DE102017002193A1 - Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers - Google Patents

Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung mit der primären Aufgabe, nicht nutzbaren bzw. nicht transportierbaren Strom des Stromnetzes zu verwerten anstatt die Stromerzeuger im Bereich der erneuerbaren Energien wie beispielsweise Windkraftwerke oder Solaranlagen abzuschalten bzw. deren Leistung zu reduzieren. Hierzu wird ein Heizkessel um eine elektrische Heizeinrichtung sowie um Messmittel zur Messung der Wärmeabgabemenge erweitert. Einem Kunden wird Wärme verkauft, die wahlweise, bestimmt durch die Netzsituation fossil, oder per Strom erzeugt wird. Die Erfindung umfasst die erforderlichen Mittel zur Fernsteuerung sowie zum Netzschutz.

Figure DE102017002193A1_0000
The invention relates to a method and an arrangement with the primary task of utilizing unusable or non-transportable electricity from the power grid instead of switching off or reducing the power generation in the field of renewable energies such as wind power plants or solar plants. For this purpose, a boiler is extended by an electric heater and by measuring means for measuring the heat output. Heat is sold to a customer, which is generated either by fossil electricity or by electricity, as determined by the network situation. The invention includes the necessary means for remote control and network protection.
Figure DE102017002193A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur flexiblen Nutzung von Strom in Heizkesseln.The invention relates to a method and an arrangement for the flexible use of electricity in boilers.

Nach dem Stand der Technik werden Heizkessel mit einem fossilen Energieträger (Gas, öl, Pellets, ...) betrieben.According to the state of the art, boilers are operated with a fossil energy carrier (gas, oil, pellets, etc.).

An unserem Stromnetz sind viele Anlagen, die Strom aus erneuerbaren Energien erzeugen (hauptsächlich PV-Anlagen und Windkaftanlagen) angeschaltet. Die Energiewende erfordert, dass die Anzahl dieser Anlagen bzw. deren Produktionsleistung noch stark erhöht wird.There are many plants connected to our electricity grid which generate electricity from renewable energies (mainly PV plants and wind farms). The energy transition requires that the number of these plants or their production capacity is still greatly increased.

Die Stromproduktion dieser Anlagen ist stark schwankend, was dazu führt, dass sie teilweise dann, wenn der Strom bei hoher Produktion nicht verwendet, gespeichert bzw. nicht transportiert werden kann, abgeschaltet werden. Durch die Abschaltung der zeitweise nicht nutzbaren Produktionsleistung, im Folgenden Abschaltstrom genannt, wird eine Möglichkeit zur CO2 Einsparung nicht genutzt.The electricity production of these plants is highly variable, with the result that some of them can be switched off when the electricity can not be stored, stored or transported at high production. By switching off the temporarily unusable production output, referred to below as switch-off current, a possibility for CO2 savings is not used.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, mit der vorzugsweise der Abschaltstrom genutzt werden soll. Die erfindungsgemäße Lösung soll dezentral und fernsteuerbar sein. Des Weiteren soll sie das Stromnetz automatisch und/oder ferngesteuert stabilisieren.The object of the invention is to develop a method and an arrangement with which preferably the cut-off current is to be used. The solution according to the invention should be decentralized and remotely controllable. Furthermore, it should stabilize the power grid automatically and / or remotely controlled.

Angriffe aus dem Internet mit dem Ziel der Destabilisierung des Stromnetzes sollen verhindert werden. Weiterhin kann die Erfindung zur Optimierung des Eigenverbrauchs bei netzgekoppelten Anlagen und zur Stabilisierung von Inselanlagen genutzt werden.Attacks from the Internet with the aim of destabilizing the power grid should be prevented. Furthermore, the invention can be used to optimize self-consumption in grid-connected systems and to stabilize island systems.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anordnung wird durch die Merkmale des ersten anordnungsbezogenen Anspruchs charakterisiert. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind durch Unteransprüche gegeben.The object is achieved by a method according to the features of the main claim. An arrangement suitable for carrying out the method is characterized by the features of the first arrangement-related claim. Advantageous embodiments and further developments of the invention are given by subclaims.

Das Grundsystem der Erfindung ist in 1 dargestellt. Erfindungsgemäß ist bei einem Heizkessel 1 im Wärmetauscher 8 mindestens ein Heizstab 3 angeordnet, so dass dieser die Heizleistung des Brenners 9 ganz oder teilweise übernehmen kann. Der Heizstab 3 ist mit der Kesselsteuerung 2 verbunden. Die Kesselsteuerung 2 ist über ein durch einen Rundsteuerempfänger 16 gesteuertes Steuerrelais 13 und über einen Sonderzähler Heizstrom 17 mit dem öffentlichen Stromnetz 14 verbunden. Wenn nun z. B. im Stromnetz ein überangebot an Strom vorhanden ist, schickt beispielsweise der Netzbetreiber ein Steuersignal an den Rundsteuerempfänger 16, der darauf hin bewirkt, dass der Kontakt des Steuerrelais 13 geschlossen wird und die Kesselsteuerung 2 über den Eingang Heizstrom 21 mit Strom versorgt wird. Die Kesselsteuerung 2 erkennt den Heizstrom am Eingang 21 und schaltet nun bei Wärmeanforderung (zu geringe Kesseltemperatur gemessen durch Temperaturfühler 4) an Stelle des Brenners 9 den Heizstab 3 ein bzw. aus. Wenn der aktuelle Wärmebedarf des Hauses die Heizleistung des Heizstabes 3 nicht überschreitet, übernimmt der Heizstab 3 die Wärmeversorgung vollständig.The basic system of the invention is in 1 shown. According to the invention is in a boiler 1 in the heat exchanger 8th at least one heating element 3 arranged so that this the heating power of the burner 9 can take over completely or partially. The heating rod 3 is with the boiler control 2 connected. The boiler control 2 is about a through a ripple control receiver 16 controlled control relay 13 and a special counter heating current 17 with the public electricity grid 14 connected. If now z. B. in the power grid oversupply of electricity is present, for example, the network operator sends a control signal to the ripple control receiver 16 which causes the contact of the control relay 13 is closed and the boiler control 2 via the input heating current 21 is powered. The boiler control 2 detects the heating current at the input 21 and now switches with heat request (too low boiler temperature measured by temperature sensor 4 ) in place of the burner 9 the heating rod 3 on or off. If the current heat demand of the house, the heating capacity of the heating element 3 does not exceed, takes over the heating element 3 the heat supply completely.

