EP4347965A1 - Energieraum - Google Patents

Energieraum

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Publication number
EP4347965A1
EP4347965A1 EP23731701.1A EP23731701A EP4347965A1 EP 4347965 A1 EP4347965 A1 EP 4347965A1 EP 23731701 A EP23731701 A EP 23731701A EP 4347965 A1 EP4347965 A1 EP 4347965A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
energy
cover
walls
energy room
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.)
Pending
Application number
EP23731701.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daliborka DJUKIC-SCHRÖDER
Ralf STEPPELER
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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
Priority claimed from DE102022121338.2A external-priority patent/DE102022121338A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4347965A1 publication Critical patent/EP4347965A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/348—Structures composed of units comprising at least considerable parts of two sides of a room, e.g. box-like or cell-like units closed or in skeleton form
    • E04B1/34869—Elements for special technical purposes, e.g. with a sanitary equipment
    • 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
    • E04H1/00—Buildings or groups of buildings for dwelling or office purposes; General layout, e.g. modular co-ordination or staggered storeys
    • E04H1/12—Small buildings or other erections for limited occupation, erected in the open air or arranged in buildings, e.g. kiosks, waiting shelters for bus stops or for filling stations, roofs for railway platforms, watchmen's huts or dressing cubicles
    • E04H1/1205—Small buildings erected in the open air
    • E04H1/1238—Shelters for engines, e.g. electrical meter housings
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/348—Structures composed of units comprising at least considerable parts of two sides of a room, e.g. box-like or cell-like units closed or in skeleton form
    • E04B1/34815—Elements not integrated in a skeleton
    • E04B1/34823—Elements not integrated in a skeleton the supporting structure consisting of concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/348—Structures composed of units comprising at least considerable parts of two sides of a room, e.g. box-like or cell-like units closed or in skeleton form
    • E04B2001/34892—Means allowing access to the units, e.g. stairs or cantilevered gangways
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B2103/00—Material constitution of slabs, sheets or the like
    • E04B2103/02—Material constitution of slabs, sheets or the like of ceramics, concrete or other stone-like material

Definitions

  • the invention relates to an energy center according to the preamble of claim 1.
  • a prefabricated component for forming a house connection having a base body which can be accommodated as, for example, a cuboid space cell in the ground outside a building.
  • the base body has a base and, if it is cuboid, four walls all around.
  • a lid rests on the upper edges of the walls, held on the base body by its own weight.
  • the base body In its function as a house connection room, the base body enables the connection of supply lines with which, for example, water, gas, electrical energy, district heating or the like are brought in from corresponding supply companies, as well as the connection of disposal lines, for example in order to drain wastewater or rainwater from the building and, for example, in to be able to initiate a sewerage network.
  • the room cell is sufficiently large to accommodate, for example, shut-off devices, control and counting devices as well as pipes and electrical cables, as well as to provide the space required for the maintenance of these devices.
  • several supply lines are led into the room cell, and several disposal lines are led from the building into the room cell.
  • connection between the room cell and the building can be ensured by several separate connecting lines, but alternatively a single connecting line can be provided by connecting the prefabricated component to the building using a single multi-compartment line, so that only a single house duct is used as an opening in the building shell is required to lead the various supply and disposal lines into or out of the building.
  • a means for generating energy for example a combined heat and power plant (CHP), a combined heat and power unit (CHP), a geothermal device or the like, so that for this reason the prefabricated component referred to as a house connection room can also be referred to as an energy room, namely as a room, which provides energy that can be consumed in the building connected to the energy room.
  • CHP combined heat and power plant
  • CHP combined heat and power unit
  • geothermal device geothermal device
  • the prefabricated component described offers several advantages in its function as a house connection room, such as:
  • the several different supply and disposal lines can be connected to the house connection room at practically any time and completely independent of the construction progress of the building.
  • the house connection room can then be connected to the building via several individual connecting lines or, if necessary, via the common multi-division line mentioned.
  • the organization of the execution of the individual measures is significantly simplified by the decoupling from the construction progress of the building.
  • the prefabricated component serving as a house connection room is arranged as close as possible from the property line, the costs for laying the individual supply and disposal lines to the house connection room can be significantly reduced, especially if this would otherwise require multiple excavation work, as is the case in practice can be observed again and again.
  • Access to the house connection room can be made possible independently of the access to the building, for example by the house connection room having its own access opening that can be closed independently of the building.
  • the organization of maintenance work, repairs or meter readings is significantly simplified in this way, since, unlike previously, the presence of people in the building is not required to allow the relevant specialist personnel access to the house connection room. Rather, sending an access code, a key or the like to the specialist staff is sufficient to allow them access to the house connection room, whereby the building can remain securely locked.
  • the invention is based on the object of improving a generic energy room in such a way that it offers the highest possible level of security for a building connected to the energy room and which supports partially or completely energy-self-sufficient operation of the building.
  • This object is achieved by an energy room with the features of claim 1 and by the use of an external energy room according to claim 15 and an arrangement according to claim 16.
  • Advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • an energy center means that not only energy is generated, for example thermal energy and electrical energy in a CHP, but rather that energy is also stored in the energy center so that it is available for consumption with a time delay.
  • a difference to the generic energy space is that in interaction with the respective assigned building, not only an electricity flows through a disposal line from the consumer - e.g.
  • a building represents the consumer, in particular a residential building.
  • a PV system for generating electrical energy or solar collectors for heating water can be installed on the roof of the building and / or an electrolyzer for producing hydrogen can be arranged within the building, so that the consumer has the aforementioned energy or Material flows arise that can be led to the energy center.
  • an electrolyzer for producing hydrogen can be arranged within the building, so that the consumer has the aforementioned energy or Material flows arise that can be led to the energy center.
  • the consumer is not designed as a building, in particular not as a residential building, but as another facility that consumes energy.
  • facilities that consume electrical energy come into consideration, so that corresponding facilities can be set up and operated as an isolated solution or island installation and their energy requirements can be covered from the energy center.
  • the energy center can serve to supply a radio mast, in particular a cell phone mast, so that the installation and operation of the radio mast, including the installation of the energy center, can take place without connection to energy or signal lines.
  • Other examples for consumers can be gas stations, whereby the term “refueling” generally refers to the supply of energy to vehicles.
  • the vehicles can be designed as cars, trucks, electric motorcycles, e-scooters, e-bikes and the like, but also as hand-held transport carts or self-propelled electric transport vehicles, and refueling can be done using liquid, gaseous (and possibly liquefied) or electric energy.
  • a storage for the respective form of energy is housed within the energy center, and the consumer in the form of the gas station mentioned has means, for example in the form of a wind turbine, PV modules or the like, to generate energy in the form that is stored in the storage of the energy center can be.
  • the energy center is arranged underground, with this underground arrangement being mentioned many times in the following description, in which the cover of the base body can, for example, be flush with the surrounding ground surface, for example with a lawn, a paving or a similar surface. phalted surface.
  • the advantages of the underground arrangement lie in particular in the improved use of space, in protection for the environment in the event of a fire or explosion in the energy center, and in a more uniform temperature level within the energy center over the course of the year. The following description often assumes this arrangement of the energy center, which is considered advantageous.
  • a different, above-ground installation of the energy center can also be advantageous. This makes it possible to set up the energy center with as little excavation of soil as possible, possibly even completely avoidable, whereby the energy center can even serve as a foundation for the consumer built on it. In particular, where sufficient installation space is available or previously unused areas can be used to set up an energy center, this excavation and cost-saving installation of the energy center can be used, for example for the installation of a cell phone mast within a roundabout.
  • the energy or material is stored in the energy center and then fed back into the building with a time delay to supply the building. If necessary, energy conversion takes place in the energy center, for example.
  • B. electrical energy that comes from a photovoltaic system in the building is converted into thermal energy, e.g. B. by heating water in a hot water tank, or by using electrical energy to generate gas.
  • thermal energy e.g. B. by heating water in a hot water tank, or by using electrical energy to generate gas.
  • it can be used for the electrical production of hydrogen gas, which can be stored in a hydrogen tank in the energy center and can later be used in the building as fuel gas for a heating system, or which can later be used for production in the energy center electrical energy can be used to supply the building.
  • the energy center may have an electrical energy storage device that is charged using a photovoltaic system mounted on the building and is referred to as a rechargeable battery or accumulator. Even if a particularly attractive price for purchasing electrical energy is temporarily available due to volatile energy markets, electrical energy can be purchased from a supplier and stored in the battery during such periods.
  • the energy center can have a gas storage in which hydrogen is stored, which has been produced by means of an electrolyzer, which in turn is operated using electrical energy from the mentioned photovoltaic system mounted on the building and / or from the electrical energy storage of the Energy center comes from.
  • an electrolyzer which in turn is operated using electrical energy from the mentioned photovoltaic system mounted on the building and / or from the electrical energy storage of the Energy center comes from.
  • other technical devices can also be arranged in the energy center, for example a compressor, in order to be able to store the hydrogen gas produced in compressed form, for example in liquid form.
  • the hydrogen can, for example, be used as fuel gas to operate a heating system or a CHP plant.
  • the mentioned electrolyzer or a fuel cell can also be arranged in the interior of the energy center. Using the fuel cell, electrical energy can be obtained from the hydrogen, so that hydrogen technology can be used as a storage technology as an alternative or in addition to storing the electrical energy in a battery.
  • the energy center provides for media not only to be transported from the building into the main body of the energy room for disposal via the connecting line leading to the building. but rather that supply lines can also lead from the building into the base body, which, for example, conduct the electrical energy generated in the building to the energy storage or conduct the hydrogen gas into the hydrogen storage, provided that the hydrogen has been generated in the building.
  • the base body of the energy center has at least two separate components: the walls and the floor can be designed as a coherent assembly; for example, when using a concrete material, they can be designed as a monolithic component.
  • the second component is designed as a cover that limits the base body at the top. Because the cover is designed separately from the rest of the base body, the various technical devices of the energy center can be assembled and brought into the interior of the base body, for example by means of a crane.
  • the possibility of assembling several technical components independently of the construction site where the energy center is to be set up enables prefabrication by qualified personnel, so that the energy center can be set up on the construction site ready for connection and therefore almost ready for operation and then only has to be sent to the public utilities. and disposal lines as well as to which at least one connecting line leading to the building needs to be connected.
  • the reliable interaction of several technical components can be ensured to a particularly high degree by the fact that the assembly of the components in the base body of the energy center is not carried out at different times by several different trades on the construction site, but rather by a single technical building equipment company, so that accordingly the base body equipped with the components and therefore prefabricated is made available for assembly at the construction site.
  • the accessibility The interior of the base body is optimally provided by the fact that the cover is not yet mounted on the rest of the base body during assembly of the components, so that the interior can be accessible from above over its entire base area. Provision can therefore be made for the cover to be mounted on the rest of the base body only after all the necessary components have been arranged in the interior of the base body.
  • the base body of the energy center is designed as a fire- and explosion-proof safety cell.
  • fireproof means that the base body can withstand a fire load for a certain period of time without collapsing.
  • explosion-proof means that in the event of an explosion occurring in the interior of the base body, components of the base body itself or the elements arranged therein are prevented from flying outwards in an uncontrolled manner.
  • the fire and explosion-proof design of the energy center improves the safety of the building by reducing the risk of significant damage to the building. If the energy center is damaged in the event of a fire or explosion, this room cell, which is arranged in the ground at a distance from the building, can be replaced at a cost that is significantly less than the effort that would otherwise be associated with repairing the building.
  • the cover not only lies loosely on the walls and is only held by its own weight, but it is connected to the walls so that it is not displaced uncontrollably in the event of a fire or explosion. By holding the cover securely on the walls, damage to the surrounding area, such as damage to neighboring buildings, can be avoided as much as possible, even in the event of a fire or explosion.
  • connection can be achieved by permanently gluing the cover to the walls. In this way, strengths of the connection can be achieved which, in the event of an explosion occurring inside the base body, are more likely to lead to destruction of the walls or the cover next to the adhesive seam than to destruction of the adhesive seam.
  • a detachable connection is considered particularly advantageous, e.g. B. with the help of turnbuckles, screw connections or the like. Due to the appropriate number and dimensioning of the connecting elements, the cover can be held securely on the walls even with a detachable connection. On the other hand, however, due to its detachability, the cover can later be removed from the walls if large-scale access to the interior of the base body appears desirable for maintenance or repair reasons. This can e.g. B. can be used to be able to replace large-volume units, storage containers or the like after their service life has been reached.
  • the fire- and explosion-proof design can be achieved, for example, through the choice of materials.
  • the base body can consist of a concrete material, and the suitably large material thickness as well as the suitably high proportion of reinforcing material ensures the fire- and explosion-proof design of the base body.
  • the connecting elements that connect the lid to the rest of the base Connecting bodies can ensure, in terms of the number used and their respective material thickness, that the lid is held securely on the walls of the base body even in the event of an explosion.
  • the already mentioned, comparatively large material thickness as well as the comparatively high proportion of reinforcing material leads to a correspondingly high weight in the case of the cover, which also contributes to ensuring that the cover is not blown off from the rest of the base body in the event of an explosion.
  • a concrete material can be used that contains plant fibers instead of mineral aggregates, e.g. wood fibers, which replace at least a portion of the mineral aggregates.
  • the concrete material therefore has a lower density, so that large-volume components of the base body in particular have a significant weight advantage and can be transported on public roads, for example, without requiring a special permit for heavy-duty transport.
  • a design that is as heavy as possible can be advantageous in order to secure the lid from lifting off the walls of the base body in the event of an explosion.
  • a high weight of the base body can also be advantageous for reasons of ensuring buoyancy in the ground.
  • the mixing ratio between vegetable and mineral additives in the concrete material can, for example, be determined.
  • the use of vegetable additives is ecologically more advantageous than the use of mineral additives, so that the mixing ratio mentioned is therefore advantageous.
  • adherent design contains the highest possible proportion of vegetable additives.
  • the base body has an explosion relief valve, so that pressure peaks inside the energy center, which can occur in the event of a fire or explosion, can be reduced and in this way damage to the energy center can be kept as low as possible .
  • pressure builds up slowly, which can then be limited to a predetermined level using a pressure relief valve.
  • the explosion relief valve is basically also an overpressure relief valve.
  • Typical of the damage events in the event of a fire or explosion is a large increase in volume of gas within a short period of time and a correspondingly rapid increase in pressure, so that, in contrast to any pressure relief valve, the flow cross section of the explosion relief valve that can be passed by the gas must be significantly larger in order to achieve the desired pressure relief to be able to guarantee.
