[0001] Die Erfindung betrifft eine Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen,
insbesondere Biogas-, Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
[0002] Durch den zunehmenden Einsatz regenerativer Energien ergeben sich für die Netzbetreiber
Probleme bei der Aufrechterhaltung der normierten Netzspannung. Wird über dezentrale
Energieerzeugungsanlagen, beispielsweise in ländlichen Regionen vorgesehene Biogas-,
Photovoltaik- oder Windkraftanlagen, Energie ins Netz gespeist, kehrt sich die Energieflussrichtung
und es steigt die Netzspannung. Während Netzschwankungen von +/- 10 % zulässig sind,
muss der Netzbetreiber größere Schwankungen einregeln. Dies geschieht beispielsweise
mithilfe sogenannter Längsregler. Sie nutzen während des Betriebs steuerbare Induktivitäten
zur Beeinflussung der Spannung. Der Längsregler beziehungsweise Spannungswandler umfasst
eine Kupfer- beziehungsweise Eisenspule, die in Serie zu einer Leitung geschaltet
ist. Über einen Gleichstrom ändert sich die Permeabilität des Eisens und ein magnetischer
Widerstand im Eisenkern erhöht sich. Diese magnetische Regelung führt zu einer dynamischen
und stufenlosen Spannungsanpassung im Bedarfsfall und verzichtet zugleich auf störanfällige,
bewegliche Teile oder Leistungshalbleiter.
[0003] Heute am Markt übliche Einspeisevorrichtungen für dezentrale Energieerzeugungsanlagen
besitzen üblicherweise ein oberirdisches Gehäuse, in dem ein Spannungswandler der
Einspeisevorrichtung mit einem Steuermodul vorgesehen ist und das zugleich die elektrischen
Leitungen zur Anbindung der Einspeisevorrichtung an das öffentliche Netz umfasst.
Der Spannungswandler, der insbesondere nach Art eines Transformators ausgebildet ist
und einen Magneten sowie eine Spule umfasst, erzeugt im Betrieb Wärme, die aus dem
Gehäuse der Einspeisevorrichtung abgeführt werden muss. Dies geschieht durch eine
aktive Kühlung. Im Rahmen der aktiven Kühlung wird beispielsweise über einen Lüfter,
insbesondere einen Elektrolüfter, Frischluft in das Gehäuse eingebracht. In dem nicht
luftdicht ausgebildeten Gehäuse besteht ein Überdruck, infolge dessen erwärmte Luft
aus dem Gehäuse strömt und die in den Magneten beziehungsweise der Spule erzeugte
Wärme aus dem Gehäuse abgeführt wird. Beispielsweise ist bekannt, den Magneten beziehungsweise
die Spule fluidisch zu kühlen. Je nach Leistungsklasse des Spannungswandlers wird
ein beispielsweise topfförmiges, den Magneten und die Spule umfassendes Gehäuse in
einem Ölbad getaucht vorgesehen. In den Magneten beziehungsweise der Spule entstehende
Wärme wird über das Gehäuse und das Ölbad abgeführt. Dem Ölbad kann eine Pumpeneinheit
zum Abführen von erwärmtem Öl beziehungsweise zum Zuführen von kühlem Öl zugeordnet
sein. Nachteilig an den vorstehend beschriebenen Konzepten sind insbesondere der hohe
und regelmäßige Wartungsaufwand bei aktiven Kühllösungen sowie die Umweltproblematik
bei der Verwendung von Ölbädern. Hier müssen erhöhte Sicherheitsstandards und bauliche
Maßnahmen ergriffen werden, um im Fall einer Leckage eine Verunreinigung der Umwelt
zu verhindern.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insofern, eine Einspeisevorrichtung für
dezentrale Energieerzeugungsanlagen anzugeben mit einer wartungsfreien beziehungsweise
wartungsarmen und umweltverträglichen Kühlung der elektrisch aktiven Komponenten des
Spannungswandlers.
[0005] Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse als ein mehrteiliges Gehäuse ausgebildet
ist mit einem für die unterirdische Anordnung vorgesehenen Erdgehäuseteil und einem
für die oberirdische Anordnung vorgesehenen und mit dem Erdgehäuseteil verbundenen
Freigehäuseteil, wobei der Magnet und die Spule des wenigstens einen Spannungswandlers
dem Erdgehäuseteil zugeordnet sind und von diesem zumindest abschnittsweise umgeben
sind und wobei das Steuermodul des Spannungswandlers wenigstens teilweise dem Freigehäuseteil
zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise von dem Freigehäuseteil umgeben ist.
[0006] Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die elektrisch aktiven Komponenten
des Spannungswandlers, insbesondere der Magnet und die Spule, in einem separaten Gehäuseteil
unterirdisch angeordnet sind und insofern die erzeugte Wärme über eine Wandung des
unterirdischen Gehäuseteils (Erdgehäuseteil) an das Erdreich abgegeben werden kann.
Das Erdreich dient als temperaturausgleichendes Medium, welches sich bei Hitze deutlich
weniger stark erwärmt als die Umgebungsluft des oberirdischen Gehäuseteils und welches
sich bei Kälte deutlich weniger stark abkühlt als die Umgebungsluft. Der erfindungsgemäße
Spannungswandler arbeitet insofern unter wesentlich konstanteren thermischen Randbedingungen
als ein rein oberirdisch angeordneter Spannungswandler. Überdies ist das Volumen des
umgebenden Erdreichs im Vergleich zum Volumen des Erdgehäuseteils nahezu unendlich
groß, sodass dauerhaft Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.
[0007] Die elektrisch aktiven Teile des Spannungswandlers der Einspeisevorrichtung für Photovoltaikanlagen
können demzufolge in einem ersten, unterirdischen Gehäuseteil anzuordnen und räumlich
getrennt davon in einem zweiten, oberirdischen Gehäuseteil das Steuermodul sowie andere
elektrische Komponenten, beispielsweise eine Kontaktleiste zum elektrischen Kontaktieren
des Spannungswandlers vorgesehen werden. Die in dem Freigehäuseteil angeordneten Komponenten
sind hierbei gut zugänglich und zugleich geschützt. Die elektrisch aktiven Komponenten
des Spannungswandlers, insbesondere der Magnet und die Spule, erzeugen Wärme räumlich
getrennt in dem Erdgehäuseteil unterirdisch. Die dort erzeugte Wärme wird über das
Gehäuse wenigstens in Teilen an das umgebende Erdreich abgegeben.
