DE19630432A1 - Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung - Google Patents
Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine netzgekoppelte Photovol
taikanlage mit einem Energieerzeugerteil, der einen oder meh
rere Solarmodulblöcke mit je wenigstens einem Solarmodul um
faßt, und mit einem Netzkoppelteil mit wenigstens einem Wech
selrichter zur Umwandlung des photovoltaisch erzeugten
Gleichstroms in den zur Speisung von Netzverbrauchern benö
tigten Wechselstrom sowie auf deren Verwendung in einem an
ein öffentliches Stromnetz angeschlossenen Hausnetz.
Herkömmlicherweise wird der von solchen Photovoltaikanlagen
erzeugte Strom direkt zur Speisung elektrischer Verbraucher
eines zugehörigen Hausnetzes verwendet, wobei gegebenenfalls
überschüssige Energie in ein öffentliches Stromnetz eingekop
pelt wird, an welches das Hausnetz angeschlossen ist. Umge
kehrt wird in Zeiträumen, in denen die Photovoltaikanlage den
Energiebedarf der Verbraucher des Hausnetzes nicht zu decken
vermag, Strom aus dem öffentlichen Stromnetz entnommen. Dem
gemäß enthalten solche Anlagen üblicherweise keinen elektri
schen Energiespeicher.
Eine Anlage dieser Art ist in der Pa
tentschrift DE 40 32 569 C2 beschrieben. Allenfalls ist in
nerhalb eines jeweiligen Wechselrichters eingangsseitig ein
Kondensator vorgesehen, der jedoch nur zum Abfangen einzel
ner, störender Stromimpulse mit typischen Impulsdauern von
deutlich weniger als einer Sekunde dient und nicht auf eine
Energiespeicherung hin ausgelegt ist. Ein Wechselrichter die
ser Bauart wird von der Anmelderin unter der Bezeichnung Mo
dul-Wechselrichter DMI vertrieben.
Bei derartigen, an ein öffentliches Stromnetz angeschlossenen
Hausnetzen, über welche die elektrischen Verbraucher eines
zugehörigen Stromkunden gespeist werden, besteht allgemein
das Problem, daß der Lastbedarf des Hausnetzes über den Ta
gesverlauf hinweg merklich schwankt. Insbesondere tritt zu
bestimmten Zeiten, beispielsweise im Verlauf des Vormittags
und/oder des Nachmittags, ein Spitzenleistungsbedarf auf,
wenn ein Großteil der Verbraucher in Betrieb ist. Um herkömm
licherweise die Deckung des Spitzenleistungsbedarfs zu ge
währleisten, muß der Stromkunde gegenüber dem Betreiber des
öffentlichen Stromnetzes eine mindestens dieser Spitzenlast
entsprechende maximale Stromnetzentnahmelast wählen, die ihm
vom Betreiber des öffentlichen Stromnetzes bereitgestellt
wird. Dabei steigen mit höherer maximaler Stromnetzentnahme
last die Bereitstellungskosten und damit die Anschlußkosten
für den Kunden an das öffentliche Stromnetz. Die Verwendung
einer herkömmlichen netzgekoppelten Photovoltaikanlage behebt
diese Schwierigkeit allenfalls partiell, da die Leistung der
Photovoltaikanlage sonnenstandsabhängig und auch witterungs
bedingt schwankt und somit in ihrem Zeitverlauf kaum je mit
dem Leistungsbedarf eines Hausnetzes übereinstimmt, so daß
noch immer eine maximale, vom öffentlichen Stromnetz zu ge
währleistende Stromnetzentnahmelast gewählt werden muß, die
der Spitzenlast entspricht.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel
lung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage der eingangs
genannten Art zugrunde, mit der angeschlossene Hausnetz-Ver
braucher auf flexible Weise kostengünstig und mit möglichst
hohem Anteil an photovoltaisch erzeugter Energie gespeist
werden können.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung
einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Diese Anlage enthält einen elektrischen
Energiespeicherteil, in den vom Energieerzeugerteil erzeugte
elektrische Energie während Ladevorgängen steuerbar einge
speichert werden kann und aus dem gespeicherte Energie wäh
rend Entladevorgängen gesteuert an das Netzkoppelteil abgege
ben werden kann. Dabei erfolgt die Steuerung der Lade- und
Entladevorgänge charakteristischerweise so, daß eine jeweils
momentan geforderte Netzeinspeisungsleistung durch die Photo
voltaikanlage abgedeckt wird, wobei gegebenenfalls überschüs
sige, vom Energieerzeugerteil erzeugte elektrische Energie in
das Energiespeicherteil eingespeichert oder zur Deckung des
Netzeinspeisungsleistungsbedarfs fehlende Energie aus dem
Energiespeicherteil entnommen wird. Durch den vorhandenen
Energiespeicherteil kann die netzgekoppelte Photovoltaikan
lage darüber hinaus bei Bedarf auch als eine vom öffentlichen
Stromnetz abgekoppelte Inselanlage betrieben werden. Es ver
steht sich, daß der elektrische Energiespeicher vorzugsweise
so dimensioniert ist, daß er die während mehrerer Stunden bis
Tage photovoltaisch erzeugte Energie zu speichern vermag.
