[go: up one dir, main page]

WO2022152844A1 - Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie - Google Patents

Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie Download PDF

Info

Publication number
WO2022152844A1
WO2022152844A1 PCT/EP2022/050744 EP2022050744W WO2022152844A1 WO 2022152844 A1 WO2022152844 A1 WO 2022152844A1 EP 2022050744 W EP2022050744 W EP 2022050744W WO 2022152844 A1 WO2022152844 A1 WO 2022152844A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy
supply station
consumer
station according
energy supply
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/050744
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian ZELL
Daniel RIED
Original Assignee
Liebherr-Components Biberach Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr-Components Biberach Gmbh filed Critical Liebherr-Components Biberach Gmbh
Priority to AU2022207654A priority Critical patent/AU2022207654B2/en
Priority to EP22702879.2A priority patent/EP4248542A1/de
Priority to US18/272,555 priority patent/US20240322592A1/en
Priority to CA3205290A priority patent/CA3205290A1/en
Publication of WO2022152844A1 publication Critical patent/WO2022152844A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/50—Charging of capacitors, supercapacitors, ultra-capacitors or double layer capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/30—The power source being a fuel cell

Definitions

  • Energy supply station for the electrification of construction sites and method for supplying a construction site with electrical energy
  • the present invention relates to an energy supply station for supplying consumers such as construction machines with electrical energy, with storage means for storing electrical energy, at least one consumer connection for charging and/or supplying a respective consumer such as a construction machine with electricity, at least one supply connection for connecting to an energy supply source and Feeding in electrical energy, and a power and/or energy control device for controlling the feeding in and/or storage and/or delivery of electrical energy through the named components, supply connection, storage means and consumer connection.
  • the invention also relates to a method for supplying a construction site with electrical energy using such an energy supply station.
  • Temporary supply structures are therefore often erected for large construction sites or other major infrastructure measures in order to cover the increased energy demand, for example by laying additional supply lines or building smaller power plants, which is not very economical and in turn represents a difficult measure in remote regions.
  • a container unit is known from the company Bredenoord under the name "Big Battery Box", which is provided with lithium-ion batteries, power electronics and a battery management system in order to be able to store electricity from photovoltaic and wind power plants and make it available for supply.
  • a mobile power plant based on fuel cells is known from the company eCap Mobility under the product name "H2PowerPack", the fuel cell being housed together with lithium ion batteries for temporarily storing energy in a container which is arranged on a trailerable chassis.
  • the present invention is based on the object of creating an improved energy supply station of the type mentioned which avoids the disadvantages of the prior art and develops the latter in an advantageous manner.
  • an energy supply station that can be used flexibly and adapted to consumers with different training and energy supply sources of different nature is to be created, which can work independently and help with the electrification of construction sites.
  • the stated object is achieved by an energy supply station according to claim 1 and a method according to claim 24.
  • Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims. It is therefore proposed to diversify the storage means of the energy supply station in order to do justice to different feeding and delivery conditions in equal measure.
  • the storage means for storing electrical energy include differently configured storage devices with different storage technologies, which are controlled and/or operated by the power and/or energy control device depending on the connected loads and/or connected energy supply sources.
  • the energy supply station can meet different charging and/or supply requirements of different construction machines or other consumers and can be adapted to the energy supply sources that are available in each case.
  • the differently configured storage devices can include, in particular, a rapid charging and/or discharging storage device that can be charged and/or discharged particularly quickly, and a long-term storage device for long-term storage of electrical energy.
  • a rapid charging and/or discharging storage device that can be charged and/or discharged particularly quickly
  • a long-term storage device for long-term storage of electrical energy.
  • Such storage systems with different charging/discharging times and/or storage times can be used to supply and/or charge consumers that require high amounts of energy for a very short time, while vice versa
  • the long-term storage system can be used to supply suppliers with lower energy requirements over a longer period of time. Energy can be stored over longer time intervals.
  • the storage devices can differ from one another, for example, in terms of their specific power density and/or their specific energy density and/or their charging/discharging times, in order to meet the different requirements.
  • At least one capacitor can be provided as a storage device, for example in the form of a double-layer capacitor, in order to be able to handle high power peaks for a short time and/or to be able to store high currents for a short time.
  • at least one accumulator and / or a battery for example in the form of a lithium-ion battery and / or a lithium-iron battery can be provided as a memory.
  • a fuel cell or a hydrogen fuel cell can be provided as the energy supply source in a further development of the invention, with the aid of which, for example, a base load of the construction site or the infrastructure object can be covered.
  • Said hydrogen fuel cell can be or can be connected to said supply connection.
  • a supply network for example the public electricity network, can also be connected via the mentioned supply connection.
  • the energy supply station has a number of supply connections in order to be able to connect differently designed energy supply sources, in particular a fuel cell and the supply network mentioned.
  • a fuel cell and the supply network mentioned Alternatively or additionally, multiple fuel cells or hydrogen fuel cells can also be connected simultaneously via multiple supply connections.
  • Said storage means and preferably also said supply and consumer connections can advantageously be connected to power electronics or power electronic components, via which the feeding and/or outputting of current into the respective components can be controlled.
  • power electronic components can include, for example, converters such as frequency converters, current regulators such as DC/DC converters or DC/AC converters or AC/DC converters, but other power electronic components such as transistors, power MOSFETs, thyristors or IGBTs can also be provided, to load and/or unload the storage means and/or to control the feeding in and/or feeding out of electricity via said loads and/or supply connections.
  • bidirectional DC/DC controllers and/or bidirectional DC/AC controllers can be provided in order to be able to control the feeding in and out equally or the current flow in opposite directions via the respective current controller component.
  • a bidirectional DC/DC controller can be assigned to each of the storages mentioned, by means of which both the storage and the delivery of current into or from the respective storage can be controlled.
  • such a bidirectional DC/DC converter and/or a DC/AC converter can also be assigned to one of the consumer and/or supply connections mentioned in order to control the current flows from and to a consumer or from and to an energy supply source to be able to
  • the current controllers or converters mentioned can be networked with one another and/or form a power electronic network between the storage means and the consumer or supply connections.
  • the mentioned power and/or energy control device can advantageously comprise energy demand determination means which determine the energy demand of the consumers connected to the energy supply station.
  • the named energy demand determination means are designed to determine the individual energy demand of a respectively connected consumer in order to be able to optimally control the amount of energy and/or power provided at the respective consumer connection individually for the respectively connected consumer.
  • the mentioned energy requirements Determination means also be designed to determine the total energy requirement of all consumers connected to the energy supply station.
  • a communication device for communicating with the consumers to be supplied is provided, preferably configured wirelessly, with the energy requirement determination means being connected to said communication device and configured to determine the energy requirement of the connected consumers based on the information provided by the consumers via the communication device determine received data.
  • the communication device is designed to query operating data, in particular performance and/or consumption data, of the consumer and to provide it to the energy requirement determination means, which uses the received operating data, in particular performance and/or consumption data, to determine the energy requirement of the consumer determine connected consumers.
  • the power and/or energy control device can control the operation of the various storage devices as a function of the specific individual and/or total energy requirement of the connected consumers, for example by controlling the associated electronic power components. For example, it can be variably determined from which storage device what amount of energy or what power is taken and what amount of energy or power is given to which consumer connection. In this case, a respective consumer connection can receive energy from just one store or can also be charged with electrical energy from stores of different designs.
  • the memories and/or the electronic power components are networked with one another and/or with the aforementioned power and/or energy control device, in particular in such a way that information or data is divided between can be exchanged with each other and/or with the said power and/or energy control device.
  • the named power and/or energy control device can include consumer identification means in order to be able to identify a consumer that is connected in each case.
  • the consumer identification means mentioned can be connected to a sensor system on a respective consumer connection, with the aid of which the consumer connected to the consumer connection can be identified.
  • a communication interface can also be provided, for example in the form of an RFID reader, in order to be able to identify a respective consumer by reading in an RFID tag.
  • Other variants of identification for example by reading in a marking, can also be provided.
  • the load identification means can also identify a connected load based on charging characteristics such as charging current or charging resistance.
  • the power and/or energy control device can then control the charging of the respective consumer connection with current from the storage means and/or from the at least one supply connection.
  • the power and/or energy control device can also take into account the energy supply source connected to the at least one supply connection and/or an operating parameter of the energy supply source connected in each case when controlling the other components of the supply station.
