DE202011108937U1 - Energy storage device - Google Patents

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Abstract

Energiespeichervorrichtung mit – einem elektrisch aufladbaren Akku-Block und mit – einer elektrischen Heizung in thermischer Wirkverbindung mit einem Wärmespeicher und mit – elektrischen Verbindungsleitungen, die den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden, und mit – mindestens einer Schalteinrichtung, die den elektrischen Strom in mindestens einer der Verbindungsleitungen regelt und/oder steuert.Energy storage device with - an electrically rechargeable battery block and with - an electric heater in thermal communication with a heat storage and with - electrical connection lines that connect the battery block and a public power grid and the heater with each other, and with - at least one switching device, which regulates and / or controls the electric current in at least one of the connecting lines.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung mit mindestens einem elektrisch aufladbaren Akku-Block und mit mindestens einer elektrischen Heizung in thermischer Wirkverbindung mit einem Wärmespeicher und mit einer elektrischen Leitungsverbindung des Akku-Blocks mit einem Stromversorgungsnetz und mit elektrischen Verbindungsleitungen, die den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden, und mit mindestens einer Schalteinrichtung, die den elektrischen Strom in mindestens einer der Verbindungsleitungen regelt und/oder steuert.The present invention relates to an energy storage device having at least one electrically rechargeable accumulator block and at least one electric heater in thermal operative connection with a heat accumulator and with an electrical line connection of the accumulator block to a power supply network and electrical connection lines, the battery block and a Connect public power grid and the heater with each other, and at least one switching device that regulates and / or controls the electrical current in at least one of the connecting lines.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Energiespeichervorrichtungen bekannt. Beispielsweise gibt es Vorrichtungen zum Speichern von elektrischer Energie wie Kondensatoren und/oder Akkumulatoren. Unter dem Begriff Akkumulator (Akku) werden wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie, insbesondere auf elektrochemischer Basis, verstanden. Ein Akkumulator ist eine spezielle Ausführungsform von galvanischen Zellen. Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt, dass Akkumulatoren miteinander kombiniert werden können. So können in Reihenschaltung geschaltete Akkumulatoren eine Steigerung der nutzbaren elektrischen Spannung bewirken, parallel geschaltet kann eine Steigerung der nutzbaren Stromstärke erzielt werden.Various energy storage devices are known from the prior art. For example, there are devices for storing electrical energy such as capacitors and / or accumulators. The term accumulator (rechargeable battery) rechargeable storage for electrical energy, especially on an electrochemical basis understood. An accumulator is a special embodiment of galvanic cells. It is also known from the prior art that accumulators can be combined with each other. Thus, connected in series accumulators can cause an increase in the usable electrical voltage, connected in parallel, an increase in the usable current can be achieved.

Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren Energiespeichervorrichtungen zum Speichern von Wärmeenergie (thermischer Energie), insbesondere Warmwasserspeicher, bekannt. Warmwasserspeicher dienen in der Regel der örtlichen Wärmeversorgung und/oder Warmwasserversorgung eines Objektes, beispielsweise eines Haushaltes. Warmwasserspeicher sind daher meist kombiniert mit einer Zentralheizung oder mit einem Warmwasserboiler oder einer Gastherme. Meist wird ein bestimmtes Volumen an warmer Wasser vorgehalten, so dass, wenn beispielsweise am Heizungsthermostat mehr Wärme abgefragt wird oder am Wasserhahn warmes Wasser erwünscht ist, dieses möglichst schnell zur Verfügung steht.Furthermore, energy storage devices for storing heat energy (thermal energy), in particular hot water storage, are known from the state of the art. Hot water tank are usually the local heat supply and / or hot water supply of an object, such as a household. Hot water tanks are therefore usually combined with central heating or with a hot water boiler or a gas boiler. Usually a certain volume of warm water is kept, so that when, for example, more heat is requested on the heating thermostat or hot water is desired at the faucet, this is available as quickly as possible.

Beide Energiespeicherarten dienen also bekanntlich zum Bevorraten und Bereithalten der jeweils gespeicherten Energieform. Deren „Nachfüllen” findet bekanntlich nach Bedarf statt – schlicht und ergreifend, wenn sie leer sind oder zumindest zu Neige gehen.Both energy storage types are therefore known to be used for storing and keeping ready each stored energy form. Their "refill" takes place according to need - plain and simple, when they are empty or at least run out.

Die bekannten Energiespeichervorrichtungen können jeweils nur eine Form der Energie, entweder elektrische Energie oder thermische Energie, speichern.The known energy storage devices may each store only one form of energy, either electrical energy or thermal energy.

Im Energiemarkt ist das flächendeckende Bereitstellen von Energie, insbesondere von elektrischer Energie, eine besondere Herausforderung und bisweilen problematisch. Windenergie zum Beispiel wird vermehrt an Küsten und nur vom Wetter abhängig produziert, während Strombedarf in Ballungszentren und zu bestimmten Tageszeiten und Wochentagen konzentriert ist. Daraus ergibt sich ein regional und sogar lokal schwankender Strombedarf und -preis – und sogar bisweilen -überschuss, sogenannte „negative Regelenergie”.In the energy market, the comprehensive provision of energy, in particular of electrical energy, is a particular challenge and sometimes problematic. Wind energy, for example, is increasingly produced on coasts and only dependent on the weather, while electricity demand is concentrated in metropolitan areas and at certain times of the day and weekdays. This results in a regional and even locally fluctuating electricity demand and price - and even sometimes surplus, so-called "negative control energy".

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiespeichervorrichtung zu schaffen, die vielseitiger einsetzbar ist.The present invention has for its object to provide an energy storage device that is more versatile.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine besonders effiziente Energiespeichervorrichtung zu schaffen, bei der Energieverluste verringert werden und/oder die einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.A further object is to provide a particularly efficient energy storage device in which energy losses are reduced and / or which has an improved efficiency.

Eine weitere Aufgabe kann es sein, eine Energiespeichervorrichtung zu schaffen, die besonders effizient, insbesondere mit einem geringeren Einbringungsaufwand und kurzen Aufbauzeiten, in ein Einzel- oder Mehrfamilienhäusern integriert werden kann und insbesondere leicht transportiert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden kann.Another object may be to provide an energy storage device that can be integrated into a single or multi-family houses particularly efficient, in particular with a lower investment cost and short assembly times, and in particular can be easily transported, constructed and put into operation.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device having the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist eine Energiespeichervorrichtung mit mindestens einem elektrisch aufladbaren Akku-Block und mit mindestens einer elektrischen Heizung in thermischer Wirkverbindung mit einem Wärmespeicher und mit einer elektrischen Leitungsverbindung des Akku-Blocks mit einem Stromversorgungsnetz und mit elektrischen Verbindungsleitungen, die den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden, und mit mindestens einer Schalteinrichtung, die den elektrischen Strom in mindestens einer der Verbindungsleitungen regelt und/oder steuert.According to the invention, an energy storage device with at least one electrically rechargeable accumulator block and with at least one electric heater in thermal operative connection with a heat storage and with an electrical line connection of the battery block with a power supply network and electrical connection lines, the battery block and a public power grid and connect the heater to each other, and at least one switching device that regulates and / or controls the electrical current in at least one of the connecting lines.

