WO2021152079A1 - Schaltungsvorrichtung fuer eine versorgung eines warmwasserbereiters aus einer regenerativen energiequelle - Google Patents

Schaltungsvorrichtung fuer eine versorgung eines warmwasserbereiters aus einer regenerativen energiequelle Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a circuit device, in particular a circuit device by means of which a hot water generator can be supplied from a regenerative energy source, in particular from a solar cell or from a wind turbine.
  • Hot water generators are known from the general prior art. These are used to heat drinking or service water to a desired temperature and to keep a certain amount of hot water available via an integrated storage tank. As part of a building installation, hot water generators can be installed both centrally for the entire building and locally for individual tapping points. Typically, hot water generators are operated electrically, with a heating resistor fed from the power grid being used to heat the hot water.
  • a hot water generator which can be fed with electrical energy via a photovoltaic system or a network connection, with the respective energy source being able to be selected or automatically switched over.
  • US Pat. No. 5,347,985 specifies a hot water generator with a controller for maintaining a constant water temperature, in which a photovoltaic energy source and a direct current source are connected in parallel and the conventional direct current source is connected as a function of the available voltage of the photovoltaic source.
  • a water heater and a method for operating the water heater which have an electrical Walkerein direction that can be supplied with electrical energy from a first electrical energy source and a second electrical energy source.
  • the heating device is supplied with direct voltage from the first energy source and alternating voltage from the second energy source.
  • DE 202011 051 377 U1 describes an arrangement for operating an electrical consumer with the electrical power of a regenerative energy source, which has a switching device which has a comparison device for comparing an actual power value of the power supplied by the regenerative energy source with a target -Power value for the consumer, a changeover switch and a control device for connecting an input of the changeover switch to an output of the changeover switch when the actual power value exceeds the target power value.
  • EP 2 187 048 A1 relates to energy systems that use renewable energy sources and relates in particular to systems that use wind and solar energy and can be used for independent energy supply both in cold and in hot climates.
  • the independent energy supply system contains a wind generator system for generating electrical energy and a solar collector.
  • the solar collector is connected to a heat accumulator.
  • the energy supply system also includes an electrical energy store, an inverter and an automatic control system for the energy supply system, which is connected to actuating mechanisms via the heat and electrical load sensors.
  • GB 2488800 A describes a liquid heating system which comprises a liquid storage tank with an immersion heater assigned to it and at least one renewable energy source which can be electrically connected to the meat appliance via a switch, the switch being additionally connected to a sensor and the at least one renewable energy source provides a source of renewable electrical energy in use and the switch selectively routes the renewable energy to the meat processor based on a measurement provided by the sensor.
  • the renewable energy source and the sensor can be a photovoltaic panel and a light sensor, respectively, with the switch directing the renewable energy to the heater when the light detected by the sensor reaches or exceeds a predetermined threshold value.
  • a circuit device for supplying a hot water generator from a regenerative energy source, in particular a solar cell or a wind turbine is specified, in which the output connections of the energy source are connected to an adapter circuit whose output The output circuit is led through a heating resistor of the hot water generator, the adaptation circuit being controlled by a control circuit in such a way that the current flow through the heating resistor corresponds to a predetermined power output to the heating resistor and that, alternatively or additionally, the hot water generator can be operated via a mains supply.
  • a circuit device in which a heating resistor from a regenerative Energy shield le energy can be supplied via a matching circuit to a heating resistor, alternatively or additionally, an operation by means of a mains supply is possible.
  • the adaptation circuit is designed in such a way that the heating resistor can be operated using both energy sources.
  • the heating resistor can be designed for operation with the mains supply.
  • the heating resistor is designed for operation with the regenerative energy source.
  • the switching device can be used as an additional device to existing hot water generators in order to convert them accordingly to additional operation with regenerative energy sources.
  • the adapter circuit is a DC-DC converter, which is preferably designed as a step-up converter that converts the output voltage of the energy source into a first DC voltage in order to optionally with the heating resistor designed for a mains voltage to operate the first DC voltage.
  • the mains voltage or the first DC voltage can optionally be fed to the hot water generator via a changeover switch.
  • the heating resistor of the hot water generator can be operated directly from the mains supply without further adjustment. This also represents the initial situation in the event that a hot water generator is only designed for operation with the mains supply and is to be retrofitted accordingly. The solution according to the invention therefore does not require the heating resistor to be replaced.
  • the matching circuit is designed in the form of a DC-DC converter, which is accordingly designed as a step-up converter.
  • the voltage at the output of the DC-DC converter can typically be around 50 V. According to this variant, a simple connection to the mains supply is obtained, with a more complex connection to the regenerative energy source being required at the same time.
  • the adapter circuit is a capacitor actuator which comprises a capacitor arranged parallel to the output connections and a switch in the output circuit that is clocked by the control circuit in order to generate a second DC voltage to which the heating resistor is adapted .
  • the heating resistor is adapted to the output voltage of the matching circuit, so that it can be made simpler compared to the above variant.
  • the adaptation circuit is designed in the form of an actuator which comprises a capacitor and a switch clocked by the control circuit, so that the desired power can be transmitted from the regenerative energy source to the heating resistor by activating the clocked switch.
  • This circuit device is also suitable for retrofitting existing ones Hot water generator, although it may also be necessary to replace the Schuwi resistance if it is not suitable for operation on the regenerative energy source with regard to its specifications.
  • the mains voltage is connected or can be connected to the hot water generator via an AC-DC converter and another switch.
  • the heating resistor Since the heating resistor is adapted to operation with the adapter circuit, it cannot be connected directly to the mains supply without further measures at the usual mains voltages of approx. 220-250 V. To reduce the voltage value, an AC-DC converter is used, which can be switched on via an additional switch. The AC-DC converter provides a voltage value at its output which roughly corresponds to that of the adapter circuit. This makes it possible to connect the hot water generator to both energy sources and to operate it as required.
  • control circuit is designed to extract maximum energy from the energy source, which is preferably designed as a solar cell.
  • Solar cells are usually operated at the point of maximum power, which according to the invention can also be achieved via the circuit device or the operation of the control circuit. Thus, no further components are required for operation at the point of maximum output, which overall further simplifies the construction of a hot water generator that can be operated using regenerative energy sources. According to a further embodiment of the invention, the extraction of the maximum energy is controlled as a function of a voltage on the capacitor and a period of activation of the switch.