[0008] Das Vorsehen des zweiteiligen Gehäuses mit dem Erdgehäuseteil und dem Freigehäuseteil
hat weitere Vorteile. Zum einen sinkt der Schwerpunkt der Anordnung (Einspeisevorrichtung),
wenn die elektrisch aktiven und zugleich schweren Komponenten des Spannungswandlers
unterirdisch vorgesehen sind. Es reduziert sich insofern die Kippgefahr und ein sicherer
Stand ist gewährleistet. Der Erdgehäuseteil kann hierbei gleichzeitig als Fundament
dienen, sodass im Gegensatz zu heute auf ein separates Gehäusefundament verzichtet
werden kann. Hierdurch sinken die Kosten, der Arbeitsaufwand reduziert sich und die
Montage kann schneller, insbesondere in einem einzigen Arbeitsschritt, erfolgen. Darüber
hinaus dämpft beziehungsweise absorbiert das Erdreich zugleich Geräusche, die beim
Betrieb des Spannungswandlers etwa aufgrund von Spulenschwingungen entstehen. Insofern
reduziert sich auch die Geräuschbelastung der Umwelt beim Vorsehen des unterirdisch
verbauten Erdgehäuseteils. Die Einspeisevorrichtung kann somit auch in Wohngebieten
eingesetzt werden, in denen sich zunehmend Photovoltaikanlagen als dezentrale Energieerzeugungsanlagen
finden.
[0009] Insbesondere können die beiden Gehäuseteile derart miteinander verbunden beziehungsweise
aneinander festgelegt sein, dass sich die Einspeisevorrichtung als komplette Einheit
montieren und demontieren lässt. Insofern bietet die Einspeisevorrichtung eine erhebliche
Flexibilität und kann immer dort eingesetzt werden, wo zumindest temporär Probleme
im Netz beispielsweise hinsichtlich der Netzstabilität bestehen. Sind die Probleme
behoben, kann die komplette Einspeisevorrichtung ausgegraben und an eine anderen Problemstelle
wieder ein das Netz eingesetzt werden.
[0010] Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zum Kühlen des
Magneten und/oder der Spule dem Erdgehäuseteil zugeordnet und wenigstens abschnittsweise
in diesem vorgesehen. Vorteilhaft sind die Mittel zur Kühlung der elektrisch aktiven
Komponenten des Spannungswandlers bei Zuordnung derselben zum Erdgehäuseteil unmittelbar
räumlich benachbart zu der Wärmequelle vorgesehen. Die Wärme kann direkt am Ort der
Entstehung erfasst und abgeführt werden. Sofern der Betrieb der Kühlmittel geräuschbehaftet
erfolgt, absorbiert das Erdreich wenigstens Teile der Schwingungen mit der Folge,
dass die Umweltbeeinträchtigung durch Lärm weiter sinkt.
[0011] Ein Mittel zur Kühlung des Magneten oder der Spule ist im Sinne der Erfindung dem
Erdgehäuseteil zugeordnet, wenn es zumindest abschnittsweise in dem Erdgehäuseteil
selbst oder benachbart zu diesem vorgesehen ist, insbesondere an dem Erdgehäuseteil
befestigt oder mit diesem verbunden ist, und die Kühlungswirkung zumindest primär
dazu dient, Wärme aus dem Erdgehäuseteil abzuführen.
[0012] Vorzugsweise wird zur Kühlung der Spulen die natürliche Konvektion beziehungsweise
der Kamineffekt genutzt. Insofern bietet das Vorsehen der Spulen in dem Erdgehäuseteil
den Vorteil, dass bei insgesamt gleicher Bauhöhe ein längerer Schornstein und damit
ein größerer Kamineffekt erreicht werden kann als bei der oberirdischen Positionierung
der Spulen. Zudem wird das umgebende Erdreich ebenfalls kühlend und unterstützt die
Kühlwirkung. Die Kühlung erfolgt über den Kamineffekt passiv, indem Umgebungsluft/
Frischluft angesaugt und den Wärme erzeugenden Komponenten des Spannungswandlers zugeführt
wird. Die Luft erwärmt sich und wird über einen wenigstens abschnittsweise als Steigleitung
ausgebildeten Kanal (Auslassrohrleitung) aus dem Erdgehäuseteil geführt.
[0013] Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Erdgehäuseteil eine Erdgehäusewanne
mit einer Öffnung und einen der Öffnung der Erdgehäusewanne zugeordneten Erdgehäusedeckel
auf. Vorteilhaft vereinfacht sich die Zugänglichkeit der in dem Erdgehäuseteil angeordneten
Komponenten des Spannungswandlers durch das Vorsehen eines wenigstens zweiteiligen
Gehäuses. Die Erdgehäusewanne umschließt hierbei beispielsweise den Magneten und die
Spule, wobei Magnet und Spule durch die Öffnung der Erdgehäusewanne im Rahmen der
Montage beziehungsweise Wartung zugänglich sind. Der Erdgehäusedeckel als weitere
Komponente des Erdgehäuseteils kann beispielsweise nach Art eines Schwenkdeckels ausgebildet
sein und die Öffnung der Erdgehäusewanne verschließen.
[0014] Klarstellend sei darauf hingewiesen, dass das Vorsehen einer Erdgehäusewanne mit
einer Öffnung das Vorsehen weiterer Öffnungen, insbesondere auch weiterer, nicht mit
einen Deckel oder anderen Komponenten verschlossene Öffnungen nicht ausschließt.
[0015] Beispielsweise können weitere Öffnungen an dem Erdgehäuseteil ausgebildet sein, etwa
im Bereich des Erdgehäusedeckels oder der Erdgehäusewanne. Insbesondere kann in einem
unteren Bereich des Erdgehäuseteils eine Drainageöffnung vorgesehen sein.
[0016] Die mit dem Erdgehäusedeckel verschließbare Öffnung der Erdgehäusewanne kann vorteilhaft
im Bereich einer Oberfläche des Erdreichs vorgesehen sein. Der Erdgehäusedeckel erstreckt
sich hierbei vorzugsweise horizontal beziehungsweise in einer Erstreckungsebene der
Oberfläche des Erdreichs. Im Bereich des Erdgehäusedeckels umgibt den Erdgehäuseteil
dann kein Erdreich.
[0017] Beispielsweise kann der Erdgehäusedeckel aus einem Stahlmaterial oder aus Beton gefertigt
sein. Er weist hierdurch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Der Deckel dann wenigstens
abschnittsweise im Erdreich vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Betondeckel vorgesehen
werden, der abschnittsweise aus dem Erdreich herausragt.
[0018] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in einem Anlagebereich von Erdgehäusewanne
und Erdgehäusedeckel Dichtmittel vorgesehen zur Verhinderung von Feuchtigkeitseintrag
und/oder zum luftdichten Verbinden von Erdgehäusewanne und Erdgehäusedeckel im Anlagebereich.