Die Heizleistung des Brenners 9 ist in der Regel so ausgelegt, dass sie dem maximalen Wärmebedarf des Hauses entspricht.The heating power of the burner 9 is usually designed to meet the maximum heat demand of the house.

Da dieser maximale Wärmebedarf aber nur recht selten auftritt, ist es sinnvoll, die Heizleistung des Heizstabes 3 entsprechend geringer zu dimensionieren. Eine Heizleistung von beispielsweise 9 KW (3 x 3KW) entspräche ungefähr der eines Elektroherdes und würde bei geeigneter Steuerung (Abschaltung bei hoher Netzbelastung) keine Erweiterungen am Stromnetz erforderlich machen. Zur Reduzierung von Schaltvorgängen ist es vorteilhaft, den Heizstab 3 mit mehreren Leistungsstufen (3, 6 und 9 KW) zu betreiben.Since this maximum heat requirement but rarely occurs, it makes sense, the heating capacity of the heating element 3 correspondingly smaller dimensions. A heating power of for example 9 KW ( 3 x 3KW) would be approximately equivalent to that of an electric cooker and, with suitable control (shutdown at high network load), would require no expansion of the power grid. To reduce switching operations, it is advantageous to the heating element 3 with several power levels ( 3 . 6 and 9 KW) operate.

Denkbar sind auch stufenlose elektronische Regelungen, vorzugsweise als integraler Bestandteil der Kesselsteuerung 2. Die Steuerung der Leistung übernimmt die Kesselsteuerung 2 mit Hilfe der Messwerte des Temperaturfühlers 4 und ggf. nach über den Steuereingang 19 empfangenen Vorgabewerten.Also conceivable are stepless electronic controls, preferably as an integral part of the boiler control 2 , The control of the power is handled by the boiler control 2 with the help of the measured values of the temperature sensor 4 and possibly via the control input 19 received default values.

Wenn an besonders kalten Tagen die Leistung des Heizstabes 3 -nicht ausreicht, startet die Kesselsteuerung 2 den Brenner 9 zusätzlich, um den Solltemperaturbereich des Kessels 1, der in der Regel durch die Außentemperatur (Außenfühler 50) vorgegeben wird, einzuhalten. Solange am Eingang 21 Heizstrom anliegt, wird aber der Heizstab 3 vorrangig betrieben.If on particularly cold days the power of the heating element 3 - not enough, starts the boiler control 2 the burner 9 in addition to the set temperature range of the boiler 1 , which is usually due to the outside temperature (outside sensor 50 ) is specified, to comply. As long as the entrance 21 Heating current applied, but is the heating element 3 operated primarily.

Wenn der Heizstrom über den Rundsteuerempfänger 16 wieder abgeschaltet wird, weil beispielsweise kein Abschaltstrom vorhanden ist, wird dies ebenfalls durch die Kesselsteuerung 2 erkannt und die Wärmeerzeugung wird wieder vollständig durch den Brenner 9 übernommen.When the heating current through the ripple control receiver 16 is switched off again, for example, because no shutdown current is present, this is also due to the boiler control 2 Detected and the heat is again completely through the burner 9 accepted.

3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Lösung. 3 shows a variant of the solution according to the invention.

Der Heizstab 3 ist in einem separaten Gehäuse 22 angeordnet, was einem bekannten Durchlauferhitzer entspricht. Er ist im Rücklauf 7 des Heizkessels 1 angeordnet.The heating rod 3 is in a separate case 22 arranged, which corresponds to a known water heater. He is in retreat 7 of the boiler 1 arranged.

Bei der Aktivierung des Heizstabs 3 muss durch die Kesselsteuerung 2 sicher gestellt werden, dass durch eine Umwälzpumpe die Wärme abtransportiert wird. Die Steuerung der Kesseltemperatur und damit der Vorlauftemperatur erfolgt weiterhin über den Temperaturfühler 4. When activating the heating element 3 must be through the boiler control 2 be ensured that the heat is removed by a circulation pump. The boiler temperature and thus the flow temperature are still controlled via the temperature sensor 4 ,

Diese Variante hat den Vorteil, dass die Änderungen an Kernbauteilen der Heizkessel geringer sind, was die Entwicklungskosten verringert.This variant has the advantage that the changes to core components of the boilers are lower, which reduces development costs.