Die Anlage eignet sich zudem in vorzüglicher Weise zur Spit
zenlastkappung bei Stromnetzkunden oder auch beim Energiever
sorger selbst, indem in Zeiten mit niedrigem Leistungsbedarf
photovoltaisch erzeugte Energie in den Energiespeicherteil
eingespeichert wird, die dann gezielt in den Zeiträumen mit
hohem Leistungsbedarf zusammen mit der gegebenenfalls momen
tan photovoltaisch erzeugten Energie zur Deckung des über ei
nen bestimmten Grundlastpegel hinausgehenden Spitzenlastan
teils entnommen werden kann. Der Stromkunde bzw. der Energie
versorger kann dadurch eine gegenüber dem Spitzenleistungsbe
darf geringere maximale Stromnetzentnahmelast wählen, wie
dies Gegenstand des Verwendungsanspruchs 5 ist, wodurch sich
eine Einsparung an Strombereitstellungskosten erzielen läßt,
die merklich größer als der Realisierungsaufwand für die Pho
tovoltaikanlage sein kann.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist ein modu
larer Aufbau der Photovoltaikanlage vorgesehen, mit dem in
flexibler Weise Anlagen verschiedener Größe sehr einfach rea
lisierbar sind, indem entsprechende Moduleinheiten des Netz
koppelteils mit je einem eigenen Wechselrichter und/oder des
Energiespeicherteils und/oder eines anlagensteuernden Steuer
teils in beliebiger Anzahl zu größeren Einheiten verschaltet
werden können.
Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Photovoltaikanlage
können die Energiespeicher-Moduleinheiten parallel vom Ener
gieerzeugerteil aufgeladen werden. Die Energiespeicher-Modul
einheiten können zudem unabhängig voneinander gesteuert ent
laden werden. Damit läßt sich bezüglich der Energiespeiche
rung eine Redundanz erzielen, die eine Energiespeicherung
auch bei Ausfall eines Teils der Energiespeicher-Modulein
heiten noch ermöglicht.
Bei einer nach Anspruch 4 weitergebildeten Photovoltaikanlage
sind je eine Energiespeicher-Moduleinheit und eine Netzkopp
lungs-Moduleinheit zu einer kombinierten Speicher-/Koppel-
Moduleinheit als ein eigenständiges, modulares Bauteil zusam
mengefaßt, in das bei Bedarf zusätzlich eine zugehörige Steu
ergerät-Moduleinheit integriert sein kann. Diese Speicher-
/Koppel-Moduleinheiten können dann jeweils einem Solar
modulblock des Energieerzeugerteils zugeordnet werden, wo
durch ein insgesamt modularer Anlagenaufbau resultiert, der
flexibel und optimal an den jeweiligen Anwendungsfall abge
stimmt eingesetzt werden kann. Dabei brauchen die einzelnen
Verbindungsleitungen lediglich auf die Leistung einer jewei
ligen modularen Einheit hin und nicht auf die Gesamtleistung
der Anlage hin ausgelegt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich
nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hier
bei zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer netzgekoppelten
Photovoltaikanlage mit steuerbarer Netzeinspeisung
und
Fig. 2 ein Netzleistungsdiagramm zur Veranschaulichung einer
Verwendungsmöglichkeit der Anlage von Fig. 1.
