WO2011141248A2 - Überwachungsstation, insbesondere für pipelines - Google Patents

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WO2011141248A2
WO2011141248A2 PCT/EP2011/055606 EP2011055606W WO2011141248A2 WO 2011141248 A2 WO2011141248 A2 WO 2011141248A2 EP 2011055606 W EP2011055606 W EP 2011055606W WO 2011141248 A2 WO2011141248 A2 WO 2011141248A2
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thermal energy
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power supply
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Bernd Gromoll
Martin Kautz
Jochen SCHÄFER
Bernd Wacker
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F24F5/0021—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice using phase change material [PCM] for storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/50—Control or safety arrangements characterised by user interfaces or communication
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • Monitoring station in particular for pipelines
  • the invention relates to a monitoring station, in particular for pipelines.
  • Unmanned monitoring stations monitoring technical equipment are used, for example, for long-distance pipelines, such as natural gas pipelines.
  • the aim is to detect in predetermined spatial intervals, for example every 10 km, the condition of pipelines, each ⁇ ava monitoring stations.
  • corresponding modules in the form of sensor modules and, if appropriate, also communication modules are installed in the monitoring station.
  • the sensor modules detect the state of the pipeline and possibly also the operating state of the components installed in the monitoring station via corresponding measurements.
  • the communication modules are used to forward the measurements recorded with sensor modules to a central control center, which can initiate countermeasures in the event of malfunctions or irregularities .
  • the monitoring stations require energy for the sensors, communication modules, etc., primarily in the form of electrical power. To ensure a reliable operation of monitoring stations, a secure power supply (eg 5 kW per station) is therefore an important criterion.
  • Monitoring stations are often used in uninhabited areas and in harsh climatic areas, e.g. in very cold
  • the monitoring station comprises a number of electrically operated modules, which are one or more sensor modules for acquiring measured values in the surroundings of the monitoring station and optionally also one or more communication modules, with which the sensed data is transmitted via a corresponding communication link (FIG. eg via radio or wired) to a central location.
  • a plurality of power supply components is integrated, which on the one or more electrical Energyversor ⁇ supply components include, used for electrical operation of the or of the modules, and the other one or more thermal energy supply components for receiving and delivering thermal energy.
  • the thermal energy supply components allow the storage or the transfer of thermal energy in a suitable manner, whereby depending on the application, a cooling or heating of a corresponding medium can be effected.
  • the monitoring station according to the invention is characterized as ⁇ by that, the one or more electrical and thermal energy during operation of the components
  • Monitoring station can be controlled so that predetermined operating conditions of the monitoring station are met. That means, in the monitoring station, a suitable nete control is provided, which ensures that are ensured by using electrical and thermal energy supply components uniform operating conditions.
  • the one or more electrical power supply components are controllable such that the number of modules is provided an amount of electrical energy required for their operation in the form of current or voltage.
  • the one or more thermal Energyfferskompo ⁇ components are preferably controlled such that a predetermined operating temperature range for the one or more electric energy supply component in the operation of the monitoring station and / or the one or sustainer modules upright ⁇ th is. This ensures in a suitable manner that the operation of the monitoring station is ensured even under difficult climatic conditions, in particular at extremely high or low temperatures or extreme temperature fluctuations between day and night.
  • At least one electrical power supply component is configured such that it at least partially generated ⁇ source electric power from a renewable energy.
  • at least one thermal energy supply component is designed such that it is operated at least partially with a regenerative energy source.
  • Sources of renewable energy ⁇ include, in particular, hydroelectric power, wind energy, solar radiation, geothermal energy, and the like.
  • the one or more electrical power supply components comprise one or more of the following components which generate electrical current from a certain type of energy:
  • a wind turbine a water turbine, a water wheel, a gas turbine, an electrical energy storage (eg a battery), a solar Stirling plant, a Verbrennungsmo ⁇ tor (eg operated with gas or diesel), an organic Rankine cycle turbine, a thermoelectric generator, a photovoltaic system.
  • the solar-Stirling system han ⁇ delt it is essentially a Stirling engine, which via a mechanical heat input in the form of solar energy, and from this generated electrical energy. In this case, a parabolic mirror is used to focus the solar radiation, thereby generating the heat required to operate the engine.
  • Organic Rankine Cycle turbines are turbines that operate in the same way as steam turbines but use an organic medium instead of water.
  • the one or more thermal energy supply components comprise one or more of the following components:
  • a solar thermal system a thermal energy storage, in particular a latent heat storage and / or a thermo-physical heat storage and / or a thermochemical heat storage, a heat exchanger, in particular an air-to-air heat exchanger, a refrigerator, in particular an absorption and / or Adsorptionskarltemaschine.
  • PCM phase change material
  • PCM phase change material
  • PCM materials which contain a phase change material which absorbs heat energy during the transition from one phase to another.
  • the transition from the solid to absorbed liquid phase heat energy which can then be discharged through the medium during the solidification of the phase change material again.
  • PCM materials with suitable phase change temperatures are used.
  • PCM materials are paraffins with phase change temperatures between 40 ° C and 70 ° C and also water, which has a phase change temperature of 0 ° C.
  • ambient temperatures should be reached which are higher than the phase change temperature to thereby charge the PCM memory with heat energy. This heat energy can then be released again at lower temperatures.
  • At least one thermal energy component which is one or more thermal Ener ⁇ gie Grande includes, for maintaining a predetermined temperature range in an operating space of the surveil ⁇ monitoring station in a supply air and a recirculation mode operable.
  • the operating room one or more components of the monitoring station are housed, for their reliable operation must be ensured that a certain operating temperature is maintained.
  • the supply air operation ambient air is supplied to the thermal energy store (s), whereas in air recirculation mode, the air in the operating room is circulated via the thermal energy supply component. Both in recirculation mode and in the supply air ⁇ operation, a cooling operation or a heating ⁇ space of the operating space can be achieved depending on the application.
  • the charging of the thermal energy storage is effected in the incoming air is appropriately cooled.
  • the operating room can be suitably heated in the supply air mode by discharging the thermal energy store (s). the.
  • the thermal energy store s. the.
  • the recirculation mode is used in particular when the temperature difference between ambient air and air in the operating room exceeds a predetermined threshold, ie is particularly large.
  • the monitoring station at least one electrical Energyversor ⁇ supply component having at least one thermal Energyver ⁇ sorgungskomponente cooperates such that waste heat generated by the elec tric ⁇ energy supply component is received by the thermal energy supply component.
  • an energy-efficient operation of the energy supply components is achieved by the use of waste heat.
  • a thermal energy supply ⁇ unit comprises an absorption and / or adsorption refrigerating machine and other thermal energy supply component, a thermal energy storage.