Bei der Variante nach 2 ist der Durchlauferhitzer (Kombination aus Heizstab 3 und Gehäuse 22) im Vorlauf 6 des Heizkessels 1 angeordnet. Auch hier ist der Betrieb einer Umwälzpumpe zwingend erforderlich. Zur Temperatursteuerung ist der Temperaturfühler 20 am Vorlauf 6 angeordnet. Die Kesselsteuerung 2 steuert die, in der Regel durch die Außentemperatur vorgegebene Vorlauftemperatur mit Hilfe des Temperaturfühlers 20. Der Vorlauftemperaturbereich wird entweder durch Taktung (ständiges Aus- und Einschalten) das Heizstabes 3 oder durch eine elektronische Regelung (z. B. Vollwellenregelung) eingehalten, wobei eine Ziel-Vorlauftemperatur mit Hilfe einer elektronischen Regelung genauer eingehalten werden kann.In the variant after 2 is the water heater (combination of heating element 3 and housing 22 ) in the lead 6 of the boiler 1 arranged. Again, the operation of a circulation pump is mandatory. For temperature control is the temperature sensor 20 at the fore 6 arranged. The boiler control 2 controls the flow temperature, usually specified by the outside temperature, with the aid of the temperature sensor 20 , The flow temperature range is either by clocking (continuous switching off and on) the heating element 3 or by an electronic control (eg full wave control), whereby a target flow temperature can be more accurately maintained by means of electronic control.

Wenn die Ziel-Vorlauftemperatur mit Hilfe des Heizstabes 3 nicht mehr erreicht werden kann, weil die Heizleistung beispielsweise bei sehr tiefer Außentemperatur nicht mehr ausreicht, wird der Brenner 9 durch die Kesselsteuerung 2 zusätzlich gestartet, um das Kesselwasser vorzuwärmen. Der Brenner 9 wird abgeschaltet, wenn die Ziel-Vorlauftemperatur am Temperaturfühler 20 wieder erreicht ist. Diese Variante hat ebenfalls den Vorteil, dass die Änderungen an Kernbauteilen der Heizkessel geringer sind, was die Entwicklungskosten verringert. Des Weiteren ist die Temperatur im Kesselwärmetauscher 8 geringer, wodurch die Wärmeverluste durch Auskühlung verringert werden.When the target flow temperature with the help of the heating element 3 can no longer be achieved because the heating power is no longer sufficient, for example, at very low outside temperature, the burner 9 through the boiler control 2 additionally started to preheat the boiler water. The burner 9 is switched off when the target flow temperature at the temperature sensor 20 is reached again. This variant also has the advantage that the changes to core components of the boilers are lower, which reduces the development costs. Furthermore, the temperature in the boiler heat exchanger 8th lower, whereby the heat losses are reduced by cooling.

Bei einer weiteren Lösung wird der Wasserkreis mit Hilfe von elektrisch zu betätigenden Ventilen (nicht gezeichnet) auf einen Verbindungsweg 23 umgeleitet. Wärmeverluste im Kesselwärmetauscher 8 entfallen hier fast vollständig.In another solution, the water circuit by means of electrically operated valves (not shown) on a connection path 23 diverted. Heat losses in the boiler heat exchanger 8th almost completely eliminated here.

Die Lösung ist nur dann verwendbar, wenn die Leistung des Heizstabes 3 allein ausreichend ist. Diese Variante ist vergleichbar in der Lösung nach 3 anwendbar, wobei dann aber ebenfalls ein Temperaturfühler 20 anzuordnen ist.The solution is only usable if the power of the heating element 3 alone is sufficient. This variant is comparable in the solution 3 applicable, but then also a temperature sensor 20 is to be arranged.

Bei dieser Variante ist es weiterhin denkbar, die Komponenten Heizstab 3, Verbindungsweg 23 mit Umsteuerventilen, Temperaturfühler 20 und Wärmezähler 5 mit einer eigenständigen, elektronischen Reglungseinheit in einem separaten Gehäuse unterzubringen. Mit einer derartigen Anordnung können dann vorhandene Kessel nachgerüstet werden.In this variant, it is also conceivable, the components heating element 3 , Connecting route 23 with reversing valves, temperature sensor 20 and heat meters 5 with a separate, electronic control unit in a separate housing accommodate. With such an arrangement then existing boiler can be retrofitted.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Prinzip bei Kesseln für alle Energieträger nutzbar. Bei Gas- und ölkesseln ist die Realisierung relativ einfach, weil nur der Brenner 9 entsprechend geschaltet werden muss. Bei Kesseln mit Pellets als Brennstoff ist die Zuführung der Pellet-Menge steuerbar. Vergleichbar sind hier Kessel für Hackschnitzel.The solution according to the invention can be used in principle for boilers for all energy sources. For gas and oil boilers, the realization is relatively simple, because only the burner 9 must be switched accordingly. In boilers with pellets as fuel, the supply of the amount of pellets is controllable. Comparable here are boilers for wood chips.

Feststoffkessel (Holz, Koks...) sind für die Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung weniger geeignet, weil deren Leistungsregelung kurzfristig nur schwer möglich ist.Solid fuel boilers (wood, coke ...) are less suitable for the realization of the solution according to the invention, because their power control is difficult in the short term.