Die in Fig. 1 schematisch als Blockdiagramm gezeigte, netzge
koppelte Photovoltaikanlage beinhaltet einen Energieerzeuger
teil (1), der mehrere Solarmodulblöcke (1a, 1b, 1c) mit je
wenigstens einem Solarmodul umfaßt, wie gestrichelt angedeu
tet. Jeder Solarmodulblock (1a, 1b, 1c) bildet eine getrennt
montierbare Einheit, wobei eine beliebige, durch den jeweili
gen Anwendungsfall, d. h. die maximal gewünschte Anlagenlei
stung, bestimmte Anzahl von Blöcken über steckbare Verbin
dungsleitungen miteinander gekoppelt werden können. Der Lei
stungsausgang des Energieerzeugerteils (1) ist über einen er
sten Verbindungsleitungssatz (2) mit dem Leistungseingang ei
nes Ladereglers (3) verbunden, der mit einem angekoppelten
elektrischen Energiespeicherteil (4) eine integrale Einheit
bildet. Der Energiespeicherteil (4) besteht aus mehreren
Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c), die über den Laderegler
(3) parallel vom Energieerzeugerteil (1) aufgeladen werden
können. Die Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) sind über den
Laderegler (3) individuell auf- und entladbar und beispiels
weise durch einzelne Akkumulatoreinheiten bestimmter Kapazität
gebildet. Durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl
von Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) für den Aufbau des
elektrischen Energiespeicherteils (4) kann letzterer hin
sichtlich seiner Kapazität optimal auf den jeweiligen Anwen
dungsfall abgestimmt werden.
Über einen zweiten Verbindungsleitungssatz (5) ist der Lade
regler (3) und damit der angekoppelte elektrische Energie
speicherteil (4) eingangsseitig an ein Netzkoppelteil (6) an
geschlossen. Wie wiederum gestrichelt angedeutet, ist das
Netzkoppelteil (6) ebenfalls modular aus einzelnen Netzkopp
lungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) aufgebaut, die jeweils über
einen eigenen Wechselrichter verfügen. Dies erlaubt wiederum
eine flexible, optimale Anpassung des Netzkoppelteils (6) an
die geforderte maximale Ausgangsleistung der Anlage durch
Wahl einer entsprechenden Anzahl von Netzkopplungs-Modulein
heiten und elektrisches Verknüpfen derselben mittels steckba
rer Verbindungsleitungen, wobei die Ausgänge der einzelnen
Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) parallel an eine
Ausgangsleitung (7) angeschlossen sind, die zu einer herkömm
lichen Netzüberwachungseinheit (8) geführt ist. Über die den
Zustand eines angekoppelten Stromnetzes überwachende Netz
überwachungseinheit (8) und eine davon abführende Netzein
speiseleitung (9) kann der photovoltaisch erzeugte Strom an
das angekoppelte Stromnetz abgegeben werden, z. B. das Haus
netz eines Kunden eines öffentlichen Stromnetzes oder des Be
treibers des öffentlichen Stromnetzes selbst.
Eine zentrale Steuerung (10) steuert den Energieerzeugerteil
(1), d. h. individuell den Betrieb der einzelnen Solarmodul
blöcke (1a, 1b, 1c), über einen ersten Steuerleitungssatz
(11), den Laderegler (3) und damit individuell die Auf- und
Entladevorgänge für die einzelnen Speichermoduleinheiten (4a,
4b, 4c) über einen zweiten Steuerleitungssatz (12) sowie das
Netzkoppelteil (6), d. h. individuell die verschiedenen Netz
kopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c), über einen dritten
Steuerleitungssatz (13), wobei die Steuerung dieser Anla
genkomponenten entsprechend eingegebenen Benutzervorgaben und
dem von der Netzüberwachungseinheit (8) übermittelten Zustand
des angekoppelten Stromnetzes erfolgt.
