EP2801988A2 - Einspeisevorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP2801988A2
EP2801988A2 EP14165603.3A EP14165603A EP2801988A2 EP 2801988 A2 EP2801988 A2 EP 2801988A2 EP 14165603 A EP14165603 A EP 14165603A EP 2801988 A2 EP2801988 A2 EP 2801988A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
magnet
coil
voltage converter
erdgehäuseteil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14165603.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2801988A3 (de
Inventor
Simon Brose
Karlheinz Gallina
Reiner Oltramari
Peter Jendrusch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elektro Bauelemente GmbH
Original Assignee
Elektro Bauelemente GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektro Bauelemente GmbH filed Critical Elektro Bauelemente GmbH
Publication of EP2801988A2 publication Critical patent/EP2801988A2/de
Publication of EP2801988A3 publication Critical patent/EP2801988A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/02—Buildings or groups of buildings for industrial purposes, e.g. for power-plants or factories
    • E04H5/04—Transformer houses; Substations or switchgear houses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H01F27/025—Constructional details relating to cooling

Definitions

  • the invention relates to a feed device for decentralized power generation plants, in particular biogas, photovoltaic and / or wind power plants, according to the preamble of patent claim 1.
  • the series regulator or voltage converter comprises a copper or iron coil, which is connected in series with a line. A direct current changes the permeability of the iron and a magnetic resistance in the iron core increases. This magnetic control leads to a dynamic and continuous voltage adjustment if necessary and at the same time dispenses with fault-prone, moving parts or power semiconductors.
  • Common supply systems for decentralized power generation plants which are customary on the market today usually have an above-ground housing in which a voltage converter of the feed device is provided with a control module and which at the same time comprises the electrical lines for connecting the feed device to the public grid.
  • the voltage converter which is designed in particular in the manner of a transformer and comprises a magnet and a coil, generates heat during operation, which must be removed from the housing of the feed device. This is done by active cooling. As part of the active cooling, fresh air is introduced into the housing, for example via a fan, in particular an electric fan. In the non-airtight housing there is an overpressure, as a result of which heated air flows out of the housing and the heat generated in the magnet or the coil is removed from the housing.
  • the magnet or the coil it is known to fluidly cool the magnet or the coil.
  • an example cup-shaped, the magnet and the coil comprehensive housing is provided immersed in an oil bath. Heat generated in the magnets or the coil is dissipated via the housing and the oil bath.
  • the oil bath may be associated with a pump unit for removing heated oil or for supplying cool oil.
  • the object of the present invention is therefore to provide a feed device for decentralized power generation systems with a maintenance-free or low-maintenance and environmentally friendly cooling of the electrically active components of the voltage converter.
  • the invention has the features of claim 1.
  • the housing as a multi-part housing is formed with a provided for the underground arrangement Erdgeophuseteil and provided for the aboveground arrangement and connected to the Erdgeophuseteil free-sheath part, wherein the magnet and the coil of the at least one voltage converter are associated with the Erdgeophuseteil and are surrounded by this at least partially and wherein the control module of Voltage converter is at least partially associated with the free-housing part and at least partially surrounded by the free-housing part.
  • the particular advantage of the invention is that the electrically active components of the voltage converter, in particular the magnet and the coil, are arranged underground in a separate housing part and insofar as the heat generated via a wall of the underground housing part (Erdgehot) can be delivered to the soil ,
  • the soil serves as a temperature-compensating medium, which heats up significantly less in the heat than the ambient air of the above-ground housing part and which cools much less in the cold than the ambient air.
  • the voltage converter according to the invention thus operates under much more constant thermal boundary conditions than a purely above-ground voltage converter.
  • the volume of the surrounding soil compared to the volume of Erdgephinuseteils is almost infinitely large, so that permanently heat can be released to the environment.
  • the electrically active parts of the voltage converter of the feed device for photovoltaic systems can therefore be arranged in a first, subterranean housing part and spatially separate thereof in a second, above-ground housing part, the control module and other electrical components, such as a contact strip for electrically contacting the voltage converter can be provided.
  • the components arranged in the free-space part are easily accessible and at the same time protected.
  • the electrically active components of the voltage converter, in particular the magnet and the coil generate heat spatially separated in the Erdgephinuseteil underground. The heat generated there is released through the housing at least in parts to the surrounding soil.
  • the center of gravity of the arrangement decreases when the electrically active and at the same time heavy components of the voltage transformer are provided underground. It reduces the risk of tipping and a secure stand is guaranteed.
  • the Erdgeophuseteil can serve as a foundation, so that in contrast to today can be dispensed with a separate housing foundation. This reduces the cost, the amount of work is reduced and the assembly can be done faster, especially in a single step.
  • the soil at the same time dampens or absorbs noise that occurs during operation of the voltage converter, for example due to coil vibrations. In this respect also reduces the noise pollution of the environment when providing the underground built-Earth housing part.
  • the feed-in device can thus also be used in residential areas in which photovoltaic systems increasingly find themselves as decentralized power generation plants.
  • the two housing parts can be connected or fixed to one another in such a way that the feed device can be assembled and disassembled as a complete unit.
  • the feed device provides considerable flexibility and can always be used where there are at least temporary problems in the network, for example, in terms of network stability. Once the problems have been corrected, the complete feed-in device can be dug up and the network can be used again at another problem site.
  • the means for cooling the electrically active components of the voltage converter when it is assigned to the Erdgephaseuseteil immediately adjacent to the heat source provided.
  • the heat can be detected and dissipated directly at the place of origin. If the operation of the coolant is noisy, the soil absorbs at least parts of the vibrations, with the result that the environmental impact of noise continues to decrease.
  • a means for cooling the magnet or the coil is associated with the Erdgeophuseteil in the context of the invention, if it is at least partially provided in the Erdgeophuseteil itself or adjacent thereto, in particular attached to the Erdgeophuseteil or connected thereto, and the cooling effect at least primarily serves to dissipate heat from the Erdgeophuseteil.
  • the natural convection or the chimney effect is used to cool the coils.
  • the provision of the coils in the Erdgekoruseteil offers the advantage that with a total of the same height a longer chimney and thus a larger chimney effect can be achieved than in the aboveground positioning of the coils.
  • the surrounding soil is also cooling and supports the cooling effect. Cooling takes place passively via the chimney effect, by sucking in ambient air / fresh air and supplying it to the heat-generating components of the voltage converter. The air heats up and is led out of the earth housing part via a channel (outlet pipe) formed at least in sections as a riser pipe.
  • the Erdgephouseteil a Erdgephasewanne with an opening and an opening of the Erdgeophusewanne associated Erdgephaseusedeckel.
  • the accessibility of the arranged in the Erdgeophuseteil components of the voltage converter simplified by the provision of an at least two-part housing.
  • the Erdgeophusewanne encloses this example, the magnet and the coil, the magnet and coil are accessible through the opening of the Erdgeophusewanne during assembly or maintenance.
  • the Erdgekorusedeckel as another component of the Erdgephinuseteils may be formed, for example in the manner of a swivel cover and close the opening of the Erdgeophusewanne.
  • further openings may be formed on the earth housing part, for example in the region of the earth housing cover or the earth housing trough.
  • a drainage opening may be provided in a lower region of the earth housing part.
  • the closable with the Erdgeophusedecke opening of the Erdgeophusewanne can be advantageously provided in the region of a surface of the soil.
  • the Erdgeophusedeckel preferably extends horizontally or in an extension plane of the surface of the soil. In the area of the Erdgeophusedeckels surrounds the Erdgeophuseteil then no soil.
  • the Erdgekorusedeckel be made of a steel material or concrete. He has thereby a good thermal conductivity.
  • the lid then at least partially be provided in the ground.
  • a concrete cover may be provided, which projects in sections from the ground.
  • sealing means are provided in a contact area of Erdgeophusewanne and Erdgeophusedeckel to prevent moisture entry and / or airtight connection of Erdgeophusewanne and Erdgeophusedeckel in the investment area.
  • this can on the one hand the penetration of moisture, such as dew, precipitation or the like can be prevented in the Erdgeophuseteil.
  • On the other hand can be formed by airtight connection of Erdgeophusewanne and Erdgephaseuseteil in the investment area an encapsulated Erdgepuseteil.
  • the opening of the Erdgeophusewanne is formed in the upper region and any further openings are provided in a lower portion of the Erdgeophusewanne, can be formed by the airtight connection of the two components of the Erdgeophuseteils an encapsulated Erdgeophuseteil, which - like a diving bell - protection against rising or from below pressing groundwater offers.
  • the outer walls of the Erdgeophuseteils are tight, such as waterproof concrete.
  • a drainage opening is provided on the earth housing part in a lower region for the purpose of applying moisture possibly present in the earth casing part, no moisture can penetrate through this drainage opening as a result of the encapsulation of the earth casing part get to the ground housing part.
  • a possible drainage opening can be filled, for example, with grit or interlocking base (base filler). This filling also serves as a kind of vapor barrier.
  • an outer wall of the Erdgekoruseteils is at least partially made of a material with a good heat conduction.
  • the Erdgekorusewanne may be made entirely or partially of concrete.
  • a good heat-conducting property of the outer wall favors the transfer of heat from the interior of the earth casing into the surrounding soil. The resulting during operation of the voltage converter heat can thus be dissipated in a favorable manner on the outer walls of the housing.
  • the outer wall of Erdgekoruseteils may be made entirely or partially of concrete.
  • the Erdgekorusewanne is made of concrete and the Erdgeophusedeckel made of a different material, such as steel or a composite material.
  • the stability of the feeder device further improves due to the comparatively high weight.
  • the feed device can be transported, for example, by means of a crane, wherein the Erdgeophuseteil is inserted into a prepared Erdaus originallyung.
  • eyelets or other suitable components for fastening the housing to the crane can be provided in particular on the Erdgeophuseteil.