Zur Berechnung der gelieferten Wärme wird ein Wärmezähler 5 am Ausgang des Kessels (Vorlauf 6, Rücklauf 7) angeordnet. Alternativ zum Wärmezähler 5 kann hier ein möglichst genormter Einbauplatz für Wärmezähler angeordnet werden.A heat meter is used to calculate the heat supplied 5 at the outlet of the boiler (flow 6 , Return 7 ) arranged. Alternative to the heat meter 5 can be arranged as standardized as possible slot for heat meter here.

Hier kann dann ein Energieversorger seinen eigenen Wärmezähler einbauen, der ggf. auch über Mittel zur Datenfernübertragung verfügt, um Messwerte automatisch zu übertragen. Eine Anordnung eines Wärmezählers außerhalb des Kessels ist ebenfalls denkbar.Here, an energy supplier can then install its own heat meter, which if necessary also has means for remote data transmission in order to transmit measured values automatically. An arrangement of a heat meter outside the boiler is also conceivable.

Bei dieser Lösung bezahlt der Verbraucher die am Wärmezähler 5 gemessene abgegebene Wärmemenge an den Energieversorger. Die Kosten für den gelieferten Heizstrom (Sonderzähler 17) und für das gelieferte Gas (Gaszähler 10) übernimmt/verrechnet der Energieversorger. Bei der Nutzung von öl oder Pellets würde der Energieversorger die Lieferung/Versorgung entsprechend übernehmen.In this solution, the consumer pays the heat meter 5 Measured delivered amount of heat to the utility. The cost of the supplied heating current (special meter 17 ) and for the supplied gas (gas meter 10 ) takes over / settles the energy supplier. When using oil or pellets, the energy supplier would take over the supply / supply accordingly.

Hier liegt der große Vorteil der Erfindung. Der Energieversorger kann zu jeder Zeit durch Umschalten/Zuschalten des elektrischen Heizsystems Stromüberschüsse (Abschaltstrom) nutzen, um den Verbrauch fossiler Energieträger zu reduzieren. Der Verbraucher registriert diese Schaltvorgänge nicht,
weil das System stets automatisch für die notwendigen Wassertemperaturen im Heizkreis sorgt.
This is the great advantage of the invention. The energy supplier can at any time by switching / connecting the electric heating system use excess electricity (cut-off) to reduce the consumption of fossil fuels. The consumer does not register these shifts,
because the system always automatically ensures the necessary water temperatures in the heating circuit.

Da es keine Mindestbetriebszeiten gibt, kann das System ausschließlich zur Stabilisierung des Netzes bzw. zur Nutzung von Abschaltstrom verwendet werden. Selbst längere Zeiträume mit Mangel an erneuerbaren Energien (kein Wind und keine Sonne im Winter) sind kein Problem, weil das Grundheizsystem (öl-/Gasbrenner) für eine Vollversorgung ausgelegt ist. Ebenso ist eine Vollversorgung mit dem Heizstab 3 möglich. Wenn beispielsweise bei einem Orkantief im Norden reichlich Abschaltstrom zur Verfügung steht, ist tagelang ausschließlich elektrischer Heizbetrieb denkbar. Je weiter der Ausbau der erneuerbaren Energien fortschreitet, desto häufiger steht Abschaltstrom für die erfindungsgemäße Lösung zur Verfügung.Since there are no minimum operating times, the system can only be used to stabilize the grid or to use off current. Even longer periods of lack of renewable energy (no wind and no sun in winter) are no problem, because the basic heating system (oil / gas burner) is designed for a full supply. Likewise, a full supply with the heating element 3 possible. If, for example, a heavy shutdown current is available in the north of an ore low, only electric heating is possible for days. The further the expansion of renewable energies progresses, the more frequent it is Abschaltstrom for the inventive solution available.

Alternativ zum Wärmezähler 5 kann die Berechnung für den Verbraucher auch über den Tarif am Sonderzähler Heizstrom 17 erfolgen, indem der Strompreis an diesem Zähler an den Gaspreis (öl, Pellets ....) gekoppelt wird. Vorteilhaft wäre eine Unterschreitung des Gaspreises, um Kaufanreize für diese Lösung zu schaffen.Alternative to the heat meter 5 The calculation for the consumer can also be done via the tariff at the special meter heating current 17 be done by the electricity price at this counter to the gas price (oil, pellets ....) is coupled. It would be advantageous to undercut the gas price in order to create incentives to buy this solution.

Die Steuerung bei der erfindungsgemäßen Lösung kann wie bereits o. a. mit der klassischen Wärmpumpensteuerungstechnik bestehend aus Rundsteuerempfänger 16, Steuerrelais 13 und Sonderzähler Heizstrom 17 erfolgen. Vorteilhaft ist hier, dass die gesamte Technik schon vorhanden ist und unverändert verwendet werden kann. Der Kessel wird hier über den Anschluss 24 dauerhaft mit Strom versorgt.The control in the solution according to the invention can, as already mentioned above with the classical heat pump control technology consisting of ripple control receiver 16 , Control relay 13 and special counter heating current 17 respectively. It is advantageous here that the entire technology already exists and can be used unchanged. The boiler is here over the connection 24 permanently powered.

