DE102012023203A1 - Protected Broadband Communication Navigation Network (PBCNN) - Google Patents
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Abstract
Das Breitband-Kommunikations-Netz mit Knotenpunkten (1), die miteinander verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenpunkte (1) über Glasfaserkabel miteinander verbunden sind, dass die Knotenpunkte (1) eine elektromagnetische Abschirmung aufweisen, dass die Knotenpunkte (1) eine Windkraftanlage (6) aufweisen, dass die Knotenpunkte (1) elektrische Akkumulatoren zum Speichern und Abgeben der elektrischen Energie aufweisen, dass die Knotenpunkte (1) eine Steuereinrichtung aufweisen, die das Speichern und Abgeben der elektrischen Energie in Abhängigkeit von vorgegebenen Daten zur lokal, regional und/oder national aktuell verfügbaren elektrischen Energie und deren Nachfrage und/oder in Abhängigkeit vom aktuellen Energiepreis regelt, dass die Knotenpunkte (1) entlang einer Infrastruktur-Trasse angeordnet sind. Das erfindungsgemäße System bietet Schutz vor Ausfällen jeglicher Art: • Schutz vor EMP und Ausfall der Kommunikation über Satelliten, welche keinen Schutz vor EMP haben (keine Gefährdung der Staatssicherheit durch Ausfall der Satelliten und Wegfall der Kommunikationsmedien) • Unabhängigkeit vom Versorgungsnetz, da durch die Turbine eigene Energie zur Versorgung des Systems bereitgestellt und somit eine unterbrechungsfreie Versorgung mit Energie und eine Aufrechterhaltung der Kommunikationsmedien gewährleistet wird.The broadband communication network with nodes (1) which are connected to one another is characterized in that the nodes (1) are connected to one another via fiber optic cables, that the nodes (1) have electromagnetic shielding, that the nodes (1) have a wind power plant (6), that the nodes (1) have electrical accumulators for storing and emitting the electrical energy, that the nodes (1) have a control device that stores and emits the electrical energy as a function of predefined data locally, Regionally and / or nationally currently available electrical energy and its demand and / or depending on the current energy price regulates that the nodes (1) are arranged along an infrastructure route. The system according to the invention offers protection against failures of any kind: • Protection against EMP and failure of communication via satellites which have no protection against EMP (no threat to state security due to satellite failure and loss of communication media) • Independence from the supply network because of the turbine own energy is provided to supply the system, thus ensuring an uninterrupted supply of energy and maintenance of the communication media.
Description
Die Erfindung betrifft ein Breitband-Kommunikations-Netz als autarkes Kommunikations- und Stromversorgungssystem mit vom Netz und von Satelliten unabhängigen Kommunikationsmitteln und mit Knotenpunkten (
Hintergrundbackground
Die Industrieländer wie Deutschland stehen, insbesondere nach der Katastrophe in Fukushima, vor der Herausforderung, eine stabile Energieversorgung zu sichern, die idealerweise weder nuklear ist noch einen CO2-Ausstoß hat, außerdem kostengünstig ist und die Notwendigkeiten eines modernen Wirtschaftsstandortes berücksichtigt.Developed countries such as Germany, especially after the Fukushima catastrophe, face the challenge of securing a stable energy supply, which ideally is neither nuclear nor CO 2 -emitting, is also cost-effective and takes into account the needs of a modern business location.
Ein tiefgreifendes Problem bei der Stromerzeugung mit erneuerbaren Energien ist die grundsätzliche Unmöglichkeit, die aktuelle Stromerzeugung dem aktuellen, zeitlich schwankenden Bedarf anzupassen. Bei der Stromerzeugung aus Sonne und Wind ist noch nicht einmal eine zeitlich konstante Energieproduktion möglich, da die Sonneneinstrahlung und die Windstärke häufig wechseln.A fundamental problem with power generation with renewable energies is the fundamental impossibility of adapting the current power generation to the current, temporally fluctuating demand. In the generation of electricity from the sun and wind is not even a time-constant energy production possible, since the sunlight and the wind force change frequently.
Notwendig ist daher ein System zum Zwischenspeichern der erzeugten, aber aktuell nicht benötigten elektrischen Energie zur Abgabe für spätere Zeiträume.Therefore, what is needed is a system for buffering the generated but not currently required electrical energy for delivery for later periods.
Nach einem besonders wichtigen Aspekt besteht eine Notwendigkeit, ein System zu entwickeln, welches eine hohe Sicherheit bei der Stromversorgung gewährleistet.According to a particularly important aspect, there is a need to develop a system which ensures a high level of security in the power supply.
Zum Beispiel fiel am 15. November 2012 in München die öffentliche Stromversorgung aus, wovon 450000 Menschen betroffen waren. Die Bewohner waren ohne Strom, ohne Kommunikation und mit nur eingeschränkter Mobilität, weil die U-Bahn nicht mehr fuhr, Ampelanlagen nicht funktionierten, die Kommunikation eingeschränkt war, um bspw. ein Taxi zu rufen etc. Es herrschten kurzzeitig chaotische Zustände in München und das mitten in Deutschland im 21. Jahrhundert.For example, on 15 November 2012 in Munich, the public power supply fell out, which affected 450000 people. The residents were without power, without communication and with limited mobility, because the subway stopped driving, traffic lights did not work, the communication was restricted, for example, to call a taxi, etc. There were briefly chaotic conditions in Munich and the in the middle of Germany in the 21st century.
