NO872849L

NO872849L - DEVICE FOR GENERATING HEAT AND ELECTRICITY.

Info

Publication number: NO872849L
Application number: NO87872849A
Authority: NO
Inventors: Robert Atwood Sisk
Original assignee: Robert Atwood Sisk
Priority date: 1987-07-08
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1989-01-09
Also published as: NO872849D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår anordninger og teknikk til generering av termisk energi (varme) og elektrisk energi, og mer bestemt anordninger og fremgangsmåter som er innrettet til å levere varme og elektrisitet til bygninger og lignende, sammen med varme og elektrisitet som normalt leveres av offentlige institusjoner. Særlig angår foreliggende oppfinnelse en forbedret anordning til samtidig generering av varme og elektrisk energi til en bygning eller lignende, der man får vesentlig forbedrede virkningsgrader og forbedret driftsøkonomi, samtidig med at man kan levere maksimal elektrisk energi i perioder da energilevering fra offentlige institusjoner svikter. The present invention relates to devices and techniques for the generation of thermal energy (heat) and electrical energy, and more specifically devices and methods that are designed to supply heat and electricity to buildings and the like, together with heat and electricity normally supplied by public institutions. In particular, the present invention relates to an improved device for the simultaneous generation of heat and electrical energy for a building or the like, where one obtains significantly improved efficiency and improved operating economy, while at the same time being able to supply maximum electrical energy in periods when energy supply from public institutions fails.

Anordninger som er beregnet på å generere både varme og elektrisitet er velkjent fra tidligere. Noen eksempler på slike anordninger er beskrevet i US-PS 1.552.661, 1.761.849, 2.051.240 og 4.164.660. I disse patenter er det beskrevet enheter for samtidig generering av varme og elektrisitet, omfattende et sentraltkraftanlegg som hovedsaklig består av en forbrenningsmotor drevet med diesel eller annen type brendsel. Spillvarme fra det sentrale kraftanlegg benyttes til å varme vann for oppvarmingsformål, og kraftytelsen fra anlegget er beregnet på å drive en generator som frembringer elektrisitet. US-PS 2.130.606 viser en tilsvarende type system som er spesielt beregnet på å varme opp eller kjøle en . bolig, samtidig med at det produseres elektrisitet for boligen. Termisk energi blir avledet fra et kjølemiddel som strømmer gjennom en sentral kraftenhet og trekker varme fra denne, såvel som fra de varme avtrekksgasser som frembringes av den sentrale kraftenhet. US-PS 4.065.055 og 4.264.826 beskriver systemer for samtidig generering av varme og elektrisitet der det benyttes avtrekksgasser for oppvarmings-og kjøleformål. Sluttelig beskriver US-PS 2.637.305 en tilsvarende type system for samtidig generering av strøm og varme, der kjølemiddelet først føres gjennom motoren for å ta opp varme og blir videre oppvarmet av de varme avtrekksgasser fra motoren i et varmeutvekslersystem. Varmen som da holdes 1 kjølemiddelet blir så utnyttet til oppvarmingsformål. Devices which are intended to generate both heat and electricity are well known from the past. Some examples of such devices are described in US-PS 1,552,661, 1,761,849, 2,051,240 and 4,164,660. In these patents, devices for the simultaneous generation of heat and electricity are described, comprising a central power plant which mainly consists of an internal combustion engine powered by diesel or another type of fuel. Waste heat from the central power plant is used to heat water for heating purposes, and the power output from the plant is intended to drive a generator that produces electricity. US-PS 2,130,606 shows a similar type of system which is specifically designed to heat or cool a . home, at the same time as electricity is produced for the home. Thermal energy is derived from a coolant that flows through a central power unit and draws heat from it, as well as from the hot exhaust gases produced by the central power unit. US-PS 4,065,055 and 4,264,826 describe systems for the simultaneous generation of heat and electricity where exhaust gases are used for heating and cooling purposes. Finally, US-PS 2,637,305 describes a similar type of system for the simultaneous generation of electricity and heat, where the coolant is first passed through the engine to absorb heat and is further heated by the hot exhaust gases from the engine in a heat exchanger system. The heat that is then held in the refrigerant is then used for heating purposes.

Et forhold her er at det er felles for de ovenfor omhandlede tidligere kjente systemer for samtidig generering at forbrennlngsmotoren eller at en annen enhet som benyttes som kraftkilde til drift av en elektrisk generator, må arbeide med en hastighet som er konstant. Dette krav om konstant hastighet for et vanlig generatorsett, krever at kraftkilden som i almindelighet er en forbrenningsmotor også med å arbeide med konstant hastighet. Dette er meget lite effektivt, siden ytelsen for en motor da blir begrenset til en brøkdel av dens samlede yteevne og virkningsgraden for enheten faller dramatisk når motoren arbeider ved redusert belastning. Siden det er umulig å variere motorens hastighet som resultat av varierende termiske belastninger, uten at utgangsfrekvensen for generatoren og dermed den elektriske ytelse, er dette en alvorlig ulempe i alle de ovenfor nevnte tidligere kjente systemer. A condition here is that it is common to the previously mentioned systems for simultaneous generation that the internal combustion engine or that another unit that is used as a power source for operating an electric generator must work at a constant speed. This requirement of constant speed for a normal generator set requires that the power source, which is generally an internal combustion engine, also work at a constant speed. This is very inefficient, as the performance of an engine is then limited to a fraction of its overall performance and the efficiency of the unit drops dramatically when the engine is operating at reduced load. Since it is impossible to vary the speed of the motor as a result of varying thermal loads, without affecting the output frequency of the generator and thus the electrical performance, this is a serious drawback in all the above-mentioned prior art systems.

Som en følge av dette, er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en anordning og en fremgangsmåte til generering både av varmeenergi og elektrisk energi. As a consequence of this, it is an aim of the present invention to arrive at a device and a method for generating both heat energy and electrical energy.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en anordning for samtidig generering, beregnet på å tilføre både varme og elektrisitet til en bygning eller lignende i samvirkning med den varme og elektrisitet som leveres bygningen fra offentlige kilder. Another purpose of the invention is to arrive at a device for simultaneous generation, intended to supply both heat and electricity to a building or the like in conjunction with the heat and electricity supplied to the building from public sources.

Nok en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en anordning og en fremgangsmåte til generering av både varmeenergi og elektrisk energi for en bygning, der anordningen og fremgangsmåten har høy virkningsgrad og er økonomisk . Another purpose of the present invention is to arrive at a device and a method for generating both heat energy and electrical energy for a building, where the device and the method have a high degree of efficiency and are economical.