Der gezeigte Anlagenaufbau erlaubt eine sehr flexible Anpas
sung an die jeweiligen Bedürfnisse des konkreten Einsatzfal
les. Dabei sind auch alternative Gestaltungen möglich, bei
spielsweise eine dezentrale Steuerung, bei der anstelle der
gezeigten zentralen Steuerung (10) einzelne Steuerungsmodule
den verschiedenen Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c)
und/oder den verschiedenen Solarmodulblöcken (1a, 1b, 1c)
und/oder den verschiedenen Speichermoduleinheiten (4a, 4b,
4c) bzw. dem angekoppelten Laderegler (3) und/oder den ein
zelnen Netzkopplungs-Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) zugeordnet
und dabei vorzugsweise in diese integriert sind. Anstelle des
zentralen Ladereglers (3) können separate Laderegelungen als
Speichersteuereinheiten den einzelnen Speichermoduleinheiten
(4a, 4b, 4c) zugeordnet sein, oder er kann in einer einfachen
Ausführungsform ganz entfallen. Soweit Anlagenkomponenten de
zentral modular realisiert sind, können die einzelnen Module
je nach Bedarf in der Nachbarschaft des Anschlußpunktes des
Hausnetzes an das öffentliche Stromnetz oder aber in der Nähe
eines jeweiligen elektrischen Verbrauchers im Hausnetz posi
tioniert werden. Dabei können gegebenenfalls bereits vorhan
dene Systemkomponenten modular in die Anlage eingebunden wer
den, ohne daß hierfür größere Anpassungsmaßnahmen erforder
lich sind. Als mögliche Betriebstechniken für die Anlage
kommt daher jede beliebige Kombination zwischen zentraler
oder dezentraler Wechselrichtertechnik, zentraler oder dezen
traler Energiespeichertechnik und zentraler oder dezentraler
Steuerung in Betracht.
Eine für manche Fälle günstige Systemauslegung kann darin be
stehen, je eine Speichermoduleinheit (4a, 4b, 4c) mit einer
Netzkopplungs-Moduleinheit (6a, 6b, 6c) zu einer modularen
und vorzugsweise mit einem eigenen Steuerteil versehenen Ein
heit als ein eigenständiges Anlagengrundmodul vorzusehen, wo
bei dann je nach gewünschter Anlagengröße eine entsprechende
Anzahl von Grundmodulen miteinander verschaltet wird, vor
zugsweise mittels einfacher Steckverbindungsleitungen. Bei
Bedarf können diese Grundmodule zudem individuell den einzel
nen Solarmodulblöcken zugeordnet sein. Als Vorteile eines
derartigen modularen Anlagenaufbaus gegenüber einer herkömm
lichen zentralen, netzgekoppelten Anlage mit gleicher Lei
stung sind neben der flexiblen Anpaßbarkeit die Erhöhung der
Ausfallsicherheit für die aus mehreren Moduleinheiten beste
henden Anlagenkomponenten und die Tatsache zu nennen, daß die
einzelnen Komponenten, insbesondere die Wechselrichter und
die stromführenden Verbindungsleitungen, nicht auf die Anla
gengesamtleistung hin, sondern lediglich auf die jeweilige
Leistung der einzelnen Moduleinheiten hin ausgelegt zu werden
brauchen.
Für die Art der Steuerung der verschiedenen Moduleinheiten
der Anlagenkomponenten bestehen zahlreiche Möglichkeiten, aus
denen der Fachmann die für den jeweiligen Anwendungsfall am
besten geeignete auswählen kann. So kann die Ausgangsleistung
der verschiedenen Solarmodulblöcke (1a, 1b, 1c) insgesamt zum
individuell steuerbaren Laden der Speichermoduleinheiten (4a,
4b, 4c) verwendet werden, oder es wird alternativ jedem So
larmodulblock (1a, 1b, 1c) eine bestimmte Speichermodulein
heit (4a, 4b, 4c) fest zugeordnet. Analog kann beim Entladen
die Energie aus den verschiedenen Speichermoduleinheiten (4a,
4b, 4c) entweder insgesamt dem Netzkoppelteil (6) zugeordnet
und dort auf dessen einzelne Moduleinheiten (6a, 6b, 6c) ver
teilt werden, oder es wird jeder Speichermoduleinheit (4a,
4b, 4c) eine zugehörige Netzkopplungs-Moduleinheit (6a, 6b,
6c) fest zugeordnet. Außerdem kann die vom Energieerzeuger
teil (1) erzeugte Energie direkt oder über den Laderegler (3)
dem Netzkoppelteil (6) ohne vorherige Einspeicherung in das
Energiespeicherteil (4) zugeführt werden, wenn Netzeinspei
sungsbedarf vorhanden ist. Auch hier kann je nach Wunsch der
von den einzelnen Solarmodulblöcken (1a, 1b, 1c) jeweils er
zeugte Stromanteil als insgesamt erzeugter Strom dem Netzkop
pelteil (6) zugeführt und dort auf dessen einzelne Modulein
heiten (6a, 6b, 6c) verteilt werden, oder es wird jedem So
larmodulblock (1a, 1b, 1c) seine eigene Netzkopplungs-
Moduleinheit (6a, 6b, 6c) zugeordnet. Des weiteren können die
Speichermoduleinheiten (4a, 4b, 4c) wahlweise elektrisch in
Reihe oder parallel geschaltet sein, wobei letzteres zur in
dividuellen Ansteuerbarkeit hinsichtlich Lade- und Entlade
vorgängen besonders günstig ist.
