EP3921882A1 - Behälter für eine energieversorgungsanlage, energieversorgungsanlage und verfahren zu deren bereitstellung - Google Patents

Behälter für eine energieversorgungsanlage, energieversorgungsanlage und verfahren zu deren bereitstellung

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Publication number
EP3921882A1
EP3921882A1 EP20703705.2A EP20703705A EP3921882A1 EP 3921882 A1 EP3921882 A1 EP 3921882A1 EP 20703705 A EP20703705 A EP 20703705A EP 3921882 A1 EP3921882 A1 EP 3921882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
section
supply system
conversion unit
energy conversion
Prior art date
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Pending
Application number
EP20703705.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Falk
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.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
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 SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
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    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a container for an energy supply system, an energy supply system with a container according to the invention, and a method for providing such an energy supply system.
  • the energy supply system comprises an energy store and an energy conversion unit.
  • the energy store has a large number of storage modules which are arranged in the container when the energy supply system is in operation.
  • Energy supply systems of the aforementioned type are used, for example, to support an energy supply network (EVN), for example a public EVN, the energy storage device of the energy supply system then being connected to the EVN via the energy conversion unit.
  • the energy conversion unit contains a bidirectional DC / AC converter and a transformer and can generate a power flow into the energy storage device and charge it in the event of an oversupply of electrical power in the EVN, at which a frequency of the AC voltage in the EVN is typically above a nominal frequency .
  • the energy conversion unit can generate a power flow from the energy store into the EVN and discharge the energy store.
  • Such energy supply systems are often also operated to supply large consumers away from a public energy supply network. Such consumers are, for example, drilling and conveyor systems in a mine.
  • the energy supply system can contain not only the energy store but also other energy sources, for example a PV generator and / or a wind power turbine.
  • Document US 2017 0346322 A1 discloses a modular electrical energy storage and supply system with one or more transportable containers, for example containers, in order to relocate the system from one location to another.
  • the system comprises storage modules for storing electrical energy, an energy conversion unit, monitoring and control units as components.
  • the components are spatially separated within the one or more transportable containers, evenly distributed there and securely enclosed.
  • a system and method for the rapid provision of energy storage devices in grid-connected, off-grid, backup or other applications are presented.
  • the containers are electrically connected to one another via interfaces, while the components, in particular the storage modules, the energy conversion unit and the monitoring and control units, remain in the respective containers during transport and operation of the energy supply system.
  • the transport is difficult to implement because of the mass.
  • a large number of storage modules in a container represents a not inconsiderable risk for the transport. This is particularly the case if the container is to be shipped stacked with other containers.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a container for an energy supply system which is easy to transport and with which the energy supply system can be provided in a particularly simple and cost-effective manner. It is also an object of the invention to provide a method for providing an energy supply system and an energy supply system with such a container.
  • a container according to the invention for an energy supply system comprises:
  • a first section for receiving an air conditioning unit and / or a control unit during transport of the container and operation of the energy supply system
  • the second section has fixing means for shelf units, so that after the energy conversion unit has been removed, the rack units can be mounted on the fixing means and equipped with storage modules for commissioning the energy supply system.
  • the air conditioning unit can be designed and set up to carry out cooling of the container interior, control of the humidity in the container interior and / or discharge of harmful gases from the container interior. Such harmful gases can arise in the container, for example, during operation of the energy supply system and must be purposefully discharged.
  • the air conditioning unit can, but does not necessarily have to be, arranged completely in the first section. Rather, it is sufficient if part of the air-conditioning unit is arranged in the first section of the container and another part is arranged outside the container. In particular, it is possible for the air-conditioning unit to penetrate a container wall, advantageously an end-side container wall.
  • the control unit can be designed and set up for functions of energy storage management.
  • the control unit can also perceive functionalities of a higher-level controller for the energy supply system.
  • the energy conversion unit can have a DC / AC converter and / or a DC / DC converter.
  • the energy conversion unit can advantageously be designed for bidirectional operation and comprise a bidirectionally operable DC / AC converter and / or DC / DC converter. It can also include a transformer.
  • the sections can be separated from one another by at least one partition wall, which prevents, for example, components arranged in the individual sections from slipping during the transport of the container.
  • the partition walls do not necessarily have to be present or, if they are present, can be designed to be detachable so that they can be removed from the container if necessary.
  • the invention uses the effect that in the case of an energy store with a high number of storage modules, the storage modules are transported separately and outside the container.
  • the storage modules are only installed in the container at an operating location of the energy supply system before the energy supply system is put into operation.
  • the container thus has a considerable amount of free space, at least during transport to the operating site. This free space is used in that further components of the energy supply system, in particular the energy conversion unit, are transported to the operating site in the container.
  • the energy conversion unit is removed from the container and set up separately from it.
  • Rack units for receiving the storage modules, which are transported to the operating site separately or in the container are, if necessary, assembled from their components and mounted on the inner wall of the container using the fixing means.
  • the container thus fulfills two functions. During the transport to the operating location of the energy supply system, it is used as a means of transport for the energy conversion unit.
  • the actual Function of the container used namely the accommodation and air conditioning of the storage modules during operation of the energy supply system.
  • the energy supply system in particular its energy conversion unit, can therefore be transported in a particularly simple and cost-effective manner. Specifically, the energy conversion unit is transported within the container, which is delivered to the operating site of the energy supply system anyway. Separate transport costs for transporting the energy conversion unit, which would otherwise be necessary, are not incurred or are only incurred in a significantly reduced form.
  • Advantageous embodiments of the invention are specified in the following description and the dependent claims, the features of which can be used individually and in any combination with one another.
  • the second section is divided into a first sub-area and a second sub-area.
  • the energy conversion unit is arranged in the second sub-area of the second section during the transport of the container, while further components of the energy supply system required at the operating location of the energy conversion system, in particular components of the shelf units for the storage modules, are arranged in the first sub-area.
