能量系统和用于调整在能量系统中的压力的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种能量系统(10)以及一种用于调整在能量系统(10)中的管路压力的方法。所述能量系统(10)具有第一能量源装置(21)、第一能量消耗装置(22)、第二能量源装置(31)以及连接管路装置(40)，通过所述连接管路装置使第一能量源装置(21)与第二能量源装置(31)相互连接以及使第二能量源装置(31)与第一能量消耗装置(21)相互连接。为了尽可能减少所述能量系统(10)的组件的数量、优选也应尽可能减少所述连接管路装置(40)的对于能量系统(10)的具有不同的压力水平的不同的运行方式所需要的管路区段的数量，规定：所述连接管路装置(40)的至少个别的区段构造为双向管路区段(40a至40e)，并且所述连接管路装置(40)与压力调整装置(50)连接，所述压力调整装置被提供为，使得其能在所述连接管路装置(40)的双向管路区段(40a至40e)中调节与方向相关的压力水平。(40a至40e)中调节与方向相关的压力水平。(40a至40e)中调节与方向相关的压力水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量系统和用于调整在能量系统中的压力的方法


[0001]本专利技术首先涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的能量系统。此外，本专利技术也涉及一种根据独立权利要求10的前序部分所述的用于调整在能量系统中的压力的方法。

技术介绍

[0002]同类型的能量系统在现有技术中已经以多种方式已知。利用这种系统通常产生和提供用于最不同的应用领域的能量。
[0003]在已知类型的这样的能量系统中，在第一能量源中产生能量。所产生的能量例如可以是氢气H2。氢气例如借助电解产生并且被存储在第二能量源装置中，该第二能量源装置例如是存储装置。在此例如涉及能量系统的第一运行方式。在运行能量系统期间，氢气从存储装置中转出并且在第一能量消耗装置中被消耗。在此例如涉及能量系统的第二运行方式。这样的第一能量消耗装置例如是燃料电池装置。通常，能量系统的前述各组件在空间上相互间隔开并且通过连接管路装置相互连接。上述两种运行方式通常需要不同的压力水平。在借助电解的第一运行方式中，20至60bar的压力占主导，而对于在第二运行方式中燃料电池装置的运行，需要小于20bar的压力。
[0004]由于此原因，在已知的能量系统中，不同的运行方式通常彼此间隔开地在连接管路装置的彼此间隔开的各管路区段中实施。通过连接管路装置的仅用于存入的第一管路区段将所产生的氢气从第一能量源装置以在此存在的第一压力运输至第二能量源装置。通过连接管路装置的仅用于存出的第二管路区段将存储在第二能量源装置中的氢气以为此需要的第二压力运输至第一能量消耗装置并且在那里被消耗。<br/>[0005]这样的已知的能量系统例如在DE 103 07 112A1中公开。在这种已知的能量系统中不利的是，连接管路装置由于不同的压力而具有不同的管路区段，所述不同的管路区段分别仅在能量系统的第一运行方式中或者在其第二运行方式中被使用。这在结构上是耗费的并且由于对管路的特别的要求也是昂贵的。此外，存在如下问题，即，存在的管路区段越多，则在连接管路装置中可能存在的泄漏越多。此外，能量系统的必需的组件的数量高，这附加地使能量系统更贵。
[0006]因此，存在如下需求：减小在能量系统中的必需的组件的数量。
[0007]在这方面基本上已经成为已知的是，使用双向管路，所述双向管路可选地可以沿不同的方向被穿流。然而，在这样的在普遍的现有技术中已知的解决方案中，双向管路仅具有一种压力水平。这意味着，仅在双向管路之后才调节不同的运行压力、例如通过单独的压力调节器或者诸如此类来调节。
[0008]在其他的
