Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem zur Versorgung von Gebäuden mit elektrischer und mit thermischer Energie.

Hintergrund der Erfindung

Es ist bekannt, Gebäudedächer mit Photovoltaikanlagen auszustatten, um das Ge- bäude mit elektrischer Energie zu versorgen. Ein solches aus dem Stand der Tech- nik bekanntes System zur Versorgung eines Gebäudes mit elektrischer Energie mit Hilfe einer Photovoltaikanlage ist in Fig. 1 gezeigt. Ein solches System besteht im Wesentlichen aus einer Photovoltaikanlage PV, die beispielsweise auf dem Dach des Gebäudes angeordnet werden kann. Die Photovoltaikanlage ist mit einem Wechselrichter WR gekoppelt, der den von der Photovoltaikanlage PV bereitge- stellten Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet.

Der durch den Wechselrichter WR bereitgestellte Wechselstrom kann bei entspre- chender Aufbereitung in das öffentliche Stromnetz ÖN eingespeist werden. Alter nativ oder zusätzlich kann der von dem Wechselrichter WR bereitgestellte Strom den Verbrauchern in dem Gebäude zugeführt werden, etwa über den Hausvertei- ler HV. Darüber hinaus kann der von der Photovoltaikanlage PV bereitgestellte Strom in einem Akkumulator gespeichert werden. Der Akkumulator kann dem Ge- bäude elektrische Energie zur Verfügung stellen, wenn beispielsweise die von der Photovoltaikanlage PV bereitgestellte, elektrische Energie für die Stromversorgung des Gebäudes nicht ausreicht. Der Bezug von elektrischer Energie aus dem öffent lichen Stromnetz ÖN kann dadurch zumindest solange vermieden werden, solange der Akkumulator ausreichend elektrische Energie zur Verfügung stellt. Zur Versorgung des Gebäudes mit Wärmeenergie, etwa für die Warmwasseraufbe- reitung oder die Gebäudeheizung, ist es bekannt, das Gebäude beispielsweise an ein Femwärmenetz anzuschließen oder mittels einer Gasheizung die Warmwasserauf- bereitung vorzunehmen. Im Falle einer Gasheizung muss das Gebäude in der Regel an das öffentliche Gasnetz angeschlossen werden. Alternativ hierzu kann die Warmwasseraufbereitung auch mit Hilfe einer Ölheizung erfolgen, wobei für die Bevorratung des Heizöls ein entsprechend dimensionierter Öltank in oder an dem Gebäude bereitgestellt werden muss.

Beide Systeme, d.h. das Photovoltaiksystem und das System zum Bereitstellen der Wärmeenergie, arbeiten unabhängig voneinander und werden auch unabhängig voneinander betrieben. Das bedeutet, dass der Einsatz dieser genannten Systeme einerseits nicht aufeinander abgestimmt ist und andererseits mögliche Synergien nicht genutzt werden. Ein weiterer Nachteil der vorstehend genannten Systeme liegt darin, dass das Ge- bäude an die öffentliche Infrastruktur (öffentliches Stromnetz, Femwärmenetz, Gasnetz) angeschlossen sein muss, sodass der Inhaber bzw. Eigentümer des Gebäu- des von dem jeweiligen Versorger abhängig ist. Eine autarke Versorgung des Ge- bäudes mit elektrischer und thermischer Energie ist damit nahezu nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Lösungen bereitzustellen, die eine autarke Versorgung von Gebäuden mit elektrischer und thermischer Energie er möglichen, ohne dass die Gebäude an die öffentliche Versorgungsinfrastruktur an geschlossen sein müssen.

Erfindungsgemäße Lösung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System und einem Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den je weiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.

Bereitgestellt wird demnach ein Energieversorgungssystem, umfassend

- ein Photovoltaiksystem,

- ein Wasserstoffsystem, und

- einen Motor

wobei

- das Photovoltaiksystem eine Photovoltaikanlage, einen mit der Photovoltaikan lage gekoppelten Wechselrichter und einen mit dem Wechselrichter und/oder mit der Photovoltaikanlage gekoppelten Schutzmechanismus umfasst,

- das Wasserstoffsystem eine Wasserstofferzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff, einen Wasserstofftank zum Speichems des erzeugten Wasser stoffes und eine Wasserstoffaufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten des in dem Wasserstofftank gespeicherten Wasserstoffes umfasst, und

wobei

- der Motor mit der Wasserstoffaufbereitungseinrichtung gekoppelt ist und so aus gebildet ist, dass er mit dem aufbereiteten Wasserstoff betreibbar ist,

- das Photovoltaiksystem über einen ersten Schaltschrank oder über eine erste Steuerung mit dem Wasserstoffsystem gekoppelt ist, wobei über den ersten Schaltschrank oder über die erste Steuerung der von dem Photovoltaiksystem erzeugte elektrische Strom der Wasserstofferzeugungseinrichtung zuführbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn der erste Schaltschrank oder die erste Steuerung die Zufüh rung des elektrischen Stromes zu der Wasserstofferzeugungseinrichtung steuert. Weiter vorteilhaft ist es, wenn ein zweiter Schaltschrank oder eine zweite Steuerung vorgesehen ist, die mit der Wasserstofferzeugungseinrichtung, mit dem Motor, mit dem Wasserstofftank und mit der Wasserstoffaufbereitungseinrichtung gekoppelt ist und angepasst ist, die Wasserstofferzeugung, die Wasserstoffaufbereitung und die Zufuhr des aufbereiteten Wasserstoffes zu dem Motor zu steuern.

Der zweite Schaltschrank oder die zweite Steuerung können über eine Kommuni kationsverbindung mit dem ersten Schaltschrank oder der ersten Steuerung gekop pelt sein, wobei der erste Schaltschrank oder die erste Steuerung dem zweiten Schaltschrank oder der zweiten Steuerung über die Kommunikationsverbindung - Informationen über die Stromproduktion durch das Photo voltaiksystem bereit stellt, und/oder

- Informationen über den Stromverbrauch durch dritte Verbraucher bereitstellt, wobei der zweite Schaltschrank oder die zweite Steuerung angepasst ist

- die Wasserstofferzeugung zu starten, wenn der erste Schaltschrank oder die erste Steuerung dem zweiten Schaltschrank oder der zweiten Steuerung eine Überpro duktion von elektrischen Strom signalisiert, und/oder

- den Motor zu starten, wenn der erste Schaltschrank oder die erste Steuerung dem zweiten Schaltschrank oder der zweiten Steuerung signalisiert, dass das das Pho to voltaiksystem nicht genügend elektrischen Strom für dritte Verbraucher be- reitstellt.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der zweite Schaltschrank oder die zweite Steuerung angepasst ist, den Motor zu starten, wenn thermische Energie, insbesondere für eine Warmwasseraufbereitung, benötigt wird. Vorteilhaft ist es, wenn der erste Schaltschrank oder die erste Steuerung dem zwei ten Schaltschrank oder der zweiten Steuerung über die Kommunikationsverbindung mitteilt, dass thermische Energie benötigt wird. Das Energieversorgungssystem kann eine Wasserstoffzapfsäule aufweisen, die mit dem Wasserstofftank und/oder mit der Wasserstoffaufbereitungseinrichtung gekop pelt ist, zum Betanken eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuges.