  • the Erdgekoruseteil be formed in the manner of a concrete tub.
  • passive means for dry cooling the magnet and / or the coil of the at least one voltage converter are provided.
  • passive cooling means the maintenance or deleted completely.
  • it dispenses with electrically driven fans or other actively actuated cooling means, in particular coolant pumps for liquid cooling or the like.
  • the cooling is realized purely passively waiving electrical, pneumatic or hydraulic drives.
  • the heat can be transported by so-called heat conductors (heat pipes) very efficiently from a first location to a second location.
  • heat conductors heat pipes
  • the heat conductors are so far very efficient means for the removal of heat.
  • the heat conductors are passive, d. H. non-actuated means for cooling the at least one voltage converter.
  • heat collectors are provided in the Erdgephaseuseteil spaced from the magnet or the coil.
  • the heat collectors are arranged so that heat from the magnet or the coil or other, provided in the Erdgephaseuseteil components of the voltage converter is at least partially transmitted to the heat collectors.
  • the heat collectors may in this case be designed, for example, in the manner of heat sinks and have cooling fins.
  • the heat collectors may be formed as cooling plates, which extend adjacent to the magnet and the coil and thus absorb the heat generated there.
  • the heat collectors are made of steel or another metal material.
  • the heat conductors are connected directly to the magnet or the coil or the other provided in the Erdgekoruseteil components of the voltage converter, or the heat conductors are connected directly to the heat collector.
  • the heat transfer via the heat conductor by the direct connection of the same with the magnet, the coil or the other provided in the Erdgekoruseteil components of the voltage converter in a particularly efficient way. The same applies if the heat conductor is directly connected to the heat collectors and the heat absorbed by the heat collectors is dissipated via the heat conductor.
  • the heat conductor is connected to at least one heat-emitting element, wherein the heat-emitting element is at least partially provided in the outer wall of the Erdgeophuseteils or at least partially disposed outside of the Erdgeophuseteils.
  • the at least one heat-dissipating element can be provided at least in sections in the soil surrounding the earth-housing part.
  • heat dissipated via the heat conductor is transmitted via the preferably areally formed heat-dissipating elements directly or indirectly into the surrounding soil.
  • the heat-emitting elements correspond insofar to the heat collectors.
  • the heat delivery elements can be connected to the heat conductor.
  • the heat-emitting elements can be completely incorporated in the Erdgekoruseteil, in particular in the outer walls.
  • they may be completely provided in the surrounding soil, or they may be provided partly in the earth casing part, in particular in its outer walls, and partly in the surrounding earth.
  • the provision of a heat conductor can be dispensed with.
  • the at least one heat-emitting element and the at least one heat collector can be connected in a thermally conductive manner, for example via a metal sheet or the like, wherein a heat conductor is dispensed with.
  • a particularly cost-effective solution can be realized by dispensing with the heat conductor, which can be used in particular when taking into account the power class of the voltage converter, the heat generated in the Erdgephinuseteil can be dissipated solely by the use of heat collectors and / or heat dissipation elements.
  • the means for cooling the magnet and / or the coil and / or further provided in the Erdgekoruseteil components the voltage converter, an inlet pipe for supplying fresh air into the Erdgephaseuseteil and an outlet pipe for discharging heated air from the Erdgephaseteil.
  • the outlet conduit is formed as a substantially elongated, upwardly directed conduit. For example, an outlet opening of the outlet pipe is provided above an inlet opening of the inlet pipe.
  • the inlet pipe as a supply air line and the outlet pipe as the exhaust pipe a purely passive working after the chimney effect air flow in the Erdgephaseuseteil be formed, which dissipates the heat generated in the Erdgephaseuseteil of the electrically active components of the voltage converter and so for cooling in the Erdgephaseuseteil provided components of the voltage converter contributes.
  • the purely passive solution is particularly robust, low-prone and very cost-effective to implement. A maintenance access to the coolant is unnecessary in this respect.
  • the inlet pipe is constructed in a snore-like manner downwards in an end region having the inlet opening.
  • the inlet pipe is designed bent in the end region by 180 °.
  • penetration of moisture, for example rainwater, into the inlet pipeline is prevented by the snorkel-like design of the inlet opening in the end region.
  • a check valve may be assigned to the inlet opening to avoid moisture, for example due to floods / floods.
  • the inlet pipe may be provided to guide the inlet pipe via the free-fall part in the Erdgekoruseteil.
  • the inlet pipe can be made thermally insulated. As a result, it is possible to keep the fresh air supplied via the inlet pipe cool until it leaves the inlet pipe.
  • the inlet pipe and the outlet pipe can also be made insulated in the region of the freehub part.
  • the insulation of the inlet pipe in the free-standing part acts to heat the fresh air through the heat generated in the free-space part.
  • the heated, Air discharged via the outlet piping heats the release housing part with the control components provided herein.
  • the inlet pipe - as well as the outlet pipe - be formed in cross-section circular or rectangular.
  • walls of the earth housing part and / or of the free-fall part can at the same time define a shell-side wall of the inlet pipe or the outlet pipe.
  • an outlet opening of the inlet pipe, via which fresh air flows into the earth housing part, is provided below an inlet opening of the outlet pipe for the heated exhaust air.
  • the heat-generating, electrically active components of the voltage converter can be flown through or from both inside and outside of the air.
  • the inlet pipe can for this purpose be designed and guided curved in Erdgephinuseteil that on the outlet opening exiting fresh air ensures effective cooling of the heat generating components.
  • the outlet opening may be provided below the electrically active, heat generating components.
  • the design of the feed device is modular. Depending on the local characteristics and energy requirements, different voltage transformers can be provided. In each case, the size of the Erdgeophuseteils and the Freigeophuseteils can be selected according to the requirements. For example, in particular in the region of the freehub part, a standard feed cabinet can be provided and integrated into the network like a normal cable distribution cabinet.
  • a first embodiment according to the invention of the feed device according to FIG. 1 comprises a multi-part housing 1 with a freehub part 2 arranged above ground and with an underground housing part 3 arranged underground.
  • a third housing part 4 is partially above ground and partially arranged underground and laterally adjacent to the release housing part 2 and the Erdgeophuseteil 3 provided.
  • the third housing part 4 serves to receive feed and measuring components 5, 6. Via a bottom opening 7, underground cables 8, 9 are introduced into the housing 1 for electrical connection of the feed device to the public power grid.
  • the feed device is provided, for example, to feed via photovoltaic systems, wind turbines or biogas plants decentrally generated electrical energy in the public grid.
  • the feed device in the present case comprises two voltage transformers, which are provided distributed in the release housing part 2 and the Erdgeophuseteil 3.
  • a control module 10 of the voltage converter and a contact strip 11 for making electrical contact with the voltage converter are assigned to the above-ground release part 2.
  • a magnet and a coil associated with the magnet are provided as electrically active components of the voltage converter in the earth housing part 3.
  • the magnet and the coil are arranged together in a cup-shaped housing 12.
  • the pot-shaped housing 12 is supported via a base 13 in the Erdgephinuseteil 3.
  • the Erdgekor 3, which is provided for receiving in particular the pot-shaped housing 12 with the magnet and the coil is formed in two parts according to the present embodiment of the invention. It thus comprises a Erdgeophusewanne 14 with an opening provided in the upper region 15 and a Erdgeophusedeckel 16 which closes the opening 15 of the Erdgeophusewanne 14 in the position shown.
  • the Erdgeophusewanne 14 is preferably made of a material having a good thermal conductivity, such as concrete.
  • the Erdgekorusedeckel 16 may be formed of a different material, for example of a metallic material or a composite material.
  • a circumferential seal 18 is provided as a sealant.
  • the seal 18 prevents moisture over a functionally necessary gap between Erdgeophusewanne 14 and Erdgephaseusedeckel 16 penetrates into the Erdgeophuseteil 3 and For example, damage to the electrically active components, in particular the magnet and the coil caused.
  • the ground housing trough 14 and the ground housing cover 16 are connected airtight to one another in the contact region 17.
  • an encapsulated Erdgekoruseteil 3 which is hermetically sealed in the upper region in the manner of a diving bell.
  • the Erdgekorusedeckel 16 may be formed, for example, in the manner of a fully removable closure plate or as a pivot cover.
  • a drainage opening 20 is provided in the region of one of the opening 15 of the Erdgeophusewanne 14 opposite bottom plate 19 of the Erdgeophusewanne 14.
  • the drainage opening 20 may, for example, be filled with lockable chute, in particular chippings (base filler 41). Due to the encapsulation of the Erdgeophuseteils 3 in the investment area 17 and waterproof outer walls 21 of the Erdgeophusewanne 14 can no moisture in the Erdgeophuseteil 3 rise or be depressed by the drainage opening 20 even with rising groundwater level.
  • the base filler 41 also serves as a vapor barrier, so that penetration of water vapor into the Erdgeophuseteil 3 via the drainage opening 20 is also prevented.
  • the magnet or the coils of the voltage converter are connected to the control module 10 or the contact strip 11 via a number of control lines 36.
  • the control lines 36 are guided via the Erdgekorusedeckel 16 from the Erdgekoruseteil 3 in the release housing part 2.
  • in particular waterproof sleeves are provided.
  • the housing 1 of the feed device is partially arranged underground.
  • the Erdgekoruseteil 3 is completely surrounded by the soil 22, wherein the Erdgephaseusedeckel 16 extends substantially horizontally and at ground level with the surface 23 of the soil 22.
  • the release housing part 2 is disposed above the ground housing part 3 and immediately adjacent thereto.
  • the release housing part 2 is provided completely above ground.
  • the third housing part 4 with the Feeding and measuring components 5, 6 is arranged partially above ground.
  • a base region 24 of the third housing part 4 protrudes into the ground 22. In the base region 24, the third housing part 4 is likewise filled with base filler 41.