Ein Akku-Block kann sowohl einen einzelnen Akkumulator oder eine Kombination von mehreren Akkumulatoren aufweisen, die miteinander in elektrischer Leitungsverbindung stehen. Ein erfindungsgemäßer Akku-Block kann jeder wiederaufladbare Speicher von elektrischer Energie sein. Vorzugsweise handelt es sich bei einem Akkublock um einen wiederaufladbaren Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis. Vorzugsweise ist der Akkumulator ein Lithium-Ionen-Akkumulator, beispielsweise ein Lithium-Polymer-, Lithium-Titanat-, der Lithium-Luft-, Lithium-Mangan- und/oder ein Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator. Alternativ oder ergänzend sind aber auch andere Akkumulatoren, vorzugsweise Lithium-, Nickel- und/oder bleihaltige Akkumulatoren denkbar. Auch kann die Verwendung eines Kondensators als elektrischer Energiespeicher in der Energiespeichervorrichtung erfindungsgemäß sein. Auch können mehrere Akku-Blöcke in der elektrischen Anlage enthalten sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann ein Akku-Block eine Vielzahl galvanische Zeilen, insbesondere auch unterschiedliche Zelltypen, aufweisen. Besonders bevorzugt könnten dabei Zellen eines Akku-Blocks in Reihe und/oder parallel geschaltet sein. Vorzugsweise hat der Akku-Block eine elektrische Lade- und/oder Entladeleistung von 1 bis 100 kW, besonders vorzugsweise 1 bis 50 kW. Die Kapazität Nennkapazität) des Akku-Blocks kann im Wesentlichen 1 bis 200 kWh, vorzugsweise 1 bis 100 kWh, betragen.A battery block can have both a single accumulator or a combination of several accumulators, which are in electrical line connection with each other. An inventive battery block can be any rechargeable storage of electrical energy. Preferably, a battery pack is a rechargeable storage for electrical energy on an electrochemical basis. The accumulator is preferably a lithium-ion accumulator, for example a lithium-polymer, lithium-titanate, lithium-air, lithium-manganese and / or lithium Iron phosphate accumulator. Alternatively or additionally, however, other accumulators, preferably lithium, nickel and / or lead-containing accumulators, are also conceivable. Also, the use of a capacitor as an electrical energy storage in the energy storage device according to the invention may be. Also, multiple battery blocks may be included in the electrical system. In an alternative embodiment, a battery block may have a plurality of galvanic lines, in particular also different cell types. Particularly preferred cells of a battery block could be connected in series and / or in parallel. Preferably, the battery block has an electrical charging and / or discharging power of 1 to 100 kW, particularly preferably 1 to 50 kW. The capacity nominal capacity) of the battery block may be substantially 1 to 200 kWh, preferably 1 to 100 kWh.

In einer alternativen Ausführungsform können die galvanischen Zellen des Akkublocks in Modulen angeordnet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann der Akku-Block also eine modulare Bauweise aufweisen.In an alternative embodiment, the galvanic cells of the battery pack can be arranged in modules. In a particularly preferred embodiment, the battery block can thus have a modular design.

Die Module eines modularen Akkublocks können so ausgestaltet sein, dass ein Modul, insbesondere jedes Modul, nicht schwerer als 150 kg, insbesondere nicht schwerer als 100 kg, vorzugsweise nicht schwerer als 50 kg, besonders vorzugsweise nicht schwerer als 20 kg, ist und/oder dass der Standplatzbedarf des modularen Akku-Blocks, kleiner als 2 m2, insbesondere kleiner als 1 m2, vorzugsweise kleiner als 0,5 m2 ist. Vorzugsweise können die Module des Akku-Blocks so angeordnet werden, dass die Module übereinander positioniert und/oder ineinanderfassend einen gemeinsamen Akku-Block bilden. Vorzugsweise können die Schnittstellen des Akkublocks derart angepasst sein, dass die Module nicht schwerer als ein vorgegebenes Gewicht, insbesondere nicht schwerer als 100 kg und/oder die Grundfläche nicht größer als eine vorgegebene Fläche, insbesondere nicht größer als 1 m2, vorzugsweise kleiner als 0,5 m2 sind. Des Weiteren können die Schnittstellen des Akku-Blocks so ausgebildet sein, dass komplementäre Verbindungselemente sich im Wesentlichen gegenüberliegen und ineinander fassen und/oder durch Verlängerungselemente verbindbar, insbesondere schnellverbindbar sind. Besonders bevorzugt können dabei mehrere Module und/oder Zellen eines Akku-Blocks in Reihe geschaltet sein.The modules of a modular accumulator block can be designed such that a module, in particular each module, is not heavier than 150 kg, in particular not heavier than 100 kg, preferably not heavier than 50 kg, particularly preferably not heavier than 20 kg, and / or that the space requirement of the modular battery block, less than 2 m 2 , in particular less than 1 m 2 , preferably less than 0.5 m 2 . Preferably, the modules of the battery block can be arranged so that the modules are positioned one above the other and / or form a common battery block in one another. Preferably, the interfaces of the battery pack can be adapted such that the modules are not heavier than a predetermined weight, in particular not heavier than 100 kg and / or the base area is not larger than a predetermined area, in particular not greater than 1 m 2 , preferably less than 0 , 5 m 2 are. Furthermore, the interfaces of the rechargeable battery block can be designed such that complementary connecting elements essentially lie opposite one another and engage in one another and / or can be connected, in particular quickly connected, by extension elements. Particularly preferably, several modules and / or cells of a battery block can be connected in series.

Der Akku-Block kann in einer bevorzugten Ausgestaltung einen Wärmetauscher aufweisen. Über diesen Wärmetauscher kann, insbesondere die bei Auflade- und/oder Entladeprozessen entstehende, thermische Energie an einen, insbesondere fluiden, Wärmeträger, vorzugsweise Wasser übertragen werden. Die zu übertragende Wärmeenergie kann bevorzugt mittels einer Wärmeleitverbindung eines Kühlkreislaufs an ein Wärmespeicher und/oder ein Wärmespeichermedium übertragen werden.The battery block may have a heat exchanger in a preferred embodiment. By means of this heat exchanger, in particular the thermal energy arising during charging and / or discharging processes, can be transferred to a, in particular fluid, heat carrier, preferably water. The thermal energy to be transmitted can preferably be transmitted by means of a heat-conducting connection of a cooling circuit to a heat storage and / or a heat storage medium.

Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung weist mindestens eine elektrische Heizung auf, die in thermischer Wirkverbindung mit einem Wärmespeicher steht. Mit anderen Worten kann dies bedeuten, dass die elektrische Heizung in einer wärmeleitenden, thermische Energie übertragenden, Verbindung mit einem Wärmespeicher, insbesondere mit einem darin befindlichen Wärmespeichermedium, steht. Die elektrische Heizung kann insbesondere einen Heizstab, beispielsweise in Form eines Tauchsieders, aufweisen, wobei die geometrische Form des Heizstabes beliebig, zum Beispiel U-förmig oder wendelförmig, ausgestaltet sein kann. Vorzugsweise ist die elektrische Heizung eine handelsübliche Heizpatrone, insbesondere ein Elektroheizstab.The energy storage device according to the invention has at least one electric heater, which is in thermal operative connection with a heat storage. In other words, this can mean that the electric heater is in a heat-conducting, thermal energy transmitting, connection with a heat storage, in particular with a heat storage medium therein. The electric heater can in particular have a heating element, for example in the form of an immersion heater, wherein the geometric shape of the heating element can be configured arbitrarily, for example U-shaped or helical. Preferably, the electric heater is a commercial heating cartridge, in particular a Elektroheizstab.

