Strømgenerator

En strømgenereringsenhed ( nødstrømsanlæg eller nødstrømforsyning forsyningssystem , almindeligvis kendt som Moppel ) er en enhed, der bruger tilgængelige ressourcer til tilvejebringe elektrisk energi med henblik på at være uafhængig af elnet i særdeleshed . En drivenhed, normalt en forbrændingsmotor (f.eks. Diesel- eller benzinmotor) og en generator, der omdanner mekanisk energi fra drevet til elektrisk energi, danner en enhed.

Sådanne mobile eller stationære enheder kan findes overalt i applikationer, hvor det offentlige net mangler, eller hvis strømnettet svigter ( engelsk blackout ) ville føre til alvorlige konsekvenser - f.eks. B. i hospitaler , kemiske anlæg , serverrum og sidst men ikke mindst i atomkraftværker , for at sikre den spredning af forfald varme , selv i tilfælde af den såkaldte station blackout .

Lydisoleret dieselgeneratorsæt med 375 kVA og en tank under
Nødstrømsgenerator fra Vorarlberger Kraftwerke på en MAN lastbil

Generel

Historisk enhed til radiooperationer, omkring 1945

Kraftproduktionssæt (SEA) sikrer tilgængeligheden af ​​elektrisk energi uafhængigt af det offentlige elnet og kaldes ofte nødstrømsgeneratorer . Mere kraftfulde enheder, som netværksoperatører har brug for for at opretholde energiforsyningen, f.eks. B. brug under vedligeholdelsesarbejde i netværket kaldes nødstrømssystemer ( NEA ).

Størrelsen og ydeevnen af ​​sådanne nødstrømgeneratorer er meget forskellige. Det starter med små bærbare enheder, der er tilstrækkelige til at forsyne små forbrugere (f.eks. Et køleskab eller en pc) eller et nødbelysningssystem , og går gennem mobil NEA af THW på lastbiltrailere til store, permanent installerede enheder med flere tusinde Kilo voltampere ( kVA). Normalt kan NEA permanent opretholde forsyningen til en række elforbrugere svarende til deres kapacitet, men ikke føre strømmen ind i det offentlige net. Denne driftsmåde kaldes ø -drift . Hvis dette er tilfældet i såkaldt parallel netværksdrift , skal der sikres en synkroniseret forbindelse. Hvis enheden er udstyret med en synkroniseringsenhed, efter strømsvigt, den såkaldte netværksretur, kan den synkroniseres med det offentlige netværk igen, og derefter kan enheden slukkes og derved undgå en afbrydelse i forsyningen, når der skiftes tilbage.

Hvis selv en kortvarig afbrydelse af energiforsyningen forårsager varig skade, skal nødstrømsystemet understøttes af en uafbrudt strømforsyning (UPS), som overtager forsyningen umiddelbart efter strømsvigt, indtil nødgeneratoren er startet i orden at producere elektrisk energi på permanent basis. Uafbrydelige strømforsyninger kræver primært hospitaler, følsomme tekniske eller kemiske systemkontroller til uafbrudt regulering af kritiske processer, netværksnoder ( hubs ) og serverrum . Hvis nødstrømssystemet ikke har en UPS, vil der være en afbrydelse i tilfælde af svigt i det offentlige net, indtil enheden har nået de nødvendige driftsparametre og kan overtage strømforsyningen. For enheder til applikationer i henhold til VDE 0100-710 og VDE 0100-718 er der fastsat visse tidsfrister for levering af nødstrøm.

Nødstrømforsyning

"Nødstrømskassen" er vedligeholdelse af den elektriske energiforsyning i tilfælde af en netstrøm fra en eller flere nødstrømsgeneratorer. Enhederne kan startes manuelt eller automatisk. Den automatiske opstart og den automatiske forbrugeromskiftning er obligatorisk for alle systemer, for hvilke der er foreskrevet et nødstrømsanlæg ved lov. Et nødstrømskoncept kan ikke erstattes af flere netforbindelser til forskellige netsegmenter, da en fejl i et elnet kan have en dominoeffekt, overbelastning og fejl i nabostrømnet.