  • a thermal energy storage is when charging with thermal energy for cooling the chiller of the chiller be ⁇ uses.
  • a recooler is when using Absorptions L. Adsorption chillers to maintain the cooling process is essential. By coupling the recooler to a thermal energy storage, the operation of the absorption or adsorption chiller can be ensured even at higher temperatures.
  • the monitoring station the thermal energy storage of the other thermal energy supply component is used for storing heat which will be Tar ⁇ of the type used for operating the absorption refrigerating machine ⁇ or adsorption heat source.
  • ⁇ of the type used for operating the absorption refrigerating machine ⁇ or adsorption heat source.
  • the thermal energy store of the other thermal energy supply component is discharged with the cold generated via the absorption or adsorption chiller, which means that the thermal energy store is charged with cold.
  • the loaded with cold thermal energy storage can then be used at a later date to provide additional refrigeration capacity in addition to the generated by the absorption or adsorption refrigeration refrigeration.
  • the plurality of power supply components and in particular the entire monitoring station in a closed and preferably thermally insulated unit is integrated, particularly in the form of an igloo.
  • the use of an igloo has the advantage that the over ⁇ wachungsstation can withstand high wind and snow loads and a favorable surface-to-volume ratio for the monitoring station is guaranteed.
  • a diagnosis unit which detects the operating state of the plurality of power supply components and / or modules of the monitoring station via geeigne- th measurements, the diagnostic values of the diagnostic ⁇ unit transmitted through a communication module of the monitoring station to a central location can be.
  • a suitable remote monitoring not only the monitored technical equipment, but also the components of the monitoring station can be ensured.
  • Progno ⁇ sen can be made for maintenance intervals of the monitoring station based on the diagnostic values.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a heat exchanger used in an off ⁇ guide of the invention with PCM heat store.
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating an interaction of thermal power supply units according to an embodiment of the invention.
  • the monitoring station according to the invention described below is used in climatically extreme areas with very high or very low ambient temperatures or very large temperature fluctuations.
  • the monitoring station is used in particular for monitoring of a gas pipeline and comprises corresponding sensors and communication modules with which the operation of the pipeline is monitored.
  • Such monitoring stations are set up every 10 km along a gas pipeline.
  • the data collected by the sensors of the monitoring station is transmitted over a corresponding communication module of the monitoring station to a central location, which evaluates these data and thus gege ⁇ appropriate, errors, such as may result from the pipeline leaking gas notice and can initiate appropriate countermeasures.
  • the monitoring ⁇ station includes an electric power supply device in which at least one electrical power supply component is provided for providing electrical power to the sensors and communication modules.
  • the monitoring ⁇ station further comprises at least one thermal energy sorgungskomponente for delivering and receiving of thermal energy, which interacts in such a manner with the electrical power supply component and / or the sensors and Ltdunikationsmodu ⁇ len that predetermined operating conditions, and more particularly to a predetermined operating temperature range is maintained.
  • the operation of the monitoring station is controlled by a suitable integrated control.
  • the monitoring station and its electrical power supply provide, under all external circumstances, sufficient power on the order of 1 to 10 kW, preferably 5 kW, to supply the monitoring and communication components to the pipeline.
  • a suitable thermal and electrical integration is achieved.
  • the components of the monitoring station are housed in a standardized closed unit, in particular in a suitable container.
  • a suitable container may have the shape of an igloo or egg ⁇ ner hemisphere in order to withstand such high wind or snow loads because of the favorable surface-to-volume ratio.
  • the unit is isolated in geeigne ⁇ ter manner.
  • a vacuum insulation, a vacuum ball granules, Schaumpolystryrol, Neo por®, a surface coating, a transparent heat ⁇ insulation and the like may be provided.
  • a wind turbine an electrical energy store (in particular a battery), a gas or diesel engine, a micro gas turbine, a Stirling engine or a solar Stirling engine, an organic Rankine cycle turbine, a thermoelectric generator gate, a photovoltaic system. All of these components generate electrical energy, preferably using those components which are regenerative energy sources, ie Wind, hydropower, solar, geothermal and the like, for power generation.
  • thermal energy supply components one or more of the following components are used in the embodiment described here:
  • a latent heat storage with PCM material a Solarther mie system with heat storage, a heat exchanger, in particular with a PCM memory, an absorption or adsorpt onshimltemaschine, a thermophysical or thermochemi shear heat storage.
  • the integrated in the monitoring station controller independently controls the needed energy requirements in accordance with current / heat / cooling demand and, as appropriate alarm, warning and Sta ⁇ tusmeldungen from which are transmitted via the communication modules to the central body.
  • the monitoring station can, optionally, a separate diagnostic unit umfas ⁇ sen which detected via corresponding measurements Diagnoseda ⁇ th sends concerning the operation of the components of the monitoring ⁇ station to a central control via a communication ⁇ module. Based on the diagnostic data, forecasts for maintenance intervals of the components of the monitoring station can then be determined.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a usable in the erfindungsge ⁇ MAESSEN monitoring station heat exchanger.
  • the structure of the heat exchanger is known per se, so that only the relevant components of the invention are explained.
  • the heat exchanger is designated by the reference numeral 3 and comprises a PCM heat storage 301 with suitable phase change material.
  • the heat exchanger can be operated in the recirculation mode or in the supply air mode who ⁇ .
  • the supply air operation is indicated by arrows P, which are provided for reasons of clarity only partially with this reference numeral.
  • the recirculation mode is indicated by a dashed arrow P '. Between supply air and recirculation mode is changed by the operation of an outside air damper 302.
  • the Klap ⁇ pe is in a horizontal position, is incoming air before, the arrows P is guided in a operating space in the ambient air from the outside in accordance with in which the corresponding communication or sensor modules of the monitoring station or the electrical power supply components of the monitoring station are located.
  • the communication and sensor modules are shown schematically by reference numeral 1 and the electrical power supply components schematically by reference numeral 2 in the form of corresponding boxes.
  • the circulating air is recirculated within the operating room without recirculating ambient air.
  • the outside air damper 302 is in a vertical position.
  • the heat exchanger in FIG. 1 can be operated when using the monitoring station in a climatic area in which there are strong temperature fluctuations between day and night.
  • the PCM heat accumulator is completely discharged. If the ambient temperatures rise due to strong solar radiation above a predetermined value and in particular on the phase change temperature, the heat exchanger of Fig. 1 is operated in supply air mode, which has the consequence that the supplied ambient air is cooled by the PCM heat storage and thereby charging the Heat storage is effected. Exceeds the day the temperature difference between ambient air and air in the operating room approved the Budapest ⁇ threshold value, in the recirculation mode vice scarf ⁇ tet, whereby a constant operating temperature in the cool loading operating space is maintained even at high outside temperatures. The heat storage is loaded successively.