Vorteilhaft kann hierdurch zum einen das Eindringen von Feuchtigkeit, beispielsweise
Tau, Niederschlag oder dergleichen in das Erdgehäuseteil verhindert werden. Zum anderen
kann durch luftdichtes Verbinden von Erdgehäusewanne und Erdgehäuseteil im Anlagebereich
ein gekapseltes Erdgehäuseteil ausgebildet werden. Sofern die Öffnung der Erdgehäusewanne
im oberen Bereich ausgebildet ist und etwaige weitere Öffnungen in einem unteren Bereich
der Erdgehäusewanne vorgesehen sind, kann durch das luftdichte Verbinden der zwei
Komponenten des Erdgehäuseteils ein gekapseltes Erdgehäuseteil gebildet sein, welches
- ähnlich wie eine Tauchglocke - Schutz vor steigendem beziehungsweise von unten drückendem
Grundwasser bietet. Zu diesem Zweck sind die Außenwandungen des Erdgehäuseteils dicht
ausgebildet, beispielsweise aus wasserdichtem Beton. Sofern an dem Erdgehäuseteil
in einem unteren Bereich beispielsweise eine Drainageöffnung zur Ausbringung von in
dem Erdgehäuseteil eventuell vorhandener Feuchtigkeit vorgesehen ist, kann durch diese
Drainageöffnung infolge der Kapselung des Erdgehäuseteils keine Feuchtigkeit ins Innere
des Erdgehäuseteils gelangen. Eine etwaige Drainageöffnung kann beispielsweise mit
Splitt beziehungsweise verriegelungsfähigem Untergrund (Sockelfüller) aufgefüllt sein.
Diese Füllung dient zugleich als Art Dampfsperre.
[0019] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Außenwandung des Erdgehäuseteils
zumindest abschnittsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitung gefertigt.
Beispielsweise kann die Erdgehäusewanne vollständig oder teilweise aus Beton hergestellt
sein. Vorteilhaft begünstigt eine gute Wärmeleiteigenschaft der Außenwandung den Wärmetransfer
vom Inneren des Erdgehäuses in das umgebende Erdreich. Die beim Betrieb des Spannungswandlers
entstehende Wärme kann somit in günstiger Weise über die Außenwandungen aus dem Gehäuse
abgeführt werden. Die Außenwandung des Erdgehäuseteils kann vollständig oder teilweise
aus Beton bestehen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Erdgehäusewanne
aus Beton gefertigt ist und der Erdgehäusedeckel aus einem anderen Material, beispielsweise
aus Stahl oder einem Verbundwerkstoff besteht. Indem Beton als Material für die Erdgehäusewanne
oder Komponenten des Erdgehäuseteils verwendet wird, verbessert sich aufgrund des
vergleichsweise hohen Gewichts die Standfestigkeit der Einspeisevorrichtung weiter.
Die Einspeisevorrichtung kann beispielsweise mithilfe eines Krans transportiert werden,
wobei der Erdgehäuseteil in eine vorbereitete Erdausnehmung eingesetzt wird. Zu diesem
Zweck können insbesondere an dem Erdgehäuseteil Ösen oder andere geeignete Bauelemente
zur Befestigung des Gehäuses an dem Kran vorgesehen sein.
[0020] Beispielsweise kann der Erdgehäuseteil nach Art einer Betonwanne ausgebildet werden.
[0021] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind passive Mittel zur Trockenkühlung des
Magneten und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen. Vorteilhaft
reduziert sich durch die Verwendung passiver Kühlungsmittel der Wartungsaufwand beziehungsweise
entfällt vollständig. Insbesondere wird verzichtet auf elektrisch angetriebene Lüfter
oder andere aktiv betätigte Kühlungsmittel, insbesondere auf Kühlmittelpumpen für
Flüssigkeitskühlung oder dergleichen. Stattdessen wird die Kühlung rein passiv unter
Verzicht auf elektrische, pneumatische beziehungsweise hydraulische Antriebe realisiert.
Durch die Realisierung einer Trockenkühlung, d. h. insbesondere durch den Verzicht
auf Kühlmedien wie Öl oder dergleichen, wird eine umweltgerechte Lösung bereitgestellt,
die bei der initialen Inbetriebnahme, während des Betriebs und auch beim Rückbau unter
Umweltgesichtspunkten und hinsichtlich der Wartung vorteilhaft ist.
[0022] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind als Mittel zur Kühlung mit dem Magneten
beziehungsweise der Spule zusammenwirkende Wärmeleiter vorgesehen. Vorteilhaft kann
die Wärme durch sogenannte Wärmeleiter (heat pipes) sehr effizient von einer ersten
Stelle zu einer zweiten Stelle transportiert werden. Beispielsweise kann die während
des Betriebs des Spannungswandlers im Magneten beziehungsweise der Spule entstandene
Wärme von dort in das den Erdgehäuseteil umgebende Erdreich abgeführt werden. Die
Wärmeleiter stellen insofern sehr effiziente Mittel zum Abtransport von Wärme dar.
Insbesondere handelt es sich bei den Wärmeleitern um passive, d. h. nicht aktorisch
betätigte Mittel zur Kühlung des wenigstens einen Spannungswandlers.
[0023] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind in dem Erdgehäuseteil beabstandet zu
den Magneten beziehungsweise der Spule Wärmekollektoren vorgesehen. Die Wärmekollektoren
sind so angeordnet, dass Wärme von dem Magneten oder der Spule beziehungsweise anderen,
in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers zumindest teilweise
auf die Wärmekollektoren übertragen wird. Die Wärmekollektoren können hierbei beispielsweise
nach Art von Kühlkörpern ausgebildet sein und Kühlrippen aufweisen. Beispielsweise
können die Wärmekollektoren als Kühlbleche ausgebildet sein, die sich benachbart zu
dem Magneten und der Spule erstrecken und so die dort entstandene Wärme aufnehmen.
Beispielsweise werden die Wärmekollektoren aus Stahl oder einem anderen Metallwerkstoff
gefertigt.
[0024] Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Wärmeleiter direkt mit den Magneten
beziehungsweise der Spule beziehungsweise den anderen in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen
Komponenten des Spannungswandlers verbunden, oder die Wärmeleiter sind direkt mit
dem Wärmekollektor verbunden. Vorteilhaft erfolgt der Wärmetransport über den Wärmeleiter
durch die direkte Verbindung desselben mit dem Magneten, der Spule oder den anderen
in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers in besonders
effizienter Weise. Gleiches gilt, wenn der Wärmeleiter mit den Wärmekollektoren unmittelbar
verbunden ist und die von den Wärmekollektoren aufgenommene Wärme über den Wärmeleiter
abgeführt wird.
[0025] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Wärmeleiter mit wenigstens einem Wärmeabgabeelement
verbunden, wobei das Wärmeabgabeelement zumindest abschnittsweise in die Außenwandung
des Erdgehäuseteils vorgesehen ist oder zumindest abschnittsweise außerhalb des Erdgehäuseteils
angeordnet ist. Insbesondere kann das wenigstens eine Wärmeabgabeelement zumindest
abschnittsweise in dem vom Erdgehäuseteil umgebenden Erdreich vorgesehen sein. Vorteilhaft
wird über den Wärmeleiter abtransportierte Wärme über die vorzugsweise flächig ausgebildeten
Wärmeabgabeelemente mittelbar oder unmittelbar in das umgebende Erdreich übertragen.