  • the planning module is connected via a communication device to a construction site control computer and/or the consumers to be supplied and is designed to query the deployment plan and/or task list from the construction site control computer and/or the consumers to be supplied .
  • the power and/or energy control device can include energy source identification means in order to identify the respectively connected energy source and/or to determine characteristic parameters thereof in order to control further components of the supply station as a function thereof.
  • the power and/or energy control device can be designed to use the current from a supply network that is connected to a supply connection directly to charge and/or supply a consumer connection and, if there is power left, also to charge the to use storage media.
  • the energy supply station 1, cf. Fig. 1, can advantageously form a mobile unit that can be taken from one construction site to the next and that can be designed, for example, in the form of a container or a vehicle trailer.
  • the power supply station 1 can include a housing 3 that can be mounted on the chassis of a trailer or can be transported as a piece of freight.
  • the energy supply station 1 can have a number of consumer connections 4 to which different consumers, for example in the form of construction machinery and/or industrial trucks, can be connected in order to be able to be charged and/or supplied with electrical energy.
  • the energy supply station 1 can be designed to supply various construction machines such as a tower crane 5, a concrete mixer 6, a mobile crane 7, a dump truck 8 or a crawler excavator 9 with electrical energy or to charge batteries for these construction machines, which give the construction machines a self-sufficient electric enable operation.
  • other construction machines can of course also be connected to one of the consumer connections 4 in order to be able to be supplied with energy or charged.
  • the consumer connections 4 can form charging connections in order to charge batteries or accumulators of the respectively connected construction machine. Alternatively or additionally, the consumer connections 4 can also form working supply connections in order to supply a working construction machine with energy directly during operation, for example via a sufficiently long supply cable. As FIG. 1 also shows, the energy supply station 1 can also include a plurality of supply connections 10 in order to be able to connect one or more energy supply sources 11, for example a hydrogen/fuel cell 12 and/or a supply network 13, which can be part of the public electricity network, for example .
  • the mentioned supply connections 10 can accordingly form a mains connection and/or an energy cell connection.
  • the aforementioned consumer connections 4 and/or the aforementioned supply connections 13 can advantageously be arranged such that they are accessible from the outside of the energy supply station 1 and/or can be designed as detachable connection connections, for example in the form of plug-in connections, in order to connect a respective consumer 5, 6, 7, 8, 9 or to be able to detachably connect a respective energy source 11 in a simple manner.
  • the energy supply station 1 comprises storage means 14, which can be received or accommodated in the aforementioned housing 3.
  • Said storage means 14 advantageously include differently configured memories 15, which have different storage properties and can use different storage technologies.
  • the storage means 14 can comprise a power store 15 on the one hand and an energy store 16 on the other.
  • Said power store 15 can temporarily store and release very high levels of power, while the energy store can preferably store high amounts of energy over longer periods of time.
  • a capacitor that can be quickly charged and discharged can be provided as the power store 15, for example in the form of a double-layer capacitor, in order to cover short-term power peaks and possibly also short-term to be able to store large amounts of energy.
  • Such large amounts of energy flowing back briefly can occur, for example, when one of the connected construction machines is being supplied with energy from the energy supply station 1, for example via a supply cable, and is being supplied from the energy supply station in mains operation, so to speak.
  • Said energy store 16 can be designed in the form of a battery or an accumulator, for example in the form of a lithium-ion accumulator or another type of battery that can store high amounts of energy over a longer period of time.
  • a battery as an energy store 16 can cover a greater energy requirement over a longer period of time.
  • the power storage device 15 can be characterized by a very high specific power density, which can be one or more powers of ten higher than that of a battery, for example, the energy storage device 11 can be characterized by a very high specific energy density, which can be one or more powers of ten higher than that of the Power memory 15 may be.
  • the energy supply station 11 includes power electronics 17, which can include several power electronic components such as current converters, current controllers, switching elements or other components such as IG-PTs, thyristors or transistors .
  • the power electronics 17 can include DC/DC converters or DC/DC controllers, with the aid of which the flow of current into or out of the storage means can be controlled.
  • DC/DC converters or DC/DC controllers describe an electrical circuit that can convert a DC voltage supplied at the input into a DC voltage with a higher, lower or inverted voltage level and is able To transfer energy from the high voltage level to the low voltage level, for example to load the respective memory, and also to transfer it in the other direction, ie to store it or to transfer it from the memory to the DC voltage circuit of the consumer system.
  • Said DCDC controllers 18 are advantageously designed to work bidirectionally in order to be able to control both the storage and the drawing of current into or from the respective storage element.
  • each of the memories 15, 16 can be assigned such a DCDC converter 18 or connected upstream.
  • Such a DC/DC converter 18 can also be assigned to or connected upstream of the supply connection 10 to which the hydrogen fuel cell 12 is connected, cf. Fig. 1.
  • the system can also have a DC/AC converter 19 which can be connected upstream of the load connections 4 and/or can be connected upstream of the supply connection 10 to which the supply network 13 is connected.
  • a DC/AC converter describes an electrical circuit that can convert a DC voltage supplied at the input into an AC voltage with a higher, lower, same or inverted voltage level and is able to transfer energy from the high voltage level to the low voltage level.
  • this DC/AC converter can also be designed to work bidirectionally in order to be able to convert an AC voltage into a DC voltage in the manner mentioned.
  • the components of the energy supply station 1 are controlled and/or regulated by a higher-level power and/or energy control device 20, with the aforementioned power and energy control device 20 being designed in particular to feed electricity into and out of the or to control from the memories 15 and 16 and / or the application of the load terminals 4 with electricity from the storage means 14 ago and / or a of the supply connections 10 and/or to control the feeding in of current from the supply connections 10.
  • said power and/or energy control device 19 can be connected to the electronic power components, in particular said DC/DC controllers 18 and DC/AC controllers 19, in order to transmit control commands and/or receive feedback be able.
  • said power and/or energy control device 20 is also communicatively connected to said storage means 14 and/or communicatively connected to energy source 11 connected to the respective supply connection 10 in order to be able to transmit control commands and/or receive feedback.
  • Said power and/or energy control device 20 can comprise a data processing device, for example comprising a microprocessor, a program memory and a working memory, in order to be able to process corresponding signals and process control routines.
  • a data processing device for example comprising a microprocessor, a program memory and a working memory, in order to be able to process corresponding signals and process control routines.
  • said power and/or energy control device 20 can include energy requirement determination means 21 in order to be able to determine the individual energy requirement of the consumer connected to a consumer connection 4 in each case, in order to then, depending on the individually determined energy requirement, charge the respective consumer connection 4 with energy to control in terms of performance and / or amount of energy.
  • said control device 20 can determine which of the storage devices 15 and 16 provides how much power and/or energy or is provided at the respective consumer connection 10 .
  • the control device 20 can control the previously explained components of the energy supply station 1 in a corresponding manner.
  • the energy supply station 1 is advantageously distinguished by intelligent control strategies and efficient energy management.
  • the energy and power controller 20 handles the communication, to receive data from different (several/individual) construction machines 5-9, to process it and to provide appropriate energy for charging the construction machines 5-9 as needed.
  • Communication can be wireless or via a direct connection.
  • the energy and power control 20 assumes the task of anticipatory planning of energy supply for the different construction machines 5 - 9 and coordinates the efficient flow of energy between the storage medium and construction machine 5 - 9 for the optimized charging process with regard to different parameters (e.g. service life and costs). storage media.
  • the energy and power control 20 has the intelligence to automatically recognize which construction machine 5 - 9 needs how much energy at what time and takes over the planning and coordination of the different storage media for providing the energy and charging the construction machines 5 - 9.
  • the energy and power controller 20 optimizes the current flows on the basis of predicted work processes of the construction machines 5 - 9 with regard to the purchase of electricity via the supply connection and the storage states of the different storage devices.
  • the energy and power control 20 has permanent (wireless) communication with the different construction machines 5 - 9 for recognizing the corresponding charge states.
  • the energy and power control has an external interface for retrieving different data for the planned work processes. Based on this data, the energy and power control coordinates the energy flows and the provision of energy for charging the different different construction machines 5-9 and ensures energy-optimized operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsstation zum Versorgen von Verbrauchern wie Baumaschinen mit elektrischer Energie, mit Speichermitteln zum Speichern elektrischer Energie, zumindest einem Verbraucheranschluss zum Laden und/oder Versorgen des jeweiligen Verbrauchers mit Strom, zumindest einem Versorgungsanschluss zum Anschließen an eine Energieversorgungsquelle und Einspeisen von elektrischer Energie, sowie einer Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung zum Steuern des Einspeisens und/oder Speicherns und/oder Abgebens der elektrischen Energie durch die genannten Komponenten. Erfindungsgemäß umfassen die Speichermittel zum Speichern elektrischer Energie unterschiedlich ausgebildete Speicher mit verschiedenen Speichertechnologien, die von der Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung in Abhängigkeit jeweils angeschlossener Verbraucher- und/oder jeweils angeschlossener Energieversorgungsquellen gesteuert und/oder betrieben werden.

