发明内容

因此，本发明的目的在于，这样进一步扩展开头提到的类型的能量系统，使得能避免所提到的缺点。尤其是，应该尽可能地减少能量系统的组件的数量、优选也应该尽可能地减少对于不同的运行方式所必需的管路区段的数量。此外，应该提供一种相应改进的用于调整在能量系统中的压力的方法。

根据本发明，所述目的通过具有根据独立权利要求1的特征的能量系统(所述能量系统构成本发明的第一方面)以及通过具有根据独立权利要求10的特征的方法(所述方法构成本发明的第二方面)实现。本发明的另外的特征和细节从各从属权利要求、说明书以及附图得出。在此，与第一发明方面相关联地公开的特征和细节也在全部内容上与第二发明方面相关联地适用并且反之亦然，从而关于这两个发明方面的公开内容也总是在全部内容上参照相应另外的发明方面。

本发明的基础构思在于，提供一种具有双向管路区段的连接管路装置、尤其是一种双向(H₂)存储器管路，所述存储器管路具有与方向相关的压力水平，以及提供一种用于调整压力的方法。

在运行方式转换时、例如从高的管路压力转换为低的管路压力时，必须减小在管路中的压力。这能利用本发明实现，其中，需要尽可能少的新的组件。在各个运行方式之间的这种转换在此没有损耗地、尤其是没有H₂的释放的情况下以优化的方式进行。

利用本发明能够实现一系列优点。因此可以减少必需的组件(例如管路、配件、传感器、安全元件和诸如此类)的数量。在合理的范围内小的压力水平占主导。也能避免损耗、例如H₂损耗。

根据本发明的第一方面，提供一种能量系统，所述能量系统具有独立权利要求1的特征。

所述能量系统尤其是涉及由多个组件组成的一个整体，其中，各组件相互连接成一个专用的单元。在当前的情况下，所述能量系统涉及一种用于产生或者说提供能量、优选电能的系统。原则上，本发明不限于能量系统的确定的类型。以下关于这一点说明不同的优选的实施例。

在一种优选的实施方式中，所述能量系统涉及房屋能量系统。房屋能量系统原则上由现有技术已知并且用于给房屋(例如低能耗房屋、被动式房屋或零能耗房屋)供应以热量形式和尤其是以电流(例如来自可再生能量源、例如光伏(PV)发电机或小型风能发电设备的电流)形式的能量。这样的房屋能量系统提供如下基础，即，房屋(尤其是低能耗房屋、被动式房屋或零能耗房屋)的能量需求不仅在电流需求方面、而且在热量需求方面完全能由可再生能量源满足，并且因此在运行中完全不存在CO2。但是在力争自身消耗提高的意义下，房屋的电流需求至少可以几乎完全由可再生能量源、尤其是借助PV发电机和/或小型风能发电设备来满足。

这样的房屋能量系统例如在本申请人的专利申请WO 2017/089468 A1和WO 2017/089469 A1中公开和描述，其公开内容被一同引入到对本专利申请的说明中。

根据一种优选的实施方式，所提到的类型的房屋能量系统具有以下的基本特征：

——直流(DC)馈电点、优选构成用于48伏的额定电压，和/或交流(AC)馈电点、优选构成用于230伏或110伏的电压，其中，所述DC馈电点和/或AC馈电点在运行中至少暂时地与具有消耗功率的用电器相连接，

——与DC馈电点至少暂时地电连接的PV(光伏)发电机，以用于产生PV电功率，

——与DC馈电点或与AC馈电点至少暂时地电连接的燃料电池单元，以用于产生燃料电池电功率，

——与DC馈电点电连接的电解单元，以用于产生要被燃料电池单元消耗的氢气，其中，该电解单元在运行中馈入有电解输入电功率，

——尤其是作为长期能量存储器的氢气罐，该氢气罐与所述燃料电池单元和所述电解单元至少暂时地流体连接，并且该氢气罐构造用于存储要借助所述电解单元产生的且要被所述燃料电池单元消耗的氢气，

——尤其是作为短期能量存储器的存储器电池单元，该存储器电池单元与所述DC馈电点电连接或能与所述DC馈电点电连接，从而能够将PV电功率和燃料电池电功率存入到所述存储器电池单元中并且从所述存储器电池单元中能够获得电解输入电功率和消耗功率；以及

——用于控制所述房屋能量源设备的控制模块。

发明系统首先具有第一能量源装置。所述第一能量源装置构造用于产生或者提供能量。一般来讲，能量源装置的特征尤其是在于，与流入相比，从所述能量源装置中流出的更多。可以以不同的方式进行能量的产生或者制造。第一能量源装置例如可以构造为电解装置。在优选的设计方案中，第一能量源装置、尤其是以电解装置形式的第一能量源装置构成用于制造氢气H₂。在电解时，通常借助电流强制进行化学反应以获得或者制造物质。在此，本发明不限于该具体的实施例。