  • the release housing part 2 and the above-ground area of the third housing part 4 have an access and mounting opening 37, which can be covered by closure elements 25. But for a better representation of the inventive idea is in the FIG. 1 only one door 25 provided on the free-form part 2 as a closure element. Of course, the release housing part 2 and the above-ground area of the third housing part 4 are formed in the ready state by other closure elements 25 completely closed.
  • heat is generated in particular in the region of the electrically active components of the voltage converter, ie in the region of the magnets and coils.
  • This heat is provided according to the first embodiment of the invention to introduce fresh air via an inlet pipe 26 in the Erdgephinuseteil 3 and remove heated air via an outlet pipe 27.
  • the outlet pipe 27 is formed by an elongate, substantially vertically upwardly directed pipe.
  • An outlet opening 28 of the outlet pipe 27 is provided here above an inlet opening 29 of the inlet pipe 26.
  • the inlet pipe 26 is executed in a free end portion 40 of the same example snorkel-like bent and guided by 180 ° down. This prevents precipitation, in particular rain or snow, from entering the inlet pipeline 26.
  • a check valve in particular a designed according to the float principle check valve may be provided in the free end region 40 of the inlet pipe 26. About the check valve prevents moisture from entering the inlet pipe 26 at about high water.
  • the inlet pipe 26 and the outlet pipe 27 can be guided freely, that is outside of the freehub part 2.
  • the inlet duct 26 and the outlet duct 27 are guided above ground in the free-floating part 2.
  • the release housing part 2 has, for example, in the region of a rear side thereof or laterally ventilation openings, via which the fresh air flows into the inlet pipeline 26 or the heated air exits from the outlet pipeline 27.
  • the inlet pipe 26 and the outlet pipe 27 may be formed in the region of the freehub housing part 2 preferably insulated. As a result, on the one hand heating of the fresh air is avoided. On the other hand, heating of the freehub housing part 2 is prevented by the heated exhaust air guided via the outlet pipe 27.
  • the inlet pipe 26 may be formed isolated in the region of the Erdgephinuseteils 3. The insulation in the region of the Erdgephinuseteils 3 also prevents heating of the fresh air during inflow.
  • the feed device with a rear side of the same can be connected directly to a transformer station.
  • a system results here in particular between the transformer station on the one hand and the Erdgeophuseteil 3 on the other.
  • the Erdgeophuseteil 3 is for this purpose created with a rear outer wall 21 to the transformer station.
  • the release part 2, for example, made less deep, with a Front side of the freehub part 2 and a front side of the Erdgeophuseteils 3 are provided substantially flush. It then results between the release part 2 and the rear side and the transformer station a free space, can be sucked on the fresh air or heated exhaust air can be dissipated.
  • the inlet pipe 26 can be guided in the region of the Erdgekoruseteils 3 angled.
  • the fresh air supplied via the inlet conduit 26 can then be supplied to the pot-shaped housing 12 on the shell side or from below in the region of the base 13. This allows a particularly effective flow or flow around the magnet and in particular of the coils.
  • a plurality of heat conductors 30 (heat pipes) is provided.
  • the heat conductors 30 serve to transport heat between a first location and a second location.
  • the heat conductors 30 are connected on the one hand to a heat collector 31 in the interior of the Erdgeophuseteils 3, wherein the heat collector 31 is provided adjacent to the electrically active components, in particular to the magnets and coils in the cup-shaped housing 12.
  • the heat conductors 30 are connected to a heat-emitting element 32, which is arranged in an outer wall 21 (bottom plate 19 of the Erdgekoruseteils 3) potted.
  • the heat which arises during operation of the electrically active components of the voltage converter is supplied via the heat collectors 31 to the heat conductors 30 and transmitted from these to the heat-emitting elements 32 and discharged. Since the concrete surrounds the heat-emitting element 32 as a good heat conductor or bad heat insulator, the heat can flow therefrom in a simple manner into the earth, which is thermally tempered in the first approximation and which is cooler than the earth-housing part 3.
  • the heat collector 31 is plate-shaped, in particular as a metal sheet executed. It extends, for example, essentially horizontally in the interior of the earth housing part 3, wherein according to the invention the heat collector 31 can have any other geometries and, in particular, a plurality of heat collectors 31 can be provided.
  • the cooling of the Erdgekoruseteils 3 is implemented in a modified manner, while the other functional components of the feed device remain substantially unchanged.
  • a heat collector 31 is adjacent to the electrically active components of the voltage converter provided.
  • the heat collector extends into the outer wall 21 of the Erdgekoruseteils 3.
  • In the outer wall 21 of the heat collector 31 is connected to a heat conductor 30.
  • the heat conductor 30 transports the heat from the heat collector 31 to a heat-emitting element 32.
  • the heat-emitting element 32 is also provided in sections in the outer wall 21 of the Erdgekorusewanne 14 and partially in the surrounding soil 22.
  • the heat is dissipated from the interior of the Erdgekoruseteils 3 via a heat conductor 30 provided in the outer wall 21 and discharged via the at least partially directly provided in the ground 22 heat dissipation element 32 to the soil 22.
  • a single component such as a steel sheet 33 is provided.
  • the steel sheet 33 is provided with a first portion 34 in the ground casing part 3.
  • the first portion 34 of the sheet 33 serves insofar as a heat collector 31 in the context of the invention.
  • a second region 35 of the sheet 33 is provided in the surrounding soil 22. Heat received via the heat collector 31 (first region 34 of the sheet 33) is released from the second region 35 to the soil 22.
  • the second region 35 of the sheet 33 serves insofar as a heat-emitting element 32 in the context of the invention.
  • On a separate heat conductor 30 is omitted in this embodiment.
  • another suitable component can be used instead of a metal sheet become.
  • the use of metal or steel is not mandatory here.
  • a single component sheet 33
  • a structural unit with a plurality of individual elements can be used, which are connected, screwed or applied to each other.
  • the heat is removed from the Erdgekoruseteil 3 directly via a heat conductor 30.
  • the heat conductor 30 is arranged in the interior of the Erdgekoruseteils 3 immediately adjacent to the cup-shaped housing 12 with the magnets and coils or - preferably - in contact with the cup-shaped housing 12.
  • the heat generated in the electrical components of the voltage converter, in particular magnets and coils, over the pot-shaped housing 12 is discharged to the heat conductor 30 and discharged from the latter by the outer wall 21 of the Erdgekoruseteils 3 to the surrounding soil 22.
  • heat collectors or heat dissipation elements is waived so far, or the heat conductor 30 is inherently used at the same time as a heat collector and heat dissipation element.
  • a plurality of heat collectors 31 is provided.
  • the heat collectors 31 are formed as rotationally symmetrical heat sink with radially projecting cooling fins and connected to the heat conductors 30.
  • the heat generated in the interior of the Erdgekoruseteils 3 is transferred here via the heat collectors 31 to the plurality of heat conductors 30 and discharged from them to the surrounding soil 22.
  • the heat conductors 30 are so far through the outer wall 21 (bottom plate 19) of the Erdgekoruseteils 3 out.
  • heat output elements may be provided, in particular in the region of the outer wall 21 or in the surrounding soil 22nd
  • three voltage transformers are provided in a common concrete trough for controlling the individual phases in the three-phase current, wherein a control sink and a transformer coil are used per phase.
  • the control coil and the transformer coil are preferably arranged together in the cup-shaped housing 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspeisevorrichtung für dezentrale Energiezeugungsanlagen, insbesondere Biogas-, Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, umfassend ein Gehäuse, umfassend wenigstens ein in dem Gehäuse vorgesehenen Spannungswandler, wobei der wenigstens eine Spannungswandler einen Magneten, eine dem Magneten zugeordnete Spule sowie ein Steuermodul aufweist, sowie umfassend Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule des Spannungswandlers, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung, Auslassrohrleitung, Wärmeleiter, Wärmekollektor, Wärmeabgabeelement, Blech) des Magneten und/oder der Spule passiv ausgebildet sind und eine Einlassrohrleitung sowie eine Auslassrohrleitung umfassen zur Ausbildung einer Kaminströmung, wobei eine Auslassöffnung der Einlassrohrleitung und eine Einlassöffnung der Auslassrohrleitung dem Magneten und/oder der Spule derart zugeordnet sind, dass an dem Magneten und/oder der Spule beim Betrieb des Spannungswandlers erzeugte Wärme mittels Konvektion abgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Biogas-, Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Durch den zunehmenden Einsatz regenerativer Energien ergeben sich für die Netzbetreiber Probleme bei der Aufrechterhaltung der normierten Netzspannung. Wird über dezentrale Energieerzeugungsanlagen, beispielsweise in ländlichen Regionen vorgesehene Biogas-, Photovoltaik- oder Windkraftanlagen, Energie ins Netz gespeist, kehrt sich die Energieflussrichtung und es steigt die Netzspannung. Während Netzschwankungen von +/- 10 % zulässig sind, muss der Netzbetreiber größere Schwankungen einregeln. Dies geschieht beispielsweise mithilfe sogenannter Längsregler. Sie nutzen während des Betriebs steuerbare Induktivitäten zur Beeinflussung der Spannung. Der Längsregler beziehungsweise Spannungswandler umfasst eine Kupfer- beziehungsweise Eisenspule, die in Serie zu einer Leitung geschaltet ist. Über einen Gleichstrom ändert sich die Permeabilität des Eisens und ein magnetischer Widerstand im Eisenkern erhöht sich. Diese magnetische Regelung führt zu einer dynamischen und stufenlosen Spannungsanpassung im Bedarfsfall und verzichtet zugleich auf störanfällige, bewegliche Teile oder Leistungshalbleiter.