  • the heat exchanger is again operated in the supply air mode, whereby a discharge of the energy storage is effected by supply of cold air, which is heated in the Entla ⁇ tion and thus with higher temperature is supplied to the operating room. In this way, a constant operating temperature in the operating room is guaranteed even at night.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of thermal energy supply components integrated in the monitoring station according to the invention.
  • a thermal energy supply components a recooling system 300 with heat exchanger 303 with PCM memory 301, an absorption refrigeration ⁇ machine 4 and a solar thermal system 5 are provided.
  • the recooling system 300 heat is exchanged with a liquid coolant in a corresponding cooling circuit, which is connected via inputs 3a and 3b to the absorption chiller 4, with the environment.
  • the cold water circuit of the known absorption chiller 4 is also shown.
  • 401 denotes the space to be cooled of the monitor station, which through terminals 4a and 4b connected to the components shown as a black box ⁇ absorption refrigeration machine.
  • This chiller is equipped in a conventional manner, inter alia, with a recooler, an expeller, a condenser and an evaporator. With these components, heat is removed from the environment in a corresponding cooling process.
  • the absorption refrigerating machine 4 may be used for cooling the above ⁇ be written operating space with components contained therein. 1 and 2
  • a heat source for the absorption ⁇ chiller is the solar thermal system 5, which also has a fluid circuit, which is connected via terminals 5a and 5b with the absorption chiller.
  • the solvent is heated in the expeller of the Ab ⁇ sorptionshimltemaschine.
  • the flow directions of the fluid circuits just described are indicated by corresponding arrows.
  • temperatures in the circuits at corresponding positions for the fluids flowing therein are reproduced. The temperatures are only examples and can gegebe ⁇ appropriate, also lie in another area. In the context of the embodiment of Fig.
  • the re-cooling system 300 is used to reduce the absorption refrigerating machine ge ⁇ suitable gurzu special.
  • the liquid heated during the re-cooling is cooled by the latent heat accumulator 301, as a result of which this heat accumulator is charged.
  • the latent heat storage then heat in analogy to Fig. 1 ambient air and are discharged.
  • a plurality of thermal energy supply components can be appropriately combined as appropriate, thereby to support the operation of the different power supply components to each other and to provide a consistent as possible Radiotem ⁇ temperature in an operating room of the monitoring station.
  • ⁇ d can be used as an electrical energy supply component, a cogeneration unit, ie an internal combustion engine with exhaust gas heat exchanger and electric generator, wherein a large thermal heat storage is loaded during operation of the cogeneration plant.
  • the exhaust gas heat is also used to maintain a minimum temperature in a corresponding operating room.
  • the charged heat storage is used in particular when the cogeneration plant fails, in which case the thermal heat storage required for the operation of the components of the monitoring station Maintains minimum temperature.
  • the exhaust heat can also be USAGE ⁇ det to drive an absorption chiller.
  • the monitoring station can stand on stilts or piles, so as to protect them against environmental influences, such as flood.
  • the surveil ⁇ monitoring station can, depending on purpose, ie, to be adapted to the climatic conditions in which the station is used as a function.
  • the temperature level and the phase change temperature of a corresponding thermal energy storage can be ⁇ is suitable. In cold regions, the temperature level and thus the phase change temperature are rather low. If appropriate, water can also be used as the phase change material.
  • surveil ⁇ monitoring station has a number of advantages.
  • the monitoring station is very robust against weather and climatic conditions.
  • an environmentally friendly energy supply of over ⁇ wachungsstation can be achieved by using renewable energy sources, particularly solar, water and wind.
  • the use of simple and low-maintenance components can ensure reliable operation of the monitoring station.
  • the design of the monitoring station as a closed container, the station can be very well protected against vandalism.
  • Thenikauchungssta- tion in particular ensures a very secure autonomous operation, the remotely monitored appropriately and given ⁇ if can also be controlled remotely.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsstation, insbesondere für Pipelines, mit einer Anzahl von elektrisch betriebenen Modulen (1). Die Überwachungsstation umfasst eine Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten (2, 3, 4, 5), umfassend eine oder mehrere elektrische Energieversorgungskomponenten (2) zum elektrischen Betrieb des oder der Module (1) und eine oder mehrere thermische Energieversorgungskomponenten (3, 4, 5) zur Aufnahme und Abgabe von thermischer Energie. Die einen oder mehreren elektrischen und thermischen Energieversorgungskomponenten sind erfindungsgemäß derart steuerbar, dass vorbestimmte Betriebsbedingungen der Überwachungsstation eingehalten werden.

Description

Beschreibung
Überwachungsstation, insbesondere für Pipelines Die Erfindung betrifft eine Überwachungsstation, insbesondere für Pipelines.
Unbemannte Überwachungsstationen, welche technische Einrichtungen überwachen, werden beispielsweise für sich über große Distanzen erstreckende Pipelines, wie z.B. Erdgas-Pipelines, eingesetzt. Ziel ist es dabei, in vorbestimmten, räumlichen Abständen, z.B. alle 10 km, den Zustand der Pipelines mit je¬ weiligen Überwachungsstationen zu erfassen. Hierzu sind entsprechende Module in der Form von Sensormodulen und gegebe- nenfalls auch Kommunikationsmodulen in der Überwachungsstation installiert. Die Sensormodule erfassen dabei den Zustand der Pipeline und gegebenenfalls auch den Betriebszustand der in der Überwachungsstation verbauten Komponenten über entsprechende Messungen. Die Kommunikationsmodule dienen zum Weiterleiten der mit Sensormodulen erfassten Messungen an eine zentrale Leitstelle, welche bei Fehlfunktionen bzw. Un¬ regelmäßigkeiten Gegenmaßnahmen einleiten kann. Die Überwachungsstationen benötigen dabei Energie für die Sensoren, Kommunikationsmodule usw., vorrangig in der Form von elektri- schem Strom. Um einen zuverlässigen Betrieb von Überwachungsstationen zu gewährleisten, ist somit eine sichere Stromversorgung (z.B. 5 kW pro Station) ein wichtiges Kriterium.