  • the circuit device ensures, in a simple manner, a regulation of the power output, which enables operation at maximum energy output. For this purpose, it is only necessary to determine a voltage on the capacitor, which is combined with the period duration generated by the control circuit. A simultaneous measurement of current and voltage, as is usually done to determine power, is therefore not necessary.
  • a heating process takes place as a function of a water temperature in the hot water generator.
  • control circuit can activate a heating process when a minimum temperature is reached in the hot water generator or deactivate a heating process when a maximum temperature is reached in the hot water generator.
  • the control circuit can exercise other functions via a suitable sensor circuit for temperature measurement in the hot water generator, which can include both the presence of hot water and the provision of a scalding protection.
  • the mains voltage is switched on in order to maintain the minimum temperature temperature in the hot water generator regardless of the regenerative energy source.
  • a heating process can be activated at predetermined intervals in order to briefly increase the temperature in the hot water generator to such an extent that germs in the water are killed.
  • the regenerative energy source is designed in such a way that it delivers energy to the hot water generator primarily before the mains supply.
  • this object is also achieved by a matching circuit for regulating a power output to a resistive load, which are connected in parallel to a capacitor with output terminals of an energy source and whose output circuit is routed through the resistive load, the matching circuit via a control circuit is controlled so that a current flow through a switch to the resistive load corresponds to a predetermined power output to the resistive load.
  • the resistive load can be a heating resistor of a hot water generator.
  • a heating resistor of a hot water generator.
  • use in general for resistive loads and without direct reference to a hot water generator is also conceivable.
  • control circuit can activate the switch by means of pulse width modulation.
  • the activation of the switch in the adaptation circuit is typically carried out by means of pulse width modulation.
  • the control circuit can regulate the pulse width modulation in such a way that the maximum energy or, alternatively, energy up to the maximum energy is drawn from the energy source.
  • control circuit can be used for two-point control, in which the switch is activated as a function of a voltage on the capacitor.
  • the power output then results from the square of this voltage and the ratio of the switch-on time of the switch to the total period duration of the switching signal.
  • the value determined in this way is related to the performance in a pro proportional ratio and has a maximum at the same duty cycle of the pulse width modulation as the power output of the source.
  • Figure 1 is a schematic view of an inventive
  • Figure 2 is a schematic view of an inventive
  • FIG. 3 shows a schematic view of a matching circuit according to the invention in accordance with a first embodiment.
  • a first embodiment of a circuit device 2 is shown below in a schematic illustration.
  • the circuit device 2 has a regenerative energy source 4, the output terminals 6 and 8 of which are connected to a matching circuit 10.
  • the regenerative energy source 4 can be, for example, a solar cell or a multiple arrangement of solar cells or a wind turbine.
  • the output circuit of the matching circuit 10 formed via the further output connections 12 and 14 is fed to a changeover switch 16 which is actuated by a control circuit 18. It is thus possible to supply the power output by the adaptation circuit 10 to a hot water generator 20, so that an inside Heating resistor 22 can heat stored liquid in the reservoir 24 accordingly.
  • a mains supply 26 is fed to the changeover switch 16 via Netzversor supply connections 28 and 30, so that alternatively or additionally an operation of the hot water generator 20 via the Netzversor supply 26 can be carried out.
  • Heating resistor 22 can be operated with the first DC voltage. Consequently, the heating resistor 22 can optionally be supplied with electrical energy via the mains supply 26 or the first DC voltage at the output of the adapter circuit 10.
  • the voltage source is selected by means of the control circuit 18.
  • the control circuit 18 can be connected to a large number of other input signals which, for example, determine the temperature of the liquid in the reservoir 24, the output voltage of the regenerative energy source 4 or other suitable parameters which the control circuit 18 are supplied to actuate the changeover switch 16 accordingly.
  • the control circuit 18 can give the regenerative energy source 4 priority over the mains supply 26, monitor the minimum temperature in the storage container 24 or ensure a temperature limit up to a maximum temperature in the storage container 24. Further examples are detailed below.
  • the embodiment of the invention described in connection with FIG. 1 does not require any adaptation to the hot water generator 20, since the adaptation circuit 10 enables operation of the heating resistor 22 by adapting to the first DC voltage, which in itself is suitable for operation with mains Voltage is designed. As a result, operation via the mains supply 26 is possible without further adaptations.
  • the fleece resistor 22 is designed here for operation with the regenerative energy source 4, so that the fleece resistor 22 can be supplied with a second DC voltage that is selected to be lower than the first DC voltage at the output of the DC-DC converter can be.
  • the matching circuit 10 can now be selected more simply in order to be able to provide the second DC voltage at its output.
  • the matching circuit 10 is designed as an actuator which has a capacitor 32 in parallel with the output connections 6 and 8.
  • the output circuit now has a switch 34 that is typically clocked with the control circuit 18, so that a predetermined power output to the heating resistor 22 takes place via the duty cycle on the switch 34, which is adapted to the second DC voltage.
  • a further switch 36 which separates the voltage supplied by an AC-DC converter 40 at the outputs 42 and 44 from the adapter circuit 10 via a diode 38.
  • the AC-DC converter 40 converts the alternating voltage of the mains supply 26 into the rectified voltage in such a way that the heating resistor 22 can also be operated.
  • the output voltage of the AC-DC converter 40 will therefore be selected to be approximately equal to the second DC voltage.
  • the further switch 36 can also be actuated by the control circuit 18.
  • the first variant of the circuit device 2 according to FIG. 1 therefore differs from the second variant of the circuit device according to FIG.
  • connection of the mains supply is simpler, while the regenerative energy source is connected via a more complex DC-DC converter as an adapter circuit 10 will.
  • connection of the regenerative energy source 4 is possible via a less complex matching circuit 10, which can only consist of a capacitor and a switch.
  • the supply of energy via the mains supply becomes more complex here and requires its own AC-DC converter.
  • circuit device 2 it is possible in both variants to supply the hot water generator 20 with means of a regenerative energy source 4, the circuit device 2 being able to be provided either as an additional device or as a ballast. In addition to integration in new types of hot water generators 20, it is also possible to retrofit hot water generators 20 that have already been installed.
  • the regenerative energy source 4 is designed as a solar cell, for example.
  • energy is extracted here in such a way that the solar cell can be operated with maximum power.
  • this function can, however, also be taken over by the matching circuit 10, the voltage across the capacitor 32 and the period of the ty pically Activation of the switch 34 can be used as input variables for the extraction of energy from the solar cell.
  • the mains supply 26 on the AC-DC converter 40 is therefore no more energy for the pulse duration as soon as an energy pulse is supplied via the switch 34. This means that priority for the renewable energy source 4 is created without further action.