Die Wasserstoffzapfsäule kann eine Abrechnungseinrichtung aufweisen, mit der die entnommene Wasserstoffmenge abgerechnet werden kann.

Kurzbeschreibung der Figuren Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete Ausfuhrungs- beispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Ver bindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Photovoltaiksystems nach dem Stand der Tech- nik;

Fig. 2 die wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Systems als Block schaltbild;

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 4 ein erstes Teilsystem des erfindungsgemäßen Systems umfassend das

Photo voltaiksystem, das Wasserstoffsystem und den Gasmotor; und

Fig. 5 ein zweites Teilsystem des erfindungsgemäßen Systems umfassend das

Photovoltaiksystem und die Warmwasseraufbereitung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild die wesentlichen Komponenten des erfmdungsge- mäßen Energieversorgungssystems, mit dem eine autarke Versorgung von Gebäu- den mit elektrischer und thermischer Energie ermöglicht wird. Im Wesentlichen umfasst das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem ein Photovoltaiksystem, einen mit dem Photovoltaiksystem gekoppelten Akkumulator zum Speichern des von dem Photovoltaiksystem bereitgestellten elektrischen Stroms, ein Wasserstoffsystem zum Erzeugen von Wasserstoff und zur Aufberei- tung des erzeugten Wasserstoffes für den Gasmotor, einen Gasmotor, dem der von dem Wasserstoffsystem erzeugte und aufbereitete Wasserstoff zugeführt wird, und eine Warmwasseraufbereitung, mit der Warmwasser für das Gebäude bereitgestellt wird.

Der von dem Photovoltaiksystem erzeugte Strom wird in dem Akkumulator gespei- chert, von wo aus er dem Hausverteiler HV zugeführt werden kann. Vom Hausver teiler HV aus wird der elektrische Strom in an sich bekannter Weise bis zu den elektrischen Verbrauchern im Gebäude geführt. Alternativ oder zusätzlich kann der von dem Photovoltaiksystem erzeugte Strom auch direkt dem Hausverteiler HV zugeführt werden, d.h. er wird nicht in dem Akkumulator gespeichert.

Der Akkumulator kann auch elektrischen Strom zum "Betanken" eines E- Autos zur Verfügung stellen. Hierbei kann der Akkumulator mit einer Ladestation LS gekop- pelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der von dem Photovoltaiksystem erzeugte Strom auch direkt der Ladestation LS zugeführt werden, d.h. er wird nicht in dem Akkumulator gespeichert.

Wird der elektrische Strom des Akkumulators sowohl dem Hausverteiler als auch der Ladestation LS zugeführt, dann sollte der Akkumulator entsprechend größer dimensioniert werden. Vorteilhaft ist es hierbei wenn der Akkumulator beispiels- weise 10 kWh für den Hausverteiler und 10 kWh für die Ladestation zur Verfügung stellt. Der Akkumulator kann hierbei modular so aufgebaut sein, dass er n (z.B. vier) Speichermodule mit einer bestimmten Nennkapazität aufweist, wobei jedes Speichermodul austauschbar sein kann. Zudem kann der Akkumulator um weitere Speichermodule erweitert werden, etwa wenn zusätzliche Verbraucher im Haus vorgesehen werden oder mehr als ein E-Auto gleichzeitig geladen werden sollen.

Die Steuerung des erfindungsgemäßen Systems ist hierbei so vorgesehen, dass zu- erst die Speichermodule für den Hausverteiler HV vollständig geladen werden, be- vor die Speichermodule für das Laden der E-Autos geladen werden. Damit wird der Hausverteiler priorisiert behandelt.

Es kann auch ein Akkumulator mit lediglich einem Speichermodul vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Steuerung des erfindungsgemäßen Systems so ausgestaltet, dass ein E-Auto nur so lange mit dem Akkumulator geladen werden kann, solange ein bestimmter Ladewert des Akkumulators nicht unterschritten wird. Dadurch wird ebenfalls gewährleistet, dass für den Hausverteiler immer genügend elektri sche Energie von dem Akkumulator zur Verfügung gestellt werden kann.

Eine Steuereinheit, die mit Bezug auf Fig. 3 näher beschrieben wird, kann so aus gelegt sein, dass sie selbständig entscheidet, ob der von dem Photovoltaiksystem bereitgestellte elektrische Strom dem Akkumulator zugeführt und dort gespeichert wird, oder ob der Strom direkt dem Hausverteiler HV / Ladestation LS zugeführt wird. Beispielsweise kann diese Steuereinheit so ausgelegt sein, dass sie die elektri schen Verbraucher in dem Gebäude priorisiert behandelt, d.h. beispielsweise bei einem erhöhten Bedarf an elektrischer Energie den von dem Photovoltaiksystem erzeugten Strom nicht in dem Akkumulator speichert, sondern direkt dem Hausver teiler HV zuführt. Überschüssiger Strom kann hingegen im Akkumulator gespei chert werden.

Ferner ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der von dem Photo voltaiksys- tem erzeugte Strom (oder ein Teil des von dem Photovoltaiksystem erzeugten Stroms) dem Wasserstoffsystem zugeführt wird. Mit dem Wasserstoffsystem wird Wasserstoff erzeugt, beispielsweise mittels Wasserelektrolyse, wofür elektrischer Strom benötigt ist. Der von dem Wasserstoffsystem erzeugte Wasserstoff wird mit tels einer Wasserstoffaufbereitung so aufbereitet, dass er im Gasmotor des erfin dungsgemäßen Systems als Kraftstoff verwendet werden kann. Beispielsweise kann bei der Wasserstoffaufbereitung dem erzeugten Wasserstoff Sauerstoff zuge geben werden, um ein für den Gasmotor optimales und homogenes Kraftstoff-Ge misch zu erhalten. Zusätzlich oder alternativ kann der erzeugte Wasserstoff auch in Wasserstofftanks gelagert bzw. gespeichert werden. Das Wasserstoffsystem kann mit einer Wasserstoffzapfsäule WZ gekoppelt sein, um mit Wasserstoff betriebene Automobile zu betanken.

Mit dem Gasmotor, der mit dem von dem Wasserstoffsystem erzeugten Wasserstoff betrieben wird, wird die Warmwasseraufbereitung für das Gebäude durchgeführt. Beispielsweise kann der Wasserkreislauf des Kühlers des Gasmotors genutzt wer den, um über einen Wärmetauscher thermische Energie dem Wasserkreislauf des Gebäudes zuführen. Alternativ oder zusätzlich kann mit einem Generator, der von dem Gasmotors betrieben wird, auch ein Heizstab betrieben werden, mit dem in einem Wassertank befindliches Wasser erwärmt wird.