Überwachungsstationen werden häufig in unbewohnten Gegenden und in rauen klimatischen Gebieten, wie z.B. in sehr kalten
Regionen bzw. auch in sehr heißen Regionen (z.B. Wüstenregionen), aufgestellt. Bei dem Betrieb der Überwachungsstation ist deshalb sicherzustellen, dass die darin verbauten Komponenten auch unter rauen Bedingungen funktionstüchtig bleiben. Herkömmlicherweise werden in Überwachungsstationen kleine Gasmotoren (z.B. Gas oder Diesel) betrieben. Diese Motoren müssen zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs der Überwachungsstation redundant ausgeführt sein. Aufgrund der rauen klimatischen Gegebenheiten führt dies zu sehr kurzen Wartungsintervallen und eine entsprechend hohen Wartungsauf¬ wand . Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Überwachungsstati¬ on, insbesondere für Pipelines, derart auszugestalten, dass ein zuverlässiger Betrieb der Überwachungsstation mit möglichst geringem Wartungsaufwand gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird durch die Überwachungsstation gemäß Pa¬ tentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Überwachungsstation umfasst eine Anzahl von elektrisch betriebenen Modulen, bei denen es sich um ein oder mehrere Sensormodule zur Erfassung von Messwerten im Umfeld der Überwachungsstation sowie gegebenenfalls auch um ein oder mehrere Kommunikationsmodule handelt, mit denen die sen- sierte Daten über eine entsprechende Kommunikationsverbindung (z.B. über Funk oder auch drahtgebunden) an eine zentrale Stelle übermittelt werden. In der Überwachungsstation ist eine Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten integriert, welche zum einen eine oder mehrere elektrische Energieversor¬ gungskomponenten umfassen, die zum elektrischen Betrieb des oder der Module dienen, und zum anderen eine oder mehrere thermische Energieversorgungskomponenten zur Aufnahme und Abgabe von thermischer Energie. Die thermischen Energieversorgungskomponenten ermöglichen in geeigneter Weise die Speicherung bzw. den Übertrag von thermischer Energie, wodurch je nach Anwendungsfall eine Kühlung bzw. eine Erwärmung eines entsprechenden Mediums bewirkt werden kann.
Die erfindungsgemäße Überwachungsstation zeichnet sich da¬ durch aus, dass die einen oder mehreren elektrischen und thermischen Energieversorgungskomponenten im Betrieb der
Überwachungsstation derart gesteuert werden, dass vorbestimmte Betriebsbedingungen der Überwachungsstation eingehalten werden. Das heißt, in der Überwachungsstation ist eine geeig- nete Steuerung vorgesehen, welche sicherstellt, dass unter Verwendung von elektrischen und von thermischen Energieversorgungskomponenten gleichmäßige Betriebsbedingungen gewährleistet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die eine oder mehreren elektrischen Energieversorgungskomponenten derart steuerbar, dass der Anzahl von Modulen eine für deren Betrieb erforderliche elektrische Energiemenge in der Form von Strom bzw. Spannung bereitgestellt wird. Demgegenüber sind die eine oder mehreren thermischen Energieversorgungskompo¬ nenten vorzugsweise derart steuerbar, dass im Betrieb der Überwachungsstation ein vorbestimmter Betriebstemperaturbereich für die eine oder mehreren elektrischen Energieversor- gungskomponenten und/oder das oder die Module aufrecht erhal¬ ten wird. Hierdurch wird in geeigneter Weise sichergestellt, dass der Betrieb der Überwachungsstation auch unter schwierigen klimatischen Bedingungen, insbesondere bei extrem hohen oder tiefen Temperaturen bzw. bei extremen Temperaturschwan- kungen zwischen Tag und Nacht, gewährleistet ist.
Um einen energieeffizienten und möglichst autarken Betrieb der Überwachungsstation zu gewährleisten, ist in einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform zumindest eine elektrische Energieversorgungskomponente derart ausgestaltet, dass sie zumindest teilweise aus einer regenerativen Energie¬ quelle elektrische Energie erzeugt. Analog ist vorzugsweise zumindest eine thermische Energieversorgungskomponente derart ausgestaltet, dass sie zumindest teilweise mit einer regene- rativen Energiequelle betrieben wird. Regenerative Energie¬ quellen umfassen dabei insbesondere Wasserkraft, Windenergie, Sonnenstrahlen, Erdwärme und dergleichen. Je nach Ausstellort der Überwachungsstation stehen in der Regel im Umfeld der Station eine oder mehrere dieser regenerativen Energiequellen zur Verfügung, welche dann in geeigneter Weise zum autarken Betrieb der Überwachungsstation genutzt werden können. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsstation umfassen die eine oder die mehreren elektrischen Energieversorgungskomponenten eine oder mehrere der folgenden Komponenten, die aus einer bestimmten Energieart elektrischen Strom generieren:
eine Windturbine, eine Wasserturbine, ein Wasserrad, eine Gasturbine, einen elektrischen Energiespeicher (z.B. eine Batterie) , eine Solar-Stirling-Anlage, einen Verbrennungsmo¬ tor (z.B. mit Gas oder Diesel betrieben), eine Organic- Rankine-Cycle-Turbine, einen thermoelektrischen Generator, eine Photovoltaikanlage . Bei der Solar-Stirling-Anlage han¬ delt es sich im Wesentlichen um einen Stirling-Motor, der über eine Wärmezufuhr in der Form von Solarenergie mechanische, und hieraus elektrische Energie generiert. Dabei wird ein Parabolspiegel zur Fokussierung der Sonnenstrahlung verwendet, um hierdurch die zum Betrieb des Motors erforderliche Wärme zu generieren. Bei Organic-Rankine-Cycle-Turbinen handelt es sich um Turbinen, welche analog zu Dampfturbinen betrieben werden, jedoch anstatt Wasser ein organischen Medium verwenden.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsstation umfassen die eine oder mehreren thermischen Energieversorgungskomponenten eine oder mehrere der folgenden Komponenten:
eine Solarthermie-Anlage, einen thermischen Energiespeicher, insbesondere einen Latentwärmespeicher und/oder einen thermo- physikalischen Wärmespeicher und/oder einen thermochemischen Wärmespeicher, einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Luft-Luft-Wärmeübertrager, eine Kältemaschine, insbesondere eine Absorptions- und/oder Adsorptionskältemaschine.
Bei der Verwendung von Wärmeübertragern bzw. thermischen Energiespeichern können in einer besonders bevorzugten Aus- führungsform sog. PCM-Speicher zum Einsatz (PCM = Phase Chan- ge Material) , welche ein Phasenwechselmaterial enthalten, das beim Übergang von einer Phase zur anderen Wärmeenergie aufnimmt. Insbesondere wird beim Übergang von der festen zur flüssigen Phase Wärmeenergie aufgenommen, welche anschließend über das Medium beim Erstarren des Phasenwechselmaterials wieder abgegeben werden kann. Je nach Einsatz der Überwachungsstation werden PCM-Materialien mit geeigneten Phasen- wechseltemperaturen verwendet. Beispiele von PCM-Materialien sind Paraffine mit Phasenwechseltemperaturen zwischen 40 °C und 70 °C bzw. auch Wasser, welches eine Phasenwechseltempe- ratur von 0 °C aufweist. Je höher die Temperaturen sind, in denen die Überwachungsstation aufgestellt wird, desto höher sollte die Phasenwechseltemperatur des PCM-Materials liegen. Insbesondere sollten Umgebungstemperaturen erreicht werden, welche höher als die Phasenwechseltemperatur liegen, um hierdurch den PCM-Speicher mit Wärmeenergie zu laden. Diese Wärmeenergie kann dann bei niedrigeren Temperaturen wieder abgegeben werden.