Die Energiespeichervorrichtung kann aber auch als elektrische Heizung zum Beispiel mindestens einen Wärmetauscher an dem Akku-Block und/oder an einer Umspannvorrichtung oder eine elektrische Widerstandsheizung, wie zum Beispiel ein Heizstab und/oder Heizpatrone, die prinzipiell wie ein „Tauchsieder” funktioniert, oder eine elektrische Wärmepumpe aufweisen – aber auch mehr als eine elektrische Heizung in beliebiger Kombination von Heizungen dieser oder anderer, gleicher oder verschiedener Art.The energy storage device can also be used as an electric heater, for example, at least one heat exchanger to the battery block and / or to a transformer or an electrical resistance heater, such as a heating element and / or immersion heater, which works in principle like a "immersion heater", or a have electric heat pump - but also more than an electric heater in any combination of heaters this or other, the same or different types.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine elektrische Heizung also auch eine elektrische Wärmepumpe sein. Die Wärmepumpe kann die thermische Energie aus einem ersten Medium mit niedrigerer Temperatur zum Beispiel nach Kompression dieses „Primärkreislaufs” auf ein zweites Medium höherer Temperatur übertragen und dieses so erwärmen. Mittels einer Wärmepumpe kann so beispielsweise von Erdwärme das Temperaturniveau angehoben und die Wärme dann auf ein Wärmespeichermedium eines „Sekundärkreislaufs” übertragen und in den Wärmespeicher eingeleitet werden. Alternativ kann die Energiespeichervorrichtung eine Vielzahl elektrischer Heizungen aufweisen, insbesondere kann eine Heizpatrone (Heizstab) mit einer Wärmepumpe kombiniert werden.In a further embodiment, an electric heater can therefore also be an electric heat pump. The heat pump can transfer the thermal energy from a first lower temperature medium, for example, after compression of this "primary circuit" to a second higher temperature medium and thus heat it. By means of a heat pump, for example, the temperature level can be raised by geothermal energy and the heat can then be transferred to a heat storage medium of a "secondary circuit" and introduced into the heat accumulator. Alternatively, the energy storage device may have a plurality of electric heaters, in particular a heating cartridge (heating element) may be combined with a heat pump.

Die elektrische Heizung hat vorzugsweise eine elektrische Leistung von 1 kW bis 200 kW, besonders vorzugsweise 1 kW bis 100 kW.The electric heater preferably has an electric power of 1 kW to 200 kW, more preferably 1 kW to 100 kW.

Erfindungsgemäß steht die elektrische Heizung in einer thermischen Wirkverbindung zu einem Wärmespeicher und/oder zu einem Wärmespeichervolumen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrische Heizung, insbesondere der Heizstab, also in einem direkten Kontakt zu mindestens eine Körper des Wärmespeichers und/oder dem Wärmespeichervolumen, dem Inhalt eines Wärmespeichers, dem Wärmespeichermedium. Alternativ kann die elektrische Heizung aber auch über eine thermische Verbindungsleitung als Wirkverbindung, insbesondere über eine wärmeleitende (thermische Energie übertragende) Leitungsverbindung, mit dem Wärmespeicher verbindbar sein.According to the invention, the electric heater is in thermal operative connection to a heat storage and / or to a heat storage volume. In a preferred embodiment, the electric heater, in particular the heating element, ie in direct contact with at least one body of the heat accumulator and / or the heat storage volume, the content of a heat storage, the Heat storage medium. Alternatively, however, the electric heater can also be connected to the heat accumulator via a thermal connection line as an operative connection, in particular via a heat-conducting (thermal energy-transmitting) line connection.

Der Wärmespeicher kann ein Wärmespeichermedium, welches den vorzugsweise überwiegenden Inhalt des Wärmespeichers bildet, vorzugsweise Wasser, Öl und/oder ein anderes fließfähiges Material enthalten. In einer alternativen Ausführungsform ist aber auch ein Wärmespeichermedium in festem Aggregatzustand, vorzugsweise ein mineralisches Wärmespeichermedium, wie beispielsweise Schamott, Kies oder Sand, oder ein metallisches Wärmespeichermedium, wie Gusseisen, denkbar. In weiteren Ausführungsformen können auch Latentwärmespeicher und/oder thermochemische Wärmespeicher, insbesondere aufweisend Silicagele, Metallhydride oder Zeolithe, vorteilhaft sein. Das Wärmespeichervolumen kann im Wesentlichen in einem geschlossenen System vorliegen und/oder zumindest teilweise von einem Puffertankgefäß umgeben sein. Vorzugsweise ist die elektrische Heizung in oder an einem Puffertankgefäß und/oder an einem Wärmespeicher angeordnet.The heat accumulator may contain a heat storage medium, which preferably forms the predominant content of the heat accumulator, preferably water, oil and / or another flowable material. In an alternative embodiment, however, a heat storage medium in solid state, preferably a mineral heat storage medium such as fireclay, gravel or sand, or a metallic heat storage medium such as cast iron, conceivable. In further embodiments, latent heat accumulators and / or thermochemical heat accumulators, in particular having silica gels, metal hydrides or zeolites, may also be advantageous. The heat storage volume may be substantially in a closed system and / or at least partially surrounded by a buffer tank vessel. Preferably, the electric heater is arranged in or on a buffer tank vessel and / or on a heat storage.

Erfindungsgemäß weist die Energiespeichervorrichtung elektrische Verbindungsleitungen auf, die den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden. In mindestens einer der Verbindungsleitungen ist eine Schalteinrichtung angeordnet, die den elektrischen Strom (zum Beispiel die elektrische Energie, die Stromstärke, die Spannung, die Ladungsmenge und/oder den Ladungsfluss) in mindestens einer der Verbindungsleitungen regelt und/oder steuert. Vorzugsweise wird mindestens eine elektrische Verbindungsleitung von der Schalteinrichtung geregelt und/oder gesteuert, insbesondere geschaltet.According to the invention, the energy storage device has electrical connection lines which connect the battery block and a public power supply network and the heating with each other. In at least one of the connecting lines, a switching device is arranged, which regulates and / or controls the electrical current (for example, the electrical energy, the current, the voltage, the amount of charge and / or the charge flow) in at least one of the connecting lines. Preferably, at least one electrical connecting line is controlled and / or controlled by the switching device, in particular switched.