  • the explosion relief valve opens automatically when a certain pressure exists or is exceeded inside the base body.
  • a hinged flap can be provided, for example in the lid of the base body, whereby this flap can also serve, for example, at the same time as a closure flap for the access opening, which enables a person to access the interior of the base body.
  • the explosion relief valve can have a movable valve body, which is normally pressed against a valve seat by a spring. However, if there is significant excess pressure inside the base body, this movable valve body is removed from the valve seat against the spring action, so that a flow path is freed through which the excess pressure can be released to the outside. can be built.
  • the valve body can be automatically guided again against the valve seat by the spring, so that the flow path is closed and thereby, for example, a supply of oxygen from outside to a source of fire in the base body is prevented.
  • screw connections can be used. They enable the absorption of high holding forces with comparatively small cross-sectional dimensions, so that a sufficient number of screwing points can be provided on the base body in order to hold the cover securely on the walls.
  • Turnbuckles can be advantageously used for connections in the horizontal direction. This may be desirable, for example, in order to connect several segments to one another if the base body is composed of two or more segments arranged next to one another. Two end segments can be provided, each of which has three U-shaped walls and a base part. By connecting these two end segments to one another and using a matching cover, a cuboid base body can be created.
  • the arrangement of one or more extension segments can be provided between the two end segments in order to create a correspondingly longer base body.
  • An extension segment has two opposing walls and a base part in between. Due to the scalability, which is made possible by the number of extension segments used, the base body can be provided inexpensively in a size that meets requirements.
  • the lids can be provided in different sizes. However, both the end segments and the extension segments can advantageously always have the same base area, so that a single size is sufficient to create a cover segment, with different numbers of cover segments being connected to one another in order to adapt to the desired size of the base body To create lids of the appropriate size.
  • the segmentation of the base body is advantageous due to the principle of identical parts in order to be able to produce base bodies of different sizes as economically as possible.
  • the segmentation in terms of weight and dimensions of the parts to be handled facilitates transport and assembly, so that e.g. B. even a very large base body can be transported without special permits over public roads to the installation site of the energy center, namely dismantled in the form of the individual segments, and so that crane systems and similar facilities at the installation site of the energy center can be designed to be comparatively small, with comparatively small permissible lifting loads , compared to the total weight of the base body, so that such facilities can be rented economically for the duration of the construction of the energy center.
  • components of the base body can be connected to one another using turnbuckles.
  • the turnbuckles are commercially available, tried-and-tested components that are able to accommodate high loads.
  • the components of the base body can not only be held together in a reliable, secure, media-tight manner, for example watertight, but can also be connected to one another in an explosion-proof manner.
  • the base body is designed to be watertight, with a seal running between the cover and the walls of the base body. In this way, the interior of the energy center is protected from the ingress of groundwater and surface water, so that good corrosion protection is achieved for the technical components that are located inside the base body.
  • the base body can consist of a concrete material that is impermeable to water.
  • the lines, which are led into the interior of the base body as supply or disposal lines, can be routed in a manner known per se in a watertight manner through the shell of the base body, for example through its walls, with waterproof wall ducts being known from the field of building technology.
  • provision can be made to keep the number of openings through the shell of the base body as low as possible, for example by using multi-compartment lines, so that in the best case only one multi-compartment connecting line runs from the base body to the building and only one multi-compartment line runs from the base body leads to public utilities or a sewer system.
  • the base body can have connections for lifting means below the cover.
  • the above-mentioned component of the base body which has the bottom and the walls in a trough-like manner, can be handled and placed without the cover at the construction site using a crane, for example inserted into a pit in the ground.
  • This trough-like component can either be prepared and already equipped with the technical components, or it can be equipped with the technical components at the construction site.
  • the cover can later be placed as a second component on this first component of the base body and connected to the walls of the base body.
  • the connecting elements used for this e.g. the mentioned clamping locksmiths do not have to be able to carry the weight of the first component, which may be equipped with the technical components, since the entire base body does not have to be lifted on the lid.
  • the cover can also advantageously have connections for lifting means.
  • the lid has a comparatively high weight, which makes its handling by means of a crane or similar lifting equipment appear particularly advantageous.
  • this affects the handling of the cover when it is first placed on the rest of the base body from above at the construction site.
  • this also affects the later handling of the cover, for example when it is removed to be able to replace larger technical equipment in the energy center.
  • Smaller technical equipment should it need to be replaced, can be expected to be easily transported through the access opening intended for personal access.
  • larger technical facilities for example the already mentioned CHP, can either only be used with considerable effort through the comparatively small personal access or are too large to be opened. It can therefore be advantageous to be able to take the cover back in order to ensure later accessibility to the interior of the base body.
  • the lid can have a circumferential, upwardly projecting frame on its top, so that it provides a separate area that can be planted as a closed area with preferably small plants.
  • the lid can then be lifted at any time after the connecting elements between the ceiling and walls have been loosened.
  • these are, for example the turnbuckles mentioned.
  • the connecting elements can be accessible from the inside of the base body, so that the dismantling of the cover and also a later reconnection of the cover to the walls is possible with as little assembly effort as possible and, for example, while avoiding floor work.
  • the energy center has a staircase including fall protection, for example in the form of a stair railing, the staircase being permanently installed in the base body and adjoining the access opening in such a way that it can be reached from the outside via the access opening.
  • the staircase including fall protection allows easy access to the interior of the energy center.
  • the interior can be accessed by just one person, without the presence of a second security person, so that maintenance work can be carried out as easily as possible and with little personnel and economic effort.
  • the base body has a ventilation opening and a ventilation device, for example in the form of a fan, which enables an exchange of air between the interior of the base body and the atmosphere outside the base body. In this way, the accumulation of harmful gases inside the energy center is avoided. Such gas accumulations can cause fires or explosions or pose health risks if a person enters the energy center.
  • a ventilation device for example in the form of a fan
  • the base body has horizontally aligned, externally accessible threaded sleeves which open into upright surfaces of the base body, e.g. B. in the surrounding edges of the lid or in the walls.
  • the threaded sleeves may protrude slightly beyond the upright surfaces. In order to reliably avoid damage, they preferably end flush with the upright surfaces or even end within the relevant component, but are accessible from the outside, so that they allow a screw to be attached to the relevant component of the base body and into the threaded sleeve to screw in.
  • the threaded sleeves are used to hold connecting elements of a lifting harness in a detachable manner.
  • the connecting elements can be designed as eye bolts, hooks or the like and screwed into the threaded sleeves, so that the lifting gear can be attached to the connecting elements and then the corresponding component can be lifted and lowered onto a transport vehicle or into a prepared pit, e.g. B. the entire base body including or without the lid, the entire lid, or an end, extension or ceiling segment. Because the threaded sleeves are aligned horizontally and are loaded transversely to the central axis of their thread when the base body component is lifted, they can absorb high loads.
  • the lifting gear can advantageously have one or more crossbars so that the flexible parts of the The lifting gear can run as straight as possible and without direct contact with the lifted component from the crossbar to the connecting elements.
  • the connecting elements are arranged on the outside of the base body because the threaded sleeves open into the outer surfaces of the base body component in question, the traverses of the lifting gear used are correspondingly long in order to protrude beyond the dimensions of the component to be lifted. With this arrangement of the threaded sleeves, the wall surface in the interior is as uninterrupted as possible. before provided. Due to the slope angle of a pit into which the base body is to be lowered, the connecting elements can be easily reached when the base body is in the pit and the connecting elements are in the upper region of the base body.
  • the threaded sleeves can open into the inner surfaces of the base body component, so that they can still be easily reached later, when the energy center has been surrounded by earth for years, for example to make it easier to dismantle the base body and lift it out of the pit.
  • the threaded sleeves can also serve to fasten or additionally secure internals that are provided inside the base body.
  • the access opening which enables a person to access the interior of the base body, is designed to be flood-proof.
  • a clamping element which closes the access opening, e.g. B. a pivoting flap on which one or double seal presses.
  • the clamping element can be designed as a screw or as an eccentric lever that can be operated without tools.
  • the clamping element can be structurally designed in such a way that, on the one hand, it presses the closure reliably tightly against the seal of the access opening, and on the other hand, in the event of an explosion occurring inside the base body, it enables the closure to be opened, so that the access opening and its closure already mentioned pressure relief valve can form.
  • the base body has ventilation openings. Since the base body is sunk into the ground, the ventilation openings can advantageously be arranged in the cover of the base body, so that no external ventilation pipes or the like have to run laterally on the base body.
  • supply and exhaust air pipes can be glued watertight into the cover and extend so high up from the cover that flooding of the mouths of the supply and exhaust air pipes is avoided even in heavy rainfall events and accordingly water entry into the interior of the base body is prevented.
  • the respective height of the supply and exhaust air pipes can therefore depend on the area and the local flood protection requirements, depending on the planned location of the energy center.
  • the mouths of the supply and exhaust air pipes can, for example, be covered at the top by a hemispherical cover, the diameter of which is larger than the pipe diameter, the mouth being arranged inside the respective half hollow sphere and thus also being well protected against obliquely falling precipitation and splash water .
  • the ventilation opening for the supply air is located away from a chimney of the CHP.
  • the supply and exhaust air openings are advantageously arranged at a distance from one another in order to ensure cross-ventilation within the base body.
  • the base body has ground anchors which ensure secure anchoring of the base body within the ground and also secure the base body against floating when the water level within the ground rises, for example after a major rainfall event.
  • the ground anchors can be realized in a simple manner by reinforcing material, which is arranged in the lower region of the walls or in the floor of the base body, protruding laterally from the walls or from the floor.
  • the reinforcement material can be bent upwards so that it runs close to the wall, for example.
  • the reinforcing materials can be bent back from their upwardly curved transport position into a lying, flat orientation. If the ground around the base body is then filled in, or if the proofing materials are embedded in in-situ concrete, the proofing materials protruding beyond the base body form the ground anchors, which anchor the base body within the ground and secure it against buoyancy.
  • the base body is structurally designed to be accessible by motor vehicles, so that it can be driven on at least by cars, but advantageously also by trucks, and is particularly advantageously designed for vehicle weights that enable the base body to be accessible by emergency vehicles, for example the fire department.
  • this structural design concerns the cover of the base body, which is designed to be correspondingly rigid and pressure-resistant.
  • a cover made of a concrete material can be 25 or 30 cm thick, so that, firstly, it is able to absorb the forces described here and, secondly, due to its own weight, it ensures a high level of safety of the base body with regard to uncontrolled flying components, even in the event of an explosion.
  • this structural design affects the walls on which the cover rests and which can absorb the corresponding loads and, for example, transfer them downwards into the ground.
  • this structural design also affects the connection of the cover to the walls with regard to thrust forces that act in the horizontal direction and are transmitted from the cover to the walls and can be absorbed by the walls. Such thrust forces occur, for example, when a vehicle the lid brakes.
  • a positive connection can be provided between the cover and the walls: for example, firstly by a rib on the one hand, which engages in an associated groove on the other.
  • a positive fit can be achieved in that one or more projections protrude downwards on the underside of the lid, which limit displacement of the lid by resting against the inside of a wall.
  • the lid can be designed like a hood and can positively fit over the walls on the outside, so that it is secured against displacement in all directions.
  • the base body is pre-assembled in that the components of the energy center are arranged in it ready for connection and thus the base body can be set up at the construction site almost ready for operation and only connected to the public supply and disposal lines and to the at least one to the building leading connecting line needs to be connected.
  • the base body is composed of several individual segments, for example the end and extension segments mentioned, each segment can be equipped with components of the energy center, so that after the segments have been connected at the installation site Energy center the components are also connected to each other.
  • connections of components do not need to be made at the construction site or at least the number of such connections can be significantly reduced by connecting the technical components of the energy center to one another in a pre-assembled manner.
  • the entire frame is set into the base body at the construction site before the cover is placed on the walls of the base body and connected to the walls.
  • the frame can be held in the base body on its walls so that it cannot tip over at a few securing points, while the frame in turn easily has a large number of fastening points, for example arranged in a specific grid, in order to hold the individual components in the frame at these fastening points.
  • pre-assembly of the components - for example in the base body or in the frame mentioned - significantly accelerates the construction of the energy center.
  • pre-assembly does not refer to the production of the individual devices themselves, but rather their combination into a practically ready-to-connect system, which contains the technical devices required for the respective use, which are also already connected to one another so that they can work together.
  • this pre-assembly is particularly advantageous if the base body is to be set up in the ground in the area of a fire department access, a private road or the like, since the impairments associated with the construction work are limited to the shortest possible time. duration can be limited.
  • pre-assembly of the components is also advantageous from a logistical and ecological point of view, since the technical equipment, which comes from different manufacturers, does not have to be transported in small numbers, typically individually, to different construction sites, but in large numbers to a central location where Pre-assembly is carried out for a large number of energy centers.
  • the pre-assembly of the technical components of the energy center can be achieved under industrial conditions and regardless of the weather in a significantly shorter time than if these components had to be installed individually at the installation site of the energy center .
  • the installation of the energy center can be carried out within a few days, approximately 1 to 2 days, largely regardless of how complex the energy center is and how many different technical devices it contains.
  • complex energy centers that contain many different technical devices would otherwise require a construction time of several weeks if the different technical devices had to be delivered to the installation site and installed there individually.
  • the invention relates to the idea of using the energy space, which is known per se but has been further developed as described above, as an energy center which has an energy storage device within the base body. This not only provides energy that is generated in the energy room and transported directly to the building, but energy can also be temporarily stored and transported to the building with a time delay. This increases the possible degree of energy self-sufficiency to which the building can be operated.
  • the base body of the energy room can be made from a so-called self-compacting concrete material.
  • the concrete material contains an additive that influences, in particular improves, the flow properties.
  • the self-compacting concrete material can be poured into a form called formwork and fills it practically without pores, even if the flowable concrete material is compacted, e.g. B. by means of a vibrating bottle or otherwise generated vibrations is dispensed with. Firstly, due to its low viscosity, the formation of pores or voids within the concrete material is avoided. Secondly, it is ensured that reinforcement material inserted into the formwork, e.g. B.
