DE202021100848U1 - Decentralized energy supply system - Google Patents

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Abstract

Dezentrales Energieversorgungssystem, mit einer einem Gebäude (1) zugeordneten, lokalen Einrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom, einem elektrischen Pufferspeicher (5),
einem Elektrolyseur (6), der dazu bestimmt ist, aus Wasser gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen,
sowie mit elektrischen Energieverbrauchern (11) und Wärmeverbrauchern (14),
und mit einem Anschluss an eine Gasquelle (16), gekennzeichnet durch
einen Wasserstoffspeicher (8), der dazu bestimmt ist, den durch den Elektrolyseur (6) erzeugten Wasserstoff zu speichern,
durch eine Brennstoffzelle (9), die dazu bestimmt ist, aus dem durch den Elektrolyseur (6) erzeugten und / oder gespeicherten Wasserstoff elektrische Energie und Wärme zu erzeugen,
einem Wärmeträger, der die Brennstoffzelle (9) mit den Wärmeverbrauchern (14) in der Art verbindet, dass die von der Brennstoffzelle (9) erzeugte Wärme an die Wärmeverbraucher (14) übertragbar ist,
einen Wechselrichter (10), der zwischen einerseits den Pufferspeicher (5) und die Brennstoffzelle (9) und andererseits elektrische Energieverbraucher (11) in der Art geschaltet ist, dass eine von dem Pufferspeicher (5) oder der Brennstoffzelle (9) bereitgestellte Gleichspannung in eine von den Energieverbrauchern (11) benötigte Wechselspannung umgewandelt wird,
und durch eine Systemregelung (18), die in Abhängigkeit vom momentanen Angebot des lokal erzeugten elektrischen Stroms, von der im Wasserstoffspeicher (8) vorhandenen Wasserstoffmenge, von der im Pufferspeicher (5) vorhandenen Menge elektrischer Energie sowie von dem jeweiligen Bedarf der elektrischen Energieverbraucher (11) und der Wärmeverbraucher (14) die Befüllung oder Entleerung des Wasserstoffspeichers (8) und des Pufferspeichers (5) in der Art regelt, dass die Brennstoffzelle (9) in möglichst lang anhaltenden Intervallen oder kontinuierlich betrieben wird.

Figure DE202021100848U1_0000
Decentralized energy supply system, with a local device assigned to a building (1) for generating electrical power, an electrical buffer store (5),
an electrolyser (6) designed to produce gaseous hydrogen from water,
as well as with electrical energy consumers (11) and heat consumers (14),
and having a connection to a gas source (16), characterized by
a hydrogen storage device (8), which is intended to store the hydrogen generated by the electrolyser (6),
by a fuel cell (9) which is intended to generate electrical energy and heat from the hydrogen generated and / or stored by the electrolyser (6),
a heat transfer medium that connects the fuel cell (9) with the heat consumers (14) in such a way that the heat generated by the fuel cell (9) can be transferred to the heat consumers (14),
an inverter (10), which is connected between on the one hand the buffer store (5) and the fuel cell (9) and on the other hand electrical energy consumer (11) in such a way that a DC voltage provided by the buffer store (5) or the fuel cell (9) in an alternating voltage required by the energy consumers (11) is converted,
and by a system control (18) which, depending on the current supply of the locally generated electricity, the amount of hydrogen present in the hydrogen storage unit (8), the amount of electrical energy present in the buffer storage unit (5) and the The respective demand of the electrical energy consumer (11) and the heat consumer (14) regulates the filling or emptying of the hydrogen storage unit (8) and the buffer storage unit (5) in such a way that the fuel cell (9) is operated at intervals that are as long as possible or continuously.
Figure DE202021100848U1_0000

Description

Die Neuerung betrifft ein dezentrales Energieversorgungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The innovation relates to a decentralized energy supply system according to the preamble of claim 1.