  • the shelf units can be in a dismantled state to save space or dismantled into their components in the first partial area.
  • the first sub-area can be separated from the second sub-area via a partition.
  • the first section that accommodates the air conditioning unit and / or the control unit can adjoin a first end face of the container.
  • a fuse and / or a circuit breaker for operating the energy supply system can also be arranged in the first section.
  • a fire alarm unit and optionally an extinguishing device for fire fighting can be installed in the first section, which can be prescribed in rooms with energy storage units.
  • the first section can furthermore have connections for connecting lines from the energy store comprising the storage modules to the energy conversion unit.
  • the second section in particular its second partial area, which receives the energy conversion unit during transport, can adjoin a second end of the container opposite the first end.
  • the second section adjoining the second section advantageously has
  • the front side or a roof side of the container has a hinged or detachable wall area through which the energy conversion unit can be removed.
  • the wall area of the roof side encompasses the entire roof side and / or the wall area of the second end face encompasses the entire second end face.
  • the energy conversion unit can be removed very easily, since a longer transfer of the energy conversion unit within the container is avoided. Rather, the energy conversion unit is already arranged directly at an outlet area of the container.
  • the second section has bearings for the guided removal of the energy conversion unit.
  • Such a bearing can for example have a rail system with hydraulically acting lifting forks movably mounted thereon.
  • the guided removal prevents damage to both the energy conversion unit and the container.
  • the removal can be carried out manually or semi-automatically, supported by the lifting forks by one, if necessary by two people.
  • the container has fixing elements which are arranged in the second section and which are designed to fix the energy conversion unit in an interior space of the container, in particular in the second section of the container. If the second section has two separate sub-areas, the energy conversion system being arranged in the second sub-area, the fixing elements are also arranged in the second sub-area. With the fixing elements, the energy conversion unit can be fixed in the second section during the transport of the container and can be arranged there in such a way that it cannot slip. A relative movement of the energy conversion unit and the container and associated damage to the energy conversion unit and / or the container during transport are thus reliably avoided.
  • Corresponding fixing elements can also be provided for further components of the energy supply system which are transported in the container to the operating location of the energy supply system and which could otherwise slip during transport and thereby damage themselves and / or other components.
  • the container has dimensions which correspond to the specifications for standard containers.
  • the dimensions of the container can correspond to the dimensions of a 20 ', 20' HC, 40 ', 40' HC, 45 'HC, 45' PW or a 53 'HC ISO sea freight container. Since loading areas of commonly used means of transport such as trains, trucks and cargo ships are matched to these dimensions, the container can be transported particularly easily and safely using these means of transport, possibly also in connection with other containers. Standardized container corners are advantageously attached to the lower - possibly also to the upper - corners of the container. These serve as additional fixing aids for the container during transport and especially when stacking several containers on top of one another.
  • the fixing means for mounting the shelf units are arranged along opposite side walls, in particular on their sides facing an interior of the container. They can be arranged in the second section.
  • the storage modules of the energy store are also arranged in the second section of the container, while the control unit and / or the air conditioning unit is / are arranged in the first section both during transport of the container and during operation of the energy supply system.
  • the container can already have electrical lines laid in advance during its transport for connecting the storage modules to one another, the storage modules to the control unit and / or the storage modules to the energy conversion unit. In this way, time-consuming work when laying cables can already be carried out at a supplier of the energy supply system and do not have to be carried out at the operating site of the
  • Energy supply system can also be quickly put into operation after delivery of the container and the storage modules at the operating site.
  • An energy supply system includes an energy conversion unit, shelf units for receiving storage modules, storage modules for storing electrical energy and a Air conditioning unit.
  • the energy supply system further comprises a container according to the invention.
  • the container according to the invention serves as a means of transport for parts of the energy supply system, in particular its energy conversion unit, but also its air conditioning unit and / or its control unit.
  • a method according to the invention aims to provide an energy supply system which comprises a container with a first section and a second section (A2), an energy store and an energy conversion unit.
  • the energy store contains a plurality of storage modules which are arranged in a plurality of shelf units in the second section of the container during operation of the energy supply system.
  • the energy conversion unit is set up to be accommodated in the second section of the container for transporting the energy supply system and to be arranged outside the container for operating the energy supply system.
  • the process comprises the following steps:
  • the energy conversion unit can be removed from the container on the front or on the roof at the operating site of the energy supply system.
  • the energy conversion unit can be removed from the container guided by means of a rail system, which largely prevents damage to the container and the energy conversion unit.
  • the energy conversion unit can be used directly at or after it Removal from the container can be transferred to an operating platform.
  • the operating platform can be arranged next to the container when the energy supply system is in operation.
  • the storage modules with which the shelving units in the container are fitted can include rechargeable batteries. This can in particular be Li-ion, lead and / or NiMFI batteries.
  • Fig. 1 shows a container according to the invention of a power supply system in
  • Fig. 2 shows an energy supply system according to the invention with the
  • the container 11 shows a container 11 according to the invention of an energy supply system 1 in a state for transport to an operating location of the energy supply system 1 in a first embodiment.
  • the container 11 includes a first section A1 and a second section A2.
  • the first section A1 adjoins a first end face S1 of the container 11, while the second section A2 adjoins a second end face S2 of the container.
  • the second section A2 is divided into a first sub-area A2.1 and a second sub-area A2.2 by means of a partition 13.
  • An air conditioning unit 9 and a control unit 10 are arranged in the first section A1.
  • the air-conditioning unit 9 is located completely in the container 11, for example in FIG. 1.
  • the air-conditioning unit 9 penetrates the first end face S1 and is only partially arranged in the first section A1. In this case, part of the air conditioning unit 9 protrudes from the end face S1 of the container 11. Furthermore, fuses 7 and switches 8 are arranged in the first section, which are each identified by only one symbol for reasons of clarity.