Zusätzlich oder alternativ kann der Generator des Gasmotors auch mit dem Akku mulator gekoppelt sein, um den Akkumulator aufzuladen, etwa dann, wenn das Photovoltaiksystem aufgrund schlechter Witterungsbedingungen oder nachts kei nen elektrischen Strom erzeugt. Der von dem Akkumulator erzeugte elektrische Strom kann auch direkt dem Hausverteiler zugeführt werden.

Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Strom des Photovol- taiksystems (oder ein Teil des von dem Photovoltaiksystem erzeugten Stroms) für die Warmwasseraufbereitung verwendet wird. Hierzu kann das Photovoltaiksystem direkt mit der Warmwasseraufbereitung gekoppelt sein, beispielsweise mit einem oder mehreren Heizstäben eines Wassertanks, zum Aufheizen des sich im Wasser tank befindlichen Wassers.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird mit den dort gezeigten Komponenten und dem er- findungsgemäßen Zusammenwirken der einzelnen Komponenten (inklusive der da für erforderlichen Steuerung) eine autarke Versorgung eines Gebäudes mit elektri scher und thermischer Energie ermöglicht. Weder für die elektrische noch für die thermische Energie sind Anschlüsse an die öffentliche Versorgungsinfrastruktur notwendig. Diese autarke Versorgung eines Gebäudes mit elektrischer und thermi- scher Energie wird aufgrund des nachfolgend beschriebenen Ablaufs möglich:

- Das Photovoltaiksystem erzeugt elektrischen Strom, der im Akkumulator ge speichert wird, oder alternativ dem Hausverteiler HV zum Verbrauch zugeführt wird.

- Erzeugt das Photovoltaiksystem überschüssige elektrische Energie, wird diese verwendet, um mit Hilfe des Wasserstoffsystems Wasserstoff zu erzeugen, der in einem Wasserstofftank gespeichert werden kann und bei Bedarf aus dem Was- serstofftank dem Gasmotor zugeführt werden kann. Darüber hinaus kann der von dem Photovoltaiksystem erzeugte überschüssige Strom für die Warmwasserauf bereitung verwendet werden.

Wofür der überschüssige Strom des Photo voltaiksystems verwendet wird, wird mit Hilfe einer intelligenten Steuereinrichtung entschieden. Wenn beispiels- weise das Wasser in dem Wassertank bereits die Höchsttemperatur erreicht hat, kann die Steuerung veranlassen, dass mit dem überschüssigen Strom Wasser stoff erzeugt wird. Die Steuerung kann hier so eingestellt sein, dass zunächst das Wasser in dem Wassertank auf eine Maximaltemperatur gebracht wird, bevor mit dem überschüssigen Strom des Photo voltaiksystems Wasserstoff erzeugt wird. Ferner kann die Steuerung so eingestellt sein, dass für den Fall, dass das Wasser in dem Tank bereits die Höchsttemperatur erreicht hat und die Wasser- stofftanks voll sind, die maximal zulässige Höchsttemperatur des Wassers im Wassertank kurzzeitig erhöht werden kann, um mit dem überschüssigen Strom des Photovoltaiksystems das Wasser noch weiter zu erhitzen.

- Liefert das Photovoltaiksystem keinen elektrischen Strom, wird der im Gebäude benötigte Strom vom Akkumulator bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ kann der benötigte Strom auch vom Generator des Gasmotors bereitgestellt werden. - Liefert das Photovoltaiksystem keinen elektrischen Strom und unterschreitet die

Temperatur des Wassers im Wasserstofftank eine vorbestimmte Minimaltempe- ratur, veranlasst die intelligente Steuerung das Starten des Gasmotors, mit dessen Hilfe das Wasser in dem Wassertank erwärmt wird. Die von einem Generator des Gasmotors bereitgestellte, elektrische Energie kann neben dem Erwärmen des Wassers auch zum Aufladen des Akkumulators verwendet werden.

Gemäß einer in Fig. 2 nicht gezeigten Ausgestaltung der Erfindung kann es zudem vorgesehen sein, dass die in dem Akkumulator gespeicherte elektrische Energie zum Aufwärmen des Wassers in dem Wassertank verwendet wird. Dies kann bei- spielsweise dann vorteilhaft sein, wenn der Gasmotor ausfällt und das Photovolta iksystem keinen elektrischen Strom liefert und die Minimaltemperatur des Wassers in dem Wassertank unterschritten wird. Die Wahrscheinlichkeit dafür, dass sämtli che Bedingungen eintreten, die ein Erwärmen des Wassers mit dem Akkumulator notwendig machen, ist allerdings äußerst gering, sodass dies lediglich als Notfall- lösung angesehen wird.

Die genannte Ladestation LS und/oder die genannte Wasserstoffzapfsäule WZ kön nen ein Abrechnungssystem aufweisen oder mit einem Abrechnungssystem gekop pelt sein, um den entnommenen elektrischen Strom bzw. den entnommen Wasser stoff direkt bezahlen zu können, beispielsweise mittels einer Kreditkarte oder der gleichen. Fig. 3 zeigt eine detaillierte Darstellung des in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbildes.

Das Photo voltaiksystem umfasst eine Photovoltaikanlage PV, die im Wesentlichen aus einem Verbund von Solarmodulen besteht und beispielsweise auf einem Dach eines Gebäudes montiert werden kann. Der von der Photovoltaikanlage erzeugte Gleichstrom wird einem Wechselrichter WR zugeführt, der in an sich bekannter Weise den Gleichstrom in Wechselstrom umrichtet. Über eine Schutzeinrichtung SM, die optional vorgesehen sein kann und mit der beispielsweise die Photovoltaikanlage vom restlichen Stromnetz getrennt werden kann, wird der Wechselstrom einem ersten Schaltschrank SS1 zugeführt. Der erste Schaltschrank SS1 weist eine erste Steuerung auf, mit der die Verwendung des elektrischen Stroms in dem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem gesteu- ert bzw. geregelt wird. Die Funktionsweise der ersten Steuerung und der in einem zweiten Schaltschrank SS2 untergebrachten zweiten Steuerung wird weiter unten näher beschrieben.

Der dem ersten Schaltschrank SS1 zugeführte Strom der Photovoltaikanlage kann dem Akkumulator zugeführt werden, wo er gespeichert wird. Der Akkumulator kann dann den für die im Gebäude vorhandenen elektrischen Verbraucher benötig ten Strom über den Hausverteiler HV zur Verfügung stellen. Gegebenenfalls wird hierfür der aus dem Akkumulator entnommen Gleichstrom in Wechselstrom umge- richtet.