Ifølge GRS -statistikker var der seks nødstrømstilfælde i tyske atomkraftværker mellem 1993 og 2006 : I Gundremmingen C den 8. maj 1993 i Neckarwestheim 1 den 12. maj 1999 samme sted igen den 4. juni 2000, i Grafenrheinfeld den 2. maj 1999. April 2002 i Biblis B den 8. februar 2004 og en tredje gang i Neckarwestheim 1 den 19. februar 2005.

teknologi

Bærbart generator sæt

Drev

Mindre enheder drives normalt af en benzinmotor, mens større enheder drives af dieselmotorer . Med hensyn til eksplosionsbeskyttelse er benzin vanskeligere at håndtere og er derfor usædvanlig for stationære enheder, da opbevaring af benzin er underlagt strenge krav (f.eks. For eksplosionsbeskyttelse), og brændstoffet er dyrere end naturgas, propan eller diesel eller fyringsolie.

Generationssæt startes ved hjælp af et kabeltræk, trykluft eller en elektrisk starter , hvorved den sidste mulighed forudsætter tilstedeværelse af et batteri. I atomkraftværker gives startkommandoen fuldautomatisk af reaktorbeskyttelsessystemet .

I landbrugssektoren til PTO-generatorer kan såkaldte finde, at hjælpedrevet kan tilsluttes eller PTO-akslen på et køretøj. Disse PTO -generatorer har ikke deres egen motor, men drives af en trækker via et mellemgear og en aksel. Dette har den fordel, at disse enheder er billige at købe og vedligeholde, da ingen forbrændingsmotor skal købes og serviceres.

I mellemtiden er der også hydraulisk drevne generatorer på op til 70 kVA tilgængelige, som kan drives af køretøjets egen hydraulik.

generator

Stationær nødstrømsgenerator: elektrisk generator til højre, marinedieselmotoren til venstre

Trefasede synkrone maskiner bruges som generatorer til kraftproduktionsenheder . Synkrone maskiner har en excitationsenhed og er derfor i stand til at levere reaktiv effekt til kapacitive eller induktive belastninger ud over aktiv effekt til ohmiske belastninger i isoleret drift . Asynkrone generatorer er ikke egnede til ø -netværk, fordi de kræver reaktiv effekt til excitation. Selvom dette også er muligt med kondensatorer , er spændingen for ustabil til en nødstrømforsyning. Det er derfor, der normalt bruges en spændingsstyret regulering (AVR) i synkrone generatorer. B. Statisk omformer i den aktuelle vej.

Brændselscelleenheder

Brændselscelleenheder indeholder ikke en motor eller en generator, men konverterer brændstoffets energi direkte til elektricitet. Brændselscelleenheder er allerede kommercielt tilgængelige, men ikke særlig udbredte og er normalt dyrere at købe end enheder med diesel- eller benzinmotorer. For længere driftstider kan de ofte højere anskaffelsesomkostninger sammenlignet med dieselgeneratorer eller benzingeneratorer amortiseres, for eksempel på grund af lavere brændstofomkostninger, længere vedligeholdelsesintervaller eller længere brændstofforsyningsintervaller (se artiklen Reformed Methanol Fuel Cell ). Nogle brændselscellesystemer er også kendetegnet ved nogle andre fordele, såsom god egnethed ved kolde temperaturer, tilladt anvendelse i naturreservater, mulig brug af vedvarende brændstoffer eller meget lave støjniveauer. Det anvendte brændstof er for det meste methanol eller hydrogen, hvorved brændstofomkostningerne og brændstofbeholderens størrelse pr. KWh normalt er lavere for brændselscelleenheder, der drives med methanol. NT-PEM brændselsceller bruges mest til drift med brint . Hvis methanol bruges som brændstof, er den direkte methanol -brændselscelle velegnet til en brændselscelleeffekt under ca. 0,3 kW og reformeren methanol -brændselscelle til en brændselscelleeffekt på 0,3 kW til ca. 100 kW . Brændselscelleenheder tilbydes normalt som en generator, der er hybridiseret med et batteri, så brændselscelleenheden fungerer som en netværksuafhængig og automatisk batterioplader. Fordelen her er, at brændselscellesystemet drives ved det optimale driftspunkt (lavt brændstofforbrug), og brugeren kan trække høj ydelse fra batteriet. Batteriets maksimale udgangseffekt er normalt designet til at være væsentligt højere end brændselscelleenhedens effekt. Fjernovervågning er tilgængelig fra flere producenter for at kunne fjernovervåge enhedens status (f.eks. Brændstofniveau).