Aus der Praxis ist es bekannt, Gebäude mit einer eigenen, lokalen Einrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom auszustatten, beispielsweise mit einer auf dem Gebäude montierten Photovoltaikanlage, oder, insbesondere im ländlichen Bereich, mit einer dem Gebäude zugeordneten Windkraftanlage. Der Bedarf des Gebäudes an elektrischer Energie kann auf diese Weise teilweise oder auch vollständig durch den lokal erzeugten elektrischen Strom gedeckt werden. Die unstete Verfügbarkeit von Wind und Sonnenlicht kann jedoch dazu führen, insbesondere bei der sogenannten „Dunkelflaute“, dass ein zusätzlicher Bedarf an extern bereitgestellter elektrischer Energie besteht. Aus diesem Grund dient ein Pufferspeicher, z.B. ein Akkumulator, zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie, so dass im Überschuss erzeugte elektrische Energie zeitversetzt verbraucht werden kann.It is known from practice to equip buildings with their own local device for generating electrical power, for example with a photovoltaic system mounted on the building, or, particularly in rural areas, with a wind turbine assigned to the building. In this way, the building's electrical energy requirements can be partially or completely covered by the locally generated electrical power. However, the unsteady availability of wind and sunlight can lead to an additional need for externally provided electrical energy, especially during the so-called "dark doldrums". For this reason, a buffer store, e.g. an accumulator, is used to temporarily store electrical energy so that excess electrical energy can be used with a time delay.

Zusätzlich zu der elektrischen Energie wird typischerweise in Gebäuden auch Wärme benötigt, einerseits zur Beheizung des Gebäudes und andererseits beispielsweise als Prozesswärme in Betrieben oder als Brauchwasser in privaten Haushalten. Daher ist es weiterhin aus der Praxis bekannt, in dem Energieversorgungssystem eines Gebäudes Wasserstoff zu nutzen. Wenn die lokal erzeugte elektrische Energie im Überschuss vorliegt, wird mittels eines Elektrolyseurs Wasserstoffgas aus Wasser gewonnen und kann beispielsweise methanisiert werden, um das Methan als Brenngas zur Wärmeerzeugung nutzen zu können.In addition to the electrical energy, heat is typically also required in buildings, on the one hand to heat the building and on the other hand, for example, as process heat in companies or as service water in private households. It is therefore still known from practice to use hydrogen in the energy supply system of a building. If the locally generated electrical energy is in excess, hydrogen gas is obtained from water by means of an electrolyser and can, for example, be methanized in order to be able to use the methane as fuel gas to generate heat.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Energieversorgungssystem dahingehend zu verbessern, dass möglichst gleichmäßig sowohl elektrische Energie als auch Wärme bereitgestellt werden kann.The object of the innovation is to improve a generic energy supply system in such a way that both electrical energy and heat can be provided as uniformly as possible.

Diese Aufgabe wird durch ein dezentrales Energieversorgungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in dem Unteranspruch beschrieben.This object is achieved by a decentralized energy supply system with the features of claim 1. Advantageous refinements are described in the sub-claim.

Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, den Wasserstoff nicht zu methanisieren, sondern vielmehr den Wasserstoff unmittelbar zu speichern, so dass mit der Methanisierung verbundene Umwandlungsverluste vermieden werden. Weiterhin ist vorschlagsgemäß eine Brennstoffzelle in das Energieversorgungssystem eingebunden. Die Brennstoffzelle verbraucht Wasserstoff und erzeugt sowohl Wärme als auch elektrische Energie, so dass gleichzeitig elektrische Verbraucher als auch Wärmeverbraucher versorgt werden können. Zu diesem Zweck sind die Wärmeverbraucher über einen Wärmeträger mit der Brennstoffzelle verbunden, beispielsweise in Form eines Heizwasserkreislaufs. Der Wirkungsgrad der Brennstoffzelle wird negativ beeinflusst, wenn die Brennstoffzelle in kurzen Intervallen in Betrieb gesetzt und wieder abgeschaltet wird.In other words, the innovation proposes not to methanize the hydrogen, but rather to store the hydrogen immediately, so that conversion losses associated with methanation are avoided. Furthermore, according to the proposal, a fuel cell is integrated into the energy supply system. The fuel cell consumes hydrogen and generates both heat and electrical energy, so that electrical consumers and heat consumers can be supplied at the same time. For this purpose, the heat consumers are connected to the fuel cell via a heat transfer medium, for example in the form of a heating water circuit. The efficiency of the fuel cell is negatively influenced if the fuel cell is started up and switched off again at short intervals.

