DE815663C

DE815663C - Verfahren fuer den Betrieb von Akkumulatorenbatterien

Info

Publication number: DE815663C
Application number: DEH1314A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Huetter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-01-20
Filing date: 1950-01-20
Publication date: 1951-10-04

Description

Verfahren für den Betrieb von Akkumulatorenbatterien Windkraftanlagen arbeiten unter ständig wechselnden, sehr stark verschiedenartigen Betriebsbedingungen. Sowohl Drehzahl als auch Leistung schwanken bei allen Windgeschwindigkeiten zwischen geringen Bruchteilen der Nennlast (obis io°/o) bis zur Vollast innerhalb von ganz kurzen Zeitintervallen. Man kann bis zu ioo größere Schwankungen in der Stunde beobachten.
Um diese großen Schwankungen auszugleichen, werden bei Anlagen, die elektrischen Strom erzeugen, Akkumulatorenbatterien als Energiespeicher verwendet. Da aber die Generatoren der Anlagen wegen der stark schwankenden Betriebsbedingungen ständig schwankende Spannungen erzeugen, sind Maßnahmen sowohl zum Schutz der Akkumulatoren als auch zum Schutz der Generatoren erforderlich. Man kann da verschiedene Wege gehen. Vielfach wird die Nennspannung des Akkumulators gleich der Spannung der Windkraftanlage gewählt. Das bedeutet aber, daß die Anlage erst dann Strom an den Akkumulator abgibt, wenn dessen Nennspannung überschritten wird. Nun bestehen aber während' des größten Teils der Betriebszeit nur Teilbelastungen, bei denen vielfach auch ohne Last die Nennspannung des Akkumulators nicht erreicht werden kann. Die in dieser Zeit anfallende Energie geht bei einem solchen Betrieb verloren.
Eine wesentliche Verbesserung bringt die Erfindung dadurch, daß sie bei der Windkraftanlage als Energiespeicher zwar elektrische Akkumulatoren üblicher Bauweise verwendet, jedoch mit einer Nennspannung, die nur einen Bruchteil der Nennspannung des Generators beträgt, also beispielsweise 24 V Akkumulator-Nennspannung bei i io V Generatorspannung.
Da der Akkumulator mit Gleichstrom geladen werden muß, ist es das Gegebene, Gleichstromgeneratoren zu benutzen, deren Klemmenspannung bekanntlich durch Vorschaltwiderstände bis auf die für den Akkumulator zuträgliche Spannung abgebaut werden kann, was natürlich unwirtschaftlich ist. Diesen Mangel vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch, daß sie als Vorschaltwiderstände Stromverbraucher verwendet, welche die ihnen zugeführte elektrische Energie entweder unmittelbar nutzbar machen, z. B. in Heizkörpern, oder sie, z. B. als Wärme, aufspeichern, sei es in Speichern, die keinem Nebenzweck dienen, oder in einem Herd, einem Warmwasserspeicher oder Kühlschrank o. dgl.
Nun ist nicht nur nutzlose Vergeudung von Energie in den Widerständen vermieden, sondern es ist auch ermöglicht, durch zweckmäßige Schaltung jener Stromverbraucher oder Speicher die Windkraftanlage auch bei schwachen Winden und entsprechend geringer Drehzahl und Spannung immer noch Ladestrom in die Akkumulatorenbatterie liefern zu lassen. Erst bei ganz oder nahezu vollständig ausbleibendem Wind ist es erforderlich, den Akkumulator abzuschalten.
In Fig. i ist ganz schematisch ein Ausführungsbeispiel einer zur Erläuterung des neuen Verfahrens geeigneten Anlage veranschaulicht; Fig. 2 ist ein Erläuterungsdiagramm hierzu; Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Das Windrad a treibt über ein Getriebe b einen Gleichstromgenerator c. In die vom Generator ausgehende Leitung d ist eine Gruppe von Stromverbrauchern, z. B. Herde, Warmwasserspeicher, Kühlschrank v1, v2, v3, angeschlossen, wobei diese Verbraucher parallel zueinander geschaltet sind. Über eine Rückstromsicherung e führt die Leitung d zur