In einer besonders bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Überwachungsstation ist zumindest eine thermische Energieversorgungskomponente, welche eine oder mehrere thermische Ener¬ giespeicher umfasst, zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Temperaturbereichs in einem Betriebsraum der Überwa¬ chungsstation in einem Zuluftbetrieb und einem Umluftbetrieb betreibbar. In dem Betriebsraum sind dabei eine oder mehrere Komponenten der Überwachungsstation untergebracht, für deren zuverlässigen Betrieb sichergestellt werden muss, dass eine bestimmte Betriebstemperatur eingehalten wird. Im Zuluftbetrieb wird dem oder den thermischen Energiespeichern Umgebungsluft zugeführt, wohingegen im Umluftbetrieb die Luft im Betriebsraum über die thermische Energieversorgungskomponente umgewälzt wird. Sowohl im Umluftbetrieb als auch im Zuluft¬ betrieb kann je nach Anwendungsfall ein Kühlen des Betriebs¬ raums oder ein Beheizen des Betriebsraums erreicht werden. Bei höheren Umgebungstemperaturen außerhalb des Betriebsraums wird im Zuluftbetrieb der Betriebsraum geeignet gekühlt, in¬ dem ein Laden der thermischen Energiespeicher bewirkt wird. Bei niedrigeren Umgebungstemperaturen (z.B. bei Nacht) kann im Zuluftbetrieb der Betriebsraum geeignet beheizt werden, indem der oder die thermischen Energiespeicher entladen wer- den. In Analogie zum Zuluftbetrieb kann im Umluftbetrieb bei höheren Umgebungstemperaturen ein Kühlen des Betriebsraum und bei niedrigen Temperaturen ein Beheizen des Betriebsraums erreicht werden. Der Umluftbetrieb kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungluft und Luft im Betriebsraum einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, d.h. besonders groß ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungsstation wirkt zumindest eine elektrische Energieversor¬ gungskomponente mit zumindest einer thermischen Energiever¬ sorgungskomponente derart zusammen, dass eine von der elek¬ trischen Energieversorgungskomponente erzeugte Abwärme von der thermischen Energieversorgungskomponente aufgenommen wird. Hierdurch wird ein energieeffizienter Betrieb der Energieversorgungskomponenten durch die Nutzung von Abwärme erreicht .
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsstation umfasst eine thermische Energieversorgungs¬ einheit eine Absorptions- und/oder Adsorptions-Kältemaschine und eine andere thermische Energieversorgungskomponente einen thermischen Energiespeicher. In einer Variante wird der thermische Energiespeicher bei seinem Aufladen mit thermischer Energie zur Kühlung des Rückkühlers der Kältemaschine be¬ nutzt. Ein Rückkühler ist bei der Verwendung von Absorptionsbzw. Adsorption-Kältemaschinen zur Aufrechterhaltung des Kühlprozesses unabdingbar. Durch die Kopplung des Rückkühlers an einen thermischen Energiespeicher kann der Betrieb der Absorptions- bzw. Adsorptions-Kältemaschine auch bei höheren Temperaturen sichergestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungsstation wird der thermische Energiespeicher der anderen thermischen Energieversorgungskomponente zum Speichern von Wärme genutzt, welche von der zum Betrieb der Absorptions¬ bzw. Adsorptions-Kältemaschine verwendeten Wärmequelle abge¬ geben wird. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Wärmeleis- tung durch die Wärmequelle bereitgestellt werden, da zuviel erzeugte Wärmeenergie durch den thermischen Energiespeicher aufgenommen wird, welche zu einem späteren Zeitpunkt (d.h. wenn die Wärmequelle weniger Wärme bereitstellt) wieder abge- geben werden kann. Ebenso ist es möglich, dass der thermische Energiespeicher der anderen thermischen Energieversorgungskomponente mit der über die Absorptions- bzw. Adsorptions- Kältemaschine generierten Kälte entladen wird, was bedeutet, dass der thermische Energiespeicher mit Kälte beladen wird. Der mit Kälte beladene thermische Energiespeicher kann dann zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden, um neben der von der Absorptions- bzw. Adsorptions-Kältemaschine erzeugten Kälte zusätzliche Kälteleistung bereitzustellen. Um die Überwachungsstation besonders gut gegen Umwelteinflüs¬ se bzw. auch Vandalismus zu schützen, ist in einer bevorzug¬ ten Ausführungsform die Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten und insbesondere die gesamte Überwachungsstation in einer geschlossenen und vorzugsweise thermisch isolierten Einheit integriert, insbesondere in der Form eines Iglus. Die Verwendung eines Iglus weist den Vorteil auf, dass die Über¬ wachungsstation hohe Wind- und Schneelasten aushalten kann und ein günstiges Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis für die Überwachungsstation gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überwachungsstation ist eine Diagnoseeinheit vorgesehen, welche den Betriebszustand der Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten und/oder der Module der Überwachungsstation über geeigne- te Messungen erfasst, wobei die Diagnosewerte der Diagnose¬ einheit über ein Kommunikationsmodul der Überwachungsstation an eine zentrale Stelle übertragen werden können. Auf diese Weise kann eine geeignete Fernüberwachung nicht nur der überwachten technischen Einrichtung, sondern auch der Komponenten der Überwachungsstation gewährleistet werden. Insbesondere können basierend auf den Diagnosewerten entsprechende Progno¬ sen für Wartungsintervalle der Überwachungsstation getroffen werden . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines in einer Aus¬ führungsform der Erfindung verwendeten Wärmeübertragers mit PCM-Wärmespeicher ; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche ein Zusammenwirken von thermischen Energieversorgungseinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht .
Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Überwachungs¬ station wird in klimatisch extreme Gebiete mit sehr hohen bzw. sehr niedrigen Umgebungstemperaturen bzw. sehr großen Temperaturschwankungen eingesetzt. Die Überwachungsstation dient insbesondere zur Überwachung von einer Gaspipeline und umfasst entsprechende Sensoren und Kommunikationsmodule, mit denen der Betrieb der Pipeline überwacht wird. Üblicherweise werden solche Überwachungsstationen alle 10 km entlang einer Gaspipeline aufgestellt. Die über die Sensoren der Überwa- chungsstation erfassten Daten werden über ein entsprechendes Kommunikationsmodul der Überwachungsstation an eine zentrale Stelle gesendet, welche diese Daten auswertet und somit gege¬ benenfalls Fehler, wie z.B. aus der Pipeline austretendes Gas, feststellen kann und geeignete Gegenmaßnahmen einleiten kann.