Um zur Versorgung der elektrischen und der Wärmeverbraucher vordringlich die lokal erzeugte elektrische Energie zu nutzen, nämlich mittels des Elektrolyseurs die lokal erzeugte elektrische Energie zur Erzeugung des Wasserstoffs zu verwenden, und um häufige Abschaltungen der Brennstoffzelle zu verhindern, weist das Energieversorgungssystem eine Systemregelung auf, die beispielsweise in Form einer elektronischen Steuerung ausgestaltet sein kann. Die Systemregelung ist darauf ausgelegt und dementsprechend programmiert, die Brennstoffzelle in möglichst lang anhaltenden Intervallen oder sogar kontinuierlich zu betreiben, so dass auch in dieser Hinsicht ein möglichst hoher Wirkungsgrad des Energieversorgungssystems unterstützt wird. Die Systemregelung ist einerseits dazu ausgelegt, die einzelnen Komponenten des Energieversorgungssystems anzusteuern, und ist andererseits mit den Komponenten sensorisch in derart verbunden, dass Füllstände, Betriebsdrücke, Temperaturen und weitere Parameter der Komponenten an die Systemregelung übermittelt werden.In order to primarily use the locally generated electrical energy to supply the electrical and heat consumers, namely to use the locally generated electrical energy to generate the hydrogen by means of the electrolyzer, and to prevent frequent shutdowns of the fuel cell, the energy supply system has a system control that can be designed for example in the form of an electronic controller. The system control is designed and programmed accordingly to operate the fuel cell at intervals that are as long as possible or even continuously, so that the highest possible efficiency of the energy supply system is supported in this respect as well. The system control is designed on the one hand to control the individual components of the energy supply system, and on the other hand it is connected to the components by sensors in such a way that fill levels, operating pressures, temperatures and other parameters of the components are transmitted to the system control.

Angesichts der unsteten Bereitstellung lokal erzeugter elektrischer Energie kann ein möglichst kontinuierlicher Betrieb der Brennstoffzelle dadurch erreicht werden, dass in Abhängigkeit von dem momentanen Angebot lokal erzeugter elektrischer Energie der Elektrolyseur entweder direkt mit dieser Energie betrieben wird oder mit elektrischer Energie, die aus dem Pufferspeicher entnommen wird, so dass jedenfalls über einen möglichst langen zusammenhängenden Zeitraum Wasserstoff erzeugt werden kann und dementsprechend die Laufzeit der den Wasserstoff verbrauchenden Brennstoffzelle optimiert werden kann. Und wenn die momentan verfügbare elektrische Energie, entweder direkt erzeugt oder aus dem Pufferspeicher, zum Betrieb des Elektrolyseurs und daher zur Erzeugung von Wasserstoff nicht ausreicht, kann mittels der Systemregelung eine Verbindung vom Wasserstoffspeicher zur Brennstoffzelle freigeschaltet werden, so dass nun unter Verwendung des zwischengespeicherten Wasserstoffs geöffnet die Brennstoffzelle weiter betrieben und sowohl elektrische Energie als auch Wärme erzeugt werden kann.In view of the unsteady supply of locally generated electrical energy, the most continuous possible operation of the fuel cell can be achieved by either operating the electrolyser directly with this energy or with electrical energy taken from the buffer store, depending on the current supply of locally generated electrical energy , so that hydrogen can in any case be generated over as long a continuous period of time as possible and the running time of the fuel cell consuming the hydrogen can be optimized accordingly. And if the currently available electrical energy, either generated directly or from the buffer storage, is not sufficient to operate the electrolyzer and therefore to generate hydrogen, a connection from the hydrogen storage to the fuel cell can be activated using the system control, so that the temporarily stored hydrogen can now be used opened the fuel cell continues to operate and both electrical energy and heat can be generated.

Für eine Situation, in welcher über längere Zeit die lokale Erzeugung elektrischen Stroms für die Versorgung der elektrischen Energieverbraucher und der Wärmeverbraucher des Gebäudes nicht ausreicht, kann die Erzeugung von Wasserstoff mittels eines Reformers vorgesehen sein, beispielsweise aus Erdgas oder aus Flüssiggas. Das Erdgas kann beispielsweise aus einem kommunalen Erdgasnetz entnommen werden, und das Flüssiggas kann beispielsweise aus einem lokal vorhandenen, in der Nähe des Gebäudes aufgestellten Flüssiggastank entnommen werden die Bereitstellung des Gases wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als Gasquelle bezeichnet, so dass beispielsweise das erwähnte Erdgasnetz oder der erwähnte Flüssiggastank eine solche Gasquelle darstellen.For a situation in which the local generation of electrical power for the supply of the electrical energy consumers and the heat consumers of the building is not sufficient for a long time, the production of hydrogen be provided by means of a reformer, for example from natural gas or from liquid gas. The natural gas can be taken from a municipal natural gas network, for example, and the liquefied gas can be taken from a locally available liquefied gas tank set up near the building, for example or the mentioned liquefied gas tank represent such a gas source.

