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Die vorliegende Erfindung betrifft eine autarke Einäscherungsanlage. Derartige Einäscherungsanlagen kommen in Krematorien zur Feuerbestattung zum Einsatz. Die Feuerbestattung umfasst die Oxidation eines in einem Sarg befindlichen Leichnams bei Temperaturen von mindestens 850°C. Durch die Aufrechterhaltung der genannten Temperatur wird eine vollständige Einäscherung gewährleistet. Die Einäscherungsanlagen umfassen mindestens einen Einäscherungsofen, in dem der eigentliche Einäscherungsvorgang durchgeführt wird. Die Einäscherungsöfen werden in der Regel mit Gas befeuert. Die bei der Einäscherung entstehenden Rauchgase werden mittels entsprechender Rauchgasreinigungssysteme nachgereinigt, um die gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte einzuhalten. Die Rauchgaswärme kann durch geeignete Rauchgaskühl- und Wärmerückgewinnungssysteme prozesstechnisch genutzt werden, um die Primärenergieaufnahme der Einäscherungsanlage möglichst gering zu halten.
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Derartige Rauchgaskühl- und Wärmerückgewinnungssysteme sind beispielsweise aus dem Dokument
DE 94 07 906 bekannt. Eine weitere Einäscherungslage geht aus dem Dokument
DE 10 2006 054 485 A1 hervor, bei der die Primärenergiezufuhr des Einäscherungsofens elektrisch erfolgen kann. Allen bekannten Einäscherungsanlagen ist gemein, dass zwar die während des Einäscherungsvorgangs entstehende Prozesswärme einerseits zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Betriebstemperatur des Einäscherungsofens dient und andererseits durch die vorgenannten Wärmerückgewinnungssysteme ein Großteil der eingesetzten Primärenergie prozessintern zurückgewonnen werden kann, jedoch weisen die bekannten Einäscherungsanlagen den Nachteil auf, dass diese, insbesondere während der Anlaufphase bis zum Erreichen der erforderlichen Prozesstemperatur sowie in Phasen diskontinuierlicher Beschickung des Einäscherungsofens zur Aufrechterhaltung des Betriebstemperaturniveaus, in der Regel einen hohen Primärenergiebedarf aufweisen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einäscherungsanlage mit minimalem Primärenergieverbrauch vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch die eingangs genannte Einäscherungsanlage mit einem elektrisch beheizbar eingerichteten Einäscherungsofen gelöst, umfassend eine Photovoltaikanlage, einen Netzstromanschluss und eine Verteilungseinrichtung mit einer zur Speicherung elektrischer Energie eingerichteten Speichereinrichtung, wobei die Verteilungseinrichtung ausgangsseitig zum Speisen einer Heizeinrichtung des Einäscherungsofens mit dieser elektrisch verbunden ist und die Verteilungseinrichtung eingangsseitig mit der Photovoltaikanlage und dem Netzstromanschluss elektrisch verbunden ist, und wobei die Verteilungseinrichtung eine Vorrangschaltung aufweist, die eingerichtet und ausgebildet ist, die Heizeinrichtung bevorzugt über die Photovoltaikanlage und/oder die Speichereinrichtung elektrisch zu speisen. Dies bietet den Vorteil, dass der Primärenergiebedarf auf ein Minimum reduziert wird. Zu Zeiten hoher solarer Einstrahlung ist es möglich, die erfindungsgemäße Einäscherungsanlage energieautark zu betreiben. Die Zuführung externer, auf fossilen Energieträgern beruhender Energie ist nicht mehr erforderlich. Auf diese Weise können die Betriebskosten, die durch den Verbrauch von Primärenergie entstehen, auf ein Minimum gesenkt werden.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrangschaltung weiter eingerichtet ist, die über die Photovoltaikanlage und die Speichereinrichtung zur Verfügung stehende elektrische Eigenleistung zu ermitteln und in Abhängigkeit der zum Speisen der Heizeinrichtung erforderlichen elektrischen Heizleistung die über den Netzstromanschluss zu entnehmende elektrische Fremdleistung zu ermitteln. Mit Kenntnis der ermittelten Eigen- und Fremdleistungen ist es möglich, die erfindungsgemäße Einäscherungsanlage weitestgehend energieautark, nämlich vornehmlich mit über die Photovoltaikanlage regenerativ erzeugter Energie zu betreiben.