Die Wärmeabgabeelemente korrespondieren insofern zu den Wärmekollektoren. Wie die
Wärmekollektoren können die Wärmeabgabeelemente mit dem Wärmeleiter verbunden sein.
Die Wärmeabgabeelemente können vollständig in dem Erdgehäuseteil eingearbeitet sein,
insbesondere in dessen Außenwandungen. Beispielsweise können sie vollständig im umgebenden
Erdreich vorgesehen sein oder sie können teilweise in dem Erdgehäuseteil, insbesondere
in dessen Außenwandungen, und teilweise in dem umgebenden Erdreich vorgesehen sein.
[0026] Optional kann auf das Vorsehen eines Wärmeleiters verzichtet werden. Beispielsweise
können das wenigstens eine Wärmeabgabeelement und der wenigstens eine Wärmekollektor
thermisch leitend beispielsweise über ein Blech oder dergleichen verbunden sein, wobei
auf einen Wärmeleiter verzichtet wird. Vorteilhaft kann durch den Verzicht auf den
Wärmeleiter eine besonders kostengünstige Lösung realisiert werden, die insbesondere
dann zur Anwendung kommen kann, wenn unter Berücksichtigung der Leistungsklasse des
Spannungswandlers die in dem Erdgehäuseteil erzeugte Wärme allein durch die Verwendung
von Wärmekollektoren und/oder Wärmeabgabeelementen abgeführt werden kann.
[0027] Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die Mittel zur Kühlung des Magneten
und/oder der Spule und/oder weiterer in dem Erdgehäuseteil vorgesehene Komponenten
des Spannungswandlers eine Einlassrohrleitung zum Zuführen von Frischluft in den Erdgehäuseteil
und eine Auslassrohrleitung zum Ausbringen von erwärmter Luft aus dem Erdgehäuseteil.
Die Auslassrohrleitung ist als eine im Wesentlichen langgestreckte, nach oben geführte
Rohrleitung ausgebildet. Beispielsweise ist eine Auslassöffnung der Auslassrohrleitung
oberhalb einer Einlassöffnung der Einlassrohrleitung vorgesehen ist. Vorteilhaft kann
durch das Vorsehen der Einlassrohrleitung als Zuluftleitung und der Auslassrohrleitung
als Abluftleitung eine rein passiv nach dem Kamineffekt arbeitende Luftströmung in
dem Erdgehäuseteil ausgebildet werden, welche die in dem Erdgehäuseteil von den elektrisch
aktiven Komponenten des Spannungswandlers erzeugte Wärme abtransportiert und so zur
Kühlung der in dem Erdgehäuseteil vorgesehenen Komponenten des Spannungswandlers beiträgt.
Die rein passive Lösung ist besonders robust, wenig störanfällig und sehr kostengünstig
zu realisieren. Ein Wartungszugriff auf die Kühlmittel ist insofern entbehrlich.
[0028] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Einlassrohrleitung in einem die Einlassöffnung
aufweisenden Endbereich schnorchelartig nach unten gebogen ausgeführt. Insbesondere
ist die Einlassrohrleitung im Endbereich um 180° gebogen ausgeführt. Vorteilhaft wird
durch die schnorchelartige Ausbildung der Einlassöffnung im Endbereich ein Eindringen
von Feuchtigkeit, beispielsweise Regenwasser, in die Einlassrohrleitung verhindert.
Optional kann zur Vermeidung von Feuchtigkeitseintrag beispielsweise infolge von Hochwasser/Überschwemmungen
ein Rückschlagventil der Einlassöffnung zugeordnet sein.
[0029] Es kann vorgesehen sein, die Einlassrohrleitung über den Freigehäuseteil in den Erdgehäuseteil
zu führen. Im Bereich des Erdgehäuseteils kann die Einlassrohrleitung hierbei wärmegedämmt
ausgeführt sein. Es gelingt hierdurch, die über die Einlassrohrleitung zugeführte
Frischluft bis zum Austritt aus der Einlassrohrleitung kühl zu halten.
[0030] Beispielsweise können die Einlassrohrleitung und die Auslassrohrleitung auch im Bereich
des Freigehäuseteils isoliert ausgeführt sein. Zum einen wirkt die Isolierung der
Einlassrohrleitung im Freigehäuseteil einer Erwärmung der Frischluft durch die im
Freigehäuseteil erzeugte Wärme vor. Zum anderen wird vermieden, dass die erwärmte,
über die Auslassrohrleitung abgeführte Luft den Freigehäuseteil mit den hierin vorgesehenen
Steuerkomponenten erwärmt.
[0031] Beispielsweise kann die Einlassrohrleitung - ebenso wie die Auslassrohrleitung -
im Querschnitt kreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Insbesondere bei einem
rechteckigen Querschnitt können Wandungen des Erdgehäuseteils und/oder des Freigehäuseteils
zugleich eine mantelseitige Wandung der Einlassrohrleitung beziehungsweise der Auslassrohrleitung
definieren.
[0032] Insbesondere wird vorgesehen sein, dass eine Auslassöffnung der Einlassrohrleitung,
über die Frischluft in den Erdgehäuseteil einströmt, unterhalb einer Einlassöffnung
der Auslassrohrleitung für die erwärmte Abluft vorgesehen ist.
[0033] Die Wärme erzeugenden, elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers können
sowohl von innen als auch von außen von Luft durch- beziehungsweise umströmt werden.
Insbesondere die Einlassrohrleitung kann hierzu so ausgebildet und im Erdgehäuseteil
gekrümmt geführt sein, dass über die Auslassöffnung austretende Frischluft eine effektive
Kühlung der Wärme erzeugenden Komponenten gewährleistet. Beispielsweise kann die Auslassöffnung
unterhalb der elektrisch aktiven, Wärme erzeugenden Komponenten vorgesehen werden.
[0034] Insgesamt ist das Design der Einspeisevorrichtung modular. Entsprechend der örtlichen
Besonderheiten und energietechnischen Erfordernissen können unterschiedliche Spannungswandler
vorgesehen werden. Jeweils kann die Größe des Erdgehäuseteils und des Freigehäuseteils
entsprechend der Erfordernisse gewählt werden. Beispielsweise kann insbesondere im
Bereich des Freigehäuseteils ein Standardeinspeiseschrank vorgesehen und wie ein normaler
Kabelverteilerschrank in das Netz integriert werden.
[0035] Aus den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sind weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung zu entnehmen. Dort erwähnte Merkmale
können jeweils einzeln für sich oder auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich
sein. Die Zeichnungen dienen lediglich beispielhaft der Klarstellung der Erfindung
und haben keinen einschränkenden Charakter.
