Patent DE-102020004290-A1 (DE)
Title: SES Notstromerzeuger mit Eigenversorgung
IPC: H02J7/00
Filed: 2020-08-17
Abstract: 1. Stand der Technik Notstromaggregate und Inverter heute und Akku-Verschaltung als Gangreserve für den Notstrom mit Ladegeräten2. Beispiel eines Strominverters mit 2.500 Watt bzw. 2,5 kW. Auf Anfrage bei den Herstellern u. A.der Fa. Siemens, verbrauchten die Inverter 10 % der Eigenleistung als Versorgung durch den Akku. Das wären am oben genannten Beispiel 250 Watt Einspeisung des Inverters um den Akku zu laden, um auch eine kleine Gangreserve zu besitzen. Verbindet man jetzt einen Verbraucher, z.B. einen Fön mit 1.200 Watt (1,2 kW) und ein Ladegerät mit ca. 500 bis 800 Watt und reizt damit die ganze Inverterleistung von 2.500 Watt voll aus, so müsste man den Akku nach ca. einer Stunde an der Steckdose neu laden, um den Ladestrom zu liefern, welche den Akku mit 250 Watt erneut zu laden. Dieser Ladevorgang dauert ungefähr, bei vollständiger Entladung 4 bis 6 Stunden. Je nach Preisstufe der Geräte sind auch 2 bis 3 Stunden möglich, siehe so genannte Schnellladegeräte/Mikroprozessor 12/24 Volt 15 Amper. Die zugeführte Leistung wird in den Batterien/Akkus gespeichert, um beim Abruf den Bedarf zu decken.3. Neuheit meiner Erfindung:Das Neue an meiner Erfindung ist, dass einsparen der Reihen- und Parallelschaltung von Versorgungsakkus. Je mehr Akkus benutzt werden, je mehr Ladeenergie und Zeit wird in Anspruch genommen.4. Was ist neu gegenüber der herkömmlichen Technik:a. Extreme Verkürzung der Ladezeit.b. Der Verbrauch der Akkus wird von 100 % auf 10 % minimiert um eine längere Laufzeit zu ermöglichen.c. Die Periodenschaltung je Stunde verlängert den Verbrauch um bis zu 10 Stunden. Das bedeutet, nach jeder Stunde schiebe ich eine neu geladene Einheit, wieder um 10 Stunden nach, so dass es der Versorgungsbatterie (Akku) unmöglich gemacht wird, sich zu entleeren und den gesamten Vorrat zu verbrauchen. Ich schaffe es nicht, den Akku zu entleeren, weil die Ladegeschwindigkeit höher ist als der Verbrauch durch Kreis- und Dauerschaltung.5. Funktionsweise = PatentansprücheWie ist es möglich, einen Inverter mit Akku in Dauerleistung zu halten, über die gesamte Lebensdauer bis hin zum Ausfall einer Komponente - Reparatur.Ich habe die Zeitspanne der Leistungsenergie hiermit auf „wenig Energie erzeugt viel Energie“ erhöht. Auch die Zeitspanne der Leistung wird erhöht, sie ist nicht zeitlich begrenzt.Wie ist das technisch überhaupt möglich? Technische Möglichkeiten meiner Erfindung:Versuche haben mir gezeigt, dass es möglich ist, einen Inverter, hier mit 2.500 Watt, 2,5 kW, mit einer Ausbeute von netto 2,0 kW, in Dauerbetrieb zu nehmen. Dabei entsteht ein Verlust von 500 Watt, 0,5 kW, durch den Anschluss des Ladegerätes und der internen Wirkungsgradverluste des Inverters. Dabei komme ich nicht in den Bereich von Unter- oder Überlast.Die Voltangabe wandert im Bereich von 12,7 Volt bis 13,1 Volt, sie steigt und fällt um 0,4 Volt während des Ladevorgangs. Die Direktversorgung vom Ladegerät zum Inverter erfolgt mit 225 Watt. Ein zweites Kabel aus dem Ladegerät lädt den Akku. Ich habe jetzt zwei Akkus mit je 250 Watt Speicherkapazität