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrangschaltung Schaltmittel umfasst, die derart eingerichtet sind, dass ausgangsseitig die erforderliche Heizleistung bereitgestellt ist, indem über die Schaltmittel eingangsseitig die zur Verfügung stehende elektrische Eigenleistung und/oder die elektrische Fremdleistung jeweils zu entsprechenden Anteilen der Photovoltaikanlage, der Speichereinrichtung und/oder dem Netzstromanschluss entnommen wird. Die Schaltmittel sind vorzugsweise als elektronische Schaltelemente ausgebildet und eingerichtet. Beispielsweise können die Schaltmittel ein oder mehrere elektronische Wechselrichter umfassen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst die Vorrangschaltung eine Zeitsteuerung, die derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass die Heizeinrichtung zum Hochfahren des Einäscherungsofens auf eine vorgegebene Betriebstemperatur ausgangsseitig die Heizleistung für die Heizeinrichtung mittels der Schaltmittel über die Speichereinrichtung während einer vorgegebenen Anfahrzeitdauer bereitstellt. So wird der Einäscherungsofen vor dem eigentlichen Betriebsbeginn automatisch auf die erforderliche Prozesstemperatur aufgeheizt. Die hierzu erforderliche elektrische Leistung wird zum Teil oder vollständig der Speichereinrichtung entnommen.
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Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung eine Ladezustandserkennung zur Bestimmung des Ladezustandes der Speichereinrichtung umfasst und derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass die Speichereinrichtung elektrisch geladen wird, sofern eine von der Photovoltaikanlage eingangsseitig zur Verfügung stehende Photovoltaikleistung die erforderliche Heizleistung der Heizeinrichtung übersteigt. Mit anderen Worten sorgt die Ladezustandserkennung automatisch für das Aufladen der Speichereinrichtung sofern die seitens der Photovoltaikanlage bereitgestellte elektrische Leistung die von der Heizeinrichtung aufgenommene elektrische Heizleistung übersteigt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verteilungseinrichtung eine zur Rückeinspeisung elektrischer Leistung eingerichtete Netzeinspeiseeinrichtung und ist ausgebildet, die von der Photovoltaikanlage erzeugte elektrische Überschussleistung mittels der Schaltmittel an die Netzspeiseeinrichtung zu leiten. Von der Photovoltaikanlage erzeugte elektrische Energie kann auf diese Weise in das öffentliche Stromnetz rückgespeist werden. Diese Rückeinspeisung erfolgt insbesondere dann, wenn die Speichereinrichtung vollständig aufgeladen ist. Alternativ ist es möglich die Rückeinspeisung auch bei nicht vollständig geladener Speichereinrichtung vorzunehmen. Die Rückeinspeisung in das öffentliche Stromnetz kann aufgrund der Rückeinspeisevergütung zu einer deutlichen Reduktion der Stromverbrauchskosten führen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verteileinrichtung einen Peripherieanschluss und ist zur Bereitstellung elektrischer Energie für den peripherer Systeme, beispielsweise für den Betrieb von Rauchgasreinigungs- und Wärmerückgewinnungssystemen sowie Rauchgaskühlung, Drucklufterzeugung, Betrieb der EDV-Anlagen usw. ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die gesamte Einäscherungsanlage nebst allen Hilfsaggregaten elektrisch über die Photovoltaikanlage und/oder die Speichereinrichtung versorgt wird. Die erfindungsgemäße Einäscherungsanlage ist so energetisch vollständig autark zu betreiben.