Description

Energieversorgungsstation für die Elektrifizierung von Baustellen sowie Verfahren zum Versorgen einer Baustelle mit elektrischer Energie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsstation zum Versorgen von Verbrauchern wie Baumaschinen mit elektrischer Energie, mit Speichermitteln zum Speichern elektrischer Energie, zumindest einem Verbraucheranschluss zum Laden und/oder Versorgen eines jeweiligen Verbrauchers wie einer Baumaschine mit Strom, zumindest einem Versorgungsanschluss zum Anschließen an eine Energieversorgungsquelle und Einspeisen von elektrischer Energie, sowie einer Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung zum Steuern des Einspeisens und/oder Speicherns und/oder Abgebens der elektrischen Energie durch die genannten Komponenten, Versorgungsanschluss, Speichermittel und Verbraucheranschluss. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Versorgen einer Baustelle mit elektrischer Energie unter Verwendung einer solchen Energieversorgungsstation.
Um Baustellen lokal emissionsfrei betreiben zu können, wird in jüngerer Zeit die Elektrifizierung von Baumaschinen vorangetrieben. Durch die Zunahme elektrifizierter Baumaschinen wie Bagger, Raupen, Betonmischer, Putzmaschinen, Erdbohrmaschinen oder Krane ist ein deutlich höherer elektrischer Energiebedarf auf der entsprechenden Baustelle zu erwarten, der gerade in innerstädtischen Bereichen nicht immer durch einen externen Netzanschluss zur Verfügung gestellt werden kann, zumindest bislang nicht und zumindest nicht ohne weiteren Ausbau des Versorgungsnetzes.
Die Problematik der Abdeckung eines temporär erhöhten Energiebedarfs stellt sich jedoch nicht nur auf innerstädtischen Baustellen, sondern auch auf jeglicher Art von Groß- und Kleinbaustellen und insbesondere auch in abgelegenen Gebieten ohne Zugang zur Energieversorgung, wie dies beispielsweise bei Baustellen im nicht urbanen Bereich, dem Seilbahnbau, dem Tunnelbau, dem Neubau auf einer grünen Wiese oder dem Bau von Aussiedlerhöfen der Fall ist. In ähnlicher Weise ist auch bei Veranstaltungsarenen bisweilen eine temporäre Unterstützung des Stromnetzes nötig oder eine Notstromversorgung bei kritischen Infrastrukturanlagen wie Krankenhäusern, IT-Serveranlagen oder Unter-ZÜbertagebaubetrieben erwünscht.
Bislang werden solche temporären Energieanforderungen oft mit Dieselgeneratoren abgedeckt, bei denen ein Dieselmotor einen Generator antreibt, um die benötigte elektrische Energie bereitzustellen. Dies eliminiert jedoch die lokale Emissionsfreiheit und ist darüber hinaus auch der erwünschten Lärm- und Geräuschpegelsenkung abträglich.
Für Großbaustellen oder andere große Infrastrukturmaßnahmen werden daher oft temporäre Versorgungsbauten errichtet, um den erhöhten Energiebedarf zu decken, beispielsweise durch Legen zusätzlicher Versorgungsleitungen oder kleinerer Kraftwerksbauten, was wenig wirtschaftlich ist und in abgelegenen Regionen wiederum selbst eine schwierige Maßnahme darstellt.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, mobile Energieversorgungsstationen mit emissionsfreien Energiequellen wie beispielsweise einer Brennstoffzelle oder mit großen Energiespeichern in Form von Lithium-Ionen-Batterien bereitzustellen, mithilfe derer eine vorhandene Netzversorgung unterstützt und temporäre Bedarfsspitzen abgefedert werden können. Beispielsweise ist von der Firma Bredenoord unter der Bezeichnung „Big Battery Box“ eine Containereinheit bekannt, die mit Lithiumionenbatterien, einer Leistungselektronik sowie einem Batteriemanagementsystem versehen ist, um Elektrizität aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen speichern und zur Versorgung bereitstellen zu können.
Ferner ist von der Firma eCap Mobility unter der Produktbezeichnung „H2PowerPack“ ein mobiles Kraftwerk auf Brennstoffzellenbasis bekannt, wobei die Brennstoffzelle zusammen mit Lithiumionenbatterien zum Zwischenspeichern von Energie in einem Container untergebracht ist, die auf einem trailerbaren Fahrwerk angeordnet ist.
Bei den vorbekannten Lösungen ist es schwierig, unterschiedlichen beschaffenen Verbrauchern gleichermaßen gerecht zu werden. Die auf einer Baustelle verwendeten Baumaschinen sind beispielsweise hinsichtlich ihres Energiebedarfs, zur Verfügung stehender Ladezeiten, ihrer Speicherkapazitäten und ihres Einsatzes regelmäßig sehr verschieden voneinander ausgebildet, so dass auch die Lade- bzw. Versorgungsaufgaben sehr unterschiedlich sind.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Energieversorgungsstation der genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Stands der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll eine flexibel einsetzbare, an unterschiedlich ausgebildete Verbraucher und verschieden beschaffene Energieversorgungsquellen anpassbare Energieversorgungsstation geschaffen werden, die autark arbeiten und bei der Elektrifizierung von Baustellen helfen kann.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Energieversorgungsstation gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 24 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es wird also vorgeschlagen, die Speichermittel der Energieversorgungsstation zu diversifizieren, um verschiedenen Einspeise- und Abgabebedingungen gleichermaßen gerecht zu werden. Erfindungsgemäß umfassen die Speichermittel zum Speichern elektrischer Energie unterschiedlich ausgebildete Speicher mit verschiedenen Speichertechnologien, die von der Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung in Abhängigkeit jeweils angeschlossener Verbraucher und/oder jeweils angeschlossener Energieversorgungsquellen gesteuert und/oder betrieben werden. Durch den Einsatz verschiedener Speichertechnologien kann die Energieversorgungsstation unterschiedlichen Lade- und/oder Versorgungsanforderungen verschiedener Baumaschinen oder anderer Verbraucher gerecht werden und an jeweils zur Verfügung stehende Energieversorgungsquellen angepasst werden.
Die unterschiedlich konfigurierten Speicher können in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung insbesondere einen Schnelllade- und/oder -Entladespeicher, der besonders schnell geladen und/oder entladen werden kann, sowie einen Langzeit- Speicher zum langfristigen Einspeichern elektrischer Energie umfassen. Durch solche, hinsichtlich der Lade-/Entladezeiten und/oder Speicherzeiten unterschiedlicher Speicher können einerseits Verbraucher versorgt und/oder geladen werden, die sehr kurzfristig hohe Energiemengen benötigen, während umgekehrt gleichzeitig durch den Langzeitspeicher über längere Zeit Versorger mit geringerem Energiebedarf versorgt werden können bzw. Energie über größere Zeitintervalle eingespeichert werden können.
Die Speicher können sich beispielsweise durch ihre spezifische Leistungsdichte und/oder ihre spezifische Energiedichte und/oder ihre Lade-/Entladezeiten voneinander unterscheiden, um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden.