[0036] Es zeigen:
- Figur 1
- eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem unterirdisch angeordneten Erdgehäuseteil
und einem oberirdisch angeordneten Freigehäuseteil, wobei die Kühlung in dem Erdgehäuseteil
rein passiv über eine Luftströmung realisiert ist,
- Figur 2
- eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kühlung unter Verwendung von
Wärmeleitern und einem in einer Außenwandung des Erdgehäuseteils angeordneten Wärmeabgabeelement
realisiert ist,
- Figur 3
- eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Wärmeabgabeelement teilweise
in der Außenwandung und teilweise im umgebenden Erdreich vorgesehen ist,
- Figur 4
- eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein gemeinsames Bauelement als
ein Wärmekollektor einerseits und als Wärmeabgabeelement andererseits dient,
- Figur 5
- eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit berippten Kühlkörpern als Wärmekollektoren
und Wärmeleitern zur Abgabe der Wärme an das Erdreich und
- Figur 6
- eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit einem Wärmeleiter zum Abtransport der
Wärme aus dem Erdgehäuseteil.
[0037] Eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der Einspeisevorrichtung gemäß Figur
1 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 1 mit einem oberirdisch angeordneten Freigehäuseteil
2 und mit einem unterirdisch angeordneten Erdgehäuseteil 3. Ein dritte Gehäuseteil
4 ist teilweise oberirdisch und teilweise unterirdisch angeordnet und seitlich benachbart
zu dem Freigehäuseteil 2 und dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der dritte Gehäuseteil
4 dient der Aufnahme von Einspeise- und Messkomponenten 5, 6. Über eine Bodenöffnung
7 werden Erdkabel 8, 9 in das Gehäuse 1 eingeführt zur elektrischen Anbindung der
Einspeisevorrichtung an das öffentliche Stromnetz.
[0038] Die Einspeisevorrichtung ist beispielsweise vorgesehen, um über Photovoltaikanlagen,
Windkraftanlagen oder Biogasanlagen dezentral erzeugte elektrische Energie in das
öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Zu diesem Zweck umfasst die Einspeisevorrichtung
im vorliegenden Fall zwei Spannungswandler, die verteilt in dem Freigehäuseteil 2
und dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen sind. Insbesondere ein Steuermodul 10 des Spannungswandlers
sowie eine Kontaktleiste 11 zur elektrischen Kontaktierung des Spannungswandlers sind
dem oberirdischen Freigehäuseteil 2 zugeordnet. Demgegenüber sind ein Magnet und eine
dem Magneten zugeordnete Spule als elektrisch aktive Bauteile des Spannungswandlers
in dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der Magnet und die Spule sind gemeinsam in einem
topfförmigen Gehäuse 12 angeordnet. Das topfförmige Gehäuse 12 stützt sich über einen
Sockel 13 in dem Erdgehäuseteil 3 ab.
[0039] Der Erdgehäuseteil 3, der zur Aufnahme insbesondere des topfförmigen Gehäuses 12
mit dem Magneten und der Spule vorgesehen ist, ist nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Erfindung zweiteilig ausgebildet. Er umfasst insofern eine Erdgehäusewanne 14
mit einer im oberen Bereich vorgesehenen Öffnung 15 und einen Erdgehäusedeckel 16,
der in der dargestellten Lage die Öffnung 15 der Erdgehäusewanne 14 verschließt. Die
Erdgehäusewanne 14 ist vorzugsweise aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit,
beispielsweise Beton, ausgebildet. Der Erdgehäusedeckel 16 kann aus einem anderen
Material, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder einem Verbundwerkstoff
gebildet sein.
[0040] In einem Anlagebereich 17 von Erdgehäusewanne 14 und Erdgehäusedeckel 16 ist eine
umlaufende Dichtung 18 als Dichtmittel vorgesehen. Durch das Vorsehen der Dichtung
18 wird verhindert, dass Feuchtigkeit über einen funktionsnotwendigen Spalt zwischen
Erdgehäusewanne 14 und Erdgehäusedeckel 16 in den Erdgehäuseteil 3 eindringt und beispielsweise
Schäden an den elektrisch aktiven Bauteilen, insbesondere dem Magneten und der Spule,
verursacht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch die Dichtung 18 die Erdgehäusewanne
14 und der Erdgehäusedeckel 16 im Anlagebereich 17 luftdicht miteinander verbunden
sind. Auf diese Weise entsteht ein gekapseltes Erdgehäuseteil 3, welches nach Art
einer Tauchglocke im oberen Bereich hermetisch dicht ausgebildet ist. Der Erdgehäusedeckel
16 kann beispielsweise nach Art einer vollständig entnehmbaren Verschlussplatte oder
als Schwenkdeckel ausgebildet sein.
[0041] Um eventuell in dem Erdgehäuseteil 3 vorhandene Feuchtigkeit abzuführen, ist im Bereich
einer der Öffnung 15 der Erdgehäusewanne 14 gegenüberliegenden Bodenplatte 19 der
Erdgehäusewanne 14 eine Drainageöffnung 20 vorgesehen. Die Drainageöffnung 20 kann
beispielsweise mit verriegelungsfähiger Schütte, insbesondere Splitt (Sockelfüller
41) ausgefüllt sein. Aufgrund der Kapselung des Erdgehäuseteils 3 im Anlagebereich
17 und wasserdichter Außenwandungen 21 der Erdgehäusewanne 14 kann durch die Drainageöffnung
20 auch bei steigendem Grundwasserspiegel keine Feuchtigkeit in das Erdgehäuseteil
3 steigen beziehungsweise eingedrückt werden. Der Sockelfüller 41 dient zugleich als
Dampfsperre, sodass einem Eindringen von Wasserdampf in das Erdgehäuseteil 3 über
die Drainageöffnung 20 ebenfalls vorgebeugt ist.
[0042] Über eine Anzahl von Steuerleitungen 36 sind der Magnet beziehungsweise die Spulen
des Spannungswandlers mit dem Steuermodul 10 beziehungsweise der Kontaktleiste 11
verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Steuerleitungen
36 über den Erdgehäusedeckel 16 aus dem Erdgehäuseteil 3 in den Freigehäuseteil 2
geführt. Im Bereich der Durchführung sind nicht dargestellte, insbesondere wasserdichte
Muffen vorgesehen.
[0043] In der dargestellten Montageposition ist das Gehäuse 1 der Einspeisevorrichtung teilweise
unterirdisch angeordnet. Der Erdgehäuseteil 3 ist vollständig vom Erdreich 22 umgeben,
wobei der Erdgehäusedeckel 16 sich im Wesentlichen horizontal und ebenerdig mit der
Oberfläche 23 des Erdreichs 22 erstreckt. Der Freigehäuseteil 2 ist oberhalb des Erdgehäuseteils
3 und unmittelbar benachbart zu demselben angeordnet. Der Freigehäuseteil 2 ist vollständig
oberirdisch vorgesehen. Der dritte Gehäuseteil 4 mit den Einspeise- und Messkomponenten
5, 6 ist teilweise oberirdisch angeordnet. Zusätzlich ragt ein Sockelbereich 24 des
dritten Gehäuseteils 4 in das Erdreich 22. Im Sockelbereich 24 ist der dritte Gehäuseteil
4 ebenfalls mit Sockelfüller 41 ausgefüllt.