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Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung umfasst weiter eine eingangsseitig mit der Verteilungseinrichtung elektrisch verbundene thermoelektrische Umwandlungseinrichtung. Die thermoelektrische Umwandlungseinrichtung ist vorzugsweise eingerichtet, entstehende Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln, die über die Verteilungseinrichung den eingangs genannten elektrischen Verbrauchern zugeführt und/oder in der Speichereinrichtung zwischengespeichert werden kann. Besonders bevorzugt umfasst die thermoelektrische Umwandlungseinrichtung eine Wärmekraft-Kopplung (WKK), also eine Antreibseinheit, beispielsweise einen Stirlingmotor oder eine Turbine mittels derer die Wärmeenergie zunächst in mechanische Energie umgewandelt und anschließend mittels eines Generators in elektrische Energie gewandelt wird. Alternativ umfasst die Umwandlungseinrichtung Mittel zur unmittelbaren Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, beispielsweise Peltier-Elemente.
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Weitere bevorzugte und/oder zweckmäßige Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematisch Darstellung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einäscherungsanlage.
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Die 1 zeigt die erfindungsgemäße Einäscherungsanlage 10 in schematischer Darstellung. Die Einäscherungsanlage 10 umfasst eine Krematoriumsanlage mit mindestens einem Einäscherungsofen 11, der als Elektroofen ausgebildet ist. Die in der Zeichnung nicht im Detail dargestellte Krematoriumsanlage umfasst weitere Komponenten, beispielsweise zu Nachverbrennungszwecken sowie Systeme zur Behandlung der Rauchgase und zum Betreiben weiterer peripherer Systeme, beispielsweise zur Rauchgaskühlung, Drucklufterzeugung, EDV-Anlagen etc.
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Die erfindungsgemäße Einäscherungsanlage 10 umfasst weiter mindestens eine Photovoltaikanlage 12. Vorzugsweise ist die Photovoltaikanlage 12 in räumlicher Nähe zu der Krematoriumsanlage angeordnet, beispielsweise als Aufdachkonstruktion oder als separates Solarfeld. Die Einäscherungsanlage 10 umfasst weiter einen Netzstromanschluss 13, der zur Versorgung der Einäscherungsanlage 10 über das öffentliche Stromnetz eingerichtet ist.
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1 zeigt weiter eine Speichereinrichtung 14 zur Speicherung elektrischer Energie. Die Photovoltaikanlage 12, die Speichereinrichtung 14, der Netzanschluss 13 sowie eine Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 sind – wie in 1 schematisch angedeutet – mittels einer Verteilungseinrichtung untereinander elektrisch verbunden. Zu diesem Zweck ist die Verteilungseinrichtung ausgangsseitig zum Speisen der Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 und eingangsseitig mit der Photovoltaikanlage 12 sowie dem Netzstromanschluss 13 elektrisch verbunden.
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Die Verteilungseinrichtung weist eine Vorrangschaltung auf, die eingerichtet und ausgebildet ist, die Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 bevorzugt über die Photovoltaikanlage 12 und/oder die Speichereinrichtung 14 elektrisch zu speisen. Mit anderen Worten ist die Vorrangschaltung derart eingerichtet, dass diese bevorzugt die Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 mit elektrischer Energie aus der Photovoltaikanlage speist. Sofern die seitens der Heizeinrichtung benötigte Momentanleistung nicht oder nicht ausschließlich von der Photovoltaikanlage bereitgestellt werden kann, wird die entsprechende elektrische Differenzleistung der Speichereinrichtung 14 entnommen. Die Verteilungseinrichtung ist eingerichtet, die Heizeinrichtung zusätzlich oder ausschließlich mit Strom über den Netzanschluss 13 zu versorgen, sofern die von der Photovoltaikanlage 12 und/oder der Speichereinrichtung 14 bereitgestellte elektrische Leistung den Leistungsbedarf der Heizeinrichtung nicht oder nur teilweise abdeckt.