Bei einem Satellitenausfall oder Stromausfall, verursacht durch Naturkatastrophen, Sonneneruptionen, technische Fehler wie in München, durch Netzüberlastung, EMP, durch atomaren Erstschlag und weitere nicht ausschließbare Szenarien und einen dadurch verursachten Ausfall der Satellitenkommunikation und der Stromversorgung würden wir um 200 Jahre in die Vergangenheit katapultiert. Aber wir würden nicht überleben, da wir nicht mehr die Infrastruktur der vergangenen Jahrhunderte haben und aufgrund der Tatsache, dass wir nicht ohne Wasser leben können. Die Wasserversorgung ist aber abhängig von einem funktionierenden öffentlichen Stromnetz.In the event of a satellite failure or power outage, caused by natural disasters, solar flares, technical errors such as in Munich, network congestion, EMP, nuclear first strike and other non-excludable scenarios and a consequent failure of satellite communications and power supply, we would be catapulted 200 years into the past , But we would not survive because we no longer have the infrastructure of past centuries and because of the fact that we can not live without water. But the water supply is dependent on a functioning public electricity grid.
Wenn Satelliten ausfallen, fällt der Großteil der Kommunikation weg. Das Militär kann die Staatssicherheit nicht gewährleisten, weil es – bedingt durch den Ausfall u. a. von GPS, Telekommunikation und TV – nicht mehr kommunizieren kann und somit die Abwehr ausgeschaltet wird.When satellites fail, most of the communication goes away. The military can not guarantee the state security, because it - due to the failure u. a. from GPS, telecommunications and TV - can no longer communicate and thus the defense is switched off.
Stand der TechnikState of the art
Bisherige bekannte Systeme zum Zwischenspeichern elektrischer Energie wie Pumpspeicherwerke, Druckluft-Speicherung, Speicherung von Wasserstoff in Kavernen, zentrale stationäre Akkumulatoren haben bei weitem nicht die Speicher-Kapazität, die zum Umstieg auf erneuerbaren Energien nötig wäre, zumindest nicht bis zum Jahre 2030, wie von der Bundesregierung angestrebt.Previous known systems for buffering electrical energy such as pumped storage, compressed air storage, storage of hydrogen in caverns, central stationary batteries have by far not the storage capacity that would be needed to switch to renewable energy, at least not until the year 2030, as of sought by the Federal Government.
In der
In diesem Dokument wird eine segmentierte Savonius-Turbine genannt. Dieser Turbinentyp wurde vielfach getestet, hat aber in keiner Variante die Effizienz einer normalen Savonius-Turbine. Die Savonius-Turbine arbeitet dann mit voller Leistung, wenn die Luftleitbleche sich über die gesamte Länge der Turbine erstrecken. Die maximale Leistung wird erreicht bei einem Winkel zwischen 60 und 120 Grad, bezogen auf den einströmenden Wind. Alle anderen Formen, z. B. Spiralformen, oder Ausgestaltungen (z. B. Offset) über die Länge der Turbine bedeuten Leistungsverlust.This document mentions a segmented Savonius turbine. This type of turbine has been tested many times, but in no way has the efficiency of a normal Savonius turbine. The Savonius turbine then operates at full power as the vanes extend the full length of the turbine. The maximum power is achieved at an angle between 60 and 120 degrees, based on the incoming wind. All other forms, eg. Spiral shapes, or designs (eg, offset) over the length of the turbine mean power loss.
Die segmentierte Sovonius-Turbine nach diesem Dokument hat keine Tragstruktur, die es ermöglicht, dass die Turbinenachse Lager an beiden Enden hat. Derartige Savonius- oder Flettner-Rotoren sind nicht robust. 1983 erleidet die US-Amerikanische Windship Development Corp. Schiffbruch, als sie einen kleinen Flettner-Rotor mit einer Windturbine koppelt – und auch der weltbekannte Meeresforscher Jacques-Yves Cousteau muss im Oktober 1983, damals schon 74jährig, schlechte Erfahrungen machen – als bei Windstärke 9 sein ,Turbosail' herunterkommt.The segmented Sovonius turbine of this document does not have a support structure that allows the turbine axle to have bearings at both ends. Such Savonius or Flettner rotors are not robust. In 1983, the American Windship Development Corp. suffers. Shipwreck, when coupled with a small Flettner rotor with a wind turbine - and the world-famous oceanographer Jacques -Yves Cousteau must in October 1983, then already 74 years, make bad experiences - than at
Zu diesem Zeitpunkt testete er gerade eine modifizierte 13,5 m hohe, tragflächenartige ovale Röhre, bei welcher der Unterdruck statt durch Rotation durch einen innen liegenden 12 PS Ventilator und siebartige Öffnungen in den Seiten erzeugt wird. Auf dem 22 m langen Katamaran ,Moulin à Vent I' sollte damit die gleiche Leistung wie durch einen konventionellen 150 PS Motor erbracht werden. Noch im Laufe des Jahres 1985 überquert Cousteau mit der ,Alcyone' den Atlantik ohne Zwischenfall und setzt seine Erprobungsfahrt in den Pazifik fort. Das Schiff ist 2006 immer noch für die Cousteau Society unterwegs. At that time, he was testing a modified 13.5-meter wing-shaped oval tube, in which the negative pressure is generated instead of rotation by an internal 12 hp fan and sieve-like openings in the sides. On the 22 m long catamaran, Moulin à Vent I 'should be the same performance as a conventional 150 hp engine. As late as 1985 Cousteau crossed the Atlantic with the 'Alcyone' without incident and continued his trial trip to the Pacific. The ship is still on the road in 2006 for the Cousteau Society.