Alternativ kann der von dem Schaltschrank SS1 abfließende Strom auch direkt dem Hausverteiler HV zugeführt werden.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems kann in diesem eine Ladestation LS zum Aufladen von Elektrofahrzeugen vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Strom direkt von dem Schaltschrank SS1 der Ladestation LS zugeführt werden. Alternativ kann der Strom für die Ladestation LS auch von dem Akkumulator bereitgestellt werden.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Ladestation LS so ausgestaltet sein, dass diese im Bedarfsfall elektrische Energie an das Energieversorgungssystem ab- geben kann, sofern ein Elektrofahrzeug mit der Ladestation LS gekoppelt ist. Der Akkumulator des Elektrofahrzeuges kann so als zusätzlicher Stromspeicher für das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem verwendet werden. Ausgangsseitig ist der Schaltschrank SS1 zudem mit einem Wasserstoffsystem ge koppelt, um dem Wasserstoffsystem die für das Erzeugen von Wasserstoff notwen dige Energie zuzuführen. Das Wasserstoffsystem besteht hier im Wesentlichen aus einer Einrichtung WE zum Erzeugen von Wasserstoff, etwa mittels Wasserelektro lyse, einem Wasserstofftank WT, in dem der erzeugte Wasserstoff gespeichert wird, und einer Wasserstoffaufbereitung WA, mit der der in dem Wasserstofftank WT gespeicherte Wasserstoff für die Verwendung als Kraftstoff in dem Gasmotor GM aufbereitet wird. In der Regel ist die erste Steuerung des ersten Schaltschranks SS1 so eingestellt, dass der von der Photovoltaikanlage erzeugte Strom dann zur Her stellung von Wasserstoff verwendet wird, wenn dieser Strom nicht anderweitig ver- wendet werden muss.

Der Wasserstoffaufbereitung WA ist ein Gasmotor GM nachgeschaltet, dem der aufbereitete Wasserstoff als Treibstoff zugeführt wird. Der Gasmotor GM ist in ers ter Linie dazu vorgesehen, mittels eines Generators G elektrischen Strom zu erzeu- gen, mit dem das Wasser in einem Wassertank T erwärmt werden kann, beispiels weise über Heizstäbe HS. Die Steuerung des erfindungsgemäßen Energieversor gungssystems kann so ausgelegt sein, dass das Wasser in dem Tank T jedenfalls dann mittels des Generators G des Gasmotors GM erwärmt wird, wenn der von der Photovoltaikanlage PV bereitgestellte elektrische Strom für das Erwärmen des Wassers nicht ausreicht, oder die Photovoltaikanlage PV keinen Strom erzeugt. Um den Wirkungsgrad des Gasmotors GM zu erhöhen, ist es zudem vorgesehen, den Kühler K des Gasmotors GM über einen Wärmetauscher W mit dem Wasser tank T zu koppeln. Über einen Vorlauf VL und einen Rücklauf RL wird die Kühl- flüssigkeit des Kühlers K dem Wärmetauscher W zugeführt, sodass die thermische Energie des Kühlers bzw. der Kühlerflüssigkeit an das Wasser des Wassertanks T abgegeben werden kann, wobei auch der Wassertank T über einen entsprechenden Vorlauf VL und einen Rücklauf RL mit dem Wärmetauscher W gekoppelt ist.

Zudem kann es vorteilhafter Weise vorgesehen sein, die Abgase des Gasmotors GM ebenfalls zum Erwärmen des Wassers in dem Wassertank T zu verwenden, wodurch der gesamte Wirkungsgrad des Gasmotors GM nochmals verbessert wird. Hierzu werden die aus dem Auspuff A des Gasmotors GM austretenden Abgase einem Brennwertgerät BW zugeführt. Typischerweise liegen die Temperaturen der Abgase bei Erreichen des Brennwertgerätes BW bei etwa zwischen 230°C und 270°C.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Brennwertgerätes BW weist dieses ein Ge- häuse mit einer darin angeordneten Rohrschlange auf. Das Rohr kann in dem Ge- häuse spiralförmig verlaufen, sodass eine möglichst große Rohroberfläche in dem Gehäuse des Brennwertgerätes BW gebildet wird. Dem Rohr werden die Abgase des Gasmotors GM zugeführt. Die zugeführten Abgase werden im Gehäuse abge- kühlt und verlassen das Gehäuse am anderen Ende des Rohres mit einer Temperatur von etwa zwischen 40°C und 70°C. Idealerweise werden die das Brennwertge- rät BW verlassenden Abgase einem Kamin zugeführt. Ferner ist das Brennwertge- rät BW über einen Vorlauf VL und einen Rücklauf RL mit dem Wassertank T ge koppelt, sodass die thermische Energie der Abgase des Gasmotors an das Wasser im Wassertank T abgegeben werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gasmotors GM wird also nicht nur über den Generator G das Wasser im Wassertank T erwärmt, sondern auch mit Hilfe des Kühlers K und der Abgase des Gasmotors, sodass eine besonders effiziente Er wärmung des Wassers erreicht wird.

Wie vorstehend erläutert, ist der Gasmotor GM zum Erwärmen des Wassers im Wassertank T dann vorgesehen, wenn der von der Photovoltaikanlage PV bereitge stellte elektrische Strom zum Aufheizen des Wassers nicht ausreicht. Es kann aller dings vorteilhaft sein, wenn das Wasser in dem Wassertank T sowohl mit Hilfe des Gasmotors GM als auch mit Hilfe des Stroms der Photovoltaikanlage PV erhitzt wird, etwa dann, wenn der Warmwasserverbrauch besonders hoch ist und die Was- sertemperatur im Wassertank T bereits nahe der minimalen Wassertemperatur ist bzw. die minimale Wassertemperatur zu unterschreiten droht. Wann welches Sys tem (Photovoltaikanlage PV oder Gasmotor GM oder beide) zum Aufheizen des Wassers in dem Wassertank T verwendet wird, wird durch die erste Steuerung SS1 und die zweite Steuerung SS2 des Energieversorgungssystems gesteuert.

Der von dem Generator G erzeugte, elektrische Strom kann nach einer entsprechen den Gleichrichtung auch dem Akkumulator zugeführt und dort gespeichert werden.

Ferner kann die Starterbatterie SB des Gasmotors GM auch mit dem ersten Schalt- schrank SS1 gekoppelt sein, um mit dem Strom der Photovoltaikanlage PV die Starterbatterie bei Bedarf aufzuladen. Sollte die Photovoltaikanlage PV keinen Strom liefern, kann es auch vorgesehen sein, die Starterbatterie SB des Gasmo tors GM mit dem Strom aus dem Akkumulator aufzuladen (in Fig. 3 nicht gezeigt). Der von dem Generator G des Gasmotors GM erzeugte Strom kann auch der La destation LS zugeführt werden.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems kann in diesem eine Wasserstoffzapfsäule WZ zum Betanken von mit Wasserstoff betrie benen Elektrofahrzeugen vorgesehen sein. Die Wasserstoffzapfsäule WZ kann hier bei direkt mit dem Wasserstofftank gekoppelt sein, dem der benötigte Wasserstoff entnommen wird. Alternativ kann die Wasserstoffzapfsäule WZ auch mit der Was- serstoffaufbereitungseinrichtung WA gekoppelt sein, die den Wasser für das Be- tanken des Fahrzeuges aufbereitet. Die Wasserstoffaufbereitungseinrichtung WA ist hierbei so ausgestaltet, dass sie den Wasserstoff sowohl für den Gasmotor GM als auch für die Wasserstoffzapfsäule WZ aufbereiten kann. Die Abrechnung des mittels der Wasserstoffzapfsäule WZ entnommenen Wasserstoffes kann mit Hilfe einer Abrechnungseinheit realisiert werden, die Bestandteil der Wasserstoffzapf säule WZ ist oder die mit der Wasserstoffzapfsäule WZ gekoppelt ist. Das Bezahlen selbst kann beispielsweise mit ein Kreditkarte oder dergleichen durchgeführten werden.