[0044] Der Freigehäuseteil 2 sowie der oberirdische Bereich des dritten Gehäuseteils 4 weisen
eine Zugangs- und Montageöffnung 37 auf, die über Verschlusselemente 25 abgedeckt
werden können. Allein zur besseren Darstellung des erfinderischen Gedankens ist in
der Figur 1 lediglich eine Tür 25 an dem Freigehäuseteil 2 als Verschlusselement vorgesehen.
Selbstverständlich sind der Freigehäuseteil 2 sowie der oberirdische Bereich des dritten
Gehäuseteils 4 im betriebsfertigen Zustand durch weitere Verschlusselemente 25 vollständig
geschlossen ausgebildet.
[0045] Während des Betriebs entsteht insbesondere im Bereich der elektrisch aktiven Komponenten
des Spannungswandlers, d. h. im Bereich der Magnete und Spulen Wärme. Um diese Wärme
abzuführen ist nach der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, Frischluft
über eine Einlassrohrleitung 26 in den Erdgehäuseteil 3 einzubringen und erwärmte
Luft über eine Auslassrohrleitung 27 abzuführen. Die Auslassrohrleitung 27 wird durch
eine langgestreckte, im Wesentlichen vertikal nach oben geführte Rohrleitung gebildet.
Eine Auslassöffnung 28 der Auslassrohrleitung 27 ist hierbei oberhalb einer Einlassöffnung
29 der Einlassrohrleitung 26 vorgesehen. Infolge des Kamineffekts bildet sich aufgrund
der Lage der Einlass- und Auslassöffnungen 28, 29 und der im Inneren des Erdgehäuseteils
3 entstehenden Wärme eine Kaminströmung aus, wobei warme Luft aus dem Inneren des
Erdgehäuseteils 3 über die Auslassrohrleitung 27 und die Auslassöffnung 28 abströmt
und Frischluft über die Einlassöffnung 29 und die Einlassrohrleitung 26 in das Erdgehäuseteil
3 einströmt. Eine Auslassöffnung 38 der Einlassrohrleitung 26 ist unterhalb einer
Einlassöffnung 39 der Auslassrohrleitung 27 vorgesehen. Insofern wird die kühle Frischluft
in einem unteren Bereich des Erdgehäuseteils 3 zugeführt, während die erwärmte Luft
in dem Erdgehäuseteil 3 aufsteigt und über die Einlassöffnung 39 und die Auslassrohrleitung
27 abströmt. Durch das Vorsehen des topfförmigen Gehäuses 12 zwischen der Einlassrohrleitung
26 und der Auslassrohrleitung 27 ist überdies sichergestellt, dass die Luftströmung
die Magnete und Spulen umströmt und die Wärme abführt. Insofern wird eine vollständig
passive Kühlung der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers realisiert,
die auf jede, insbesondere elektrisch betätigte Aktorik verzichtet und insofern vollständig
wartungsfrei ist. Da zusätzlich auf Flüssigkeiten, insbesondere Öl zur Wärmeabfuhr
verzichtet wird, handelt es sich um eine umweltverträgliche passive Trockenkühlung.
[0046] Die Einlassrohrleitung 26 ist in einem freien Endbereich 40 derselben exemplarisch
schnorchelartig gebogen ausgeführt und um 180° nach unten geführt. Hierdurch wird
verhindert, dass Niederschlag, insbesondere Regen oder Schnee, in die Einlassrohrleitung
26 gelangen. In dem freien Endbereich 40 der Einlassrohrleitung 26 kann überdies ein
Rückschlagventil, insbesondere ein nach dem Schwimmerprinzip ausgearbeitetes Rückschlagventil,
vorgesehen sein. Über das Rückschlagventil wird verhindert, dass etwa bei Hochwasser
Feuchtigkeit in die Einlassrohrleitung 26 gelangt.
[0047] Oberirdisch können die Einlassrohrleitung 26 und die Auslassrohrleitung 27 frei,
das heißt außerhalb des Freigehäuseteils 2 geführt sein. Vorzugsweise werden die Einlassrohrleitung
26 und die Auslassrohrleitung 27 oberirdisch in dem Freigehäuseteil 2 geführt. Der
Freigehäuseteil 2 hat beispielsweise im Bereich einer Rückseite desselben oder seitlich
Lüftungsöffnungen, über die die Frischluft in die Einlassrohrleitung 26 einströmt
beziehungsweise die erwärmte Luft aus der Auslassrohrleitung 27 austritt. Die Einlassrohrleitung
26 und die Auslassrohrleitung 27 können im Bereich des Freigehäuseteils 2 bevorzugt
isoliert ausgebildet sein. Hierdurch wird zum einen eine Erwärmung der Frischluft
vermieden. Zum anderen ist einer Erwärmung des Freigehäuseteils 2 durch die über die
Auslassrohrleitung 27 geführte erwärmte Abluft vorgebeugt. Ebenso kann die Einlassrohrleitung
26 im Bereich des Erdgehäuseteils 3 isoliert ausgebildet sein. Die Isolierung im Bereich
des Erdgehäuseteils 3 beugt ebenfalls einer Erwärmung der Frischluft beim Zuströmen
vor.
[0048] Beispielsweise kann die Einspeisevorrichtung mit einer Rückseite derselben direkt
an eine Trafostation angeschlossen werden. Eine Anlage ergibt sich hierbei insbesondere
zwischen der Trafostation einerseits und dem Erdgehäuseteil 3 andererseits. Der Erdgehäuseteil
3 wird hierzu mit einer rückwärtigen Außenwandung 21 an die Trafostation angelegt.
Der Freigehäuseteil 2 ist beispielsweise weniger tief ausgeführt, wobei eine Frontseite
des Freigehäuseteils 2 und eine Frontseite des Erdgehäuseteils 3 im Wesentlichen flächenbündig
vorgesehen werden. Es ergibt sich dann zwischen dem Freigehäuseteil 2 beziehungsweise
dessen Rückseite und der Trafostation ein Freiraum, über den Frischluft angesaugt
beziehungsweise erwärmte Abluft abgeführt werden kann.
[0049] Beispielsweise kann die Einlassrohrleitung 26 im Bereich des Erdgehäuseteils 3 abgewinkelt
geführt werden. Die über die Einlassrohrleitung 26 zugeführte Frischluft kann dann
dem topfförmigen Gehäuse 12 mantelseitig beziehungsweise von unten im Bereich des
Sockels 13 zugeführt werden. Dies erlaubt eine besonders effektive Durchströmung beziehungsweise
Umströmung des Magneten und insbesondere der Spulen.