  • the voltages at the heating resistor 22 are significantly lower, so that it is not necessarily above the open circuit voltage of the mains supply 26 at the AC-DC converter 40.
  • a priority for solar energy can then be done together with the diode 38 by actively switching off the further switch 36, if necessary.
  • control circuit 18 can also monitor the temperature in the storage container 24 via a suitable sensor circuit, so that a heating process is activated when a minimum temperature is reached. This can be carried out independently of the presence of the regenerative energy via the mains supply 26, so that the hot water generator 20 can be used at any time. warmed water is available. Furthermore, such a sensor circuit can also monitor a maximum temperature so that a heating process is deactivated as soon as the maximum temperature is reached. In this way it can be ensured that there is no risk of scalding for a user of the hot water generator 20. Finally, it is also possible to activate a Bankvor transition in the hot water generator 20 at regular intervals in order to briefly increase the temperature in the hot water generator 20 to such an extent that germs in the water are killed. The maximum temperature described above can also be exceeded during this phase.
  • the matching circuit 10 described in connection with FIG. 2 allows simple regulation of a power output to a resistive load. In addition to its use in connection with a heating resistor 22, it is also conceivable to use the matching circuit 10 in common for resistive loads.
  • the adaptation circuit 10 is shown again in FIG. 3 generally without direct reference to a hot water generator 20.
  • the activation of the switch 34 in the adaptation circuit 10 will be carried out by means of pulse width modulation.
  • the control circuit 18 can regulate the pulse width modulation in such a way that the maximum energy is drawn from the energy source 4. If desired, however, the pulse width modulation can also be set in such a way that less energy than the maximum is drawn. Consequently, the amount of energy can be set to a desired value up to the maximum amount of energy via the control circuit 18.
  • a two-point control can also take place by means of the control circuit 18, with the activation of the switch 34 depending on the voltage at the con- capacitor 32 takes place.
  • the load 22 is switched on when a certain upper voltage on the capacitor 32 is exceeded. If the voltage on capacitor 32 falls below a lower value, load 22 is switched off again.
  • the capacitor 32 must be dimensioned in such a way that the energy generated in the switching pauses can be absorbed and temporarily stored.
  • control circuit 18 Since the control circuit 18 only requires the voltage on the capacitor 32 as an input variable, such a structure is suitable for a simple determination of the maximum power output of the energy source 4. Instead of measuring the current and voltage or their effective values, according to the invention, only the voltage across the capacitor 32 is measured. The power output then results from the square of this voltage and the ratio of the switch-on time of the switch 34 to the total period duration of the switching signal. The value determined in this way is proportional to the power and has a maximum at the same duty cycle of the pulse width modulation as the power output of the energy source 4.

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Abstract

Es wird eine Schaltungsvorrichtung (2) zur Versorgung eines Warmwassererzeugers (20) aus einer regenerativen Energiequelle (4), insbesondere aus einer Solarzelle oder aus einem Windrad, beschrieben, bei der Ausgangsanschlüsse (6, 8) der Energiequelle (4) mit einer Anpassungsschaltung (10) verbunden sind, deren Ausgangsstromkreis durch einen Heizwiderstand (22) des Warmwassererzeugers (20) geführt ist, wobei die Anpassungsschaltung (10) über eine Steuerschaltung (18) so angesteuert ist, dass der Stromfluss durch den Heizwiderstand (22) einer vorgegebenen Leistungsabgabe an den Heizwiderstand (22) entspricht und dass alternativ oder zusätzlich ein Betreib des Warm wassererzeugers (20) über eine Netzversorgung (26) durchführbar ist. Die Anpassungsschaltung umfasst Gleichspannungswandler mit einer optionalen MPPT Funktion.

Description

SCHALTUNGSVORRICHTUNG FUER EINE VERSORGUNG EINES WARMWASSERBEREITERS AUS EINER REGENERATIVEN ENERGIEQUELLE
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung, insbesondere eine Schal tungsvorrichtung mittels derer eine Versorgung eines Warmwassererzeugers aus einer regenerativen Energiequelle, insbesondere aus einer Solarzelle oder aus einem Windrad, erfolgen kann.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Warmwassererzeuger bekannt. Diese dienen dazu, Trink- oder Brauchwasser auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen und über einen integrierten Vorratsbehälter eine gewisse Menge Warmwasser bereitzuhalten. Warmwassererzeuger können im Rahmen einer Gebäudeinstallation sowohl zentral für das gesamte Gebäude als auch lokal für einzelne Entnahmestellen installiert werden. Typischerweise werden Warm wassererzeuger elektrisch betrieben, wobei ein aus dem Stromnetz gespeister Heizwiderstand zum Erwärmen des Warmwassers herangezogen wird.
Neben dem Betrieb am Stromnetz werden im Stand der Technik bereits andere Aufbauten vorgeschlagen, bei denen ein Betrieb des Warmwassererzeugers mittels regenerativer Energiequellen erfolgen kann.
So ist aus der FR 2490791 ein Warmwassererzeuger bekannt, der über eine Photovoltaik-Anlage oder einen Netzanschluss mit elektrischer Energie gespeist werden kann, wobei die jeweilige Energiequelle ausgewählt oder automatisch umgeschaltet werden kann.
In der US 5,347,985 wird ein Warmwassererzeuger mit einer Steuerung zur Einhaltung einer konstanten Wassertemperatur angegeben, bei dem eine Pho- tovoltaik-Energiequelle und eine Gleichstromquelle parallel zueinander geschal tet sind und in Abhängigkeit der verfügbaren Spannung der Photovoltaik-Quelle die konventionelle Gleichstromquelle geschaltet wird. Aus der DE10 2012 105609 B3 ist ein Warmwasserbereiter und ein Verfahren zum Betreiben des Warmwasserbereiters bekannt, die eine elektrische Heizein richtung aufweisen, die von einer ersten elektrischen Energiequelle und einer zweiten elektrischen Energiequelle mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Zur energieeffizienten Versorgung mit geringem Aufwand wird die Heiz einrichtung von der ersten Energiequelle mit Gleichspannung und von der zwei ten Energiequelle mit Wechselspannung versorgt.
In der DE 202011 051 377 U1 wird eine Anordnung zum Betreiben eines elektrischen Verbrauchers mit der elektrischen Leistung einer regenerativen Energiequelle beschrieben, die eine Schalt-Einrichtung aufweist, welche eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen eines Ist-Leistungswerts der von der regenerativen Energiequelle gelieferten Leistung mit einem Soll-Leistungswert für den Verbraucher, einen Umschalter sowie eine Steuereinrichtung zum Ver binden eines Eingangs des Umschalters mit einem Ausgang des Umschalters, wenn der Ist-Leistungs-Wert den Soll-Leistungs-Wert überschreitet, umfasst.