  • Heute am Markt übliche Einspeisevorrichtungen für dezentrale Energieerzeugungsanlagen besitzen üblicherweise ein oberirdisches Gehäuse, in dem ein Spannungswandler der Einspeisevorrichtung mit einem Steuermodul vorgesehen ist und das zugleich die elektrischen Leitungen zur Anbindung der Einspeisevorrichtung an das öffentliche Netz umfasst. Der Spannungswandler, der insbesondere nach Art eines Transformators ausgebildet ist und einen Magneten sowie eine Spule umfasst, erzeugt im Betrieb Wärme, die aus dem Gehäuse der Einspeisevorrichtung abgeführt werden muss. Dies geschieht durch eine aktive Kühlung. Im Rahmen der aktiven Kühlung wird beispielsweise über einen Lüfter, insbesondere einen Elektrolüfter, Frischluft in das Gehäuse eingebracht. In dem nicht luftdicht ausgebildeten Gehäuse besteht ein Überdruck, infolge dessen erwärmte Luft aus dem Gehäuse strömt und die in den Magneten beziehungsweise der Spule erzeugte Wärme aus dem Gehäuse abgeführt wird. Beispielsweise ist bekannt, den Magneten beziehungsweise die Spule fluidisch zu kühlen. Je nach Leistungsklasse des Spannungswandlers wird ein beispielsweise topfförmiges, den Magneten und die Spule umfassendes Gehäuse in einem Ölbad getaucht vorgesehen. In den Magneten beziehungsweise der Spule entstehende Wärme wird über das Gehäuse und das Ölbad abgeführt. Dem Ölbad kann eine Pumpeneinheit zum Abführen von erwärmtem Öl beziehungsweise zum Zuführen von kühlem Öl zugeordnet sein. Nachteilig an den vorstehend beschriebenen Konzepten sind insbesondere der hohe und regelmäßige Wartungsaufwand bei aktiven Kühllösungen sowie die Umweltproblematik bei der Verwendung von Ölbädern. Hier müssen erhöhte Sicherheitsstandards und bauliche Maßnahmen ergriffen werden, um im Fall einer Leckage eine Verunreinigung der Umwelt zu verhindern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insofern, eine Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen anzugeben mit einer wartungsfreien beziehungsweise wartungsarmen und umweltverträglichen Kühlung der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse als ein mehrteiliges Gehäuse ausgebildet ist mit einem für die unterirdische Anordnung vorgesehenen Erdgehäuseteil und einem für die oberirdische Anordnung vorgesehenen und mit dem Erdgehäuseteil verbundenen Freigehäuseteil, wobei der Magnet und die Spule des wenigstens einen Spannungswandlers dem Erdgehäuseteil zugeordnet sind und von diesem zumindest abschnittsweise umgeben sind und wobei das Steuermodul des Spannungswandlers wenigstens teilweise dem Freigehäuseteil zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise von dem Freigehäuseteil umgeben ist.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers, insbesondere der Magnet und die Spule, in einem separaten Gehäuseteil unterirdisch angeordnet sind und insofern die erzeugte Wärme über eine Wandung des unterirdischen Gehäuseteils (Erdgehäuseteil) an das Erdreich abgegeben werden kann. Das Erdreich dient als temperaturausgleichendes Medium, welches sich bei Hitze deutlich weniger stark erwärmt als die Umgebungsluft des oberirdischen Gehäuseteils und welches sich bei Kälte deutlich weniger stark abkühlt als die Umgebungsluft. Der erfindungsgemäße Spannungswandler arbeitet insofern unter wesentlich konstanteren thermischen Randbedingungen als ein rein oberirdisch angeordneter Spannungswandler. Überdies ist das Volumen des umgebenden Erdreichs im Vergleich zum Volumen des Erdgehäuseteils nahezu unendlich groß, sodass dauerhaft Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.
  • Die elektrisch aktiven Teile des Spannungswandlers der Einspeisevorrichtung für Photovoltaikanlagen können demzufolge in einem ersten, unterirdischen Gehäuseteil anzuordnen und räumlich getrennt davon in einem zweiten, oberirdischen Gehäuseteil das Steuermodul sowie andere elektrische Komponenten, beispielsweise eine Kontaktleiste zum elektrischen Kontaktieren des Spannungswandlers vorgesehen werden. Die in dem Freigehäuseteil angeordneten Komponenten sind hierbei gut zugänglich und zugleich geschützt. Die elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers, insbesondere der Magnet und die Spule, erzeugen Wärme räumlich getrennt in dem Erdgehäuseteil unterirdisch. Die dort erzeugte Wärme wird über das Gehäuse wenigstens in Teilen an das umgebende Erdreich abgegeben.
  • Das Vorsehen des zweiteiligen Gehäuses mit dem Erdgehäuseteil und dem Freigehäuseteil hat weitere Vorteile. Zum einen sinkt der Schwerpunkt der Anordnung (Einspeisevorrichtung), wenn die elektrisch aktiven und zugleich schweren Komponenten des Spannungswandlers unterirdisch vorgesehen sind. Es reduziert sich insofern die Kippgefahr und ein sicherer Stand ist gewährleistet. Der Erdgehäuseteil kann hierbei gleichzeitig als Fundament dienen, sodass im Gegensatz zu heute auf ein separates Gehäusefundament verzichtet werden kann. Hierdurch sinken die Kosten, der Arbeitsaufwand reduziert sich und die Montage kann schneller, insbesondere in einem einzigen Arbeitsschritt, erfolgen. Darüber hinaus dämpft beziehungsweise absorbiert das Erdreich zugleich Geräusche, die beim Betrieb des Spannungswandlers etwa aufgrund von Spulenschwingungen entstehen. Insofern reduziert sich auch die Geräuschbelastung der Umwelt beim Vorsehen des unterirdisch verbauten Erdgehäuseteils. Die Einspeisevorrichtung kann somit auch in Wohngebieten eingesetzt werden, in denen sich zunehmend Photovoltaikanlagen als dezentrale Energieerzeugungsanlagen finden.
  • Insbesondere können die beiden Gehäuseteile derart miteinander verbunden beziehungsweise aneinander festgelegt sein, dass sich die Einspeisevorrichtung als komplette Einheit montieren und demontieren lässt. Insofern bietet die Einspeisevorrichtung eine erhebliche Flexibilität und kann immer dort eingesetzt werden, wo zumindest temporär Probleme im Netz beispielsweise hinsichtlich der Netzstabilität bestehen. Sind die Probleme behoben, kann die komplette Einspeisevorrichtung ausgegraben und an eine anderen Problemstelle wieder ein das Netz eingesetzt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zum Kühlen des Magneten und/oder der Spule dem Erdgehäuseteil zugeordnet und wenigstens abschnittsweise in diesem vorgesehen. Vorteilhaft sind die Mittel zur Kühlung der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers bei Zuordnung derselben zum Erdgehäuseteil unmittelbar räumlich benachbart zu der Wärmequelle vorgesehen. Die Wärme kann direkt am Ort der Entstehung erfasst und abgeführt werden. Sofern der Betrieb der Kühlmittel geräuschbehaftet erfolgt, absorbiert das Erdreich wenigstens Teile der Schwingungen mit der Folge, dass die Umweltbeeinträchtigung durch Lärm weiter sinkt.
  • Ein Mittel zur Kühlung des Magneten oder der Spule ist im Sinne der Erfindung dem Erdgehäuseteil zugeordnet, wenn es zumindest abschnittsweise in dem Erdgehäuseteil selbst oder benachbart zu diesem vorgesehen ist, insbesondere an dem Erdgehäuseteil befestigt oder mit diesem verbunden ist, und die Kühlungswirkung zumindest primär dazu dient, Wärme aus dem Erdgehäuseteil abzuführen.
  • Vorzugsweise wird zur Kühlung der Spulen die natürliche Konvektion beziehungsweise der Kamineffekt genutzt. Insofern bietet das Vorsehen der Spulen in dem Erdgehäuseteil den Vorteil, dass bei insgesamt gleicher Bauhöhe ein längerer Schornstein und damit ein größerer Kamineffekt erreicht werden kann als bei der oberirdischen Positionierung der Spulen. Zudem wird das umgebende Erdreich ebenfalls kühlend und unterstützt die Kühlwirkung. Die Kühlung erfolgt über den Kamineffekt passiv, indem Umgebungsluft/ Frischluft angesaugt und den Wärme erzeugenden Komponenten des Spannungswandlers zugeführt wird. Die Luft erwärmt sich und wird über einen wenigstens abschnittsweise als Steigleitung ausgebildeten Kanal (Auslassrohrleitung) aus dem Erdgehäuseteil geführt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Erdgehäuseteil eine Erdgehäusewanne mit einer Öffnung und einen der Öffnung der Erdgehäusewanne zugeordneten Erdgehäusedeckel auf. Vorteilhaft vereinfacht sich die Zugänglichkeit der in dem Erdgehäuseteil angeordneten Komponenten des Spannungswandlers durch das Vorsehen eines wenigstens zweiteiligen Gehäuses. Die Erdgehäusewanne umschließt hierbei beispielsweise den Magneten und die Spule, wobei Magnet und Spule durch die Öffnung der Erdgehäusewanne im Rahmen der Montage beziehungsweise Wartung zugänglich sind. Der Erdgehäusedeckel als weitere Komponente des Erdgehäuseteils kann beispielsweise nach Art eines Schwenkdeckels ausgebildet sein und die Öffnung der Erdgehäusewanne verschließen.
  • Klarstellend sei darauf hingewiesen, dass das Vorsehen einer Erdgehäusewanne mit einer Öffnung das Vorsehen weiterer Öffnungen, insbesondere auch weiterer, nicht mit einen Deckel oder anderen Komponenten verschlossene Öffnungen nicht ausschließt.
  • Beispielsweise können weitere Öffnungen an dem Erdgehäuseteil ausgebildet sein, etwa im Bereich des Erdgehäusedeckels oder der Erdgehäusewanne. Insbesondere kann in einem unteren Bereich des Erdgehäuseteils eine Drainageöffnung vorgesehen sein.