Im Falle der oben erwähnten Situation ist das Wasserstoffangebot, welches entweder mittels des Elektrolyseurs unmittelbar erzeugt wird oder durch den Wasserstoffspeicher bereitgestellt wird, nicht ausreichend, um die Brennstoffzelle betreiben zu können. Daher kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das an eine Gasquelle angeschlossene Energieversorgungssystem eine Zuleitung aufweist, die von einem Reformer zur Brennstoffzelle verläuft, so dass der im Reformer erzeugte Wasserstoff den Betrieb der Brennstoffzelle ermöglicht. Die Zuleitung kann entweder unmittelbar vom Reformer zur Brennstoffzelle verlaufen, oder mittelbar, beispielsweise unter Einschaltung eines Zwischenspeichers, wobei der ohnehin vorgesehene und bereits erwähnte Wasserstoffspeicher als ein solcher Zwischenspeicher genutzt werden kann.In the case of the above-mentioned situation, the hydrogen supply, which is either generated directly by means of the electrolyzer or is provided by the hydrogen storage device, is not sufficient to be able to operate the fuel cell. In one embodiment, it can therefore be provided that the energy supply system connected to a gas source has a feed line which runs from a reformer to the fuel cell, so that the hydrogen generated in the reformer enables the fuel cell to be operated. The feed line can either run directly from the reformer to the fuel cell, or indirectly, for example with the inclusion of an intermediate storage device, with the hydrogen storage device already provided and already mentioned being able to be used as such an intermediate storage device.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert.An exemplary embodiment of the innovation is explained in more detail below with reference to the purely schematic illustration.

In der Zeichnung ist ein Gebäude 1 dargestellt, mit einem Dach 2, auf welchem eine mit PV gekennzeichnete Photovoltaikanlage 3 angeordnet ist, um bei Sonneneinstrahlung lokal an dem Gebäude 1 elektrische Energie zu erzeugen. Über eine Stromleitung 4 wird der erzeugte Strom in eine mit B gekennzeichnete wieder aufladbarer Batterie eingespeist, die als ein Pufferspeicher 5 für die elektrische Energie dient. Die Stromleitung 4 verläuft weiter zu einem mit EL gekennzeichneten Elektrolyseur 6, der an eine Wasserleitung angeschlossen ist, die aus Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt ist.In the drawing is a building 1 shown with a roof 2 on which a photovoltaic system marked with PV 3 is arranged to be exposed to direct sunlight locally on the building 1 generate electrical energy. Via a power line 4th the generated electricity is fed into a rechargeable battery marked with B, which acts as a buffer storage 5 is used for electrical energy. The power line 4th continues to an electrolyser marked EL 6th , which is connected to a water pipe, which is not shown in the drawing for clarity.

Mittels der elektrischen Energie wird in dem Elektrolyseur 6 aus dem Wasser gasförmiger Wasserstoff erzeugt und vom Elektrolyseur 6 über eine Wasserstoffleitung 7 in einen Wasserstoffspeicher 8 eingeleitet. Ein dazu vorgesehener Verdichter, der den erzeugten Wasserstoff auf ein für die Speicherung erforderliches Druckniveau bringt, ist ebenfalls aus über Sicherheitsgründen nicht dargestellt. Die Wasserstoffleitung 7 verläuft weiter vom Wasserstoffspeicher 8 zu einer mit BZ gekennzeichneten Brennstoffzelle 9, in welcher sowohl elektrischer Strom als auch Wärme erzeugt wird. Der mit einer Gleichspannung vorliegende elektrische Strom wird über eine weitere Stromleitung 4 wahlweise dazu genutzt, den Pufferspeicher 5 aufzufüllen, oder in einem Wechselrichter 10 umgewandelt zu werden, so dass er hinsichtlich Spannung und Frequenz dem aus dem öffentlichen Spannungsnetz verfügbaren Strom entspricht und von elektrischen Energieverbrauchern, die schematisch mit 12 angedeutet sind genutzt werden kann.By means of the electrical energy is in the electrolyzer 6th Gaseous hydrogen is generated from the water and the electrolyzer 6th via a hydrogen line 7th in a hydrogen storage tank 8th initiated. A compressor provided for this purpose, which brings the hydrogen generated to the pressure level required for storage, is also not shown for safety reasons. The hydrogen pipe 7th continues from the hydrogen storage tank 8th to a fuel cell marked with BZ 9 , in which both electricity and heat are generated. The electrical current present with a direct voltage is supplied via another power line 4th optionally used to store the buffer 5 fill up, or in an inverter 10 to be converted so that it corresponds to the electricity available from the public voltage network in terms of voltage and frequency and can be used by electrical energy consumers, which are indicated schematically at 12.