Aufgabe und Lösung der ErfindungTask and solution of the invention
Aufgabe der Erfindung: Das Breitband-Kommunikations-Netz mit der Möglichkeit zum Speichern, Abgeben und Verteilen elektrischer Energie soll
- – eine Speicher-Kapazität aufweisen, die zum Umstieg auf erneuerbaren Energien nötig ist
- – weder nuklear sein noch einen CO2-Ausstoß haben
- – die gespeicherte Energie nach Bedarf verteilen
- – Versorgungssicherheit und Energiestabilität mit erneuerbaren Energien gewährleisten
- – eine Plattform zur Verfügung stellen, die die notwendige Informationsverarbeitung integriert, dafür die Hard- und Software zur Verfügung stellt und damit eine Virtualisierung der Energiewirtschaft ermöglicht
- – notwendige Infrastrukturmaßnahmen, die eine Kommunikationsplattform benötigen, z. B. Sicherheitsüberwachung, Breitbandanschlüsse, CCTV, LTE, IPTV, Verkehrsmanagement, mit einer dezentralen Energieproduktion verbinden
- – höchste Sicherheit gewährleisten durch verteilte Kommunikation (im Sinne von „Cloud”, insbesondere als ein geschütztes Breitband-Kommunikations-Navigations-Netz (PBCNN Protected Broadband Communikation Navigation Network))
- – eine GPS-Kommunikationsmöglichkeit haben
- – integrierte Hochleistungs-Kondensatoren für höhere Spannung und höhere Energiedichte und für eine schnellere Abgabe von Strom haben
- – durch eine Co-Finanzierung, z. B. durch Werbemöglichkeiten des Systems, und Einsparung, z. B. Bündelung notwendiger Bauvorhaben wie Straßen-Laternen, Funktürme, eine bezahlbare Rundumversorgung bereitstellen
- – sehr flexibel durch Baukastensystem (Modulsystem) sein
- – die nationalen Transmissionsverluste der elektrischen Energie erheblich verringern
- – die zentrale Windenergie-Produktion mit ihren zeitlichen Schwankungen und Ausfällen positiv ergänzen und deren Schwächen kompensieren
- – auch in Drittländern, z. B. bei Katastrophen, einsetzbar sein, wobei ein mobiler, kurzfristiger Einsatz der Anlage durch Flanschverbindung des Turms mit einer Fußplatte bzw. Trägerkonstruktion anstelle des Fundaments möglich ist,
- – ohne Kommunikation über Satelliten arbeiten können,
- – vor EMP (elektromagnetischem Impuls) geschützt sein,
- – unabhängig vom öffentlichen Versorgungsnetz und somit autark in der Lage sein, auch bei Ausfall des öffentlichen Stromversorgungsnetzes für die Aufrechterhaltung der Funktionalität seiner Kommunikationstechnologien zu sorgen,
- – Netzausfälle und Versorgungslücken abdecken und höchste Versorgungssicherheit realisieren,
- – optional eine Kombination einer Windkraftanlage mit einer Photovoltaikanlage, also eine Hybridanlage (Solar und Wind), aufweisen.
- - have a storage capacity that is needed to switch to renewable energy
- - have neither nuclear nor CO 2 emissions
- - Distribute the stored energy as needed
- - Ensure security of supply and energy stability with renewable energies
- - Provide a platform that integrates the necessary information processing, but provides the hardware and software, thus enabling virtualization of the energy industry
- - necessary infrastructure measures that require a communication platform, eg. As security monitoring, broadband connections, CCTV, LTE, IPTV, traffic management, connect with a decentralized energy production
- - ensure the highest level of security through distributed communication (in the sense of "cloud", in particular as a protected broadband communication navigation network (PBCNN))
- - have a GPS communication option
- - have built-in high performance capacitors for higher voltage and higher energy density and faster power delivery
- - through co-financing, eg. B. by advertising opportunities of the system, and saving, z. B. Bundling necessary construction projects such as street lights, radio towers, provide an affordable all-round supply
- - be very flexible due to modular system (modular system)
- - significantly reduce the national transmission losses of electrical energy
- - positively complement the central wind energy production with its temporal fluctuations and failures and compensate for their weaknesses
- - also in third countries, eg As in disasters, be used, with a mobile, short-term use of the plant by flange connection of the tower with a foot plate or support structure instead of the foundation is possible,
- - can work without satellite communication,
- - be protected from EMP (electromagnetic pulse),
- - Independently of the public supply network and therefore self-sufficient, to be able to maintain the functionality of its communication technologies even in the event of a failure of the public power supply network,
- - cover power failures and supply gaps and realize highest security of supply,
- - Optionally, a combination of a wind turbine with a photovoltaic system, ie a hybrid system (solar and wind) have.
Diese Aufgabe wird bei einem Breitband-Kommunikations-Netz der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- – dass die Knotenpunkte (
1 ) über Glasfaserkabel miteinander verbunden sind, - – dass die Knotenpunkte (
1 ) eine elektromagnetische Abschirmung aufweisen, - – dass die Knotenpunkte (
1 ) eine Windkraftanlage (6 ) aufweisen, - – dass die Knotenpunkte (
1 ) elektrische Akkumulatoren zum Speichern und Abgeben der elektrischen Energie aufweisen, - – dass die Knotenpunkte (
1 ) eine Steuereinrichtung aufweisen, die das Speichern und Abgeben der elektrischen Energie in Abhängigkeit von vorgegebenen Daten zur lokal, regional und/oder national und/oder international aktuell verfügbaren elektrischen Energie und deren Nachfrage und/oder in Abhängigkeit vom aktuellen Energiepreis regelt, - – dass die Knotenpunkte (
1 ) entlang einer Infrastruktur-Trasse angeordnet sind und - – dass die Knotenpunkte (
1 ) insbesondere Hochleistungs-Kondensatoren für höhere Spannung und Hochspannung und höhere Energiedichte und für eine schnellere Abgabe von Strom aufweisen.
- - that the nodes (
1 ) are interconnected via fiber optic cables, - - that the nodes (
1 ) have an electromagnetic shield, - - that the nodes (
1 ) a wind turbine (6 ) exhibit, - - that the nodes (
1 ) have electrical accumulators for storing and discharging the electrical energy, - - that the nodes (
1 ) have a control device which regulates the storage and output of electrical energy as a function of predetermined data on locally, regionally and / or nationally and / or internationally currently available electrical energy and its demand and / or as a function of the current energy price, - - that the nodes (
1 ) are arranged along an infrastructure route and - - that the nodes (
1 ) in particular high power capacitors for higher voltage and high voltage and higher energy density and for a faster output of electricity.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung liegen in den folgenden Ausführungen. Die Steuereinrichtung hat eine Überlastungssicherung, um den Generator vor einer Zerstörung zu schützen bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten und sogar Stürmen. Wenn die erzeugte Spannung höher als die maximale vom System zu verarbeitende Spannung, im Ausführungsbeispiel 780 Volt, ist, kann das System dennoch die erzeugte Leistung bis 780 Volt nutzen, da die überschüssige Spannung bzw. Energie abgeführt wird, so dass das System auch bei hohen Windgeschwindigkeiten nicht wie andere Systeme stillgelegt werden muss.Further advantageous embodiments of the invention are in the following statements. The controller has an overload protection to protect the generator from destruction at very high wind speeds and even storms. If the generated voltage is higher than the maximum voltage to be processed by the system, in the exemplary embodiment 780 volts, the system can still use the generated power up to 780 volts, since the excess voltage or energy is dissipated, so that the system is also at high Wind speeds do not have to be shut down like other systems.
Ein Blitzschutz ist außerdem vorgesehen.Lightning protection is also provided.
Wichtig ist auch eine hydraulische Bremse für die Windkraftanlage, die im Übrigen auch gesetzlich vorgeschrieben ist. Also important is a hydraulic brake for the wind turbine, which is also legally required by the way.
Grundsätzlich beschreibt das erfindungsgemäße System PBCNN ein in sich autarkes System, welches eine unterbrechungsfreie Kommunikation und eine dezentrale Energieversorgung bereitstellt. Alle Anschlusskabel und Verbindungen zu bestehenden Netzen sowie die Vernetzung der einzelnen Knotenpunkte liegen vorzugsweise unterirdisch und sind geschützt.Basically, the inventive system PBCNN describes a self-sufficient system, which provides an uninterrupted communication and a decentralized power supply. All connection cables and connections to existing networks and the networking of the individual nodes are preferably underground and are protected.
Da erfindungsgemäß die Knotenpunkte (
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.
Das erfindungsgemäße System ist bestückt mit Kommunikationstechnologie, welche durch Vernetzung über Glasfaserkabel ohne Kommunikation über Satelliten arbeiten kann und zudem durch das Abschirmen der Anlage mittels eines Faraday-Käfigs vor EMP (elektromagnetischem Impuls) geschützt ist. Das System ist mit einer Windkraftanlage kombiniert, um Energie zu produzieren und zu speichern, wodurch die Anlage unabhängig vom Versorgungsnetz und somit autark in der Lage ist, für die Aufrechterhaltung der Funktionalität seiner Kommunikationstechnologien zu sorgen. Auf diese Weise erhält man erfindungsgemäß ein PBCNN-System, nämlich ein „Geschütztes Breitband-Kommunikations-Navigations-Netz (Protected Broadband Communikation Navigation Network)”.The system according to the invention is equipped with communication technology, which can work by networking over fiber optic cable without communication via satellite and is also protected by the shielding of the system by means of a Faraday cage from EMP (electromagnetic pulse). The system is combined with a wind turbine to produce and store energy, enabling the plant to be independent of the grid and therefore able to maintain the functionality of its communication technologies. In this way, according to the invention, a PBCNN system is obtained, namely a "protected broadband communication navigation network (protected broadband communication navigation network)".
Das System verfügt über ein IBEM (intelligent broadband energy management, intelligentes Breitband-Energie-Management), welches die Speicherung, Abgabe und Verteilung von Energie in Abhängigkeit von vorgegebenen Daten zur lokal, regional, national und/oder international aktuell verfügbaren elektrischen Energie und deren Nachfrage steuert und/oder in Abhängigkeit vom aktuellen Energiepreis regelt (Stromhandel über die Börse).The system has an intelligent broadband energy management (IBEM), which is the storage, distribution and distribution of energy as a function of given data on locally, regionally, nationally and / or internationally currently available electrical energy and their Demand controls and / or regulates depending on the current energy price (electricity trading via the stock exchange).