  • Die mit dem Erdgehäusedeckel verschließbare Öffnung der Erdgehäusewanne kann vorteilhaft im Bereich einer Oberfläche des Erdreichs vorgesehen sein. Der Erdgehäusedeckel erstreckt sich hierbei vorzugsweise horizontal beziehungsweise in einer Erstreckungsebene der Oberfläche des Erdreichs. Im Bereich des Erdgehäusedeckels umgibt den Erdgehäuseteil dann kein Erdreich.
  • Beispielsweise kann der Erdgehäusedeckel aus einem Stahlmaterial oder aus Beton gefertigt sein. Er weist hierdurch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Der Deckel dann wenigstens abschnittsweise im Erdreich vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Betondeckel vorgesehen werden, der abschnittsweise aus dem Erdreich herausragt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in einem Anlagebereich von Erdgehäusewanne und Erdgehäusedeckel Dichtmittel vorgesehen zur Verhinderung von Feuchtigkeitseintrag und/oder zum luftdichten Verbinden von Erdgehäusewanne und Erdgehäusedeckel im Anlagebereich. Vorteilhaft kann hierdurch zum einen das Eindringen von Feuchtigkeit, beispielsweise Tau, Niederschlag oder dergleichen in das Erdgehäuseteil verhindert werden. Zum anderen kann durch luftdichtes Verbinden von Erdgehäusewanne und Erdgehäuseteil im Anlagebereich ein gekapseltes Erdgehäuseteil ausgebildet werden. Sofern die Öffnung der Erdgehäusewanne im oberen Bereich ausgebildet ist und etwaige weitere Öffnungen in einem unteren Bereich der Erdgehäusewanne vorgesehen sind, kann durch das luftdichte Verbinden der zwei Komponenten des Erdgehäuseteils ein gekapseltes Erdgehäuseteil gebildet sein, welches - ähnlich wie eine Tauchglocke - Schutz vor steigendem beziehungsweise von unten drückendem Grundwasser bietet. Zu diesem Zweck sind die Außenwandungen des Erdgehäuseteils dicht ausgebildet, beispielsweise aus wasserdichtem Beton. Sofern an dem Erdgehäuseteil in einem unteren Bereich beispielsweise eine Drainageöffnung zur Ausbringung von in dem Erdgehäuseteil eventuell vorhandener Feuchtigkeit vorgesehen ist, kann durch diese Drainageöffnung infolge der Kapselung des Erdgehäuseteils keine Feuchtigkeit ins Innere des Erdgehäuseteils gelangen. Eine etwaige Drainageöffnung kann beispielsweise mit Splitt beziehungsweise verriegelungsfähigem Untergrund (Sockelfüller) aufgefüllt sein. Diese Füllung dient zugleich als Art Dampfsperre.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Außenwandung des Erdgehäuseteils zumindest abschnittsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitung gefertigt. Beispielsweise kann die Erdgehäusewanne vollständig oder teilweise aus Beton hergestellt sein. Vorteilhaft begünstigt eine gute Wärmeleiteigenschaft der Außenwandung den Wärmetransfer vom Inneren des Erdgehäuses in das umgebende Erdreich. Die beim Betrieb des Spannungswandlers entstehende Wärme kann somit in günstiger Weise über die Außenwandungen aus dem Gehäuse abgeführt werden. Die Außenwandung des Erdgehäuseteils kann vollständig oder teilweise aus Beton bestehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Erdgehäusewanne aus Beton gefertigt ist und der Erdgehäusedeckel aus einem anderen Material, beispielsweise aus Stahl oder einem Verbundwerkstoff besteht. Indem Beton als Material für die Erdgehäusewanne oder Komponenten des Erdgehäuseteils verwendet wird, verbessert sich aufgrund des vergleichsweise hohen Gewichts die Standfestigkeit der Einspeisevorrichtung weiter. Die Einspeisevorrichtung kann beispielsweise mithilfe eines Krans transportiert werden, wobei der Erdgehäuseteil in eine vorbereitete Erdausnehmung eingesetzt wird. Zu diesem Zweck können insbesondere an dem Erdgehäuseteil Ösen oder andere geeignete Bauelemente zur Befestigung des Gehäuses an dem Kran vorgesehen sein.
  • Beispielsweise kann der Erdgehäuseteil nach Art einer Betonwanne ausgebildet werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind passive Mittel zur Trockenkühlung des Magneten und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen. Vorteilhaft reduziert sich durch die Verwendung passiver Kühlungsmittel der Wartungsaufwand beziehungsweise entfällt vollständig. Insbesondere wird verzichtet auf elektrisch angetriebene Lüfter oder andere aktiv betätigte Kühlungsmittel, insbesondere auf Kühlmittelpumpen für Flüssigkeitskühlung oder dergleichen. Stattdessen wird die Kühlung rein passiv unter Verzicht auf elektrische, pneumatische beziehungsweise hydraulische Antriebe realisiert. Durch die Realisierung einer Trockenkühlung, d. h. insbesondere durch den Verzicht auf Kühlmedien wie Öl oder dergleichen, wird eine umweltgerechte Lösung bereitgestellt, die bei der initialen Inbetriebnahme, während des Betriebs und auch beim Rückbau unter Umweltgesichtspunkten und hinsichtlich der Wartung vorteilhaft ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind als Mittel zur Kühlung mit dem Magneten beziehungsweise der Spule zusammenwirkende Wärmeleiter vorgesehen. Vorteilhaft kann die Wärme durch sogenannte Wärmeleiter (heat pipes) sehr effizient von einer ersten Stelle zu einer zweiten Stelle transportiert werden. Beispielsweise kann die während des Betriebs des Spannungswandlers im Magneten beziehungsweise der Spule entstandene Wärme von dort in das den Erdgehäuseteil umgebende Erdreich abgeführt werden. Die Wärmeleiter stellen insofern sehr effiziente Mittel zum Abtransport von Wärme dar. Insbesondere handelt es sich bei den Wärmeleitern um passive, d. h. nicht aktorisch betätigte Mittel zur Kühlung des wenigstens einen Spannungswandlers.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in dem Erdgehäuseteil beabstandet zu den Magneten beziehungsweise der Spule Wärmekollektoren vorgesehen. Die Wärmekollektoren sind so angeordnet, dass Wärme von dem Magneten oder der Spule beziehungsweise anderen, in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers zumindest teilweise auf die Wärmekollektoren übertragen wird. Die Wärmekollektoren können hierbei beispielsweise nach Art von Kühlkörpern ausgebildet sein und Kühlrippen aufweisen. Beispielsweise können die Wärmekollektoren als Kühlbleche ausgebildet sein, die sich benachbart zu dem Magneten und der Spule erstrecken und so die dort entstandene Wärme aufnehmen. Beispielsweise werden die Wärmekollektoren aus Stahl oder einem anderen Metallwerkstoff gefertigt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Wärmeleiter direkt mit den Magneten beziehungsweise der Spule beziehungsweise den anderen in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers verbunden, oder die Wärmeleiter sind direkt mit dem Wärmekollektor verbunden. Vorteilhaft erfolgt der Wärmetransport über den Wärmeleiter durch die direkte Verbindung desselben mit dem Magneten, der Spule oder den anderen in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers in besonders effizienter Weise. Gleiches gilt, wenn der Wärmeleiter mit den Wärmekollektoren unmittelbar verbunden ist und die von den Wärmekollektoren aufgenommene Wärme über den Wärmeleiter abgeführt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeleiter mit wenigstens einem Wärmeabgabeelement verbunden, wobei das Wärmeabgabeelement zumindest abschnittsweise in die Außenwandung des Erdgehäuseteils vorgesehen ist oder zumindest abschnittsweise außerhalb des Erdgehäuseteils angeordnet ist. Insbesondere kann das wenigstens eine Wärmeabgabeelement zumindest abschnittsweise in dem vom Erdgehäuseteil umgebenden Erdreich vorgesehen sein. Vorteilhaft wird über den Wärmeleiter abtransportierte Wärme über die vorzugsweise flächig ausgebildeten Wärmeabgabeelemente mittelbar oder unmittelbar in das umgebende Erdreich übertragen. Die Wärmeabgabeelemente korrespondieren insofern zu den Wärmekollektoren. Wie die Wärmekollektoren können die Wärmeabgabeelemente mit dem Wärmeleiter verbunden sein. Die Wärmeabgabeelemente können vollständig in dem Erdgehäuseteil eingearbeitet sein, insbesondere in dessen Außenwandungen. Beispielsweise können sie vollständig im umgebenden Erdreich vorgesehen sein oder sie können teilweise in dem Erdgehäuseteil, insbesondere in dessen Außenwandungen, und teilweise in dem umgebenden Erdreich vorgesehen sein.