Da die Kommunikationsmodule und Sensoren der Überwachungssta¬ tion elektrische Energie benötigen, umfasst die Überwachungs¬ station eine elektrische Energieversorgungseinrichtung, in der zumindest eine elektrische Energieversorgungskomponente zum Bereitstellen von elektrischer Energie für die Sensoren bzw. Kommunikationsmodule vorgesehen ist. Die Überwachungs¬ station umfasst ferner zumindest eine thermische Energiever- sorgungskomponente zur Abgabe und Aufnahme von thermischer Energie, welche derart mit der elektrischen Energieversorgungskomponente und/oder den Sensoren und Kommunikationsmodu¬ len wechselwirkt, dass vorbestimmte Betriebsbedingungen und insbesondere ein vorbestimmter Betriebstemperaturbereich aufrecht erhalten wird. Der Betrieb der Überwachungsstation wird dabei über eine geeignete integrierte Steuerung geregelt.
Durch die Überwachungsstation und deren elektrischer Energie- Versorgung wird unter allen äußeren Umständen eine ausreichende Leistung in der Größenordnung von 1 bis 10 kW, vorzugsweise 5 kW, zur Versorgung der Überwachungs- und Kommunikationskomponenten an der Pipeline zur Verfügung gestellt. Dabei wird eine geeignete thermische und elektrische Integra- tion erreicht. Die Komponenten der Überwachungsstation werden in einer standardisierten abgeschlossenen Einheit, insbesondere in einem geeigneten Container, untergebracht. Zum Beispiel kann eine solche Einheit die Form eines Iglus bzw. ei¬ ner Halbkugel aufweisen, um so hohen Wind- bzw. Schneelasten aufgrund des günstigen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisses standzuhalten. Vorzugsweise ist die Einheit dabei in geeigne¬ ter Weise isoliert. Zur Isolierung der standardisierten Einheit gegen Erwärmung bzw. Auskühlung kann z.B. eine Vakuum- Isolation, ein Vakuum-Kugelgranulat, Schaumpolystryrol , Neo- por®, eine Oberflächenbeschichtung, eine transparente Wärme¬ dämmung und dergleichen vorgesehen sein.
In der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Überwachungsstation sind als elektrische Energieversorgungskomponenten eine oder mehrere der folgenden Komponenten vorgesehen:
ein Windrad, ein elektrischer Energiespeicher (insbesondere eine Batterie), ein Gas- bzw. Dieselmotor, eine Mikrogastur- bine, ein Stirling-Motor bzw. ein Solar-Stirling-Motor, eine Organic-Rankine-Cycle-Turbine, ein thermoelektrischer Genera- tor, eine Photovoltaikanlage . All diese Komponenten erzeugen elektrische Energie, wobei vorzugsweise solche Komponenten verwendet werden, welche regenerative Energiequellen, d.h. Windkraft, Wasserkraft, Sonnenenergie, Erdwärme und derglei chen, zur Energieerzeugung verwenden.
Als thermische Energieversorgungskomponenten werden in der hier beschriebenen Ausführungsform ein oder mehrere der fol genden Komponenten verwendet:
ein latenter Wärmespeicher mit PCM-Material , eine Solarther mie-Anlage mit Wärmespeicher, ein Wärmeübertrager, insbeson dere mit einem PCM-Speicher, eine Absorptions- oder Adsorpt onskältemaschine, ein thermophysikalischer oder thermochemi scher Wärmespeicher.
Die in der Überwachungsstation integrierte Steuerung regelt selbständig den benötigten Energiebedarf gemäß Strom-/Wärme- /Kältebedarf und setzt gegebenenfalls Alarm-, Warn- und Sta¬ tusmeldungen ab, welche über die Kommunikationsmodule an die zentrale Stelle übermittelt werden. Die Überwachungsstation kann gegebenenfalls eine eigenständige Diagnoseeinheit umfas¬ sen, welche über entsprechende Messungen erfasste Diagnoseda¬ ten betreffend den Betrieb der Komponenten der Überwachungs¬ station an eine zentrale Leitstelle über ein Kommunikations¬ modul sendet. Basierend auf den Diagnosedaten können dann Prognosen für Wartungsintervalle der Komponenten der Überwachungsstation ermittelt werden.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines in der erfindungsge¬ mäßen Überwachungsstation verwendbaren Wärmeübertragers. Der Aufbau des Wärmeübertragers ist dabei an sich bekannt, so dass lediglich die für die Erfindung relevanten Komponenten erläutert werden. Der Wärmeübertrager ist mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet und umfasst einen PCM-Wärmespeicher 301 mit geeignetem Phasenwechselmaterial . Der Wärmeübertrager kann dabei im Umluftbetrieb oder im Zuluftbetrieb betrieben wer¬ den. Der Zuluftbetrieb ist durch Pfeile P angedeutet, welche aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen versehen sind. Demgegenüber ist der Umluftbetrieb durch einen gestrichelten Pfeil P' angedeutet. Zwischen Zuluft- und Umluftbetrieb wird durch die Betätigung einer Außenluftklappe 302 gewechselt. Befindet sich die Klap¬ pe in horizontaler Stellung, liegt Zuluftbetrieb vor, in dem Umgebungsluft von außen gemäß den Pfeilen P in einen Be- triebsraum geführt wird, in dem sich die entsprechenden Kommunikations- bzw. Sensormodule der Überwachungsstation bzw. die elektrischen Energieversorgungskomponenten der Überwachungsstation befinden. Die Kommunikations- und Sensormodule sind dabei schematisch durch Bezugszeichen 1 und die elektri- sehen Energieversorgungskomponenten schematisch durch Bezugszeichen 2 in der Form entsprechender Boxen wiedergegeben. Im Unterschied zum Zuluftbetrieb wird im Umluftbetrieb innerhalb des Betriebsraums die Luft umgewälzt, ohne dass Umgebungsluft zugeführt wird. In diesem Fall befindet sich die Außenluft- klappe 302 in vertikaler Stellung.
Erfindungsgemäß kann durch geeignete Steuerung des Zuluft¬ bzw. Umluftbetriebs je nach Umgebungstemperatur erreicht werden, dass die Temperatur innerhalb des Betriebsraums mög- liehst konstant gehalten wird, so dass keine extremen Tempe¬ raturschwankungen auftreten, welche zu einem Ausfall von Komponenten der Überwachungsstation führen können. Im Folgenden wird beispielhaft erläutert, wie der Wärmeübertrager in Fig. 1 bei der Verwendung der Überwachungsstation in einem klima- tischen Gebiet betrieben werden kann, in dem starke Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht vorliegen.