Insbesondere kann zumindest ein Kondensator beispielsweise in Form eines Doppelschichtkondensators als Speicher vorgesehen sein, um kurzfristig hohe Leistungsspitzen bedienen zu können und/oder kurzfristig hohe Ströme einspeichern zu können. Um andererseits auch größere Energiemengen bereitstellen und/oder über größere Zeit einspeichern und/oder abgeben zu können, kann in Weiterbildung der Erfindung auch zumindest ein Akkumulator und/oder eine Batterie beispielsweise in Form eines Lithium-Ionen-Akkus und/oder einer Lithium-Eisen-Batterie als Speicher vorgesehen sein. Hierdurch können über längere Zeit bestehende, höhere Leistungsbedürfnisse bzw. Energiemengen abgedeckt werden.
Um autark von lokal vielleicht nicht vorhandenen Netzanschlüssen zu sein, kann in Weiterbildung der Erfindung als Energieversorgungsquelle eine Brennstoffzelle bzw. eine Wasserstoff-ZBrennstoffzelle vorgesehen sein, mithilfe derer beispielsweise eine Grundlast der Baustelle bzw. des Infrastrukturobjekts gedeckt werden kann. Die genannte Wasserstoff-ZBrennstoffzelle kann an den genannten Versorgungsanschluss angeschlossen sein bzw. angeschlossen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann über den genannten Versorgungsanschluss aber auch ein Versorgungsnetz, beispielsweise das öffentliche Stromnetz, angeschlossen werden.
Vorteilhafterweise besitzt die Energieversorgungsstation mehrere Versorgungsanschlüsse um verschieden ausgebildete Energieversorgungsquellen anschließen zu können, insbesondere eine Brennstoffzelle und das genannte Versorgungsnetz. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere Brennstoffzellen bzw. Wasserstoff- ZBrennstoffzellen gleichzeitig über mehrere Versorgungsanschlüsse angebunden werden.
Die genannten Speichermittel und vorzugsweise auch die genannten Versorgungsund Verbraucheranschlüsse können vorteilhafterweise mit einer Leistungselektronik bzw. leistungselektronischen Bauteilen verbunden sein, über die das Einspeisen und/oder Abgeben von Strom in die jeweiligen Komponenten gesteuert werden kann. Solche leistungselektronischen Bauteile können beispielsweise Umrichter wie Frequenzumrichter, Stromsteller wie DC/DC-Wandler oder DC/AC-Wandler oder AC/DC-Wandler umfassen, wobei aber auch andere leistungselektronische Bauelemente wie Transistoren, Leistungs-MOSFETs, Thyristoren oder IGBTs vorgesehen sein können, um das Laden und/oder Entladen der Speichermittel und/oder das Einspeisen und/oder Ausspeisen von Strom über die genannten Verbraucher und/oder Versorgungsanschlüsse zu steuern.
Insbesondere können bidirektionale DC/DC-Steller und/oder bidirektionale DC/AC- Steller vorgesehen sein, um das Ein- und Ausspeisen gleichermaßen bzw. den Stromfluss in entgegengesetzten Richtungen über das jeweilige Stromstellerbauteil steuern zu können.
Beispielsweise kann den genannten Speichern jeweils ein bidirektionaler DC/DC- Steller zugeordnet sein, durch den sowohl das Einspeichern als auch das Abgeben von Strom in den bzw. aus dem jeweiligen Speicher gesteuert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann auch einem der genannten Verbraucher- und/oder Versorgungsanschlüsse ein solcher bidirektionaler DC/DC-Steller und/oder ein DC/AC-Steller zugeordnet sein, um die Stromflüsse von und zu einem Verbraucher bzw. von und zu einer Energieversorgungsquelle steuern zu können.
Vorteilhafterweise können die genannten Stromsteller bzw. -Umformer untereinander vernetzt sein und/oder eine leistungselektronisches Netzwerk zwischen den Speichermitteln und den Verbraucher- bzw. Versorgungsanschlüssen bilden.
Um die Speichermittel intelligent einsetzen und die Verbraucher effizient mit Energie laden bzw. versorgen zu können, kann die genannte Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung vorteilhafterweise Energiebedarfs-Bestimmungsmittel umfassen, die den Energiebedarf der jeweils an die Energieversorgungsstation angeschlossenen Verbraucher bestimmen. Vorteilhafterweise sind die genannten Energiebedarfs-Bestimmungsmittel dazu ausgebildet, den individuellen Energiebedarf eines jeweils angeschlossenen Verbrauchers zu bestimmen, um die an dem jeweiligen Verbraucheranschluss bereitgestellte Energiemenge und/oder bereitgestellte Leistung individuell für den jeweils angeschlossenen Verbraucher optimal steuern zu können. Alternativ oder zusätzlich können die genannten Energiebedarfs- Bestimmungsmittel auch dazu ausgebildet sein, den gesamten Energiebedarf aller an die Energieversorgungsstation angeschlossenen Verbraucher zu bestimmen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit den zu versorgenden Verbrauchern vorgesehen, vorzugsweise drahtlos ausgebildet ist, wobei die Energiebedarfs-Bestimmungsmittel an die genannte Kommunkationseinrichtung angebunden und dazu ausgebildet ist, den Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher anhand der von den Verbrauchern über die Kommunikationseinrichtung empfangenen Daten zu bestimmen.
Weiter kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Kommunikationseinrichtung dazu ausgebildet ist, Betriebsdaten, insbesondere Leistungs- und/oder Verbrauchsdaten, der Verbraucher abzufragen und den Energiebedarfs- Bestimmungsmitteln bereitzustellen, die anhand der empfangenen Betriebs-, insbesondere Leistungs- und/oder Verbrauchsdaten den Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher bestimmen.
In Abhängigkeit des bestimmten individuellen und/oder gesamten Energiebedarfs der angeschlossenen Verbraucher kann die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung den Betrieb der verschiedenen Speicher steuern, beispielsweise durch Ansteuern der zugeordneten leistungselektronischen Bauteile. Beispielsweise kann variabel festgelegt werden, aus welchem Speicher welche Energiemenge bzw. welche Leistung entnommen wird und auf welchen Verbraucheranschluss welche Energiemenge bzw. -leistung gegeben wird. Dabei kann ein jeweiliger Verbraucheranschluss Energie von nur einem Speicher her bekommen oder auch von unterschiedlich ausgebildeten Speichern mit elektrischer Energie beaufschlagt werden.
Vorteilhafterweise sind die Speicher und/oder die leistungselektronischen Bauelemente miteinander und/oder mit der genannten Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung vernetzt, insbesondere derart, dass Informationen bzw. Daten unterei- nander und/oder mit der genannten Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung ausgetauscht werden können.
In Weiterbildung der Erfindung kann die genannte Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung Verbraucher-Identifikationsmittel umfassen, um einen jeweils angeschlossenen Verbraucher identifizieren zu können. Beispielsweise können die genannten Verbraucher-Identifikationsmittel mit einer Sensorik an einem jeweiligen Verbraucheranschluss verbunden sein, mithilfe derer der am Verbraucheranschluss angeschlossene Verbraucher identifiziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kommunikationsschnittstelle beispielsweise in Form eines RFID- Lesegeräts vorgesehen sein, um einen jeweiligen Verbraucher durch Einlesen eines RFID-Tags identifizieren zu können. Andere Identifikationsvananten beispielsweise durch Einlesen einer Markierung können ebenfalls vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich können die Verbraucher-Identifikationsmittel einen jeweils angeschlossenen Verbraucher auch anhand sich einstellender Ladecharakteristika wie Ladestrom oder Ladewiderstand erkennen.