Bei einer besonders vorteilhaften, nachfolgend anhand von
Fig. 2 näher erläuterten Verwendung dient die netzgekoppelte
Photovoltaikanlage zur Spitzenlastkappung beim Energieversor
ger selbst oder bei einem Stromkunden, dessen Hausnetz mit
den diversen elektrischen Verbrauchern an das öffentliche
Stromnetz des Energieversorgers angeschlossen ist. Beispiels
weise kann es sich bei einem solchen Kunden um ein größeres
Industrieunternehmen handeln. Bei einem solchen Stromkunden
besteht das Problem, daß sein Strombedarf im Verlauf eines
Tages starken Schwankungen unterworfen ist, wobei meist zu
festen, kundenspezifischen Zeiten, beispielsweise im Verlauf
des Vormittags oder im Verlauf des Nachmittags, eine Bedarfs
spitze vorliegt. Beispielhaft ist in Fig. 2 ein Strombedarf
über den Verlauf eines Tages hinweg anhand einer Leistungsbe
darfskurve (LB) angenommen, die vom Vormittag an kontinuier
lich ansteigt, bis sie um 16.00 Uhr MEZ einen bestimmten
Spitzenwert (LS) erreicht, von wo aus sie wieder kontinuier
lich absinkt.
Der Kunde muß bei Anschluß an das öffentliche Stromnetz dem
Energieversorger gegenüber angeben, welche maximale Strom
netzentnahmelast er für ihn gewährleisten soll. Da der Ener
gieversorger entsprechende Stromlieferungskapazitäten bereit
stellen muß, steigen naturgemäß die Anschlußkosten für den
Kunden mit höherer, vorgewählter maximaler Stromnetzentnahme
last deutlich an. Herkömmlicherweise, d. h. insbesondere ohne
kundenseitige Photovoltaikanlage, muß der Kunde folglich zur
Sicherung seines Spitzenleistungsbedarfs mindestens seinen
Spitzenleistungswert (LS) als maximale Stromnetzentnahmelast
wählen, wobei er dies für einen Großteil des Tages nicht aus
zunützen vermag.
Die herkömmliche, kundenseitige Zuschaltung einer netzgekop
pelten Photovoltaikanlage ohne Energiespeicherteil vermag
diese Schwierigkeit nicht zufriedenstellend zu beheben. In
Fig. 2 ist qualitativ die typische Leistungsabgabe (LP) einer
Photovoltaikanlage an einem sonnigen Wintertag in mitteleuro
päischen Breiten veranschaulicht. Die photovoltaisch erzeugte
Leistung (LP) steigt im Laufe des Vormittags an, bis sie um
12.00 Uhr MEZ ihr Maximum erreicht und dann wieder kontinu
ierlich abfällt, wobei diese Leisungskurve (LP) selbstver
ständlich witterungsbedingt schwanken kann. Aus Fig. 2 ist
ersichtlich, daß das Maximum der Leistungsabgabe (LP) der
Photovoltaikanlage im allgemeinen nicht mit dem Spitzenlei
stungsbedarf des Kunden zusammenfällt, sondern demgegenüber
verschoben ist. Der Kunde kann sich daher bei diesen herkömm
lichen Systemen nicht darauf verlassen, daß zum Zeitpunkt
seines Spitzenbedarfs stets ein Teil hiervon durch die Photo
voltaikanlage gedeckt werden kann. So ist im Beispielsfall
von Fig. 2 die Leistung der Photovoltaikanlage zum Zeitpunkt
des maximalen Leistungsbedarfs um 16.00 Uhr MEZ bereits auf
einen sehr geringen Bruchteil des Spitzenleistungsbedarfs ab
gefallen. Der Kunde muß folglich auch in diesem Fall die hohe
maximale Stromnetzentnahmelast wählen und kann lediglich ver
suchen, die hohen Anschlußkosten durch Energieeinspeisung in
das öffentliche Stromnetz zu Zeiten, in denen seine Photovol
taikanlage mehr Leistung als vom Kunden benötigt erbringt, im
Fall von Fig. 2 z. B. um 12.00 Uhr MEZ, einen Teil dieser Ko
sten hereinzuholen. Dabei besteht allerdings das Problem, daß
der für die Einspeisung gezahlte Strompreis häufig merklich
geringer ist als derjenige für dieselbe, dem öffentlichen
Stromnetz entnommene Leistung.