Akkumulatorenbatterie f, an welche vorzugsweise solche Stromverbraucher- g angeschlossen sind, die eine konstante Spannung benötigen. In der Rückleitung h vom anderen Pol der Batterie f zum Generator c befindet sich ein Schalter i, der es erlaubt, die Batterie vom Generator abzuschalten, und der vorzugsweise als Umschalter ausgebildet ist, so daß er die Leiter d und h über die Leitung k direkt verbinden kann. Dieser Schalter kann auch als selbsttätig wirkende Überladesicherung ausgebildet oder zusätzlich in Reihenschaltung mit einer solchen angewandt sein, wie in Fig. 3 angedeutet, oder es könnte eine solche Sicherung il verwendet werden, die notfalls auch von Hand ausgelöst werden kann.
Noch vor den Stromverbrauchern v1, v2, v3 können ein oder mehrere weitere Stromverbraucher m, z. B. eine Wasserpumpe, angeschlossen sein. Bei normalen Verhältnissen werden die Stromverbraucher v1, v2, v$ und m etwa '/e der Gesamtleistung des Generators c aufnehmen, während die Batterie f nur '/a erhält.
Im Diagramm (Fig. 2) ist gezeigt, wie bei einem bestimmten Verhältnis von Generator - Nennspannung zu Batterie - Nennspannung beispielsweise 110 V zu 24 V die Energieverteilung in der Anlage sich ändern läßt durch Abschaltung von Verbrauchern v1 bzw. v2 bzw. v. mittels der zugehörigen Schalter s1, s2, ss. Diese Schalter können für Handbetrieb eingerichtet oder als Automaten ausgebildet sein.
Wenn einer dieser Verbraucher eingeschaltet ist, so zeigt die Spannung den durch Kurve I gezeigten Verlauf, bei zwei Verbrauchern denjenigen nach 1I, bei drei Verbrauchern denjenigen nach III, während ohne vorgeschaltete Verbraucher die Batteriespannung der Kurve IV entspräche.
Es ist hieraus ersichtlich, daß die vom Generator gelieferte Stromstärke und damit die abgegebene Energie mit der Anzahl der eingeschalteten Verbraucher v wächst.
Es ist nicht nötig, daß die Verbraucher v parallel geschaltet sind. Sie könnten vielmehr auch gemäß Fig. 3 hintereinandergeschaltet sein oder teilweise in Parallelschaltung bzw. in Serie.
Die Erfindung ist in vorstehendem der Einfachheit wegen nur für deren Anwendung bei Windkraftanlagen erläutert. Sie ist jedoch auch für andere Kraftanlagen stark wechselnder Leistung geeignet und bestimmt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren für den Betrieb von Akkumulatorenbatterien bei Kraftanlagen mit stark wechselnder Leistung, vorzugsweise Windkraftanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ladung der Akkumulatoren Generatoren verwendet werden, deren Nennspannung ein Mehrfaches, beispielsweise etwa Vierfaches, der Nennspannung der Akkumulatorenbatterie beträgt und die durch Schaltung von Vorschaltung von Widerständen auf die jeweils der Akkumulatorenbatterie zuträgliche Spannung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltwiderstände Stromverbraucher verwendet werden, denen nutzbare Energie entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorschaltwiderstände Energiespeicher verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als schaltbare Energiespeicher mindestens zum Teil Wärmespeicher verwendet werden.
5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch einen Umschalter (i), der es erlaubt, die Zuleitungen (d, h) zur Akkumulatorenbatterie (f) unter Abschaltung der letzteren (über k) zu verbinden.
6. Einrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (i) als selbsttätige Überladesicherung ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die f.`berladesicherung (il) in Reihe mit einem willkürlich zu bedienenden Schalter (i) angeordnet ist. B. Einrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überladesicherung für willkürliche Bedienung geeignet gemacht ist.