Zu Tagesanfang ist dabei der PCM-Wärmespeicher komplett entladen. Steigen die Umgebungstemperaturen durch starke Sonnen- einstrahlung über einen vorbestimmten Wert und insbesondere über die Phasenwechseltemperatur, wird der Wärmeübertrager der Fig. 1 im Zuluftbetrieb betrieben, was zur Folge hat, dass die zugeführte Umgebungsluft durch den PCM-Wärmespeicher gekühlt wird und hierdurch ein Aufladen des Wärmespeichers bewirkt wird. Überschreitet tagsüber die Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Luft im Betriebsraum den vorbe¬ stimmten Schwellenwert, wird in den Umluftbetrieb umgeschal¬ tet, wodurch eine konstante kühle Betriebstemperatur im Be- triebsraum auch bei hohen Außentemperaturen aufrecht erhalten wird. Dabei wird der Wärmespeicher sukzessive beladen. Sinkt schließlich die Umgebungstemperatur bei Eintritt der Dunkelheit unter die Phasenwechseltemperatur des PCM-Wärme- speichers, wird der Wärmeübertrager wiederum im Zuluftbetrieb betrieben, wodurch eine Entladung des Energiespeichers durch Zufuhr von Kaltluft bewirkt wird, welche im Rahmen der Entla¬ dung erwärmt wird und hierdurch mit höherer Temperatur dem Betriebsraum zugeführt wird. Auf diese Weise wird auch nachts eine gleichbleibende Betriebstemperatur im Betriebsraum gewährleistet .
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform von in der erfindungsgemäßen Überwachungsstation integrierten thermischen Energieversorgungskomponenten. Dabei sind als thermische Energieversorgungskomponenten ein Rückkühlsystem 300 mit Wärmeübertrager 303 mit PCM-Speicher 301, eine Absorptionskälte¬ maschine 4 und eine Solarthermie-Anlage 5 vorgesehen. Mit dem Rückkühlsystem 300 wird Wärme mit einem flüssigen Kühlmittel in einem entsprechenden Kühlkreislauf, der über Eingänge 3a und 3b mit der Absorptionskältemaschine 4 verbunden ist, mit der Umgebung ausgetauscht. In Fig. 2 ist ferner der Kaltwasserkreislauf der an sich bekannten Absorptionskältemaschine 4 wiedergegeben. Dabei bezeichnet 401 den zu kühlenden Raum der Überwachungsstation, welcher über Anschlüsse 4a und 4b mit Komponenten der als Black-Box dargestellte Absorptionskälte¬ maschine verbunden ist. Diese Kältemaschine ist in an sich bekannter Weise unter anderem mit einem Rückkühler, einem Austreiber, einem Kondensator und einem Verdampfer ausgestattet. Mit diesen Komponenten wird in einem entsprechenden Kühlprozess der Umgebung Wärme entzogen wird.
Die Absorptionskältemaschine 4 kann zur Kühlung des oben be¬ schriebenen Betriebsraums mit darin enthaltenen Komponenten 1 und 2 eingesetzt werden. Als Wärmequelle für die Absorptions¬ kältemaschine dient die Solarthermie-Anlage 5, welche auch über einen Flüssigkeitskreislauf verfügt, der über Anschlüsse 5a und 5b mit der Absorptionskältemaschine verbunden ist. Über die Solarthermie-Anlage wird in dem Austreiber der Ab¬ sorptionskältemaschine das Lösungsmittel erhitzt. Die Fluss¬ richtungen der soeben beschriebnen Flüssigkeitskreisläufe sind durch entsprechende Pfeile angedeutet. Ferner sind in den Kreisläufen an entsprechenden Positionen Temperaturen für die darin fließenden Flüssigkeiten wiedergegeben. Die Temperaturen sind dabei lediglich beispielhaft und können gegebe¬ nenfalls auch in einem anderen Bereich liegen. Im Rahmen der Ausführungsform der Fig. 2 wird das Rückkühlsystem 300 dazu genutzt, um die Absorptionskältemaschine ge¬ eignet rückzukühlen . Die bei der Rückkühlung erwärmte Flüssigkeit wird dabei im Falle von höheren Umgebungstemperaturen (d.h. insbesondere tagsüber) durch den Latentwärmespeicher 301 gekühlt, wodurch dieser Wärmespeicher geladen wird. Im
Nachtbetrieb kann der Latentwärmespeicher dann in Analogie zu Fig. 1 Umgebungsluft erwärmen und dabei entladen werden. Wie sich aus der Ausführungsform der Fig. 2 ergibt, können in geeigneter Weise auch mehrere thermische Energieversorgungskom- ponenten geeignet kombiniert werden, um hierdurch den Betrieb der einzelnen Energieversorgungskomponenten untereinander zu unterstützen und eine möglichst gleichbleibende Betriebstem¬ peratur in einem Betriebsraum der Überwachungsstation bereitzustellen .
Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind lediglich beispielhaft und können geeignet mo¬ difiziert werden. Beispielsweise kann als eine elektrische Energieversorgungskomponente ein Blockheizkraftwerk, d.h. ein Verbrennungsmotor mit Abgaswärmeübertrager und elektrischem Generator eingesetzt werden, wobei im Betrieb des Blockheizkraftwerks ein großer thermischer Wärmespeicher geladen wird. Die Abgaswärme wird dabei auch zum Aufrechterhalten einer Mindesttemperatur in einem entsprechenden Betriebsraum ver- wendet. Der geladene Wärmespeicher kommt dabei insbesondere dann zum Einsatz, wenn das Blockheizkraftwerk ausfällt, wobei in diesem Fall dann der thermische Wärmespeicher die zum Betrieb der Komponenten der Überwachungsstation erforderliche Mindesttemperatur aufrecht erhält. Alternativ kann die Abgaswärme auch zum Antrieb einer Absorptionskältemaschine verwen¬ det werden. In einer weiteren Ausführungsform kann die Überwachungsstation auf Stelzen bzw. Pfählen stehen, um sie so gegen Umwelteinflüsse, wie z.B. Hochwasser, zu schützen. Die Überwa¬ chungsstation kann je nach Verwendungszweck, d.h. in Abhängigkeit von den klimatischen Randbedingungen, in denen die Station verwendet wird, angepasst werden. Zum Beispiel kann das Temperaturniveau bzw. die Phasenwechseltemperatur eines entsprechenden thermischen Energiespeichers geeignet einge¬ stellt werden. In kalten Regionen sind das Temperaturniveau und damit die Phasenwechseltemperatur eher niedrig. Dabei kann gegebenenfalls auch Wasser als Phasenwechselmaterial eingesetzt werden.