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Vorzugsweise ist die Vorrangschaltung weiter eingerichtet, die über die Photovoltaikanlage 12 und die Speichereinrichtung 14 zur Verfügung stehende elektrische Eigenleistung zu ermitteln. In Abhängigkeit der zum Speisen der Heizeinrichtung erforderlichen elektrischen Heizleistung wird hierauf basierend die über den Netzstromanschluss 13 zu entnehmende elektrische Fremdleistung ermittelt. Anders ausgedrückt ist die Vorrangschaltung ausgebildet und eingerichtet, einerseits die seitens der Photovoltaikanlage 12 zur Verfügung stehende elektrische Leistung sowie die der Speichereinrichtung 14 momentan entnehmbare elektrische Leistung zu ermittelten. Unter Berücksichtigung der Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung ist die Vorrangschaltung ferner eingerichtet, die zur Gesamtleistungsbereitstellung erforderliche Fremdleistung zu ermitteln, die über den Netzstromanschluss 13 zugeführt wird.
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Bevorzugt umfasst die Vorrangschaltung hierzu Schaltmittel, die derart eingerichtet sind, dass ausgangsseitig die erforderliche Heizleistung bereitgestellt wird, um die Heizeinrichtung mit der erforderlichen elektrischen Leistung zu versorgen. Die Schaltmittel sind hierzu derart eingerichtet, dass die eingangsseitig zur Verfügung stehende elektrische Eigenleistung und/oder die über den Netzstromanschluss 13 beziehbare elektrische Fremdleistung jeweils zu entsprechenden Anteilen der Photovoltaikanlage, der Speichereinrichtung und/oder dem Netzstromanschluss entnommen wird. Sofern die von der Photovoltaikanlage 12 abgebbare elektrische Leistung der Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 entspricht oder diese übersteigt, wird ausschließlich elektrische Leistung von der Photovoltaikanlage 12 mittels der Schaltmittel an die Heizeinrichtung geleitet. Reicht die von der Photovoltaikanlage 12 bereitgestellte elektrische Leistung allein für den Betrieb der Heizeinrichtung nicht aus, so wird ergänzend elektrische Leistung mittels der Schaltmittel zum Betrieb der Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 aus der Speichereinrichtung 14 entnommen. Beispielsweise ist hierzu ein Wechselrichter 15 zwischen der Speichereinrichtung 14 und dem Einäscherungsofen 11 vorgesehen.
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Optional ist ein weiterer Wechselrichter 16 zwischen der Photovoltaikanlage 12 und der Speichereinrichtung 14 angeordnet. Der Wechselrichter 16 dient im Wesentlichen der Anpassung der Spannungsverhältnisse zwischen Photovoltaikanlage 12 und Speichereinrichtung 14. Der Wechselrichter 16 ist vorzugsweise als Ladesteuerung ausgebildet. Sofern die von der Photovoltaikanlage 12 erzeugte elektrische Leistung die momentane Heizleistung übersteigt, wird die Überschussleistung zum Laden der Speichereinrichtung 14 eingesetzt. Ist die Speichereinrichtung 14 vollständig geladen, kann mittels einer – in der Zeichnung nicht gezeigten – Bypass-Schaltung die von der Photovoltaikanlage 12 erzeugte elektrische Leistung direkt dem Wechselrichter 15 oder unmittelbar der Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 zur Verfügung gestellt werden.
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Bevorzugt umfasst die Vorrangschaltung eine Zeitsteuerung. Die Zeitsteuerung ist eingerichtet, die Schaltmittel derart anzusteuern, dass die zum Hochfahren des Einäscherungsofens 11 auf eine vorgegebene Betriebstemperatur erforderliche elektrische Leistung über die Speichereinrichtung 14 während einer vorgegebenen Anfahrzeitdauer bereitgestellt wird. Abhängig vom Anlagentyp werden Einäscherungsanlagen in der Regel über Nacht in einen Standby-Betriebszustand gefahren. Vor dem Beginn der ersten Einäscherung ist der Einäscherungsofen 11 mittels der Heizeinrichtung auf die erforderliche Prozesstemperatur hochzufahren. In der Regel geschieht dies in den frühen Morgenstunden, in denen noch keine bzw. noch keinen nennenswerte solare Einstrahlung vorhanden ist. Daher ist die Zeitsteuerung angepasst, insbesondere während der Anfahrzeitdauer, die Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 über die Speichereinrichtung 14 elektrisch zu versorgen.