  • a reinforcement cage made of steel wire is optimally surrounded by the concrete material. This prevents the formation of pores or voids not only within the concrete material itself, but also at the interfaces to the reinforcing material. The force transmission between the concrete material and the reinforcing material is improved in this way. As a result, the concrete component can withstand higher loads with the same dimensions or, if a certain load capacity is required, can be manufactured with a smaller wall thickness. A weight reduction may be of minor importance for the lid, since a sufficiently high weight may be desirable in order to keep the lid in place as securely as possible in the event of an explosion inside the energy center.
  • the weight of the cover is in many cases uncritically low because it is an essentially flat component that does not reach critical weight limits even with larger wall thicknesses.
  • a trough-shaped component that has a floor and four walls, or a segment of such a trough, with the segment having floor and wall sections, is more problematic in terms of maintaining a desired maximum weight due to the connected concrete surfaces running in several levels, which are independent of the component volume in any case represent a comparatively large concrete volume compared to the concrete volume of the lid.
  • Another advantage of producing from a self-compacting concrete material is that the avoidance of voids makes the concrete material more homogeneous and resilient in terms of its mechanical strength. In the event of an explosion, voids would represent weak points in the concrete material. Avoiding them helps prevent the respective concrete component from tearing open and the formation of splinters. This is always advantageous with the cover, since it is not covered by the surrounding soil like the floor and walls if the energy center is located in the ground.
  • the base body of the energy center can be manufactured using self-compacting concrete material, for example with a wall thickness of 15 cm, when normally - without the self-compacting properties - a wall thickness of 20 cm would be required. This can be done for the individual parts from which the base body is to be created at the installation site of the energy center, depending on their size and accordingly, their weight means easier transport on public roads without the need for special permits. Or the dimensions of the individual parts can be chosen to be larger without exceeding the critical limit, which requires special transport for weight reasons.
  • the length of a component to be transported can be increased from 6 to 7m, and the width between two opposite walls can be increased with the same external dimensions, so that there is more space in the base body for the installation of technical equipment and the arrangement of a ladder, stairs or the like is available.
  • composition of the concrete material can contain up to 60% recycled material while maintaining the same strength properties. This means that carbon dioxide emissions - the so-called C02 footprint - can be reduced to a minimum during the production of the base body.
  • components of environmental and energy technology can be installed in accordance with the latest technical standards and the local regulations, e.g. B. state governments can be ordered so that all market-tested systems in the energy space and with each other can be coupled in a technology-neutral manner, e.g. E.g. brine/water, air/water or air/air heat pumps, bio-methane cogeneration plants, bio-methane peak load boilers, H2 electrolysers, battery storage systems, electric heat generators, PV integration, storage and distribution groups.
  • a technology-neutral manner e.g. E.g. brine/water, air/water or air/air heat pumps, bio-methane cogeneration plants, bio-methane peak load boilers, H2 electrolysers, battery storage systems, electric heat generators, PV integration, storage and distribution groups.
  • an energy space according to the invention can be assigned to a single consumer or even to several or a large number of consumers.
  • an energy room according to the invention can serve for the self-sufficient energy supply of a radio mast, for example to further expand the mobile phone supply.
  • the energy room can serve above ground or underground as a foundation for the radio mast and at the same time contain the components for supplying energy to the radio transmission mast, for example an energy storage device, if necessary . an energy converter, computer equipment and the like.
  • An island installation can be provided so that the energy room does not have to be connected to public supply lines and the installation location can be freely chosen and requires a correspondingly small amount of structural work. In contrast to underground cables, new radio standards can be implemented with comparatively little construction effort.
  • the energy storage for gas, electricity or another energy source can be regularly refilled, and in another embodiment, a device for generating electrical energy can be arranged on the cover of the energy room or on the radio mast itself, for example in the form of photovoltaic systems. modules. Or the energy room can serve as an energy center for an individual house. If necessary, it can be economically advantageous to combine several neighboring houses into a kind of cooperative, which are allocated a single, correspondingly large energy room. Or the energy space or a combination of several energy spaces can be assigned to 9 to 500 residential units when developing new districts. Standardized, prefabricated energy centers can be scaled depending on the size of the district.
  • One advantage of arranging the energy room within the ground is a reduction in the required cooling capacity, compared to the above-ground installation of the energy room and with summer sunlight.
  • the cover of the base body can have additional functional complexity, for example by arranging a device for contactless energy transmission in the cover, for example in the form of an induction coil.
  • Objects that are arranged in a predetermined position on the lid and have an electrical energy storage and are equipped with a complementary element for contactless energy transfer can then be charged on the base body.
  • the objects can be electric vehicles, and in this case the energy room can be arranged at least partially recessed into the ground so that it does not have to be accessed using steep ramps.
  • the objects can be aircraft, such as parcel drones or the like, in which case the energy room enables problem-free access to the charging device even when installed above ground.
  • Tools can be stored in the base body so that minor repairs to the components installed therein can be carried out immediately, for example using a video workshop, so that specialists are not necessarily required for minor maintenance or repair work.
  • the energy room can be used for emergency power supply, for example for hospitals, pumping systems and the like.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vertical section through a first exemplary embodiment of an energy center
  • Fig. 2 is a perspective view obliquely from above into a second exemplary embodiment of an energy center, in which the cover of the base body is removed
  • a third embodiment of an energy center in which the cover and two walls of the base body are removed.
  • an energy center 1 is shown, which is arranged in a ground 2.
  • the energy center 1 has a base body 3 made of concrete, which is cuboid-shaped and has a base 4, walls 5 and a lid 6.
  • the lid 6 has an access opening 7, which can be either opened or closed by means of a hinged flap 8.
  • the flap 8 has a closure which, on the one hand, serves to prevent unauthorized persons from entering the interior of the base body 3, but which, on the other hand, is designed to be so mechanically weak that in the event of an explosion that occurs inside the base body 3 Opening of the flap 8 is made possible in view of the pressure prevailing in the base body 3, so that the flap 8 also serves as a pressure relief valve.
  • the access opening 7 serves, on the one hand, to allow a person to enter the interior of the base body 3.
  • a staircase 9 is permanently installed within the base body 3, the staircase 9 having a fall protection device in the form of a stair railing, which is not shown for reasons of clarity.
  • the dimensions of the access opening 7 are chosen so that not only can people pass through it, but that it also enables technical devices to be introduced or removed into or out of the interior of the base body 3.
  • 3 technical devices are shown inside the base body in the form of pipes, shut-off valves, meters, an electronic control and in the form of storage, the storage being used as an accumulator for storing electrical energy, as a tank for storing hydrogen gas, and as a hot water tank are designed to store heat.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of an energy center 1 during its assembly at a construction site.
  • a pit has been dug in the ground 2 into which the base body 3 has been inserted.
  • the walls 5 have connections 10 which are used to stop lifting means 11, the lifting means 11 having lifting beams 12 and chains 14, so that the base body 3 or a segment of the base body 3, if it consists of several separate segments, by means of a Crane can be handled.
  • the base body 3 consists of separate segments, whereby the segment at the rear in the image, which is further away from the viewer and which hangs on the lifting means 11, has not yet been lowered to its final position.
  • This segment is referred to as the end segment 16, which in plan view has three U-shaped walls 5 and a base part.
  • the opposite segment of the base body 3, which is closest to the viewer, is also designed as such an end segment 16.
  • the segmented construction of a base body 3 is consistently used, it can be provided not to produce a base body 3 with four walls, but rather to produce the smallest base body 3 by connecting two end segments 16 to one another. Almost any larger base body 3 can be created by using a corresponding number of extension segments 17, which are arranged between the two segments 16. Also the one too
  • the lid used can be made in segments, with each lid segment covering an end segment 16 or an extension segment 17.
  • base body 3 can be created using only three different components: namely if the end segments 16 at both ends of the base body 3 are designed identically.
  • the individual end and extension segments 16 and 17 of the base body 3 are already pre-assembled in such a way that technical devices are mounted in the respective segments.
  • the segments of the base body 3 are pre-assembled in this way, regardless of the construction site, transported to the construction site and lowered there by a crane from the transport vehicle into the pit in the ground 2.
  • the individual segments are then connected to one another in a watertight manner and the technical devices located inside the base body 3 are connected to one another by connecting the corresponding electrical lines and pipelines.
  • the staircase 9 is provided with fall protection in the form of a stair railing 15 on both sides.
  • the technical devices of the energy center can be pre-assembled together on a frame, so that they do not have to be attached directly to the base body 3, but rather the entire frame provided with the technical devices is placed in the base body 3 and is either set up freely or fixed at a few securing points, for example on the walls 5 of the base body 3, so that it cannot tip over.
  • 3 also shows a perspective view from above into an energy center 1, with the energy center 1 being shown free-standing in FIG. 3, without surrounding soil.
  • Two buffer tanks 18 of the heating system are arranged within the base body 3 and stand on the floor 4. Next to it, a housing of an electrical sub-distribution 19 can be seen, which is suspended on a wall 5.
  • a pressure compensation tank 20 of the heating system is placed on the floor 4, and above it there is a peak load boiler 21 of the heating system, which hangs on the wall of the base body 3 facing the viewer and not shown in FIG.
  • Each of these two hydrogen combination devices 22 contains an electrolyzer for producing hydrogen using electrical current, a hydrogen storage device for the hydrogen gas produced, and finally a fuel cell in order to generate electrical energy from the stored hydrogen if necessary and also provide heat.
  • a staircase 9 is also arranged in the base body 3 of FIG. 3.
  • an energy storage 23 which serves as a buffer for electrical energy, which is generated, for example, by a PV system which is located on the roof of a building to which the energy center 1 of FIG. 3 is connected.
  • a system control 24 is also arranged on a wall 5, which controls the interaction of the devices within the energy center 1 as well as the interaction of these devices with other connected technical devices, for example with the mentioned PV system of the assigned building.
  • a meter cabinet 25 Above the system control 24 at eye level is a meter cabinet 25. Consumption meters are arranged in the meter reading 25, which display the quantities of electricity and heat supplied and / or consumed by the residential units connected to the energy center 1.
  • a controller which controls the interaction with the energy center 1 for individual residential units, can also be arranged in the meter reading 25, but can also be accommodated together with the system controller 24 in its housing.

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Abstract

Bei einem ausgelagerten Energieraum in Gestalt eines Fertigbauteils zur Bereitstellung von Energie für einen Verbraucher, wobei der Energieraum dazu bestimmt ist, außerhalb eines Gebäudes angeordnet zu werden, und wobei der Energieraum einen Grundkörper (3) aufweist, der als begehbare Raumzelle ausgestaltet ist und Wände (5), einen Boden (4) und einen Deckel (6) aufweist, sowie eine Zutrittsöffnung (7), die den Zugang einer Person in das Innere des Grundkörpers (3) ermöglichend ausgestaltet ist, und wobei der Grundkörper (3) wenigstens eine Durchführung als Einlassöffnung für eine oder mehrere Versorgungsleitungen aufweist, und wobei der Grundkörper (3) wenigstens ein Ausgangsloch aufweist, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens eine zu dem Verbraucher verlegbare Verbindungsleitung aufzunehmen, und dass der Deckel (6) auf den Wänden (5) aufliegt, schlägt die Erfindung vor, dass der Grundkörper (3) dazu bestimmt ist, einen Energiespeicher aufzunehmen, und dass der Deckel (6) lösbar mit den Wänden (5) verbunden ist, und dass die Wände (5), der Deckel (6) sowie die Verbindung zwischen Deckel (6) und Wänden (5) konstruktiv als brand- und explosionsfeste Sicherheitselemente ausgestaltet sind, wobei der Grundkörper (3) ein Explosions-Entlastungsventil aufweist, welches bei Erreichen eines vorbestimmten, im Inneren des Grundkörpers (3) herrschenden Explosionsdrucks automatisch öffnet.

Description

ENERGIERAUM
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Energiezentrale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Aus der DE 10 2014 007 672 B4 ist ein Fertigbauteil zur Ausbildung eines Hausanschlusses bekannt, wobei das Fertigbauteil einen Grundkörper aufweist, der als beispielsweise quaderförmige Raumzelle im Erdreich außerhalb eines Gebäudes untergebracht werden kann. Der Grundkörper weist einen Boden sowie, wenn er quaderförmig ist, umlaufend vier Wände auf. Ein Deckel liegt, durch sein Eigengewicht auf dem Grundkörper gehalten, auf den Oberkanten der Wände auf. In seiner Funktion als Hausanschlussraum ermöglicht der Grundkörper den Anschluss von Versorgungsleitungen, mit denen beispielsweise Wasser, Gas, elektrische Energie, Fernwärme oder dergleichen von entsprechenden Versorgungsunternehmen herangeführt werden, sowie den Anschluss von Entsorgungsleitungen, um beispielsweise Abwasser oder Regenwasser von dem Gebäude abführen und beispielsweise in ein Kanalisationsnetz einleiten zu können. Die Raumzelle ist ausreichend groß bemessen, um beispielsweise Absperreinrichtungen, Regel- und Zählgeräte sowie Rohrund Elektroleitungen aufzunehmen sowie den zur Wartung dieser Einrichtungen erforderlichen Raum bereitzustellen. Typischerweise werden daher mehrere Versorgungsleitungen in die Raumzelle geführt, und vom Gebäude her werden mehrere Entsorgungsleitungen in die Raumzelle geführt. Die Verbindung zwischen der Raumzelle und dem Gebäude kann durch mehrere separate Verbindungsleitungen sichergestellt werden, jedoch kann alternativ dazu eine einzige Verbindungsleitung vorgesehen sein, indem das Fertigbauteil mithilfe einer einzigen Mehrspartenleitung mit dem Gebäude verbunden wird, so dass nur eine einzige Hausdurchführung als Öffnung in der Gebäudehülle erforderlich ist, um die verschiedenen Ver- und Entsorgungsleitungen in das Gebäude oder aus dem Gebäude herauszuführen. Weiterhin denkbar ist die Anordnung eines Mittels zur Energieerzeugung, beispielsweise eines Blockheizkraftwerks (BHKW), einer Kraftwärmekopplungseinrichtung (KWK), einer Erdwärmevorrichtung oder dergleichen, so dass aus diesem Grund das als Hausanschlussraum bezeichnete Fertigbauteil auch als Energieraum bezeichnet werden kann, nämlich als ein Raum, der Energie bereitstellt, die in dem an den Energieraum angeschlossenen Gebäude verbraucht werden kann.