Die Energiespeichervorrichtung kann also eine, insbesondere schaltbare, elektrische Leitungsverbindung des Akku-Blocks mit einem Energieversorgungsnetz aufweisen. Insbesondere kann also der Akku-Block mittels einer elektrischen Leitungsverbindung an ein, insbesondere öffentliches, Energieversorgungsnetz angeschlossen werden. Der Begriff Energieversorgungsnetz wird als Synonym zu verschiedene und gebräuchliche Bezeichnungen wie Stromnetz, Energieverbundnetz, Lichtnetz, Stromverbundnetz, Elektroenergienetz, Stromversorgungsnetz, Elektrizitätsnetz verstanden. Eine elektrische Leitungsverbindung zwischen einem erfindungsgemäßen Akku-Block und einem Energieversorgungsnetz kann vorzugsweise mittels eines Schalters und/oder einer steuerbaren oder regelbaren Schalteinrichtung hergestellt oder getrennt werden.The energy storage device may thus have a, in particular switchable, electrical line connection of the battery block with a power supply network. In particular, therefore, the battery block can be connected by means of an electrical line connection to a, in particular public, power supply network. The term power supply network is understood as a synonym to various common names such as power grid, power grid, light network, electricity network, electric power grid, power grid, electricity network. An electrical line connection between a battery block according to the invention and a power supply network can preferably be made or separated by means of a switch and / or a controllable or controllable switching device.

Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung kann eine, insbesondere schaltbare, elektrische Verbindungsleitung des Akku-Blocks mit der elektrischen Heizung aufweisen. Diese, insbesondere schaltbare, elektrische Verbindungsleitung kann eine steuerbare Schalteinrichtung oder eine Regeleinrichtung, vorzugsweise mindestens einen steuerbaren Schalter, aufweisen, mittels derer die Leitungsverbindung hergestellt oder getrennt und/oder gesteuert oder geregelt werden kann.The energy storage device according to the invention may have a, in particular switchable, electrical connection line of the battery block with the electric heater. This, in particular switchable, electrical connection line may have a controllable switching device or a control device, preferably at least one controllable switch, by means of which the line connection can be made or separated and / or controlled or regulated.

Die erfindungsgemäße Energiespeichervorrichtung weist mindestens eine Schalteinrichtung in mindestens einer der elektrischen Verbindungsleitungen auf. Die mindestens eine Schalteinrichtung kann den elektrische Strom in mindestens einer der Verbindungsleitungen regeln und/oder steuern. Die Schalteinrichtung kann also auch Regelungseinrichtung sein und einen Regler aufweisen. Die Regelgrößen können beispielsweise der Bedarf an thermischer Energie (Wärmebedarf) und/oder elektrischer Energie (Strombedarf) im Gebäude, der Ladezustand Akku-Blocks aber auch andere Regelgrößen, wie beispielsweise die Frequenz des öffentlichen Versorgungsnetzes sein.The energy storage device according to the invention has at least one switching device in at least one of the electrical connection lines. The at least one switching device can regulate and / or control the electrical current in at least one of the connecting lines. The switching device can therefore also be control device and have a regulator. The controlled variables may be, for example, the demand for thermal energy (heat requirement) and / or electrical energy (electricity demand) in the building, the state of charge accumulator blocks, but also other controlled variables, such as the frequency of the public supply network.

Die, insbesondere steuerbare und/oder regelbare, Schalteinrichtung kann den Stromfluss in mindestens einer der elektrischen Verbindungsleitungen regeln und/oder steuern, beispielsweise indem elektrische Leitungsverbindungen gesteuert und/oder geschaltet und/oder geregelt werden.The, in particular controllable and / or controllable, switching device can regulate and / or control the flow of current in at least one of the electrical connection lines, for example by controlling and / or switching and / or regulating electrical line connections.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schalteinrichtung regelbar und/oder steuerbar ist, dass mindestens das Energieversorgungsnetz den Akku-Block auflädt und/oder dass der Akku-Block elektrische Energie in das Netz einspeist und/oder dass das Energieversorgungsnetz und/oder der Akku-Block die Heizung mit elektrischer Energie versorgt, insbesondere so dass die Heizung Wärme (thermische Energie) produziert, elektrische Energie in thermische Energie umwandelt und/oder in den Wärmespeicher einleitet.In a preferred embodiment, the energy storage device is characterized in that it is controllable and / or controllable by means of the switching device that at least the power supply network charges the battery block and / or that the battery block feeds electrical energy into the network and / or that the power supply network and / or the battery block provides the heater with electrical energy, in particular so that the heater produces heat (thermal energy), converts electrical energy into thermal energy and / or initiates in the heat storage.

Vorzugsweise kann also mittels der Schalteinrichtung regelbar und/oder steuerbar, ein Betriebszustand einstellbar, insbesondere einschaltbar, sein. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise eine elektrische Leitungsverbindung regeln und/oder steuern, mittels derer elektrische Energie (Elektrizität) übertragen wird. Die Schalteinrichtung kann also den elektrischen Strom, das Fließen der elektrischen Ladung, regeln und/oder steuern. Insbesondere kann so elektrische Ladung oder eine Elektrizitätsmenge von dem öffentlichen Energieversorgungsnetz in den Akku-Block übertragen werden, beziehungsweise in diesen hineinfließen, (Ladevorgang). In einem anderen Betriebszustand ist es ebenso möglich, dass die elektrische Ladung in die andere Richtung übertragen wird, dass heißt, dass ein elektrischer Strom von dem Akku-Block in das öffentliche Energieversorgungsnetz hineinfließt (Einspeisevorgang). In einem weiteren Betriebszustand kann die Schalteinrichtung regeln und/oder steuern, dass elektrische Ladung vom Akku-Block und/oder vom öffentlichen Energieversorgungsnetz an ein lokales, im Gebäude befindliches, Netz und/oder an die elektrische Heizung übertragen wird, also ein elektrischer Strom vom Akku-Block und/oder vom öffentlichen Energieversorgungsnetz in ein lokales, im Gebäude befindliches, Netz und/oder zur elektrische Heizung fließt.Preferably, therefore, by means of the switching device controllable and / or controllable, an operating state adjustable, in particular be switched on. The switching device can regulate and / or control, for example, an electrical line connection, by means of which electrical energy (electricity) is transmitted. The switching device can thus regulate and / or control the electric current, the flow of the electrical charge. In particular, so electric charge or an amount of electricity from the public power grid can be transferred to the battery block, or flow into this, (charging). In another operating state, it is also possible that the electric charge is transferred in the other direction, that is, that an electric current flows from the battery block into the public power grid (feed operation). In a further operating state, the switching device can regulate and / or control that electrical charge is transferred from the battery block and / or the public power grid to a local, located in the building, network and / or to the electric heater, ie an electric current from Battery block and / or from the public power grid in a local, located in the building, network and / or electric heating flows.