此外，所述能量系统具有第一能量消耗装置。一般来讲，所述能量消耗装置的特征尤其是在于，与流出相比，流入所述能量消耗装置中的更多。在一种优选的实施方式中，所述第一能量消耗装置涉及燃料电池装置。燃料电池装置本身对于本领域技术人员是常用的。一般来讲，燃料电池将所输送的燃料、例如氢气和氧化剂转化为电能。在此，本发明不限于该具体的实施例。

在另外的设计方案中，所述能量系统具有第二能量源装置。在这里，优选涉及存储装置、尤其是涉及高压存储装置，在第一能量源装置中所产生的能量、例如氢气被存储在所述存储装置中直至所述能量使用、例如在第一能量消耗装置、例如燃料电池装置中使用。如果第二能量源装置涉及高压存储器，则优选以直至700bar的压力存储。

本发明的能量系统具有连接管路装置，通过所述连接管路装置使第一能量源装置与第二能量源装置相互连接以及使第二能量源装置与第一能量消耗装置相互连接。

在一种优选的实施方式中，所述能量系统此外具有第二能量消耗装置，所述第二能量消耗装置通过阀装置与连接管路装置连接。所述阀装置尤其是涉及截止阀、例如电磁阀，借助所述截止阀可以截断体积流。如在本发明的内容中所说明的那样，所述阀装置优选涉及设置在能量源装置后面的结构元件。在一种优选的实施方式中，第二能量消耗装置作为中压存储装置尤其是构成用于缓存氢气。尤其是，在第二能量消耗装置中，优选以20至60bar之间的压力存储。如果使用这样的第二能量消耗装置，则首先将在第一能量源装置中产生的能量、例如氢气运输至第二能量消耗装置并且在那里缓存，然后从那里存储在第二能量源装置、例如高压存储装置中。

连接管路装置优选包括存在于能量系统中的管路区段的总体。连接管路装置或者其各管路区段优选以管道和/或软管形式构造。在此，管路区段优选构成整个连接管路装置的部分部件。在最简单的情况下，连接管路装置具有唯一的管路区段。然而优选地规定，连接管路装置具有两个或更多个管路区段。各个管路区段可以构造为所谓的单向的管路区段，这意味着，在所述单向的管路区段中仅沿一个方向进行流动。根据本发明，现在所述连接管路装置的至少个别的区段构造为双向管路区段。双向管路区段是这样的管路区段，所述管路区段双向地使用，亦即沿两个方向使用。双向管路区段的特征在于，该双向管路区段交替地使用，并且在运行能量系统时沿管路区段的两个方向进行流动。因此，能够明显地减少所需要的管路区段的数量。

回到上文所说明的具有能量系统的两种运行方式的实施例上，在使用双向管路区段的情况下，在转换运行方式时需要改变压力、尤其是减小压力、例如从以20至60bar电解的第一运行方式直到在小于20bar的情况下运行燃料电池的第二运行方式。

由于此原因，根据本发明，所述连接管路装置与至少一个压力调整装置相连接。本发明基本上不限制压力调整装置的确定的类型。所述压力调整装置基本上必须以这样的方式构造，即，所述压力调整装置能够在连接管路装置的双向管路区段中调节与方向相关的压力水平。因此，所述压力调整装置尤其是用于，在各管路区段中调节在不同的运行方式中所需要的压力。

在优选的设计方案中，所述压力调整装置构成为用于减小在连接管路装置的双向管路区段中的压力的装置。应该示例性地借助以下示例来阐明压力调整装置的这种功能原理。

当用能量系统借助电解来制造氢气(所述氢气随后存储在存储装置中，此后所述氢气在燃料电池装置中被消耗以便产生电流)时，在电解装置中制造的氢气以能量系统的第一运行方式经由连接管路装置的管路区段沿第一方向运输至存储装置。在能量系统的第二运行方式(在所述第二运行方式中，氢气从存储装置中出来被运输至燃料电池装置)中，同样可以使用这些管路区段，于是，沿与第一运行方式相反的第二方向进行运输。在第一运行方式中，在双向管路区段中在20至60bar之间的压力占主导，对于第二运行方式，借助压力调整装置将所述压力必须减小到小于20bar。

以下，关于压力调整装置描述一些优选的实施例，其中，本发明不限于这些具体的实施方式。基本上足够的是实现唯一的压力调整装置。自然地，也可设想同时实现两个或者更多个压力调整装置的实施方案。在存在多个压力调整装置的情况下，这些压力调整装置要么由同一类型构造、但是要么不同地构造。因此，包括不同的压力调整装置的组合也是优选的。