[0050] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 2 ist zur Abfuhr
der Wärme aus dem Erdgehäuseteil 3 eine Mehrzahl von Wärmeleitern 30 (heat pipes)
vorgesehen. Die Wärmeleiter 30 dienen zum Transport von Wärme zwischen einem ersten
Ort und einem zweiten Ort. Im vorliegenden Fall sind die Wärmeleiter 30 zum einen
mit einem Wärmekollektor 31 im Inneren des Erdgehäuseteils 3 verbunden, wobei der
Wärmekollektor 31 benachbart zu den elektrisch aktiven Komponenten, insbesondere zu
den Magneten und Spulen in dem topfförmigen Gehäuse 12 vorgesehen ist. Zum anderen
sind die Wärmeleiter 30 verbunden mit einem Wärmeabgabeelement 32, welches in einer
Außenwandung 21 (Bodenplatte 19 des Erdgehäuseteils 3) vergossen angeordnet ist.
[0051] Gleiche Bauteile und Bauteilfunktionen sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
[0052] Die Wärme, welche beim Betrieb der elektrisch aktiven Komponenten des Spannungswandlers
entsteht, wird über die Wärmekollektoren 31 den Wärmeleitern 30 zugeführt und von
diesen an die Wärmeabgabeelemente 32 übertragen und abgegeben. Da der Beton als guter
Wärmeleiter beziehungsweise schlechter Wärmeisolator das Wärmeabgabeelement 32 umschließt,
kann die Wärme von dort in einfacher Weise in das thermisch in erster Näherung konstant
temperierte und gegenüber dem Erdgehäuseteil 3 kühlere Erdreich 22 strömen.
[0053] Der Wärmekollektor 31 ist plattenförmig, insbesondere als Metallblech, ausgeführt.
Er erstreckt sich exemplarisch im Wesentlichen horizontal im Inneren des Erdgehäuseteils
3, wobei erfindungsgemäß der Wärmekollektor 31 beliebige andere Geometrien aufweisen
kann und insbesondere auch eine Mehrzahl von Wärmekollektoren 31 vorgesehen sein können.
[0054] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 wird die Kühlung
des Erdgehäuseteils 3 in modifizierter Weise realisiert, während die anderen Funktionskomponenten
der Einspeisevorrichtung im Wesentlichen unverändert verbleiben. Zur Abfuhr der Wärme
aus dem Erdgehäuseteil 3 ist benachbart zu den elektrisch aktiven Komponenten des
Spannungswandlers ein Wärmekollektor 31 vorgesehen. Der Wärmekollektor erstreckt sich
bis in die Außenwandung 21 des Erdgehäuseteils 3. In der Außenwandung 21 ist der Wärmekollektor
31 mit einem Wärmeleiter 30 verbunden. Der Wärmeleiter 30 transportiert die Wärme
von dem Wärmekollektor 31 zu einem Wärmeabgabeelement 32. Das Wärmeabgabeelement 32
ist abschnittsweise ebenfalls in der Außenwandung 21 der Erdgehäusewanne 14 und abschnittsweise
in dem umgebenden Erdreich 22 vorgesehen. Insofern wird die Wärme aus dem Inneren
des Erdgehäuseteils 3 über einen in der Außenwandung 21 vorgesehenen Wärmeleiter 30
abgeführt und über das zumindest abschnittsweise unmittelbar im Erdreich 22 vorgesehene
Wärmeabgabeelement 32 an das Erdreich 22 abgegeben.
[0055] Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 4 ist ein einzelnes
Bauelement, beispielsweise ein Stahlblech 33 vorgesehen. Das Stahlblech 33 ist mit
einem ersten Bereich 34 in dem Erdgehäuseteil 3 vorgesehen. Der erste Abschnitt 34
des Blechs 33 dient insofern als Wärmekollektor 31 im Sinne der Erfindung. Ein zweiter
Bereich 35 des Blechs 33 ist im umgebenden Erdreich 22 vorgesehen. Über den Wärmekollektor
31 (erster Bereich 34 des Blechs 33) aufgenommene Wärme wird von dem zweiten Bereich
35 an das Erdreich 22 abgegeben. Der zweite Bereich 35 des Blechs 33 dient insofern
als Wärmeabgabeelement 32 im Sinne der Erfindung. Auf einen separaten Wärmeleiter
30 wird bei dieser Ausführungsform verzichtet. Im Rahmen der Erfindung kann statt
eines Blechs ein anderes geeignetes Bauelement verwendet werden. Die Verwendung von
Metall beziehungsweise Stahl ist hierbei nicht zwingend. Selbstverständlich kann statt
eines einzigen Bauteils (Blech 33) eine Baueinheit mit mehreren Einzelelementen genutzt
werden, die miteinander verbunden, verschraubt oder aneinander angelegt sind.
[0056] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 wird die Wärme
aus dem Erdgehäuseteil 3 unmittelbar über einen Wärmeleiter 30 abgeführt. Der Wärmeleiter
30 ist im Inneren des Erdgehäuseteils 3 unmittelbar benachbart zum topfförmigen Gehäuse
12 mit den Magneten und Spulen angeordnet oder - bevorzugt - in Kontakt mit dem topfförmigen
Gehäuse 12. Die in den elektrischen Komponenten des Spannungswandlers, insbesondere
Magneten und Spulen, erzeugte Wärme wird über das topfförmige Gehäuse 12 an den Wärmeleiter
30 abgegeben und von diesem durch die Außenwandung 21 des Erdgehäuseteils 3 an das
umgebende Erdreich 22 abgeführt. Auf Wärmekollektoren beziehungsweise Wärmeabgabeelemente
wird insofern verzichtet, beziehungsweise der Wärmeleiter 30 dient inhärent zugleich
als Wärmekollektor und Wärmeabgabeelement.
[0057] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 6 ist eine Mehrzahl
von Wärmekollektoren 31 vorgesehen. Die Wärmekollektoren 31 sind als rotationssymmetrische
Kühlkörper mit radial abragenden Kühlrippen ausgebildet und mit den Wärmeleitern 30
verbunden. Die im Inneren des Erdgehäuseteils 3 entstandene Wärme wird hierbei über
die Wärmekollektoren 31 an die Mehrzahl von Wärmeleitern 30 übertragen und von diesen
an das umgebende Erdreich 22 abgeführt. Die Wärmeleiter 30 sind insofern durch die
Außenwandung 21 (Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils 3 geführt. Optional können in
der gezeigten Ausführungsvariante nicht dargestellte Wärmeabgabeelemente vorgesehen
sein, insbesondere im Bereich der Außenwandung 21 oder in dem umgebenden Erdreich
22.