Das beschriebene Fertigbauteil bietet in seiner Funktion als Hausanschlussraum mehrere Vorteile wie z.B.:
• Wenn das erwähnte Gebäude neu errichtet wird, kann der Anschluss der mehreren unterschiedlichen Ver- und Entsorgungsleitungen an den Hausanschlussraum zu praktisch beliebigen Zeiten und völlig unabhängig vom Baufortschritt des Gebäudes erfolgen. Zu einem geeigneten Zeitpunkt kann dann der Hausanschlussraum über mehrere einzelne Verbindungsleitungen oder ggf. über die erwähnte eine gemeinsame Mehrspartenleitung mit dem Gebäude verbunden werden. Die Organisation der Ausführung der einzelnen Maßnahmen wird durch die Entkopplung vom Baufortschritt des Gebäudes erheblich vereinfacht.
• In dem Gebäude wird ein größerer Anteil des umbauten Raumes zur Nutzung beispielsweise als Wohnraum verfügbar, da der Hausanschlussraum aus dem Gebäude ausgelagert ist. • Die Grundstücksfläche, die für die Errichtung des Gebäudes verfügbar ist, kann optimal für den eigentlichen Zweck des Gebäudes genutzt werden, beispielsweise als Wohnraum. Da das als Hausanschlussraum dienende Fertigbauteil im Erdreich untergebracht werden kann, müssen Abstände zur Grundstücksgrenze, wie sie ansonsten von Gebäuden einzuhalten sind, nicht berücksichtigt werden.
• Wenn das als Hausanschlussraum dienende Fertigbauteil in möglichst geringer Entfernung von der Grundstücksgrenze angeordnet wird, können die Kosten für die Verlegung der einzelnen Ver- und Entsorgungsleitungen bis zum Hausanschlussraum erheblich reduziert werden, insbesondere wenn dies ansonsten mehrfach Grabungsarbeiten erfordern würde, wie das in der Praxis immer wieder zu beobachten ist.
• Der Zugang zu dem Hausanschlussraum kann unabhängig von dem Zugang zum Gebäude ermöglicht werden, beispielsweise indem der Hausanschlussraum eine eigene, unabhängig von dem Gebäude verschließbare Zugangsöffnung aufweist. Die Organisation von Wartungsarbeiten, Reparaturen oder Zähler-Ablesungen wird auf diese Weise erheblich vereinfacht, da anders als bislang üblich die Anwesenheit von Personen im Gebäude nicht erforderlich ist, um dem entsprechenden Fachpersonal einen Zugang zum Hausanschlussraum zu ermöglichen. Vielmehr reicht die Übersendung eines Zugangscodes, eines Schlüssels oder dergleichen an das Fachpersonal aus, um diesem den Zugang in den Hausanschlussraum zu ermöglichen, wobei das Gebäude weiterhin gesichert verschlossen bleiben kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Energieraum dahingehend zu verbessern, dass dieser eine möglichst hohe Sicherheit für ein an den Energieraum angeschlossenes Gebäude bietet, und der einen energetisch teilweise oder vollständig autarken Betrieb des Gebäudes unterstützt. Diese Aufgabe wird durch einen Energieraum mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst sowie durch die Verwendung eines ausgelagerten Energieraums nach Anspruch 15 und eine Anordnung nach Anspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, den Energieraum zu einer Energiezentrale weiterzuentwickeln. Als Energiezentrale ist in diesem Zusammenhang bezeichnet, dass nicht nur Energie erzeugt wird, beispielsweise Wärmeenergie und elektrische Energie in einem BHKW, sondern dass vielmehr auch in der Energiezentrale Energie gespeichert wird, so dass sie zeitversetzt zum Verbrauch verfügbar ist. Ein Unterschied zu dem gattungsgemäßen Energieraum besteht daher darin, dass im Zusammenspiel mit dem jeweils zugeordneten Gebäude nicht nur ein Strom durch eine Entsorgungsleitung vom Verbraucher - z.
B. einem Gebäude - zu der Energiezentrale strömt, z. B. ein Materialstrom in Form von Abwasser oder Regenwasser, wie dies auch bei dem Energieraum der Fall ist, sondern dass auch ein Strom durch eine Versorgungsleitung vom Verbraucher zu der Energiezentrale strömt, z. B. ein Energiestrom in Form elektrische Energie, die durch z.B. eine am Verbraucher montierte PV- Anlage erzeugt worden sein kann, oder ein Materialstrom in Form von beim Verbraucher erhitztem heißem Wasser, beim Verbraucher erzeugtem Gas oder dergleichen.
In einer Ausgestaltung stellt ein Gebäude den Verbraucher dar, insbesondere ein Wohngebäude. In diesem Fall können eine PV-Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie oder Solarkollektoren zur Erwärmung von Wasser auf dem Dach des Gebäudes installiert sein und / oder innerhalb des Gebäudes kann ein Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff angeordnet sein, so dass beim Verbraucher die erwähnten Energie- oder Materialströme anfallen, die zur Energiezentrale geführt werden können. In der nachfolgenden Beschreibung wird vielfach ein Ge- bäude erwähnt, als Beispiel für einen typischen Verbraucher, ohne jedoch die Erfindung darauf einzuschränken.
In einer anderen Ausgestaltung ist der Verbraucher nämlich nicht als Gebäude, insbesondere nicht als Wohngebäude ausgestaltet, sondern als eine andere Einrichtung, die Energie verbraucht. Dabei kommen insbesondere Einrichtungen in Betracht, die elektrische Energie verbrauchen, so dass dementsprechende Einrichtungen als Insellösung oder Insel-Installation errichtet und betrieben werden können und ihr Energiebedarf aus der Energiezentrale gedeckt werden kann. Beispielsweise kann die Energiezentrale zur Versorgung eines Funkmastes dienen, insbesondere eines Mobilfunkmastes, so dass die Installation und der Betrieb des Funkmastes einschließlich der Installation der Energiezentrale ohne Anschluss an Energie- oder Signalleitungen erfolgen können. Andere Beispiele für Verbraucher können Tankstellen sein, wobei der Begriff des „Tankens“ ganz allgemein die Beschickung von Fahrzeugen mit Energie bezeichnet. Die Fahrzeuge können als PKW, LKW, als elektrisches Motorrad, E- Scooter, E-Bike und dergleichen, aber auch als handgeführte Transportkarren oder selbstfahrende elektrische Transportwagen ausgestaltet sein, und das Tanken kann mittels flüssiger, gasförmiger (und ggf. verflüssigter) oder elektrischer Energie erfolgen. Innerhalb der Energiezentrale ist ein Speicher für die jeweilige Energieform untergebracht, und der Verbraucher in Form der erwähnten Tankstelle weist Mittel auf, z.B. in Form eines Windrades, PV Modulen oder dergleichen, um Energie in der Form zu erzeugen, die in dem Speicher der Energiezentrale gespeichert werden kann.
In einer als vorteilhaft erachteten Ausgestaltung ist die Energiezentrale unterirdisch angeordnet, wobei in der nachfolgenden Beschreibung vielfach diese unterirdische Anordnung erwähnt wird, bei welcher der Deckel des Grundkörpers beispielsweise bündig mit der umgebenden Bodenoberfläche abschließen können, z.B. mit einer Rasenfläche, einer Pflasterung oder einer as- phaltierten Fläche. Die Vorteile der unterirdischen Anordnung liegen insbesondere in der verbesserten Flächen-Ausnutzung, in einem Schutz für die Umgebung im Falle eines Brand- oder Explosionsereignisses in der Energiezentrale, sowie in einem über den Jahresverlauf gleichmäßigeren Temperaturniveau innerhalb der Energiezentrale. In der nachfolgenden Beschreibung wird vielfach von dieser als vorteilhaft erachteten Anordnung der Energiezentrale ausgegangen.
Für bestimmte Anwendungen kann jedoch auch eine davon abweichende, oberirdische Installation der Energiezentrale vorteilhaft sein. So wird nämlich ermöglicht, die Energiezentrale mit möglichst geringem, ggf. sogar vollständig vermeidbarem Bodenaushub aufstellen zu können, wobei ggf. die Energiezentrale sogar als Fundament für den darauf errichteten Verbraucher dienen kann. Insbesondere wo ausreichende Aufstellflächen zur Verfügung stehen oder bislang ungenutzte Flächen zum Aufstellen einer Energiezentrale genutzt werden können, können diese Bodenaushub und Kosten sparende Aufstellung der Energiezentrale Anwendung finden, beispielsweise für die Installation eines Mobilfunkmastes innerhalb eines Kreisverkehrs.
In der Energiezentrale wird die Energie oder das Material gespeichert und anschließend zeitversetzt wieder zur Versorgung des Gebäudes in das Gebäude geleitet. Gegebenenfalls erfolgt eine Energieumwandlung in der Energiezentrale, indem dort z. B. elektrische Energie, die von einer Photovoltaik-Anlage des Gebäudes stammt, in Wärmeenergie umgewandelt wird, z. B. indem Wasser in einem Warmwasserspeicher aufgeheizt wird, oder indem die elektrische Energie zur Gaserzeugung genutzt wird. Beispielsweise kann sie zur elektrischen Erzeugung von Wasserstoffgas dienen, welches in einem Wasserstofftank der Energiezentrale gespeichert werden kann und später im Gebäude als Brenngas einer Heizungsanlage genutzt werden kann, oder welches in der Energiezentrale später zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden kann, die zur Versorgung des Gebäudes dienen kann.
Beispielsweise kann die Energiezentrale einen elektrischen Energiespeicher aufweisen, der mithilfe einer Fotovoltaik-Anlage, die auf dem Gebäude montiert ist, geladen wird und als wiederaufladbare Batterie oder als Akkumulator bezeichnet wird. Auch wenn angesichts volatiler Energiemärkte ein besonders attraktiver Preis für den Bezug elektrische Energie zeitweilig verfügbar ist, kann während derartiger Zeitspannen elektrische Energie von einem Versorger bezogen und in der Batterie gespeichert werden.
Oder die Energiezentrale kann einen Gasspeicher aufweisen, in welchem Wasserstoff gespeichert wird, der mittels eines Elektrolyseurs erzeugt worden ist, welcher seinerseits mittels elektrischer Energie betrieben wird, die von der erwähnten, auf dem Gebäude montierten Fotovoltaik-Anlage und / oder aus dem elektrischen Energiespeicher der Energiezentrale stammt. Beispielsweise können auch weitere technische Einrichtungen in der Energiezentrale angeordnet sein, z.B. ein Verdichter, um das erzeugte Wasserstoffgas komprimiert, z.B. in flüssiger Form, speichern zu können. Der Wasserstoff kann beispielsweise als Brenngas genutzt werden, um eine Heizungsanlage oder ein BHKW zu betreiben. Auch der erwähnte Elektrolyseur oder eine Brennstoffzelle können in dem Innenraum der Energiezentrale angeordnet sein. Mittels der Brennstoffzelle kann aus dem Wasserstoff elektrische Energie gewonnen werden, so dass die Wasserstofftechnologie als Speichertechnologie alternativ oder ergänzend dazu verwendet werden kann, die elektrische Energie in einer Batterie zu speichern.
Im Unterschied zu dem bekannten Energieraum ist bei der Energiezentrale vorgesehen, dass über die zum Gebäude führende Verbindungsleitung nicht nur Medien vom Gebäude in den Grundkörper des Energieraums im Sinne einer Entsorgung ge- führt werden, sondern dass vielmehr auch Versorgungsleitungen vom Gebäude in den Grundkörper führen können, die z.B. die am Gebäude erzeugte elektrische Energie zu dem Energiespeicher leiten oder das Wasserstoffgas in den Wasserstoffspeicher leiten, sofern der Wasserstoff in dem Gebäude erzeugt worden sein sollte.
Der Grundkörper der Energiezentrale weist erfindungsgemäß wenigstens zwei separate Bauelemente auf: die Wände und der Boden können als zusammenhängende Baugruppe ausgestaltet sein, beispielsweise können Sie bei der Verwendung eines Betonwerkstoffs als monolithisches Bauteil ausgestaltet sein. Das zweite Bauelement ist als Deckel ausgestaltet, der den Grundkörper nach oben hin begrenzt. Dadurch, dass der Deckel separat von den übrigen Grundkörper ausgestaltet ist, können die verschiedenen technischen Einrichtungen der Energiezentrale montiert werden und beispielsweise mittels eines Krans in den Innenraum des Grundkörpers gebracht werden. Die Möglichkeit, mehrere technische Komponenten unabhängig von der Baustelle zu montieren, wo die Energiezentrale aufgestellt werden soll, ermöglicht eine Vorfertigung durch Fachpersonal, so dass die Energiezentrale anschlussfertig und somit nahezu betriebsbereit an der Baustelle aufgestellt werden kann und dann lediglich noch an die öffentlichen Ver- und Entsorgungsleitungen sowie an die wenigstens eine zum Gebäude führende Verbindungsleitung angeschlossen zu werden braucht.
Das zuverlässige Zusammenspiel mehrerer technischer Komponenten kann dadurch in besonders hohem Maße sichergestellt werden, dass die Montage der Komponenten in dem Grundkörper der Energiezentrale nicht zeitlich versetzt durch mehrere verschiedene Gewerke an der Baustelle erfolgt, sondern vielmehr durch ein einziges Unternehmen der technischen Gebäudeausstattung, so dass dementsprechend der mit den Komponenten bestückte und insofern vorgefertigte Grundkörper zur Montage an der Baustelle bereitgestellt wird. Die Zugänglichkeit zum Innenraum des Grundkörpers ist dadurch in optimaler Weise gegeben, dass während der Montage der Komponenten der Deckel noch nicht auf den übrigen Grundkörper montiert ist, so dass der Innenraum über seine gesamte Grundfläche hinweg von oben zugänglich sein kann. Somit kann vorgesehen sein, erst anschließend den Deckel auf dem übrigen Grundkörper zu montieren, wenn sämtliche erforderlichen Komponenten in dem Innenraum des Grundkörpers angeordnet sind.