Der elektrische Stromfluss in die Energiespeichervorrichtung, innerhalb der Energiespeichervorrichtung und aus der Energiespeichervorrichtung in ein Netz, insbesondere das öffentliche Energieversorgungsnetz oder das lokal Energieversorgungsnetz, kann von der Schalteinrichtung geregelt und/oder gesteuert, insbesondere geschaltet, werden. Auch kann die Schalteinrichtung den elektrischen Stromfluss aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz in das lokale Energieversorgungsnetz regeln und/oder steuern. Mittels der Schalteinrichtung, die insbesondere die elektrischen Verbindungsleitungen steuern und/oder schalten kann, kann also der Ladungszustand der Energiespeichervorrichtung, insbesondere des Akku-Blocks und/oder des Wärmespeichers, geregelt und/oder gesteuert werden.The electrical current flow in the energy storage device, within the energy storage device and from the energy storage device into a network, in particular the public power grid or the local power grid, can be controlled and / or controlled, in particular switched, by the switching device. The switching device can also regulate and / or control the electric current flow from the public energy supply network into the local energy supply network. By means of the switching device, which in particular can control and / or switch the electrical connection lines, the state of charge of the energy storage device, in particular of the accumulator block and / or the heat accumulator, can thus be regulated and / or controlled.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Energiespeichervorrichtung ein Blockheizkraftwerk (BHKW) in thermischer Wirkverbindung mit dem Wärmespeicher aufweisen. Elektrische Verbindungsleitungen können dann das BHKW und den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden. Insbesondere bei dieser Ausführungsform kann mittels der Schalteinrichtung regelbar und/oder steuerbar sein, dass mindestens das BHKW den Akku-Block auflädt und/oder Energie in ein Netz einspeist Die Schalteinrichtung kann einen Betriebszustand regeln und/oder steuern, bei dem die im Generator eines BHKW erzeugte elektrische Ladung auf den Akku-Block und/oder auf ein Netz und/oder auf die elektrische Heizung übertragen wird, also ein Betriebszustand bei dem ein elektrischer Strom aus dem Generator des BHKW in den Akku-Block und/oder in ein Netz (öffentlich oder lokal) und/oder in die elektrische Heizung fließt. In einem weiteren Betriebszustand kann die Schalteinrichtung regeln und/oder steuern, dass elektrische Ladung vom Akku-Block und/oder vom BHKW und/oder vom öffentlichen Energieversorgungsnetz an ein lokales, im Gebäude befindliches, Netz und/oder an die elektrische Heizung übertragen wird, also ein elektrischer Strom vom Akku-Block und/oder vom BHKW und/oder vom öffentlichen Energieversorgungsnetz in ein lokales, im Gebäude befindliches, Netz und/oder zur elektrischen Heizung fließt. Insbesondere kann, wenn die elektrische Energie, die Leistung aus dem Akku-Block und/oder dem BHKW, nicht ausreicht, um den Bedarf im Gebäude zu decken, elektrische Energie aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz bezogen werden.In an alternative embodiment, the energy storage device may comprise a combined heat and power plant (CHP) in thermal communication with the heat accumulator. Electrical connection lines can then connect the CHP and the battery block and a public power grid and the heating with each other. In particular, in this embodiment can be regulated and / or controlled by means of the switching device that at least the CHP charges the battery block and / or energy feeds into a network The switching device can regulate and / or control an operating state in which the generator in a CHP generated electric charge is transferred to the battery block and / or on a network and / or on the electric heater, ie an operating state in which an electric current from the generator of the CHP in the battery block and / or in a network (public or local) and / or flows into the electric heater. In a further operating state, the switching device can regulate and / or control that electrical charge is transferred from the battery block and / or from the CHP and / or the public power supply network to a local, located in the building, network and / or to the electric heater, So an electric current from the battery block and / or from the CHP and / or the public power grid into a local, located in the building, network and / or electric heating flows. In particular, if the electrical energy, the power from the battery block and / or the CHP, is insufficient to meet the needs in the building, electrical energy can be obtained from the public power grid.

Das BHKW kann mindestens einen Wärmetauscher aufweisen, der in Wärmeleitungs-Verbindung mit der Energiespeichervorrichtung, insbesondere mit dem Wärmespeicher, oder mit der Wärmeversorgungsanlage des Gebäudes steht. Die während des Betriebs des BHKW produzierte thermische Energie (Wärme) kann vorzugsweise mittels Leitungsverbindungen in den Wärmespeicher und/oder in die Wärmeversorgungsanlage eines Gebäudes eingeleitet werden.The CHP may comprise at least one heat exchanger, which is in heat conduction connection with the energy storage device, in particular with the heat storage, or with the heat supply system of the building. The thermal energy (heat) produced during operation of the CHP can preferably be introduced by means of line connections in the heat storage and / or in the heat supply system of a building.

Die Energiespeichervorrichtung weist vorzugsweise mindestens einen, vorzugsweise bidirektionalen, Wechselrichter (eine Umspannvorrichtung) auf. Mittels des Wechselrichters kann der in dem Generator des BHKW erzeugte Wechselstrom in einen Gleichstrom umgewandelt werden, um dann diesen Gleichstrom in den Akku-Block einspeisen zu können. In einem anderen Betriebszustand kann der Gleichstrom aus dem Akku-Block umgewandelt in einen Wechselstrom werden und dann in ein Netz, beispielsweise das lokale Netz und/oder das öffentliche Energieversorgungsnetz fließen und/oder direkt zu einem Verbraucher fließen, beispielsweise dem BHKW als „Anlaufstrom” dienen.The energy storage device preferably has at least one, preferably bidirectional, inverter (a transformer). By means of the inverter, the alternating current generated in the generator of the CHP can be converted into a direct current, in order then to be able to feed this direct current into the battery block. In another operating state, the direct current can be converted from the battery block into an alternating current and then flow into a network, for example the local network and / or the public energy supply network and / or flow directly to a consumer, for example the CHP as "starting current". serve.

Der Wechselrichter kann ebenso den Wechselstrom des öffentlichen Energieversorgungsnetzes umwandeln in einen Gleichstrom, der in den Akku-Block eingespeist wird. Die Energiespeichervorrichtung kann in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens einen Wärmetauscher aufweisen, der thermische Energie (Wärme) aus dem Akkublock, die im Akku-Block insbesondere beim Laden oder Entladen von elektrischer Energie entsteht (exotherme Reaktion in den galvanischen Zellen), und/oder aus einer Umspannvorrichtung, dem Wechselrichter, aufnimmt und in den Wärmespeicher und/oder die Wärmeversorgungsanlage einleitet und/oder überträgt.The inverter can also convert the AC power of the public power grid into a DC power that is fed into the battery block. In a preferred embodiment, the energy storage device can have at least one heat exchanger that generates thermal energy (heat) from the battery pack that arises in the battery block, in particular when charging or discharging electrical energy (exothermic reaction in the galvanic cells), and / or out of a Substation, the inverter, receives and initiates in the heat storage and / or the heat supply system and / or transmits.

Die Energiespeichervorrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie in ein Gebäude, zum Beispiel ein Wohnhaus, ein Bürohaus oder eine Fabrik, eingebaut werden kann. Vorzugsweise ist die Energiespeichervorrichtung daher modular aufgebaut. Insbesondere können aber auch der Akkublock und/oder die Heizung und/oder ein Wärmespeicher als Modulelemente, die jeweils durch eine, insbesondere genormte, Tür hindurch passen, ausgestaltet und aneinander montierbar sein. Standardisierte Ausmaße und/oder Innendurchmesser von Mauerwerksöffnungen finden sich insbesondere in der DIN 18100 sowie Türblattgrößen in der DIN 18101 . Vorzugsweise können die Modulelemente derart ausgestaltet sein, dass sie durch eine handelsübliche Kellertür beziehungsweise durch die Zarge einer handelsüblichen Kellertür hindurchpassen.The energy storage device is preferably arranged to be installed in a building, for example a residential building, an office building or a factory. Preferably, the energy storage device is therefore modular. In particular, however, the accumulator block and / or the heater and / or a heat accumulator can also be configured and mounted to one another as module elements, which respectively pass through a, in particular standardized, door. Standardized dimensions and / or inner diameters of masonry openings can be found in particular in the DIN 18100 as well as door leaf sizes in the DIN 18101 , Preferably, the module elements may be configured such that they pass through a commercial cellar door or through the frame of a commercial cellar door.