Dessuten er det en hensikt med oppfinnelsen å komme frem til en anordning og en fremgangsmåte til generering av varmeenergi og elektrisk energi på grunnlag av varmebelastninger og elektriske belastninger som påtrykkes, der ytelsen av varmeenergi kan varieres uavhengig av den elektriske energi-ytelse. Furthermore, it is a purpose of the invention to come up with a device and a method for generating heat energy and electrical energy on the basis of heat loads and electrical loads that are applied, where the performance of heat energy can be varied independently of the electrical energy performance.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til en anordning og en fremgangsmåte til generering av elektrisitet og varme for en bygning i samarbeid med elektrisitet og varme som leveres til denne fra offentlige kilder, der den elektriske ytelse fra anordningen automatisk bringes"opp på et maksimum når den elektrisitet som er tilgjengelig fra offentlige kilder blir vesentlig redusert på grunn av kraftmangel, uansett den termiske belastning. A further purpose of the invention is to come up with a device and a method for generating electricity and heat for a building in cooperation with electricity and heat supplied to it from public sources, where the electrical output from the device is automatically "brought up to a maximum when the electricity available from public sources is significantly reduced due to power shortages, regardless of the thermal load.

For å oppfylle de foregående og andre hensikter, er man i henhold til oppfinnelsen kommet frem til en anordning for generering av varmeenergiytelser og elektriske energiytelser i overensstemmelse med de termiske belastningskrav og elektriske belastningskrav som stilles. Anordningen innbefatter en kraftkilde med variabel hastighet og en mekanisme for overføring av varmeenergi fra kraftkilden til et kjøleflui-dum. Det er også tilveiebragt en generator som drives av kraftkilden for å produsere elektrisk energi til den elektriske belastning. Utgangsfrekvensen for generatoren er uavhengig av hastigheten på kraftkilden. Det finnes også en mekanisme som tar ut den termiske energi fra kjølefluidet og leder dette til den termiske belastning. Sluttelig finnes det en anordning for overvåkning av belastningene og for regulering av de termiske og elektriske ytelser i overensstemmelse med belastningene ved uavhengig regulering av hastigheten på kraftkilden og utgangsfrekvensen fra generatoren, for å gi de ønskede termiske og elektriske energiytelser . In order to fulfill the foregoing and other purposes, according to the invention, a device has been arrived at for generating heat energy performances and electrical energy performances in accordance with the thermal load requirements and electrical load requirements that are set. The device includes a variable speed power source and a mechanism for transferring heat energy from the power source to a cooling fluid. A generator is also provided which is driven by the power source to produce electrical energy for the electrical load. The output frequency of the generator is independent of the speed of the power source. There is also a mechanism that extracts the thermal energy from the cooling fluid and directs this to the thermal load. Finally, there is a device for monitoring the loads and for regulating the thermal and electrical outputs in accordance with the loads by independently regulating the speed of the power source and the output frequency from the generator, to provide the desired thermal and electrical energy outputs.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Figur 1 skjematisk viser en anordning utført i henhold til oppfinnelsen, The invention is characterized by the features reproduced in the claims and will be explained in more detail in the following with reference to the drawings in which: Figure 1 schematically shows a device made according to the invention,

figur 2 er en kurve som viser ytelse i forhold til rotasjonshastighet for en typisk forbrenningsmotordrevet generatorenhet, figure 2 is a curve showing performance versus rotational speed for a typical internal combustion engine driven generator unit,

figur 3 er en kurve som viser kontinuerlig kraftytelse i forhold til rotasjonshastighet for en forbrenningsmotordrevet generatorenhet, Figure 3 is a graph showing continuous power output versus rotational speed for an internal combustion engine driven generator unit,

figur 4 er en kurve som viser varmeavgangen fra en forbrenningsmotor til dens kjølemiddel og ekshaust i forhold til rotasjonshastighet, figure 4 is a curve showing the heat loss from an internal combustion engine to its coolant and exhaust in relation to rotational speed,

figur 5 er en kurve som viser kraftytelse i forhold til varmeavgang fra en forbrenningsmotordrevet generatorenhet og fåes ved å sette sammen opptegningene som er vist på figurene 3 og 4, figure 5 is a curve showing power output in relation to heat output from an internal combustion engine driven generator unit and is obtained by combining the plots shown in figures 3 and 4,

figur 6 er en kurve som viser konstant rotasjonshastighet for en forbrenningsmotordrevet generatorenhet ved varierende kraftytelser sett i forhold til varmeavgangsmønsteret og figure 6 is a curve showing constant rotation speed for an internal combustion engine-driven generator unit at varying power outputs seen in relation to the heat discharge pattern and

figur 7 er en kurve som er så godt som identisk med figur 6, men den viser et arbeidsområde for varmekraft og elektriske kraftytelser i henhold til oppfinnelsen som er mekanisk og økonomisk gjennomførbart. figure 7 is a curve which is virtually identical to figure 6, but it shows a working range of thermal power and electric power outputs according to the invention which is mechanically and economically feasible.

På figur 1 er det vist en anordning 10 for samtidig generering av varme og elektrisitet. Anordningen 10 innbefatter en drivkraftkilde 12 som i den foretrukne utførelsesform er en f orbrenningsmotor av vanlig utførelse med variabel hastighet. Drivkraftkilden kan være drevet med diesel, bensin eller et hvilket som helst annet vanlig brendsel. En elektrisk vekselstrømgenerator 14 er innrettet til å bli drevet av motoren 12. I den foretrukne utførelsesform er generatoren 14 en generator som skal ha fast rotasjonshastighet og er innrettet til å opprettholde en maksimum frekvens på den elektriske strøm på 60 perioder. Generatoren 14 er innrettet til å levere den elektriske energi ved utgangen 15 for anordningen 10, og for dette formål kan en hvilken som helst typegenerator 14 benyttes, så lenge den kan passe til de øvrige deler av anordningen 10 som forklart i detalj i det følgende. En frekvensstyremotor 16 er også anbragt i tilknytning til generatoren 14 for å justere frekvensen fra denne, noe som også beskrives mer i detalj i det følgende. Figure 1 shows a device 10 for the simultaneous generation of heat and electricity. The device 10 includes a motive power source 12 which, in the preferred embodiment, is a conventional internal combustion engine with variable speed. The propulsion source can be powered by diesel, petrol or any other common fuel. An electric alternating current generator 14 is arranged to be driven by the motor 12. In the preferred embodiment, the generator 14 is a generator which shall have a fixed rotational speed and is arranged to maintain a maximum frequency of the electric current of 60 periods. The generator 14 is designed to supply the electrical energy at the output 15 for the device 10, and for this purpose any type of generator 14 can be used, as long as it can fit the other parts of the device 10 as explained in detail below. A frequency control motor 16 is also placed adjacent to the generator 14 to adjust the frequency from this, which is also described in more detail below.

Varmeytelsen 17 fra anordningen 10 fåes med den varme som motoren 12 avgir. For å optimalisere varmeytelsen, blir varme både fra motorblokken og fra ekshaustgassene samlet og ført til den termiske belastning som anordningen 10 skal betjene. I den viste utførelsesform fører en kjølefluidum-ledning 18 til motoren 12. Når et kjølefluidum passerer gjennom motoren 12, vil varmeenergi overføres til denne og bli ført gjennom utløpsledningen 20 til en foreløpig varmeutveksler 22. Ekshaustgassene fra motoren 12 samles og føres gjennom et ekshaustutløp 24 til varmeutveksleren 22. Ekshaustgassene passerer gjennom varmeutveksleren 22 og mer bestemt gjennom varmeutvekslerrør 26, og blir deretter ledet ut av systemet gjennom avtrekksrøret 28. Kjølefluidet kommer inn i varmeutveksleren 22 fra motoren 12, strømmer rundt røret 26 og mottar ytterligere varme fra ekshaustgassene som passerer gjennom røret 26. Kjølefluidet ledes så ut fra varmeutveksleren 22 gjennom et utløpsrør 30 fra varmeutveksleren og føres til en primær varmeutveksler 32. The heat output 17 from the device 10 is obtained with the heat that the motor 12 emits. In order to optimize the heating performance, heat both from the engine block and from the exhaust gases is collected and led to the thermal load that the device 10 must serve. In the embodiment shown, a cooling fluid line 18 leads to the engine 12. When a cooling fluid passes through the engine 12, heat energy will be transferred to it and be led through the outlet line 20 to a preliminary heat exchanger 22. The exhaust gases from the engine 12 are collected and led through an exhaust outlet 24 to the heat exchanger 22. The exhaust gases pass through the heat exchanger 22 and more specifically through the heat exchanger pipe 26, and are then led out of the system through the exhaust pipe 28. The coolant enters the heat exchanger 22 from the engine 12, flows around the pipe 26 and receives additional heat from the exhaust gases passing through the pipe 26. The cooling fluid is then led out from the heat exchanger 22 through an outlet pipe 30 from the heat exchanger and is led to a primary heat exchanger 32.

I den foretrukne utførelsesform blir varmeenergiytelsen 17 fra anordningen ledet til en bygning eller lignende gjennom et varmtvannsutløp 34. Vann er her benyttet som eksempel, men det skal påpekes at et hvilket som helst annet egnet fluidum kan benyttes for å føre frem varmeenergien. Straks bygningen har trukket ut eller brukt varmeenergien som føres frem til den fra utløpet 34, blir det kjølte vann ført tilbake til den primære varmeutveksler 32 gjennom et innløp 36. Det kjølte vann fra bygningen (eller sekundære fluidum) passerer gjennom varmeutveksleren 32 gjennom en rørledning 38. På denne måte vil varmeenergi fra det oppvarmede kjølefluidum som kommer inn i varmeutveksleren 32 bli overført fra vannet fra bygningen eller det sekundære vann i rørledningen 38, slik at varmt vann kan føres ut ved utløpet 34. Straks kjølefluidet har passert hele lengden av varmeutveksleren 32 og har avgitt sin varmeenergi til vannet som befinner seg i rørledningen 38, blir det ledet tilbake til innløpsledningen 18, slik at det dannes et lukket sløyfesy-stem for kjølefluidet. Varmeenergien som avgis av den samlede anordning 10 til varmebelastningen drar fordel av alle de termiske varmekilder som befinner seg i anordningen 10. Dette betyr at varmeenergi som kan fåes fra eventuelle gearkasser såvel som fra motorolje, også blir tatt opp av kjølefluidet i motorhuset 12. In the preferred embodiment, the heat energy output 17 from the device is led to a building or the like through a hot water outlet 34. Water is used here as an example, but it should be pointed out that any other suitable fluid can be used to convey the heat energy. As soon as the building has extracted or used the heat energy brought to it from the outlet 34, the cooled water is returned to the primary heat exchanger 32 through an inlet 36. The cooled water from the building (or secondary fluid) passes through the heat exchanger 32 through a pipeline 38. In this way, heat energy from the heated cooling fluid entering the heat exchanger 32 will be transferred from the water from the building or the secondary water in the pipeline 38, so that hot water can be discharged at the outlet 34. Immediately the cooling fluid has passed the entire length of the heat exchanger 32 and has given off its heat energy to the water in the pipeline 38, it is led back to the inlet line 18, so that a closed loop system is formed for the cooling fluid. The heat energy emitted by the overall device 10 to the heat load benefits from all the thermal heat sources located in the device 10. This means that heat energy that can be obtained from any gearboxes as well as from engine oil is also taken up by the cooling fluid in the engine housing 12.

Et egenartet trekk ved foreliggende oppfinnelse er mekanismen 40 som benyttes for å koble motoren 12 til generatoren 14 og som gjør det mulig å regulere hastigheten på inotoren 12 uten å variere utgangen fra generatoren 14. Mekanismen 40 danner således en anordning med variabel hastighetsinngang og en konstant hastighetsutgang. Dette gjør det mulig å ha større utgangsenergi til rådighet og/eller forbedret virkningsgrad for anordningen 10 ved delbelastning. Mekanismen 40 kan være en hvilken som helst av flere elektriske og/eller mekaniske anordninger som muliggjør en variabel hastighetsinngang og en utgang med konstant frekvens. Eksempler på slike mulige mekanismer innbefatter tannhjulssett med variabel hastig-hetsdrift, likestrøm motorgeneratorer med vekselstrømomfor-mere og viklede rotorindukjsons- generatorer eller såkalte universaltransformatorer. Selv om det endelige valg som gjelder hvilke av disse anordninger er best egnet for en bestemt anvendelse kan gjøres etter en sammenlignende analyse av anskaffelsesomkostninger og driftsomkostninger for hver enkelt, er én av de foretrukne mekanismer 40 som er vist på figur 1 episyklisk tannhjulssett 42. A unique feature of the present invention is the mechanism 40 which is used to connect the motor 12 to the generator 14 and which makes it possible to regulate the speed of the inotor 12 without varying the output from the generator 14. The mechanism 40 thus forms a device with a variable speed input and a constant speed output. This makes it possible to have greater output energy available and/or improved efficiency for the device 10 at partial load. The mechanism 40 may be any of several electrical and/or mechanical devices that enable a variable speed input and a constant frequency output. Examples of such possible mechanisms include gear sets with variable speed operation, direct current motor generators with alternating current converters and wound rotor induction generators or so-called universal transformers. Although the final choice as to which of these devices is best suited for a particular application can be made after a comparative analysis of acquisition costs and operating costs for each, one of the preferred mechanisms 40 shown in Figure 1 is epicyclic gear set 42.