In Abhängigkeit des jeweils identifizierten Verbrauchers kann die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung dann die Beaufschlagung des jeweiligen Verbraucheranschlusses mit Strom von den Speichermitteln her und/oder von dem zumindest einen Versorgungsanschluss her zu steuern.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung auch die jeweils an dem zumindest einen Versorgungsanschluss angeschlossene Energieversorgungsquelle und/oder einen Betriebsparameter der jeweils angeschlossenen Energieversorgungsquelle bei der Steuerung der weiteren Komponenten der Versorgungsstation berücksichtigen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung ein Planungsmodul zum vorausschauenden Planen des Energiebedarfs und/oder der Energiebereitstellung an dem zumindest einen Verbraucher- anschluss aufweist, wobei das genannte Planungsmodul dazu ausgebildet ist, den Energiebedarf und/oder die Energiebereitstellung in Abhängigkeit von einem Einsatzplan für verschiedene Verbraucher und/oder einem Aufgabenplan für einen o- der mehrere Verbraucher anzupassen.
Weiter kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Planungsmodul über ei- ne/die Kommunikationseinrichtung an einen Baustellenleitrechner und/oder die zu versorgenden Verbraucher angebunden und dazu ausgebildet ist, den genannten Einsatzplan und/oder Aufgabenplan aus dem Baustellenleitrechner und/oder den zu versorgenden Verbrauchern abzufragen.
Vorteilhafterweise kann die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung Energiequellen-Identifikationsmittel umfassen, um die jeweils angeschlossene Energiequelle zu identifizieren und/oder charakteristische Parameter hiervon zu ermitteln, um in Abhängigkeit hiervon weitere Komponenten der Versorgungsstation zu steuern.
Beispielsweise kann die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung dazu ausgebildet sein, den Strom aus einem Versorgungsnetz, das an einen Versorgungsanschluss angeschlossen ist, direkt zum Laden und/oder Versorgen eines Verbraucheranschlusses zu verwenden und ggf. , wenn Leistung übrig ist, auch zum Laden der Speichermittel zu verwenden.
Andererseits kann von einer Wasserstoff-ZBrennstoffzelle her kommender Strom beispielsweise vorrangig zum Laden der Speichermittel verwendet werden, da mit einer solchen Wasserstoff-ZBrennstoffzelle vorteilhafterweise eine niedrigere Grundlast abgedeckt und insofern ein langsames Laden eines Speichers bewerkstelligt werden kann. Grundsätzlich sind aber auch andere, an die jeweils angeschlossene Energiequelle angepasste Steuerungsstrategien möglich, wobei die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung verschiedene Steuerungsstrategien für verschiedene, angeschlossene Energieversorgungsquellen bereitstellen kann. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 : den Aufbau einer Energieversorgungsstation nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung zum Energieversorgen einer Baustelle und der dort verwendeten Baumaschinen.
Die Energieversorgungsstation 1 , vgl. Fig. 1 , kann vorteilhafterweise eine mobile, von Baustelle zu Baustelle verbringbare Einheit bilden, die beispielsweise in Form eines Containers oder eines Fahrzeuganhängers ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die Energieversorgungsstation 1 ein Gehäuse 3 umfassen, das auf dem Fahrgestell eines Anhängers montiert sein kann oder als Frachtstück transportierbar sein kann.
Wie Fig. 1 zeigt, kann die Energieversorgungsstation 1 mehrere Verbraucheranschlüsse 4 aufweisen, an denen verschiedene Verbraucher, beispielsweise in Form von Baumaschinen und/oder Flurförderzeugen angeschlossen werden können, um geladen und/oder mit elektrischer Energie versorgt werden zu können. Beispielsweise kann die Energieversorgungsstation 1 dazu ausgebildet sein, verschiedene Baumaschinen wie beispielsweise einen Turmdrehkran 5, einen Betonmischer 6, einen Fahrzeugkran 7, einen Kipper 8 oder einen Raupenbagger 9 mit elektrischer Energie zu versorgen oder Akkus dieser Baumaschinen zu laden, die den Baumaschinen einen autarken elektrischen Betrieb ermöglichen können. Es versteht sich, dass natürlich auch noch andere Baumaschinen an einen der Verbraucheranschlüsse 4 angeschlossen werden können, um mit Energie versorgt bzw. geladen werden zu können.
Die Verbraucheranschlüsse 4 können dabei Ladeanschlüsse bilden, um Batterien oder Akkus der jeweils angeschlossenen Baumaschine zu laden. Alternativ oder zusätzlich können die Verbraucheranschlüsse 4 aber auch Arbeitsversorgungsanschlüsse bilden, um eine arbeitende Baumaschine direkt im Betrieb mit Energie zu versorgen, beispielsweise über ein ausreichend langes Versorgungskabel. Wie Fig. 1 weiterhin zeigt, kann die Energieversorgungsstation 1 ferner mehrere Versorgungsanschlüsse 10 umfassen, um eine oder mehrere Energieversorgungsquellen 11 anschließen zu können, beispielsweise eine Wasserstoff- /Brennstoffzelle 12 und/oder ein Versorgungsnetz 13, das beispielsweise ein Teil des öffentlichen Stromnetzes sein kann.
Die genannten Versorgungsanschlüsse 10 können dementsprechend einen Netzanschluss und/oder einen Energiezellenanschluss bilden.
Die vorgenannte Verbraucheranschlüsse 4 und/oder die vorgenannten Versorgungsanschlüsse 13 können vorteilhafterweise von einer Außenseite der Energieversorgungsstation 1 her zugänglich angeordnet und/oder als lösbare Verbindungsanschlüsse ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Steckanschlüssen, um einen jeweiligen Verbraucher 5, 6, 7, 8, 9 bzw. eine jeweilige Energiequelle 11 in einfacher Weise lösbar anschließen zu können.
Um die von den Energiequellen 11 herkommende Energie speichern zu können, umfasst die Energieversorgungsstation 1 Speichermittel 14, die in dem vorgenannten Gehäuse 3 aufgenommen sein können bzw. untergebracht sein können.
Die genannten Speichermittel 14 umfassen dabei vorteilhafterweise unterschiedlich konfigurierte Speicher 15, die unterschiedliche Speichereigenschaften aufweisen und unterschiedliche Speichertechnologien verwenden können. Insbesondere können die Speichermittel 14 einen Leistungsspeicher 15 einerseits und einen Energiespeicher 16 andererseits umfassen. Der genannte Leistungsspeicher 15 kann temporär sehr hohe Leistungen einspeichern und abgeben, während der Energiespeicher vorzugsweise hohe Energiemengen über längere Zeiten speichern kann.
Beispielsweise kann als Leistungsspeicher 15 ein schnell lad- und entladbarer Kondensator vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Doppelschichtkondensators, um kurzfristige Leistungsspitzen abdecken und ggf. auch kurzfristig anfal- lende, hohe Energiemengen einspeichern zu können. Solche kurzfristig rückfließenden, größeren Energiemengen können beispielsweise auftreten, wenn eine der angeschlossenen Baumaschinen in Betrieb, beispielsweise über ein Versorgungskabel, von der Energieversorgungsstation 1 her mit Energie versorgt wird und sozusagen von der Energieversorgungsstation her im Netzbetrieb versorgt wird.
Der genannte Energiespeicher 16 kann hingegen in Form einer Batterie oder eines Akkus ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Lithiumionenakkus oder einer anderen Batterieform, die hohe Energiemengen über längere Zeit speichern kann. Eine solche Batterie als Energiespeicher 16 kann einen größeren Energiebedarf über eine längere Zeit decken.