Die Module einer modularen Energiespeichervorrichtung können so ausgestaltet sein, dass ein Modul, insbesondere jedes Modul, nicht schwerer als 100 kg, insbesondere nicht schwerer als 50 kg, vorzugsweise nicht schwerer als 20 kg, sein und/oder dass der Standplatzbedarf der modularen Energiespeichervorrichtung; kleiner als 2 m2, insbesondere kleiner als 1 m2, vorzugsweise kleiner als 0,5 m2 ist. Vorzugsweise können die Module der modularen Energiespeichervorrichtung so angeordnet werden, dass die Module übereinander positioniert und/oder in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind. Vorzugsweise können die Schnittstellen der Energiespeichervorrichtung derart angepasst sein, dass die Module nicht schwerer als ein vorgegebenes Gewicht, insbesondere nicht schwerer als 100 kg und/oder die Grundfläche nicht größer als eine vorgegebene Fläche, insbesondere nicht größer als 1 m2, vorzugsweise kleiner als 0,5 m2 sind.The modules of a modular energy storage device may be configured such that a module, in particular each module, is no heavier than 100 kg, in particular not heavier than 50 kg, preferably not heavier than 20 kg, and / or that the stand requirement of the modular energy storage device; less than 2 m 2 , in particular less than 1 m 2 , preferably less than 0.5 m 2 . Preferably, the modules of the modular energy storage device can be arranged so that the modules are positioned one above the other and / or arranged in a common frame. Preferably, the interfaces of the energy storage device can be adapted such that the modules are not heavier than a predetermined weight, in particular not heavier than 100 kg and / or the base area is not greater than a predetermined area, in particular not greater than 1 m 2 , preferably less than 0 , 5 m 2 are.

Die jeweiligen Modulelemente, vorzugsweise in einer Fabrik vorgefertigte Module, können vorzugsweise mittels einfacher Verbindungselemente, insbesondere Schnellverbindungselementen, vorzugsweise direkt am Betriebstandort miteinander verbindbar, vorzugsweise schnellverbindbar, sein. Mit den Verbindungselementen sind die die Module der Energiespeichervorrichtung und/oder die Bauteile einzelner Module miteinander verbindbar. Die Verbindungselemente können schnellverbindbar, insbesondere ineinander steckbar und/oder verschraubbar, sein. Des Weiteren können die Verbindungsleitungen Steckverbinder, insbesondere für eine elektrische Ladungs- und/oder Datenübertragung, und/oder Kupplungselemente, insbesondere für gasförmige oder fluide Medien, vorzugsweise Schnellverschlusskupplungselemente, aufweisen.The respective module elements, preferably prefabricated modules in a factory, can preferably be connected to one another preferably by means of simple connection elements, in particular quick connection elements, preferably directly at the operating location, preferably quickly connectable. With the connecting elements which are the modules of the energy storage device and / or the components of individual modules connected to each other. The connecting elements can be quickly connected, in particular plugged into one another and / or screwed. Furthermore, the connecting lines can have plug connectors, in particular for electrical charge and / or data transmission, and / or coupling elements, in particular for gaseous or fluid media, preferably quick-release coupling elements.

Besonders vorteilhaft können die Verbindungselemente, insbesondere die Steckverbinder, so ausgestaltet sein, dass eine Verbindung, insbesondere eine Datenverbindung und/oder ein elektrische Verbindung, zwischen den einzelnen Bauteilen und/oder der Modulen entsteht. Beispielsweise können die Zellen eines Akku-Blocks mittels derartiger Verbindungselemente miteinander verschaltet sein. Ebenso kann beispielsweise eine elektrische Verbindungsleitung zwischen dem Akku-Block und dem öffentlichen Energieversorgungsnetzes und/oder eine elektrische Verbindungsleitung zwischen dem Akkublock und der elektrischen Heizung mittels Steckverbinder herstellbar sein.Particularly advantageously, the connecting elements, in particular the connector, be designed so that a connection, in particular a data connection and / or an electrical connection, between the individual components and / or the modules arises. For example, the cells of a battery block can be interconnected by means of such connecting elements. Likewise, for example, an electrical connection line between the battery block and the public power supply network and / or an electrical connection line between the battery pack and the electric heater can be produced by means of plug connectors.

in einer bevorzugten Ausgestaltung kann die mindestens eine Schalteinrichtung in der mindestens einen Verbindungsleitung in einer Signal-Verbindungsleitung mit einer entfernt angeordneten Steuerzentrale stehen. So kann die Schafteinrichtung mittels Datenverbindungsleitungen von einer lokal entfernten, nicht im Gebäude befindlichen, vorzugsweise zentralen Steuerungszentrale mittels empfangender Steuerungssignale gesteuert und/oder geschaltet werden.In a preferred embodiment, the at least one switching device may be in the at least one connecting line in a signal connecting line with a remote control center. Thus, the shaft device can be controlled and / or switched by means of data connection lines from a locally remote, not located in the building, preferably central control center by means of receiving control signals.

Beispielsweise kann die Schalteinrichtung alternativ oder ergänzend von einer Steuerzentrale gesteuert werden, mit der die Schalteinrichtung mittels einer Signal-Verbindungsleitung und/oder Datenübertragungsleitung zum Beispiel über das Internet in Verbindung steht. So kann zum Beispiel ein Energieversorgungsunternehmen die Schalteinrichtung (auch in mehreren Gebäuden oder Objekten einer Region, eines Landes, eines Staates und/oder international) regeln und/oder steuern und/oder insbesondere mindestens eine elektrische Leitungsverbindung schalten, und so insbesondere die Einspeisung oder Ausspeisung von elektrischer Energie in oder aus der Energiespeichervorrichtung steuern. Besonders vorteilhaft kann die Energiespeichervorrichtung und/oder die elektrischen Verbindungsleitungen und/oder die Steuerungsvorrichtung derart angepasst sein, dass elektrische Ladung und/oder eine Menge an elektrischer Energie von dem Energieversorgungsnetz an den Akku-Block übertragen werden kann (Aufladevorgang) und/oder von dem Akku-Block an das Energieversorgungsnetz übertragen werden kann (Einspeisungsvorgang).For example, the switching device can alternatively or additionally be controlled by a control center, with which the switching device is connected by means of a signal connection line and / or data transmission line, for example via the Internet. Thus, for example, an energy supply company can regulate and / or control the switching device (also in several buildings or objects of a region, a country, a state and / or internationally) and / or in particular switch at least one electrical line connection, and thus in particular the feed-in or outfeed of electrical energy in or out of the energy storage device. Particularly advantageously, the energy storage device and / or the electrical connection lines and / or the control device may be adapted so that electrical charge and / or an amount of electrical energy from the power grid can be transferred to the battery block (charging) and / or of the Battery block can be transmitted to the power grid (feed process).

Vorzugsweise ist die Energiespeichervorrichtung eingerichtet zum Einbau in ein Gebäude. Das heißt, dass die Energiespeichervorrichtung insbesondere zum Einbau in ein Objekt wie zum Beispiel ein Wohnhaus, ein Bürohaus oder eine Fabrik geeignet ist. Der erfindungsgemäße Wärmespeicher ist vorzugsweise eingerichtet, die gespeicherte thermische Energie (Wärme) in die Wärmeversorgungsanlage, insbesondere in die Wärmeversorgungselemente, wie Heizungsradiatoren und/oder die Wärmeleitungsverbindungsrohre, oder die Warmwasser-Versorgung, eines Gebäudes einzubringen. Insbesondere weist das Wärmespeicher eine thermische Kapazität von 5 kWh bis 1000 kWh auf. Das Wärmespeichervolumen kann vorzugsweise an das jeweilige Einbau-Objekt anpassbar sein, insbesondere derart, dass der Wärmespeicher und/oder das Warmespeichervolumen so dimensioniert ist, den Wärmbedarf des Objektes decken zu können.The energy storage device is preferably designed for installation in a building. This means that the energy storage device is particularly suitable for installation in an object such as a residential building, an office building or a factory. The heat accumulator according to the invention is preferably set up to introduce the stored thermal energy (heat) into the heat supply system, in particular into the heat supply elements, such as heating radiators and / or the heat conduction connection pipes, or the hot water supply, of a building. In particular, the heat accumulator has a thermal capacity of 5 kWh to 1000 kWh. The heat storage volume can preferably be adapted to the respective installation object, in particular such that the heat storage and / or the heat storage volume is dimensioned to cover the heat demand of the object can.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben. In den Zeichnungen zeigenThese and other features and advantages of the invention will be further described with reference to the accompanying drawings of embodiments of the present invention. In the drawings show

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung, 1 a schematic representation of an energy storage device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung mit einer Wärmepumpe in einem Gebäude 2 a schematic representation of an embodiment of an energy storage device according to the invention with a heat pump in a building

3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Energiespeichervorrichtung mit einem BHKW und einem Kühlkreislauf. 3 a schematic representation of an embodiment of an energy storage device with a CHP and a cooling circuit.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
EnergiespeichervorrichtungEnergy storage device
44
Akku-BlockBattery block
66
Heizstabheater
88th
Wärmespeicherheat storage
1010
elektrische Verbindungsleitungelectrical connection line
1212
Regler/SchalterController / switch
1414
Steuervorrichtungcontrol device
1616
Signal-VerbindungsleitungSignal connection line
1818
Steuerzentralecontrol Center
2020
Regelstreckecontrolled system
2222
Zellencell
2424
Lokales Netz/GebäudenetzLocal network / building network
2626
wärmeleitende Verbindungsleitungthermally conductive connection line
2828
WärmeversorgungsanlageHeat supply system
3030
Gebäudebuilding
3232
öffentliche Energieversorgungsnetzpublic power grid
3434
Wärmepumpeheat pump
3636
Externe WärmequelleExternal heat source
3838
hydraulische Leitungsverbindunghydraulic line connection
4040
BlockheizkraftwerkCHP
4242
KühlkreislaufCooling circuit

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung 2 mit einem Akku-Block 4 und mit einer elektrischen Heizung, hier dargestellt durch einen elektrischen Heizstab 6, in einem Wärmespeicher 8. Die einzelnen Komponenten (4, 6, 12, 22) der Energiespeichervorrichtung 2 sind mittels elektrischer Verbindungsleitungen 10 in einer regelbaren und steuerbaren Leitungsverbindung. Die Energiespeichervorrichtung ist mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 10' an das öffentliche Energieversorgungsnetz 32, angeschlossen. In den elektrischen Verbindungsleitungen 10 sind Regler und Schalter 12 angeordnet, die zusammen mit der Steuereinheit 14 eine Schalteinrichtung bilden. Diese Schalteinrichtung steht mit einer entfernt angeordneten Steuerzentrale 16 in Signal-Verbindungsleitung 18. Die Steuereinheit kann mittels einer Regelstrecke 20 die Regler und Schalter 12 regeln und steuern, insbesondere schalten. Die Schalteinrichtung kann den Stromfluss in Akku-Block 4, aber auch aus dem Akku-Block 4 heraus, regeln und/oder steuern. Der hier dargestellte Akku-Block 4 weist mindestens die zwei Zellen 22 auf. Mittels der Schalteinrichtung kann auch der Stromfluss in das lokale Netz 24 (Gebäudenetz) und/oder an die elektrische Heizung oder den Heizstab 6 geregelt und/oder gesteuert werden. Der Heizstab 6 ragt in den Wärmespeicher 8 hinein und steht mit diesem in thermischer Wirkverbindung – insbesondere wird mittels des Heizstabes 6 ein Wärmespeichermedium erwärmt. Die im Wärmespeicher 8 gespeicherte thermische Energie kann mittels einer wärmeleitenden Verbindungsleitung 26 thermische Energie an die Wärmeversorgungsanlage 28, insbesondere an Wärmeverbraucher-, wie zum Beispiel Heizungsradiatoren, überfragen. 1 shows a schematic representation of an energy storage device 2 with a battery block 4 and with an electric heater, here represented by an electric heating element 6 , in a heat storage 8th , The individual components ( 4 . 6 . 12 . 22 ) of the energy storage device 2 are by means of electrical connection lines 10 in a controllable and controllable line connection. The energy storage device is by means of an electrical connection line 10 ' to the public power grid 32 , connected. In the electrical connection lines 10 are regulators and switches 12 arranged together with the control unit 14 form a switching device. This switching device is connected to a remote control center 16 in signal connection line 18 , The control unit can by means of a controlled system 20 the knobs and switches 12 regulate and control, in particular switch. The switching device can block the flow of current in the battery block 4 but also from the battery block 4 out, fix and / or control. The battery block shown here 4 has at least the two cells 22 on. By means of the switching device can also flow of electricity into the local network 24 (Building network) and / or to the electric heater or the heating element 6 be controlled and / or controlled. The heating rod 6 protrudes into the heat storage 8th into and is in thermal operative connection with this - in particular by means of the heating element 6 a heat storage medium heated. The in the heat storage 8th stored thermal energy can by means of a heat-conducting connection line 26 thermal energy to the heat supply system 28 , in particular to Wärmeverbraucher-, such as Heizungsradiatoren, ask.