Mit der Photovoltaikanlage von Fig. 1 läßt sich dieses Pro
blem mittels Energiespeicherung und geeigneter Anlagensteue
rung wie folgt auf elegante Weise lösen. Die Anlagensteuerung
(10) steuert die an das Hausnetz des Kunden angekoppelte Pho
tovoltaikanlage ab Tagesbeginn so, daß die photovoltaisch er
zeugte Energie zunächst dazu verwendet wird, den elektrischen
Energiespeicherteil (4) voll aufzuladen, solange der tatsäch
liche Leistungsbedarf (LB) des Kunden einen vorgegebenen
Grundlastpegel (LG) noch nicht erreicht hat. Falls der Ener
giespeicherteil (4) zwischenzeitlich vollgeladen wurde, wird
die überschüssige, photovoltaisch erzeugte Energie in das
Hausnetz des Kunden eingespeist und reduziert so dessen Ent
nahmeleistung aus dem öffentlichen Stromnetz bzw. kann in
daßelbe eingespeist werden. Sobald der Kundenleistungsbedarf
(LS) den Grundlastpegel (LG) überschreitet, in Fig. 2 um
13.00 Uhr MEZ, wird die Leistungsentnahme aus dem öffentli
chen Stromnetz auf diesen Grundlastpegel (LG) beschränkt, und
die Steuerung (10) der Photovoltaikanlage sorgt dafür, daß
der restliche Leistungsbedarf von der Photovoltaikanlage ge
deckt wird. Hierzu speist die Steuerung (10) über das Netz
koppelteil (6) die entsprechende Differenzleistung in das
Kundenhausnetz ein. Dazu verwendet sie zum einen die momentan
vom Energieerzeugerteil (1) bereitgestellte Leistung und zum
anderen die zuvor in das Energiespeicherteil (4) eingespei
cherte Energie, indem sie einen entsprechenden Entladevorgang
aktiviert. Sobald der Kundenstrombedarf (LB) wieder unter den
Grundlastpegel (LG) fällt, schaltet die Anlagensteuerung (10)
wieder auf einen Ladevorgang für das Energiespeicherteil (4)
um und gibt Energie an das Hausnetz nur insoweit ab, wie sie
nicht mehr zum Aufladen des Energiespeicherteils (4) benötigt
wird. Der restliche Kundenstrombedarf wird dann wieder aus
dem öffentlichen Stromnetz gedeckt.
Mittels dieser Anlagensteuerung kann der Kunde folglich seine
maximale, die Anschlußkosten an das öffentliche Stromnetz be
stimmende Stromnetzentnahmelast auf den Grundlastpegel (LG)
verringern, der merklich niedriger als sein Spitzenleistungs
bedarf (LS) sein kann. Damit kann der Kunde seine Anschlußko
sten an das öffentliche Stromnetz merklich verringern, wobei
die Einsparung deutlich höher als der Aufwand für die Reali
sierung der Photovoltaikanlage sein kann. Die Photovoltaikan
lage ist, wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt,
hierzu so auszulegen, daß die durchschnittlich täglich von
ihr erzeugte, sich als Fläche unter ihrer Tagesleistungskurve
(LP) ergebende Energiemenge (EP) mindestens so groß wie die
jenige, in Fig. 2 als schraffierte Fläche wiedergegebene
Energiemenge (ES) ist, die während den Zeiträumen, in denen
der Kundenleistungsbedarf (LB) den Grundlastpegel (LG) über
steigt, gedeckt werden muß. Der Energiespeicherteil (4) ist
in seiner Speicherkapazität so ausgelegt, daß er wenigstens
diesen Energiezusatzbedarf (ES) eines Tages, vorzugsweise ein
Mehrfaches davon, einzuspeichern vermag, so daß die Spitzen
lastdeckung durch die Photovoltaikanlage und damit die Spit
zenlastkappung der Entnahme aus dem öffentlichen Stromnetz
auch bei mehreren aufeinanderfolgenden Tagen mit ungünstiger
Witterung und damit geringer Leistung der Photovoltaikanlage
gewährleistet ist. Umgekehrt gesprochen, können der Grund
lastpegel (LG) und damit die Anschlußkosten um so stärker ge
senkt werden, je größer die durchschnittliche Tagesleistung
der Photovoltaikanlage und die dazu passende Speicherkapazi
tät des Energiespeicherteils (4) sind.
