AT18026U1 - Solarbetriebenes Multifunktionsgerät mit Heizplatte mit Trinkwasseraufbereitung und Pufferspeicher zur Energieversorgung der in einem Zylinderkörper integriert ist - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine solarbetriebenes Energieversorgungsgerät mit in den Zylinderkörper integriertem elektrochemischen Pufferspeicher der eine elektrische Heizplatte und eine elektrischer Wasseraufbereitung über einen Laderegler/Controller versorgt. Auf dem zylindrischen Mantelkörper (1) ist ein flexibles Solarmodul (8) angebracht welches das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Diese Energie wird über einen Controller (13) im Energiespeicher (10) gespeichert. Der Energiespeicher (10) liefert die Energie für die Heizplatte (2) die über das geschlossene Relais (14) und den Stufenschalter (6) geführt wird. Der Stufenschalter (6) versorgt sequentiell die einzelnen Stromkreise der wärmeabgebenden Lichtquellen (Halogenlampen oder Infrarotlampen). Diese Lichtquellen sind in eine Heizplatte (2) eingelassen. Die Heizplatte (2) ist in der Heizplattenträger (3) eingelassen. Die Bedienelemente Wasserhahn (4) und Stufenschalter (6) sind ebenso auf der Heizplattenträger (3) montiert wie auch der Frischwasserstutzen (5). Der Controller (13) versorgt in einem separaten Stromkreis die Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit (11) die über den, im Wasserhahn (4) integrierten Schalter, aktiviert wird. Über den Frischwasserstutzen (5) wird Frischwasser in das, im Zylinderkörper integrierte Reservoir (12), befüllt. Vom Reservoir (12) fühlt eine Wasserleitung zur Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit (11) bzw. von dieser zum Wasserhahn (4). Die auf dem Bodenteil (9) montierten Energiespeicher (10) sind, über die vom Zylindermantelkörperkörper (1) lösbare Verbindung, zugänglich. Ebenso ist das Wasserreservoir(12) über lösbare flexible Wasserleitungen entnehmbar.
Description
1. Titel der Erfindung:
[0001] Solarbetriebenes nicht ortsgebundenes Energieversorgungsgerät mit elektrochemischem Energiespeicher für optionale in das Gerät integrierten Applikationen (elektrische Heizplatte, elektrische Wasseraufbereitung und elektrische Energieversorgung von externen Niederspannungsgeräten).
2 Beschreibung
[0002] Die Erfindung betrifft ein solarbetriebenes, nicht ortsgebundenes, Energieversorgungsgerät mit integriertem elektrochemischen Energiespeicher.
Der Energiespeicher liefert die Energie für das Betreiben von optionalen in das Gerät integrierten Applikationen die in einem Zylinderkörper eingebaut sind. Diese Applikationen sind eine Kochheizplatte, eine Wasseraufbereitung, eine Wasserversorgungspumpe und elektrische Versorgungsanschlüsse für externe Niederspannungselektrogeräte. (Ladegeräte für Mobiltelefon, Radio etc.).
Ein flexibles mehrzelliges mehrschichtig laminiertes Photovoltaikmodul, welches auf der Außenseite eines zylindrischen Körpermantels (Fass), fest verbunden aufgebracht ist, wandelt das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Das Photovoltaikmodul bedeckt ein Flächensegment mit einem Bogenwinkel zwischen 120° bis 180°. Dieses Photovoltaikmodul liefert die elektrische Energie die auf elektrochemischen Wege im Pufferspeicher (z.B. Blei Gel-Akkumulator oder Lithiumpolymer-Akkumulator), der sich im Inneren des Zylinderkörpers befindet, zwischengespeichert wird. Das Laden der elektrochemischen Speichermedien wird über einen Laderegler (Controller) geregelt um Tiefentladungen und Überladungen zu verhindern. Der Controller stellt oberhalb der Tiefentladungsspannung und unterhalb des Uberspannungsbereiches die Arbeitsspannung für das Betreiben der Applikationen (Niederspannungselektrogeräten) zur Verfügung. Die im Zylinderkörper integrierte Heizplatte ist derart gestaltet, dass der elektrochemisch gespeicherte Strom für das Betreiben von Halogenlampen oder Infrarotlampen, welche in die Heizplatte eingelassen sind verwendet wird. Die abgegebene Wärmeenergie der Lampen heizt die Wärmespeicherplatte durch Leitung, Konvektion bzw. Strahlung auf die zum Kochen erforderliche Temperatur auf. Uber einen Stufenschalter können die einzelnen Lampenstromkreise sequentiell, hochgeschaltet werden.
Ein Teil des Innenteils des zylindrischen Körpers bildet das Wasserreservoir für eine Wasserentkeimungsanlage, die sich innerhalb des Zylinderkörpers befindet und ebenso über den Controller bzw. den elektrochemischen Energiespeicher mit Spannung versorgt wird. Die Befüllung des Wasserreservoirs erfolgt über einen verschließbaren Einfülltrichter mit Grobfilter, der im Deckelbereich des Energieversorgungsgerätes eingebaut ist. Uber eine elektrische Pumpe mit nachgeschaltetem Filter wird das Trinkwasser aus dem Reservoir durch einen Wasserentkeimungsanlage geführt und mittels UVc Licht entkeimt. Die Wasserentnahme erfolgt über einen Wasserhahn der beim Betätigen die Pumpe elektrisch aktiviert und das zu reinigende Wasser durch die Wasserentkeimungsanlage führt.