[0058] Vorzugsweise werden zur Regelung der einzelnen Phasen beim Drehstrom drei Spannungswandler
in einer gemeinsamen Betonwanne vorgesehen werden, wobei pro Phase eine Regelspüle
und eine Trafospule zum Einsatz kommen. Die Regelspule und die Trafospule sind bevorzugt
gemeinsam in dem topfförmigen Gehäuse 12 angeordnet.
1. Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Biogas-,
Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, umfassend ein Gehäuse (1), umfassend wenigstens
ein in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Spannungswandler, wobei der wenigstens eine Spannungswandler
einen Magneten, eine dem Magneten zugeordnete Spule sowie ein Steuermodul (10) aufweist,
sowie umfassend Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule des Spannungswandlers,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter
30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der
Spule passiv ausgebildet sind und eine Einlassrohrleitung (26) sowie eine Auslassrohrleitung
(27) umfassen zur Ausbildung einer Kaminströmung, wobei eine Auslassöffnung (38) der
Einlassrohrleitung (26) und eine Einlassöffnung (39) der Auslassrohrleitung (27) dem
Magneten und/oder der Spule derart zugeordnet sind, dass an dem Magneten und/oder
der Spule beim Betrieb des Spannungswandlers erzeugte Wärme mittels Konvektion abgeführt
wird.
2. Einspeisevorrichtung für dezentrale Energieerzeugungsanlagen, insbesondere Biogas-,
Photovoltaik- und/oder Windkraftanlagen, umfassend ein Gehäuse (1), umfassend wenigstens
ein in dem Gehäuse (1) vorgesehenen Spannungswandler, wobei der wenigstens eine Spannungswandler
einen Magneten, eine dem Magneten zugeordnete Spule sowie ein Steuermodul (10) aufweist,
sowie umfassend Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule des Spannungswandlers,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) als ein mehrteiliges Gehäuse (1) ausgebildet ist mit einem für die
unterirdische Anordnung vorgesehenen Erdgehäuseteil (3) und einem für die oberirdische
Anordnung vorgesehenen und mit dem Erdgehäuseteil (3) verbundenen Freigehäuseteil
(2), wobei der Magnet und die Spule des wenigstens einen Spannungswandlers dem Erdgehäuseteil
(3) zugeordnet sind und von diesem zumindest abschnittsweise umgeben sind und wobei
das Steuermodul (10) des Spannungswandlers wenigstens teilweise dem Freigehäuseteil
(2) zugeordnet ist und wenigstens abschnittsweise von dem Freigehäuseteil (2) umgeben
ist.
3. Einspeisevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter
30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der
Spule des wenigstens einen Spannungswandlers dem Erdgehäuseteil (3) zugeordnet sind.
4. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdgehäuseteil (3) eine Erdgehäusewanne (14) mit wenigstens einer Öffnung (15)
und einem der Öffnung (15) der Erdgehäusewanne (14) zugeordneten Erdgehäusedeckel
(16) zum Verschließen der Öffnung (15) aufweist.
5. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anlagebereich (17) von Erdgehäusewanne (14) und Erdgehäusedeckel (16) Dichtmittel
(Dichtung 18) vorgesehen sind zur Verhinderung von Feuchtigkeitseintrag und/oder zum
luftdichten Verbinden von Erdgehäusewanne (14) und Erdgehäusedeckel (16) im Anlagebereich
(17) derart, dass ein gekapseltes Erdgehäuseteil (3) gebildet ist.
6. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenwandung (21, Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils (3) zumindest abschnittsweise
aus einem Material mit einer guten Wärmeleitung, insbesondere aus Beton gefertigt
ist.
7. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Kühlung passive Mittel zur Kühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung
27, Wärmeleiter 30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten
und/oder der Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen sind und/oder
dass Mittel zur Trockenkühlung (Einlassrohrleitung 26, Auslassrohrleitung 27, Wärmeleiter
30, Wärmekollektor 31, Wärmeabgabeelement 32, Blech 33) des Magneten und/oder der
Spule des wenigstens einen Spannungswandlers vorgesehen sind.
8. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Kühlung wenigstens ein mit dem Magneten und/oder der Spule zusammenwirkender
Wärmeleiter (30) vorgesehen sind.
9. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Erdgehäuseteil (3) beabstandet zu dem Magneten und/oder der Spule wenigstens
ein Wärmekollektor (31) vorgesehen ist derart, dass Wärme von dem Magneten und/oder
der Spule und/oder einer anderen in dem Erdgehäuseteil (3) vorgesehenen Komponente
des Spannungswandlers zumindest teilweise auf den wenigstens einen Wärmekollektor
(31) übertragen wird.
10. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (30) direkt mit dem Magneten und/oder der Spule und/oder der anderen
in dem Erdgehäuseteil (3) vorgesehenen Komponente des Spannungswandlers (topfförmiges
Gehäuse 12) verbunden ist und/oder dass der Wärmeleiter (30) direkt mit dem Wärmekollektor
(31) verbunden sind.
11. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleiter (30) verbunden ist mit einem Wärmeabgabeelement (32), wobei das Wärmeabgabeelement
(32) zumindest abschnittsweise in der Außenwandung (21, Bodenplatte 19) des Erdgehäuseteils
(3) vorgesehen ist und/oder zumindest abschnittsweise außerhalb des Erdgehäuseteils
(3) vorgesehen ist, insbesondere in einem das Erdgehäuseteil (3) umgebende Erdreich
(22).
12. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kühlung des Magneten und/oder der Spule eine Einlassrohrleitung (26)
zum Zuführen von Frischluft in den Erdgehäuseteil (3) und eine Auslassrohrleitung
(27) zum Ausbringen von erwärmter Luft aus dem Erdgehäuseteil (3) umfasst, wobei die
Auslassrohrleitung (27) als eine im Wesentlichen langgestreckte, nach oben geführte
Rohrleitung (27) ausgebildet ist und wobei eine Einlassöffnung (39) der Auslassrohrleitung
(27) oberhalb einer Auslassöffnung (38) der Einlassrohrleitung (26) vorgesehen ist.
13. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) in einem die Einlassöffnung (29) aufweisenden Endbereich
schnorchelartig nach unten gebogen ausgeführt ist, insbesondere um 180°.
14. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) und/oder die Auslassrohrleitung (27) zumindest abschnittsweise
in dem Freigehäuseteil (2) geführt sind und/oder dass die Einlassrohrleitung (26)
und die Auslassrohrleitung (27) in dem Freigehäuseteil (2) thermisch isoliert ausgebildet
sind.
15. Einspeisevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassrohrleitung (26) im Bereich des Erdgehäuseteils (3) zumindest teilweise
thermisch isoliert ausgebildet ist, und/oder dass an dem Freigehäuseteil (2) vorgesehene
Öffnungen eine Einlassöffnung (29) der Einlassrohrleitung (26) und/oder eine Auslassöffnung
(28) der Auslassrohrleitung (27) bilden.