Die EP 2 187 048 A1 betrifft Energieanlagen, die erneuerbare Energiequellen nutzen, und bezieht sich insbesondere auf Anlagen, die Wind- und Sonnen energie nutzen, und kann zur unabhängigen Energieversorgung sowohl in kal tem als auch in heißem Klima verwendet werden. Das unabhängige Energie versorgungssystem enthält eine Windgeneratoranlage zur Erzeugung von elektrischer Energie und einen Sonnenkollektor. Der Sonnenkollektor ist mit einem Wärmespeicher verbunden. Das Energieversorgungssystem umfasst auch einen elektrischen Energiespeicher, einen Wechselrichter und ein automa tisches Steuerungssystem für das Energieversorgungssystem, das über die Wärme- und elektrischen Lastsensoren mit Betätigungsmechanismen verbun den ist. In der GB 2488800 A ist ein Flüssigkeitsheizsystem beschrieben, das einen Flüssigkeitsspeichertank mit einem ihm zugeordneten Tauchheizkörper und mindestens eine erneuerbare Energiequelle umfasst, die über einen Schalter elektrisch mit dem Fleizgerät verbindbar ist, wobei der Schalter zusätzlich mit einem Sensor verbunden ist und wobei die mindestens eine erneuerbare Ener giequelle im Gebrauch eine Quelle erneuerbarer elektrischer Energie bereitstellt und der Schalter die erneuerbare Energie auf der Grundlage einer vom Sensor gelieferten Messung selektiv an das Fleizgerät leitet. Die erneuerbare Energie quelle und der Sensor können ein photovoltaisches Paneel bzw. ein Lichtsensor sein, wobei der Schalter die erneuerbare Energie zum Heizgerät leitet, wenn das von dem Sensor erfasste Licht einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik haben sich die Erfinderin bzw. der Erfinder nun die Aufgabe gestellt, eine Schaltungsvorrichtung zur Versorgung eines Warmwassererzeugers aus einer regenerativen Energiequelle zu schaf fen, bei der ein Zusammenarbeiten mit regenerativen Energiequellen erfolgen kann, ohne dabei den Installationsaufwand auch bereits bestehender Warm wassererzeuger zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unter- ansprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombi niert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Gemäß der Erfindung wird eine Schaltungsvorrichtung zur Versorgung eines Warmwassererzeugers aus einer regenerativen Energiequelle, insbesondere einer Solarzelle oder eines Windrads, angegeben, bei der Ausgangsanschlüsse der Energiequelle mit einer Anpassungsschaltung verbunden sind, deren Aus- gangsstromkreis durch einen Heizwiderstand des Warmwassererzeugers ge führt ist, wobei die Anpassungsschaltung über eine Steuerschaltung so ange steuert ist, dass der Stromfluss durch den Heizwiderstand einer vorgegebenen Leistungsabgabe an den Heizwiderstand entspricht und dass alternativ oder zusätzlich ein Betrieb des Warmwassererzeugers über eine Netzversorgung durchführbar ist.
Demnach wird eine Schaltungsvorrichtung geschaffen, bei der über eine An passungsschaltung einem Heizwiderstand von einer regenerativen Energiequel le Energie zugeführt werden kann, wobei alternativ oder zusätzlich ein Betrieb mittels einer Netzversorgung möglich ist. Die Anpassungsschaltung ist dabei so ausgeführt, dass ein Betrieb des Heizwiderstands über beide Energiequellen möglich ist. Dazu kann in einer ersten Variante der Heizwiderstand auf den Be trieb mit der Netzversorgung ausgelegt sein. In einer zweiten Variante ist der Heizwiderstand auf den Betrieb mit der regenerativen Energiequelle ausgelegt. Die Schaltungsvorrichtung kann dabei als Zusatzgerät zu bereits existierenden Warmwassererzeugern eingesetzt werden, um diese entsprechend auf den zu sätzlichen Betrieb mit regenerativen Energiequellen umzurüsten. Es ist jedoch auch möglich, die Schaltungsvorrichtung in einen Warmwassererzeuger zu in tegrieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Variante der Schaltungsvorrichtung ist die Anpassungsschaltung ein DC-DC-Wandler, der vorzugsweise als Hochsetzsteller ausgebildet ist, der die Ausgangsspannung der Energiequelle in eine erste Gleichspannung umsetzt, um den für eine Netz spannung ausgelegten Heizwiderstand wahlweise mit der ersten Gleichspan nung zu betreiben. Dabei kann bei dieser Schaltungsvorrichtung die Netzspan nung oder die erste Gleichspannung wahlweise über einen Umschalter an den Warmwassererzeuger geführt sein. In dieser Variante kann der Heizwiderstand des Warmwassererzeugers ohne weitere Anpassung direkt mit der Netzversorgung betrieben werden. Dies stellt auch die Ausgangssituation für den Fall dar, dass ein Warmwassererzeuger lediglich für den Betrieb mit der Netzversorgung ausgelegt ist und entsprechend nachgerüstet werden soll. Die erfindungsgemäße Lösung erfordert es daher nicht, den Heizwiderstand auszutauschen. Um nun den Heizwiderstand mit der regenerativen Energiequelle betreiben zu können, ist es notwendig, deren Aus gang bezüglich ihrer Spannung so weit anzuheben, dass ein Betrieb des für Netzspannung ausgelegten Heizwiderstands möglich wird. Dazu wird die An passungsschaltung in Form eines DC-DC-Wandlers ausgeführt, der demnach als Hochsetzsteller ausgebildet ist. Typischerweise kann die Spannung am Ausgang des DC-DC-Wandlers in etwa 50 V betragen. Gemäß dieser Variante erhält man eine einfache Anbindung an die Netzversorgung, wobei gleichzeitig eine komplexere Anbindung an die regenerative Energiequelle erforderlich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Variante der Schaltungsvorrichtung ist die Anpassungsschaltung ein Kondensatorstellglied, das einen parallel zu den Ausgangsanschlüssen angeordneten Kondensator und einen von der Steuerschaltung getakteten Schalter im Ausgangsstromkreis umfasst, um eine zweite Gleichspannung zu erzeugen, an die der Heizwider stand angepasst ist.
In dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Heizwiderstand an die Aus gangsspannung der Anpassungsschaltung angepasst, sodass diese im Ver gleich zur obigen Variante einfacher ausgeführt sein kann. Die Anpassungs schaltung ist in Form eines Stellglied ausgebildet, welches einen Kondensator und einen von der Steuerschaltung getakteten Schalter umfasst, sodass über die Ansteuerung des getakteten Schalters die gewünschte Leistung von der regenerativen Energiequelle an den Heizwiderstand übertragen werden kann. Auch diese Schaltungsvorrichtung eignet sich zur Nachrüstung bestehender Warmwassererzeuger, wobei hier jedoch zusätzlich ein Austausch des Heizwi derstands erforderlich sein kann, sofern dieser bezüglich seiner Spezifikationen für einen Betrieb an der regenerativen Energiequelle nicht geeignet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dabei die Netzspan nung über einen AC-DC-Wandler und einen weiteren Schalter an den Warm wassererzeuger zugeschaltet oder zuschaltbar.
Da der Heizwiderstand an den Betrieb mit der Anpassungsschaltung angepasst ist, kann dieser bei den üblichen Netzspannungen von ca. 220-250 V ohne wei tere Maßnahmen nicht direkt mit der Netzversorgung verbunden werden. Zur Herabsetzung des Spannungswertes wird daher ein AC-DC-Wandler einge setzt, der über einen weiteren Schalter zugeschaltet werden kann. Der AC-DC- Wandler stellt dabei an seinem Ausgang einen Spannungswert bereit, der in etwa demjenigen der Anpassungsschaltung entspricht. Somit ist es möglich, den Warmwassererzeuger mit beiden Energiequellen zu verbinden und wahl weise zu betreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerschaltung ausgeführt, der vorzugsweise als Solarzelle ausgeführten Energiequelle eine maximale Energie zu entnehmen.
Üblicherweise werden Solarzellen am Punkt maximaler Leistung betrieben, was gemäß der Erfindung auch über die Schaltungsvorrichtung bzw. den Betrieb der Steuerschaltung erreicht werden kann. Somit sind zum Betrieb am Punkt maxi maler Leistung keine weiteren Komponenten mehr nötig, was insgesamt den Aufbau eines mittels regenerativer Energiequellen betreibbaren Warmwasser erzeugers weiter vereinfacht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Entnahme der maximalen Energie in Abhängigkeit einer Spannung am Kondensator und einer Periodendauer eines Aktivierens des Schalters gesteuert.
Die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung stellt auf einfache Weise eine Regelung der Leistungsabgabe sicher, die einen Betrieb bei maximaler Ener gieabgabe ermöglicht. Dazu ist lediglich die Bestimmung einer Spannung am Kondensator notwendig, welche mit der von der Steuerschaltung generierten Periodendauer kombiniert wird. Eine gleichzeitige Messung von Strom und Spannung, wie dies üblicherweise zur Leistungsbestimmung erfolgt, ist daher nicht notwendig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Heizvorgang in Abhängigkeit einer Wassertemperatur im Warmwassererzeuger.
Demnach kann sichergestellt werden, dass genügend erwärmtes Wasser im Warmwassererzeuger vorgehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steuerschal tung bei Erreichen einer Minimaltemperatur im Warmwassererzeuger einen Heizvorgang aktivieren oder bei Erreichen einer Maximaltemperatur im Warm wassererzeuger einen Heizvorgang deaktivieren.
Die Steuerschaltung kann über eine geeignete Sensorschaltung zur Tempera turmessung im Warmwassererzeuger weitere Funktionen ausüben, die sowohl das Vorhandensein von Warmwasser als auch das Bereitstellen einer Verbrüh- Sicherung umfassen können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei Erreichen der Minimaltemperatur ein Zuschalten der Netzspannung, um die Minimaltempera- tur im Warmwassererzeuger unabhängig von der regenerativen Energiequelle aufrechtzuerhalten.
Unabhängig vom Vorhandensein von Energie der regenerativen Energiequelle, welche beispielsweise bei fehlender Sonneneinstrahlung oder Windstille aus bleibt, kann daher sichergestellt werden, dass für eine Benutzerin oder einen Benutzer dennoch erwärmtes Wasser im Warmwassererzeuger vorgehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in vorgegebenen Ab ständen ein Heizvorgang aktivierbar, um die Temperatur im Warmwasserer zeuger kurzzeitig so weit zu erhöhen, dass ein Abtöten von Keimen im Wasser erfolgt.
Durch kurzzeitiges Steigern der Temperatur im Warmwassererzeuger können Keime oder Bakterien abgetötet werden, was beispielsweise einer Ansiedlung von schädlichen Legionellen entgegenwirken kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die regenerative Energiequelle so ausgelegt, dass sie vorrangig vor der Netzversorgung Energie an den Warmwassererzeuger liefert.
Aus Gründen der Energieeffizienz ist es vorteilhaft, die regenerative Energie quelle bevorzugt zu nutzen, um die Betriebszeit mit der Netzversorgung mög lichst gering halten zu können. Je nach zur Verfügung gestelltem Strommix auf Seiten der Netzversorger kann daher neben einer Kostenersparnis eine weitere Reduktion von abgegebenem CO2 beim Betrieb des Warmwassererzeugers erreicht werden. In einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe auch durch eine Anpassungs schaltung zur Regelung einer Leistungsabgabe an eine resistiven Last gelöst, die parallel zu einem Kondensator mit Ausgangsanschlüssen einer Energie quelle verbunden sind und deren Ausgangsstromkreis durch die resistive Last geführt ist, wobei die Anpassungsschaltung über eine Steuerschaltung so an gesteuert ist, dass ein Stromfluss durch einen Schalter zur resistiven Last einer vorgegebenen Leistungsabgabe an die resistive Last entspricht.
Die resistive Last kann dabei ein Heizwiderstand eines Warmwassererzeugers sein. Neben einer Verwendung in Zusammenhang mit einem Heizwiderstand ist auch eine Verwendung allgemein für resistive Lasten und ohne direkten Bezug zu einem Warmwassererzeuger denkbar.
Gemäß einer Ausführungsform der Anpassungsschaltung kann die Steuer schaltung ein Aktivieren des Schalters mittels einer Pulsbreitenmodulation durchführen.