Für die Stromversorgung von weiteren Niederspannungsgeräten stehen diverse Anschlüsse zur Verfügung (USB, KFZ Steckdose, Cinchsteckdosen) die, wie die oben genannten Applikationen, über den Controller und den elektrochemischem Energiespeicher versorgt werden.
3. Stand der Technik:
[0003] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass solarbetriebene Herde mittel optischer Systeme wie Spiegel, Linsen oder Kombinationen beider, dargestellt werden (Solarofen). Der Nachteil dieser Systeme besteht in der Abhängigkeit von meteorlogischen Erscheinungen (Wolken) und der beschränkten Wärmespeicherfähigkeit. Bei der hier beschriebenen Erfindung funktioniert die Energieumwandlung auch bei suboptimalem Sonnenlicht (Bewölkung) und eine langfristige Energiespeicherung wird durch die integrierten elektrochemischen Speicher ermöglicht. Solarbetriebene nicht ortsgebundene entkeimende Wasseraufbereitungsanlagen werden mittels Osmo-
sefilter betrieben, deren Filterwartung sehr aufwendig ist und deren Filter chemisch wiederaufbereitet werden müssen. Andere kompakte Lösungen funktionieren nach dem lichtphysikalischen Prinzip unter Verwendung von kurzwelligem UVc Licht die das Eiweiß zerstören und derart entkeimend wirken.
Alle solarbetriebenen Lösungen basieren gemäß Stand der Technik auf Flachmodule die der gestalterischen Freiheit, Grenzen setzen und entweder feststehend verankert sind oder aufwendig der Sonne nachgeführt werden müssen. Die im gegenständlichen Fall dargestellte Lösung integriert die Anwendungen in das energieumwandelnde nicht ortsgebundene Solarelement. Verweis auf:
EP 1613861 B1
DE 10016365 A1
4. Aufgabe der Erfindung
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist die kompakte Integration von Solarzellen auf einem Zylindermantelsegment die die Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Diese elektrische Energie wird zum Laden von elektrochemischen Energiespeichern (Akkumulatoren) genutzt. Bei Bedarf wird diese gespeicherte Energie für das Betreiben der in das Energieversorg ungsgerät integrierten Applikationen, (Heizplatte, Wasserentkeimungsanlage bzw. Energiebereitstellung für externe Niederspannungsgeräte) zur Verfügung gestellt.
Durch die bogenförmige Anordnung der Zellen und der Verschaltung der Zellenstränge mittel Freilaufdioden, ist das System imstande, konstante Leistung zu liefern und aufwendige Modulnachführeinrichtungen, die dem Sonnenstand folgen, entfallen. Die Erfindung funktioniert stromnetzunabhängig, autonom- die Stromerzeugung mittels Stromaggregate ist so erlässlich. Durch die Stromunabhängigkeit bietet sich die Verwendung dieses solarbetriebene Energieversorgungsgerät mit Kochfunktion und mit Wasseraufbereitung für unterentwickelte Gebiete an. Der Erfindungsgegenstand kann auch als Erstversorgung von Katastrophengebieten (Erdbeben, Krieg, Überschwemmungen) genutzt werden. Durch die kompakte Bauweise ist der Flächenbedarf gering. Die Erfindung ermöglicht feuerloses Kochen wodurch auch die Problematik von beschränkten Ressourcen (Brennholz, Holzkohle) positiv beeinflusst wird. Durch die Integrierte Wasseraufbereitung durch langlebige UVc Lampen bzw. UVe LED Technologie entfallen wartungsintensive Filterwechsel (Osmose Filteranlagen). Die Aufbereitung von Frischwasser aus lokalen Wasserquellen durch effiziente Entkeimung ermöglicht dezentrale Trinkwassergewinnung.
5. Aufzählung und Kurzbeschreibung der vorhandenen Zeichnungsfiguren: [0005] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigt die
[0006] Fig. 1 den Erfindungsgegenstand als Energieversorgungsgerät mit integrierter Heizplatte, integrierter Wasseraufbereitung, elektrochemischem Energiespeicher und den äußeren Bedienelementen.
[0007] Fig. 2 zeigt den Erfindungsgegenstand, im geschnittenen Zustand, schematisch die Komponenten im Inneren des Zylinderkörpers. Auf die Darstellung der Verkabelung und Verrohrung wurde aus Übersichtsgründen abgesehen.
[0008] Fig. 3 zeigt den Erfindungsgegenstand als reine Wasser- Aufbereitungsanlage ohne Kochfunktion.
6. FIGURENBESCHREIBUNG:
[0009] Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 besteht der Erfindungsgegenstand aus einem zylindrischen Mantelkörper 1 der mit einem flexiblen Solarmodul 8 (kristalline Photovoltaik- Zellen) verbunden ist. Der zylindrische Mantelkörper 1 ist durch den abnehmbaren Heizplattenträger 3 von oben abgedeckt. Der Boden wird durch einen abnehmbaren Bodenteil 9 verschlossen.
Auf dem Heizplattenträger 3 sind der Wasserhahn 4 mit elektrischem Schalter für die Wasserentkeim/Pumpeneinheit 11, der Frischwassereinfüllstutzen 5 und der Stufenschalter 6 für die Heiz-
platte 2 montiert.
[0010] In Fig. 2 ist der in Fig.1 dargestellte Erfindungsgegenstand zusätzlich im Schnitt B:B bzw. in der Draufsicht dargestellt. Die elektrochemischen Energiespeicher (Akkumulatoren) 10 sind am Bodenteil 9, lösbar, montiert und mit dem Controller 13 elektrisch verbunden. Das Solarmodul 8 ist ebenfalls mit dem Controller 13 elektrisch verbunden. Abhängig vom Ladezustand der Energiespeicher 10 gibt der Controller 13 die Steuerspannung für das Relais 14 frei und der Stromkreis, Energiespeicher 10 über Relais 14 zu Stufenschalter 6 wird geschlossen. Uber den Stufenschalter 6 werden die Versorgungskreise der Heizlampen (Halogenlampe bzw. Infrarotlampe) die in die Heizplatte 2 eingelassen sind, sequentiell aufgeschaltet. Parallel zu diesem, eben beschriebenen, Heizstromkreis versorgt der Controller 13 einen Arbeitsstromkreis der über den Schalter im Wasserhahn 4 geschlossen wird und den Verbraucher Wasserentkeimungs- /Pumpeneinheit 11 versorgt. Die Wasserentkeimungs- /Pumpeneinheit 11, sowie das Reservoir 12 sind am Zwischenboden 7 fixiert. Die Frischwasserversorgung erfolgt über den Frischwasserstutzen 5. Vom Frischwasserstutzen 5 wird das Wasser über eine flexible und lösbare Wasserleitung mit dem Wasserreservoir 12 verbunden. Vom Reservoir 12 führt eine flexible lösbare Leitung zur Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit 11. Eine weitere Leitung verbindet die Wasserentkeimungs- /Pumpeneinheit 11 mit dem Wasserhahn 4.
[0011] In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße System in einer alternativen Ausführung/Variante dargestellt und zeigt den in Fig. 1 und Fig 2. beschriebenen Erfindungsgegenstand ohne die Heizplatte im aufgeschnittenem Zustand. Die elektrochemischen Energiespeicher (Akkumulatoren) 10 sind am Bodenteil 9 lösbar montiert und mit dem Controller 13 elektrisch verbunden. Das Solarmodul 8 ist ebenfalls mit dem Controller 13 elektrisch verbunden. Abhängig vom Ladezustand der Energiespeicher 10 gibt der Controller 13 den Arbeitsstromkreis frei. Der Stromkreis wird über den Schalter im Wasserhahn 4 geschlossen und der Verbraucher Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit 11 wird versorgt. Die Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit 11 sowie das Reservoir 12 sind am Zwischenboden 7 fixiert. Die Frischwasserversorgung erfolgt über den Frischwasserstutzen 5. Vom Frischwasserstutzen 5 wird das Wasser über eine flexible und lösbare Wasserleitung mit dem Wasserreservoir 12 verbunden. Vom Reservoir 12 führt eine flexible lösbare Leitung zur Wasserentkeimungs-/Pumpeneinheit 11. Eine weitere Leitung verbindet die Wasserentkeimungs- /Pumpeneinheit 11 mit dem Wasserhahn 4.
Claims (3)
1. Solarbetriebenes Energieversorgungsgerät, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Solarmodul (8) auf einer zylindrischen Mantelfläche (1) fest verbunden, aufgebracht ist und die Solarenergie in elektrische Energie umwandelt, die in elektrochemischen Speichern (10) gepuffert wird und über einen Laderegler (Controller) (13) optionale Niederspannungsgeräte versorgt.
2. Solarbetriebenes Energieversorgungsgerät nach Anspruch 1, mit integrierter elektrisch betriebener Trinkwasseraufbereitung (11), dadurch gekennzeichnet, dass das über einen Füllstutzen (5) und dem, im Reservoir (12) bereitgestellten Wasser über eine Trinkwasseraufbereitungsanlage (11) welche mittels UVc Lampen bzw. UVc LED (10) das Wasser entkeimt.
3. Solarbetriebenes Energieversorgungsgerät nach Anspruch 1 und 2 mit im Heizplattenträger (3) integrierter elektrisch beheizter Heizplatte (2), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemisch gespeicherte Energie aus den Speichern (10) über einen Controller (13), dem Relais (14) und einem Stufenschalter (6) den Lampenstromkreisen, die in der Heizplatte (2) eingelassen sind, zugeführt wird und die Heizplatte (2) durch die Wärmeabgabe der Heizlampen, erwärmt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
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