Die im Vorangegangenen beschriebene erfindungsgemäße Überwa¬ chungsstation weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesonde- re ist die Überwachungsstation sehr robust gegen Wetter und klimatische Bedingungen. Dabei kann unter Verwendung von regenerativen Energiequellen, insbesondere von Sonne, Wasser und Wind, eine umweltfreundliche Energieversorgung der Über¬ wachungsstation erreicht werden. Durch den Einsatz von einfa- chen und mit geringem Wartungsaufwand verbundener Komponenten kann ein zuverlässiger Betrieb der Überwachungsstation gewährleistet werden. Durch die Ausgestaltung der Überwachungsstation als ein geschlossener Container kann die Station sehr gut gegen Vandalismus geschützt werden. Die Überwachungssta- tion gewährleistet insbesondere einen sehr sicheren autonomen Betrieb, der in geeigneter Weise fernüberwacht und gegebenen¬ falls auch ferngesteuert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Überwachungsstation, insbesondere für Pipelines, mit einer Anzahl von elektrisch betriebenen Modulen (1), wobei die Überwachungsstation umfasst:
eine Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten (2, 3, 4, 5), umfassend eine oder mehrere elektrische Energieversorgungs¬ komponenten (2) zum elektrischen Betrieb des oder der Module (1) und eine oder mehrere thermische Energieversorgungskompo- nenten (3, 4, 5) zur Aufnahme und Abgabe von thermischer
Energie, wobei die einen oder mehreren elektrischen und thermischen Energieversorgungskomponenten derart steuerbar sind, dass vorbestimmte Betriebsbedingungen der Überwachungsstation eingehalten werden.
2. Überwachungsstation nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehreren elektrischen Energieversorgungskomponenten (2) derart steuerbar sind, dass der Anzahl von Modulen (1) eine für deren Betrieb erforderliche elektrische Energiemenge bereit- gestellt wird, und/oder dass die eine oder mehreren thermischen Energieversorgungskomponenten (3, 4, 5) derart steuerbar sind, dass im Betrieb der Überwachungsstation ein vorbestimmter Betriebstemperaturbereich für die eine oder mehreren elektrischen Energieversorgungskomponenten und/oder das oder die Module (1) aufrecht erhalten wird.
3. Überwachungsstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine elektrische Energieversorgungskomponente (2) derart ausgestaltet ist, dass sie zumindest teilweise aus einer re- generativen Energiequelle elektrische Energie erzeugt.
4. Überwachungsstation nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine thermische Energieversorgungskomponente (3, 4, 5) derart ausgestaltet ist, dass sie zumindest teilweise mit ei- ner regenerativen Energiequelle betrieben wird.
5. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren elektrischen Energieversor- gungskomponenten (1) eine oder mehrere der folgenden Komponente umfassen:
einen Windturbine, eine Wasserturbine, ein Wasserrad, eine Gasturbine, einen elektrischen Energiespeicher, eine Solar- Stirling-Anlage, einen Verbrennungsmotor, einer Organic- Rankine-Cycle-Turbine, einen thermoelektrischen Generator, eine Photovoltaik-Anlage .
6. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren thermischen Energieversorgungskomponenten (3, 4, 5) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen:
eine Solarthermie-Anlage, einen thermischen Energiespeicher, insbesondere einen Latentwärmespeicher und/oder einen thermo physikalischen Wärmespeicher und/oder einen thermochemischen Wärmespeicher, einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Luft-Luft-Wärmeübertrager, eine Kältemaschine, insbesondere eine Absorptions- und/oder Adsorptionskältemaschine.
7. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine thermische Energieversorgungskompo nente (3, 4, 5), welche einen oder mehrere thermische Ener¬ giespeicher (301) umfasst, zur Aufrechterhaltung einer vorbe stimmten Temperaturbereichs in einem Betriebsraum der Überwa chungsstation in einem Zuluftbetrieb und einem Umluftbetrieb betreibbar ist, wobei im Zuluftbetrieb dem oder den thermischen Energiespeichern (301) Umgebungsluft zugeführt wird, welche anschließend in den Betriebsraum geleitet wird, und i Umluftbetrieb die Luft in dem Betriebsraum über den oder die thermischen Energiespeicher (301) umgewälzt wird.
8. Überwachungsstation nach Anspruch 7, wobei die zumindest eine thermische Energieversorgungskomponente (3, 4, 5), wel¬ che den oder die thermischen Energiespeicher (301) umfasst, in den Zuluftbetrieb geschaltet wird, wenn die betragsmäßige Differenz zwischen der Umgebungsluft und der Luft im Betriebsraum kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wobei die zumindest eine thermische Energieversorgungskompo- nente (3, 4, 5) vorzugsweise im Umluftbetrieb betrieben wird, wenn die Bedingungen für den Zuluftbetrieb nicht vorliegen.
9. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine elektrische Energieversorgungskom¬ ponente (2) mit zumindest einer thermischen Energieversorgungskomponente (3, 4, 5) derart zusammenwirkt, dass eine von der elektrischen Energieversorgungseinheit (2) erzeugte Ab¬ wärme von der thermischen Energieversorgungseinheit (3, 4, 5) aufgenommen wird.
10. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine thermische Energieversorgungskomponente (3,
4, 5) eine Absorptions- und/oder Adsorptions-Kältemaschine (4) umfasst und eine andere thermische Energieversorgungskom¬ ponente (3, 4, 5) einen thermischen Energiespeicher umfasst.
11. Überwachungsstation nach Anspruch 10, wobei der thermische Energiespeicher beim Aufladen zur Kühlung des Rückküh- lers der Absorptions- und/oder Adsorptions-Kältemaschine ge¬ nutzt wird.
12. Überwachungsstation nach Anspruch 10 oder 11, wobei der thermische Energiespeicher zur Speicherung von Wärme genutzt wird, welche von der im Betrieb der Absorptions- und/oder Ad¬ sorptions-Kältemaschine (4) verwendeten Wärmequelle abgegeben wird .
13. Überwachungsstation nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der thermische Energiespeicher zur Aufnahme von über die Absorptions- und/oder Adsorptions-Kältemaschine generier¬ ter Kälte genutzt wird.
14. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten (2, 3, 4, 5) und insbesondere die gesamte Überwachungsstation in einer geschlossenen und vorzugsweise thermisch isolierten Einheit integriert sind, insbesondere in der Form eines Ig¬ lus .
15. Überwachungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei eine Diagnoseeinheit vorgesehen ist, welche den Betriebszustand der Mehrzahl von Energieversorgungskomponenten (2, 3, 4, 5) und/oder der Module (1) der Überwachungssta¬ tion erfasst, wobei Diagnosewerte der Diagnoseeinheit an eine zentrale Stelle über ein Kommunikationsmodul der Überwa- chungsstation übertragen werden können.
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