In der Brennstoffzelle 9 wird neben der elektrischen Energie auch Wärme erzeugt. Ein Wärmeträger, beispielsweise ein Fluid, strömt durch eine Wärmeleitung 12 von der Brennstoffzelle 9 zu Wärmeverbrauchern, die schematisch mit 14 angedeutet sind. Die Wärmeleitung 12 kann beispielsweise in Form eines Heizkreislaufs ausgestaltet sein, ähnlich wie dies von einer Zentralheizungsanlage bekannt ist. Da auch der Elektrolyseur 6 im Betrieb Wärme erzeugt, ist er ebenfalls an die Wärmeleitung 12 angeschlossen. Ähnlich wie der Wasserstoffspeicher 8 in der Wasserstoffleitung 7 vorgesehen ist, kann auch in die Wärmeleitung 12 ein Warmwasserspeicher eingebunden sein, um ein momentanes Überangebot an Wärme zwischenspeichern und zeitversetzt verbrauchen zu können.In the fuel cell 9 In addition to electrical energy, heat is also generated. A heat transfer medium, for example a fluid, flows through a heat conduit 12th from the fuel cell 9 to heat consumers, which are indicated schematically at 14. The heat conduction 12th can for example be designed in the form of a heating circuit, similar to what is known from a central heating system. There is also the electrolyser 6th Generates heat during operation, he is also to the heat conduction 12th connected. Similar to the hydrogen storage system 8th in the hydrogen line 7th is provided, can also be used in the heat conduction 12th a hot water storage tank can be integrated in order to be able to temporarily store a current surplus of heat and use it with a time delay.

Falls die Brennstoffzelle 9 nicht über die Wasserstoffleitung 7 mit einer ausreichenden Menge an Wasserstoff versorgt werden kann, um den Betrieb der Brennstoffzelle 9 aufrechtzuerhalten, kann die Brennstoffzelle 9 abgeschaltet werden, sofern die elektrischen Energieverbraucher 11 und die Wärmeverbraucher 14 entweder keinen Bedarf haben oder deren Bedarf durch den Pufferspeicher 5 und den ggf. vorgesehenen Warmwasserspeicher gedeckt werden kann. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, den Betrieb der Brennstoffzelle 9 durch Wasserstoff zu ermöglichen, der durch einen mit RE gekennzeichneten Reformer 15 erzeugt wird. Eine schematisch außerhalb des Gebäudes 1 angedeutete Gasquelle 16, beispielsweise in Form eines kommunalen Erdgasnetzes, speist den Reformer 15 mit dem entsprechenden Gas, und der daraus gewonnene Wasserstoff wird über eine Zuleitung 17 unmittelbar vom Reformer 15 in die Brennstoffzelle 9 eingeleitet. Abweichend von dem rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, in die Zuleitung 17 einen Zwischenspeicher für Wasserstoff einzubinden. Dies kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, dass die Zuleitung 17 zum Wasserstoffspeicher 8 verläuft, so dass auf diese Weise der im Reformer 15 erzeugt Wasserstoff über die Zuleitung 17 indirekt in die Brennstoffzelle 9 gelangt, nämlich unter zusätzlicher Einschaltung des Wasserstoffspeichers 8 und der Wasserstoffleitung 7. Die Anbindung des Reformers 15 an die Gasquelle 16 erfolgt durch eine Gasleitung 20.If the fuel cell 9 not via the hydrogen line 7th A sufficient amount of hydrogen can be supplied to operate the fuel cell 9 can maintain the fuel cell 9 be switched off, provided that the electrical energy consumers 11 and the heat consumers 14th either have no demand or their demand by the buffer storage 5 and the possibly provided hot water storage tank can be covered. Alternatively, however, the operation of the fuel cell can be provided 9 to make possible by hydrogen, by a reformer marked with RE 15th is produced. One schematically outside the building 1 indicated gas source 16 , for example in the form of a municipal natural gas network, feeds the reformer 15th with the corresponding gas, and the hydrogen obtained from it is via a supply line 17th directly from the reformer 15th into the fuel cell 9 initiated. Deviating from the purely schematically illustrated embodiment, it can be provided in the supply line 17th to integrate an intermediate storage for hydrogen. This can also be done, for example, in that the supply line 17th to hydrogen storage 8th runs so that in this way the in the reformer 15th generates hydrogen via the supply line 17th indirectly into the fuel cell 9 reaches, namely with additional activation of the hydrogen storage 8th and the hydrogen line 7th . The connection of the reformer 15th to the gas source 16 takes place through a gas pipe 20th .