Als besonders vorteilhaft wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags angesehen, möglichst viele technische Komponenten innerhalb des Grundkörpers der Energiezentrale anzuordnen. Dies liegt in der Überlegung begründet, dass die einzelnen Komponenten ein zwar geringes, aber immerhin existentes Sicherheitsrisiko darstellen, beispielsweise aufgrund von Leckagen medienführender Komponenten oder aufgrund einer Brandgefahr, die von einer elektrischen Batterie ausgehen kann. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß der Grundkörper der Energiezentrale als brand- und explosionsfeste Sicherheitszelle ausgestaltet. Als brandfest wird in diesem Zusammenhang bezeichnet, dass der Grundkörper einer Brandlast über eine bestimmte Zeitdauer standhalten kann, ohne zu kollabieren. Als Explosionsfest wird in diesem Zusammenhang bezeichnet, dass bei einer im Innenraum des Grundkörpers erfolgenden Explosion unkontrolliert nach außen fliegende Bestandteile des Grundkörpers selbst oder der darin angeordneten Elemente vermieden werden. Durch die brand- und explosionsfeste Ausgestaltung der Energiezentrale wird die Sicherheit des Gebäudes verbessert, indem das Risiko erheblicher Gebäudeschäden gesenkt werden kann. Sollte in einem Brand- oder Explosionsfall die Energiezentrale beschädigt werden, so kann diese, im Abstand vom Gebäude im Erdreich angeordnete Raumzelle mit einem Aufwand ausgetauscht werden, der erheblich geringer ist als der Aufwand, der ansonsten mit einer Reparatur des Gebäudes verbunden wäre. Der Deckel liegt vorschlagsgemäß nicht nur lose auf den Wänden auf und ist nur durch sein Eigengewicht gehalten, sondern er ist mit den Wänden verbunden, so dass er in einem Brandoder Explosionsfall nicht unkontrolliert verlagert wird. Durch den sicheren Halt des Deckels auf den Wänden können daher auch in einem Brand- oder Explosionsfall Schäden der Umgebung, z.B. Schäden an benachbarten Gebäuden, möglichst vermieden werden.
In einer Ausgestaltung kann die Verbindung durch eine unlösbare Verklebung des Deckels mit den Wänden erreicht werden. Dabei können Festigkeiten der Verbindung erreicht werden, die im Falle einer im Inneren des Grundkörpers erfolgenden Explosion eher zu einer Zerstörung der Wände oder des Deckels neben der Klebenaht führen als zu einer Zerstörung der Klebenaht.
Als besonders vorteilhaft wird jedoch eine lösbare Verbindung angesehen, z. B. mit Hilfe von Spannschlössern, Verschraubungen oder dergleichen. Durch die entsprechende Anzahl und Dimensionierung der Verbindungselement kann auch bei einer lösbaren Verbindung der Deckel einerseits sicher an den Wänden gehalten werden. Andererseits jedoch kann der Deckel aufgrund der Lösbarkeit später wieder von den Wänden entfernt werden, wenn aus Wartungs- oder Reparaturgründen ein großflächiger Zugang in das Innere des Grundkörpers wünschenswert erscheint. Dies kann z. B. genutzt werden, um großvolumi- ge Aggregate, Speicherbehälter oder dergleichen nach Erreichen ihrer Lebensdauer austauschen zu können.
Die brand- und explosionsfeste Ausgestaltung kann beispielsweise durch die Wahl der Werkstoffe erreicht werden. Beispielsweise kann der Grundkörper aus einem Betonwerkstoff bestehen, und die geeignet große Materialstärke sowie der geeignet hohe Anteil an Bewehrungsmaterial sichert die brand- und explosionsfeste Ausgestaltung des Grundkörpers. Auch die Verbindungselemente, welche den Deckel mit dem übrigen Grund- körper verbinden, können hinsichtlich ihrer verwendeten Anzahl und ihrer jeweiligen Materialstärke sicherstellen, dass der Deckel auch in einem Explosionsfall sicher an den Wänden des Grundkörpers gehalten wird. Die bereits erwähnte, vergleichsweise große Materialstärke sowie der vergleichsweise hohe Anteil an Bewehrungsmaterial führt im Fall des Deckels zu einem entsprechend hohen Gewicht, welches ebenfalls in einem Explosionsfall dazu beiträgt, dass der Deckel nicht von dem übrigen Grundkörper abgesprengt wird.
Hinsichtlich der verwendeten Materialien kann ein Betonwerkstoff verwendet werden, der anstelle von mineralischen Zuschlägen Pflanzenfasern enthält, z.B. Holzfasern, die zumindest einen Anteil der mineralischen Zuschläge ersetzen. Der Betonwerkstoff weist dadurch ein geringeres Raumgewicht auf, so dass insbesondere großvolumige Bestandteile des Grundkörpers einen erheblichen Gewichtsvorteil aufweisen und beispielsweise auf öffentlichen Straßen transportiert werden können, ohne eine Sondergenehmigung für Schwerlasttransporte zu erfordern. Für Bestandteile des Grundkörpers mit einem vergleichsweise geringeren Raumvolumen, beispielsweise für den Deckel, kann hingegen eine möglichst schwere Ausgestaltung vorteilhaft sein, um den Deckel im Explosionsfall dagegen zu sichern, dass er von den Wänden des Grundkörpers abhebt. Und auch aus Gründen der Auftriebssicherung im Boden kann ein hohes Gewicht des Grundkörpers vorteilhaft sein.
In Anpassung an diese beschriebenen Randbedingungen - geringes Gewicht für Transporte, hohes Gewicht im Einsatz - kann beispielsweise das Mischungsverhältnis zwischen pflanzlichen und mineralischen Zuschlagstoffen im Betonwerkstoff bestimmt werden. Hinzu kommt der grundsätzliche Vorteil, dass die Verwendung pflanzlicher Zuschlagsstoffe ökologisch vorteilhafter ist als die Verwendung mineralischer Zuschlagstoffe, so dass dementsprechend das erwähnte Mischungsverhältnis in einer vorteil- haften Ausgestaltung einen möglichst hohen Anteil pflanzlicher Zuschlagstoffe enthält.
Erfindungsgemäß ist schließlich auch vorgesehen, dass der Grundkörper ein Explosions-Entlastungsventil aufweist, so dass Druckspitzen im Inneren der Energiezentrale, wie sie bei einem Brand- oder Explosionsfall auftreten können, abgebaut werden können und auf diese Weise Schäden an der Energiezentrale möglichst gering gehalten werden können. Bei vielen technischen Anwendungen baut sich ein Druck langsam auf, der dann durch ein Überdruck-Entlastungsventil auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt werden kann. Bei dem Explosions- Entlastungsventil handelt es sich grundsätzlich ebenfalls um ein Überdruckentlastungsventil. Typisch für die Schadensereignisse im Brand- oder Explosionsfall ist eine starke Volumenzunahme von Gas innerhalb kurzer Zeit und ein dementsprechend schneller Druckanstieg, so dass im Unterschied zu einem beliebigen Überdruckventil der vom Gas passierbare Strömungsquerschnitt des Explosions-Entlastungsventils erheblich größer sein muss, um die gewünschte Druckentlastung gewährleisten zu können. Das Explosions-Entlastungsventil öffnet automatisch, wenn im Inneren des Grundkörpers ein bestimmter Druck herrscht oder überschritten wird. Beispielsweise kann eine scharnierbewegli- che Klappe vorgesehen sein, z.B. im Deckel des Grundkörpers, wobei diese Klappe beispielsweise gleichzeitig auch als Verschlussklappe für die Zugangsöffnung dienen kann, die einer Person den Zugang in das Innere des Grundkörpers ermöglicht. Bei entsprechendem Überdruck springt diese Klappe auf, wird jedoch durch das Scharnier an dem Grundkörper gehalten, so dass sie nicht unkontrolliert umherfliegt. Oder das Explosions- Entlastungsventil kann einen beweglichen Ventilkörper aufweisen, der im Normalfall durch eine Feder an einen Ventilsitz gedrückt wird. Wenn jedoch ein sprechender Überdruck im Inneren des Grundkörpers herrscht, wird dieser bewegliche Ventilkörper gegen die Federwirkung von dem Ventilsitz entfernt, so dass ein Strömungsweg frei wird, durch den der Überdruck ins Freie ab- gebaut werden kann. Bei dieser letztgenannten Ausgestaltung des Explosions-Entlastungsventils kann nach dem Abbau des Überdrucks der Ventilkörper durch die Feder automatisch wieder gegen den Ventilsitz geführt werden, so dass der Strömungsweg verschlossen ist und dadurch beispielsweise eine Sauerstoffzufuhr von außen zu einem Brandherd im Grundkörper unterbunden wird.
Insbesondere für Verbindungen in aufrechter Richtung, z. B. zur Verbindung des Deckels mit den Wänden, können Verschraubungen genutzt werden. Sie ermöglichen die Aufnahme hoher Haltekräfte bei vergleichsweise geringen Querschnittsabmessungen, so dass eine ausreichende Anzahl an Verschraubungsstellen am Grundkörper vorgesehen werden kann, um den Deckel sicher an den Wänden zu halten.
Für Verbindungen in liegender Richtung können vorteilhaft Spannschlösser verwendet werden. Dies kann beispielsweise wünschenswert sein, um mehrere Segmente miteinander zu verbinden, wenn der Grundkörper aus zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Segmenten zusammengesetzt ist. Dabei können zwei Endsegmente vorgesehen sein, die jeweils drei U- förmig angeordnete Wände und ein Bodenteil aufweisen. Durch Verbindung dieser beiden Endsegmente miteinander und durch einen dazu passenden Deckel kann ein quaderförmiger Grundkörper geschaffen werden.
Zwischen den beiden Endsegmenten kann in einer Ausgestaltung die Anordnung eines oder mehrerer Verlängerungssegmente vorgesehen sein, um einen entsprechend längeren Grundkörper zu schaffen. Ein Verlängerungssegment weist zwei gegenüberliegende Wände auf sowie dazwischen ein Bodenteil. Durch die Skalierbarkeit, die mittels der Anzahl der jeweils verwendeten Verlängerungssegmente ermöglicht wird, kann der Grundkörper preisgünstig in jeweils bedarfsgerechter Größe bereitgestellt werden. Die Deckel können in unterschiedlicher Größe bereitgestellt werden. Vorteilhaft können jedoch sowohl die Endsegmente als auch die Verlängerungssegmente stets die gleiche Grundfläche aufweisen, so dass eine einzige Größe ausreicht, um ein Deckelsegment zu schaffen, wobei unterschiedliche Anzahlen von Deckelsegmenten miteinander verbunden werden, um in Anpassung an die gewünschte Größe des Grundkörpers den jeweils erforderlichen Deckel in der passenden Größe zu schaffen.
Die Segmentierung des Grundkörpers ist aufgrund des Gleichteileprinzips vorteilhaft, um unterschiedlich große Grundkörper möglichst wirtschaftlich herstellen zu können. Zudem erleichtert die Segmentierung hinsichtlich des Gewichts und der Abmessungen der jeweils zu handhabenden Teile den Transport und die Montage, so dass z. B. auch ein sehr großer Grundkörper ohne Sondergenehmigungen über öffentliche Straßen zum Aufstellungsort der Energiezentrale transportiert werden kann, nämlich zerlegt in Form der einzelnen Segmente, und so dass am Aufstellungsort der Energiezentrale Krananlagen und ähnliche Einrichtungen vergleichsweise klein ausgestaltet sein können, mit vergleichsweise kleinen zulässigen Hublasten, verglichen mit dem Gesamtgewicht des Grundkörpers, so dass derartige Einrichtungen dementsprechend wirtschaftlich für die Errichtungsdauer der Energiezentrale angemietet werden können.
Bestandteile des Grundkörpers können in einer Ausgestaltung der Energiezentrale mithilfe von Spannschlössern miteinander verbunden sein. Bei den Spannschlössern handelt es sich um handelsübliche, in der Praxis bewährte Bauelemente, die hohe Lasten aufzunehmen in der Lage sind. Durch Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Spannschlössern kann daher die Bestandteile des Grundkörpers nicht nur zuverlässig sicher mediendicht, beispielsweise wasserdicht, aneinander gehalten werden, sondern auch explosionsfest miteinander verbunden sein. In einer Ausgestaltung der Energiezentrale ist der Grundkörper wasserdicht ausgestaltet, wobei eine Dichtung zwischen dem Deckel und den Wänden des Grundkörpers verläuft. Auf diese Weise ist der Innenraum der Energiezentrale vor dem Eindringen von Grund- und Oberflächenwasser geschützt, so dass ein guter Korrosionsschutz für die technischen Komponenten erreicht wird, die sich im Inneren des Grundkörpers befinden. Beispielsweise kann der Grundkörper aus einem für Wasser undurchlässigen Betonwerkstoff bestehen. Die Leitungen, die als Ver- oder Entsorgungsleitungen in das Innere des Grundkörpers geführt sind, können in an sich bekannter Weise wasserdicht durch die Hülle des Grundkörpers geführt sein, beispielsweise durch dessen Wände, wobei wasserdichte Wanddurchführungen aus dem Bereich der Gebäudetechnik bekannt sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, die Anzahl der Durchbrüche durch die Hülle des Grundkörpers möglichst gering zu halten, beispielsweise in dem Mehrspartenleitungen verwendet werden, so dass im günstigsten Fall lediglich eine Mehrsparten-Verbindungslei- tung vom Grundkörper zum Gebäude verläuft und lediglich eine Mehrspartenleitung vom Grundkörper zu öffentlichen Versorgungsleitungen oder einer Kanalisation führt.
In einer Ausgestaltung kann der Grundkörper unterhalb des Deckels Anschlüsse für Hebemittel aufweisen. Auf diese Weise kann das oben erwähnte eine Bauelement des Grundkörpers, welches wannenartig den Boden und die Wände aufweist, ohne den Deckel an der Baustelle mittels eines Krans gehandhabt und abgesetzt werden, beispielsweise in eine Grube im Erdreich eingesetzt werden. Dieses wannenartige Bauelement kann entweder vorbereitet und bereits mit den technischen Komponenten bestückt sein, oder es kann an der Baustelle mit den technischen Komponenten bestückt werden. Zu einem geeigneten Zeitpunkt kann später der Deckel als zweites Bauelement auf dieses erste Bauelement des Grundkörpers aufgesetzt und mit den Wänden des Grundkörpers verbunden werden. Die dazu verwendeten Verbindungselemente, z.B. die erwähnten Spann- schlosser, müssen nicht das Gewicht des ersten, ggf. mit den technischen Komponenten bestückt Bauelements tragen können, da nicht der gesamte Grundkörper am Deckel angehoben werden muss.
