erhöhen. Es ist nicht zwingend notwendig.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Photovoltaikanlage
    2
    Steuerung
    3
    Wechselrichter
    4
    Elektrolysegerät, Verflüssigung, Komprimierung
    5
    Wasserstoffspeicher für Gas oder Gas verflüssigt
    6
    Sauerstoffspeicher für Gas oder Gas verflüssigt
    7
    Generator/Brennstoffzelle
    8
    Brauchwasser
    9
    Wärmepumpe Heizung
    10
    Haushaltsgeräte
    11
    Zähler
    12
    Wechselstromnetz
    13
    Gleichstromnetz
    14
    Wasserstoffnetz
    15
    Sauerstoffnetz

Claims (8)

  1. Das System zur autonomen Energieversorgung mit erneuerbarer Energie ist dadurch gekennzeichnet, dass der aus Stromerzeugungsanlage(n) wie Photovoltaikanlagen und/oder Windkraftanlagen erzeugte Strom auch in Zeiten von geringem oder keinem Energieertrag ganzjährlich in vollem Umfang bereitsteht. Das System besteht aus folgenden Komponenten: Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage (1), Steuergerät (2), Transformator, Gleichrichter, Wechselrichter (3), Elektrolysegerät (4), Speicher für Wasserstoff (5), Speicher für Sauerstoff (6), Generator mit H2-Antrieb und/oder Brennstoffzelle (7), Zähler für Regionalnetz (11), Wechselstromnetz (12), Gleichstromnetz (13), Wasserstoffnetz (14), Sauerstoffnetz (15)
  2. Das System nach Anspruch 1, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) Gleichstrom von der Photovoltaikanlage (1) zu einem Wechselrichter (3) leitet. Dieser wandelt Gleichstrom zu Wechselstrom um, der direkt in das Wechselstromnetz (12) zu den Nutzern geleitet wird und/oder die Steuerung (2) Wechselstrom von der Windkraftanlage (1) über einen Transformator in das Wechselstromnetz (12) zu den Nutzern leitet.
  3. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (2) bei Energieüberschuss den Gleichstrom direkt und den Wechselstrom über einen Gleichrichter zum Elektrolysegerät (4) leitet. Dieses zerlegt Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff 2H2O – 2H2 + O2. Die durch das Elektrolysegerät separierten Gase werden mittels Hochdruckpumpen in Wasserstoffspeicher (5) und Sauerstoffspeicher (6) gepresst.
  4. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator und/oder eine Brennstoffzelle (7) die Energieversorgung durch Verstromen des abgespeicherten Wasserstoffs (und Sauerstoffs) bei sonnen-/windlosen bzw. sonnen-/windarmen Zeiten sicherstellt.
  5. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichstromnetz (13) die Photovoltaikanlage (1), die Steuerung (2), den Wechselrichter (3), den Gleichrichter, das Elektrolysegerät (4) und eine Tanksteckdose verbindet.
  6. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselstromnetz (12), die Windkraftanlage (1), die Steuerung (2), den Transformator, die Energie-Versorgung der Haushaltsgeräte, den Wechselrichter (3), den Gleichrichter und den Zähler (11) verbindet.
  7. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffnetz (14), das Elektrolysegerät (4), den Wasserstoffspeicher (5), den Generator (7) oder die Brennstoffzelle (7) und Zapfstelle für Wasserstoff betriebene Fahrzeuge verbindet.
  8. Das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sauerstoffnetz (15) das Elektrolysegerät (4), den Sauerstoffspeicher (6), den Generator (7) und die Zapfstelle für Wasserstoff betriebene Fahrzeuge verbindet.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013207877A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur photovoltaischen Erzeugung von Wasserstoff aus wasserstoffhaltigen Verbindungen
DE102013021353B3 (de) * 2013-12-16 2015-01-15 Ing.-Büro für Bioresonanz & Umwelttechnik Werder Verfahren und Vorrichtung zum autarken Betrieb einer Brennstoffzelle
CN110212588A (zh) * 2019-07-12 2019-09-06 浙江天煌科技实业有限公司 一种多能互补分布式能源互联网教学实验系统
WO2022118100A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Singh Akhilesh Prasad System and method for producing hydrogen from solar energy and use thereof in electricity production

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