  • the first section A1 is similar to the first sub-area A2.1 of the second Partial area A2.2, separated from the second section A2 by a detachable partition 13.
  • shelf units 6 are arranged in a dismantled state.
  • An energy conversion unit 3 of the energy supply system 1 is located in the second sub-area A2.2 of the second section A2.
  • the energy conversion unit 3 has a DC / AC converter 4 and a transformer 5.
  • the energy conversion unit 3 and the dismantled shelf units 6 are fixed on the floor and / or on the side walls of the container 3 via suitable fixing elements (not shown in FIG. 1), which means that the energy conversion unit 3 and the container 11 are damaged during the Transport is avoided.
  • the container 11 also has fixing means (not shown in FIG. 1) in the second section A2, which are arranged on the inner sides of its side walls in the longitudinal direction. After the container 11 has been transported, they are used to fasten the shelf units 6 in the interior of the container 11. Furthermore, electrical lines 12 laid in advance run along the inside of the side walls of the container 11.
  • the electrical lines 12 serve to electrically connect the storage modules 15 to one another and the storage modules 15 to the control unit 10.
  • the energy conversion unit 3 is switched off through the second end face S2 taken from the container 11. This is symbolized in FIG. 1 by an arrow illustrated on the second end face S2.
  • FIG. 2 shows an energy supply system 1 according to the invention with the container 11 according to the invention from FIG. 1 after transport and assembly at the operating site according to a further embodiment.
  • the Energy conversion unit 3 was removed from container 11 and arranged next to it on the front side.
  • the partition 13 between the first sub-area A2.1 and the second sub-area A2.2 of the second section A2 has been removed from the container 11. Only a partition 13 separates the first section A1 from the second section A2.
  • the remaining partition wall 13 can have a passage that enables personnel to operate the Energy supply system 1 to get from the second section A2 to the first section A1.
  • the shelf units 6 are mounted on the side walls of the second section A2 and are equipped with storage modules 15.
  • the electrical connection of the storage modules 15 to one another and to the control unit 10 takes place via the pre-routed electrical lines 12, which are not shown in FIG. 2 for reasons of clarity.
  • the energy conversion unit 3 is connected on a first side via connecting lines 16 to the storage modules 15 in the container 11 and on a second side to an energy supply network (not shown in FIG. 2).

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Abstract

Die Anmeldung beschreibt einen Behälter (11) für eine Energieversorgungsanlage (1), umfassend: - einen ersten Abschnitt (A1) zur Aufnahme einer Klimatisierungseinheit (9) und/oder einer Steuerungseinheit (10) während eines Transports des Behälters (11) und eines Betriebs der Energieversorgungsanlage (1), und - einen zweiten Abschnitt (A2) zur Aufnahme einer Energieumwandlungseinheit (3) während des Transports des Behälters (11), wobei die Energieumwandlungseinheit (3) aus dem Behälter (11) entnehmbar ausgeführt ist, und wobei der zweite Abschnitt (A2) Fixiermittel für Regaleinheiten (6) aufweist, so dass nach Entnahme der Energieumwandlungseinheit (3) die Regaleinheiten (6) zur Inbetriebnahme der Energieversorgungsanlage (1) an den Fixiermitteln montiert und mit Speichermodulen (15) bestückt werden können. Die Anmeldung beschreibt weiterhin eine Energieversorgungsanlage (1) mit einem erfindungsgemäßen Behälter (11) und ein Verfahren zur Bereitstellung der Energieversorgungsanlage (1).

Description

BEHÄLTER FÜR EINE ENERGIEVERSORGUNGSANLAGE, ENERGIEVERSORGUNGSANLAGE UND VERFAHREN ZU DEREN
BEREITSTELLUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Behälter für eine Energieversorgungsanlage, eine Energieversorgungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Behälter, sowie ein Verfahren zur Bereitstellung einer derartigen Energieversorgungsanlage. Konkret umfasst die Energieversorgungsanlage dabei einen Energiespeicher und eine Energieumwandlungseinheit. Dabei weist der Energiespeicher eine Vielzahl von Speichermodulen auf, die bei einem Betrieb der Energieversorgungsanlage in dem Behälter angeordnet sind.
Stand der Technik
Energieversorgungsanlagen der eingangs genannten Art werden beispielsweise zur Stützung eines Energieversorgungsnetzes (EVN), beispielsweise eines öffentlichen EVN, verwendet, wobei der Energiespeicher der Energieversorgungsanlage dann über die Energieumwandlungseinheit mit dem EVN verbunden ist. Die Energieumwandlungseinheit beinhaltet einen bidirektional betreibbaren DC/AC- Wandler und einen Transformator und kann bei einem Überangebot von elektrischer Leistung in dem EVN, bei dem typischerweise eine Frequenz der Wechselspannung in dem EVN oberhalb einer Nominalfrequenz ist, einen Leistungsfluss in den Energiespeicher generieren und diesen aufladen. Analog kann die Energieumwandlungseinheit bei einem Unterangebot von elektrischer Leistung, bei dem typischerweise die Frequenz der Wechselspannung in dem EVN unterhalb der Nominalfrequenz ist, einen Leistungsfluss von dem Energiespeicher in das EVN generieren und den Energiespeicher entladen.