(即，天然气的存储和运输)上，在EP 3 091 176A1中已经公开：在使用旋转式涡流机的情况下能够使在气体运输网中的气体运输管路双向地运行，由此可以减少必需的管路线路的数量。然而，这种解决方案无法容易地转用到开头提到的类型的能量系统上。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的在于，这样进一步扩展开头提到的类型的能量系统，使得能避免所提到的缺点。尤其是，应该尽可能地减少能量系统的组件的数量、优选也应该尽可能地减少对于不同的运行方式所必需的管路区段的数量。此外，应该提供一种相应改进的用于调整在能量系统中的压力的方法。
[0010]根据本专利技术，所述目的通过具有根据独立权利要求1的特征的能量系统(所述能量系统构成本专利技术的第一方面)以及通过具有根据独立权利要求10的特征的方法(所述方法构成本专利技术的第二方面)实现。本专利技术的另外的特征和细节从各从属权利要求、说明书以及附图得出。在此，与第一专利技术方面相关联地公开的特征和细节也在全部内容上与第二专利技术方面相关联地适用并且反之亦然，从而关于这两个专利技术方面的公开内容也总是在全部内容上参照相应另外的专利技术方面。
[0011]本专利技术的基础构思在于，提供一种具有双向管路区段的连接管路装置、尤其是一种双向(H2)存储器管路，所述存储器管路具有与方向相关的压力水平，以及提供一种用于调整压力的方法。
[0012]在运行方式转换时、例如从高的管路压力转换为低的管路压力时，必须减小在管路中的压力。这能利用本专利技术实现，其中，需要尽可能少的新的组件。在各个运行方式之间的这种转换在此没有损耗地、尤其是没有H2的释放的情况下以优化的方式进行。
[0013]利用本专利技术能够实现一系列优点。因此可以减少必需的组件(例如管路、配件、传感器、安全元件和诸如此类)的数量。在合理的范围内小的压力水平占主导。也能避免损耗、例如H2损耗。
[0014]根据本专利技术的第一方面，提供一种能量系统，所述能量系统具有独立权利要求1的特征。
[0015]所述能量系统尤其是涉及由多个组件组成的一个整体，其中，各组件相互连接成一个专用的单元。在当前的情况下，所述能量系统涉及一种用于产生或者说提供能量、优选电能的系统。原则上，本专利技术不限于能量系统的确定的类型。以下关于这一点说明不同的优选的实施例。
[0016]在一种优选的实施方式中，所述能量系统涉及房屋能量系统。房屋能量系统原则上由现有技术已知并且用于给房屋(例如低能耗房屋、被动式房屋或零能耗房屋)供应以热量形式和尤其是以电流(例如来自可再生能量源、例如光伏(PV)发电机或小型风能发电设备的电流)形式的能量。这样的房屋能量系统提供如下基础，即，房屋(尤其是低能耗房屋、被动式房屋或零能耗房屋)的能量需求不仅在电流需求方面、而且在热量需求方面完全能由可再生能量源满足，并且因此在运行中完全不存在CO2。但是在力争自身消耗提高的意义下，房屋的电流需求至少可以几乎完全由可再生能量源、尤其是借助PV发电机和/或小型风能发电设备来满足。
[0017]这样的房屋能量系统例如在本申请人的专利申请WO 2017/089468 A1和WO 2017/089469 A1中公开和描述，其公开内容被一同引入到对本专利申请的说明中。
[0018]根据一种优选的实施方式，所提到的类型的房屋能量系统具有以下的基本特征：
[0019]——直流(DC)馈电点、优选构成用于48伏的额定电压，和/或交流(AC)馈电点、优选构成用于230伏或110伏的电压，其中，所述DC馈电点和/或AC馈电点在运行中至少暂时地
与具有消耗功率的用电器相连接，
[0020]——与DC馈电点至少暂时地电连接的PV(光伏)发电机，以用于产生PV电功率，
[0021]——与DC馈电点或与AC馈电点至少暂时地电连接的燃料电池单元，以用于产生燃料电池电功率，
[0022]——与DC馈电点电连接的电解单元，以用于产生要被燃料电池单元消耗的氢气，其中，该电解单元在运行中馈入有电解输入电功率，
[0023]——尤其是作为长期能量存储器的氢气罐，该氢气罐与所述燃料电池单元和所述电解单元至少暂时地流体连接，并且该氢气罐构造用于存储要借助所述电解单元产生的且要被所述燃料电池单元消耗的氢气，
[0024]——尤其是作为短期能量存储器的存储器电池单元，该存储器电池单元与所述DC馈电点电连接或能与所述DC馈电点电连接，从而能够将PV电功率和燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.能量系统(10)、尤其是房屋能量系统，所述能量系统具有第一能量源装置(21)、第一能量消耗装置(22)、第二能量源装置(31)以及连接管路装置(40)，通过所述连接管路装置使所述第一能量源装置(21)与所述第二能量源装置(31)相互连接以及使所述第二能量源装置(31)与所述第一能量消耗装置(21)相互连接，其特征在于，所述连接管路装置(40)的至少个别的区段构成为双向管路区段(40a至40e)，在运行所述能量系统时通过所述双向管路区段在两个方向上进行流动，并且所述连接管路装置(40)与至少一个压力调整装置(50)连接，所述至少一个压力调整装置被提供为，使得所述至少一个压力调整装置能够在所述连接管路装置(40)的双向管路区段(40a至40e)中调节与方向相关的压力水平。2.根据权利要求1所述的能量系统，其特征在于，所述能量系统(10)具有第二能量消耗装置(32)，所述第二能量消耗装置通过阀装置(33)与所述连接管路装置(40)连接。3.根据权利要求1或2所述的能量系统，其特征在于，所述第一能量源装置(21)构成为电解装置、尤其是构成用于制造氢气，和/或所述第一能量消耗装置(22)构成为燃料电池装置，和/或所述第二能量源装置(31)构成为高压存储装置、尤其是构成用于存储氢气，和/或所述第二能量消耗装置(32)构成为中压存储装置、尤其是构成用于缓存氢气。4.根据权利要求1至3中任一项所述的能量系统，其特征在于，所述压力调整装置(50)构成为用于减小在所述连接管路装置(40)的双向管路区段(40a至40e)中的压力的装置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的能量系统，其特征在于，所述压力调整装置(50)具有压缩机装置(34)，所述压缩机装置设置在连接管路装置(40)中并且与存储装置、尤其是与所述第二能量源装置(31)连接，并且所述压缩机装置(34)尤其是同时是用于加载第二能量源装置(31)的压缩机装置(34)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的能量系统，其特征在于，所述压力调整装置(50)构成为附加的膨胀体积，所述附加的膨胀体积通过阀装置与所述连接管路装置(40)连接，并且所述附加的膨胀体积优选比所述连接管路装置(40)的体积、尤其是比所述连接管路装置(40)的双向管路区段(40a至40e)的体积更大。7.根据权利要求1至6中任一项所述的能量系统，其特征在于，所述能量系统(10)具有冲扫装置(23)，所述冲扫装置被提供为，使得所述冲扫装置能够冲扫所述第一能量源装置(21)和/或所述第一能量消耗装置(22)，并且所述冲扫装置(23)用作压力调整装置(50)并且通过阀装置与所述连接管路装置(40)、尤其是与所述连接管路装置(40)的双向管路区段(40a至40e)相连接。8.根据权利要求1至7中任一项所述的能量系统，其特征在于，在所述连接管路装置(40)中设置有至少一个止回阀装置(24、35)，并且所述止回阀装置(24、35)标记双向管路区段的端部。9.根据权利要求1至8中任一项所述的能量系统，其特征在于，所述连接管路装置(40)、尤其是所述连接管路装置(40)的至少一个双向管路区段(40a至40e)配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：HPS家庭电源解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：