Steuerung des Energieversorgungssystems

Nachfolgend wird die Funktionsweise des ersten Schaltschranks SS1 bzw. der ers- ten Steuerung und des zweiten Schaltschranks SS2 bzw. der zweiten Steuerung nä her beschrieben, mit denen das gesamte, erfindungsgemäße Energieversorgungs system gesteuert bzw. geregelt wird.

Der erste Schaltschrank SS1 und der zweite Schaltschrank SS2 sind über eine Kom- munikationsverbindung KV miteinander verbunden. Die (nicht alle) Steuer- bzw. Signalleitungen sind in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 als gestrichelte Pfeile dargestellt.

Mit dem ersten Schaltschrank SS1 bzw. der ersten Steuerung wird im Wesentlichen das in Fig. 5 gezeigte Subsystem (Warmwasseraufbereitung mit Hilfe der Photo- voltaikanlage) gesteuert und geregelt. Mit dem zweiten Schaltschrank SS2 bzw. der zweiten Steuerung wird im Wesentlichen das in Fig. 4 gezeigte Subsystem (Erzeu gen von Wasserstoff mit Hilfe der Photovoltaikanlage und Betreiben eines Gasmo tors mit dem erzeugten Wasserstoff) gesteuert bzw. geregelt. Anzumerken ist hierbei, dass die in Fig. 4 und in Fig. 5 gezeigten Subsysteme ge trennt voneinander betrieben werden können und nicht notwendigerweise in dem in Fig. 3 gezeigten Gesamtsystem implementiert werden müssen. Für eine vollkom men autarke Versorgung eines Gebäudes mit elektrischer und thermischer Energie ist es allerdings vorteilhaft, wenn beide Subsysteme in einem Energieversorgungs- system implementiert und in entsprechender Weise aufeinander abgestimmt sind, was durch die erfindungsgemäße Steuerung bewerkstelligt wird.

Dem ersten Schaltschrank SS1 wird der von der Photovoltaikanlage PV erzeugte Strom zugeführt. Der erste Schaltschrank SS1 stellt diesen elektrischen Strom den einzelnen Komponenten des gesamten Energieversorgungssystems zur Verfügung, wobei die erste Steuerung in dem ersten Schaltschrank SS 1 steuert bzw. regelt, wel- cher Komponente wann und wieviel Strom zur Verfügung gestellt wird.

Die einzelnen Komponenten in dem Gesamtsystem können Sensoren aufweisen, die der ersten Steuerung entsprechende Sensordaten bereitstellen. Mit Hilfe dieser Sensordaten kann die erste Steuerung die einzelnen Komponenten des Gesamtsys- tems bzw. das Gesamtsystem als Ganzes steuern bzw. regeln. So kann beispiels- weise der Wassertank T über entsprechende Temperaturfühler verfügen, die der ersten Steuerung die Wassertemperatur mitteilen. Der Wasserstofftank WT kann etwa einen Füllstandsensor aufweisen, der der ersten Steuerung den aktuellen Füll- stand mitteilt.

Die Steuerung bzw. die Regelung der Wasserstofferzeugung wird in der Regel al lerdings von der zweiten Steuerung in den zweiten Schaltschrank SS2 übernom men. Die zweite Steuerung kann der ersten Steuerung über die Kommunikations- Verbindung KV den aktuellen Füllstand in den Wasserstofftanks WT mitteilen. An dererseits kann die erste Steuerung der zweiten Steuerung mitteilen, dass die Pho tovoltaikanlage PV überschüssigen Strom bereitstellt, der für die Erzeugung von Wasserstoff verwendet werden könnte. Ferner kann die erste Steuerung den aktuel len Ladestand der Akkumulatoren abfragen. Die wesentlichen Parameter des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems, mit denen die erste Steuerung in dem ersten Schaltschrank SS1 das System steuert bzw. regelt, sind:

- der aktuelle von der Photovoltaikanlage PV erzeugte Strom bzw. Strommenge, - der aktuelle Ladestand der Akkumulatoren,

- der aktuelle Füllstand der Wasserstofftanks, und

- die aktuelle Wassertemperatur des Wassers in den Wassertanks.

Anhand dieser vier Parameter kann die erste Steuerung in dem ersten Schalt- schrank SS1 entscheiden, wann welchem Modul wieviel Strom zur Verfügung ge stellt wird. Zudem kann die erste Steuerung anhand dieser vier Parameter entschei- den, welche Komponente (Photovoltaikanlage PV oder Akkumulator) den Strom zur Verfügung stehen soll. Ein weiterer wichtiger Parameter für die Steuerung bzw. Regelung durch die erste Steuerung ist der aktuelle Energiebedarf der elektrischen Verbraucher in dem Ge- bäude.

Die erste Steuerung und die zweite Steuerung sind so aufeinander abgestimmt, dass zu jedem Zeitpunkt ausreichend elektrische Energie für die elektrischen Verbrau- cher in dem Gebäude und ausreichend Warmwasser (z.B. für Heizungen in dem Gebäude) zur Verfügung steht. Diese beiden Anforderungen werden demnach mit höchster Priorität erfüllt, d.h. beispielsweise, dass Strom der Photovoltaikanlage PV erst dann etwa zum Herstellen von Wasserstoff verwendet wird, wenn die Versor- gung der elektrischen Verbraucher in dem Gebäude ausreichend sichergesteht ist.

Zur Versorgung der elektrischen Verbraucher in dem Gebäude mit elektrischem Strom kann die erste Steuerung gemäß dem nachfolgend beschrieben Verfahren ar beiten: - Die erste Steuerung veranlasst den ersten Schaltschrank SS1 (d.h. die in dem Schaltschrank untergebrachte Elektronik) dazu, den von der Photovoltaikanlage bereitgestellten elektrischen Strom direkt dem Hausverteiler HV zuzuführen. - Sofern dann noch überschüssige elektrische Energie von der Photovoltaikan lage PV bereitgestellt wird, veranlasst die erste Steuerung ein Laden des Akku- mulators mit dieser überschüssigen elektrischen Energie. Die überschüssige elektrische Energie der Photovoltaikanlage wird zunächst immer zum Aufladen der Akkumulatoren verwendet, sodass mit Hilfe der Akkumulatoren die Versor- gung des Gebäudes mit elektrischem Strom über einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise nachts) in jedem Fall gewährleistet werden kann. Die Akkumu- latoren sind hierfür entsprechend dimensioniert.