  • Optional kann auf das Vorsehen eines Wärmeleiters verzichtet werden. Beispielsweise können das wenigstens eine Wärmeabgabeelement und der wenigstens eine Wärmekollektor thermisch leitend beispielsweise über ein Blech oder dergleichen verbunden sein, wobei auf einen Wärmeleiter verzichtet wird. Vorteilhaft kann durch den Verzicht auf den Wärmeleiter eine besonders kostengünstige Lösung realisiert werden, die insbesondere dann zur Anwendung kommen kann, wenn unter Berücksichtigung der Leistungsklasse des Spannungswandlers die in dem Erdgehäuseteil erzeugte Wärme allein durch die Verwendung von Wärmekollektoren und/oder Wärmeabgabeelementen abgeführt werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule und/oder weiterer in dem Erdgehäuseteil vorgesehene Komponenten des Spannungswandlers eine Einlassrohrleitung zum Zuführen von Frischluft in den Erdgehäuseteil und eine Auslassrohrleitung zum Ausbringen von erwärmter Luft aus dem Erdgehäuseteil. Die Auslassrohrleitung ist als eine im Wesentlichen langgestreckte, nach oben geführte Rohrleitung ausgebildet. Beispielsweise ist eine Auslassöffnung der Auslassrohrleitung oberhalb einer Einlassöffnung der Einlassrohrleitung vorgesehen ist. Vorteilhaft kann durch das Vorsehen der Einlassrohrleitung als Zuluftleitung und der Auslassrohrleitung als Abluftleitung eine rein passiv nach dem Kamineffekt arbeitende Luftströmung in dem Erdgehäuseteil ausgebildet werden, welche die in dem Erdgehäuseteil von den elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers erzeugte Wärme abtransportiert und so zur Kühlung der in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers beiträgt. Die rein passive Lösung ist besonders robust, wenig störanfällig und sehr kostengünstig zu realisieren. Ein Wartungszugriff auf die Kühlmittel ist insofern entbehrlich.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Einlassrohrleitung in einem die Einlassöffnung aufweisenden Endbereich schnorchelartig nach unten gebogen ausgeführt. Insbesondere ist die Einlassrohrleitung im Endbereich um 180° gebogen ausgeführt. Vorteilhaft wird durch die schnorchelartige Ausbildung der Einlassöffnung im Endbereich ein Eindringen von Feuchtigkeit, beispielsweise Regenwasser, in die Einlassrohrleitung verhindert. Optional kann zur Vermeidung von Feuchtigkeitseintrag beispielsweise infolge von Hochwasser/Überschwemmungen ein Rückschlagventil der Einlassöffnung zugeordnet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, die Einlassrohrleitung über den Freigehäuseteil in den Erdgehäuseteil zu führen. Im Bereich des Erdgehäuseteils kann die Einlassrohrleitung hierbei wärmegedämmt ausgeführt sein. Es gelingt hierdurch, die über die Einlassrohrleitung zugeführte Frischluft bis zum Austritt aus der Einlassrohrleitung kühl zu halten.
  • Beispielsweise können die Einlassrohrleitung und die Auslassrohrleitung auch im Bereich des Freigehäuseteils isoliert ausgeführt sein. Zum einen wirkt die Isolierung der Einlassrohrleitung im Freigehäuseteil einer Erwärmung der Frischluft durch die im Freigehäuseteil erzeugte Wärme vor. Zum anderen wird vermieden, dass die erwärmte, über die Auslassrohrleitung abgeführte Luft den Freigehäuseteil mit den hierin vorgesehenen Steuerkomponenten erwärmt.
  • Beispielsweise kann die Einlassrohrleitung - ebenso wie die Auslassrohrleitung - im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Insbesondere bei einem rechteckigen Querschnitt können Wandungen des Erdgehäuseteils und/oder des Freigehäuseteils zugleich eine mantelseitige Wandung der Einlassrohrleitung beziehungsweise der Auslassrohrleitung definieren.
  • Insbesondere wird vorgesehen sein, dass eine Auslassöffnung der Einlassrohrleitung, über die Frischluft in den Erdgehäuseteil einströmt, unterhalb einer Einlassöffnung der Auslassrohrleitung für die erwärmte Abluft vorgesehen ist.
  • Die Wärme erzeugenden, elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers können sowohl von innen als auch von außen von Luft durch- beziehungsweise umströmt werden. Insbesondere die Einlassrohrleitung kann hierzu so ausgebildet und im Erdgehäuseteil gekrümmt geführt sein, dass über die Auslassöffnung austretende Frischluft eine effektive Kühlung der Wärme erzeugenden Komponenten gewährleistet. Beispielsweise kann die Auslassöffnung unterhalb der elektrisch aktiven, Wärme erzeugenden Komponenten vorgesehen werden.
  • Insgesamt ist das Design der Einspeisevorrichtung modular. Entsprechend der örtlichen Besonderheiten und energietechnischen Erfordernissen können unterschiedliche Spannungswandler vorgesehen werden. Jeweils kann die Größe des Erdgehäuseteils und des Freigehäuseteils entsprechend der Erfordernisse gewählt werden. Beispielsweise kann insbesondere im Bereich des Freigehäuseteils ein Standardeinspeiseschrank vorgesehen und wie ein normaler Kabelverteilerschrank in das Netz integriert werden.
  • Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung und haben keinen einschränkenden Charakter.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem unterirdisch angeordneten Erdgehäuseteil und einem oberirdisch angeordneten Freigehäuseteil, wobei die Kühlung in dem Erdgehäuseteil rein passiv über eine Luftströmung realisiert ist,
    Figur 2
    eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kühlung unter Verwendung von Wärmeleitern und einem in einer Außenwandung des Erdgehäuseteils angeordneten Wärmeabgabeelement realisiert ist,
    Figur 3
    eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Wärmeabgabeelement teilweise in der Außenwandung und teilweise im umgebenden Erdreich vorgesehen ist,
    Figur 4
    eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein gemeinsames Bauelement als ein Wärmekollektor einerseits und als Wärmeabgabeelement andererseits dient,
    Figur 5
    eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit berippten Kühlkörpern als Wärmekollektoren und Wärmeleitern zur Abgabe der Wärme an das Erdreich und
    Figur 6
    eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit einem Wärmeleiter zum Abtransport der Wärme aus dem Erdgehäuseteil.
  • Eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der Einspeisevorrichtung gemäß Figur 1 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 1 mit einem oberirdisch angeordneten Freigehäuseteil 2 und mit einem unterirdisch angeordneten Erdgehäuseteil 3. Ein dritte Gehäuseteil 4 ist teilweise oberirdisch und teilweise unterirdisch angeordnet und seitlich benachbart zu dem Freigehäuseteil 2 und dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der dritte Gehäuseteil 4 dient der Aufnahme von Einspeise- und Messkomponenten 5, 6. Über eine Bodenöffnung 7 werden Erdkabel 8, 9 in das Gehäuse 1 eingeführt zur elektrischen Anbindung der Einspeisevorrichtung an das öffentliche Stromnetz.
  • Die Einspeisevorrichtung ist beispielsweise vorgesehen, um über Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen oder Biogasanlagen dezentral erzeugte elektrische Energie in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Zu diesem Zweck umfasst die Einspeisevorrichtung im vorliegenden Fall zwei Spannungswandler, die verteilt in dem Freigehäuseteil 2 und dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen sind. Insbesondere ein Steuermodul 10 des Spannungswandlers sowie eine Kontaktleiste 11 zur elektrischen Kontaktierung des Spannungswandlers sind dem oberirdischen Freigehäuseteil 2 zugeordnet. Demgegenüber sind ein Magnet und eine dem Magneten zugeordnete Spule als elektrisch aktive Bauteile des Spannungswandlers in dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der Magnet und die Spule sind gemeinsam in einem topfförmigen Gehäuse 12 angeordnet. Das topfförmige Gehäuse 12 stützt sich über einen Sockel 13 in dem Erdgehäuseteil 3 ab.
  • Der Erdgehäuseteil 3, der zur Aufnahme insbesondere des topfförmigen Gehäuses 12 mit dem Magneten und der Spule vorgesehen ist, ist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung zweiteilig ausgebildet. Er umfasst insofern eine Erdgehäusewanne 14 mit einer im oberen Bereich vorgesehenen Öffnung 15 und einen Erdgehäusedeckel 16, der in der dargestellten Lage die Öffnung 15 der Erdgehäusewanne 14 verschließt. Die Erdgehäusewanne 14 ist vorzugsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Beton, ausgebildet. Der Erdgehäusedeckel 16 kann aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder einem Verbundwerkstoff gebildet sein.
  • In einem Anlagebereich 17 von Erdgehäusewanne 14 und Erdgehäusedeckel 16 ist eine umlaufende Dichtung 18 als Dichtmittel vorgesehen. Durch das Vorsehen der Dichtung 18 wird verhindert, dass Feuchtigkeit über einen funktionsnotwendigen Spalt zwischen Erdgehäusewanne 14 und Erdgehäusedeckel 16 in den Erdgehäuseteil 3 eindringt und beispielsweise Schäden an den elektrisch aktiven Bauteilen, insbesondere dem Magneten und der Spule, verursacht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch die Dichtung 18 die Erdgehäusewanne 14 und der Erdgehäusedeckel 16 im Anlagebereich 17 luftdicht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise entsteht ein gekapseltes Erdgehäuseteil 3, welches nach Art einer Tauchglocke im oberen Bereich hermetisch dicht ausgebildet ist. Der Erdgehäusedeckel 16 kann beispielsweise nach Art einer vollständig entnehmbaren Verschlussplatte oder als Schwenkdeckel ausgebildet sein.
  • Um eventuell in dem Erdgehäuseteil 3 vorhandene Feuchtigkeit abzuführen, ist im Bereich einer der Öffnung 15 der Erdgehäusewanne 14 gegenüberliegenden Bodenplatte 19 der Erdgehäusewanne 14 eine Drainageöffnung 20 vorgesehen. Die Drainageöffnung 20 kann beispielsweise mit verriegelungsfähiger Schütte, insbesondere Splitt (Sockelfüller 41) ausgefüllt sein. Aufgrund der Kapselung des Erdgehäuseteils 3 im Anlagebereich 17 und wasserdichter Außenwandungen 21 der Erdgehäusewanne 14 kann durch die Drainageöffnung 20 auch bei steigendem Grundwasserspiegel keine Feuchtigkeit in das Erdgehäuseteil 3 steigen beziehungsweise eingedrückt werden. Der Sockelfüller 41 dient zugleich als Dampfsperre, sodass einem Eindringen von Wasserdampf in das Erdgehäuseteil 3 über die Drainageöffnung 20 ebenfalls vorgebeugt ist.
  • Über eine Anzahl von Steuerleitungen 36 sind der Magnet beziehungsweise die Spulen des Spannungswandlers mit dem Steuermodul 10 beziehungsweise der Kontaktleiste 11 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Steuerleitungen 36 über den Erdgehäusedeckel 16 aus dem Erdgehäuseteil 3 in den Freigehäuseteil 2 geführt. Im Bereich der Durchführung sind nicht dargestellte, insbesondere wasserdichte Muffen vorgesehen.