Während der Leistungsspeicher 15 sich durch eine sehr hohe spezifische Leistungsdichte auszeichnen kann, die beispielsweise um eine oder mehrere Zehnerpotenzen über der einer Batterie liegen kann, kann sich der Energiespeicher 11 durch eine sehr hohe spezifische Energiedichte auszeichnen, die um eine oder mehrere Zehnerpotenzen über der des Leistungsspeichers 15 liegen kann.
Zum Ein- und Ausspeisen des Stroms aus den Speichermitteln 14 und zur Versorgung der Verbraucheranschlüsse 4 mit Strom umfasst die Energieversorgungsstation 11 eine Leistungselektronik 17, die mehrere leistungselektronische Bauteile wie Stromumrichter, Stromsteller, Schaltelemente oder andere Bauelemente wie IG- PTs, Thyristoren oder Transistoren umfassen kann.
Insbesondere kann die Leistungselektronik 17 DC/DC-Wandler bzw. DC/DC-Steller umfassen, mithilfe derer der Stromfluss in die bzw. aus den Speichermitteln gesteuert werden kann. Beispielsweise ändert sich bei einem Doppelschichtkondensator die Spannung abhängig vom Füllzustand, was der DC/DC-Steller beim Einspeichern bzw. Entnehmen von Strom berücksichtigen kann. Solche DC/DC- Wandler bzw. DC/DC-Steller bezeichnen eine elektrische Schaltung, die eine am Eingang zugeführte Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umsetzen kann und in der Lage ist, Energie vom hohen Spannungspegel in den niedrigen Spannungspegel zu transferieren, beispielsweise um den jeweiligen Speicher zu laden, und ebenfalls in der anderen Richtung zu transferieren, d.h. auszuspeichern bzw. vom Speicher in den Gleichspanungskreis des Verbrauchersystems zu transferieren.
Die genannten DCDC-Steller 18 sind vorteilhafterweise bidirektonal arbeitend ausgebildet, um sowohl das Einspeichern als auch das Entnehmen von Strom in das bzw. aus dem jeweiligen Speicherelement steuern zu können.
Wie Fig. 1 zeigt, kann jedem der Speicher 15, 16 ein solcher DCDC-Steller 18 zugeordnet sein bzw. vorgeschaltet sein. Auch dem Versorgungsanschluss 10, an dem die Wasserstoff-ZBrennstoffzelle 12 angeschlossen ist, kann ein solcher DC/DC-Steller 18 zugeordnet bzw. vorgeschaltet sein, vgl. Fig. 1.
Ferner kann das System auch einen DC/AC-Steller 19 aufweisen, der den Verbraucheranschlüssen 4 vorgeschaltet sein kann und/oder dem Versorgungsanschluss 10 vorgeschaltet sein kann, an den das Versorgungsnetz 13 angeschlossen ist. Ein solcher DC/AC-Wandler bezeichnet eine elektrische Schaltung, die eine am Eingang zugeführte Gleichspannung in eine Wechselspannung mit höherem, niedrigerem, gleichem oder invertiertem Spannungsniveau umsetzen kann und in der Lage ist, Energie vom hohen Spannungspegel in den niedrigen Spannungspegel zu transferieren. Vorteilhafterweise kann auch dieser DC/AC-Steller bidirektional arbeitend ausgebildet sein, um auch eine Wechselspannung in der genannten Weise in eine Gleichspannung umsetzen zu können.
Wie Fig. 1 zeigt, werden die Bauelemente der Energieversorgungsstation 1 von einer übergeordneten Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung 20 gesteuert und/oder geregelt, wobei die genannte Leistungs- und Energiesteuereinrichtung 20 insbesondere dazu ausgebildet ist, das Ein- und Ausspeisen von Strom in die bzw. aus den Speichern 15 und 16 zu steuern und/oder die Beaufschlagung der Verbraucheranschlüsse 4 mit Strom von den Speichermitteln 14 her und/oder einem der Versorgungsanschlüsse 10 her zu steuern und/oder das Einspeisen von Strom aus den Versorgungsanschlüssen 10 her zu steuern.
Wie Fig. 1 zeigt kann die genannte Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung 19 mit den leistungselektronischen Bauteilen, insbesondere den genannten DC/DC- Stellern 18 und den DC/AC-Stellern 19 kommunizierend verbunden sein, um Stellbefehle übersenden und/oder Rückmeldungen empfangen zu können. Alternativ oder zusätzlich ist die genannte Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung 20 auch kommunikativ mit den genannten Speichermitteln 14 verbunden und/oder kommunikativ mit der an den jeweiligen Versorgungsanschluss 10 angeschlossenen Energiequelle 11 kommunikativ verbunden, um Stellbefehle übertragen und/oder Rückmeldungen empfangen zu können.
Die genannte Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung 20 kann eine Datenverarbeitungseinrichtung beispielsweise umfassend einen Mikroprozessor, einen Programmspeicher und einen Arbeitsspeicher umfassen, um entsprechende Signale verarbeiten und Steuerroutinen abarbeiten zu können.
Insbesondere kann die genannte Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung 20 Energiebedarfs-Bestimmungsmittel 21 umfassen, um den individuellen Energiebedarf des jeweils an einen Verbraucheranschluss 4 angeschlossenen Verbrauchers bestimmen zu können, um dann in Abhängigkeit des jeweils individuell bestimmten Energiebedarfs die Beaufschlagung des jeweiligen Verbraucheranschlusses 4 mit Energie hinsichtlich Leistung und/oder Energiemenge zu steuern.
Hierzu kann die genannte Steuereinrichtung 20 festlegen, welcher der Speicher 15 und 16 jeweils wieviel Leistung und/oder Energie bereitstellt bzw. am jeweiligen Verbraucheranschluss 10 bereitgestellt wird. Hierzu kann die Steuereinrichtung 20 die zuvor erläuterten Bauelemente der Energieversorgungsstation 1 in entsprechender Weise ansteuern. Vorteilhafterweise zeichnet sich die Energieversorgungsstation 1 durch intelligente Steuerungsstrategien sowie ein effizientes Energiemanagement aus.
Die Energie- und Leistungssteuerung 20 übernimmt die Kommunikation, Daten aus unterschiedlichen (mehreren/ einzelnen) Baumaschinen 5 - 9 zu empfangen, zu verarbeiten und entsprechende Energie zum Laden der Baumaschinen 5 - 9 bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Die Kommunikation kann drahtlos oder über einen direkten Anschluss erfolgen.
Die Energie- und Leistungssteuerung 20 übernimmt die Aufgabe einer vorrau- schauenden Planung an Energiebereitstellung für die unterschiedlichen Baumaschinen 5 - 9 und koordiniert den effizienten Energiefluss zwischen Speichermedium und Baumaschine 5 - 9 für den optimierten Ladeprozess hinsichtlich unterschiedlicher Parameter (bspw. Lebensdauer und Kosten) der Speichermedien.
Die Energie- und Leistungssteuerung 20 besitzt die Intelligenz automatisch zu erkennen, welche Baumaschine 5 - 9 zu welchem Zeitpunkt wie viel Energie benötigt und übernimmt die Planung und Koordination der unterschiedlichen Speichermedien zum Bereitstellen der Energie und Aufladen der Baumaschinen 5 - 9.
Die Energie- und Leistungssteuerung 20 optimiert die Stromflüsse auf Basis vorhergesagter Arbeitsprozesse der Baumaschinen 5 - 9 in Hinblick auf Strombezug über den Versorgungsanschluss und den Speicherzuständen der unterschiedlichen Speicher.
Die Energie- und Leistungssteuerung 20 besitzt eine dauerhafte (drahtlose) Kommunikation zu den unterschiedlichen Baumaschinen 5 - 9 zum Erkennen der entsprechenden Ladezustände. Die Energie und Leistungssteuerung besitzt eine externe Schnittstelle zum Abrufen unterschiedlicher Daten für die geplanten Arbeitsprozesse. Die Energie und Leistungssteuerung koordiniert auf Basis dieser Daten die Energieflüsse und das Bereitstellen der Energie für das Aufladen der unter- schiedlichen Baumaschinen 5-9 und sorgt für einen energetisch optimierten Betrieb.