Med tannhjulsettet 42 kan hastigheten på motoren 12 varieres slik at den gir en inngang med variabel hastighet. Imidlertid er tannhjulsettet 42 innrettet til å skape en konstant hastighetsutgang på akselen 44 for å drive generatoren 14 med en konstant hastighet. Dermed kan motorhastigheten 12 variere alt etter de termiske energibehov, idet tannhjulsettet 42 automatisk justerer utvekslingen slik at det fremkommer en konstant utgangshastighet ved generatoren 14. Dette skyldes det faktum at den nødvendige rotasjonshastighet på generatoren 14 i typiske tilfeller kan beregnes på grunnlag av den følgende ligning (1): With the gear set 42, the speed of the motor 12 can be varied so that it provides a variable speed input. However, the gear set 42 is arranged to create a constant speed output on the shaft 44 to drive the generator 14 at a constant speed. Thus, the engine speed 12 can vary according to the thermal energy requirements, as the gear set 42 automatically adjusts the ratio so that a constant output speed is produced at the generator 14. This is due to the fact that the required rotation speed of the generator 14 can in typical cases be calculated on the basis of the following equation (1):

Dermed skal en typisk firepolet generator ha en konstant inngangshastighet på 1.800 omdreininger pr. minutt for å holde en konstant frekvens på 60 perioder. Ved bruk av det episykliske tannhjulsett 42 kan dette opprettholdes samtidig med variasjon av hastigheten på motoren 12. Tannhjulsettet 42 er også koblet til frekvensstyremotoren 16, slik at det blir mulig å justere frekvensen for generatoren 14 i overensstemmelse med elektriske belastnigner som legges på anordningen 10 fra bygningen, uten at dette virker inn på eller krever forandringer i motorens 12 hastighet. Når mindre enn en maksimal elektrisk ytelse kreves fra generatoren 14, kan således generatorens 14 elektriske utgang reduseres i overensstemmelse med den elektriske belastning, uavhengig av bygningens varmebehov. Når bygningens varmebehov øker eller avtar, kan likeledes motorens hastighet økes eller reduseres tilsvarende for å avgi mer eller mindre varme, mens man bibeholder den ønskede elektriske ytelse det er behov for opp til generatorens 14 maksimum. Thus, a typical four-pole generator must have a constant input speed of 1,800 revolutions per second. minute to maintain a constant frequency of 60 periods. By using the epicyclic gear set 42, this can be maintained at the same time as varying the speed of the motor 12. The gear set 42 is also connected to the frequency control motor 16, so that it becomes possible to adjust the frequency of the generator 14 in accordance with the electrical load values placed on the device 10 from the building, without this affecting or requiring changes in the engine's 12 speed. When less than a maximum electrical output is required from the generator 14, the electrical output of the generator 14 can thus be reduced in accordance with the electrical load, regardless of the building's heating needs. When the building's heat demand increases or decreases, the motor's speed can likewise be increased or decreased accordingly to emit more or less heat, while maintaining the desired electrical output required up to the generator's 14 maximum.

For enheten finnes det et overvåknings og styresystem 50 for overvåkning av de termiske og elektriske belastninger som pålegges anordningen 10, såvel som til styring av de termiske og elektriske ytelser fra anordningen 10 i overensstemmelse med de belastningskrav som overvåkes. Styresystemet 50 må overvåke begge belastninger og regulere hastigheten på motoren 12 for å tilfredsstille den elektriske belastning, mens man så nær som mulig tilfredsstiller også de termiske belastningskrav. Samtidig må systemet overvåke omkostningene ved denne fortsatte drift, og bestemme når det er økonomisk ønskelig å stanse driften av anordningen 10 og ta den nødvendige varme og elektrisitet fra andre kilder. Hvis for eksempel anordningen 10 benyttes for å gi varme og elektrisitet til en bygning, vil denne også ha tilførsel av varme og elektrisitet fra det offentlige nett. Styresystemet 50 må utføre de økonomiske betraktninger som er nødvendige og bestemme i hvilken grad bygningens behov for varme og elektrisitet skal tilfredsstilles av utenforliggende kilder og/eller av anordingen 10. Sluttelig vil overvåkningssy-stemet 50 kontinuerlig overvåke den innkommende spenning fra det offentlige nett og automatisk starte opp anordningen 10 for å gi maksimal elektrisk ytelse uansett varmebehovet bygningen har i tilfelle det skjer en svikt i krafttilførs-elen som i vesentlig grad reduserer eller helt bryter elektrisitetstilførselen fra de offentlige kilder. For the unit, there is a monitoring and control system 50 for monitoring the thermal and electrical loads imposed on the device 10, as well as for controlling the thermal and electrical performance from the device 10 in accordance with the load requirements being monitored. The control system 50 must monitor both loads and regulate the speed of the motor 12 to satisfy the electrical load, while also satisfying the thermal load requirements as closely as possible. At the same time, the system must monitor the costs of this continued operation, and decide when it is economically desirable to stop the operation of the device 10 and take the necessary heat and electricity from other sources. If, for example, the device 10 is used to provide heat and electricity to a building, this will also have a supply of heat and electricity from the public grid. The control system 50 must carry out the economic considerations that are necessary and determine the extent to which the building's need for heat and electricity is to be satisfied by external sources and/or by the device 10. Finally, the monitoring system 50 will continuously monitor the incoming voltage from the public grid and automatically start up the device 10 to provide maximum electrical output regardless of the building's heating needs in the event of a failure in the power supply which significantly reduces or completely interrupts the electricity supply from the public sources.

Elektrisk behov er den parameter som har høyest prioritet i overvåknings-og styresystemet 50. For å unngå et komplisert system med anordninger for utkobling av belastninger, er generatoranordningen 10 beregnet slik at den er istand til å tilfredsstille de maksimale elektriske belastninger i bygningen der den er installert eller del av bygningens elektriske belastning som får krafttilførsel fra genere-ringsanordningen 10. Selv om den elektriske belastning i bygningen der anordningen 10 er installert kan overvåkes med i og for seg vanlige midler, er det fordelaktig at styresystemet 50 overvåker elektrisitetsbehovet og bygningens belastning direkte ved hjelp av en vanlig transduktor. Electrical demand is the parameter that has the highest priority in the monitoring and control system 50. In order to avoid a complicated system with devices for disconnecting loads, the generator device 10 is designed so that it is able to satisfy the maximum electrical loads in the building where it is installed or part of the building's electrical load that receives power from the generating device 10. Although the electrical load in the building where the device 10 is installed can be monitored by usual means, it is advantageous that the control system 50 monitors the electricity demand and the building's load directly using a conventional transducer.

Styresystemet 50 overvåker også varmebehovet i bygningen ved å måle forandringer i temperaturen i bygningens sekundære kjølevann fra det punkt der det forlater anordningen 10 ved utløpet 34 til det punkt der vannet kommer tilbake til anordningen 10 ved innløpet 36. Jo større bygningens varmebehov er, desto større vil temperaturforskjellen være mellom det vann som forlater røret 34 og kommer tilbake ved røret 36. Dette varmebehov kan være i form av oppvarming av bygningen under vintermånedene eller kjøling av bygningen med et klimaanlegg under sommermånedene. Styreledninger 52, 54 er vist og benyttet til overvåkning av bygningens varmebehov. Styresystemet 50 regulerer likeledes brendseltilførselen til motoren 12 ved hjelp av en gassmåler eller væskemåler (ikke vist) etter behov. Omkostningene for elektrisitet og varme utenfra fra offentlige kilder såvel som omkostningene ved det brendsel som motoren 12 forbruker, blir matet inn i hukom-melsen for styresystemet 50. Dette kan gjøres ved vanlige anordninger og fortrinnsvis med standard mikrobrikke teknik-ker. Denne informasjon blir benyttet i beregninger som utføres av styresystemet 50 som forklart mer i detalj i det følgende. The control system 50 also monitors the heat demand in the building by measuring changes in the temperature of the building's secondary cooling water from the point where it leaves the device 10 at the outlet 34 to the point where the water returns to the device 10 at the inlet 36. The greater the building's heat demand, the greater the temperature difference will be between the water that leaves the pipe 34 and returns at the pipe 36. This heat demand can be in the form of heating the building during the winter months or cooling the building with an air conditioner during the summer months. Control lines 52, 54 are shown and used for monitoring the building's heat demand. The control system 50 likewise regulates the fuel supply to the engine 12 by means of a gas meter or liquid meter (not shown) as required. The costs for electricity and heat from outside from public sources as well as the costs of the fuel that the engine 12 consumes are fed into the memory for the control system 50. This can be done by usual devices and preferably with standard microchip techniques. This information is used in calculations carried out by the control system 50 as explained in more detail below.

Styresystemet 50 Innbefatter også ledninger 56 som fører til motoren 12 for å styre dennes hastighet og ledninger 58, 60 og 62 som fører til frekvensregulerlngsmotoren 16 og generatoren 14, for å styre den elektriske ytelse fra anordningen 10. The control system 50 also includes wires 56 leading to the motor 12 to control its speed and wires 58, 60 and 62 leading to the frequency control motor 16 and the generator 14 to control the electrical output from the device 10.

Under anordningens 10 normale drift overvåker styresystemet 50 tidspunktet for når behovet for elektrisk kraft for en bygning som anordningen 10 er installert i kommer opp på en på forhånd bestemt verdi. Styresystemet 50 sender da et signal som skal låse frekvensens styremotor 16, starte opp motoren 12 og drive denne opp til synkron generatorhastighet. Systemet fullfører så en oppvarmningssyklus. Styresystemet 50 overvåker også den termiske belastning og varierer omdreiningstallet for motoren 12, samtidig med at behovet for elektrisk energi tilfredsstilles. Styresystemet 50 velger den motorhastighet 12 som best passer til den elektriske belastning og varmebelastningen. Styremotoren 16 for frekvens øker i hastighet eller reduserer hastighet, alt etter hva som er nødvendig for at generatoren 14 skal få en frekvens på 60 perioder. Styresystemet 50 overvåker også kontinuerlig den innkommende spenning fra utenforliggende offentlige kilder. Hvis et spenningsfall finner sted og dermed signa-liserer et betydelig fall i den elektriske energi som er tilgjengelig fra offentlige kilder, for eksempel ved strøm-brudd, vil styresystemet 50 automatisk regulere anordningen 10 opp til maksimal elektrisk ytelse, mens varme kan ledes vekk til omgivelsene om nødvendig, avhengig av bygningens varmebehov. Nøkkelen til dette reguleringsprogram er at varmebehovene til bygningen blir ignorert sammen med andre foretrukne økonomiske driftsverdler når man befinner seg i slike nødtilstander. During the device 10's normal operation, the control system 50 monitors the time when the need for electrical power for a building in which the device 10 is installed reaches a predetermined value. The control system 50 then sends a signal to lock the frequency control motor 16, start the motor 12 and drive it up to synchronous generator speed. The system then completes a warm-up cycle. The control system 50 also monitors the thermal load and varies the speed of the motor 12, while the need for electrical energy is satisfied. The control system 50 selects the engine speed 12 that best suits the electrical load and the heat load. The control motor 16 for frequency increases in speed or reduces speed, depending on what is necessary for the generator 14 to obtain a frequency of 60 periods. The control system 50 also continuously monitors the incoming voltage from outside public sources. If a voltage drop takes place and thus signals a significant drop in the electrical energy available from public sources, for example in the event of a power cut, the control system 50 will automatically regulate the device 10 up to maximum electrical output, while heat can be diverted to the surroundings if necessary, depending on the building's heating needs. The key to this regulation program is that the heating needs of the building are ignored along with other preferred economic operating values when in such emergency situations.