Bei einer Variante zur Verbesserung der Regelmöglichkeiten wird an der Kesselsteuerung 2 mindestens ein Steuereingang 19 angeordnet. Das Steuerrelais 13 kann hier entfallen, wobei der Kessel/die Kesselsteuerung dauerhaft mit Heizstrom versorgt wird und die Regelung entsprechend der Signale am Steuereingang 19 erfolgt. Bei der Ausführung des Steuereingangs 19 sind gängige Schnittstellen (Ethernet, RS485, Binär, 4-fach-Binär-Rundsteuerempfänger-Powercontrol) vorzugsweise anzuordnen. Denkbar ist weiterhin ein analoger Eingang für eine Regelspannung (0-10 V). Entsprechend der Schnittstellen sind die Regelwerte. Beispielhaft wird bei Ethernet und RS485 den Zeichen 0 - 255 eine Leistung von 0 - 100 % zugeordnet. Eine Regelspannung von 0 - 10 V bestimmt eine Heizleistung von 0 - 100 %. Die Binärwerte (Schaltzustände der Relais) 0000 - 1111 bestimmen ebenfalls eine Heizleistung von 0 - 100 %.In a variant to improve the control options is on the boiler control 2 at least one control input 19 arranged. The control relay 13 can be omitted here, the boiler / the boiler control is permanently supplied with heating current and the control according to the signals at the control input 19 he follows. When executing the control input 19 Common interfaces (Ethernet, RS485, binary, quadruple binary ripple control receiver power control) are to be arranged preferentially. Also conceivable is an analog input for a control voltage (0-10 V). According to the interfaces are the control values. For example, for Ethernet and RS485, 0 - 255 is assigned 0 - 255% power. A control voltage of 0 - 10 V determines a heating capacity of 0 - 100%. The binary values (switching states of the relays) 0000 - 1111 also determine a heating capacity of 0 - 100%.

Die Umsetzung der Steuerinformationen erfolgt im einfachsten Fall mit Relais bzw. Halbleiterrelais. Eine Steuerspannung am Steuereingang 19 bewirkt eine Schaltung des Relais und damit die Einschaltung des Heizstabes. Denkbar ist eine stufenlose Regelung (Vollwellenreglung, Phasenanschnittsteuerung) . Eine Regelspannung von 5 V, ein 4-fach Binärwert von 8 oder ein Zeichenwert von 128 würde den Heizstab mit einer Leistung von ca. 50 % betreiben.The implementation of the control information is carried out in the simplest case with relays or solid state relays. A control voltage at the control input 19 causes a circuit of the relay and thus the activation of the heating element. It is conceivable stepless control (Vollwellenreglung, phase control). A control voltage of 5 V, a 4-fold binary value of 8 or a character value of 128 would operate the heating element with a capacity of approx. 50%.

Denkbar sind auch segmentierte Heizstäbe, bei denen die Gesamtleistung auf mehrere Segmente verteilt ist. Bei größeren Systemen sind mehrere einzelne Heizstäbe sinnvoll. Für ein Drehstromnetz sind beispielsweise 3 Segmente/Heizstäbe mit je 3 KW sinnvoll, wobei eine Steuerspannung von 6,66 V dann 2 Segmente/Heizstäbe einschalten würde. Mit asymetrischen Segmentleistungen von 0,5 KW, 1,0 KW und 2,0 kW sind feinere Abstufungen möglich. Ein Zeichenwert von 109 würde dann die Segmente 0,5 KW und 1,0 KW einschalten, um eine Heizleistung von 1,5 kW zu realisieren.Also conceivable are segmented heating elements, in which the total power is distributed over several segments. For larger systems, several individual heating elements make sense. For a three-phase network, for example, 3 segments / heating rods with 3 KW each makes sense, with a control voltage of 6.66 V then switching on 2 segments / heating rods. With asymmetrical segment outputs of 0.5 KW, 1.0 KW and 2.0 kW finer graduations are possible. A character value of 109 would then turn on the segments 0.5 KW and 1.0 KW to realize a heating power of 1.5 kW.

Zum Empfang eines Steuersignals wird der Steuereingang 19 im einfachsten Fall als Netzwerkschnittstelle (Ethernet 49) zur Verbindung mit einem Router ausgeführt. Über einen VPN-Tunnel zum Netzbetreiber/Energieversorger ist dann eine sichere Zuspielung von Regelwerten möglich.To receive a control signal is the control input 19 in the simplest case as a network interface (Ethernet 49 ) to connect to a router. A secure transmission of control values is then possible via a VPN tunnel to the network operator / energy supplier.

Eine zurzeit gängige Lösung für Steueraufgaben im Energiebereich sind Rundsteuerempfänger. Sie erhalten die Steuerinformationen des Netzbetreibers über ein auf den Netzstrom aufmoduliertes Steuersignal, eine Funkverbindung per Langwelle, eine Mobilfunkverbindung oder auch per VPN-Tunnel über das Internet. Weitere Varianten, wie beispielsweise die Steuerung über intelligente Stromzähler, sind denkbar. Hier sind dann kompatible Schnittstellen an der Kesselsteuerung anzuordnen.A currently common solution for tax tasks in the energy sector are ripple control receivers. You receive the network operator's control information via a control signal modulated to the mains current, a long-distance radio connection, a mobile radio connection or via VPN tunnel via the Internet. Further variants, such as control via intelligent electricity meters, are conceivable. Here then compatible interfaces are to be arranged on the boiler control.