Driftssikkerhed

Et vanskeligt spørgsmål, især med mobile enheder, er altid, om der er tilstrækkelig jordforbindelse, så der ikke kan opstå elektriske ulykker . Det afhænger ofte af, hvilke beskyttelsesforanstaltninger ( sikringer , afbrydere eller isoleringsmonitorer ) der er forbundet mellem nødstrømsgeneratoren og forbrugeren. Så længe individuelle forbrugere er tilsluttet i overensstemmelse med betjeningsvejledningen, er sikkerheden garanteret. Siden 2007 må kun generatorer med isoleringsovervågning bruges i landbruget i Østrig . Isolationsovervågning gør jordforbindelsen overflødig og er mere sikker. I tilfælde af en fejlstrømsafbryder (FI) skal der opnås en jordingsmodstand , der er lille nok til, at FI kan udløse. Dette er ofte ikke muligt på stenet eller sandet grund.

Tilslutning til det offentlige elnet

I de fleste tilfælde er et foder ikke ønskeligt af økonomiske årsager eller z. B. for toldkunder begrænset af lovkrav. Der er også en høj forhindring, nemlig den nødvendige synkronisering, som kræver yderligere teknisk indsats. Til indføringen bruges nødstrømssystemer , der kan synkronisere med nettet.

Nødstrømforsyninger har foreskrevne enheder som f.eks. Strømafbrydelsesrelæer, som de kan tilsluttes det normale bygningsstrømnet, men derefter (bortset fra systemer, der er designet til kortsigtet parallel drift efter spændingsgendannelse i det normalt leverende net), kan de ikke levere enhver strøm til det offentlige net. De nøjagtige regler afhænger af netværksoperatørens krav (energiforsyningsfirma) og af enhedsbeskrivelsen.

mission

Stationær brug

I mange bygninger som hospitaler , transformerstationer , tv- og radiosendere eller endda industrianlæg bruges stationære enheder, der skal starte pålideligt. Det er ikke muligt at køre enhederne op under belastning. En afbrydelsesfri strømforsyning med batteri er derfor nødvendig for at kompensere for korte fejl, for at starte enheden (hvis batterikapaciteten er lav) og for at kunne levere den nødbelysning, der kan være påkrævet . For at holde tiden, indtil strømudtagningen er kort og den nødvendige batteribackup mindre, opvarmes dieselmotorer undertiden permanent til 50 til 80 ° C.

Udover investeringerne er der løbende omkostninger til vedligeholdelse, eventuelt opvarmning, udskiftning af udstyr og regelmæssige testkørsler, hvis det offentlige netværk ikke har fejlet.

Nødstrømsgeneratorer ordineres også ofte i beboelsesejendomme af tilsvarende størrelse (højhuse) for at holde sikkerhedsrelevante systemer (elevatorer / slukningssystemer / nødbelysning) i drift i tilfælde af strømsvigt og, i i værste fald for at muliggøre en ordnet evakuering. Det er vigtigt, at systemerne vedligeholdes af passende uddannet personale, og at de regelmæssigt tages i brug for at forhindre 'skader på gulvet', f.eks. Beslaglæggelse af lejer eller kemisk nedbrydning af dieselolie.

Et andet eksempel er logistikområdet. Her leveres en del af databehandlingen af ​​stationære enheder, for eksempel for at sikre adgang til merchandise management -systemet i tilfælde af strømsvigt.