Typischerweise wird das Aktivieren des Schalters bei der Anpassungsschaltung mittels Pulsbreitenmodulation durchgeführt. Die Steuerschaltung kann dabei die Pulsbreitenmodulation so regeln, dass der Energiequelle die maximale Energie oder wahlweise Energie bis zur maximalen Energie entnommen wird.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform der Anpassungsschaltung kann mittels der Steuerschaltung eine Zweipunktregelung erfolgen, bei der in Abhängigkeit einer Spannung am Kondensator ein Aktivieren des Schalters erfolgt.
Die Leistungsabgabe ergibt sich dann aus dem Quadrat dieser Spannung und dem Verhältnis aus Einschaltzeit des Schalters zur gesamten Periodendauer des Schaltsignals. Der so ermittelte Wert steht mit der Leistung in einem pro- portionalen Verhältnis und weist beim selben Tastverhältnis der Pulsbreitenmo dulation ein Maximum auf wie die Leistungsabgabe der Quelle.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Schaltungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, Figur 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Schaltungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
Figur 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anpassungsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Unter Bezugnahme auf Figur 1 wird nachfolgend eine erste Ausführungsform einer Schaltungsvorrichtung 2 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Die Schaltungsvorrichtung 2 weist eine regenerative Energiequelle 4 auf, deren Ausgangsanschlüsse 6 und 8 mit einer Anpassungsschaltung 10 verbunden sind. Bei der regenerativen Energiequelle 4 kann es sich beispielsweise um eine Solarzelle bzw. eine Mehrfachanordnung von Solarzellen oder auch um ein Windrad handeln. Der über die weiteren Ausgangsanschlüsse 12 und 14 gebil dete Ausgangsstromkreis der Anpassungsschaltung 10 wird einem Umschalter 16 zugeführt, welcher von einer Steuerschaltung 18 betätigt wird. Somit ist es möglich, die von der Anpassungsschaltung 10 abgegebene Leistung einem Warmwassererzeuger 20 zuzuführen, sodass ein im Inneren angeordneter Heizwiderstand 22 im Vorratsbehälter 24 gespeicherte Flüssigkeit entsprechend erwärmen kann. Des Weiteren ist eine Netzversorgung 26 über Netzversor gungsanschlüsse 28 und 30 dem Umschalter 16 zugeführt, sodass alternativ oder zusätzlich ein Betrieb des Warmwassererzeugers 20 über die Netzversor gung 26 durchgeführt werden kann.
Die Anpassungsschaltung 10 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als DC- DC-Wandler ausgeführt, sodass die Ausgangsspannung der regenerativen Energiequelle 4 über die Schaltungsvorrichtung 2 in eine erste Gleichspannung umgesetzt wird, die so gewählt ist, dass der für die Netzspannung der Netzver sorgung 26 ausgelegte Heizwiderstand 22 mit der ersten Gleichspannung be trieben werden kann. Folglich kann der Heizwiderstand 22 wahlweise über die Netzversorgung 26 oder die erste Gleichspannung am Ausgang der Anpas sungsschaltung 10 mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Auswahl der Spannungsquelle erfolgt dabei mittels der Steuerschaltung 18. Dazu kann die Steuerschaltung 18 mit einer Vielzahl von weiteren Eingangssignalen verbun den sein, die beispielsweise die Temperatur der Flüssigkeit im Vorratsbehälter 24, die Ausgangsspannung der regenerativen Energiequelle 4 oder andere ge eignete Parameter bestimmen, die der Steuerschaltung 18 zugeführt werden, um den Umschalter 16 entsprechend zu betätigen. Die Steuerschaltung 18 kann dabei der regenerativen Energiequelle 4 Vorrang vor der Netzversorgung 26 einräumen, die Mindesttemperatur im Vorratsbehälter 24 überwachen oder für eine Temperaturbegrenzung bis zu einer Maximaltemperatur im Vorratsbe hälter 24 sorgen. Weitere Beispiele werden unten noch näher ausgeführt.
Die in Zusammenhang mit Figur 1 beschriebene Ausführungsform der Erfin dung erfordert keinerlei Anpassung am Warmwassererzeuger 20, da die An passungsschaltung 10 über die Anpassung an die erste Gleichspannung ein Betrieb des Heizwiderstand 22 ermöglicht, der an sich für den Betrieb mit Netz- Spannung ausgelegt ist. Folglich ist der Betrieb über die Netzversorgung 26 oh ne weitere Anpassungen möglich.
In Zusammenhang mit Figur 2 wird nun eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung 2 beschrieben. Im Unterschied zur Ausführungsform nach Figur 1 ist hier der Fleizwiderstand 22 für einen Betrieb mit der regenerativen Energiequelle 4 ausgelegt, sodass der Fleizwiderstand 22 mit einer zweiten Gleichspannung versorgt werden kann, die im Unterschied zur ersten Gleichspannung am Ausgang des DC-DC-Wandlers niedriger gewählt sein kann. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass nun die An passungsschaltung 10 einfacher gewählt werden kann, um an ihrem Ausgang die zweite Gleichspannung bereitstellen zu können.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, wird die Anpassungsschaltung 10 als Stellglied ausgeführt, welches parallel zu den Ausgangsanschlüssen 6 und 8 einen Kon densator 32 aufweist. Der Ausgangsstromkreis weist nun einen typischerweise mit der Steuerschaltung 18 getakteten Schalter 34 auf, sodass über das Tast verhältnis am Schalter 34 eine vorgegebene Leistungsabgabe an den Heizwi derstand 22 erfolgt, der an die zweite Gleichspannung angepasst ist.
Um nun alternativ oder zusätzlich den Betrieb mit der Netzversorgung 26 zu ermöglichen, ist ein weiterer Schalter 36 vorgesehen, der über eine Diode 38 die von einem AC-DC-Wandler 40 an den Ausgängen 42 und 44 zugeführte Spannung von der Anpassungsschaltung 10 trennt. Der AC-DC-Wandler 40 wandelt die Wechselspannung der Netzversorgung 26 so in die gleichgerichtete Spannung um, dass ebenfalls ein Betrieb des Heizwiderstands 22 möglich ist. Die Ausgangsspannung des AC-DC-Wandlers 40 wird daher in etwa gleich zur zweiten Gleichspannung gewählt sein. Der weitere Schalter 36 kann ebenfalls von der Steuerschaltung 18 betätigt werden. Die erste Variante der Schaltungsvorrichtung 2 gemäß Figur 1 unterscheidet sich daher von der zweiten Variante der Schaltungsvorrichtung gemäß Figur 2 dadurch, dass im ersten Fall die Anbindung der Netzversorgung einfacher ist, während die regenerative Energiequelle über einen komplexeren DC-DC- Wandler als Anpassungsschaltung 10 angebunden wird. Im zweiten Fall ist da gegen die Anbindung der regenerativen Energiequelle 4 über eine weniger komplexe Anpassungsschaltung 10 möglich, die lediglich aus einem Kondensa tor und einem Schalter bestehen kann. Jedoch wird hier die Zuführung von Energie über die Netzversorgung komplexer und benötigt einen eigenen AC- DC- Wandler.