Bekannt ist beispielsweise der Rundsteuerempfänger EK893 der Firma Langmatz. Er wird u. a. für die Abregelung von Solaranlagen verwendet. Seine per Langwellenfunk empfangenen Informationen gibt er über 4 Relaiskontakte (K1 - K4, max 6)aus. über einen entsprechenden Steuereingang 19 empfängt die Kesselsteuerung 2 die Informationen und regelt entsprechend die Leistung des Heizstabs 3 (K1 - K4 aus = Heizstab aus, K1 - K4 ein = Heizstab Maximalleistung, K1 - K2 ein und K3 - K4 aus = Heizstab Teilleistung als Beispiel).For example, the ripple control receiver EK893 from Langmatz is known. It is used, among other things, for the control of solar systems. Its information received via long-wave radio is output via 4 relay contacts (K1 - K4, max. 6). via a corresponding control input 19 receives the boiler control 2 the information and regulates accordingly the performance of the heating element 3 (K1 - K4 off = heating element off, K1 - K4 on = heating element maximum output, K1 - K2 on and K3 - K4 off = heating element partial output as an example).

In einer weiteren Variation wird von der Kesselsteuerung vorzugsweise per Internet zyklisch ein aktueller Strompreis bei einem Stromhändler abgefragt. Durch Vergleich mit den Kosten für Gas/öl, die per Konfiguration vorgegeben sind oder ebenfalls von einem Server abgefragt wurden, wird per Vergleichsrechnung ermittelt, ob das Heizen mit Strom aktuell günstiger ist. Der Heizstab wird dementsprechend zu- bzw. abgeschaltet.In a further variation, a current electricity price is polled by the boiler control, preferably via the Internet, cyclically at a power supplier. By comparison with the costs for gas / oil, which are specified by configuration or were also queried by a server, it is determined by comparison, whether the heating is currently cheaper with electricity. The heating element is switched on or off accordingly.

Wenn die Steuerinformationen nicht vom Netzbetreiber sondern aus Geräten zur Optimierung des Eigenverbrauchs wie z. B. dem Sunny-Home-Manager der Firma SMA stammen, kann die erfindungsgemäße Lösung zur Optimierung des Eigenverbrauchs bei Eigenerzeugungsanlagen wie z. B. Photovoltaikanlagen verwendet werden. Hier kann dann die Sonderzuleitung 21 entfallen.If the control information is not from the network operator but from devices to optimize self-consumption such. B. the Sunny Home Manager SMA company, the inventive solution for optimizing self-consumption in self-generation facilities such. B. photovoltaic systems can be used. Here then can the special supply 21 omitted.

Bei Inselanlagen, bei denen die Stromerzeugung über Windkraft- und/oder Solaranlagen erfolgt, ist die Stromproduktion oft stark schwankend. Hier kann die erfindungsgemäße Lösung zur Stabilisierung eingesetzt werden. Messmittel für Spannung und/oder Frequenz, die vorzugsweise integraler Bestandteil der Kesselsteuerung 2 sind, ermitteln hier ständig aktuelle Werte für Spannung und/oder Frequenz. Die Kesselsteuerung 2 vergleicht die gemessenen Werte mit Vorgabewerten und steuert bei Unter- oder Überschreitung entsprechend die Leistung des Heizstabs. Die hohe Regelgeschwindigkeit, besonders bei Verwendung elektronischer Stellmittel ist besonders vorteilhaft für die Stabilität des Netzes. Vorteilhaft ist hier weiterhin ein Meldeausgang an der Kesselsteuerung 2, über den die Bereitschaft signalisiert wird. Wenn der Kessel 8 seine Maximaltemperatur erreicht hat, kann der Heizstab nicht mehr zugeschaltet werden. Ein übergeordnetes Steuersystem kann dann andere Verbraucher zu- bzw. abschalten oder die Stromproduktion entsprechend steuern.In off-grid plants, where electricity is generated by wind turbines and / or solar plants, electricity production is often highly variable. Here, the solution according to the invention can be used for stabilization. Measuring means for voltage and / or frequency, preferably integral Part of the boiler control 2 are, determine here constantly current values for voltage and / or frequency. The boiler control 2 compares the measured values with default values and controls the output of the heating element in case of under- or overshoot. The high control speed, especially when using electronic actuating means is particularly advantageous for the stability of the network. Another advantage here is a message output at the boiler control 2 on which the readiness is signaled. If the kettle 8th has reached its maximum temperature, the heating element can not be switched on. A higher-level control system can then switch other consumers on or off or control the power production accordingly.

Problematisch kann die Netzstabilität bzw. die Netzqualität werden, wenn ständig eine große Anzahl von Verbrauchern mit relativ hohem Verbrauch gleichzeitig zu- bzw. abgeschaltet wird.The network stability or the network quality can become problematic if a large number of consumers with relatively high consumption are constantly switched on and off simultaneously.