Derartige Energieversorgungsanlagen werden oftmals auch zur Versorgung großer Verbraucher fernab eines öffentlichen Energieversorgungsnetzes betrieben. Solche Verbraucher sind beispielsweise Bohr- und Förderanlagen eines Bergwerks. In jedem der genannten Fälle kann die Energieversorgungsanlage neben dem Energiespeicher auch weitere Energiequellen, beispielsweise einen PV Generator und/oder eine Windkraft-Turbine beinhalten. Die Schrift US 2017 0346322 A1 offenbart eine modulare elektrische Energiespeicher- und Versorgungsanlage mit einer oder mehreren transportierbaren Behältern, beispielsweise Containern, um die Anlage von einem Standort zu einem anderen Standort zu verlagern. Die Anlage umfasst als Komponenten Speichermodule zur Speicherung elektrischer Energie, eine Energieumwandlungseinheit, Überwachungs- und Steuereinheiten. Die Komponenten sind räumlich getrennt innerhalb des einen oder mehrerer transportierbarer Behälter angeordnet, dort gleichmäßig verteilt und sicher umschlossen. Ferner wird ein System und Verfahren zur schnellen Bereitstellung von Energiespeichern in netzgebundenen, netzfernen, Backup- oder anderen Anwendungsfällen vorgestellt.
Bei dem bekannten Verfahren werden die Behälter elektrisch über Schnittstellen miteinander verbunden, während die Komponenten, insbesondere die Speichermodule, die Energieumwandlungseinheit und die Überwachungs- und Steuereinheiten beim Transport und beim Betrieb der Energieversorgungsanlage in den jeweiligen Behältern verbleiben. Bei einer Energieversorgungsanlage mit einem größeren Energiespeicher und somit einer großen Anzahl an Speichermodulen ist der Transport jedoch aufgrund der Masse nur schwer realisierbar. Des Weiteren stellt eine große Anzahl von Speichermodulen in einem Container aufgrund der damit verbundenen hohen Energiedichte ein nicht unerhebliches Risiko für den Transport dar. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Container mit anderen Containern gestapelt verschifft werden soll.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Behälter für eine Energieversorgungsanlage anzugeben, der einfach zu transportieren ist und mit dem eine Bereitstellung der Energieversorgungsanlage besonders einfach und kostengünstig erfolgen kann. Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bereitstellung einer Energieversorgungsanlage und eine Energieversorgungsanlage mit einem derartigen Behälter aufzuzeigen.
Lösung Die Aufgabe, einen einfach zu transportierenden Behälter für eine Energieversorgungsanlage anzugeben, wird erfindungsgemäß mit einem Behälter mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Behälters sind in den Ansprüchen 2 bis 10 offenbart. Der nebengeordnete Anspruch 11 zielt auf eine Energieversorgungsanlage mit einem erfindungsgemäßen Behälter. Der Anspruch 12 ist auf ein Verfahren zur einfachen Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsanlage gerichtet. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 13 bis 15 wiedergegeben.
Beschreibung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer Behälter für eine Energieversorgungsanlage umfasst:
- einen ersten Abschnitt zur Aufnahme einer Klimatisierungseinheit und/oder einer Steuerungseinheit während eines Transports des Behälters und eines Betriebs der Energieversorgungsanlage,
- einen zweiten Abschnitt zur Aufnahme einer Energieumwandlungseinheit während des Transports des Behälters, wobei die Energieumwandlungseinheit dem Behälter entnehmbar ausgeführt ist. Der zweite Abschnitt weist Fixiermittel für Regaleinheiten auf, so dass nach einer Entnahme der Energieumwandlungseinheit die Regaleinheiten zur Inbetriebnahme der Energieversorgungsanlage an den Fixiermitteln montiert und mit Speichermodulen bestückt werden können.
Dabei kann die Klimatisierungseinheit zur Durchführung einer Kühlung des Behälterinnenraums, einer Kontrolle der Feuchtigkeit in dem Behälterinnenraum und/oder einer Abfuhr von schädlichen Gasen aus dem Behälterinnenraum ausgelegt und eingerichtet sein. Derartige schädliche Gase können beispielsweise während eines Betriebs der Energieversorgungsanlage in dem Behälter entstehen und müssen gezielt abgeführt werden. Die Klimatisierungseinheit kann, muss jedoch nicht zwingend vollständig in dem ersten Abschnitt angeordnet sein. Es ist vielmehr ausreichend, wenn ein Teil der Klimatisierungseinheit in dem ersten Abschnitt des Behälters und ein anderer Teil außerhalb des Behälters angeordnet ist. Insbesondere ist es möglich, dass die Klimatisierungseinheit eine Behälterwand, vorteilhafterweise eine stirnseitige Behälterwand durchsetzt. Die Steuereinheit kann für Funktionen eines Energiespeichermanagements ausgelegt und eingerichtet sein. Derartige Funktionen sind beispielsweise eine Überwachung des Ladezustandes der Speichermodule, Schutz der Speichermodule vor einer Überladung oder einer Tiefentladung. Alternativ oder kumulativ dazu kann die Steuereinheit auch Funktionalitäten einer übergeordneten Steuerung für die Energieversorgungsanlage wahrnehmen. Die Energieumwandlungseinheit kann einen DC/AC-Wandler und/oder einen DC/DC-Wandler aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Energieumwandlungseinheit für einen bidirektionalen Betrieb ausgelegt sein und einen bidirektional betreibbaren DC/AC-Wandler und/oder DC/DC-Wandler umfassen. Sie kann zusätzlich einen Transformator umfassen. Die Abschnitte können voneinander durch zumindest eine Trennwand separiert vorliegen, was beispielsweise ein Verrutschen von in den einzelnen Abschnitten angeordneter Komponenten während des Transports des Behälters verhindert. Die Trennwände müssen jedoch nicht zwingend vorliegen, oder können, falls sie vorliegen, lösbar ausgebildet sein, so dass sie, falls nötig, aus dem Behälter entfernt werden können.