Die 2 zeigt ergänzend zur 1 eine Energiespeichervorrichtung in einem Gebäude 30 mit einer Wärmepumpe 34, die von der Steuereinheit mittels einer Regelstrecke 20 steuerbar und/oder regelbar ist. Die Wärmepumpe 34 ist ebenfalls in einer elektrischen Verbindungsleitung 10, 10' mit dem Akku-Block 4 und/oder dem öffentlichen Energieversorgungsnetz 32. Die Wärmepumpe 34 kann thermische Energie, insbesondere geothermale Energie (Erdwärme), einer externen Wärmequelle 36, mittels Leitungsverbindungen 38 in den Wärmespeicher 8 einleiten. Insbesondere kann die Wärmepumpe 36 aber auch die thermische Energie aus einem ersten Medium mit niedrigerer Temperatur zum Beispiel nach Kompression dieses „Primärkreislaufs” auf ein zweites Medium höherer Temperatur übertragen und dieses so erwärmen. Mittels einer Wärmepumpe 36 kann so beispielsweise von Erdwärme das Temperaturniveau angehoben und die Wärme dann auf ein Wärmespeichermedium eines „Sekundärkreislaufs” übertragen und in den Wärmespeicher 8 eingeleitet werden.The 2 shows in addition to 1 an energy storage device in a building 30 with a heat pump 34 by the control unit by means of a controlled system 20 controllable and / or controllable. The heat pump 34 is also in an electrical connection line 10 . 10 ' with the battery block 4 and / or the public power grid 32 , The heat pump 34 can thermal energy, especially geothermal energy (geothermal), an external heat source 36 , by means of cable connections 38 in the heat storage 8th initiate. In particular, the heat pump 36 but also transfer the thermal energy from a first medium at a lower temperature, for example, after compression of this "primary circuit" to a second medium of higher temperature and heat it so. By means of a heat pump 36 Thus, for example, the temperature level can be raised by geothermal energy and the heat can then be transferred to a heat storage medium of a "secondary circuit" and into the heat accumulator 8th be initiated.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Energiespeichervorrichtung mit einem BHKW 40 und einem Kühlkreislauf 42. Die Schalteinrichtung 14 ist durch eine Regelstrecke 20 mit dem BHKW verbunden und kann den Betriebszustand des BHKW regeln und/oder steuern. Die im Generator des BHKW 40 erzeugt elektrische Ladung kann mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 10 auf den Akku-Block 4 und/oder auf ein Netz 24, 32 und/oder auf die elektrische Heizung, beispielsweise einen Heizstab 6 übertragen werden. Bei diesem Betriebszustand fließt ein elektrischer Strom aus dem Generator des BHKW 40 in den Akku-Block 4 und/oder in ein Netz 24, 32 und/oder in die elektrische Heizung. Des Weiteren kann die während des Betriebs des BHKW 40 entstehende thermische Energie mittels wärmeleitender Verbindungen, insbesondere hydraulischer Leitungsverbindungen 38 eines Kühlkreislaufes, auf den Wärmepuffer 8 übertragen werden. Ebenso kann die bei den Lade- und Entladeprozessen des Akku-Blocks 4 entstehende thermische Energie mittels wärmeleitender Verbindungen, insbesondere eines Kühlkreislaufes 42, auf den Wärmepuffer 8 übertragen werden. 3 shows a schematic representation of an embodiment of an energy storage device with a CHP 40 and a cooling circuit 42 , The switching device 14 is through a controlled system 20 connected to the CHP and can regulate the operating state of the CHP and / or control. The in the generator of the CHP 40 generates electrical charge can by means of an electrical connection line 10 on the battery block 4 and / or on a network 24 . 32 and / or on the electric heater, such as a heating element 6 be transmitted. In this operating state, an electric current flows from the generator of the CHP 40 in the battery block 4 and / or in a network 24 . 32 and / or in the electric heater. Furthermore, during operation of the CHP 40 resulting thermal energy by means of heat-conducting compounds, in particular hydraulic line connections 38 a cooling circuit, on the heat buffer 8th be transmitted. Likewise, during the charging and discharging processes of the battery block 4 resulting thermal energy by means of heat-conducting compounds, in particular a cooling circuit 42 , on the heat buffer 8th be transmitted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 18100 [0034] DIN 18100 [0034]
  • DIN 18101 [0034] DIN 18101 [0034]

Claims (9)

Energiespeichervorrichtung mit – einem elektrisch aufladbaren Akku-Block und mit – einer elektrischen Heizung in thermischer Wirkverbindung mit einem Wärmespeicher und mit – elektrischen Verbindungsleitungen, die den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden, und mit – mindestens einer Schalteinrichtung, die den elektrischen Strom in mindestens einer der Verbindungsleitungen regelt und/oder steuert.Energy storage device with - an electrically rechargeable battery block and with - An electric heater in thermal communication with a heat storage and with - Electrical connecting cables that connect the battery block and a public power grid and the heating with each other, and with - At least one switching device which controls the electric current in at least one of the connecting lines and / or controls. Energiespeichervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schalteinrichtung regelbar und/oder steuerbar ist, mindestens dass das Energieversorgungsnetz den Akku-Block auflädt und/oder dass der Akku-Block Energie in das Netz einspeist und/oder dass das Energieversorgungsnetz und/oder der Akku-Block die Heizung mit elektrischer Energie versorgt.Energy storage device according to the preceding claim, characterized in that by means of the switching device is controllable and / or controllable, at least that the power supply network charges the battery block and / or that the battery block feeds energy into the network and / or that the power supply network and / or the battery block supplies the heating with electrical energy. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung ein BHKW in thermischer Wirkverbindung mit dem Wärmespeicher aufweist und dass die elektrischen Verbindungsleitungen das BHKW und den Akku-Block und ein öffentliches Energieversorgungsnetz und die Heizung mit einander verbinden.Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the energy storage device has a CHP in thermal operative connection with the heat storage and that the electrical connection lines connect the CHP and the battery block and a public power grid and the heating with each other. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schalteinrichtung regelbar und/oder steuerbar ist, mindestens dass das BHKW den Akku-Block auflädt und/oder Energie in das Netz einspeist.Energy storage device according to claim 3, characterized in that by means of the switching device is controllable and / or controllable, at least that the CHP charges the battery block and / or feeds energy into the network. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung eine elektrische Wärmepumpe ist.Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric heater is an electric heat pump. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Heizung ein Wärmetauscher ist, der Wärme aus dem Akku-Block und/oder einem Wechselrichter aufnimmt, die in dem Akku-Block beim Laden und/oder Entladen elektrischer Energie entsteht, und in den Wärmespeicher einleitet.Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric heater is a heat exchanger which receives heat from the battery block and / or an inverter, which arises in the battery block during charging and / or discharging electrical energy, and in initiates the heat storage. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkublock und/oder die Heizung und/oder der Wärmespeicher als Modulelemente und/oder aus Modulelementen, die jeweils durch eine Tür hindurch passen, ausgestaltet und montierbar sind.Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the battery pack and / or the heater and / or the heat accumulator as module elements and / or modular elements, which respectively pass through a door, are designed and mounted. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung in ein Gebäude eingebaut ist und dass die Schalteinrichtung in Signal-Verbindungsleitung mit einer entfernt angeordneten Steuerzentrale steht.Energy storage device according to one of the preceding. Claims, characterized in that the energy storage device is built into a building and that the switching device is in signal connection line with a remote control center. Energiespeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher eingerichtet ist, die gespeicherte Wärme in die Wärmeversorgungsanlage eines Gebäudes einzubringen.Energy storage device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat storage is adapted to bring the stored heat in the heat supply system of a building.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017121728A1 (en) * 2017-09-19 2019-03-21 swb Erzeugung AG & Co. KG Hybrid power plant rule
DE102018213785A1 (en) * 2018-08-16 2020-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Conversion device and method for operating a conversion device

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