Vorteilhaft kann auch der Deckel Anschlüsse für Hebemittel aufweisen. Angesichts der Ausgestaltung des Deckels als brand- und explosionssicheres Bauelement weist der Deckel ein vergleichsweise hohes Gewicht auf, welches dessen Handhabung mittels eines Kran oder eines ähnlichen Hebezeugs besonders vorteilhaft erscheinen lässt. Dies betrifft einerseits die Handhabung des Deckels, wenn dieser erst an der Baustelle von oben auf den übrigen Grundkörper aufgesetzt wird. Und dies betrifft weiterhin die spätere Handhabung des Deckels, wenn dieser beispielsweise abgenommen wird, um größere technische Einrichtungen der Energiezentrale auswechseln zu können. Kleinere technische Einrichtungen können, falls sie ausgewechselt werden müssten, erwartungsgemäß problemlos durch die Zugangsöffnung transportiert werden, die für den Personenzugang vorgesehen ist. Größere technische Einrichtungen jedoch, beispielsweise das bereits erwähnte BHKW, können erwartungsgemäß jedoch entweder nur mit einem erheblichen Aufwand durch den dafür vergleichsweise kleinen Personenzugang verbracht werden oder sind für dessen Öffnung zu groß. Daher kann es vorteilhaft sein, den Deckel zugunsten einer späteren Zugänglichkeit zum Inneren des Grundkörpers wieder aufnehmen zu können.
Beispielsweise kann der Deckel an seiner Oberseite einen umlaufenden, nach oben ragenden Rahmen aufweisen, so dass er eine separate Fläche bereitstellt, die als abgeschlossene Fläche mit vorzugsweise kleinwüchsigen Pflanzen bepflanzt werden kann. Mittels der Hebemittel, die an die entsprechenden Anschlüsse des Deckels angeschlagen werden können, kann der Deckel dann später jederzeit angehoben werden, nachdem die Verbindungselemente zwischen Decke und Wänden gelöst wor- den sind, beispielsweise die erwähnten Spannschlösser. Vorzugsweise können die Verbindungselemente vom Inneren des Grundkörpers her zugänglich sein, so dass die Demontage des Deckels und auch eine spätere erneute Verbindung des Deckels mit den Wänden mit möglichst geringem Montageaufwand und beispielsweise unter Vermeidung von Bodenarbeiten möglich ist.
In einer Ausgestaltung weist die Energiezentrale eine Treppe samt Sturzsicherung auf, zum Beispiel in Form eines Treppengeländers, wobei die Treppe fest in dem Grundkörper verbaut ist und insofern an die Zugangsöffnung anschließt, dass sie über die Zugangsöffnung von außen erreichbar ist. Im Vergleich zu einer Leiter, die zusätzliche Sicherungsmaßnahmen erfordern würde, ermöglicht die Treppe samt Sturzsicherung den problemlosen Zugang zum Inneren der Energiezentrale. Insbesondere ist die Begehung des Innenraums durch nur eine Person möglich, ohne die Anwesenheit einer zweiten Sicherungsperson, so dass Wartungsarbeiten möglichst unkompliziert und mit einem geringen Personal- und wirtschaftlichen Aufwand durchgeführt werden können.
In einer Ausgestaltung weist der Grundkörper eine Lüftungsöffnung auf sowie eine Lüftungseinrichtung, zum Beispiel in Form eines Ventilators, die einen Luftaustausch zwischen dem Inneren des Grundkörpers und der Atmosphäre außerhalb des Grundkörpers ermöglicht. Auf diese Weise wird die Ansammlung schädlicher Gase im Inneren der Energiezentrale vermieden. Derartige Gas-Ansammlungen können einerseits Brände oder Explosionen hervorrufen oder Gesundheitsgefahren darstellen, wenn eine Person das Innere der Energiezentrale betritt.
In einer Ausgestaltung weist der Grundkörper liegend ausgerichtete, von außen zugängliche Gewindehülsen auf, die in aufrechten Flächen des Grundkörpers münden, z. B. in den umlaufenden Kanten des Deckels oder in den Wänden. Die Gewindehülsen können geringfügig über die aufrechten Flächen hinausra- gen. Um Beschädigungen zuverlässig zu vermeiden, schließen sie jedoch bevorzugt mit den aufrechten Flächen bündig ab oder enden sogar innerhalb des betreffenden Bauteils, sind jedoch von außen zugänglich, so dass sie ermöglichen, eine Schraube an das betreffende Bauteil des Grundkörpers anzusetzen und in die Gewindehülse einzuschrauben.
Die Gewindehülsen dienen dazu, Anschlusselemente eines Hebegeschirrs lösbar zu halten. Beispielsweise können die Anschlusselemente als Augenbolzen, Haken oder dergleichen ausgestaltet sein und in die Gewindehülsen eingeschraubt werden, so dass das Hebegeschirr an die Anschlusselemente angeschlagen werden kann und anschließend das entsprechende Bauteil angehoben und auf ein Transportfahrzeug oder in eine vorbereitete Grube abgesenkt werden kann, z. B. der gesamte Grundkörper mitsamt oder ohne den Deckel, der gesamte Deckel, oder ein End-, Verlängerungs- oder Deckensegment. Dadurch, dass die Gewindehülsen liegend ausgerichtet sind und beim Anheben des Grundkörper-Bauteils quer zur Mittelachse ihres Gewindes belastet werden, können sie hohe Belastungen aufnehmen. Um zu verhindern, dass schräg verlaufende Kräfte das angehobene Bauteil unzulässig belasten, und auch um Scheuerstellen und Knickstellen an flexiblen Teilen des Hebegeschirrs wie Ketten, Seilen oder Gurten zu vermeiden, kann das Hebegeschirr vorteilhaft eine oder mehrere Traversen aufweisen, so dass die flexiblen Teile des Hebegeschirrs möglichst geradlinig und ohne direkten Kontakt mit dem angehobenen Bauteil von der Traverse zu den Anschlusselementen verlaufen können.
Wenn die Anschlusselemente beispielsweise außen am Grundkörper angeordnet sind, weil die Gewindehülsen in den Außenflächen des betreffenden Grundkörper-Bauteils münden, sind die verwendeten Traversen des Hebegeschirrs dementsprechend lang, um über die Abmessungen des anzuhebenden Bauteils hinauszuragen. Bei dieser Anordnung der Gewindehülsen wird im Innenraum eine möglichst unterbrechungsfreie Wandoberflä- ehe bereitgestellt. Aufgrund des einzuhaltenden Böschungswinkels einer Grube, in welche der Grundkörper abgesenkt werden soll, sind die Anschlusselemente problemlos erreichbar, wenn der Grundkörper in der Grube steht und sich die Anschlusselemente im oberen Bereich des Grundkörpers befinden. Alternativ können die Gewindehülsen in den Innenflächen des Grundkör- per-Bauteils münden, so dass sie später, wenn die Energiezentrale jahrelang von Erdreich umgeben war, immer noch problemlos erreichbar sind, beispielsweise um einen Rückbau des Grundkörpers und dessen Anheben aus der Grube zu erleichtern. Auch können die Gewindehülsen in diesem Fall, weil sie vom Innenraum des Grundkörpers her zugänglich sind, zur Befestigung oder zusätzlichen Sicherung von Einbauten dienen, die im Inneren des Grundkörpers vorgesehen sind.
In einer Ausgestaltung ist die Zutrittsöffnung, die den Zugang einer Person in das Innere des Grundkörpers ermöglicht, überflu- tungssicher ausgestaltet. Dies kann beispielsweise mithilfe doppelter Dichtungen erreicht werden, insbesondere in Verbindung mit einem Spannelement, welches einen Verschluss der Zutrittsöffnung, z. B. eine schwenkbare Klappe, auf die eine oder doppelte Dichtung drückt. Das Spannelement kann als Schraube oder werkzeuglos als betätigbarer Exzenterhebel ausgestaltet sein. Insbesondere kann das Spannelement konstruktiv derart ausgestaltet sein, dass es einerseits den Verschluss zuverlässig dicht an die Dichtung der Zutrittsöffnung drückt, und dass es andererseits im Falle einer im Inneren des Grundkörpers auftretenden Explosion eine Öffnung des Verschlusses ermöglicht, so dass die Zutrittsöffnung und deren Verschluss das bereits erwähnte Druckentlastungsventil bilden können.
In einer Ausgestaltung weist der Grundkörper Belüftungsöffnungen auf. Da der Grundkörper im Boden versenkt wird, können die Belüftungsöffnungen vorteilhaft im Deckel des Grundkörpers angeordnet sein, so dass keine außen liegenden Belüftungsrohre oder dergleichen seitlich am Grundkörper verlaufen müssen. Beispielsweise können Zu- und Abluftrohre wasserdicht in den Deckel eingeklebt sein und sich vom Deckel aus so hoch nach oben erstrecken, dass auch bei Großniederschlagsereignissen eine Überflutung der Mündungen der Zu- und Abluftrohre vermieden wird und dementsprechend ein Wassereintritt in das Innere des Grundkörpers verhindert wird. Die jeweilige Höhe der Zu- und Abluftrohre kann sich daher, je nach dem geplanten Aufstellungsort der Energiezentrale, gebietsabhängig nach den lokalen Anforderungen des Überflutungsschutzes richten. Die Mündungen der Zu- und Abluftrohre können beispielsweise durch eine halbkugelförmige Abdeckung nach oben hin verdeckt sein, deren Durchmesser größer ist als der Rohrdurchmesser, wobei die Mündung im Inneren der jeweiligen halben Hohlkugel angeordnet ist und somit auch gegen schräg einfallende Niederschläge sowie Spritzwasser gut geschützt ist.
Sollte die Energiezentrale ein BH KW in dem Grundkörper aufweisen, so ist die Belüftungsöffnung der Zuluft von einem Kamin des BHKWs entfernt angeordnet. Und vorteilhaft sind die Zu- und Abluftöffnungen im Abstand voneinander angeordnet, um eine Querlüftung innerhalb des Grundkörpers zu gewährleisten.
In einer Ausgestaltung weist der Grundkörper Bodenanker auf, welche eine sichere Verankerung des Grundkörpers innerhalb des Bodens gewährleisten und auch beim Anstieg des Wasserpegels innerhalb des Bodens, z.B. nach einem Großniederschlagsereignis, den Grundkörper gegen Aufschwimmen sichern. Die Bodenanker können auf einfache Weise dadurch verwirklicht sein, dass Bewehrungsmatenal, welches im unteren Bereich der Wände oder im Boden des Grundkörpers angeordnet ist, aus den Wänden bzw. aus dem Boden seitlich herausragt. Für den Transport des Grundkörpers oder eines Segments davon, zum Beispiel eines End- oder Verlängerungssegments, kann das Bewehrungsmatenal nach oben umgebogen werden, sowas es so dass es beispielsweise wandnah verläuft. Nachdem der Grundkörper in eine Grube abgesenkt worden ist bzw. inner- halb der Grube die Segmente miteinander verbunden worden sind, um einen Grundkörper zu bilden, können die Bewehrungsmaterialien aus ihrer nach oben gebogenen Transportstellung in eine liegende, flache Ausrichtung zurückgebogen werden. Wenn anschließend der Boden um den Grundkörper herum aufgefüllt wird, oder wenn die Bewährungsmatenalien in Ortbeton eingebettet werden, bilden die außen über den Grundkörper hinausragenden Bewährungsmatenalien die Bodenanker, die den Grundkörper innerhalb des Bodens verankern und gegen Auftrieb sichern.
In einer Ausgestaltung ist der Grundkörper konstruktiv für eine Befahrbarkeit durch Kraftfahrzeuge ausgelegt, so dass er zumindest von PKWs befahren werden kann, vorteilhaft jedoch auch von LKWs, und insbesondere vorteilhaft für Fahrzeuggewichte ausgelegt ist, die eine Befahrbarkeit des Grundkörpers durch Einsatzfahrzeuge beispielsweise der Feuerwehr ermöglichen. Diese konstruktive Auslegung betrifft einerseits den Deckel des Grundkörpers, der entsprechend biegesteif und druckbelastbar ausgestaltet ist. Beispielsweise kann ein Deckel aus einem Betonwerkstoff 25 oder 30 cm dick sein, so dass er erstens die hier geschilderten Kräfte aufzunehmen in der Lage ist und zweitens aufgrund seines Eigengewichts auch im Explosionsfall eine hohe Sicherheit des Grundkörpers im Hinblick auf unkontrolliert fliegende Bestandteile gewährleistet.
Weiterhin betrifft diese konstruktive Auslegung die Wände, auf denen der Deckel aufliegt und welche die entsprechenden Lasten aufnehmen können und beispielsweise nach unten in den Boden abtragen können. Schließlich betrifft diese konstruktive Auslegung auch die Anbindung des Deckels an die Wände im Hinblick auf Schubkräfte, die in horizontaler Richtung wirken und vom Deckel auf die Wände übertragen werden und von den Wänden aufgenommen werden können.. Derartige Schubkräfte treten beispielsweise auf, wenn ein Fahrzeug auf dem Deckel bremst. Die weiter oben bereits als vorteilhaft angesprochene Verbindung des Deckels über Verschraubungen mit den Wänden ermöglicht eine solche Schubkraftübertragung. Weiterhin kann ein Formschluss zwischen dem Deckel und den Wänden vorgesehen sein: beispielsweise erstens durch eine Rippe einerseits, die in eine zugeordnete Nut andererseits eingreift. Zweitens kann ein Formschluss dadurch erreicht sein, dass an der Unterseite des Deckels einer oder mehrere Vorsprünge nach unten ragen, die eine Verschiebung des Deckels dadurch begrenzen, dass sie der Innenseite einer Wand anliegen. Drittens kann der Deckel haubenartig ausgestaltet sein und die Wände außen formschlüssig übergreifen, so dass er in allen Richtungen gegen Verschiebungen gesichert ist.
Die Befahrbarkeit des Grundkörpers durch Einsatzfahrzeuge erweitert erheblich die Auswahl geeigneter Orte, an denen die vorschlagsgemäße Energiezentrale aufgestellt werden kann. Im innerstädtischen Bereich, wo Freiflächen nur begrenzt zur Verfügung stehen, können beispielsweise Straßenabschnitte, insbesondere von Privatstraßen, oder Feuerwehrzufahrten genutzt werden. Insbesondere die Nutzung von Feuerwehrzufahrten, die stets freigehalten werden, bietet zudem den Vorteil, dass die Energiezentrale für Inspektions- oder Wartungsarbeiten problemlos zugänglich ist.
