DE202013008096U1 - Vorrichtung zur Regelung der Speicherung von elektrischer Energie in Form von Wärme - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Speicherung von elektrischer Energie in Form von Wärme Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Ansteuerung (1) einer oder mehrerer elektrischer Überschussverbraucher (2)(3), dadurch gekennzeichnet, dass der/die Überschussverbraucher (2)(3) in Abhängigkeit der von einem oder mehreren Erzeugern (4) hergestellten, elektrischen Energie und der momentan von den Verbrauchern (2)(3)(5) bezogenen elektrischen Energie geregelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung und Speicherung selbst erzeugter, elektrischer Energie, die in einem thermischen Speicher, in Form von Wärme, eingelagert und später wieder abgegeben werden kann.
  • Da sich die Erzeugung elektrischer Energie aus fluktuierenden Energiequellen, wie beispielsweise PV oder BHKW-Anlagen, zeitlich nicht komplett mit dem Verbrauch deckt entsteht ein Versatz zwischen Produktion und Verbrauch. Durch wirtschaftliche Gründe, wie den Strompreis für eingespeiste Energie, kann dieses Phänomen zusätzlich verstärkt werden. Um eine solche Dissonanz zu kompensieren und die Wirtschaftlichkeit einer Anlage zu erhöhen ist es daher von Nöten die erzeugte Energie einzuspeichern, um sie für die Zeiten des Verbrauchs zur Verfügung zu stellen und somit den Anteil, der selbst verbrauchten Energie, die nicht in das Netz eingespeist wird, zu erhöhen.
  • Typischerweise werden zur Erhöhung des Eigenanteils elektrische Speicher (Akkumulatoren) eingesetzt, die einen niedrigen Wirkungsgrad besitzen. Des Weiteren sind solche Systeme oft sehr teuer, worunter die Wirtschaftlichkeit einer Anlage leidet.
  • Es soll ein Energiemanager eingesetzt werden, der die überschüssige elektrische Energie über einen oder mehrere Heizstäbe, in Form von Wärme einlagert. Der Speicher soll dabei in das Gesamtsystem eingebunden werden und auch durch andere Wärmequellen beliefert werden können. Somit soll in Zeiten, in denen keine elektrische Energieerzeugung stattfindet, die Wärmeversorgung gewährleistet werden. Die gespeicherte Energie soll für die Warmwasserbereitung, Beheizung des Gebäudes, oder auch für die Beheizung anderer Wärmesenken wie beispielsweise der Erwärmung eines Swimming-Pools zur Verfügung stehen. Darüber hinaus soll die Regelung so gestaltet werden, dass sich die folgenden Prioritäten ergeben:
    • 1. Herkömmlicher Eigenverbrauch (5)
    • 2. Einspeicherung im thermischen Speicher (8)
    • 3. Einspeisung ins öffentliche Netz (6)
  • Somit soll erreicht werden, dass nur in den thermischen Speicher eingelagert wird, wenn mehr elektrische Energie erzeugt als verbraucht wird. Erst wenn noch mehr elektrische Energie zur Verfügung steht, oder der thermische Speicher voll aufgeladen ist, soll in das öffentliche Netz eingespeist werden.
  • Der selbst verbrauchte Anteil an erzeugtem Strom im System wird erhöht und somit der Wirkungsgrad des Gesamtsystems angehoben. Netzentlastung findet statt. Das Stromnetz außerhalb der abgeschlossenen Einheit von Erzeugungs- und Verbrauchsstelle wird entlastet, da die erzeugte Energie gleichmäßiger verteilt werden kann.
  • Um zu messen, wie viel Leistung aus oder in das Gesamtsystem gelangt, wird ein Sensor eingesetzt, der an allen drei Phasen angeschlossen ist und die einzelnen Leistungen auf jeder Phase kumuliert. Dadurch entsteht ein positiver oder negativer Leistungswert, der dann vom Lastmanager (1) weiterverarbeitet wird. In einem Tagesverlauf würde dies so aussehen, dass die verwendete Leistung der Verbraucher (5) die Stromproduktion (4) zuerst übersteigen würde. Der Lastmanager (1) wird so gestaltet, dass bei einem solchen negativen Leistungswert die Heizstäbe (2)(3) aus bleiben. Erst ab dem Zeitpunkt, wenn die Produktion (4) den Verbrauch (5) übersteigt und somit eine positive Leistung am Sensor (7) gemessen wird soll die Regelung starten. Ab diesem Zeitpunkt werden die Heizstäbe kontinuierlich geregelt. Die Leistung wird dabei solange erhöht, bis die gemessene Leistung am Sensor wieder den Wert Null erreicht.
  • Diese Regelung soll solange aufrechterhalten werden, bis die kumulierte Leistung wieder kleiner Null ist, oder der Temperaturgrenzwert, der über einen Temperaturfühler im Warmwasserspeicher vom Lastmanager festgestellt wird, erreicht ist. Dadurch soll verhindert werden, dass elektrische Leistung aus dem Netz für die Warmwasserbereitung verwendet wird

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Ansteuerung (1) einer oder mehrerer elektrischer Überschussverbraucher (2)(3), dadurch gekennzeichnet, dass der/die Überschussverbraucher (2)(3) in Abhängigkeit der von einem oder mehreren Erzeugern (4) hergestellten, elektrischen Energie und der momentan von den Verbrauchern (2)(3)(5) bezogenen elektrischen Energie geregelt werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überschussverbraucher (2)(3) stufig oder stufenlos in ihrer Leistung geregelt werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße der Regelung (1) zwischen allen Verbrauchern (2)(3)(5), Erzeugern (4) und dem öffentlichen Netz (6) null ist, sodass die dem Netz (6) zugeführte elektrische Energie so gering wie möglich ist und darüber hinaus keine Energie für die Überschussverbraucher (2)(3) vom öffentlichen Netz (6) bezogen wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielgröße der Regelung (1) zwischen allen Verbrauchern (2)(3)(5), Erzeugern (4) und dem öffentlichen Netz (6) einstellbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der 3-Phasen-Sensor (7) zur Feststellung der importierten und exportierten Energiemengen zwischen allen Verbrauchern (2)(3)(5), Erzeugern (4) und dem öffentlichen Netz (6) befindet.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, durch eine 3-Phasige Lastüberwachung (7), keine Abhängigkeit darüber besteht, auf welcher Phase die Verbraucher (2)(3)(5) und der/die Erzeuger (4) angeschlossen sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die überschüssige Energie mittels einem oder mehrerer Elektroheizstäbe (2)(3) in einem thermischen Speicher (8) eingelagert wird.
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