Unabhängig von der Ausgestaltung der Schaltungsvorrichtung 2 ist es jedoch in beiden Varianten möglich, eine Versorgung des Warmwassererzeugers 20 mit tels einer regenerativen Energiequelle 4 durchzuführen, wobei die Schaltungs vorrichtung 2 entweder als Zusatzgerät oder auch als Vorschaltgerät bereitge stellt werden kann. Neben der Integration in neuartigen Warmwassererzeugern 20 ist auch ein Nachrüsten von bereits installierten Warmwassererzeugern 20 möglich.
Wie bereits erwähnt, ist die regenerative Energiequelle 4 beispielsweise als So larzelle ausgeführt. Typischerweise wird hier eine Energieentnahme so durch geführt, dass die Solarzelle mit maximaler Leistung betrieben werden kann. Da zu kann beispielsweise eine aus dem Stand der Technik bekannte MPP- Schaltung verwendet werden, die dazu ausgelegt ist, die Solarzelle am Punkt maximaler Leistung (dem englischen Sprachgebrauch folgend oftmals als MPP = Maximum Power Point bezeichnet) zu betreiben.
Diese Funktion kann in der zweiten Variante der Schaltungsvorrichtung 2 je doch auch durch die Anpassungsschaltung 10 übernommen werden, wobei ty pischerweise die Spannung am Kondensator 32 und die Periodendauer des Aktivierens des Schalters 34 als Eingangsgrößen für die Entnahme der Energie aus der Solarzelle herangezogen werden.
Falls die Spannung der regenerativen Energiequelle 4, welche für die Zeit des Energiepulses auch die Spannung am Heizwiderstand 22 ist, über der Leer laufspannung der Netzversorgung 26 am AC-DC-Wandler 40 liegt, gibt die Netzversorgung 26 am AC-DC-Wandler 40 daher keine Energie für die Impuls dauer mehr ab, sobald ein Energiepuls über den Schalter 34 zugeführt wird. Dies bedeutet, dass ohne weiteres Zutun ein Vorrang für die erneuerbare Ener giequelle 4 geschaffen wird. Je breiter die Pulsweite am Schalter 34 ist, desto geringer ist die Energieabgabe der Netzversorgung 26 am AC-DC-Wandler 40.
Bei Direktanschluss der regenerativen Energiequelle 4 bzw. auch bei Anschluss über einen MPP-Tracker ergeben sich deutlich geringere Spannungen am Heizwiderstand 22, sodass diese nicht zwingend über der Leerlaufspannung der Netzversorgung 26 am AC-DC-Wandler 40 liegt. Ein Vorrang für Solarener gie kann dann durch aktives Ausschalten des weiteren Schalters 36 gegebe nenfalls zusammen mit der Diode 38 erfolgen.
Hierbei ist es sinnvoll, die Netzversorgung 26 am AC-DC-Wandler 40 über den weiteren Schalter 36 so zu regeln, dass eine gewünschte Mindesttemperatur aufrechterhalten wird. Die Schaltungsvorrichtung 2 speist dann automatisch die verfügbare Solarenergie in den Warmwassererzeuger 20 ein. Sobald die Min desttemperatur überschritten ist, liegt dann reiner Solarbetrieb vor.
Des Weiteren kann die Steuerschaltung 18 über eine geeignete Sensorschal tung auch die Temperatur im Vorratsbehälter 24 überwachen, sodass bei Errei chen einer Minimaltemperatur ein Heizvorgang aktiviert wird. Dies kann unab hängig vom Vorhandensein der regenerativen Energie über die Netzversorgung 26 durchgeführt werden, sodass im Warmwassererzeuger 20 zu jeder Zeit er- wärmtes Wasser zur Verfügung steht. Des Weiteren kann eine derartige Sen sorschaltung auch eine Maximaltemperatur überwachen, sodass ein Heizvor gang deaktiviert wird, sobald die Maximaltemperatur erreicht ist. Auf diese Wei se kann sichergestellt werden, dass keinerlei Gefährdung durch Verbrühen für eine Benutzerin oder einen Benutzer des Warmwassererzeugers 20 besteht. Schließlich ist es ebenso möglich, in regelmäßigen Abständen einen Heizvor gang im Warmwassererzeuger 20 zu aktivieren, um die Temperatur im Warm wassererzeuger 20 kurzzeitig so weit zu steigern, dass ein Abtöten von Keimen im Wasser erfolgt. Während dieser Phase kann auch die oben beschriebene Maximaltemperatur durchaus überschritten werden.
Wie bereits beschrieben, erlaubt die in Zusammenhang mit Figur 2 beschriebe ne Anpassungsschaltung 10 eine einfache Regelung einer Leistungsabgabe an eine resistive Last. Neben einer Verwendung in Zusammenhang mit einem Heizwiderstand 22 ist auch eine Verwendung der Anpassungsschaltung 10 all gemein für resistive Lasten denkbar. Die Anpassungsschaltung 10 ist in Figur 3 nochmals allgemein ohne direkten Bezug zu einem Warmwassererzeuger 20 dargestellt.
Typischerweise wird das Aktivieren des Schalters 34 bei der Anpassungsschal tung 10 mittels Pulsbreitenmodulation durchgeführt werden. Die Steuerschal tung 18 kann dabei die Pulsbreitenmodulation so regeln, dass der Energiequel le 4 die maximale Energie entnommen wird. Falls gewünscht kann aber die Pulsbreitenmodulation auch so eingestellt werden, dass eine geringere als die maximale Energie entnommen wird. Folglich kann über die Steuerschaltung 18 die Energiemenge auf einen gewünschten Wert bis zur maximalen Energie menge eingestellt werden.
Mittels der Steuerschaltung 18 kann auch eine Zweipunktregelung erfolgen, wobei das Aktivieren des Schalters 34 in Abhängigkeit der Spannung am Kon- densator 32 erfolgt. Dabei wird die Last 22 bei Überschreiten einer bestimmten oberen Spannung am Kondensator 32 zugeschaltet. Bei Unterschreiten einer unteren Spannung am Kondensator 32 wird die Last 22 wieder abgeschaltet. Der Kondensator 32 muss dabei so bemessen sein, dass die in den Schaltpau- sen erzeugte Energie aufgenommen und zwischengespeichert werden kann.