In einer weiter oben bereits beschriebenen Ausgestaltung ist der Grundkörper vormontiert, indem die Komponenten der Energiezentrale anschlussfertig darin angeordnet sind und somit der Grundkörper nahezu betriebsbereit an der Baustelle aufgestellt werden kann und lediglich noch an die öffentlichen Ver- und Entsorgungsleitungen sowie an die wenigstens eine zum Gebäude führende Verbindungsleitung angeschlossen zu werden braucht. Wenn der Grundkörper aus mehreren einzelnen Segmenten zusammengesetzt wird, beispielsweise aus den erwähnten End- und Verlängerungssegmenten, kann jedes Segment für sich genommen mit Komponenten der Energiezentrale bestückt sein, so dass nach Verbindung der Segmente am Aufstellungsort der Energiezentrale die Komponenten ebenfalls unter einander verbunden werden.
In einer als vorteilhaft erachteten Ausgestaltung ist allerdings vorgesehen, dass derartige Verbindungen von Komponenten nicht an der Baustelle hergestellt zu werden brauchen oder zumindest die Anzahl derartiger Verbindungen erheblich verringert werden kann, indem die technischen Komponenten der Energiezentrale in einem Gestell vormontiert miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung wird das gesamte Gestell an der Baustelle in den Grundkörper eingestellt, bevor der Deckel auf die Wände des Grundkörpers aufgelegt und mit den Wänden verbunden wird. Durch die Montage der Komponenten an einem Gestell ist es nicht erforderlich, eine Vielzahl von Befestigungsstellen in den Wänden des Grundkörpers für die Anbringung der Komponenten vorzusehen. Vielmehr kann an wenigen Sicherungsstellen das Gestell kippsicher im Grundkörper an dessen Wänden gehalten werden, während das Gestell seinerseits problemlos eine Vielzahl von Befestigungsstellen aufweist, beispielsweise in einem bestimmten Raster angeordnet, um an diesen Befestigungsstellen die einzelnen Komponenten in dem Gestell zu halten.
Die Vormontage der Komponenten - beispielsweise in dem Grundkörper oder in dem erwähnten Gestell - beschleunigt die Errichtung der Energiezentrale erheblich. Als Vormontage ist im Rahmen des vorliegenden Vorschlags nicht die Herstellung der einzelnen Einrichtungen selbst bezeichnet, sondern vielmehr deren Zusammenfassung zu einer praktisch anschlussfertigen Anlage, welche die für den jeweiligen Einsatz gewünschten technischen Einrichtungen enthält, die zudem bereits miteinander für ein Zusammenwirken verbunden sind. Diese Vormontage ist erstens besonders vorteilhaft, wenn der Grundkörper im Bereich einer Feuerwehrzufahrt, einer Privatstraße oder dergleichen im Boden aufgestellt werden soll, da die mit den Bautätigkeiten einhergehenden Beeinträchtigungen auf eine möglichst kurze Zeit- dauer begrenzt werden können. Und dies ist zweitens von Bedeutung, da die am Aufstellungsort ansässigen Handwerker wie z. B. Installateure, Klimatechniker, Elektriker und Heizungsbauer im Vergleich dazu, die Komponenten der Energiezentrale einzeln installieren und zum Teil auch miteinander verbinden zu müssen, für eine erheblich kürzere Zeitdauer gebunden werden, um nämlich die einzelnen Leitungen der vormontierten und anschlussfertigen Energiezentrale anzuschließen. Im Hinblick auf den derzeit herrschenden Fachkräftemangel und darauf, im Rahmen einer Energiewende in möglichst kurzer Zeit eine möglichst große Anzahl von Gebäuden technologisch umzurüsten, kommt diesem Aspekt eine große Bedeutung zu. Drittens ist auch in logistischer und ökologischer Hinsicht eine Vormontage der Komponenten vorteilhaft, da die technischen Einrichtungen, die von verschiedenen Herstellern stammen, nicht in geringer Stückzahl, typischerweise einzeln, zu unterschiedlichen Baustellen transportiert werden müssen, sondern in großer Stückzahl zu einer zentralen Stelle, wo die Vormontage für eine Vielzahl von Energiezentralen erfolgt.
Die Vormontage der technischen Komponenten der Energiezentrale, entweder in den vorgefertigten Grundkörpern oder in dessen Segmenten, oder aber in dem erwähnten Gestell, kann unter industriellen Bedingungen und witterungsunabhängig in erheblich kürzerer Zeit erreicht werden, als wenn diese Komponenten einzeln am Aufstellungsort der Energiezentrale installiert werden müssten. Am Aufstellungsort selbst kann die Errichtung der Energiezentrale innerhalb von wenigen Tagen, etwa in 1 bis Tagen, durchgeführt werden, und zwar weitgehend unabhängig davon, wie komplex die Energiezentrale ausgestaltet ist und wie viele unterschiedliche technische Einrichtungen sie enthält. Insbesondere komplexe Energiezentralen, die viele unterschiedliche technische Einrichtungen enthalten, würden ansonsten eine Bauzeit von mehreren Wochen erfordern, wenn die unterschiedlichen technischen Einrichtungen zum Aufstellungsort angeliefert und dort jeweils individuell installiert werden müssten. In einer Ausgestaltung betrifft die Erfindung die Idee, den an sich bekannten, jedoch wie oben beschrieben weiterentwickelten Energieraum als eine Energiezentrale zu verwenden, die innerhalb des Grundkörpers einen Energiespeicher aufweist. Somit wird nicht nur Energie bereitgestellt, die in dem Energieraum erzeugt und unmittelbar zum Gebäude transportiert wird, sondern es kann auch Energie zwischengespeichert und zeitversetzt zum Gebäude transportiert werden. Hierdurch erhöht sich der mögliche Grad an energetischer Autarkie, dem das Gebäude betrieben werden kann.
In einer Ausgestaltung kann der Grundkörper des Energieraums, zumindest aber dessen Wände und Boden oder die dementsprechenden Segmente, aus einem so genannten selbstverdichtenden Betonwerkstoff hergestellt sein. Dabei enthält der Betonwerkstoff einen Zuschlagstoff, die die Fließeigenschaften beeinflusst, insbesondere verbessert. Der selbstverdichtende Betonwerkstoff kann in eine als Schalung bezeichnete Form gegossen werden und füllt diese praktisch porenfrei aus, selbst wenn auf eine Verdichtung des fließfähigen Betonwerkstoffs, z. B. mittels einer Rüttelflasche oder anderweitig erzeugter Vibrationen, verzichtet wird. Aufgrund seiner geringen Viskosität wird erstens die Bildung von Poren oder Lunkern innerhalb des Betonwerkstoffs vermieden. Zweitens wird sichergestellt, dass in die Schalung eingebrachtes Bewehrungsmaterial, z. B. ein aus Stahldraht erzeugter Bewehrungskorb, optimal von dem Betonwerkstoff umflossen wird. Somit wird nicht nur innerhalb des Betonwerkstoffs selbst die Bildung von Poren oder Lunkern vermieden, sondern auch an den Grenzflächen zum Bewehrungsmaterial. Die Kraftübertragung zwischen Betonwerkstoff und Bewehrungsmaterial wird auf diese Weise verbessert. Im Ergebnis ist das Betonbauteil bei gleichen Abmessungen höher belastbar, oder kann, wenn eine bestimmte Belastbarkeit gefordert ist, mit einer geringeren Wandstärke hergestellt werden. Für den Deckel kann eine Gewichtsreduzierung von untergeordneter Bedeutung sein, da ein ausreichend hohes Eigengewicht erwünscht sein kann, um im Falle einer im Inneren der Energiezentrale erfolgenden Explosion den Deckel möglichst sicher an Ort und Stelle zu halten. Für den Straßentransport ist das Gewicht des Deckels in vielen Fällen unkritisch niedrig, weil es sich um ein im Wesentlichen planes Bauteil handelt, das selbst bei größeren Wandstärken kritische Gewichtsgrenzen nicht erreicht. Ein wannenförmiges Bauteil, das Boden und vier Wände aufweist, oder ein Segment einer solchen Wanne, wobei das Segment Boden- und Wandabschnitte aufweist, ist hinsichtlich der Einhaltung eines erwünschten Maximalgewichts problematischer aufgrund der zusammenhängenden, in mehreren Ebenen verlaufenden Betonflächen, die unabhängig von dem Bauteilvolumen jedenfalls ein vergleichsweise großes Betonvolumen darstellen im Vergleich zum Betonvolumen des Deckels.
Ein weiterer Vorteil der Herstellung aus einem selbstverdichtenden Betonwerkstoff liegt darin, dass die Vermeidung von Lunkern den Betonwerkstoff hinsichtlich seiner mechanischen Belastbarkeit homogener und belastbarer macht. Im Falle einer Explosion würden Lunker Schwächungsstellen im Betonwerkstoff darstellen. Deren Vermeidung trägt dazu bei, ein Aufreißen des jeweiligen Betonbauteils und die Bildung von Splittern zu vermeiden. Dies ist bei dem Deckel stets vorteilhaft, da er auch dann nicht wie der Boden und die Wände von umgebendem Erdreich abgedeckt ist, falls die Energiezentrale im Boden angeordnet sein sollte.
Der Grundkörper der Energiezentrale kann durch die Verwendung von selbstverdichtendem Betonwerkstoff beispielsweise mit einer Wandstärke von 15 cm hergestellt werden, wenn normalerweise - ohne die selbstverdichtenden Eigenschaften - eine Wandstärke von 20 cm erforderlich wäre. Dies kann für die Einzelteile, aus denen am Aufstellungsort der Energiezentrale der Grundkörper geschaffen werden soll, je nach deren Größe und dementsprechend deren Gewicht einen problemloseren Transport über öffentliche Straßen bedeuten, ohne dass es einer Sondergenehmigung bedarf. Oder die Dimensionen der Einzelteile können größer gewählt werden, ohne die kritische Grenze zu überschreiten, die einen Sondertransport aus Gewichtsgründen erforderlich macht. Beispielsweise kann die Länge eines zu transportierenden Bauteils von 6 auf 7m vergrößert werden, und die Breite zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden kann bei gleichen Außenabmessungen vergrößert werden, so dass im Grundkörper mehr Platz für die Installation technischer Einrichtungen und die Anordnung einer Leiter, einer Treppe oder dergleichen zur Verfügung steht.
Hinsichtlich der Zusammensetzung des Betonwerkstoffs kann dieser bis zu 60 % recyceltes Material enthalten, bei Einhaltung der gleichen Festigkeitseigenschaften. Dadurch kann der Ausstoß an Kohlendioxid - der so genannten C02-Fußabdruck - bei der Herstellung des Grundkörpers auf ein Mindestmaß reduziert werden.
In der Energiezentrale können Komponenten der Umwelt- und Energietechnik nach dem neuesten technischen Stand und den jeweils örtlich geltenden Vorgaben z. B. staatlicher Regierungen angeordnet werden, so dass technologieoffen alle markterprobten Systeme in dem Energieraum und miteinander gekoppelt werden können, z. B. Sole/Wasser-, Luft/Wasser- oder Luft/Luft- Wärmepumpen, Bio-Methan BHKW, Bio-Methan Spitzenlastkessel, H2-Elektrolyseure, Batteriespeichersysteme, elektrische Wärmeerzeuger, PV-Einbindung, Speicher und Verteilgruppen.
Durch die Skalierbarkeit, indem die jeweils benötigte Anzahl technischer Komponenten nicht nur in einem Grundkörper angeordnet sein müssen, sondern vielmehr mehrere Grundkörper zusammengeschaltet werden können, kann ein erfindungsgemäßer Energieraum einem einzelnen Verbraucher zugeordnet werden oder auch mehreren oder einer Vielzahl von Verbrauchern. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßer Energieraum zur autarken Energieversorgung eines Funkmastes dienen, beispielsweise um die Mobilfunkversorgung weiter auszubauen.. Der Energieraum kann in diesem Fall oberirdisch oder unterirdisch als Fundament für den Funkmast dienen und gleichzeitig die Komponenten zur Energieversorgung des Funksendemastes enthalten, beispielsweise einen Energiespeicher, ggf. einen Energiewandler, eine EDV-Ausstattung und dergleichen. Dabei kann eine Insel-Aufstellung vorgesehen sein, so dass der Energieraum nicht an öffentliche Versorgungsleitungen angeschlossen werden muss und der Aufstellungsort dementsprechend frei gewählt werden kann sowie ein dementsprechend geringes Ausmaß baulicher Maßnahmen erfordert. Im Unterschied zu erdverlegten Leitungen können neue Funkstandards mit vergleichsweise geringem baulichem Aufwand umgesetzt werden.
Der Energiespeicher für Gas, Elektrizität oder einen anderen Energieträger kann in einer Ausgestaltung regelmäßig nachgefüllt werden, und in einer anderen Ausgestaltung kann auf dem Deckel des Energieraums oder an dem Funkmast selbst eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet sein, zum Beispiel in Form von Fotovoltaik-Modulen. Oder der Energieraum kann als Energiezentrale für ein einzelnes Haus dienen. Ggf. kann es wirtschaftlich vorteilhaft sein, mehrere benachbarte Häuser zu einer Art Genossenschaft zusammenzuschließen, denen gemeinsam ein einziger, entsprechend groß dimensionierter Energieraum zugeordnet ist. Oder der Energieraum bzw. eine Kopplung mehrerer Energieräume kann bei der Entwicklung von Neubauquartieren 9 bis 500 Wohneinheiten zugeordnet sein. Dabei können standardisierte, vorgefertigte Energiezentralen je nach Größe des Quartiers skaliert werden.
Ein Vorteil, den Energieraum innerhalb des Erdreichs anzuordnen, liegt in einer Verringerung der erforderlichen Kühlleistung, verglichen mit der oberirdischen Aufstellung des Energieraums und bei sommerlicher Sonneneinstrahlung.
Der Deckel des Grundkörpers kann einen zusätzlichen Funktionsaufwand aufweisen, zum Beispiel indem eine Einrichtung zur berührungslosen Energieübertragung in dem Deckel angeordnet ist, zum Beispiel in Form einer Induktionsspule. Gegenstände, die in einer vorbestimmten Position auf dem Deckel angeordnet werden und einen elektrischen Energiespeicher aufweisen sowie mit einem komplementären Element zur berührungslosen Energieübertragung ausgestattet sind, können dann auf dem Grundkörper aufgeladen werden. Beispielsweise kann es sich bei den Gegenständen um Elektrofahrzeuge handeln, und in diesem Fall kann der Energieraum zumindest teilweise im Boden versenkt angeordnet sein, so dass er nicht mithilfe von steilen Rampen befahren werden muss. Oder es kann sich bei den Gegenständen um Fluggeräte handeln, wie z.B. Paketdrohnen oder dergleichen, wobei in diesem Fall der Energieraum auch bei oberirdischer Aufstellung eine problemlose zu der Ladeeinrichtung ermöglicht.