Die Erfindung nutzt den Effekt, dass bei einem Energiespeicher mit einer hohen Anzahl an Speichermodulen die Speichermodule separat und außerhalb des Behälters transportiert werden. Erst vor einer Inbetriebnahme der Energieversorgungsanlage werden die Speichermodule an einem Betriebsort der Energieversorgungsanlage in den Behälter eingebaut. Damit weist der Behälter zumindest während des Transportes zum Betriebsort einen erheblichen freien Raum auf. Dieser freie Raum wird dadurch genutzt, dass weitere Komponenten der Energieversorgungsanlage, insbesondere die Energieumwandlungseinheit in dem Behälter zum Betriebsort transportiert werden. Am Betriebsort wird die Energieumwandlungseinheit aus dem Behälter entnommen und separat zu diesem aufgestellt. Separat oder in dem Behälter an den Betriebsort transportierte Regaleinheiten zur Aufnahme der Speichermodule werden, falls nötig, aus deren Komponenten zusammengebaut und unter Nutzung der Fixiermittel an der Innenwand des Behälters montiert. Danach werden die Regaleinheiten mit den Speichermodulen bestückt. Schließlich erfolgt eine elektrische Verbindung der Speichermodule sowohl untereinander als auch mit der Energieumwandlungseinheit. Der Behälter erfüllt somit zwei Funktionen. Während des Transports zum Betriebsort der Energieversorgungsanlage wird er als Transportmittel für die Energieumwandlungseinheit genutzt. Erst am Betriebsort wird die eigentliche Funktion des Behälters genutzt, nämlich die Aufnahme und Klimatisierung der Speichermodule während eines Betriebs der Energieversorgungsanlage. Ein Transport der Energieversorgungsanlage, insbesondere von deren Energieumwandlungseinheit, kann daher besonders einfach und kostengünstig erfolgen. Konkret wird die Energieumwandlungseinheit innerhalb des Behälters transportiert, der ohnehin zum Betriebsort der Energieversorgungsanlage geliefert wird. Separate Transportkosten für einen Transport der Energieumwandlungseinheit, die andernfalls nötig wären, fallen nicht oder nur in deutlich reduzierter Form an. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale einzeln und in beliebiger Kombination miteinander angewendet werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Behälters ist der zweite Abschnitt in einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich aufgeteilt. Dabei ist die Energieumwandlungseinheit während des Transports des Behälters in dem zweiten Teilbereich des zweiten Abschnitts angeordnet, während weitere am Betriebsort der Energieumwandlungsanlage benötigte Komponenten der Energieversorgungsanlage, insbesondere Komponenten der Regaleinheiten für die Speichermodule in dem ersten Teilbereich angeordnet sind. In diesem Fall können die Regaleinheiten platzsparend in einem demontierten Zustand oder zerlegt in ihre Komponenten in dem ersten Teilbereich vorliegen. Der erste Teilbereich kann über eine Trennwand von dem zweiten Teilbereich separiert vorliegen. Dabei kann der erste Abschnitt, der die Klimatisierungseinheit und/oder die Steuerungseinheit aufnimmt, an einer ersten Stirnseite des Behälters angrenzen. In dem ersten Abschnitt kann weiterhin eine Sicherung und/oder ein Trennschalter zum Betrieb der Energieversorgungsanlage angeordnet sein. Weiter kann im ersten Abschnitt eine Brandmeldeeinheit und optional eine Löschvorrichtung zur Brandbekämpfung eingebaut sein, die in Räumen mit Energiespeichereinheiten vorgeschrieben sein können. Der erste Abschnitt kann weiter Anschlüsse für Verbindungsleitungen von dem die Speichermodule umfassenden Energiespeicher zu der Energieumwandlungseinheit aufweisen.
Der zweite Abschnitt, insbesondere dessen zweiter Teilbereich, der während des Transportes die Energieumwandlungseinheit aufnimmt, kann an eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite des Behälters angrenzen. Vorteilhafterweise weist dabei die an den zweiten Abschnitt angrenzende zweite Stirnseite oder eine Dachseite des Behälters einen aufklappbaren oder lösbaren Wandbereich auf, durch den die Energieumwandlungseinheit entnommen werden kann. Dabei ist es auch möglich, dass der Wandbereich der Dachseite die gesamte Dachseite und/oder der Wandbereich der zweiten Stirnseite die gesamte zweite Stirnseite umfasst. Die Entnahme der Energieumwandlungseinheit kann in diesem Fall sehr einfach erfolgen, da ein längerer Transfer der Energieumwandlungseinheit innerhalb des Behälters vermieden wird. Vielmehr ist die Energieumwandlungseinheit schon unmittelbar an einem Austrittsbereich des Behälters angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Abschnitt Lager zur geführten Entnahme der Energieumwandlungseinheit auf. Ein derartiges Lager kann beispielsweise ein Schienensystem mit darauf beweglich gelagerten hydraulisch wirkenden Hubgabeln aufweisen. Durch die geführte Entnahme wird eine Beschädigung sowohl der Energieumwandlungseinheit, wie auch des Behälters vermieden. Gleichfalls kann die Entnahme unterstützt durch die Hubgabeln von ein, gegebenenfalls von zwei Personen, manuell bzw. halbautomatisch erfolgen.