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Besonders bevorzugt umfasst die Verteileinrichtung eine Ladezustandserkennung zur Bestimmung des Ladezustandes der Speichereinrichtung 14. Die Ladezustandserkennung ist ferner eingerichtet, die Speichereinrichtung elektrisch zu laden, sofern die von der Photovoltaikanlage 12 eingangsseitig zur Verfügung stehende Photovoltaikleistung die Gesamtleistungsaufnahme, also die erforderliche Heizleistung der Heizeinrichtung einschließlich der peripheren Systeme, übersteigt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Verteilungseinrichtung eine zur Rückeinspeisung elektrischer Leistung eingerichtete Netzeinspeiseinrichtung 17. Die Netzeinspeiseeinrichtung 17 ist einerseits eingerichtet, über den Netzstromanschluss 13 elektrische Leistung aus dem öffentlichen Stromnetz zu entnehmen und an die Heizeinrichtung des Einäscherungsofens 11 zu leiten, sofern der Bezug von Fremdleistung aufgrund zu geringer Eigenleistung erforderlich ist. Andererseits ist die Netzeinspeiseeinrichtung 17 ausgebildet, von der Photovoltaikanlage 12 erzeugte elektrische Leistung über den Netzstromanschluss 13 in das Stromnetz einzuspeisen. Vorzugsweise erfolgt das Einspeisen elektrischer Leistung in das Stromnetz mittels der Netzeinspeiseeinrichtung 17 jeweils erst dann, wenn die Speichereinrichtung 14 vollständig geladen ist. Die Netzeinspeiseeinrichtung 17 umfasst vorzugsweise mindestens einen ersten Wechselrichter. In der Zeichnung ist nicht gezeigt, dass der Wechselrichter vorzugsweise eingerichtet ist, die zur Einspeisung erforderliche Spannung und Netzfrequenz einzustellen und nachzuregeln.
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Die Speichereinrichtung 14 ist vorzugsweise mittels elektrischer Akkumulatoren gebildet. Diese können beispielsweise Bleiakkumulatoren, Blei-Gel-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Redox-Fluss-Batterien oder weitere gebräuchliche Akkumulatortypen umfassen. Alternativ kann die Speichereinrichtung aus einer Brennstoffzelleneinheit gebildet sein.
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Besonders bevorzugt umfasst die Verteilungseinrichtung einen Peripherieanschluss und ist zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Betrieb von peripheren Systemen, beispielsweise von Rauchgasreinigungs- und Wärmetauschersystemen ausgebildet. Mit andere Worten ist die Verteilungseinrichtung eingerichtet, über die Photovoltaikanlage 12 und/oder über die Speichereinrichtung 14 elektrische Leistung für die vorgenannten Hilfssysteme bereitzustellen, so dass die gesamte Einäscherungsanlage 10 – eine entsprechende im zeitlichen Mittel vorhandene solare Einstrahlung vorausgesetzt – weitestgehend autark betrieben werden kann.
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Vorzugsweise umfasst die Verteileinrichtung eine zentrale Steuereinrichtung, insbesondere eine Mikroprozessorsteuerung, und ist ausgebildet und eingerichtet, die vorgenannten Schaltmittel bzw. Wechselrichter zur Bereitstellung elektrischer Leistung für den Einäscherungsofen 11 aus den genannten Stromquellen, wie der Photovoltaikanlage 12, der Speichereinrichtung 14 sowie dem Netzstromanschluss 13 entsprechend anzusteuern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9407906 [0002]
- DE 102006054485 A1 [0002]