Eine Lösung des Problems besteht in einer zeitlicht verteilten Zuschaltung der Heizstäbe. Beim Empfang eines Ein- bzw. Ausschaltsignals wird mit Hilfe eines Zufallsgenerators ein Wert T für eine Zuschaltverzögerungszeit gebildet (z. B. T = 0 - 600 Sekunden). Die Zu- bzw. Abschaltung wird dann um diesen Wert verzögert, was dazu führt, dass die Zu- bzw. Abschaltung in einem Schaltgebiet relativ kontinuierlich verteilt auf einen Zeitraum von 600 Sekunden verteilt wird. Bei einer zu starken Netzbelastung bzw. Entlastung kann der Schaltvorgang innerhalb der Zeit T noch abgebrochen werden. Der Wert für den Verzögerungszeitbereich kann zum einen per Konfiguration hinterlegt werden oder zum anderen zusätzlich zum Zu- bzw. Abschaltbefehl vom Netzbetreiber übertragen werden. Die Umsetzung erfolgt entweder in der Kesselsteuerung 2 oder in einem Netzschutzmodul 18 oder als Bestandteil des Rundsteuerempfängers.A solution to the problem consists in a time-light distributed connection of the heating elements. Upon receipt of an on or off signal, a value T for a turn-on delay time is formed by means of a random generator (eg T = 0 - 600 seconds). The connection or disconnection is then delayed by this value, with the result that the connection or disconnection in a switching area is distributed relatively continuously distributed over a period of 600 seconds. In the event of excessive network load or discharge, the switching process can still be aborted within time T. The value for the delay time range can on the one hand be stored by configuration or, on the other hand, transmitted by the network operator in addition to the switch-on or switch-off command. The reaction takes place either in the boiler control 2 or in a network protection module 18 or as part of the ripple control receiver.

Zur gezielten Steuerung der Last werden die einzelnen Verbrauchsstellen (Heizstäbe) gezielt einzeln per Adressierung geschaltet. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Rundsteuerempfängers. Um beispielsweise die Überproduktion eines Windparks zu verwerten, werden ausschließlich 2000 Verbrauchsstellen im Nahbereich des Umspannwerks gestartet. Die Anzahl der geschalteten Verbrauchsstellen ist beliebig. Vorteilhaft wäre symmetrische Verteilung auf die Summe der möglichen Verbrauchsstellen (z. B. immer 2000 verschiedne vom möglichen 10000).For targeted control of the load, the individual consumption points (heating elements) are selectively switched individually by addressing. The implementation preferably takes place with the aid of a ripple control receiver. For example, in order to utilize the overproduction of a wind farm, only 2000 consumption points in the vicinity of the substation are started. The number of switched consumption points is arbitrary. It would be advantageous to have symmetrical distribution over the sum of the possible points of consumption (for example, always 2000 different from the possible 10000).

Wie bereits beschrieben besteht auch die Möglichkeit die Höhe der geschalteten Leistung zu steuern. Dies geschieht entweder stufenlos, oder wie bei der Steuerung von PV-Anlagen üblich, nach einem Stufenraster (0, 30 %, 60 %, 100 %).As already described, it is also possible to control the level of the switched power. This is done either steplessly, or as usual in the control of PV systems, according to a graduated grid (0, 30%, 60%, 100%).

Bei Stromerzeugungsanlagen, insbesondere bei der Photovoltaik, ist ein automatischer Netzschutz realisiert.In power generation systems, especially in photovoltaics, an automatic network protection is realized.

Die Werte (Frequenz, Spannung, ....) sind in der VDE-Anwendungsregel 4105 festgelegt.The values (frequency, voltage, ....) are defined in VDE application rule 4105.

Zur Realisierung des Netzschutzes wird der erfindungsgemäße Heizkessel mit einem Netzschutzmodul 18 ausgestattet. Das Netzschutzmodul 18 kann separat, als integrative Einheit eines Rundsteuerempfängers oder als integrative Einheit der Kesselsteuerung 2 realisiert werden, wobei sicherzustellen ist, dass die eingestellten Schutzwerte nicht per Datenfernübertragung (über das Internet) geändert werden können, um Angriffe auf das Netz sicher zu verhindern. Des Weiteren, ist sicher zu stellen, dass nach Über- bzw. Unterschreiten der -Schutzwerte nur noch Anweisungen umgesetzt werden, die die Netzsituation verbessern.To realize the network protection of the boiler according to the invention with a network protection module 18 fitted. The network protection module 18 Can be used separately, as an integrated unit of a ripple control receiver or as an integrative unit of boiler control 2 It must be ensured that the set protection values can not be changed via remote data transmission (via the Internet) in order to reliably prevent attacks on the network. Furthermore, it must be ensured that, after exceeding or falling below the protective values, only instructions that improve the network situation are implemented.

Das Netzschutzmodul überwacht hier die für Stromerzeugungsanlagen in der VDE-Anwendungsregel 4105 festgelegten Parameter (ggf. angepasst), um eine Last (den Heizstab 3) danach zu steuern. Bei Werten für Spannungsrückgangsschutz und Frequenzrückgangsschutz, die kleiner oder gleich 184 V bzw. 47,5 Hz sind, soll die Last nicht zugeschaltet werden.Here, the grid protection module monitors the parameters set for power generation plants in VDE application rule 4105 (adjusted if necessary) to generate a load (the heating element 3 ) afterwards. For values for voltage reduction protection and frequency reduction protection which are less than or equal to 184 V or 47.5 Hz, the load should not be switched on.

Das Netzschutzmodul setzt bei diesen niedrigen Werten nur noch Anweisungen/Befehle zur Lastreduzierung/Abschaltung um.At these low values, the grid protection module only converts instructions / commands for load reduction / shutdown.