  • In der dargestellten Montageposition ist das Gehäuse 1 der Einspeisevorrichtung teilweise unterirdisch angeordnet. Der Erdgehäuseteil 3 ist vollständig vom Erdreich 22 umgeben, wobei der Erdgehäusedeckel 16 sich im Wesentlichen horizontal und ebenerdig mit der Oberfläche 23 des Erdreichs 22 erstreckt. Der Freigehäuseteil 2 ist oberhalb des Erdgehäuseteils 3 und unmittelbar benachbart zu demselben angeordnet. Der Freigehäuseteil 2 ist vollständig oberirdisch vorgesehen. Der dritte Gehäuseteil 4 mit den Einspeise- und Messkomponenten 5, 6 ist teilweise oberirdisch angeordnet. Zusätzlich ragt ein Sockelbereich 24 des dritten Gehäuseteils 4 in das Erdreich 22. Im Sockelbereich 24 ist der dritte Gehäuseteil 4 ebenfalls mit Sockelfüller 41 ausgefüllt.
  • Der Freigehäuseteil 2 sowie der oberirdische Bereich des dritten Gehäuseteils 4 weisen eine Zugangs- und Montageöffnung 37 auf, die über Verschlusselemente 25 abgedeckt werden können. Allein zur besseren Darstellung des erfinderischen Gedankens ist in der Figur 1 lediglich eine Tür 25 an dem Freigehäuseteil 2 als Verschlusselement vorgesehen. Selbstverständlich sind der Freigehäuseteil 2 sowie der oberirdische Bereich des dritten Gehäuseteils 4 im betriebsfertigen Zustand durch weitere Verschlusselemente 25 vollständig geschlossen ausgebildet.
  • Während des Betriebs entsteht insbesondere im Bereich der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers, d. h. im Bereich der Magnete und Spulen Wärme. Um diese Wärme abzuführen ist nach der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, Frischluft über eine Einlassrohrleitung 26 in den Erdgehäuseteil 3 einzubringen und erwärmte Luft über eine Auslassrohrleitung 27 abzuführen. Die Auslassrohrleitung 27 wird durch eine langgestreckte, im Wesentlichen vertikal nach oben geführte Rohrleitung gebildet. Eine Auslassöffnung 28 der Auslassrohrleitung 27 ist hierbei oberhalb einer Einlassöffnung 29 der Einlassrohrleitung 26 vorgesehen. Infolge des Kamineffekts bildet sich aufgrund der Lage der Einlass- und Auslassöffnungen 28, 29 und der im Inneren des Erdgehäuseteils 3 entstehenden Wärme eine Kaminströmung aus, wobei warme Luft aus dem Inneren des Erdgehäuseteils 3 über die Auslassrohrleitung 27 und die Auslassöffnung 28 abströmt und Frischluft über die Einlassöffnung 29 und die Einlassrohrleitung 26 in das Erdgehäuseteil 3 einströmt. Eine Auslassöffnung 38 der Einlassrohrleitung 26 ist unterhalb einer Einlassöffnung 39 der Auslassrohrleitung 27 vorgesehen. Insofern wird die kühle Frischluft in einem unteren Bereich des Erdgehäuseteils 3 zugeführt, während die erwärmte Luft in dem Erdgehäuseteil 3 aufsteigt und über die Einlassöffnung 39 und die Auslassrohrleitung 27 abströmt. Durch das Vorsehen des topfförmigen Gehäuses 12 zwischen der Einlassrohrleitung 26 und der Auslassrohrleitung 27 ist überdies sichergestellt, dass die Luftströmung die Magnete und Spulen umströmt und die Wärme abführt. Insofern wird eine vollständig passive Kühlung der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers realisiert, die auf jede, insbesondere elektrisch betätigte Aktorik verzichtet und insofern vollständig wartungsfrei ist. Da zusätzlich auf Flüssigkeiten, insbesondere Öl zur Wärmeabfuhr verzichtet wird, handelt es sich um eine umweltverträgliche passive Trockenkühlung.
  • Die Einlassrohrleitung 26 ist in einem freien Endbereich 40 derselben exemplarisch schnorchelartig gebogen ausgeführt und um 180° nach unten geführt. Hierdurch wird verhindert, dass Niederschlag, insbesondere Regen oder Schnee, in die Einlassrohrleitung 26 gelangen. In dem freien Endbereich 40 der Einlassrohrleitung 26 kann überdies ein Rückschlagventil, insbesondere ein nach dem Schwimmerprinzip ausgearbeitetes Rückschlagventil, vorgesehen sein. Über das Rückschlagventil wird verhindert, dass etwa bei Hochwasser Feuchtigkeit in die Einlassrohrleitung 26 gelangt.
  • Oberirdisch können die Einlassrohrleitung 26 und die Auslassrohrleitung 27 frei, das heißt außerhalb des Freigehäuseteils 2 geführt sein. Vorzugsweise werden die Einlassrohrleitung 26 und die Auslassrohrleitung 27 oberirdisch in dem Freigehäuseteil 2 geführt. Der Freigehäuseteil 2 hat beispielsweise im Bereich einer Rückseite desselben oder seitlich Lüftungsöffnungen, über die die Frischluft in die Einlassrohrleitung 26 einströmt beziehungsweise die erwärmte Luft aus der Auslassrohrleitung 27 austritt. Die Einlassrohrleitung 26 und die Auslassrohrleitung 27 können im Bereich des Freigehäuseteils 2 bevorzugt isoliert ausgebildet sein. Hierdurch wird zum einen eine Erwärmung der Frischluft vermieden. Zum anderen ist einer Erwärmung des Freigehäuseteils 2 durch die über die Auslassrohrleitung 27 geführte erwärmte Abluft vorgebeugt. Ebenso kann die Einlassrohrleitung 26 im Bereich des Erdgehäuseteils 3 isoliert ausgebildet sein. Die Isolierung im Bereich des Erdgehäuseteils 3 beugt ebenfalls einer Erwärmung der Frischluft beim Zuströmen vor.
  • Beispielsweise kann die Einspeisevorrichtung mit einer Rückseite derselben direkt an eine Trafostation angeschlossen werden. Eine Anlage ergibt sich hierbei insbesondere zwischen der Trafostation einerseits und dem Erdgehäuseteil 3 andererseits. Der Erdgehäuseteil 3 wird hierzu mit einer rückwärtigen Außenwandung 21 an die Trafostation angelegt. Der Freigehäuseteil 2 ist beispielsweise weniger tief ausgeführt, wobei eine Frontseite des Freigehäuseteils 2 und eine Frontseite des Erdgehäuseteils 3 im Wesentlichen flächenbündig vorgesehen werden. Es ergibt sich dann zwischen dem Freigehäuseteil 2 beziehungsweise dessen Rückseite und der Trafostation ein Freiraum, über den Frischluft angesaugt beziehungsweise erwärmte Abluft abgeführt werden kann.
  • Beispielsweise kann die Einlassrohrleitung 26 im Bereich des Erdgehäuseteils 3 abgewinkelt geführt werden. Die über die Einlassrohrleitung 26 zugeführte Frischluft kann dann dem topfförmigen Gehäuse 12 mantelseitig beziehungsweise von unten im Bereich des Sockels 13 zugeführt werden. Dies erlaubt eine besonders effektive Durchströmung beziehungsweise Umströmung des Magneten und insbesondere der Spulen.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 2 ist zur Abfuhr der Wärme aus dem Erdgehäuseteil 3 eine Mehrzahl von Wärmeleitern 30 (heat pipes) vorgesehen. Die Wärmeleiter 30 dienen zum Transport von Wärme zwischen einem ersten Ort und einem zweiten Ort. Im vorliegenden Fall sind die Wärmeleiter 30 zum einen mit einem Wärmekollektor 31 im Inneren des Erdgehäuseteils 3 verbunden, wobei der Wärmekollektor 31 benachbart zu den elektrisch aktiven Komponenten, insbesondere zu den Magneten und Spulen in dem topfförmigen Gehäuse 12 vorgesehen ist. Zum anderen sind die Wärmeleiter 30 verbunden mit einem Wärmeabgabeelement 32, welches in einer Außenwandung 21 (Bodenplatte 19 des Erdgehäuseteils 3) vergossen angeordnet ist.
  • Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Die Wärme, welche beim Betrieb der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers entsteht, wird über die Wärmekollektoren 31 den Wärmeleitern 30 zugeführt und von diesen an die Wärmeabgabeelemente 32 übertragen und abgegeben. Da der Beton als guter Wärmeleiter beziehungsweise schlechter Wärmeisolator das Wärmeabgabeelement 32 umschließt, kann die Wärme von dort in einfacher Weise in das thermisch in erster Näherung konstant temperierte und gegenüber dem Erdgehäuseteil 3 kühlere Erdreich 22 strömen.