在一种优选的实施方式中，所述压力调整装置具有压缩机装置，所述压缩机装置设置在连接管路装置中并且与存储装置、尤其是与第二能量源装置连接。在一种实施方式中，所述压缩机装置可以与特地设置用于调整压力的存储装置相连接。在一种另外的优选的实施方式中，所述压缩机装置与第二能量源装置相连接。通过压缩机装置将处于连接管路装置中、尤其是处于连接管路装置的双向管路区段中的体积存入到第二能量源装置中。由此使在连接管路装置中、尤其是在连接管路装置的双向管路区段中的剩余的体积减小，由此减小在连接管路装置中所述剩余的体积的压力。在产生氢气的情况下，在第一能量源装置中产生的氢气(所述氢气以20至60bar之间的压力处于连接管路装置中、例如处于所述连接管路装置的双向管路区段中)通过压缩机装置存入第二能量源装置(所述第二能量源装置优选涉及存储装置、尤其是高压存储装置)中或者存入上文描述的特地为此设置的存储装置中。这优选一直进行，直至在连接管路装置中、尤其是在所述连接管路装置的双向管路区段中的压力仅还这样大，使得所述能量系统能以第二运行方式运行，亦即在小于20bar的压力下运行。根据实施例，存储装置、尤其是第二能量源装置同样可以是压力调整装置的组成部分。

所述压缩机装置例如可以涉及在能量系统中的独立的压缩机装置，所述独立的压缩机装置仅用于压力调整的目的。然而，为了使在能量系统中的组件数量保持尽可能小，压力调整装置的压缩机装置尤其是同时也是用于存入在第一能量源装置中产生的能量、例如氢气的压缩机装置。在最后提到的情况下，压力调整装置通过能量系统的组件的功能实现，在运行能量系统时所述组件也还承担其它的功能。这尤其是当将第二能量源装置配置给压力调整装置时也适用。所述压缩机装置优选涉及活塞式压缩机。

根据另外的优选的实施方式，所述压力调整装置构成为附加的膨胀体积，所述附加的膨胀体积通过阀装置与连接管路装置相连接。在此，所述附加的膨胀体积优选比连接管路装置的体积、尤其是比连接管路装置的双向管路区段的体积更大、尤其是大多倍。因此，所述附加的膨胀体积涉及如下附加的体积，所述附加的体积在需要时可以与连接管路装置、尤其是与所述连接管路装置的双向管路区段相连接。所述附加的膨胀体积优选具有第一能量消耗装置的压力、例如燃料电池装置的压力。在能量系统的第一运行方式中，所述附加的膨胀体积与连接管路装置通过阀装置(所述阀装置优选涉及截止阀)分开。如果需要能量系统的第二运行方式的运行压力，则通过连接管路装置的阀装置可以接通所述体积。根据

出现混合压力/管路压力。

根据又一种另外的实施方式，所述能量系统具有冲扫装置，所述冲扫装置被提供为，使得所述冲扫装置能够冲扫第一能量源装置和/或第一能量消耗装置。所述冲扫装置优选具有存储腔，所述存储腔也被称作冲洗腔，并且所述存储腔例如构成为波纹管或者冲洗管。在该实施方式中，冲扫装置、尤其是所述冲扫装置存储腔用作压力调整装置，其中，冲扫装置、尤其是存储腔通过阀装置、尤其是截止阀与连接管路装置、尤其是与连接管路装置的双向管路区段连接。在该实施例中，例如通过将氢气通过冲扫装置受控地排出使管路压力逐渐减小。然而，该实施方式不构成闭合的系统并且伴随着氢气的漏泄。

在根据所有的实施方式的能量系统的另外的优选的设计方案中，在连接管路装置中设置有至少一个止回阀装置，其中，所述止回阀装置尤其是标记双向管路区段的端部。如在当前的专利申请的内容中所说明的那样，止回阀装置优选涉及设置在能量消耗装置之前的结构元件。借助于所述止回阀装置使连接管路装置的与所述止回阀装置连接的管路区段沿一个方向在流动技术上闭合，而管路区段沿另外的方向在流动技术上保持释放、亦即敞开。所述止回阀装置尤其是能实现，处于连接管路装置中的体积可以从双向管路区段中出来流入到单向的管路区段中，然而无法在那里回流。

在另外的设计方案中，为了确定在连接管路装置中、尤其是在所述连接管路装置的双向管路区段中占主导的压力，所述连接管路装置配置有至少一个压力测量装置。所述压力测量装置例如可以构造为压力传感器。所述压力测量装置要么可以直接地测量压力、要么可以间接地由其它参数确定压力。压力测量装置是本身已知的。尤其是，压力测量装置的功能是确定：在通过压力调整装置进行压力调整时是否达到对于能量系统的第二运行方式所需要的、尤其是更小的压力。一个压力测量装置基本上是足够的。然而，也可以设有多个压力测量装置，所述多个压力测量装置于是优选地在能量系统中、尤其是在所述能量系统的连接管路装置中分布在不同的位置上。