Det skal nu vises til figurene 2 -7, der kurven 60 på figur 2 viser kraftytelsen i forhold til rotasjonshastighet for en typisk forbrenningsmotor 12. Hvis motoren 12 var koblet direkte til generatoren 14, slik tilfellet er i mange tidligere kjente utførelser, blir motoren 12 begrenset til en fast hastighet som er nødvendig for å drive generatoren 14 med en konstant hastighet. Dermed vil ytelsen fra motoren 12 bli begrenset til den maksimale kapasitet denne motor har ved den bestemte hastighet som er valgt. Det tilgjengelige kraftområde ved denne hastighet kan for eksempel være som vist på figur 2 med linjen A-B. Under slike forhold vil ytelsen ikke bare være begrenset til en brøkdel av motorens toppytelse, men motorens virkningsgrad faller dramatisk når motoren arbeider med redusert belastning. Den mulighet foreliggende oppfinnelse byr på til å variere motorens hastighet uten å forandre utgangsfrekvensen fra generatoren 14, fører til en betydelig økning i den ytelse som står til rådighet og/eller forbedret virkningsgrad ved delbelastning. Reference will now be made to figures 2-7, where the curve 60 in figure 2 shows the power output in relation to rotational speed for a typical internal combustion engine 12. If the engine 12 were connected directly to the generator 14, as is the case in many previously known designs, the engine 12 becomes limited to a fixed speed which is necessary to drive the generator 14 at a constant speed. Thus, the performance from the motor 12 will be limited to the maximum capacity this motor has at the particular speed that has been selected. The available power range at this speed can, for example, be as shown in Figure 2 with the line A-B. Under such conditions, performance will not only be limited to a fraction of the engine's peak performance, but the engine's efficiency will drop dramatically when the engine is operating at reduced load. The possibility the present invention offers to vary the speed of the engine without changing the output frequency from the generator 14, leads to a significant increase in the performance available and/or improved efficiency at partial load.

Etter det som her er forklart fremgår det at det alltid er ønskelig å drive motoren 12 så nær som mulig opp til dens normalytelse ved en gitt hastighet, for derved å bringe virkningsgraden opp så høyt som mulig og redusere driftsom-kostningene for motoren 12. Figur 3 gjengir en kurve 62 som viser kontinuerlig normalytelse i forhold til rotasjonshastighet for motoren 12, koblet direkte til en generator. Som man ser vil utgangsytelsen falle til null, mens rotorhastig-heten fremdeles er positiv. Dette skyldes den kraft som er nødvendig i motoren 12 for å overvinne dens egne innvendige friksjonstap. På samme måte er figur 4 en typisk kurve 64 for varmeavgivning fra motoren 12 både til kjølemiddel og ekshaust, sett i forhold til rotasjonshastighet for motoren 12. Hvis figur 3 og 4 settes sammen til en eneste kurve, blir resultatet den kurve 65 som er gjengitt på figur 5 og som viser forholdet mellom kraftytelse og varmeavgivning ved forskjellige hastigheter for motoren 12 som er koblet til generatoren 14. From what has been explained here, it appears that it is always desirable to drive the motor 12 as close as possible to its normal performance at a given speed, in order to thereby bring the degree of efficiency as high as possible and reduce the operating costs for the motor 12. Figure 3 shows a curve 62 showing continuous normal performance versus rotational speed for the motor 12, connected directly to a generator. As can be seen, the output power will drop to zero, while the rotor speed is still positive. This is due to the power required in the motor 12 to overcome its own internal frictional losses. Similarly, figure 4 is a typical curve 64 for heat release from the engine 12 both to coolant and exhaust, seen in relation to the rotational speed of the engine 12. If figures 3 and 4 are combined into a single curve, the result is the curve 65 which is reproduced in Figure 5 and which shows the relationship between power output and heat output at different speeds for the engine 12 which is connected to the generator 14.

I ideelle situasjoner vil varmebelastningene og de elektriske belastninger som ligger på anordningen 10 alltid følge langs den sammenhengende kurve 65 på figur 5. I praksis er imidlertid dette ikke tilfelle. Når man for eksempel har en vinternatt der anordningen 10 leverer varme og elektrisitet til en bygning, vil varmebelastningen som skapes av bygningens behov være på en toppverdi, mens den elektriske belastning vil være meget lav. Under disse forhold vil varmebelastningen og den elektriske belastningen for bygningen ligge et eller annet sted i området ved punktet A. Dette punkt er helt tydelig langt fra den sammenhengende kurve 65. Dette betyr at motoren 12 må arbeide ved en høyere hastighet, men ved redusert belastning. Opptegning av linjer for konstant hastighet ved forskjellige varmebelastninger og elektriske belastninger fører til de kurver som er vist på figur 6. Denne grafiske fremstilling gjengir motorhastighet (linjene X-6X) ved enhver gitt elektrisk belastning og varmebelast-ning, mens man antar i forbindelse med den grafiske fremstilling som er vist på figur 6, at den maksimale elektriske ytelse generatoren 14 er istand til, representeres av 5y. Ved anvendelse av en grafisk fremstilling av den type som er vist på figur 6, er det mulig å velge den rette driftshas-tighet når som helst den elektriske belastning og varmebelastningen er kjent. Det er klart at behovene for elektrisitet og varme må falle innenfor yteevnen for motoren 12 og generatoren 14, og dette er representert av det området som omsluttes av linjene R-S, S-T og T-R. Disse tre linjer angir varme-og elektrisitetsytelsene for motoren 12 og generatoren 14. In ideal situations, the heat loads and the electrical loads on the device 10 will always follow along the continuous curve 65 in Figure 5. In practice, however, this is not the case. When, for example, you have a winter night where the device 10 supplies heat and electricity to a building, the heat load created by the building's needs will be at a peak value, while the electrical load will be very low. Under these conditions, the heat load and the electrical load for the building will lie somewhere in the area of point A. This point is quite clearly far from the continuous curve 65. This means that the motor 12 must work at a higher speed, but at a reduced load . Plotting lines for constant speed at various heat loads and electrical loads leads to the curves shown in Figure 6. This graphical representation reproduces motor speed (lines X-6X) at any given electrical load and heat load, while assuming in connection with the graphic representation shown in Figure 6, that the maximum electrical output generator 14 is capable of, is represented by 5y. By using a graphical representation of the type shown in Figure 6, it is possible to select the correct operating speed whenever the electrical load and the heat load are known. It is clear that the needs for electricity and heat must fall within the performance of the motor 12 and the generator 14, and this is represented by the area enclosed by the lines R-S, S-T and T-R. These three lines indicate the heat and electricity performances of the engine 12 and the generator 14.