In einer Ausführungsform weist der Behälter Fixierelemente auf, die in dem zweiten Abschnitt angeordnet sind und die ausgelegt sind, die Energieumwandlungseinheit in einem Innenraum des Behälters, insbesondere in dem zweiten Abschnitt des Behälters, zu fixieren. Falls der zweite Abschnitt zwei separierte Teilbereiche aufweist, wobei die Energieumwandlungsanlage in dem zweiten Teilbereich angeordnet ist, sind auch die Fixierelemente in dem zweiten Teilbereich angeordnet. Mit den Fixierelementen kann die Energieumwandlungseinheit während des Transports des Behälters in dem zweiten Abschnitt fixiert und dort unverrutschbar angeordnet werden. Somit wird eine Relativbewegung der Energieumwandlungseinheit und des Behälters und eine damit verbundene Beschädigung der Energieumwandlungseinheit und/oder des Behälters während des Transports sicher vermieden. Entsprechende Fixierelemente können auch für weitere Komponenten der Energieversorgungsanlage vorgesehen sein, die in dem Behälter zum Betriebsort der Energieversorgungsanlage transportiert werden und die andernfalls während des Transports verrutschen und dadurch sich selbst und/oder andere Komponenten beschädigen könnten. In einer vorteilhaften Variante weist der Behälter Dimensionen auf, die den Vorgaben für Standard-Container entsprechen. Insbesondere können die Dimensionen des Behälters den Dimensionen eines 20‘, 20‘ HC, 40‘, 40‘ HC, 45‘ HC, 45‘ PW oder eines 53' HC ISO Seefracht Containers entsprechen. Da Ladeflächen von üblich verwendeten Transportmitteln wie Bahn, Lastkraftwagen als auch Frachtschiffen auf diese Dimensionen hin abgestimmt sind, kann ein Transport des Behälters durch diese Transportmittel, gegebenenfalls auch in Verbindung mit anderen Containern, besonders einfach und sicher erfolgen. Vorteilhafterweise sind an unteren - gegebenenfalls auch an oberen - Ecken des Behälters standardisierte Containerecken angebracht. Diese dienen beim Transport und insbesondere beim Stapeln mehrerer Behälter übereinander als zusätzliche Fixierhilfen für den Behälter.
In einer Ausführungsform des Behälters sind die Fixiermittel zur Montage der Regaleinheiten entlang von gegenüberliegenden Seitenwänden, insbesondere auf deren einem Innenraum des Behälters zugewandten Seiten, angeordnet. Dabei können sie in dem zweiten Abschnitt angeordnet sein. Beim Betrieb der Energieversorgungsanlage sind die Speichermodule des Energiespeichers nämlich ebenfalls in dem zweiten Abschnitt des Behälters angeordnet, während die Steuerungseinheit und/oder die Klimatisierungseinheit sowohl während des Transports des Behälters als auch während des Betriebs der Energieversorgungsanlage in dem ersten Abschnitt angeordnet ist/sind. In einer Ausführungsform kann der Behälter schon während seines Transports vorverlegte elektrische Leitungen zur Verbindung der Speichermodule untereinander, der Speichermodule mit der Steuerungseinheit und/oder der Speichermodule mit der Energieumwandlungseinheit aufweisen. Auf diese Weise können zeitaufwändige Arbeiten bei der Kabelverlegung schon bei einem Lieferanten der Energieversorgungsanlage erfolgen und müssen nicht am Betriebsort der
Energieversorgungsanlage durchgeführt werden. Vielmehr kann so die
Energieversorgungsanlage nach Anlieferung des Behälters und der Speichermodule am Betriebsort auch rasch in Betrieb genommen werden.
Eine erfindungsgemäße Energieversorgungsanlage beinhaltet eine Energieumwandlungseinheit, Regaleinheiten zur Aufnahme von Speichermodulen, Speichermodule zur Speicherung elektrischer Energie und eine Klimatisierungseinheit. Die Energieversorgungsanlage umfasst weiterhin einen erfindungsgemäßen Behälter. Dabei dient der erfindungsgemäße Behälter während seines Transports als Transportmittel für Teile der Energieversorgungsanlage, insbesondere deren Energieumwandlungseinheit, aber auch deren Klimatisierungseinheit und/oder deren Steuerungseinheit.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zielt auf eine Bereitstellung einer Energieversorgungsanlage, die einen Behälter mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt (A2), einen Energiespeicher und eine Energieumwandlungseinheit umfasst. Der Energiespeicher beinhaltet eine Vielzahl von Speichermodulen, die während eines Betriebs der Energieversorgungsanlage in mehreren Regaleinheiten in dem zweiten Abschnitt des Behälters angeordnet sind. Die Energieumwandlungseinheit ist dazu eingerichtet, zum Transport der Energieversorgungsanlage in dem zweiten Abschnitt des Behälters untergebracht und zum Betrieb der Energieversorgungsanlage außerhalb des Behälters angeordnet zu werden. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte:
Entnahme der Energieumwandlungseinheit aus dem zweiten Abschnitt des Behälters am Betriebsort der Energieversorgungsanlage,
Anordnen und Montieren der Regaleinheiten in dem zweiten Abschnitt des Behälters,
Bestücken der Regaleinheiten mit den Speichermodulen, und
elektrisches Verbinden der Speichermodule einerseits untereinander, und andererseits mit der Energieumwandlungseinheit. Sowohl für die erfindungsgemäße Energieversorgungsanlage als auch für das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Behälter genannten Vorteile.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann die Energieumwandlungseinheit am Betriebsort der Energieversorgungsanlage stirnseitig oder dachseitig aus dem Behälter entnommen werden. Dabei kann die Energieumwandlungseinheit mittels eines Schienensystems geführt aus dem Behälter entnommen werden, wodurch eine Beschädigung des Behälters als auch der Energieumwandlungseinheit weitgehend vermieden wird. Mittels des Schienensystems kann die Energieumwandlungseinheit direkt bei oder nach deren Entnahme aus dem Behälter auf eine Betriebsplattform transferiert werden. Die Betriebsplattform kann im Betrieb der Energieversorgungsanlage neben dem Behälter angeordnet sein. Die Speichermodule, mit denen die Regaleinheiten in dem Behälter bestückt werden, können wiederaufladbare Batterien umfassen. Dabei kann es sich insbesondere um Li-Ionen, Blei- und/oder NiMFI-Akkumulatoren handeln.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt. Von diesen zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Behälter einer Energieversorgungsanlage in
einem Zustand zum Transport zu einem Betriebsort der
Energieversorgungsanlage in einer ersten Ausführungsform; und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Energieversorgungsanlage mit dem
erfindungsgemäßen Behälter aus Fig. 1 nach Transport und Zusammenbau am Betriebsort gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fiqurenbeschreibunq
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Behälter 11 einer Energieversorgungsanlage 1 in einem Zustand zum Transport zu einem Betriebsort der Energieversorgungsanlage 1 in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Behälter 11 beinhaltet einen ersten Abschnitt A1 und einen zweiten Abschnitt A2. Der erste Abschnitt A1 grenzt an eine erste Stirnseite S1 des Behälters 11 , während der zweite Abschnitt A2 an eine zweite Stirnseite S2 des Behälters angrenzt. Der zweite Abschnitt A2 ist mittels einer Trennwand 13 in einen ersten Teilbereich A2.1 und einen zweiten Teilbereich A2.2 unterteilt. In dem ersten Abschnitt A1 sind eine Klimatisierungseinheit 9 und eine Steuerungseinheit 10 angeordnet. Die Klimatisierungseinheit 9 befindet sich exemplarisch in Fig. 1 vollständig in dem Behälter 11. Es ist jedoch auch möglich, dass die Klimatisierungseinheit 9 die erste Stirnseite S1 durchsetzt und nur teilweise in dem ersten Abschnitt A1 angeordnet ist. In diesem Fall ragt ein Teil der Klimatisierungseinheit 9 aus der Stirnseite S1 des Behälters 11 heraus. Weiterhin sind im ersten Abschnitt Sicherungen 7 und Schalter 8 angeordnet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils durch lediglich ein Symbol gekennzeichnet sind. Der erste Abschnitt A1 ist, ähnlich wie der erste Teilbereich A2.1 von dem zweiten Teilbereich A2.2, durch eine lösbare Trennwand 13 von dem zweiten Abschnitt A2 separiert. In dem ersten Teilbereich A2.1 des zweiten Abschnitts A2 sind Regaleinheiten 6 in einem demontierten Zustand angeordnet. In dem zweiten Teilbereich A2.2 des zweiten Abschnitts A2 ist eine Energieumwandlungseinheit 3 der Energieversorgungsanlage 1 lokalisiert. Die Energieumwandlungseinheit 3 weist einen DC/AC-Wandler 4 und einen Transformator 5 auf. Während des Transports des Behälters 11 sind die Energieumwandlungseinheit 3 und die demontierten Regaleinheiten 6 am Boden und/oder an Seitenwänden des Behälters 3 über geeignete Fixierelemente (in Fig. 1 nicht dargestellt) fixiert, wodurch eine Beschädigung der Energieumwandlungseinheit 3 und des Behälters 11 während des Transports vermieden wird. Der Behälter 11 weist ferner Fixiermittel (in Fig. 1 nicht dargestellt) in dem zweiten Abschnitt A2 auf, die an Innenseiten seiner Seitenwände in Längsrichtung angeordnet sind. Sie dienen nach dem Transport des Behälters 11 zur Befestigung der Regaleinheiten 6 im Innenraum des Behälters 11. Weiterhin verlaufen vorverlegte elektrische Leitungen 12 an den Innenseiten der Seitenwände des Behälters 11 entlang. Sie beginnen in der Nähe der zweiten Stirnseite S2, verlaufen entlang des zweiten Abschnitts A2 und erstrecken sich bis in den ersten Abschnitt A1 hinein. Die elektrischen Leitungen 12 dienen nach Bestückung der Regaleinheiten 6 mit den Speichermodulen 15 der elektrischen Verbindung der Speichermodule 15 untereinander und der Speichermodule 15 mit der Steuerungseinheit 10. Nach Transport des Behälters 11 zum Betriebsort der Energieversorgungsanlage 1 wird die Energieumwandlungseinheit 3 durch die zweite Stirnseite S2 aus dem Behälter 11 entnommen. Dies ist in Fig. 1 durch einen an der zweiten Stirnseite S2 illustrierten Pfeil symbolisiert.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Energieversorgungsanlage 1 mit dem erfindungsgemäßen Behälter 11 aus Fig. 1 nach Transport und Zusammenbau am Betriebsort gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Die
Energieumwandlungseinheit 3 wurde dem Behälter 11 entnommen und stirnseitig neben diesem angeordnet. Die Trennwand 13 zwischen dem ersten Teilbereich A2.1 und dem zweiten Teilbereich A2.2 des zweiten Abschnitts A2 wurde aus dem Behälter 11 entfernt. Lediglich eine Trennwand 13 separiert den ersten Abschnitt A1 von dem zweiten Abschnitt A2. Die verbleibende Trennwand 13 kann einen Durchgang aufweisen, der es Personal ermöglicht, im Betrieb der Energieversorgungsanlage 1 vom zweiten Abschnitt A2 in den ersten Abschnitt A1 zu gelangen. An den Seitenwänden des zweiten Abschnitts A2 sind die Regaleinheiten 6 montiert und mit Speichermodulen 15 bestückt. Die elektrische Verbindung der Speichermodule 15 untereinander und mit der Steuerungseinheit 10 erfolgt dabei über die vorverlegten elektrischen Leitungen 12, die in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt sind. Die Energieumwandlungseinheit 3 ist auf einer ersten Seite über Verbindungsleitungen 16 mit den Speichermodulen 15 in dem Behälter 11 und auf einer zweiten Seite mit einem Energieversorgungsnetz (in Fig. 2 nicht dargestellt) verbunden.
Bezuqszeichenliste
1 Energieversorgungsanlage
2 Energiespeicher
3 Energieumwandlungseinheit
4 DC/AC-Wandler
5 Transformator
6 Regaleinheiten
7 Sicherung
8 Schalter
9 Klimatisierungseinheit
10 Steuerungseinheit
1 1 Behälter
12 Verbindungsleitung
13 Trennwand
15 Speichermodul
16 Verbindungsleitung
17 Verbindungsleitung
A1 Abschnitt
A2 Abschnitt
A2.1 Teilbereich
A2.2 Teilbereich
51 Stirnseite
52 Stirnseite

Claims

Patentansprüche
1. Behälter (11 ) für eine Energieversorgungsanlage (1 ), umfassend:
- einen ersten Abschnitt (A1 ) zur Aufnahme einer Klimatisierungseinheit (9) und/oder einer Steuerungseinheit (10) während eines Transports des Behälters (11 ) und eines Betriebs der Energieversorgungsanlage (1 ), und
- einen zweiten Abschnitt (A2) zur Aufnahme einer Energieumwandlungseinheit (3) während des Transports des Behälters (11 ),
wobei die Energieumwandlungseinheit (3) dem Behälter (11 ) entnehmbar ausgeführt ist, und der zweite Abschnitt (A2) Fixiermittel für Regaleinheiten (6) aufweist, so dass nach Entnahme der Energieumwandlungseinheit (3) die Regaleinheiten (6) zur Inbetriebnahme der Energieversorgungsanlage (1 ) an den Fixiermitteln montiert und mit Speichermodulen (15) bestückt werden können.
2. Behälter (11 ) nach Anspruch 1 , wobei der zweite Abschnitt (A2) in einen ersten Teilbereich (A2.1 ) und einen zweiten Teilbereich (A2.2) aufgeteilt ist, und wobei während des Transports des Behälters (11 ) die Energieumwandlungseinheit (3) in dem zweiten Teilbereich (A2.2) angeordnet ist und weitere Komponenten der Energieversorgungsanlage (1 ), insbesondere Komponenten der Regaleinheiten (6) für die Speichermodule (15), in dem ersten Teilbereich (A2.1 ) angeordnet sind.
3. Behälter (11 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Abschnitt (A1 ) an eine erste Stirnseite (S1 ) des Behälters (11 ) und der zweite Abschnitt (A2), insbesondere dessen zweiter Teilbereich (A2.2), an eine zweite Stirnseite (S2) des Behälters (11 ) angrenzen.
4. Behälter (11 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fixiermittel entlang von gegenüberliegenden Seitenwänden des Behälters (11 ) angeordnet sind.
5. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im ersten Abschnitt (A1 ) weiterhin eine Sicherung (7) und/oder ein Trennschalter (8) zum Betrieb der Energieversorgungsanlage (1 ) angeordnet ist/sind.
6. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Behälter (11 ) Dimensionen aufweist, die den Vorgaben für Standard-Container, insbesondere einem 20‘, 20‘ HC, 40‘, 40‘ HC, 45‘ HC, 45‘ PW oder einem 53‘ HC ISO Seefracht Container entsprechen.
7. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Abschnitt (A2) Lager zur geführten Entnahme der Energieumwandlungseinheit (3) aufweist.
8. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energieumwandlungseinheit (3) während des Transports des Behälters (11 ) in dem zweiten Abschnitt (A2) fixiert angeordnet ist.
9. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine an den zweiten Abschnitt (A2) angrenzende Stirnseite (S2) oder eine Dachseite des Behälters (11 ) einen aufklappbaren oder lösbaren Wandbereich aufweist, durch den die Energieumwandlungseinheit (3) entnommen werden kann.
10. Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Behälter (11 ) während des Transports des Behälters (11 ) vorverlegte elektrische Leitungen (12) zur Verbindung der Speichermodule (15) untereinander, der Speichermodule (15) mit der Steuerungseinheit (10) und/oder der Speichermodule (15) mit der Energieumwandlungseinheit (3) aufweist.
11. Energieversorgungsanlage (1 ) mit einer Energieumwandlungseinheit (3), Regaleinheiten (6), Speichermodulen (15) und einer Klimatisierungseinheit (10), umfassend einen Behälter (11 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
12. Verfahren zur Bereitstellung einer Energieversorgungsanlage (1 ) umfassend einen Behälter (11 ) mit einem ersten Abschnitt (A1 ) und einem zweiten Abschnitt (A2), einen Energiespeicher (2) und eine Energieumwandlungseinheit (3),
- wobei der Energiespeicher (2) eine Vielzahl von Speichermodulen (15) umfasst, die während eines Betriebs der Energieversorgungsanlage (1 ) in mehreren Regaleinheiten (6) in dem zweiten Abschnitt (A2) des Behälters (11 ) angeordnet sind, und - wobei die Energieumwandlungseinheit (3) zum Transport innerhalb des zweiten Abschnitts (A2) des Behälters (11 ) und zum Betrieb der Energieversorgungsanlage (1 ) außerhalb des Behälters (11 ) angeordnet ist, mit den Schritten:
- Entnahme der Energieumwandlungseinheit (3) aus dem zweiten Abschnitt (A2) des Behälters (11 ) am Betriebsort der Energieversorgungsanlage (1 ),
- Innenausbau des Behälters (11 ) durch Anordnen und Montieren der Regaleinheiten (6) in dem zweiten Abschnitt (A2) des Behälters (11 ),
- Bestücken der Regaleinheiten (6) mit den Speichermodulen (15), und
- elektrisches Verbinden der Speichermodule (15) untereinander und mit der Energieumwandlungseinheit (3).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Energieumwandlungseinheit (3) am Betriebsort stirnseitig oder dachseitig aus dem Behälter (11 ) entnommen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Energieumwandlungseinheit (3) mittels eines Schienensystems geführt aus dem Behälter (11 ) entnommen und optional auf einer Betriebsplattform neben dem Behälter (11 ) angeordnet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Speichermodule (15) wiederaufladbare Batterien, insbesondere Li-Ionen, Blei- und/oder NiMH Akkumulatoren umfassen.
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