In dem Grundkörper kann Werkzeug gelagert sein, so dass kleinere Reparaturen an den darin installierten Komponenten unmittelbar vorgenommen werden können, beispielsweise anhand eines Video-Workshops, so dass nicht notwendigerweise Spezialisten auch bereits für kleinere Wartungs- oder Reparaturarbeiten erforderlich sind.
Der Energieraum kann zur Notstromversorgung dienen, beispielsweise für Krankenhäuser, Pumpanlagen und dergleichen.
Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Energiezentralen werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Energiezentrale, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht schräg von oben in ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiezentrale, bei welcher der Deckel des Grundkörpers entfernt ist, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht schräg von oben in ein drittes Ausführungsbeispiel einer Energiezentrale, bei welcher der Deckel und zwei Wände des Grundkörpers entfernt sind.
In Fig. 1 ist eine Energiezentrale 1 dargestellt, die in einem Erdreich 2 angeordnet ist. Die Energiezentrale 1 weist einen Grundkörper 3 aus Beton auf, der Quaderförmig ausgestaltet ist und einen Boden 4, Wände 5 sowie einen Deckel 6 aufweist. Der Deckel 6 weist eine Zutrittsöffnung 7 auf, die mittels einer scharnierbeweglichen Klappe 8 wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann. Die Klappe 8 weist einen Verschluss auf, der einerseits dazu dient, Unbefugten den Zutritt in das Innere des Grundkörpers 3 zu verwehren, der andererseits jedoch mechanisch so schwach ausgestaltet ist, dass er im Falle einer Explosion, die im Inneren des Grundkörpers 3 erfolgt, die Öffnung der Klappe 8 angesichts des im Grundkörper 3 herrschenden Drucks ermöglicht, so dass die Klappe 8 auch als Überdruck- Entlastungsventil dient.
Die Zutrittsöffnung 7 dient einerseits dazu, dass eine Person das Innere des Grundkörpers 3 betreten kann. Hierzu ist eine Treppe 9 innerhalb des Grundkörpers 3 fest installiert, wobei die Treppe 9 eine aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Sturzsicherung in Form eines Treppengeländers aufweist. Die Abmessungen der Zutrittsöffnung 7 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so gewählt, dass sie nicht nur von Personen passiert werden kann, sondern dass sie auch das Ein- oder Ausbringen von technischen Einrichtungen in das Innere oder aus dem Inneren des Grundkörpers 3 ermöglicht. Rein beispielhaft sind im Inneren des Grundkörpers 3 technische Einrichtungen in Form von Rohrleitungen, Absperrventilen, Zählern, einer elektronische Steuerung sowie in Form von Speichern dargestellt, wobei die Speicher als Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie, als Tank zur Speicherung von Wasserstoffgas, sowie als Warmwassertank zur Speicherung von Wärme ausgestaltet sind.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Energiezentrale 1 während deren Montage an einer Baustelle. Im Erdreich 2 ist eine Grube ausgehoben worden, in welche der Grundkörper 3 eingesetzt worden ist. Die Wände 5 weisen Anschlüsse 10 auf, die zum Anschlägen von Hebemitteln 11 dienen, wobei die Hebemittel 11 Hubtraversen 12 sowie Ketten 14 aufweisen, so dass der Grundkörper 3 bzw. ein Segment des Grundkörpers 3, falls dieser aus mehreren separaten Segmenten besteht, mittels eines Krans gehandhabt werden kann.
Es ist ersichtlich, dass der Grundkörper 3 aus separaten Segmenten besteht, wobei das im Bild hintere, vom Betrachter weiter entfernte Segment, welches an den Hebemitteln 11 hängt, noch nicht bis in seine endgültige Position abgesenkt worden ist. Dieses Segment ist als Endsegment 16 bezeichnet, welches in Draufsicht drei U-förmig angeordnete Wände 5 aufweist sowie ein Bodenteil. Auch das gegenüberliegende, dem Betrachter nächste Segment des Grundkörpers 3 ist als ein solches Endsegment 16 ausgestaltet. Zwischen den beiden Endsegmenten 16 befindet sich ein Verlängerungssegment 17. Bei konsequenter Anwendung der segmentierten Bauweise eines Grundkörpers 3 kann vorgesehen sein, keinen Grundkörper 3 mit vier Wänden herzustellen, sondern vielmehr den kleinsten Grundkörper 3 dadurch zu erzeugen, dass zwei Endsegmente 16 miteinander verbunden werden. Nahezu beliebig größere Grundkörper 3 können durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl von Verlängerungssegmenten 17 geschaffen werden, die zwischen den beiden Segmenten 16 angeordnet werden. Auch der zu verwendende Deckel kann segmentiert hergestellt sein, wobei jedes Deckelsegment ein Endsegment 16 oder ein Verlängerungssegment 17 abdeckt.
Wenn die End- und Verlängerungssegmente 16 und 17 die gleiche Grundfläche aufweisen, ist lediglich eine einzige Größe des Deckelsegments erforderlich. Auf diese Weise können Grundkörper 3 unter Verwendung von lediglich drei unterschiedlichen Bestandteilen geschaffen werden: nämlich wenn die Endsegmente 16 an beiden Enden des Grundkörpers 3 identisch ausgestaltet sind.
Weiterhin ist ersichtlich, dass die einzelnen End- und Verlängerungssegmente 16 und 17 des Grundkörpers 3 bereits vorkonfektioniert sind in der Art, dass technische Einrichtungen in den jeweiligen Segmenten montiert sind. Die Segmente des Grundkörpers 3 werden unabhängig von der Baustelle auf diese Weise vorkonfektioniert, zur Baustelle transportiert und dort per Kran vom Transportfahrzeug in die Grube im Erdreich 2 abgesenkt. Anschließend werden die einzelnen Segmente wasserdicht miteinander verbunden und die im Inneren des Grundkörpers 3 befindlichen technischen Einrichtungen werden miteinander verbunden, in dem die entsprechenden elektrischen Leitungen und Rohrleitungen angeschlossen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist weiterhin ersichtlich, dass die Treppe 9 mit einer Sturzsicherung in Form eines beidseitigen Treppengeländers 15 versehen ist.
Abweichend von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können die technischen Einrichtungen der Energiezentrale gemeinsam an einem Gestell vormontiert sein, so dass sie nicht direkt am Grundkörper 3 befestigt werden müssen, sondern das gesamte, mit den technischen Einrichtungen versehene Gestell in den Grundkörper 3 eingestellt wird und entweder frei aufgestellt wird oder an wenigen Sicherungsstellen beispielsweise an den Wänden 5 des Grundkörpers 3 kippsicher festgelegt wird. Auch Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von oben in eine Energiezentrale 1 , wobei in Fig. 3 die Energiezentrale 1 freistehend, ohne umgebendes Erdreich, dargestellt ist. Innerhalb des Grundkörpers 3 sind zwei Pufferspeicher 18 der Heizungsanlage angeordnet, die auf dem Boden 4 stehen. Daneben ist ein Gehäuse einer Elektro-Unterverteilung 19 ersichtlich, welches an einer Wand 5 aufgehängt ist. Vor der Elektro-Unterverteilung 19 ist auf dem Boden 4 ein Druck-Ausgleichsbehälter 20 der Heizungsanlage aufgestellt, und darüber befindet sich ein Spitzenlastkessel 21 der Heizungsanlage, der an der dem Betrachter zugewandten, in Fig. 3 nicht dargestellten Wand des Grundkörpers 3 hängt.
Vor der Wand 5, an welcher die Elektro-Unterverteilung 19 hängt, sind zwei Wasserstoff-Kombinationsgeräte 22 auf dem Boden 4 aufgestellt. Jedes dieser beiden Wasserstoff- Kombinationsgeräte 22 enthält jeweils einen Elektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff mittels elektrischen Stroms, weiterhin einen Wasserstoffspeicher für das erzeugte Wasserstoffgas, und schließlich eine Brennstoffzelle, um bei Bedarf aus dem gespeicherten Wasserstoff elektrische Energie zu erzeugen und dabei auch Wärme bereitzustellen.
Auch im Grundkörper 3 der Fig. 3 ist eine Treppe 9 angeordnet. Unterhalb der Treppe 9 ist ein Energiespeicher 23 aufgestellt, der als Zwischenspeicher für elektrische Energie dient, die beispielsweise von einer PV-Anlage erzeugt wird, welche sich auf dem Dach eines Gebäudes befindet, an welches die Energiezentrale 1 der Fig. 3 angeschlossen ist. Unterhalb der Treppe 9 ist weiterhin an einer Wand 5 eine Anlagensteuerung 24 angeordnet, welche das Zusammenspiel der Geräte innerhalb der Energiezentrale 1 sowie das Zusammenspiel dieser Geräte mit weiteren angeschlossenen technischen Einrichtungen steuert, beispielsweise mit der erwähnten PV-Anlage des zugeordneten Gebäudes. Schließlich befindet sich unterhalb der Treppe 9 oberhalb der Anlagensteuerung 24 in Augenhöhe ein Zählerschrank 25. In dem Zählerstand 25 sind Verbrauchszähler angeordnet, welche die gelieferten und / oder verbrauchten Strom- und Wärmemengen der an die Energiezentrale 1 angeschlosse- nen Wohneinheiten anzeigen.
Eine Steuerung, welche für einzelne Wohneinheiten das Zusammenspiel mit der Energiezentrale 1 steuert, kann ebenfalls in dem Zählerstand 25 angeordnet sein, abweichend davon jedoch auch zusammen mit der Anlagensteuerung 24 in deren Gehäuse untergebracht sein.
Bezugszeichen:
Energiezentrale Erdreich
Grundkörper
Boden
Wand
Deckel
Zutrittsöffnung Klappe Treppe Anschluss Hebemittel Hubtraverse Kette
Treppengeländer Endsegment Verlängerungssegment Pufferspeicher
Elektro-Unterverteilung Druck-Ausgleichsbehälter Spitzenlastkessel Wasserstoff-Kombinationsgerät Batteriespeicher Anlagensteuerung Zählerschrank

Claims
Ansprüche: . Ausgelagerter Energieraum in Gestalt eines Fertigbauteils zur Bereitstellung von Energie für einen Verbraucher wobei der Energieraum dazu bestimmt ist, außerhalb eines Gebäudes angeordnet zu werden, und wobei der Energieraum einen Grundkörper (3) aufweist, der als begehbare Raumzelle ausgestaltet ist und Wände (5), einen Boden (4) und einen Deckel (6) aufweist, sowie eine Zutrittsöffnung (7), die den Zugang einer Person in das Innere des Grundkörpers (3) ermöglichend ausgestaltet ist, und wobei der Grundkörper (3) wenigstens eine Durchführung als Einlassöffnung für eine oder mehrere Versorgungsleitungen aufweist, und wobei der Grundkörper (3) wenigstens ein Ausgangsloch aufweist, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens eine zu dem Verbraucher verlegbare Verbindungsleitung aufzunehmen, und dass der Deckel (6) auf den Wänden (5) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) dazu bestimmt ist, einen Energiespeicher aufzunehmen, und dass der Deckel (6) lösbar mit den Wänden (5) verbunden ist, und dass die Wände (5), der Deckel (6) sowie die Verbindung zwischen Deckel (6) und Wänden (5) konstruktiv als brand- und explosionsfeste Sicherheitselemente ausgestaltet sind, wobei der Grundkörper (3) ein Explosions-Entlastungsventil aufweist, welches bei Erreichen eines vorbestimmten, im Inneren des Grundkörpers (3) herrschenden Explosionsdrucks automatisch öffnet.. . Energieraum nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) mittels Spannschlössern mit den Wän- den (5) verbunden ist.
3. Energieraum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) wasserdicht ausgestaltet ist und zwischen den Wänden (5) und dem Deckel (6) eine Dichtung verläuft.
4. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) unterhalb des Deckels (6) Anschlüsse (10) für Hebemittel (11 ) aufweist.
5. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) Anschlüsse (10) für Hebemittel (11 ) aufweist.
6. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Treppe (9) samt Sturzsicherung, die fest in dem Grundkörper (3) verbaut ist und über die Zugangsöffnung (7) von außen erreichbar ist.
7. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) eine Lüftungsöffnung aufweist sowie eine Lüftungseinrichtung, die einen Luftaustausch zwischen dem Inneren des Grundkörpers (3) und der Atmosphäre außerhalb des Grundkörpers (3) ermöglichend ausgestaltet ist.
8. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) aus mehreren Segmenten besteht, wobei zwei Endsegmente (16) jeweils drei Wände (5) und ein Bodenteil aufweisen. Energieraum nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) aus wenigstens zwei Deckelsegmenten besteht, wobei zwei Deckelsegmente dazu dienen, jeweils ein Endsegment (16) des Grundkörpers (3) abzudecken. Energieraum nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) zwischen den beiden Endsegmenten (16) wenigstens ein Verlängerungssegment (17) aufweist, welches zwei gegenüberliegende Wände (5) und ein Bodenteil aufweist. Energieraum nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die End- und Verlängerungssegmente (16, 17) jeweils die gleiche Grundfläche aufweisen und die Deckelsegmente gleich groß sind. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch liegend ausgerichtete, von außen zugängliche Gewindehülsen, die in aufrechten Flächen des Grundkörpers (3) münden und dazu bestimmt sind, Anschlusselemente eines Hebegeschirrs lösbar zu halten. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein aus einem Betonwerkstoff bestehendes Element des Grundkörpers (3) aus einem selbstverdichtenden Betonwerkstoff besteht. Energieraum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgelagerte Energieraum als Hausanschluss sowie zur Bereitstellung von Energie für ein Gebäude aus- gestaltet ist. Verwendung eines ausgelagerten Energieraums, der nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, als Energiezentrale (1 ) mit einem innerhalb des Grundkör- pers (3) angeordneten Energiespeicher. Anordung eines ausgelagerten Energieraums nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder einer Energiezentrale (1 ) nach Anspruch 15, wobei die Wände (5) und der Boden (4) des Grundkörpers (3) im Boden angeordnet sind.
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