Claims

Ansprüche Energieversorgungsstation zum Versorgen von Verbrauchern wie Baumaschinen (5, 6, 7, 8, 9) mit elektrischer Energie, mit Speichermitteln (14) zum Speichern elektrischer Energie, zumindest einem Verbraucheranschluss (4) zum Laden und/oder Versorgen eines jeweiligen Verbrauchers wie einer Baumaschine mit Strom, zumindest einem Versorgungsanschluss (10) zum Anschließen an eine Energieversorgungsquelle (11 ) und Einspeisen von elektrischer Energie, sowie einer Leistungs- und/oder Energie- Steuereinrichtung (20) zum Steuern des Einspeisens und/oder Speicherns und/oder Abgebens der elektrischen Energie durch die vorgenannten Komponenten Versorgungsanschluss (10), Speichermittel (14) und Verbraucheranschluss (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermittel (14) unterschiedlich ausgebildete Speicher (15, 16) unterschiedlicher Speichertechnologien umfassen und die Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung (20) dazu ausgebildet ist, die unterschiedlichen Speicher (15, 16) individuell in Abhängigkeit angeschlossener Verbraucher und/oder angeschlossener Energieversorgungsquellen zu steuern. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die unterschiedlich ausgebildeten Speicher einen Leistungsspeicher (15) mit hoher Leistungsdichte einerseits und einen Energiespeicher (16) mit einer hohen Energiedichte umfassen. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unterschiedlich ausgebildeten Speicher zumindest einen Schnelllade- und/oder -entladespeicher (15) zum schnellen Einspeichern und/oder Entladen hoher Ströme einerseits und zumindest einen Langzeitspeicher (16) zum langfristigen Einspeichern hoher Energiemengen andererseits umfassen. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicher einen Kondensator, insbesondere einen Mehrschichtkondensator, zum Abdecken hoher Leistungsspitzen einerseits und eine Batterie, insbesondere in Form eines Lithiumionenakkumulators, zum langfristigen Einspeichern hoher Energiemengen andererseits umfassen. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Speichern (15, 16) und den Verbraucher- und/oder Versorgungsanschlüssen (4, 10) eine Leistungselektronik umfassend Stromsteller in Form von DC/DC- und DC/AC-Stellern vorgesehen ist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei den unterschiedlich ausgebildeten Speichern (15, 16) jeweils ein bidirektional ausgebildeter DC/DC-Steller zum Steuern des Einspeisens und Ausspeisens von Strom zugeordnet ist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einem der Versorgungsanschlüsse (10) ein vorzugsweise bidirektionaler DC/DC-Steller (18) zum Steuern des Stromflusses an dem ge- 19 nannten Versorgungsanschluss (10), an dem vorzugsweise eine Wasserstoff- /Brennstoffzelle (12) angeschlossen ist, zugeordnet ist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Versorgungsanschlüsse (10) vorgesehen sind, an die verschieden ausgebildete Energieversorgungsquellen (11 ) angeschlossen sind. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an zumindest einem Versorgungsanschluss (10) zumindest eine Wasser- stoff-/Brennstoffzelle (12) angeschlossen ist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an zumindest einen Versorgungsanschluss (10) zumindest ein Versorgungsnetz (13) angeschlossen ist. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der genannte Versorgungsanschluss (10), an den das Versorgungsnetz (13) angeschlossen ist, an den Speichermitteln (14) vorbei mit dem zumindest einen Verbraucheranschluss (4) verbindbar ist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung (20) Energiebedarfs- Bestimmungsmittel (21 ) zum Bestimmen des Energiebedarfs der an den zumindest einen Verbraucheranschluss (4) angeschlossenen Verbraucher zu bestimmen. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Energiebedarfs-Bestimmungsmittel (21 ) dazu konfiguriert sind, den Energiebedarf mehrerer Verbraucher, die an mehreren Verbraucheranschlüssen (4) angeschlossen sind, jeweils individuell zu bestimmen und die Beaufschlagung der mehreren Verbraucheranschlüsse (4) mit elektrischer Leistung und/oder 20
Energie in Abhängigkeit des individuell bestimmten Energiebedarfs zu steuern. Energieversorgungsstation nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kommunikationseinrichtung zum Kommunizieren mit den zu versorgenden Verbrauchern vorgesehen, vorzugsweise drahtlos ausgebildet ist, wobei die Energiebedarfs-Bestimmungsmittel (21 ) an die genannte Kommunkationseinrichtung (30) angebunden und dazu ausgebildet sind, den Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher anhand der von den Verbrauchern über die Kommunikationseinrichtung (30) empfangenen Daten zu bestimmen. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kommunikationseinrichtung (30) dazu ausgebildet ist, Betriebsdaten, insbesondere Leistungs- und/oder Verbrauchsdaten, der Verbraucher abzufragen und den Energiebedarfs-Bestimmungsmitteln (21 ) bereitzustellen, die anhand der empfangenen Betriebs-, insbesondere Leistungs- und/oder Verbrauchsdaten, den Energiebedarf der angeschlossenen Verbraucher bestimmen. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungs- und/oder Energie-Steuereinrichtung (20) Verbraucher- Identifikationsmittel (22) zum Identifizieren eines jeweils an den zumindest einen Verbraucheranschluss (4) angeschlossenen Verbrauchers aufweist und- dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der identifizierten Verbraucher zumindest eine der Komponenten Leistungselektronik, Versorgungsanschluss (10), Speichermittel (14) und Verbraucheranschluss (4) variabel zu steuern. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die genannten Verbraucher-Identifikationsmittel (22) eine Sensorik an dem zumindest einen Verbraucheranschluss (4) umfassen. 21 Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung (20) Energiequellen- Identifikationsmittel (23) zum Identifizieren der jeweils an den zumindest einen Versorgungsanschluss (10) angeschlossenen Energiequelle (11 ) aufweist. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung (20) dazu konfiguriert ist, die Beaufschlagung des zumindest einen Verbraucheranschlusses (4) mit Strom von den Speichermitteln (14) her und von dem zumindest einen Versorgungsanschluss (10) her in Abhängigkeit der angeschlossenen Verbraucher- und der angeschlossenen Energiequellen zu steuern. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungs- und/oder Energiesteuereinrichtung (20) ein Planungsmodul (31 ) zum vorausschauenden Planen des Energiebedarfs und/oder der Energiebereitstellung an dem zumindest einen Verbraucheranschluss (4) aufweist, wobei das genannte Planungsmodul (31 ) dazu ausgebildet ist, den Energiebedarf und/oder die Energiebereitstellung in Abhängigkeit von einem Einsatzplan für verschiedene Verbraucher und/oder einem Aufgabenplan für einen oder mehrere Verbraucher anzupassen. Energieversorgungsstation nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Planungsmodul (31 ) über eine/die Kommunikationseinrichtung (30) an einen Baustellenleitrechner und/oder an die zu versorgenden Verbraucher angebunden und dazu ausgebildet ist, den genannten Einsatzplan und/oder Aufgabenplan aus dem Baustellenleitrechner und/oder den zu versorgenden Verbrauchern abzufragen. Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als mobile Einheit ausgebildet ist, insbesondere auf einem Fahrwerk montiert ist. 22 Energieversorgungsstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die emissionsfrei und autark arbeitend ausgebildet ist. Verfahren zum Versorgen einer Baustelle mit elektrischer Energie unter Verwendung einer Energieversorgungsstation, die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei verschiedene Baumaschinen wie Kran, Bagger, Raupe oder Kipper nacheinander und/oder gleichzeitig an die Verbraucheranschlüsse (4) der Energieversorgungsstation angeschlossen und von der Energieversorgungsstation (1) mit elektrischer Energie für den Betrieb geladen und/oder im Betrieb versorgt werden.
PCT/EP2022/050744 2021-01-15 2022-01-14 Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie WO2022152844A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2022207654A AU2022207654B2 (en) 2021-01-15 2022-01-14 Energy supply station for the electrification of construction sites and method for supplying a construction site with electrical energy
EP22702879.2A EP4248542A1 (de) 2021-01-15 2022-01-14 Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie
US18/272,555 US20240322592A1 (en) 2021-01-15 2022-01-14 Energy supply station for the electrification of construction sites and method for supplying a construction site with electrical energy
CA3205290A CA3205290A1 (en) 2021-01-15 2022-01-14 Energy supply station for the electrification of construction sites and method for supplying a construction site with electrical energy