Da die Steuerschaltung 18 lediglich die Spannung am Kondensator 32 als Ein gangsgröße benötigt, ist ein derartiger Aufbau für eine einfache Ermittlung der maximalen Leistungsabgabe der Energiequelle 4 geeignet. Anstelle einer Mes- sung von Strom und Spannung bzw. deren Effektivwerte wird erfindungsgemäß lediglich die Spannung am Kondensator 32 gemessen. Die Leistungsabgabe ergibt sich dann aus dem Quadrat dieser Spannung und dem Verhältnis aus Einschaltzeit des Schalters 34 zur gesamten Periodendauer des Schaltsignals. Der so ermittelte Wert steht mit der Leistung in einem proportionalen Verhältnis und weist beim selben Tastverhältnis der Pulsbreitenmodulation ein Maximum auf wie die Leistungsabgabe der Energiequelle 4.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbil dungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
Liste der Bezugszeichen:
2 Schaltungsvorrichtung
4 Energiequelle 6, 8 Ausgangsanschlüsse
10 Anpassungsschaltung
12,14 weitere Ausgangsanschlüsse 16 Umschalter
18 Steuerschaltung 20 Warmwassererzeuger
22 Heizwiderstand/Last
24 Vorratsbehälter
26 Netzversorgung
28,30 Netzversorgungsanschlüsse 32 Kondensator
34 Schalter
36 weiterer Schalter
38 Diode
40 Wandler 42,44 Ausgänge

Claims

Ansprüche:
1. Schaltungsvorrichtung zur Versorgung eines Warmwassererzeugers (20) aus einer regenerativen Energiequelle (4), insbesondere aus einer So- larzelle oder aus einem Windrad, bei der Ausgangsanschlüsse (6, 8) der
Energiequelle (4) mit einer Anpassungsschaltung (10) verbunden sind, deren Ausgangsstromkreis durch einen Heizwiderstand (22) des Warm wassererzeugers (20) geführt ist, wobei die Anpassungsschaltung (10) über eine Steuerschaltung (18) so angesteuert ist, dass der Stromfluss durch den Heizwiderstand (22) einer vorgegebenen Leistungsabgabe an den Heizwiderstand (22) entspricht und dass alternativ oder zusätzlich ein Betrieb des Warmwassererzeugers (20) über eine Netzversorgung (26) durchführbar ist.
2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Anpassungsschal tung (10) ein DC-DC-Wandler ist, der vorzugsweise als Hochsetzsteller ausgebildet ist, der die Ausgangsspannung der Energiequelle (4) in eine erste Gleichspannung umsetzt, um den für eine Netzspannung ausgeleg ten Heizwiderstand (22) wahlweise mit der ersten Gleichspannung zu be- treiben.
3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Netzspannung oder die erste Gleichspannung wahlweise über einen Umschalter (16) an den Warmwassererzeuger (20) geführt sind.
4. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Anpassungsschal tung (10) ein Kondensatorstellglied ist, das einen parallel zu den Aus gangsanschlüssen (6, 8) angeordneten Kondensator (32) und einen von der Steuerschaltung (18) getakteten Schalter (34) im Ausgangsstrom- kreis umfasst, um eine zweite Gleichspannung zu erzeugen, an die der Heizwiderstand (22) angepasst ist.
5. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Netzspannung über einen weiteren AC-DC-Wandler (40) und einen weiteren Schalter (36) an den Warmwassererzeuger (20) zugeschaltet oder zuschaltbar ist.
6. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Steuerschal tung (18) ausgeführt ist, der vorzugsweise als Solarzelle ausgeführten Energiequelle (4) eine maximale Energie zu entnehmen.
7. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Entnahme der ma ximalen Energie in Abhängigkeit einer Spannung am Kondensator (32) und einer Periodendauer eines Aktivierens des Schalters (34) gesteuert ist.
8. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der ein Heizvorgang in Abhängigkeit einer Wassertemperatur im Warmwasser erzeuger (20) erfolgt.
9. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Steuerschaltung (18) bei Erreichen einer Minimaltemperatur im Warm wassererzeuger (20) einen Heizvorgang aktiviert oder bei Erreichen ei ner Maximaltemperatur im Warmwassererzeuger (20) einen Heizvorgang deaktiviert.
10. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 8 und 9, bei der bei Erreichen der Minimaltemperatur ein Zuschalten der Netzversorgung (26) erfolgt, um die Minimaltemperatur im Warmwassererzeuger unabhängig von der re generativen Energiequelle aufrechtzuerhalten.
11 .Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der in vorgegebenen Abständen ein Heizvorgang aktivierbar ist, um die Tempe ratur im Warmwassererzeuger (20) kurzzeitig so weit zu steigern, dass ein Abtöten von Keimen im Wasser erfolgt.
12. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , die so ausge legt ist, dass die regenerative Energiequelle (4) vorrangig vor der Netz versorgung (26) Energie an den Warmwassererzeuger (20) liefert.
13. Anpassungsschaltung zur Regelung einer Leistungsabgabe an eine re- sistiven Last (22), die parallel zu einem Kondensator (32) mit Ausgangs anschlüssen (6, 8) einer Energiequelle (4) verbunden sind und deren Ausgangsstromkreis durch die resistive Last (22) geführt ist, wobei die Anpassungsschaltung (10) über eine Steuerschaltung (18) so angesteu ert ist, dass ein Stromfluss durch einen Schalter (34) zur resistiven Last (22) einer vorgegebenen Leistungsabgabe an die resistive Last (22) ent spricht.
14. Anpassungsschaltung nach Anspruch 13, bei der die Steuerschaltung (18) ein Aktivieren des Schalters (34) mittels einer Pulsbreitenmodulation durchführt.
15. Anpassungsschaltung nach Anspruch 13 oder 14, bei der mittels der Steuerschaltung (18) eine Zweipunktregelung erfolgt, bei der in Abhän gigkeit einer Spannung am Kondensator (32) ein Aktivieren des Schal ters (34) erfolgt.
PCT/EP2021/052089 2020-01-31 2021-01-29 Schaltungsvorrichtung fuer eine versorgung eines warmwasserbereiters aus einer regenerativen energiequelle WO2021152079A1 (de)

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EP21702653.3A EP4097400A1 (de) 2020-01-31 2021-01-29 Schaltungsvorrichtung fuer eine versorgung eines warmwasserbereiters aus einer regenerativen energiequelle

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