Selv om et hvilket som helst punkt i flaten R-S-T-R som er definert ovenfor i forbindelse med figur 6 kan være mulig, vil anordningen 10 ikke kunne arbeide økonomisk ved mange av disse punkter. Dette skyldes det faktum at anordningen 10 til frembringelse av både varme og elektrisitet må dra fordel av både den elektriske ytelse og varmeytelsen for å komme opp på de økonomi verdi er som man oppnår ved offentlige anlegg som leverer elektrisitet til bygningen, både til oppvarming og andre belastninger. Punktene R og S for eksempel er ikke ønskelige arbeidspunkter for anordningen 10, siden det ikke frembringes noe elektrisitet og det er meget lite effektivt å la motoren 12 være i drift bare for å gjenvinne varme fra denne for å tilfredsstille bygningens varmebehov. Det er derfor nødvendig å innbygge en begrensning i styresystemet 50 som tar hensyn til økonomien ved bruken av anordningen 10. En slik begrensning må innbefatte krav til og verdien av elektrisitet, varme og brendsel, såvel som andre faktorer som tar hensyn til kapitalutlegg, driftsomkostninger og omkost-ninger til vedlikehold av anordningen 10. En omkostnings-fordelsberegning setter styresystemet 50 istand til å bestemme om fortsatt drift av anordningen 100 er økonomisk ønskelig eller ikke. Denne beregning gjøres med den følgende ligning (2): Although any point in the plane R-S-T-R defined above in connection with Figure 6 may be possible, the device 10 will not be able to operate economically at many of these points. This is due to the fact that the device 10 for generating both heat and electricity must take advantage of both the electrical performance and the heat performance in order to reach the economic value that is achieved with public facilities that supply electricity to the building, both for heating and other loads. The points R and S, for example, are not desirable working points for the device 10, since no electricity is produced and it is very inefficient to leave the motor 12 in operation only to recover heat from it to satisfy the building's heating needs. It is therefore necessary to build a limitation into the control system 50 which takes account of the economy when using the device 10. Such a limitation must include requirements for and the value of electricity, heat and fuel, as well as other factors which take account of capital expenditure, operating costs and costs for maintaining the device 10. A cost-benefit calculation enables the control system 50 to decide whether continued operation of the device 100 is financially desirable or not. This calculation is made with the following equation (2):

I ligning (2) ovenfor er kW den elektriske belastning på anordningen til samtidig frembringelse av varme og elektrisitet, målt i kilowatt; CkW er omkostningene for elektrisitet fra offentlige kilder i kroner pr. kilowatt-time; J er varmebelastningen på anordningen 10 i joule pr. time; CJ er omkostningene for varme til bygningen fra andre kilder så som elektrisitet, olje eller naturgass, innbefattende de lave virkningsgrader man står overfor ved omforming av brendselet til nyttig varmeenergi i kroner pr. joule; F er brendsel-strømmen til motoren 12 for anordningen 10, målt i liter pr. time eller i joule pr. time, alt etter motorens 12 type og type av brendsel det er tale om og CF er omkostningene for anordningens brendselforbruk i kroner pr. liter eller joule, mens K er en konstant som er større enn 1,0 og san tar hensyn til pengeverdi, slitasje på anordningen 10, vedlikehold og enhver annen faktor som innvirker på økonomien ved driften av anordningen 10. Det er klart at om K øker, vil dette ytterligere begrense driften av anordningen 10 til samtidig frembringelse av varme og elektrisitet og derved redusere hyppigheten av bruken av anordningen og varigheten ved hvergangs bruk. In equation (2) above, kW is the electrical load on the device for the simultaneous production of heat and electricity, measured in kilowatts; CkW is the cost of electricity from public sources in kroner per kilowatt-hour; J is the heat load on the device 10 in joules per hour; CJ is the cost of heat to the building from other sources such as electricity, oil or natural gas, including the low efficiencies faced when converting the fuel into useful heat energy in kroner per joule; F is the fuel flow to the engine 12 for the device 10, measured in liters per hour or in joules per hour, depending on the engine 12 type and the type of fuel in question and CF is the cost of the device's fuel consumption in kroner per liters or joules, while K is a constant greater than 1.0 and san takes into account monetary value, wear and tear on the device 10, maintenance and any other factor affecting the economics of operating the device 10. It is clear that if K increases , this will further limit the operation of the device 10 to the simultaneous production of heat and electricity and thereby reduce the frequency of use of the device and the duration of each use.

Innfører man de økonomiske begrensninger som representeres av ligning (2) på figur 6, får man den grafiske fremstilling som er gjengitt på figur 7. Egentlig er den grafiske fremstilling på figur 7 identisk med figur 6, bortsett fra tilføyelse av linjén U-V, som representerer den ovennevnte økonomiske begrensning. Det skraverte område som ligger innenfor linjene U-V, V-T og T-U, angir arbeidsområdet som både er mekanisk og økonomisk utnyttbart for anordningen 10. Når styresystemet 50 under normal drift av anordningen 10 over våker behovene for varme og elektrisitet som anordningen 10 skal tilfredsstille, og finner at de ligger innenfor det skraverte området på figur 7, vil anordningen 10 til samtidig frembringelse av varme og elektrisitet, settes i drift for å tilfredsstille de nevnte energibehov ved å variere hastigheten på motoren 12 og den elektriske ytelse fra generatoren 14 uavhengig av hverandre. Skulle imidlertid styresystemet 50 finne at varme og/eller elektrisitetsbehovene faller utenfor det skraverte området på figur 7, vil anordningen 10 ikke bli satt i drift. If you introduce the financial constraints represented by equation (2) in figure 6, you get the graphic representation that is reproduced in figure 7. Actually, the graphic representation in figure 7 is identical to figure 6, apart from the addition of the line U-V, which represents the above financial limitation. The shaded area that lies within the lines U-V, V-T and T-U indicates the working area that is both mechanically and economically usable for the device 10. When the control system 50 during normal operation of the device 10 monitors the needs for heat and electricity that the device 10 must satisfy, and finds that they lie within the shaded area in Figure 7, the device 10 for the simultaneous generation of heat and electricity will be put into operation to satisfy the aforementioned energy needs by varying the speed of the engine 12 and the electrical output from the generator 14 independently of each other. However, should the control system 50 find that the heat and/or electricity needs fall outside the shaded area in Figure 7, the device 10 will not be put into operation.