根据本发明的第二方面，提供一种用于调整压力的方法，所述方法具有独立权利要求10的特征。

优选地，在根据第一发明方面的能量系统中实施所述方法，在这一点上为了避免重复，从而在所述方法的设计方案方面、尤其是在所述方法的流程和功能原理方面，也在全部内容上参照和参阅在第一发明方面的实施方案。

所述方法用于调整在能量系统、尤其是房屋能量系统的连接管路装置中的管路压力，其中，所述能量系统具有第一能量源装置，所述第一能量源装置经由连接管路装置与第二能量源装置连接，并且所述能量系统具有第一能量消耗装置，所述第一能量消耗装置经由连接管路装置与第二能量源装置连接。根据本发明，所述方法的特征在于以下的步骤：

在能量系统的第一运行方式中，由第一能量源装置提供的能量以第一压力经由连接管路装置运输至第二能量源装置并且存储在那里，其中，连接管路装置的至少个别的区段构成为双向管路区段。因此，在第一运行方式中，在连接管路装置中、尤其是在连接管路装置的双向管路区段中第一压力占主导。所述第一压力优选在20至60bar之间的范围内。

在能量系统的至少一个第二运行方式中，由第二能量源装置提供的能量以不同于第一压力的第二压力经由连接管路装置的双向管路区段运输至第一能量消耗装置。所述第二压力尤其是也涉及这样的压力，在所述压力下可以运行第一能量消耗装置。因此，在第二运行方式中，在连接管路装置中、尤其是在连接管路装置的双向管路区段中第二压力占主导。所述第二压力优选小于20bar。

根据能量系统的运行方式，通过与连接管路装置连接的压力调整装置来调节在连接管路装置的双向管路区段中的与方向相关的压力水平。

在所述方法的一种优选的进一步扩展方案中，在从能量系统的第一运行方式转换到能量系统的第二运行方式中时，通过压力调整装置将在第一运行方式中占主导的、在双向管路区段中的以第一压力的形式的管路压力减小到在第二运行方式中占主导的、以第二压力的形式的管路压力。这尤其是以如下方式进行，即，通过压力调整装置将至少处于连接管路装置的双向区段中的体积这样程度地减小，使得剩余的体积这样程度地卸压，使得所述剩余的体积仅还具有第二压力。

如果能量系统具有第二能量消耗装置，所述第二能量消耗装置通过阀装置与连接管路装置连接，则所述方法优选构成为，使得在能量系统的第一运行方式中，由第一能量源装置提供的能量以第一压力经由连接管路装置运输至第二能量消耗装置并且缓存在那里，并且接着将缓存在第二能量消耗装置中的能量从那里运输至第二能量源装置并且存储在那里。

优选地，在连接管路装置中设置有压缩机装置，从而所述方法在一种优选的进一步扩展方案中的特征在于，在能量系统的第一运行方式中由第一能量源装置提供的能量以第一压力经由连接管路装置运输至压缩机装置并且通过该压缩机装置存储在第二能量源装置中。

根据优选的第一实施方式，所述压缩机装置用作压力调整装置，其中，根据能量系统的运行方式，通过所述压缩机装置调节在连接管路装置的双向管路区段中的与方向相关的压力水平。优选地，在从能量系统的第一运行方式转换到能量系统的第二运行方式中的情况下，通过压缩机装置将在第一运行方式中占主导的、在双向管路区段中的以第一压力的形式的管路压力减小到在第二运行方式中占主导的、在双向管路区段中的以第二压力的形式的管路压力，其方式为，尤其是将处于连接管路装置中的体积通过压缩机装置存入到第二能量源装置中，直至在连接管路装置的双向管路区段中达到所述第二压力。这尤其是通过如下方式进行，即，以合适的方式操纵相应的阀装置。如果在能量系统中附加地使用以缓存器形式的第二能量消耗装置，则在该方法步骤中，通过关断阀装置使第二能量消耗装置优选与在连接管路装置中的体积分开，因为否则第二能量消耗装置的内容同样必须被减小到第二压力。

自然地，所述方法(例如借助通过附加的膨胀体积使压力减小或者借助通过冲扫装置使压力减小)也能应用于在上文结合发明系统描述的其他实施方式中，从而，在这样的方法流程方面，在这一点上在全部内容上参照和参阅上文的相应的实施方案。

本发明基本上能够应用到具有双向使用的管路和具有与方向相关的压力的所有系统上、尤其是应用到具有单独的源和漏(Senke)的存储器系统上、优选应用到氢气存储器系统上。