Eine Systemregelung 18 steuert die Komponenten des beschriebenen Energiesystems. Sie ist zu diesem Zweck durch Steuerleitungen 19 mit den verschiedenen Komponenten verbunden, wobei die Steuerleitungen 19 einerseits dazu dienen, die einzelnen Komponenten beispielsweise ein- und auszuschalten, z.B. im Falle des Elektrolyseur 6 und der Brennstoffzelle 9 sowie des Reformers 15, oder auch elektrische Relais oder Schalter zu betätigen, z.B. um den Stromfluss durch die Stromleitung 4 wahlweise zum Pufferspeicher 5 oder zum Wechselrichter 10 zu leiten, oder mittels der Steuerleitungen 19 können Ventile geöffnet und geschlossen werden, beispielsweise um die Wasserstoff-, Zu-, Wärme- und Gasleitungen 7, 12, 17 und 20 wahlweise öffnen oder schließen zu können. Aufgrund der rein schematischen Darstellungen repräsentieren die Steuerleitungen 19 aber auch Datenleitungen, die zur Übertragung von Sensorsignalen dienen, um beispielsweise die elektrische Spannung im Pufferspeicher 5, den Druck im Wasserstoffspeicher 8, ein Temperaturniveau im Warmwasserspeicher oder dergleichen erfassen und in der Systemregelung berücksichtigen zu können.A system regulation 18th controls the components of the energy system described. It is for this purpose through control lines 19th connected to the various components, with the control lines 19th serve on the one hand to switch the individual components on and off, for example, in the case of the electrolyzer 6th and the fuel cell 9 as well as the reformer 15th , or to operate electrical relays or switches, e.g. to control the flow of current through the power line 4th optionally to the buffer tank 5 or to the inverter 10 to conduct, or by means of the control lines 19th valves can be opened and closed, for example around the hydrogen, supply, heat and gas lines 7th , 12th , 17th and 20th to be able to either open or close. Due to the purely schematic representations, the control lines represent 19th but also data lines that are used to transmit sensor signals, for example to control the electrical voltage in the buffer memory 5 , the pressure in the hydrogen storage tank 8th , a temperature level in the hot water storage tank or the like can be recorded and taken into account in the system control.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Gebäudebuilding
22
Dachtop, roof
33
PhotovoltaikanlagePhotovoltaic system
44th
Stromleitungpower line
55
PufferspeicherBuffer storage
66th
ElektrolyseurElectrolyzer
77th
WasserstoffleitungHydrogen pipe
88th
WasserstoffspeicherHydrogen storage
99
BrennstoffzelleFuel cell
1010
WechselrichterInverter
1111
Elektrische EnergieverbraucherElectrical energy consumers
1212th
WärmeleitungConduction
1414th
WärmeverbraucherHeat consumer
1515th
Reformerreformer
1616
GasquelleGas source
1717th
ZuleitungSupply line
1818th
SystemregelungSystem regulation
1919th
SteuerleitungControl line
2020th
GasleitungGas pipe

Claims (2)