Mobil brug

175 kVA nødstrømssystem fra THW
8 kVA enhed på et brandvæsen tank bud

Der er også mindre, mobile enheder, der er bærbare eller kan monteres på trailere . Disse bruges ofte til teknisk assistance, især til brandvæsener og til katastrofebekæmpelse . De bruges ikke kun i tilfælde af strømsvigt , men også i områder uden strømforsyning, for eksempel til mobile vandbehandlingssystemer i KHD , THW eller andre hjælpeorganisationer. Enhederne, der bruges af civilbeskyttelse, har en effekt på 2,5 til 14 kVA i de små, for det meste bærbare versioner. Disse er for det meste enheder, der har flere 230 volt beskyttende kontaktstik og er normalt også udstyret med en trefaset forbindelse. De mere moderne enheder i THW drives af firetaktsmotorer . Der findes dog også ældre modeller med totaktsmotorer . På grund af deres upålidelige startegenskaber fortrænges disse imidlertid mere og mere. Hvis de stadig bruges, er det af den grund, at motoren fungerer bedre end en 4-takts motor under visse driftsbetingelser. Redningstjenesteenheder er normalt synkrone generatorer, der kan garantere de høje startstrømme, der kræves til udstyr (f.eks. En vinkelsliber). Enhederne monteret på trailere er overvejende udstyret med dieselmotorer, som giver en ydelse i området mellem 20 og 630 kVA. Ud over brugen af ​​fossile brændstoffer er der allerede de første kraftproducenter, der helt eller delvist anvender vedvarende energi . Vinden eller solenergien bruges via solceller eller vindmøller. Hybridmodeller bruger også fossile brændstoffer for stadig at kunne producere elektricitet under ugunstige vejrforhold (mangel på sol eller vind).

Indbygget strømforsyning

Til bordets strømforsyning til køretøjer med øget elektricitetsbehov, der er skabt specielt til disse applikationer, bruges køretøjets generatorer, de kendetegnes normalt ved en stødsikker affjedring og en helt lukket Schalldämmkapselung, som er muliggjort ved brug af vandkølede motorer og generatorer.

Støjemissionen i sådanne systemer er kun omkring 56 dBA ved 7 m, hvilket gør disse kraftgeneratorer særligt velegnede til applikationer på mobile arbejdspladser eller lounger.

Effektområdet er normalt mellem 2 og 50 kVA, dieseldrevne motorer bruges overvejende til dette formål, og gasdrevne eller gasdrevne generatorer bruges i stigende grad på grund af strengere emissionsforskrifter.

En anden fordel ved de vandkølede motorer, ud over deres særligt lille design, er muligheden for at bruge spildvarmen, som således kan bruges til at opvarme rum ved hjælp af en varmeveksler / radiator; varmeydelsen svarer nogenlunde til elektrisk output output.

Mobile enheder bruges også på fly under vedligeholdelse eller før start. Hvis luftfartøjet tilføres fra elnettet (110 volt) og en frekvens på (400 Hz) på grund af den forskellige spænding frekvens anvendes.

Elbiler

I sektoren for elbiler bruges kraftgenereringssæt til at udvide rækkevidden, se Range Extender .

Se også

Normer og standarder

  • DIN ISO 8528-1: 2005-06 Kraftproduktionssæt med frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer-Del 1: Anvendelse, dimensioner og design
  • DIN 6280 kraftproducerende sæt med frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer (delvis erstattet af DIN ISO 8528, delvis stadig gyldig)
  • EN 60034-22 VDE 0530-22: 2010-08-Roterende elektriske maskiner, Del 22: Generatorer til kraftgeneratorer med frem- og tilbagegående forbrændingsmotorer
  • DIN VDE 0100-551: 2011-06-Installation af lavspændingssystemer, del 5-55: Valg og installation af elektrisk udstyr-Andet udstyr-Afsnit 551: Lavspændingsudstyr
  • DIN VDE 0100-710: 2012-10-Konstruktion af lavspændingssystemer, del 7-710: Krav til produktionsfaciliteter, lokaler og særlige typer systemer-områder, der bruges til medicinske formål
  • DIN VDE 0100-718: 2005-10-Konstruktion af lavspændingssystemer-Krav til produktionsfaciliteter, lokaler og systemer af en særlig type, del 718: Strukturelle systemer til sammenkomster af mennesker
  • EU 2016/1628 - Krav til emissionsgrænseværdier for gasformige stoffer og luftforurenende partikler samt typegodkendelser til forbrændingsmotorer, der ikke er beregnet til vejtrafik, men til mobile maskiner og enheder.