Som nevnt tidligere, overvåker styresystemet 50 også den elektriske spenning på kraft fra offentlige kilder til bygningen der anordningen 10 er installert. I en situasjon der man har strømbrudd eller overslag, vil spenningen fra det offentlige strømnett falle betydelig eller bli null. Under slike forhold er styresystemet 50 beregnet på å avføle dette betydelige spenningstall og å sørge for oppstarting av anordningen 10. Anordningen 10 bringes så opp til driftstil-stand for å tilfredsstille bygningens elektriske behov eller for i det minste å frembringe den maksimale elektriske ytelse som står til rådighet fra anordningen 10. De økonomiske begrensninger og varmebegrensninger som er knyttet til driften av anordningen 10, blir da satt til side i denne nødsituasjon, hvis de da ikke passer sammen med behovet for elektrisitet. Når man har et strømbrudd, vil med andre ord styresystemet 50 ignorere de vanlige begrensninger når det gjelder varme og økonomi, og regulere motorens hastighet slik at man tilfredsstiller behovet for elektrisitet ved anordningens kontinuerlige ytelse, hvis ikke punktet for både varmebegrensninger og økonomiske begrensninger ligger innenfor det skraverte område som er gjengitt på figur 7. Dette betyr at anordningen 10 vil arbeide lite effektivt og til og med kan slippe varme ut i den omgivende luft om nødvendig, for å levere elektrisitet til bygningen i en slik nødsituasjon. As mentioned earlier, the control system 50 also monitors the electrical voltage of power from public sources to the building where the device 10 is installed. In a situation where there is a power cut or surge, the voltage from the public power grid will drop significantly or become zero. Under such conditions, the control system 50 is designed to sense this significant voltage figure and to ensure that the device 10 is started. The device 10 is then brought up to operating condition to satisfy the building's electrical needs or to at least produce the maximum electrical output that is at the disposal of the device 10. The financial limitations and heat limitations which are linked to the operation of the device 10 are then set aside in this emergency situation, if they then do not fit together with the need for electricity. In other words, when there is a power outage, the control system 50 will ignore the usual limitations in terms of heat and economy, and regulate the speed of the motor so as to satisfy the need for electricity by the device's continuous performance, if the point for both heat limitations and economic limitations is not within the shaded area shown in figure 7. This means that the device 10 will work inefficiently and may even release heat into the surrounding air if necessary, to supply electricity to the building in such an emergency.

Skulle bruddet i strømtilførselen finne sted mens anordningen 10 allerede er i normal drift, vil styresystemet 50 overvåke dette og hindre anordningen 10 i å koble tilbake til offentlig kraft uten hensyn til de økonomiske begrensninger og varmebegrensningene. Alt etter anordningen for konstant hastighetsinngang eller konstant frekvensutgang, som er valgt for anvendelse sammen med anordningen 10, kan det være nødvendig å fastlegge motorens 12 hastighet slik at den svarer til generatorens synkronhastighet for å opprettholde en konstant frekvens hvis referansesignalet fra strømnettet forsvinner. Should the break in the power supply take place while the device 10 is already in normal operation, the control system 50 will monitor this and prevent the device 10 from connecting back to public power without regard to the economic limitations and heat limitations. Depending on the device for constant speed input or constant frequency output, which is selected for use with the device 10, it may be necessary to determine the speed of the motor 12 so that it corresponds to the synchronous speed of the generator in order to maintain a constant frequency if the reference signal from the mains disappears.

Av det som er gjengitt ovenfor, ser man at foreliggende oppfinnelse er et overordentlig økonomisk og effektivt system til generering av både varme og elektrisk kraft til en bygning i samarbeid med krafttilførselen man får fra offentlige kilder. Oppfinnelsen sørger også for maksimal tilførsel av elektrisk kraft under nødsituasjoner der man har strøm-brudd eller overslag i en offentlig kilde. From what has been reproduced above, it can be seen that the present invention is an extremely economical and efficient system for generating both heat and electric power for a building in cooperation with the power supply obtained from public sources. The invention also ensures a maximum supply of electrical power during emergency situations where there is a power outage or a surge in a public source.

På grunn av evnen til å variere motorens hastighet uavhengig av utgangsfrekvensen fra generatoren i anordningen, kan anordningen ifølge oppfinnelsen uavhengig tilfredsstille varmebehov og behov for elektrisitet bygningen har, i motsetning til tidligere kjente utførelser. Styresystemet som er knyttet til foreliggende oppfinnelse vil imidlertid bare tre i virksomhet under forhold som krever maksimal virkningsgrad og driftsøkonomi når det tar i betraktning omkostningene ved tilførsel av kraft fra offentlige kilder, hvis da ikke systemet arbeider under en nødsituasjon. Due to the ability to vary the engine's speed independently of the output frequency from the generator in the device, the device according to the invention can independently satisfy the building's heating and electricity needs, in contrast to previously known designs. However, the control system associated with the present invention will only come into operation under conditions that require maximum efficiency and operating economy when it takes into account the costs of supplying power from public sources, if the system does not work during an emergency situation.

Claims

1. Device for the simultaneous generation of heat and electricity comprising an electric generator and an engine for operating this, where heat developed in the engine during operation is transferred to a coolant, characterized in that the engine has adjustable speed and that the generator is a synchronous generator where the frequency of the generated electricity is independent of the engine's speed, as a control arrangement between the engine and generator enables independent regulation of the speed of the engine and the generator and that organs are arranged to transfer heat from the refrigerant to a point of consumption, and that other organs are arranged to monitor needs and regulate heating output and electrical output, independently of each other in accordance with the needs, on the basis of economic considerations and with regard to the possibilities of supplying heat and electricity from outside, by regulating the speed of the engine and the frequency of the generator, independently of each other.

2. Device as stated in claim 1, characterized in that the drive device between the engine and the generator has an input with variable speed and an output with constant speed, to enable regulation of the engine's speed while maintaining the generator's output frequency.

3. Device as stated in claim 2, characterized in that the device with variable speed input and constant speed output comprises a gear set with drive parts that have variable speed.

4. Device as stated in claim 3, characterized in that the gear set comprises an epicyclic gear set.

5. Device as stated in claim 4, characterized in that the epicyclic gear set is connected to a frequency control device.

6. Device as stated in claim 2, characterized in that the engine is an internal combustion engine.

7. Device as stated in one or more of the preceding claims, characterized by a primary heat exchanger which is designed to transfer heat from the refrigerant to a second fluid which conducts heat to the place of consumption.

8. Device as set forth in claim 7, characterized in that the primary heat exchanger is arranged to transfer heat from the combustion engine's exhaust gas to the second fluid for transmission to the point of consumption.

9. Device as specified in one or more of the preceding claims, characterized in that the monitoring and control device comprises organs that are designed for operating economy and parameters for optimal performance when the electrical energy available to the consumer from external sources is significantly reduced , so that the device provides maximum electrical performance.