Mittels eines integrierten IBLM (intelligent battery load management, intelligentes Batterielade-Management) kann das System die selbst erzeugte Energie oder auch Energie aus dem Versorgungsnetz in integrierte Akkumulatoren speichern und diese nach Bedarf wieder verteilen. Mit integrierten Hochleistungs-Kondensatoren können höhere Spannung und höhere Energiedichten sowie eine schnellere Abgabe von Strom erreicht werden. Die Kondensatoren ermöglichen eine schnelle Reaktionsfähigkeit für die Bereitstellung der Energie.By means of an integrated IBLM (intelligent battery load management), the system can store the self-generated energy or energy from the supply network in integrated accumulators and redistribute them as needed. High performance integrated capacitors can achieve higher voltage and higher energy densities, as well as faster current delivery. The capacitors enable a quick response to the provision of energy.
Ein Netz mit Knotenpunkten ist vorgesehen, die mittels Glasfaserkabel miteinander vernetzt sind und untereinander kommunizieren und entlang einer Infrastrukturtrasse, insbesondere einer Straße, einer Autobahn, einer Eisenbahn-Trasse, einem Fluss oder einem Kanal, in bestimmten Abständen angeordnet sind, wobei das System mit Straßenlaternen, Sicherheitsüberwachung und Verkehrsleittechnik IBTM (intelligent broadband traffic management, intelligentes Breitband-Verkehrs-Management) ausgestattet in vorhandene Infrastruktur integriert wird.A network of nodes is provided which are interconnected by fiber optic cable and communicate with each other and are arranged along an infrastructure route, in particular a road, highway, railroad track, river or canal at certain intervals, the system having street lights , Security monitoring and traffic control technology IBTM (intelligent broadband traffic management) is integrated into existing infrastructure.
Das System kann mit einem mechanischen Speicher über Hydraulik versehen werden, wobei das Fundament als Energiespeicher, Wasserspeicher, Hydraulik- und/oder Wasserreservoir dienen kann. Durch die integrierte Energiespeicherung, erlangt das System eine UPS-Funktion (uninterruptible power supply, ununterbrochene Stromversorgung), wobei Netzausfälle und Versorgungslücken abgedeckt werden und Versorgungssicherheit realisiert wird. Bei einem Netzausfall können Fernseh-Sendungen über Satellit mittels des erfindungsgemäßen Systems weiter empfangen werden.The system can be provided with a mechanical storage via hydraulic, the foundation can serve as an energy storage, water storage, hydraulic and / or water reservoir. Through integrated energy storage, the system achieves a UPS function (uninterruptible power supply, uninterruptible power supply), which covers power failures and supply gaps and realizes security of supply. In the event of a power failure, television broadcasts can continue to be received via satellite by means of the system according to the invention.
Eine Gefahr infolge Satellitenausfall und damit gefährdeter Staatssicherheit durch den Wegfall der Kommunikationsmedien und des GPS-Systems wird erfindungsgemäß damit ausgeschlossen. Eine derartige Gefahr besteht ansonsten, denn Satelliten verfügen über keinen Schutz vor EMP.A danger due to satellite failure and thus endangered state security by eliminating the communication media and the GPS system is thus excluded according to the invention. Otherwise, there is a danger because satellites have no protection against EMP.
In jedem möglichen Scenario für einen Ausfall der vorhandenen Systeme bleibt das erfindungsgemäße System durch die vorgesehenen Schutzmechanismen und die Unabhängigkeit vom Netz vom Ausfall verschont. Der Ausfall der Kommunikation über Satelliten kann über das erfindungsgemäße System aufgefangen und eine weiterhin reibungslose Kommunikation gewährleistet werden.In every possible scenario for a failure of the existing systems, the system according to the invention is spared from the failure by the protective mechanisms provided and the independence from the network. The failure of communication via satellite can be absorbed via the system according to the invention and a continued smooth communication can be ensured.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Systems:
- • Alle Verbindungskabel (der Anlagen untereinander und die Verbindung zum bestehenden Kommunikations- und Stromnetz) sind unterirdisch verlegt und somit geschützt
- • Auto-Verkehrssteuerung sind möglich, nämlich ein computergesteuertes, selbständiges Fahren der Autos und LKWs durch Platzierung der Anlagen in regelmäßigen Abständen an Autobahnen
- • die Knotenpunkte sind zusätzlich als Ladestation für E-Autos ausgebildet
- • Schutz vor EMP, Kometen, Sonneneruptionen, Stromausfall, Netzüberlastung etc.
- • Schutz vor Ausfall der Kommunikation (wichtig insbesondere beim Militär, denn ohne Kommunikation ist keine Steuerung von Flugzeugen oder Raketen möglich; somit wichtig im Fall einer Gefährdung der Staatssicherheit durch Ausfall der Kommunikationsmittel).
- • All connection cables (of the systems to one another and the connection to the existing communication and power network) are laid underground and thus protected
- • Car traffic control is possible, namely a computer-controlled, autonomous driving of the cars and trucks by placing the systems at regular intervals on highways
- • The junctions are also designed as a charging station for electric cars
- • Protection against EMP, comets, solar flares, power failure, network congestion etc.
- • Protection against failure of communication (especially important in the military, because without communication, control of aircraft or missiles is not possible, thus important in case of threat to state security due to failure of the means of communication).
Ausführungsbeispielembodiment
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.In the following an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to drawings. In all drawings, like reference numerals have the same meaning and therefore may be explained only once.
Der Knotenpunkt
Damit er selber Energie erzeugen kann, ist von Vorteil, wenn er mit einer Windkraftanlage
Weitere Vorteile dieser Windkraftanlagen liegen in seinen Eigenschaften:
Geräuschlos
Selbststartend
Selbsttätig in den Wind drehend
Integriertes Speichersystem mit Steuereinheit
In stark turbulenten Wind kompensieren die gegenläufig rotierenden Zwillingsturbinen die von den Einzelturbinen ansonsten erzeugten Vibrationen und Eigenschwingungen. Die Energieerzeugung der Turbine steigt proportional zur Windgeschwindigkeit an, aber in Abhängigkeit vom gegenseitigen Abstand zwischen den Zwillingsturbinen wird das Anwachsen der proportional zur Windgeschwindigkeit steigenden Leistung verringert. Dieser Effekt kann als eine konstruktive automatische Bremse genutzt werden, um die Turbine zu regeln und sie sturmfest zu machen.Further advantages of these wind turbines lie in their properties:
noiseless
even Starting
Automatically turning in the wind
Integrated storage system with control unit
In strongly turbulent wind, the counter-rotating twin turbines compensate for the vibrations and natural vibrations otherwise generated by the individual turbines. The power generation of the turbine increases in proportion to the wind speed, but depending on the mutual distance between the twin turbines, the increase in power proportional to the wind speed is reduced. This effect can be used as a constructive automatic brake to control the turbine and storm it.
Die segmentierte Savonius-Turbine hat dagegen keine Tragestruktur, die Lagerungen der Turbinenachse an beiden Enden ermöglicht, welche der Turbine des Anmelders entsprechend der deutschen Patentanmeldung
Die empfindlichen elektrischen Teile wie Telekommunikationseinheiten, Computer, usw. benötigen eine sehr gleichmäßige elektrische Spannungsversorgung und erhalten diese im erfindungsgemäßen System über die Inverter bis zu den Akkumulatoren. Sie wird nicht durch irgendeine Leistungsstörung, wie Blitzschlag, beeinträchtigt.The sensitive electrical parts such as telecommunications units, computers, etc. require a very uniform electrical power supply and receive them in the system according to the invention on the inverter to the accumulators. It is not affected by any malfunction, such as lightning.
Andere Windkraftanlagen sind i. a. nicht kompatibel, haben erheblich größere Abmessungen, und sind ohnehin viel weniger effizient, da sie nur in eng begrenzten Bereichen der Windgeschwindigkeit arbeiten können.Other wind turbines are i. a. incompatible, have significantly larger dimensions, and are much less efficient anyway, since they can only work in narrowly limited wind speeds.
Die Windkraftanlage kann nicht durch eine Photovoltaikanlage ersetzt werden, da diese aufgrund der niedrigen Energieeffizienz und des größeren Platzbedarfs gegenüber der oben genannten Windkraftanlage des Anmelders nicht geeignet ist. Möglich und vorteilhaft ist jedoch eine Kombination einer Windkraftanlage mit einer Photovoltaikanlage, also eine Hybridanlage (Solar und Wind).The wind turbine can not be replaced by a photovoltaic system, as this is not suitable due to the low energy efficiency and the larger space required compared to the above-mentioned wind turbine of the applicant. Possible and advantageous, however, is a combination of a wind turbine with a photovoltaic system, ie a hybrid system (solar and wind).
Weitere mögliche Funktionen des Knotenpunkts:
- • SAT-TV-Empfang
- • Navigationsmanagement
- • LED-Beleuchtung
- • Verwendung des V-förmigen Windverteilers (Nase) der Windkraftanlage nach der
als Werbefläche oder sogar als großer digitaler Bildschirm.DE 10 2011 109 215 A1
- • SAT-TV reception
- • Navigation management
- • LED lighting
- Use of the V-shaped wind distributor (nose) of the wind turbine after the
as an ad space or even as a large digital screen.DE 10 2011 109 215 A1
Der Knotenpunkt kann mit Leuchtmitteln versehen werden und damit als Straßenlaterne fungieren.The junction can be provided with bulbs and thus act as a street lamp.
Zur Co-Finanzierung kann die Außenseite als Werbefläche
Der Knotenpunkt
- 1.
Der Knotenpunkt 1 dient in erster Linie als Energiespeicher und als Kommunikationsplattform. Er enthält daher Akkumulatoren (Batterien), GPS, LED, Hochleistungs- Kondensatoren Computer-Hardware wie PC/Laptop und die entsprechende Software.
- 1. The
node 1 serves primarily as energy storage and communication platform. It therefore contains accumulators (batteries), GPS, LED, high performance capacitors, computer hardware such as PC / Laptop and the appropriate software.
Der Knotenpunkt
Über eine Verbindung mit dem allgemeinen Stromnetz kann der Knotenpunkt Energie aufnehmen und abgeben.
- 2. Außerdem ist – wie bereits oben ausgeführt – eine
Windkraftanlage im Knotenpunkt 1 enthalten. - 3. Zusätzlich kann der Knotenpunkt weitere Funktionen erfüllen und daher Daten-Massenspeicher eine oder mehrere Kameras, Antennen, Transmitter, GPS Satelliten-Antenne, VHF/UKW-Sender, Datenspeicher und/oder Radar enthalten und daher verschiedene Applikationen ermöglichen: Konstruktive Anpassung an bestimmte Anwendungen, z. B. Lampen Überwachungskameras Konstruktive sicherheitstechnische Anpassung Integrierte Intelligenz.
- 2. In addition - as already stated above - a wind turbine in the
junction 1 contain. - 3. In addition, the node can perform other functions and therefore data storage devices include one or more cameras, antennas, transmitters, GPS satellite antenna, VHF / FM transmitters, data storage and / or radar and therefore allow various applications: constructive adaptation to specific Applications, eg. B. Lamps Surveillance Cameras Constructive Safety Adaptation Integrated Intelligence.
Das erfindungsgemäße System bietet Schutz vor Ausfällen jeglicher Art:
- • Schutz vor EMP und Ausfall der Kommunikation über Satelliten, welche keinen Schutz vor EMP haben (keine Gefährdung der Staatssicherheit durch Ausfall der Satelliten und Wegfall der Kommunikationsmedien)
- • Unabhängigkeit vom Versorgungsnetz, da durch die Turbine eigene Energie zur Versorgung des Systems bereitgestellt und somit eine unterbrechungsfreie Versorgung mit Energie und eine Aufrechterhaltung der Kommunikationsmedien gewährleistet wird.
- • Protection against EMP and failure of communication via satellites, which have no protection against EMP (no endangering of state security due to satellite failure and omission of communication media)
- • Independence from the utility grid as the turbine provides its own energy to power the system, ensuring uninterrupted power and maintaining communication media.
Der Schwerpunkt liegt also in der Sicherheit der Anlage und dem Schutz vor Ausfällen von Kommunikationsmedien und der Energieversorgung.The focus is thus on the security of the plant and the protection against failure of communication media and the energy supply.
Zusätzliche Vorteile bieten die weiteren optionalen Bestandteile der Anlage:
- • Kombination mit der Windkraftanlage
- • Straßenbeleuchtung
- • erhöhte Effizienz durch die Kombination mit der Windkraftanlage
- • Verkehrsleittechnik
- • Mobilfunk, Internet und Breitband, SAT-TV
- • Videoüberwachung
- • Mechanischer Speicher über Hydraulik
- • Fundament kann als Energiespeicher, Wasserspeicher, Hydraulik- und/oder Wasserreservoir dienen
- • Durch das Abschirmen der Anlage mittels eines Faraday-Käfigs ist die Anlage vor EMP – elektromagnetischer Impuls – geschützt
- • Navigationsmanagement
- • UPSN – uninteruptable power supply network
- • Hybrid-Funktion, kann also auch zusätzlich mit Photovoltaik bestückt werden
- • Kondensatoren (capacitors) für Hochspannung
- • Faraday'scher Käfig zum Schutz vor EMP
- • elektrische Anschlüsse wie Steckdosen, für Einphasenwechselstrom mit 220 Volt und Dreiphasen-Wechselstrom mit 380 Volt für lokale Anwendungen
- • Das Fundament kann zusätzliche Akkumulatoren aufweisen sowie Elemente zur Wärmespeicherung z. B. mit Latentwärmespeichern (PCM Phase Change Material)
- • Die Anlage kann an einen Lastkraftwagen gekoppelt werden mit hydraulischen Stabilisatoren, so dass sie in Notfällen und Katastrophen mobil eingesetzt werden kann
- • Combination with the wind turbine
- • Street lighting
- • increased efficiency through the combination with the wind turbine
- • Traffic control technology
- • Mobile communications, Internet and broadband, satellite TV
- • Video surveillance
- • Mechanical storage via hydraulics
- • Foundation can serve as energy storage, water reservoir, hydraulic and / or water reservoir
- • By shielding the system with a Faraday cage, the system is protected against EMP - electromagnetic pulse
- • Navigation management
- • UPSN - uninterruptible power supply network
- • Hybrid function, so it can be additionally equipped with photovoltaic
- • Capacitors for high voltage
- • Faraday cage to protect against EMP
- • Electrical connections such as sockets, for single-phase AC 220V and 380V three-phase AC for local applications
- • The foundation may contain additional accumulators as well as elements for heat storage. B. with latent heat storage (PCM phase change material)
- • The system can be coupled to a truck with hydraulic stabilizers so that it can be deployed in emergencies and disasters on the move
Zwei nicht dargestellte Windturbinen, die Teil einer Windkraftanlage nach der früheren deutschen Patent-Anmeldung des Anmelders
Der bei niedriger Windgeschwindigkeit erzeugte Strom mit Spannung unterhalb von 150 Volt wird in einen ersten Gleichrichter
Der Gleichrichter
Bei von der Einheit
Bei erzeugten Gleichspannungen von mehr als 95 Volt und Leistungen über 3 kW werden diese Spannungsspitzen durch Löschdioden in der Spannungsspitzeneinheit
Der Gleichrichter
Wenn die vom Generator gelieferte Spannung höher ist als die maximale, vom System zu verarbeitende Spannung, im Ausführungsbeispiel 780 Volt, kann das System dennoch die erzeugte Energie bis zu 10 kW und 780 Volt nutzen, da die überschüssige Spannung und Energie abgeleitet wird. Dies bedeutet, dass das System nicht wie bei bekannten Anlagen heruntergefahren werden muss, wenn der Generator zu hohe Spannungen und Leistung liefert. Das System kann eine Leistung bis zu 10 kW in das öffentliche Stromnetz einspeisen und eine überschüssige Leistung bis zu 10 kW ableiten. Dies bedeutet, dass das System seine Sollleistung unter allen Bedingungen erbringen kann und jegliche Spannung vom Generator akzeptiert.If the voltage supplied by the generator is higher than the maximum voltage to be processed by the system, in the exemplary embodiment 780 volts, the system can still use the generated power up to 10 kW and 780 volts, as the excess voltage and energy is dissipated. This means that the system does not have to be shut down as in the case of known systems if the generator supplies too high voltages and power. The system can feed a power of up to 10 kW into the public grid and derive an excess power of up to 10 kW. This means that the system can deliver its nominal power under all conditions and accepts any voltage from the generator.