  • Der Wärmekollektor 31 ist plattenförmig, insbesondere als Metallblech, ausgeführt. Er erstreckt sich exemplarisch im Wesentlichen horizontal im Inneren des Erdgehäuseteils 3, wobei erfindungsgemäß der Wärmekollektor 31 beliebige andere Geometrien aufweisen kann und insbesondere auch eine Mehrzahl von Wärmekollektoren 31 vorgesehen sein können.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 wird die Kühlung des Erdgehäuseteils 3 in modifizierter Weise realisiert, während die anderen Funktionskomponenten der Einspeisevorrichtung im Wesentlichen unverändert verbleiben. Zur Abfuhr der Wärme aus dem Erdgehäuseteil 3 ist benachbart zu den elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers ein Wärmekollektor 31 vorgesehen. Der Wärmekollektor erstreckt sich bis in die Außenwandung 21 des Erdgehäuseteils 3. In der Außenwandung 21 ist der Wärmekollektor 31 mit einem Wärmeleiter 30 verbunden. Der Wärmeleiter 30 transportiert die Wärme von dem Wärmekollektor 31 zu einem Wärmeabgabeelement 32. Das Wärmeabgabeelement 32 ist abschnittsweise ebenfalls in der Außenwandung 21 der Erdgehäusewanne 14 und abschnittsweise in dem umgebenden Erdreich 22 vorgesehen. Insofern wird die Wärme aus dem Inneren des Erdgehäuseteils 3 über einen in der Außenwandung 21 vorgesehenen Wärmeleiter 30 abgeführt und über das zumindest abschnittsweise unmittelbar im Erdreich 22 vorgesehene Wärmeabgabeelement 32 an das Erdreich 22 abgegeben.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 ist ein einzelnes Bauelement, beispielsweise ein Stahlblech 33 vorgesehen. Das Stahlblech 33 ist mit einem ersten Bereich 34 in dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der erste Abschnitt 34 des Blechs 33 dient insofern als Wärmekollektor 31 im Sinne der Erfindung. Ein zweiter Bereich 35 des Blechs 33 ist im umgebenden Erdreich 22 vorgesehen. Über den Wärmekollektor 31 (erster Bereich 34 des Blechs 33) aufgenommene Wärme wird von dem zweiten Bereich 35 an das Erdreich 22 abgegeben. Der zweite Bereich 35 des Blechs 33 dient insofern als Wärmeabgabeelement 32 im Sinne der Erfindung. Auf einen separaten Wärmeleiter 30 wird bei dieser Ausführungsform verzichtet. Im Rahmen der Erfindung kann statt eines Blechs ein anderes geeignetes Bauelement verwendet werden. Die Verwendung von Metall beziehungsweise Stahl ist hierbei nicht zwingend. Selbstverständlich kann statt eines einzigen Bauteils (Blech 33) eine Baueinheit mit mehreren Einzelelementen genutzt werden, die miteinander verbunden, verschraubt oder aneinander angelegt sind.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 wird die Wärme aus dem Erdgehäuseteil 3 unmittelbar über einen Wärmeleiter 30 abgeführt. Der Wärmeleiter 30 ist im Inneren des Erdgehäuseteils 3 unmittelbar benachbart zum topfförmigen Gehäuse 12 mit den Magneten und Spulen angeordnet oder - bevorzugt - in Kontakt mit dem topfförmigen Gehäuse 12. Die in den elektrischen Komponenten des Spannungswandlers, insbesondere Magneten und Spulen, erzeugte Wärme wird über das topfförmige Gehäuse 12 an den Wärmeleiter 30 abgegeben und von diesem durch die Außenwandung 21 des Erdgehäuseteils 3 an das umgebende Erdreich 22 abgeführt. Auf Wärmekollektoren beziehungsweise Wärmeabgabeelemente wird insofern verzichtet, beziehungsweise der Wärmeleiter 30 dient inhärent zugleich als Wärmekollektor und Wärmeabgabeelement.
  • Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 ist eine Mehrzahl von Wärmekollektoren 31 vorgesehen. Die Wärmekollektoren 31 sind als rotationssymmetrische Kühlkörper mit radial abragenden Kühlrippen ausgebildet und mit den Wärmeleitern 30 verbunden. Die im Inneren des Erdgehäuseteils 3 entstandene Wärme wird hierbei über die Wärmekollektoren 31 an die Mehrzahl von Wärmeleitern 30 übertragen und von diesen an das umgebende Erdreich 22 abgeführt. Die Wärmeleiter 30 sind insofern durch die Außenwandung 21 (Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils 3 geführt. Optional können in der gezeigten Ausführungsvariante nicht dargestellte Wärmeabgabeelemente vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der Außenwandung 21 oder in dem umgebenden Erdreich 22.
  • Vorzugsweise werden zur Regelung der einzelnen Phasen beim Drehstrom drei Spannungswandler in einer gemeinsamen Betonwanne vorgesehen werden, wobei pro Phase eine Regelspüle und eine Trafospule zum Einsatz kommen. Die Regelspule und die Trafospule sind bevorzugt gemeinsam in dem topfförmigen Gehäuse 12 angeordnet.

Claims (15)

  1. Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Biogas-, Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, umfassend ein Gehäuse (1), umfassend wenigstens ein in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Spannungswandler, wobei der wenigstens eine Spannungswandler einen Magneten, eine dem Magneten zugeordnete Spule sowie ein Steuermodul (10) aufweist, sowie umfassend Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule des Spannungswandlers, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter 30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der Spule passiv ausgebildet sind und eine Einlassrohrleitung (26) sowie eine Auslassrohrleitung (27) umfassen zur Ausbildung einer Kaminströmung, wobei eine Auslassöffnung (38) der Einlassrohrleitung (26) und eine Einlassöffnung (39) der Auslassrohrleitung (27) dem Magneten und/oder der Spule derart zugeordnet sind, dass an dem Magneten und/oder der Spule beim Betrieb des Spannungswandlers erzeugte Wärme mittels Konvektion abgeführt wird.
  2. Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Biogas-, Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, umfassend ein Gehäuse (1), umfassend wenigstens ein in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Spannungswandler, wobei der wenigstens eine Spannungswandler einen Magneten, eine dem Magneten zugeordnete Spule sowie ein Steuermodul (10) aufweist, sowie umfassend Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule des Spannungswandlers, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) als ein mehrteiliges Gehäuse (1) ausgebildet ist mit einem für die unterirdische Anordnung vorgesehenen Erdgehäuseteil (3) und einem für die oberirdische Anordnung vorgesehenen und mit dem Erdgehäuseteil (3) verbundenen Freigehäuseteil (2), wobei der Magnet und die Spule des wenigstens einen Spannungswandlers dem Erdgehäuseteil (3) zugeordnet sind und von diesem zumindest abschnittsweise umgeben sind und wobei das Steuermodul (10) des Spannungswandlers wenigstens teilweise dem Freigehäuseteil (2) zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise von dem Freigehäuseteil (2) umgeben ist.
  3. Einspeisevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter 30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers dem Erdgehäuseteil (3) zugeordnet sind.
  4. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdgehäuseteil (3) eine Erdgehäusewanne (14) mit wenigstens einer Öffnung (15) und einem der Öffnung (15) der Erdgehäusewanne (14) zugeordneten Erdgehäusedeckel (16) zum Verschließen der Öffnung (15) aufweist.
  5. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anlagebereich (17) von Erdgehäusewanne (14) und Erdgehäusedeckel (16) Dichtmittel (Dichtung 18) vorgesehen sind zur Verhinderung von Feuchtigkeitseintrag und/oder zum luftdichten Verbinden von Erdgehäusewanne (14) und Erdgehäusedeckel (16) im Anlagebereich (17) derart, dass ein gekapseltes Erdgehäuseteil (3) gebildet ist.
  6. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwandung (21, Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils (3) zumindest abschnittsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitung, insbesondere aus Beton gefertigt ist.
  7. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Kühlung passive Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter 30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen sind und/oder dass Mittel zur Trockenkühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter 30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen sind.
  8. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Kühlung wenigstens ein mit dem Magneten und/oder der Spule zusammenwirkender Wärmeleiter (30) vorgesehen sind.
  9. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Erdgehäuseteil (3) beabstandet zu dem Magneten und/oder der Spule wenigstens ein Wärmekollektor (31) vorgesehen ist derart, dass Wärme von dem Magneten und/oder der Spule und/oder einer anderen in dem Erdgehäuseteil (3) vorgesehenen Komponente des Spannungswandlers zumindest teilweise auf den wenigstens einen Wärmekollektor (31) übertragen wird.
  10. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (30) direkt mit dem Magneten und/oder der Spule und/oder der anderen in dem Erdgehäuseteil (3) vorgesehenen Komponente des Spannungswandlers (topfförmiges Gehäuse 12) verbunden ist und/oder dass der Wärmeleiter (30) direkt mit dem Wärmekollektor (31) verbunden sind.
  11. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (30) verbunden ist mit einem Wärmeabgabeelement (32), wobei das Wärmeabgabeelement (32) zumindest abschnittsweise in der Außenwandung (21, Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils (3) vorgesehen ist und/oder zumindest abschnittsweise außerhalb des Erdgehäuseteils (3) vorgesehen ist, insbesondere in einem das Erdgehäuseteil (3) umgebende Erdreich (22).
  12. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule eine Einlassrohrleitung (26) zum Zuführen von Frischluft in den Erdgehäuseteil (3) und eine Auslassrohrleitung (27) zum Ausbringen von erwärmter Luft aus dem Erdgehäuseteil (3) umfasst, wobei die Auslassrohrleitung (27) als eine im Wesentlichen langgestreckte, nach oben geführte Rohrleitung (27) ausgebildet ist und wobei eine Einlassöffnung (39) der Auslassrohrleitung (27) oberhalb einer Auslassöffnung (38) der Einlassrohrleitung (26) vorgesehen ist.
  13. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) in einem die Einlassöffnung (29) aufweisenden Endbereich schnorchelartig nach unten gebogen ausgeführt ist, insbesondere um 180°.
  14. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) und/oder die Auslassrohrleitung (27) zumindest abschnittsweise in dem Freigehäuseteil (2) geführt sind und/oder dass die Einlassrohrleitung (26) und die Auslassrohrleitung (27) in dem Freigehäuseteil (2) thermisch isoliert ausgebildet sind.
  15. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) im Bereich des Erdgehäuseteils (3) zumindest teilweise thermisch isoliert ausgebildet ist, und/oder dass an dem Freigehäuseteil (2) vorgesehene Öffnungen eine Einlassöffnung (29) der Einlassrohrleitung (26) und/oder eine Auslassöffnung (28) der Auslassrohrleitung (27) bilden.
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