DE19951216A1 - Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzellenanordnung - Google Patents

Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzellenanordnung

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzellenanordnung (5) zur Versorgung eines Hausnetzes (8), das mit einem öffentlichen elektrischen Netz (10) verbunden ist, wobei die in das Hausnetz (8) eingespeiste Energie gemessen wird. Um eine optimale Steuerung der Brennstoffzellenanordnung (5) zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Brennstoffzellenanordnung (5) in Abhängigkeit vom momentanen Leistungsbedarf des Hausnetzes (8) geregelt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzellenanordnung zur Versorgung eines Hausnetzes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf ein Hausnetz zur Durchführung dieses Verfahrens.
Drehstromzähler werden heute dazu benutzt, Energieflüsse vom öffentlichen Netz in ein Hausnetz zu bestimmen und daraus Daten für die Kostenrechnung mit einem Elektrizitäts­ versorgungsunternehmen zu gewinnen. Bei Hausnetzen, in denen photovoltaische Elemente enthalten sind, aber auch bei Hausnetzen der eingangs erwähnten Art, sind Arbeitszähler im Einsatz, die getrennt Strombezug und Stromeinspeisung in das öffentliche Netz erfassen. Dies geschieht ebenfalls nur zum Zweck der späteren Abrechnung und hat keinen Einfluß auf die Steuerung des im Haushaltsnetz integrierten Stromerzeugers.
Bei Hausnetzen mit photovoltaischen Elementen, deren Primärenergie, das Sonnenlicht, kostenlos ist, stört der in der Regel sehr erhebliche Tarifunterschied zwischen Energiebezug aus dem öffentlichen Netz und der Einspeisung in ein solches nicht. Anders verhält es sich bei elektrischen Energieerzeugern, bei denen der Einsatz der notwendigen Primärenergie mit Kosten verbunden ist, wie dies bei Brennstoffzellen der Fall ist.
Bei solchen ergeben sich bei einer Einspeisung in ein öffentliches Netz meist höhere Kosten für das eingesetzte Brenngas, z. B. Methan, als die einer Einspeisung von Überschußstrom in ein öffentliches Netz vom Elektrizitätsversorgungsunternehmen vergütet wird.
Ziel der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnen Art vorzuschlagen, das einen opti­ malen Einsatz der für den Betrieb der Brennstoffzellenanordnung erforderlichen Pri­ märenergie ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß ein Einsatz von Primärener­ gie in einem die Deckung des Bedarfs an elektrischer Energie des Hausnetzes hinausge­ henden Ausmaß vermieden werden kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Hausnetz zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens anzugeben.
Bei einem Hausnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2 werden die Maßnahmen gemäß den kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 vorgesehen.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann vermieden werden, daß bei abnehmendem elektrischem Energiebedarf des Hausnetzes die Belastung der Brennstoffzellen auf einem zu hohen Niveau gehalten wird und elektrische Energie in das öffentliche Netz eingespeist wird.
Dabei ergibt sich bei den Maßnahmen gemäß dem Anspruch 2 eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung. Allerdings ist eine solche Lösung nur dann zweckmäßig, wenn der Arbeits-Zähler eine ausreichend hohe Genauigkeit aufweist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können bei einem Hausnetz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3 die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruches vorgese­ hen sein.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann die Steuerung der Brennstoffzellen mit hoher Genauigkeit erfolgen und rasch auf Änderungen in der Belastung des elektrischen Hausnet­ zes reagieren.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein erfin­ dungsgemäßes Hausnetz zeigt.
Ein erfindungsgemäßes Hausnetz 8 weist Brennstoffzellen 5 auf, denen die üblichen, jedoch nicht dargestellten Hilfsaggregate, wie Reformer u. dgl. zugeordnet sind.
An eine elektrische Ausleitung 11 der Brennstoffzellen 5 sind ein elektronisches Stellglied 6 und ein Wechselrichter 7 angeschlossen, der das Hausnetz 8 speist.
Den Brennstoffzellen 5 ist eine Steuerung 1 zugeordnet. Diese ist über Steuerleitungen 12, 13 mit einem in einer zu den Brennstoffzellen 5 führenden Gasleitung 14 angeordneten Stellventil 3 zur Steuerung der Gaszufuhr und einem in einer Wasserleitung 15, die ebenfalls zu den Brennstoffzellen 5, bzw. deren Reformer führt, angeordneten Stellventil 4 verbunden.
Weiter ist die Steuerung 1 über eine Signalleitung 16, über die der Belastung der Brenn­ stoffzellen 5 entsprechende Signale übertragen werden, und über eine weitere Signalleitung 2 mit einem mit einem Vor-/Rücklaufzähler 17 kombinierten Leistungsmesser 9 verbunden.
An diesem Leistungsmesser 9 ist ein öffentliches Netz 10 angeschlossen, wobei der Lei­ stungsmesser 9 die momentane in das Hausnetz 8 eingespeiste Leistung oder die in das öffentliche Netz 10 aus dem Hausnetz 8 eingespeiste Leistung erfaßt, wobei der zugeord­ nete Vor-/Rücklaufzähler 17 entsprechend vorwärts- bzw. rückwärts zählt und entspre­ chende Signale über eine Leitung 18 an die Steuerung 1 liefert.
Diese Steuerung regelt die Belastung bzw. die Stromerzeugung der Brennstoffzellen 5 durch entsprechendes Stellen der Stellventile 3 und 4 in der Weise, daß die Stromerzeugung gedrosselt wird, sobald elektrische Leistung aus dem Hausnetz 8 in das öffentliche Netz gespeist wird. Die Absenkung der Stromerzeugung der Brennstoffzellen 5 erfolgt dabei in einem solchen Ausmaß, daß der Bedarf an elektrischer Energie für das Hausnetz 8 noch vollständig von den Brennstoffzellen 5 gedeckt wird. Dies erfolgt in der Weise, daß die Zu­ fuhr von Gas und Wasser zu den Brennstoffzellen 5 mittels der Stellventile 3 und 4 gedros­ selt wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennstoffzellenanordnung (5) zur Versorgung eines Hausnetzes (8), das mit einem öffentlichen elektrischen Netz (10) verbunden ist, wobei die in das Hausnetz (8) eingespeiste Energie gemessen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brennstoffzellenanordnung (5) in Abhängigkeit vom momentanen Leistungsbedarf des Hausnetzes (8) geregelt wird.
2. Hausnetz zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, das mit einer mit einer die Zufuhr von Gas und Wasser steu­ ernden Regelung versehenen Brennstoffzellenanordnung (5) ge­ speist ist und mit einem öffentlichen elektrischen Netz (10) ver­ bunden ist, wobei ein Arbeits-Zähler (9) zur Ermittlung der elektri­ schen Arbeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits-Zähler (9) über eine Leitung (18) mit der Regelung (1) ver­ bunden ist, die den Betrieb der Brennstoffzellenanordnung (5) in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf des Hausnetzes (8) steuert.
3. Hausnetz zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, das mit einer mit einer die Zufuhr von Gas und Wasser steu­ ernden Regelung versehenen Brennstoffzellenanordnung (5) ge­ speist ist und mit einem öffentlichen Netz (10) verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Leistungsmesser (9), der mit ei­ nem richtungsabhängigen Zähler (17) kombiniert ist, vorgesehen ist, der mit der Regelung (1) verbunden ist.
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