Dezentrales Energieversorgungssystem, mit einer einem Gebäude (1) zugeordneten, lokalen Einrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom, einem elektrischen Pufferspeicher (5), einem Elektrolyseur (6), der dazu bestimmt ist, aus Wasser gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen, sowie mit elektrischen Energieverbrauchern (11) und Wärmeverbrauchern (14), und mit einem Anschluss an eine Gasquelle (16), gekennzeichnet durch einen Wasserstoffspeicher (8), der dazu bestimmt ist, den durch den Elektrolyseur (6) erzeugten Wasserstoff zu speichern, durch eine Brennstoffzelle (9), die dazu bestimmt ist, aus dem durch den Elektrolyseur (6) erzeugten und / oder gespeicherten Wasserstoff elektrische Energie und Wärme zu erzeugen, einem Wärmeträger, der die Brennstoffzelle (9) mit den Wärmeverbrauchern (14) in der Art verbindet, dass die von der Brennstoffzelle (9) erzeugte Wärme an die Wärmeverbraucher (14) übertragbar ist, einen Wechselrichter (10), der zwischen einerseits den Pufferspeicher (5) und die Brennstoffzelle (9) und andererseits elektrische Energieverbraucher (11) in der Art geschaltet ist, dass eine von dem Pufferspeicher (5) oder der Brennstoffzelle (9) bereitgestellte Gleichspannung in eine von den Energieverbrauchern (11) benötigte Wechselspannung umgewandelt wird, und durch eine Systemregelung (18), die in Abhängigkeit vom momentanen Angebot des lokal erzeugten elektrischen Stroms, von der im Wasserstoffspeicher (8) vorhandenen Wasserstoffmenge, von der im Pufferspeicher (5) vorhandenen Menge elektrischer Energie sowie von dem jeweiligen Bedarf der elektrischen Energieverbraucher (11) und der Wärmeverbraucher (14) die Befüllung oder Entleerung des Wasserstoffspeichers (8) und des Pufferspeichers (5) in der Art regelt, dass die Brennstoffzelle (9) in möglichst lang anhaltenden Intervallen oder kontinuierlich betrieben wird.Decentralized energy supply system, with a local device assigned to a building (1) for generating electrical power, an electrical buffer storage (5), an electrolyzer (6) which is intended to produce gaseous hydrogen from water, as well as electrical energy consumers ( 11) and heat consumers (14), and with a connection to a gas source (16), characterized by a hydrogen storage device (8), which is intended to store the hydrogen generated by the electrolyzer (6), through a fuel cell (9) , which is intended to generate electrical energy and heat from the hydrogen generated and / or stored by the electrolyser (6), a heat carrier that connects the fuel cell (9) with the heat consumers (14) in such a way that the the fuel cell (9) generated heat can be transferred to the heat consumer (14), an inverter (10) between the one hand, the buffer store (5) and the Fuel cell (9) and on the other hand electrical energy consumer (11) is connected in such a way that a DC voltage provided by the buffer store (5) or the fuel cell (9) is converted into an alternating voltage required by the energy consumers (11), and by a system control (18), which depends on the current supply of locally generated electricity, the amount of hydrogen present in the hydrogen storage (8), the amount of electrical energy present in the buffer storage (5) and the respective needs of the electrical energy consumers (11) and the Heat consumer (14) regulates the filling or emptying of the hydrogen storage unit (8) and the buffer storage unit (5) in such a way that the fuel cell (9) is operated at intervals that are as long as possible or continuously. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Reformer (15), der an die Gasquelle (16) angeschlossen und dazu bestimmt ist, Wasserstoff aus dem Gas zu erzeugen, und eine Zuleitung (17), die den im Reformer (15) erzeugten Wasserstoff zu der Brennstoffzelle (9) leitet, wobei die Systemregelung (18) in der Art ausgestaltet ist, dass sie, wenn das Wasserstoffangebot des Wasserstoffspeichers (8) und des Elektrolyseurs (6) einen bestimmten Grenzwert unterschreitet, den Reformer (15) aktiviert.Energy supply system according to Claim 1 , characterized by a reformer (15) which is connected to the gas source (16) and is intended to generate hydrogen from the gas, and a feed line (17) which carries the hydrogen generated in the reformer (15) to the fuel cell (9 ) conducts, the system control (18) being designed in such a way that it activates the reformer (15) when the hydrogen supply of the hydrogen storage unit (8) and the electrolyzer (6) falls below a certain limit value.
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WO2023227728A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 Wilo Se Power supply system, method for constructing a power supply system and use of the power supply system

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