Die Einrichtung
Die Teile
Im Folgenden werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung genannt. Das erfindungsgemäße geschützte Breitband-Kommunikation-Navigation-Netz ist verbunden mit seinem eigenen Stromversorgungsnetzwerk und geschützt vor schädlichen Einflüssen aus dem Internet. Es empfängt Informationen und meteorologische Daten, mit denen es automatisch und softwaregesteuert die Speicherung, die Lieferung und Verteilung der Energie regelt. Es hat eine hydraulische Bremse zum Schutz der Techniker bei der Wartung, welche aber auch bei Stürmen benutzt wird, wenn alle anderen Teile ausfallen. Die Generatoren können von der Turbine über eine automatische Kopplung getrennt werden, wobei die Kopplung vom System selber gesteuert wird.In the following, further advantageous embodiments of the invention are mentioned. The protected broadband communication navigation network according to the invention is connected to its own power supply network and protected against harmful influences from the Internet. It receives information and meteorological data that automatically and software-controlled the storage, delivery and distribution of energy. It has a hydraulic brake to protect technicians during maintenance, which is also used in storms when all other parts fail. The generators can be separated from the turbine via an automatic coupling, the coupling being controlled by the system itself.
Wenn in der Nachbarschaft zu einem Knotenpunkt ein Notfall auftritt und die Region krisengefährdet ist, kann ein automatisches Notrufsystem mit einer Funktion zum Herbeirufen von Helikoptern oder Luftunterstützung installiert werden.If an emergency occurs in the vicinity of a hub and the region is at risk of crisis, an automatic emergency call system with a helicopter call or air assistance function may be installed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Knotenpunktjunction
- 33
- BundesstraßeFederal road
- 44
- allgemeines Stromnetzgeneral electricity network
- 55
- Kommunikationstechnologie-Netz (Verkehrsmanagement, Sicherheitsüberwachung, Breitbandanschlüsse, usw.)Communication technology network (traffic management, security monitoring, broadband connections, etc.)
- 66
- WindkraftanlageWind turbine
- 77
- Werbeflächeadvertising space
- 88th
- Beleuchtung (Straßenbeleuchtung wie Laternen, insbesondere, wenn diese mit energiesparenden LED-Lampen bestückt sind)Lighting (street lighting such as lanterns, especially if they are equipped with energy-saving LED lamps)
- 99
- Kabelanschlusscable
- 9a9a
- Steckdosen für Einphasenwechselstrom 220 Volt und Dreiphasenwechselstrom 380 Volt für lokale AnwendungenSockets for single-phase alternating current 220 volts and three-phase alternating current 380 volts for local applications
- 1010
- integrierte Hochleistungs-Kondensatorenintegrated high-performance capacitors
- 1111
- SAT-TV-EmpfangSAT-TV reception
- 1212
- Navigationsmanagementnavigation management
- 1313
- GPS-Kommunikations-Einheiten (Hardware), TransponderGPS communication units (hardware), transponders
- 1414
- Computer-Hardware wie PC/Laptop und die entsprechende SoftwareComputer hardware such as PC / laptop and the corresponding software
- 1515
- Daten-MassenspeicherData Storage
- 1616
- eine oder mehrere Kameras, z. B. Überwachungskamerasone or more cameras, eg. B. security cameras
- 1717
- Antenne, z. B. Satelliten-AntenneAntenna, z. B. satellite antenna
- 1818
- Transmitter (Sender), z. B. VHF/UKW-SenderTransmitter (transmitter), z. B. VHF / FM transmitter
- 1919
- Radarradar
- 2020
- Computerterminalcomputer terminal
- 2121
- erstes Photovoltaikmodulfirst photovoltaic module
- 2222
- zweites Photovoltaikmodulsecond photovoltaic module
- 2323
- Generatorengenerators
- 2424
- Reglerregulator
- 25 25
- Gleichrichter mit Hybrid-Regler mit integrierter Steuereinheit mittels Pulsweitenmodulation zur Ableitung überschüssiger LeistungRectifier with hybrid controller with integrated control unit using pulse width modulation to dissipate excess power
- 2626
- Gleichrichter mit Hybrid-Regler mit integrierter Steuereinheit mittels Pulsweitenmodulation zur Ableitung überschüssiger LeistungRectifier with hybrid controller with integrated control unit using pulse width modulation to dissipate excess power
- 2727
- Ladegerätcharger
- 2828
- Akkumulatoraccumulator
- 2929
- Reglerregulator
- 3030
- SpannungsspitzeneinheitTransient unit
- 3131
- GeneratorschutzeinheitGenerator protection unit
- 3232
- Inverterinverter
- 3333
- NetzanschlusseinheitPower supply unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011109215 A1 [0033, 0035, 0039, 0048] DE 102011109215 A1 [0033, 0035, 0039, 0048]
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Applications Claiming Priority (1)
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Effective date: 20150314 |