um den Inverter mit 2,5 kW mit 10 % Wirkungsgradverlust zu betreiben.Da ich für den Akku zum laden die Ladeleistung habe und 225 Watt Direkteinspeisung (Dauerversorgung) vom Akku 2 habe, fehlen von Direkteinspeisung (Dauerversorgung durch das Ladegerät) 25 Watt Leistung, die ich aus dem 2 Akku nehme. Das sind 10% Leistung, also 10 Stunden Betrieb für den Inverter, da ich aber in einer Stunde die 25 Watt wieder geladen habe, beginnt nun eine weitere 10 Stunden-Leistung. So habe ich eine Periodenschaltung von einer Stunde, da man Strom in Strom nicht mehr in eine andere Energie umwandeln muss. Dies macht ja schon das Ladegerät, kommt jetzt noch die Kreisschaltung zum Einsatz, so hat man eine gleiche geschlossene Stromversorgung. Was ist also passiert? Akku und Inverter sind nun bereits auf 10 % des Leistungsverbrauchs zusammen geschaltet. Die Laufzeit ist dauerhaft bis zur ersten Reparatur.Anhang der Zusammenfassung1. Stand der TechnikNormale Strominverter / Spannungswandler arbeiten mit Versorgungsbatterieen und Ladegeräte, Solarenergie, Windkraft usw. Hier werden die Akkus neu geladen, also abhängig von Sonne, Wind usw., die immer wieder erneut nachgeschoben werden.2. Einige Vorteile der Erfindung und PatentansprücheMein Inverter/Spannungswandler arbeitet im geschlossenen Stromkreis, so dass eine bestehende Form der Energie nicht umgewandelt werden muss.Funktionsweise:Ich habe z.B. zwei Akkus mit je 250 Watt/h, einen Inverter mit 2.500 Watt Ausgangsleistung in reiner Sinusform und 50 Herz. Der Inverter benötigt, wie bei allen andern Invertern 10 % der Batterie und Inverter pro Stunde (Wirkungsgrad), der Inverter zieht 10% von 2.500 Watt = 250 Watt. Normal hätten wir für 2 Stunden Betriebszeit für 2.500 Watt Leistung. Um die Versorgung der beiden Akkus von 2 mal 250 wh zu gewährleisten, wird ein Ladegerät mit einer Batterie verbunden, die zweite Batterie ist zugeschaltet geladen und durch ein direktes Versorgungskabel des Ladegerätes wir dmit der Batterie direkt mit dem Inverter verbunden, so dass eine Direktversorgung vom Ladegerät mit 225 Watt Einspeisung auf Dauerversorgung hält. Jetzt fehlen die 25 Watt um das Gerät in Betrieb zu nehmen. Diese 25 Watt nehme ich aus den beiden Akkus a 250 Watt um dem Inverter die 250 Watt zu zuführen. Damit beziehe ich eine Reserve von 10 Stunden Dauerleistung. Um die 25 Watt zu laden benötige ich wiederum 1 Stunden um 10 Stunden Dauerleistung zu erzeugen. Ich habe nach jeder verbrauchten Stunde volle 10 Stunden Leistung. In jeder Stunde wird die Leistung zugegeben, ansonsten, wenn ich die Dauerleistung mit Versorgung des zweiten Akkus zugebe, also, wenn ich nur die Akkus lade, wäre der Vorgang nach 10 Stunden beendet. Wenn man den Ladevorgang nur für die Akkus nutz und nicht für den externen Verbrauch, dann würde der Ladevorgang nach 2 Stunden beendet. Man kann jeden weiteren Inverter so konfigurieren, dass sie in Dauerperiode von einer Stunde einen Ladealgorithmus haben, dabei muss vorne bei der Entnahme von 2,5 kW dauernd darauf geachtet werden, dass der Strom nicht mehr 2,5 kW - 10% - 250 Watt = 2,0 kW nicht überschreitet. So ist es möglich, dauerhaft 2,0 kW zu entnehmen, bis zur Reparatur.