Eine entsprechende Spitzenlastkappung mittels Einsatz der
Photovoltaikanlage von Fig. 1 ist nicht nur bei Stromnetzkun
den, sondern auch beim Energieversorger selbst möglich. Au
ßerdem kann die flexibel und modular aufgebaute Photovol
taikanlage nach Art von Fig. 1 auch als Inselanlage ohne An
kopplung an ein öffentliches Stromnetz eingesetzt werden, mit
der über ihre Ausgangsleitung (9) direkt einer oder mehrere
elektrische Verbraucher mit üblichem Netz-Wechselstrom ge
speist werden können.
Claims (5)
1. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage, mit
- - einem Energieerzeugerteil (1), der einen oder mehrere So larmodulblöcke (1a, 1b, 1c) mit je wenigstens einem Solar modul umfaßt, und
- - einem Netzkoppelteil (6) mit wenigstens einem Wechselrich
ter,
gekennzeichnet durch - - einen elektrischen Energiespeicherteil (4), in den vom Energieerzeugerteil (1) erzeugte elektrische Energie wäh rend Ladevorgängen steuerbar eingespeichert werden kann und aus dem gespeicherte Energie während Entladevorgängen steuerbar an das Netzkoppelteil (6) abgegeben werden kann, wobei
- - die Steuerung der Lade- und Entladevorgänge so erfolgt, daß in Zeiträumen mit niedrigem Leistungsbedarf der Ener giespeicherteil (4) mit der vom Energieerzeugerteil (1) erzeugten Energie geladen und in Zeiträumen mit hohem Lei stungsbedarf Energie aus dem Energiespeicherteil zur Be reitstellung einer geforderten Netzeinspeisungsleistung entnommen wird.
2. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 1, wei
ter dadurch gekennzeichnet, daß der Netzkoppelteil (6) und/oder
der elektrische Energiespeicherteil (4) und/oder eine
Anlagensteuerung aus einzelnen Moduleinheiten aufgebaut sind,
die zur Bildung beliebiger größerer Einheiten zusammenge
schaltet werden können.
3. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 2, wei
ter dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeicher-Modulein
heiten (4a, 4b, 4c) parallel an den Energieerzeugerteil (1)
angeschlossen sind und unabhängig voneinander gesteuert ent
laden werden können.
4. Netzgekoppelte Photovoltaikanlage nach Anspruch 3, wei
ter dadurch gekennzeichnet, daß je eine Energiespeicher-
Moduleinheit (4a, 4b, 4c) und eine Netzkopplungs-Moduleinheit
(6a, 6b, 6c) in einem Anlagengrundmodul als einem eigenstän
digen modularen Bauteil integriert sind.
5. Verwendung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage
nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem an ein öffentliches
Stromnetz angeschlossenen Hausnetz, dessen Spitzenleistungs
bedarf (LS) größer als eine gewählte maximale Stromnetzent
nahmelast (LG) ist, wobei in Zeiträumen mit hohem, über der
maximalen Stromnetzentnahmelast (LG) liegendem Leistungsbe
darf (LB) die Differenzleistung durch die Photovoltaikanlage
unter Verwendung der momentan vom Energieerzeugerteil (1) er
zeugten Energie sowie der zuvor in Zeiträumen mit niedrigerem
Leistungsbedarf in den Energiespeicherteil (4) eingespeicher
ten Energie gedeckt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19630432A DE19630432A1 (de) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19630432A DE19630432A1 (de) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19630432A1 true DE19630432A1 (de) | 1998-01-29 |
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ID=7801082
Family Applications (1)
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DE19630432A Ceased DE19630432A1 (de) | 1996-07-27 | 1996-07-27 | Netzgekoppelte Photovoltaikanlage und deren Verwendung |
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