litteratur

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ Forbundsregeringens svar på en lille henvendelse, 14. september 2011 (PDF; 434 kB)
  2. ↑ a b Flavio Odoi-Yorke, Atchou Woenagnon: Teknoøkonomisk vurdering af solcelleanlæg / brændselscellehybridsystem til telekommunikationsstationer i Ghana . I: Cogent Engineering . tape 8 , nej. 1 , 1. januar 2021, ISSN  2331-1916 , s. 1911285 , doi : 10.1080 / 23311916.2021.1911285 ( tandfonline.com [adgang 25. juli 2021]).
  3. ↑ a b Hvad er en brændselscelle? Hentet 25. juli 2021 .
  4. ↑ a b c HYDROGEN-POWERED BRÆNDSTAGECELLENØDERSYSTEMER I FELTTESTEN. Institute for Machine and Energy Technology IME, adgang til den 25. juli 2021 .
  5. ↑ M. Lelie, S. Rothgang, M. Masomtob, M. Rosekeit, RWD Doncker og DU Sauer: Design af et batterisystem for en brændselscelle Powered UPS ApplicationWith ekstreme temperaturforhold. I: Intelec 2013; 35th International Telecommunications Energy Conference, SMART POWER AND EFFICIENCY. 2013, s. 1-6 , åbnet den 25. juli 2021 .
  6. ↑ a b c d Hydrogen og brændstofcelle . Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-662-44971-4 , doi : 10.1007 / 978-3-662-44972-1 ( springer.com [adgang 25. juli 2021]).
  7. ^ Rapport om vedvarende metanol. Hentet 25. juli 2021 .
  8. ↑ Samuel Simon Araya, Vincenzo Liso, Xiaoti Cui, Na Li, Jimin Zhu: En gennemgang af Methanol Økonomi: The Fuel Cell Route . I: Energier . tape 13 , nej. 3 , 2020, s. 596 , doi : 10.3390 / en13030596 ( mdpi.com [adgang 25. juli 2021]).
  9. ↑ C Ghenai, M Bettayeb: Optimeret design og styring af et off -grid solcelle -PV / brintbrændselscelleanlæg til grønne bygninger . I: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science . tape 93 , november 2017, ISSN  1755-1307 , s. 012073 , doi : 10.1088 / 1755-1315 / 93/1/012073 ( iop.org [adgang 25. juli 2021]).
  10. ↑ Brændselscellesystemer giver backup -strøm i telekomapplikationer . I: Fuel Cells Bulletin . tape 2010 , nr. 12 , 1. december 2010, ISSN  1464-2859 , s. 12-14 , doi : 10.1016 / S1464-2859 (10) 70361-8 ( sciencedirect.com [adgang 25. juli 2021]).
  11. ↑ Produkter. Siqens, adgang 25. juli 2021 .
  12. ↑ Fjernovervågning. Serenergy, adgang til 25. juli 2021 .
  13. ↑ Standard ÖVE / ÖNORME 8001-4-56: Konstruktion af elektriske systemer med nominelle spændinger på op til 51000 V og 41500 V Del 4-56: Elektriske systemer i landbrugs- og havebrugsfaciliteter . Udgave: 2003-05-01, 30. januar 2006 ( bka.gv.at [PDF; åbnet 2. december 2017]).
  14. ↑ For Tysklands vedkommende: "Forordningen om generelle betingelser for levering af elektricitet til toldkunder" (AVBEItV), Federal Law Gazette I 1979, 684, afsnit 3, stk. 1
  15. ↑ Wolfgang Bartel, Thomas Flügel, Thomas Haubner, Matthias Pfütsch, Hartwig Roth, Ralf Sommer. Wolfgang Weidemann: Nødstrømsgeneratorer, retningslinjer for planlægning, konstruktion og drift af systemer med nødstrømsgeneratorer . Red.: Sammenslutning af netværksoperatører - VDN. 5. udgave. 2004 ( vde.com [PDF; 701 kB ; adgang den 2. august 2013]).
  16. ^ Mobile energiproduktionssystemer. (Ikke længere tilgængelig online.) Arkiveret fra originalen den 4. marts 2016 ; tilgået den 2. december 2014 .