- Reicht der von der Photovoltaikanlage PV erzeugte Strom für die elektrischen Verbraucher in dem Gebäude nicht aus, wird die Stromversorgung des Gebäudes vom Akkumulator übernommen. Die von der Photovoltaikanlage bereitgestellte Energie wird dann zum Laden des Akkumulators verwendet.

- Steht für die elektrischen Verbraucher in dem Gebäude genügend elektrische Energie zur Verfügung und ist der Akkumulator vollständig bzw. ausreichend geladen, wird der überschüssige Strom der Photovoltaikanlage entweder zum Aufheizen des Wassers in dem Wassertank T oder zum Herstellen von Wasser stoff verwendet. Ob dieser überschüssige Strom zum Erwärmen des Wassers oder zum Erzeugen von Wasserstoff bereitgestellt wird, kann die erste Steuerung von der aktuellen Wassertemperatur und von dem aktuellen Füllstand der Wasserstofftanks abhän gig machen. Weist beispielsweise das Wasser in dem Wassertank eine Tempe ratur nahe der zulässigen Minimaltemperatur auf und sind die Wasser- stofftanks WT ausreichend gefüllt, kann der überschüssige elektrische Strom der Photovoltaikanlage zum Erwärmen des Wassers verwendet werden. Umgekehrt kann der überschüssige Strom zum Erzeugen von Wasserstoff verwendet wer den, wenn die Wasserstofftanks ein niedriges Füllniveau aufweisen und die Wassertemperatur in dem Wassertank T ausreichend hoch ist. Ist sowohl das Füllniveau in dem Wasserstofftank niedrig und befindet sich die Wassertemperatur in den Wassertanks T nahe der zulässigen Minimaltempera tur, kann die erste Steuerung so ausgestaltet sein, dass ein Teil des überschüssi gen Stroms für die Wasserstofferzeugung und der andere Teil des überschüssi gen Stroms für die Erwärmung des Wassers verwendet wird. Die erste Steuerung kann in diesem Fall aber auch den aktuellen Warmwasserverbrauch berücksich tigen und den überschüssigen Strom vollständig für die Erzeugung von Wasser stoffbereitstellen, wenn aktuell kein Warmwasser verbraucht wird.

- Hat hingegen die Wassertemperatur in den Wassertanks T die Maximaltempera- tur erreicht und sind die Wasserstofftanks WT vollständig gefüllt, kann die erste

Steuerung so angepasst sein, dass sie ein kurzfristiges Erwärmen des Wassers in dem Wassertank T über die eigentlich zulässige Höchsttemperatur hinaus bis zu einer zweiten Höchsttemperatur erlaubt. Ist auch diese zweite Höchsttemperatur erreicht, kann die erste Steuerung die Ladestation LS aktivieren, um - sofern ein Elektrofahrzeug an der Ladestation LS angeschlossen ist - den Akkumulator des Elektrofahrzeugs zu laden.

- Sollte dann, nach einem vollständigen Laden des Akkumulators des Elektrofahr zeugs weiterhin überschüssiger Strom von der Photovoltaikanlage PV bereitge- stellt werden, kann die erste Steuerung so ausgebildet sein, die Photovoltaikan lage von dem restlichen System zu trennen, die überschüssige Energie - falls möglich - in das öffentliche Netz einzuspeisen, oder beispielsweise die Starter batterie SB des Gasmotors GM zu laden. - Für den Fall, dass die Photovoltaikanlage PV nicht genug elektrischen Strom liefert, um neben der Versorgung der elektrischen Verbraucher auch ein Erwär men des Wassers in dem Wassertank T sicherzustellen, ist die Steuerung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems so angepasst, dass die erste Steuerung diese Information der zweiten Steuerung in dem zweiten Schalt- schrank SS2 mitteilt. Die zweite Steuerung in dem zweiten Schaltschrank SS2 übernimmt dann die Steuerung bzw. die Regelung für das Erwärmen des Was- sers in dem Wassertank T.

Ist in dem Wasserstofftank WT genügend Wasserstoff für den Betrieb des Gas- motors GM vorhanden, was die zweite Steuerung mit Hilfe entsprechender Füll stands ensor en abffagen kann, sendet die zweite Steuerung dem Gasmotor GM ein Startsignal, mit dem ein Starten des Gasmotors GM veranlasst wird. Gleich zeitig veranlasst die zweite Steuerung die Wasserstoffaufbereitung WA, den für den Gasmotor GM benötigten Wasserstoff entsprechend aufzubereiten und dem Gasmotor GM zuzuführen. Beispielsweise kann die Wasserstoffaufberei- tung WA dem Wasserstoff Sauerstoff zuführen, um ein optimales Treibstoff- Gemisch für den Gasmotor zu erhalten.

Mit dem Gasmotor GM wird ein Generator G betrieben, dessen elektrischer Strom den Heizstäben HS in dem Wassertank T zugeführt wird, um das Wasser zu erwärmen. Sollte ein schnelles Aufwärmen des Wassers notwendig sein, weil etwa die Wassertemperatur bereits nahe der Minimaltemperatur liegt, kann die zweite Steuerung einen Wärmetauscher W zuschalten, mit dem die Wärmeener gie der Kühlerflüssigkeit des Kühlers K des Gasmotors GM dem Wasser in dem Wasserstofftank zugeführt wird. Bei dem Wärmetauscher W kann es sich um einen Plattenwärmetauscher handeln, der, wie oben bereits ausgeführt, über ent- sprechende Vorläufe VL und Rückläufe RL mit dem Kühler K und dem Was sertank T gekoppelt ist.

Zusätzlich kann die zweite Steuerung ein Brennwertgerät zuschalten, mit dem die Wärmeenergie der Abgase des Gasmotors dem Wasser in dem Wassertank zugeführt wird. Hierzu ist das Brennwertgerät BW einerseits mit dem Auspuff A des Gasmotors und andererseits über einen entsprechenden Vorlauf und einen Rücklauf mit dem Wassertank verbunden. Über ein in dem Brennwertgerät BW spiralförmig verlaufendes Rohr, durch das die Abgase hindurchgeführt werden, wird die Wärmeenergie der Abgase an das Wasser abgegeben. Die zweite Steuerung kann so ausgelegt sein, dass sie laufend die Wassertempe- ratur des Wassers in dem Wassertank T überprüft und bei Erreichen einer vor bestimmten Wassertemperatur den Gasmotor GM abschaltet.

- Darüber hinaus können die beiden Steuerungen so angepasst sein, dass mit Hilfe des Gasmotors GM bzw. mit Hilfe des dem Gasmotor zugeordneten Genera tors G auch der Akkumulator geladen wird. Dies kann etwa dann notwendig werden, wenn die Photovoltaikanlage PV über einen längeren Zeitraum keinen oder nicht ausreichend elektrischen Strom erzeugt, um den Akkumulator zu la den. Die erste Steuerung kann der zweiten Steuerung dann über die Kommuni- kationsverbindung KV eine Information darüber zur Verfügung stellen, dass der Gasmotor GM zum Laden des Akkumulators benötigt wird. Die zweite Steue rung kann dann mit einem Startsignal das Starten des Gasmotors GM veranlas sen. Ferner kann auch der Generator G selbst über entsprechende Steuerleitungen mit der zweiten Steuerung verbunden sein, sodass die zweite Steuerung den Gene rator G veranlassen kann, den erzeugten Strom dem Akkumulator oder den Heiz stäben, oder sowohl dem Akkumulator als auch den Heizstäben zuzuführen. Zudem können auch der Wärmetauscher W und das Brennwertgerät BW mit der zweiten Steuerung gesteuert bzw. geregelt werden. Wird der Gasmotor GM bei spielsweise nur für die Erzeugung von elektrischem Strom benötigt, um den Ak kumulator zu laden, kann die zweite Steuerung den Wärmetauscher W veranlas sen, sich vom Wasserkreislauf des Wassertanks T oder vom Kühlmittelkreislauf des Kühlers K zu trennen. Zudem kann die zweite Steuerung das Brennwertgerät veranlassen, die Abgase des Auspuffs A direkt dem Kamin zuzuführen. - Die zweite Steuerung kann zudem ermitteln, ob beim Betrieb des Gasmotors das Wasser in dem Wassertank T auch ausschließlich mit dem Wärmetauscher W und dem Brennwertgerät BW erwärmt werden kann. Ist dies der Fall, kann die zweite Steuerung den Generator G veranlassen, den von ihm erzeugten elektri schen Strom entweder dem Akkumulator zuzuführen, oder alternativ dem Was- serstoffsystem zuzuführen, um Wasserstoff zu erzeugen.

Die gesamte Steuerung kann damit so ausgelegt sein, dass die erste Steuerung der zweiten Steuerung lediglich mitteilt, dass die von der Photovoltaikanlage PV bereitgestellte elektrische Energie für ein Aufheizen des Wassers in dem Was- sertank nicht ausreichend ist. Wie das Wasser in dem Wassertank erwärmt wird, kann hingegen einzig und allein von der zweiten Steuerung übernommen wer den. Die zweite Steuerung kann also selbständig entscheiden, ob das Wasser in dem Wassertank mit Strom des Generators, mit dem Wärmetauscher und /oder mit dem Brennwertgerät erwärmt wird.

Durch diese Steuerung wird gewährleistet, dass über einen vorbestimmten Zeit raum, etwa eine Woche oder 10 Tage, das Gebäude sowohl mit ausreichend elektri- scher Energie als auch mit ausreichend Warmwasser versorgt werden kann. Je nach Größe des Gebäudes müssen die Akkumulatoren und die Wasserstofftanks entspre chend dieses vorbestimmten Zeitraums dimensioniert sein. Eine typische Dimensi onierung für einen Vierpersonen-Haushalt ist mit Bezug auf Fig. 2 angegeben. Fig. 4 zeigt ein erstes Teilsystem bzw. Subsystem des erfindungsgemäßen Energie versorgungssystems .

Wie vorstehend mit Bezug auf Fig. 3 erläutert, kann dieses erste Subsystem auch unabhängig von den anderen Komponenten des Energieversorgungssystems bzw. unabhängig von dem zweiten, in Fig. 5 gezeigten Subsystem betrieben werden. Das erste Teilsystem bzw. Subsystem umfasst das Photo voltaiksystem, das Was- serstoffsystem und den Gasmotor. Das Photo voltaiksystem besteht im Wesentli chen aus der Photovoltaikanlage PV, dem Wechselrichter WR und dem Schutzme- chanismus SM. Das Wasserstoffsystem besteht im Wesentlichen aus der Einrich- tung WE zum Erzeugen von Wasserstoff, einem oder mehreren Wasser- stofftanks WT und einer Wasserstoffaufbereitung WA. Mit dem Wasserstoffsystem wird Wasserstoff erzeugt und so aufbereitet, dass es als Treibstoff für den Gasmo- tor GM verwendet werden kann. Zudem umfasst das erste Teilsystem zumindest den zweiten Schaltschrank SS2 bzw. die zweite Steuerung.

Die zweite Steuerung in dem zweiten Schaltschrank SS2 ist so angepasst, dass sie die vollständige Regelung und Steuerung der Wasserstofferzeugung und Wasser stoffaufbereitung mit Hilfe des von der Photovoltaikanlage PV bereitgestellten elektrischen Stroms bewerkstelligen kann. Diesbezüglich kann der in Fig. 4 ge- zeigte erste Schaltschrank SS1 bzw. die erste Steuerung auch lediglich als optionale Komponente vorgesehen werden.

Liefert die Photovoltaikanlage PV genügend Strom, was von der zweiten Steuerung ermittelt werden kann, kann die zweite Steuerung die Einrichtung WE zum Erzeu- gen von Wasserstoff starten, um Wasserstoff zu erzeugen, der dann in den Wasser- stofftanks WT gespeichert wird. Über an bzw. in den Wasserstofftanks WT ange ordneten Füllstandsensoren kann die zweite Steuerung den aktuellen Füllstand er mitteln. Wird ein bestimmter Füllstand bzw. ein bestimmter Druck in den Wasser- stofftanks WT erreicht, veranlasst die zweite Steuerung die Einrichtung WE, das Erzeugen von Wasserstoff zu beenden.

Die zweite Steuerung ist zudem angepasst, den Gasmotor GM zu starten und gleich zeitig die Wasserstoffaufbereitung WA in Gang zu setzen. Mit der Wasserstoffauf bereitung WA wird beispielsweise dem aus dem Wassertank WT entnommenen Wasserstoff Sauerstoff zugeführt, um ein optimales Treibstoffgemisch für den Gas motor GM zu erzeugen. Zudem ist die Wasserstoffaufbereitung WA angepasst, den Druck des in den Wasserstofftanks gespeicherten Wasserstoffs gegebenenfalls zu reduzieren.

Die zweite Steuerung weist vorteilhafterweise einen Anschluss auf, über den der zweiten Steuerung Informationen zugeführt werden, die angeben, ob der Gasmotor GM benötigt wird, d.h. gestartet werden muss. Diese Information kann die zweite Steuerung beispielsweise von der ersten Steuerung in dem ersten Schaltschrank SS 1 erhalten, die, wie mit Bezug auf Fig. 3 erläutert, entscheidet, ob der von der Photo voltaikanlage PV bereitgestellte Strom für das Aufheizen des Wassers in dem Was- sertank T ausreicht, oder ob zusätzlich der Gasmotor GM benötigt wird, um das Wasser zu erwärmen. Wird der Gasmotor GM hierfür benötigt, kann die erste Steu erung über die Kommunikationsverbindung KV der zweiten Steuerung die entspre chende Information übermitteln. Wie mit Bezug auf Fig. 3 bereits erläutert, kann die zweite Steuerung auch ange passt sein, den mit dem Gasmotor GM gekoppelten Generator G und/oder einen mit dem Gasmotor gekoppelten Wärmetauscher W und/oder ein mit dem Gasmotor ge koppeltes Brennwertgerät BW zu steuern. Der Gasmotor GM bzw. der Generator G des Gasmotors GM kann zudem mit ei nem Akkumulator gekoppelt sein, um diesen zu laden. Der Akkumulator ist aller dings nur eine optionale Einheit des mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Subsys tems. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des in Fig. 4 gezeigten Subsystems kann dieses auch ohne Wasserstoffaufbereitung WA und ohne Gasmotor GM verwendet bzw. betrieben werden. In diesem Fall ist dieses Subsystem ausschließlich zur Erzeugung von Wasserstoff mit Hilfe des elektrischen Stroms einer Photovoltaikanlage PV vorgesehen. Die zweite Steuerung kann vorteilhafterweise so angepasst sein, dass sie immer dann die Wasserstofferzeugung in Gang setzt, wenn sie feststellt, dass die Photovoltaikanlage PV elektrischen Strom erzeugt, oder von der Photovoltaik anlage PV überschüssiger elektrischer Strom zur Verfügung steht.

Optional kann der erzeugte Wasserstoff auch zur Betankung eines mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeuges bereitgestellt werden. Hierzu kann eine Wasserstoffzapf säule WZ vorgesehen sein, die entweder mit dem Wasserstofftank WT oder mit der Wasserstoffaufbereitung WA gekoppelt ist bzw. koppelbar ist, je nachdem ob der Wasserstoff aufbereitet oder nicht aufbereitet dem Tank des Fahrzeuges zugeführt werden soll.

Die Wasserstoffzapfsäule WZ kann ein Abrechnungssystem aufweisen, mit dem der entnommene Wasserstoff abgerechnet bzw. bezahlt werden kann. Beispiels weise kann eine Einrichtung vorgesehen sein, mit der eine Bezahlung mittels Bank karte, Kreditkarte oder dergleichen ermöglicht wird. Der erzeugte Wasserstoff kann so der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden, um Wasserstoff betriebene Fahrzeuge zu betanken. Bei optimalen Bedingungen lässt sich darüber das erfin dungsgemäße System in 2 bis 3 Jahren amortisieren.

Ein Wesentlicher Vorteil, eine Wasserstoffzapfsäule WZ vorzusehen, liegt auch da- rin, dass der Wasserstoff für die Betankung von mit Wasserstoff betriebenen Fahr zeugen nicht transportiert werden muss, etwa zu einer Tankstelle, was die Geste hungskosten des Wasserstoffes erheblich reduzieren kann.

Fig. 5 zeigt ein zweites Teilsystem bzw. Subsystem des erfindungsgemäßen Ener- gieversorgungssystems.

Dieses zweite Subsystem kann unabhängig von dem ersten Subsystem bzw. von den übrigen Komponenten des Energieversorgungssystems betrieben werden. Dieses zweite Subsystem umfasst im Wesentlichen die Photovoltaikanlage PV, den Wechselrichter WR, den Schutzmechanismus SM, einen ersten Schaltschrank bzw. eine erste Steuerung, einen Akkumulator und einen Wassertank T, dessen Inhalt mit zumindest einem Heizstab HS erwärmt werden kann.

Die erste Steuerung in dem ersten Schaltschrank SS1 ist so angepasst, dass der von der Photovoltaikanlage PV erzeugte elektrische Strom über den Schaltschrank SS1 direkt dem Heizstab HS zugeführt werden kann. Die erste Steuerung ist hierfür mit einem Temperaturfühler des Wassertanks T gekoppelt, um in Abhängigkeit der Temperatur in dem Wassertank die Stromzufuhr zu dem Heizstab HS zu steuern bzw. zu regeln. Wird eine bestimmte Temperatur des Wassers in dem Wasserstoff- tank T erreicht, kann die erste Steuerung die Stromzuführ zu dem Heizstab HS und damit ein weiteres Aufwärmen unterbrechen. In diesem Fall kann die erste Steue- rung den ersten Schaltschrank SS1 veranlassen, die von der Photovoltaikanlage er zeugte, elektrische Energie in einem Akkumulator zu speichern. Auch hierzu ist der Akkumulator über eine Steuerleitung mit der ersten Steuerung gekoppelt, damit die erste Steuerung den Ladezustand des Akkumulators überwachen kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Teilsystems kann die erste Steue- rung zudem angepasst sein, den Heizstab HS mit elektrischem Strom aus dem Ak kumulator aufzuheizen, oder, falls der von der Photovoltaikanlage PV bereitge- stellte, elektrische Strom nicht ausreicht, um den Heizstab HS auf eine bestimmte Temperatur aufzuwärmen, zusätzlich elektrischen Strom aus dem Akkumulator dem Heizstab HS zuzuführen.

Darüber hinaus können in dem Wassertank oder in den Vor- und/oder Rückläufen des Wassertanks Sensoren angeordnet sein, mit denen der Warmwasserverbrauch gemessen werden kann. Die Daten dieser Sensoren können ebenfalls der ersten Steuerung zugeführt werden, sodass die erste Steuerung bei einem erhöhten Warm wasserverbrauch die Heizstäbe HS gezielt mit mehr Strom beaufschlagen kann und bei Bedarf den Akkumulator für die Erwärmung des Heizstabs dazu schalten kann. Optional kann auch die Ladestation LS vorgesehen sein, um den Energiespeicher von Elektrofahrzeugen zu laden. Die Ladestation kann hierzu mit dem Akkumula tor oder mit dem ersten Schaltschrank SS1 gekoppelt sein. Die Ladestation LS kann ein Abrechnungssystem aufweisen, mit dem der entnom mene Strom abgerechnet bzw. bezahlt werden kann. Beispielsweise kann eine Ein richtung vorgesehen sein, mit der eine Bezahlung mittels Bankkarte, Kreditkarte oder dergleichen ermöglicht wird. Der erzeugte elektrische Strom kann so der Öf fentlichkeit zur Verfügung gestellt werden, um Strom betriebene Lahrzeuge zu la den. Bei optimalen Bedingungen lässt sich darüber das erfindungsgemäße System in 2 bis 3 Jahren amortisieren.

Bezugszeichen:

A Auspuff des Gasmotors GM

Akku Akkumulator/ en

BW Brennwertgerät

G Stromgenerator des Gasmotors GM

GM Gasmotor mit Stromgenerator

HS Heizsystem (z.B. Heizstab) des Wassertanks T

HV Hausverteiler

K Kühler

KV Kommunikationsverbindung

LS Ladestation

ÖN öffentliches Stromnetz

PV Photovoltaikanlage

RL Rücklauf

SB Starterbatterie des Gasmotors GM

SM S chutzmechanismus

SS1 erster Schaltschrank / erste Steuerung

SS2 zweiter Schaltschrank / zweite Steuerung

T Wassertank für Heizkreislauf

VL Vor lauf

W Plattenwärmetauscher

WA Wasserstoffaufbereitungseinrichtung zur Wasserstoffaufbereitung für den Gasmotor GM

WE Wasserstofferzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff

(z.B. mittels Wasserelektrolyse)

WR Wechselrichter

WT W asserstofftank

WZ Wasserstoffzapfsäule