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021100790.9 2021-01-15
DE102021100790.9A DE102021100790A1 (de) 2021-01-15 2021-01-15 Energieversorgungsstation für die Elektrifizierung von Baustellen sowie Verfahren zum Versorgen einer Baustelle mit elektrischer Energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022152844A1 true WO2022152844A1 (de) 2022-07-21

Family

ID=80222351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/050744 WO2022152844A1 (de) 2021-01-15 2022-01-14 Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240322592A1 (de)
EP (1) EP4248542A1 (de)
AU (1) AU2022207654B2 (de)
CA (1) CA3205290A1 (de)
DE (1) DE102021100790A1 (de)
WO (1) WO2022152844A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106972637A (zh) * 2017-05-16 2017-07-21 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种混合型移动储能系统
RU2692866C1 (ru) * 2018-06-08 2019-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство автономного электропитания
CN110474413A (zh) * 2019-08-22 2019-11-19 浙江省交通运输科学研究院 一种在建公路太阳能综合储能与转换装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2626632C (en) 2005-10-19 2014-04-08 The Raymond Corporation Lift truck with hybrid power source
US20090189445A1 (en) 2008-01-24 2009-07-30 Renewable Energy Holdings, Llc Renewable energy management and storage system
US8138720B2 (en) 2008-02-26 2012-03-20 Afs Trinity Power Corporation System and method for dual energy storage management
DE102010013670A1 (de) 2010-04-01 2011-10-06 Wacker Neuson Se Doppel-Hybridspeichersystem
DE102010019376A1 (de) 2010-05-04 2011-11-10 Heinz Schildgen Stromzählersystem und Verfahren zur Freigabe einer Stromentnahmevorrichtung
DE102019107180A1 (de) 2019-03-20 2020-09-24 Liebherr-Mining Equipment Colmar Sas System zur Energieversorgung elektrisch betriebener Bergbaumaschinen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106972637A (zh) * 2017-05-16 2017-07-21 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种混合型移动储能系统
RU2692866C1 (ru) * 2018-06-08 2019-06-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Устройство автономного электропитания
CN110474413A (zh) * 2019-08-22 2019-11-19 浙江省交通运输科学研究院 一种在建公路太阳能综合储能与转换装置

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AZALIA MIRHOSEINI ET AL: "HypoEnergy. Hybrid supercapacitor-battery power-supply optimization for Energy efficiency", DESIGN, AUTOMATION&TEST IN EUROPE CONFERENCE&EXHIBITION (DATE), 2011, IEEE, 14 March 2011 (2011-03-14), pages 1 - 4, XP031863857, ISBN: 978-1-61284-208-0 *
JAMSHIDPOUR EHSAN ET AL: "Energy management and control of a stand-alone photovoltaic/ultra capacitor/battery microgrid", 2015 IEEE JORDAN CONFERENCE ON APPLIED ELECTRICAL ENGINEERING AND COMPUTING TECHNOLOGIES (AEECT), IEEE, 3 November 2015 (2015-11-03), pages 1 - 6, XP032834813, ISBN: 978-1-4799-7442-9, [retrieved on 20151217], DOI: 10.1109/AEECT.2015.7360584 *
JING WENLONG ET AL: "Dynamic power allocation of battery-supercapacitor hybrid energy storage for standalone PV microgrid applications", SUSTAINABLE ENERGY TECHNOLOGIES AND ASSESSMENTS, vol. 22, 1 August 2017 (2017-08-01), NL, pages 55 - 64, XP055918453, ISSN: 2213-1388, DOI: 10.1016/j.seta.2017.07.001 *
JING WENLONG ET AL: "Hybrid energy storage retrofit for standalone photovoltaic-battery residential energy system", 2017 IEEE INNOVATIVE SMART GRID TECHNOLOGIES - ASIA (ISGT-ASIA), IEEE, 4 December 2017 (2017-12-04), pages 1 - 6, XP033356896, DOI: 10.1109/ISGT-ASIA.2017.8378395 *
N/A: "H2PowerPac - Saubere mobile Energieversorgung für vielfältige Aufgaben", PRODUKTBROSCHÜRE, 31 December 2020 (2020-12-31), Internet, pages 1 - 2, XP055918008, Retrieved from the Internet <URL:https://www.ecap-marine.com/files/content/pdf/eCap_Marine_H2PowerPac_DE.pdf> [retrieved on 20220505] *
N/A: "Nachhaltig und emissionsfrei arbeiten mit mobilen Batteriespeichern", 11 June 2018 (2018-06-11), Internet, XP055918552, Retrieved from the Internet <URL:https://www.bredenoord.com/de/wissen/batteriespeichern/> [retrieved on 20220506] *
N/A: "Was ist ein Aggregat und wie funktioniert es?", 29 June 2020 (2020-06-29), Internet, XP055918549, Retrieved from the Internet <URL:https://www.bredenoord.com/de/wissen/was-ist-ein-aggregat-und-wie-funktioniert-es/> [retrieved on 20220506] *

Also Published As

Publication number Publication date
EP4248542A1 (de) 2023-09-27
CA3205290A1 (en) 2022-07-21
AU2022207654B2 (en) 2024-07-25
US20240322592A1 (en) 2024-09-26
DE102021100790A1 (de) 2022-07-21
AU2022207654A1 (en) 2023-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT506911B1 (de) Verfahren und system zum regeln der intensität des ladens einer batterie
EP3645168B1 (de) Offroad-produktionslinie
EP2467918A2 (de) Elektrische ladevorrichtung
EP1470627A2 (de) Fahrzeug
WO2014198371A1 (de) Elektrisches antriebssystem sowie energiespeichervorrichtung hierfür
AT510795B1 (de) Verfahren zum dezentralen energiemanagement für ladestationen für elektrofahrzeuge
DE102009043380A1 (de) Unidirektionales V2G
WO2018210533A1 (de) Schienenfahrzeug zur durchführung eines arbeitseinsatzes auf einer gleisanlage
WO2022043090A1 (de) Fahrzeugzug mit dezentralem energiespeicher und energiemanagement
DE102021121934A1 (de) Verfahren zum Lastmanagement
EP2884620A2 (de) Verfahren zum Laden von Batterien und Konverter zum Laden
WO2019211034A1 (de) Verfahren zur echtzeitregelung eines energieversorgungs- und verteilersystems
DE102020104992A1 (de) Lastmanagement
EP4248542A1 (de) Energieversorgungsstation für die elektrifizierung von baustellen sowie verfahren zum versorgen einer baustelle mit elektrischer energie
DE102013223925B4 (de) System und Verfahren zum effizienten Betreiben von Transportfahrzeugen
DE102022117640A1 (de) Verfahren zum Versorgen einer Baustelle mit elektrischer Energie sowie Energieversorgungsstation für die Elektrifizierung von Baustellen
DE102023130255A1 (de) Ladesystem zum elektrischen Laden von Baumaschinen, Elektrofahrzeugen und ähnlichen Verbrauchern
DE102020200117A1 (de) Vorrichtung mit einer Steuervorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgung der Vorrichtung
DE102018110630A1 (de) Verfahren zur Auslegung eines Energieversorgungs- und verteilersystems
DE102022117923A1 (de) Versorgungsstation für Elektrofahrzeuge
DE102022117922A1 (de) Versorgung von Elektrofahrzeugen mit elektrischer Energie
DE102022214277A1 (de) Hybrides Energiespeichersystem
EP4336773A1 (de) System und verfahren zum durchführen von berechnungen im zusammenhang mit einer blockchain
DE102022127920A1 (de) Elektrifizierte Bau- und/oder Materialumschlagsmaschine, insbesondere Kran

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22702879

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022702879

Country of ref document: EP

Effective date: 20230623

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3205290

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18272555

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022207654

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20220114

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE