DE10120100A1 - Verfahren zur Energieversorgung von Feldgeräten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von Feldgeräten mit drahtloser Kommunikationsschnittstelle in verfahrenstechnischen Anlage. Dazu wird vorgeschlagen, przessual in der verfahrenstechnischen Anlage vorhandene, nicht-elektrische Primärenergie in elektrische Energie umzusetzen und das Feldgerät mit dieser elektrischen Energie zu versorgen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieversorgung von Feldgeräten in verfahrenstechnischen Anlagen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bekannte Feldgeräte sind mittels einer mehradrigen Verbindungsleitung mit einer zentralen Einrichtung verbunden, wobei jedes Feldgerät über die Verbindungsleitung mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb versorgt wird und mit der zentralen Einrichtung Daten austauscht.

Komplexe verfahrenstechnische Anlagen sind mit einer Vielzahl derartiger Feldgeräte ausgestattet. Dabei ist das Netz der Verbindungsleitungen für den Betreiber der Anlage ein erheblicher Kostenfaktor und darüber hinaus insbesondere im Zuge von Bauarbeiten Störungen durch Leitungsunterbrechungen ausgesetzt. Bei einer Leitungsunterbrechung ist das angeschlossene Feldgerät sowohl von dem Datenaustausch mit der zentralen Einrichtung abgeschnitten als auch von der Energieversorgung zu seinem Betrieb.

Zwar gelingt es, mit Hilfe von drahtlosen Kommunikationseinrichtungen, die jedem Feldgerät und der zentralen Einrichtung zugeordnet werden, den Datenaustausch unabhängig vom Netz der Verbindungsleitungen aufrechtzuerhalten, soweit die Feldgeräte weiterhin mit Energie versorgt sind. Jedoch sind die Feldgeräte bei Leitungsunterbrechungen von der Energiequelle getrennt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und die Feldgeräte unabhängig vom Netz der Verbindungsleitungen mit Energie zu ihren Betrieb zu versorgen.

Die Erfindung geht davon aus, dass der Leistungsbedarf zur Versorgung derzeitiger Feldgeräte durch zunehmende Integration auf einige wenige Müllwatt reduziert ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, prozessual in der verfahrenstechnischen Anlage vorhandene, nicht-elektrische Primärenergie in elektrische Energie umzusetzen und das Feldgerät mit dieser elektrischen Energie zu versorgen.

Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass in Abhängigkeit von der Art der verfahrenstechnischen Anlage mindestens eine Quelle nicht-elektrischer Primärenergie dauerhaft zur Verfügung steht. Dabei wird unter dauerhafter Verfügbarkeit auch diskontinuierliche aber periodische Verfügbarkeit verstanden.

Bei diskontinuierlicher Verfügbarkeit der nicht-elektrischen Primärenergie wird die diskontinuierlich erzeugte elektrische Energie zur Versorgung des Feldgeräts während der Unterbrechung des Zuflusses der nicht-elektrischen Primärenergie im Feldgerät gespeichert. Damit ist die kontinuierliche unterbrechungsfreie Versorgung des Feldgeräts mit elektrischer Energie zu seinem Betrieb gewährleistet.

Vorteilhafterweise kommt die Energieversorgung des Feldgeräts ohne elektrische Verbindungsleitungen von und zu einer zentralen Quelle elektrischer Energie aus. Die Verfügbarkeit der Feldgeräts ist damit unabhängig von Störungen durch Leitungsunterbrechungen. Darüber hinaus ist der erhebliche materielle Aufwand für ein Netz von elektrischen Verbindungsleitungen und dessen Wartung und Pflege insgesamt verzichtbar.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist als Quelle nicht-elektrischer Primärenergie durch die physikalische Größe Temperaturdifferenz zwischen zwei Medien verschiedener Temperatur vorgesehen. Das Feldgerät ist mit einem thermoelektrischen Wandler ausgestattet, mit dem die Temperaturdifferenz in einen zur Temperaturdifferenz proportionalen elektrischen Strom umgesetzt wird.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die kinetische Energie eines prozessual in einer Rohrleitung strömenden Medium als Quelle nicht-elektrischer Primärenergie vorgesehen. Das Feldgerät ist mit einer Turbine, die mit einem Generator gekoppelt ist, ausgestattet, mit dem ein elektrischer Strom proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Medium generiert wird. Dabei kann vorgesehen sein, der Turbine ein Prozessgas zuzuführen. Alternativ kann vorgesehen sein, die Turbine mit in der verfahrenstechnischen Anlage regelmäßig vorhandener Druckluft zu betreiben.

In einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird die Energie eines geeigneten prozessualen Gases in einer dem Feldgerät zugeordneten Brennstoffzelle direkt in elektrische Energie zur Versorgung des Feldgeräts umgesetzt.

In einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird inetische Energie mechanisch bewegter Maschinenelemente in elektrische Energie umgesetzt. Dabei wird die Hubbewegung von Ventilstangen mit Druckluft betriebener Stellventile abgegriffen.

In einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, solare Energie mit für sich bekannten Solarzellen in elektrische Energie umzusetzen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Energieversorgung von Feldgeräten mit drahtloser Kommunikationsschnittstelle in verfahrenstechnischen Anlagen dadurch gekennzeichnet, dass prozessual in der verfahrenstechnischen Anlage vorhandene, nicht­ elektrische Primärenergie in elektrische Energie umgesetzt wird und das Feldgerät mit dieser elektrischen Energie versorgt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diskontinuierlich erzeugte elektrische Energie zur Versorgung des Feldgeräts während der Unterbrechung des Zuflusses der nicht-elektrischen Primärenergie im Feldgerät gespeichert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturdifferenz zwischen zwei Medien verschiedener Temperatur mit einem thermoelektrischen Wandler in einen elektrischen Strom proportional zur Temperaturdifferenz umgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kinetische Energie eines prozessual in einer Rohrleitung strömenden Mediums mit einer Turbine und einem Generator in einen elektrischen Strom proportional zur Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums umgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie eines geeigneten prozessualen Gases in einer Brennstoffzelle in elektrische Energie umgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass kinetische Energie mechanisch bewegter Maschinenelemente in elektrische Energie umgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass solare Energie in elektrische Energie umgesetzt wird.