Bei den Werten für Spannungssteigerungsschutz und Frequenzsteigerungsschutz, die größer oder gleich 253 V bzw. 51,5 Hz sind, soll die Last möglichst nicht abgeschaltet werden. Das Netzschutzmodul setzt bei diesen hohen Werten nur noch Anweisungen/Befehle zur Laststeigerung/Zuschaltung um.For the values for voltage increase protection and frequency increase protection, which are greater than or equal to 253 V or 51.5 Hz, the load should preferably not be switched off. At these high values, the network protection module only converts instructions / commands for load increase / connection.

Die hier angegebenen Werte der VDE-Anwendungsregel 4105 sind für die Erfindung beispielhaft und können ggf. auch regional angepasst werden.The values of VDE application rule 4105 given here are exemplary for the invention and may possibly also be adapted regionally.

Für eine kostengünstige Realisierung der Erfindung können die vorhandenen Systeme für Netzschutz und Steuerung aus dem Bereich der Photovoltaik Wechselrichter verwendet werden, wobei dann anstatt Einspeisung die Last gesteuert wird. Die Ausführung erfolgt vorzugsweise als integraler Bestandteil der Kesselsteuerung 2. Die Schnittstelle 19 der Kesselsteuerung 2 entspricht dann der Schnittstelle des Rundsteuerempfängers (z. B. 4 - fach digital / 4 Relais).For a cost-effective implementation of the invention, the existing systems for network protection and control can be used in the field of photovoltaic inverters, wherein then instead of feeding the load is controlled. The execution preferably takes place as an integral part of the boiler control 2 , the interface 19 the boiler control 2 then corresponds to the interface of the ripple control receiver (eg 4-fold digital / 4 relays).

Da das System ferngesteuert werden muss, besteht hierbei auch die Gefahr von Angriffen durch Unbefugte auf das Stromnetz, besonders dann, wenn die Steuerung über das Internet erfolgt. Eine Zuschaltung von großen Lasten bei bereits hoher Netzbelastung bzw. Strommangel kann für das Netz problematisch werden.Since the system must be remotely controlled, there is also the risk of attacks Unauthorized access to the power grid, especially if the control is over the Internet. A connection of large loads with already high network load or current shortage can be problematic for the network.

Bekannt ist beispielsweise das Spannungsschutzrelais VPRA2M-CE der Firma Selec GmbH.For example, the voltage protection relay VPRA2M-CE from Selec GmbH is known.

Ein Spannungsschutzrelais hat keine Verbindung zum Internet. Wenn hier ein Kontakt beispielsweise eine Unterspannung signalisert, wird die Last (der Heizstab) sicher abgeschaltet.A voltage protection relay has no connection to the Internet. If, for example, a contact signals an undervoltage, the load (the heating element) will be switched off safely.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels (4) genauer erklärt. Das Beispiel basiert auf einem Gas-Brennwertheizkessel nach dem Stand der Technik, der um die erfindungsgemäßen Komponenten und Funktionen erweitert wird.

  1. 1. Im Kesselwärmetauscher 8 wird zusätzliche ein Heizstab 3 angeordnet. Der Heizstab besteht hier aus 3 Segmenten mit einer Leistung von je 3 kW. Die Segmente sind über die Kontakte 43, 44 und 45 der Leistungsrelais 40, 41 und 42 dem Eingang Heizstrom 21 (L1, L2, L3, MP, PE) und über den Sonderzähler Heizstrom 17 mit dem öffentlichen Stromnetz 14 verbunden. Zur weiteren Vereinfachung kann auch der Zähler 17 im Kessel 1 angeordnet werden. Der Eingang 21 wird dann mit dem Hausnetz 12 verbunden. Die am Zähler Haushaltstrom 15 gemessene Strommenge wird dann um die vom Zähler 17 gemessene Menge Heizstrom reduziert. Bei dieser Lösung wird zum einen ein Zählerplatz eingespart (geringerer Installationsaufwand) und zum anderen ist die Verwaltung/ Verrechnung besonders dann, wenn die Messwerte von Heizstromzähler 17 und Wärmezähler 5 gemeinsam, beispielhaft über eine Internetverbindung 49 abgefragt bzw. ausgelesen werden, besonders einfach.
  2. 2. An der Kesselsteuerung ist ein Steuereingang 19 angeordnet und mit dem Steuerrechner 48 verbunden. Der Steuereingang 19 ist als 4-fach Digitaleingang ausgeführt. Zusätzlich beinhaltet er einen Ausgang für positive Versorgungsspannung 46. Ein vergleichbarer Digitaleingang ist an dem bekannten Power-Control-Modul von der Firma SMA angeordnet. Im Gegensatz zum Einsatz bei Wechselrichtern, wo ein Generator geregelt wird, wird hier eine Last geregelt.
  3. 3. Die Kesselsteuerung 2 bzw. der Steuerrechner 48 wird um Messmittel zur Erfassung der Netzsituation (Spannung, Frequenz) erweitert. Sie sind entweder als integraler Bestandteil des Steuerrechners 48 oder als separate Einheiten (Spannungsschutzrelais, Frequenzschutzrelais), die mit dem Steuerrechner 48 verbunden sind, ausgeführt und selbstverständlich mit dem Netz verbunden.
  4. 4. Es ist ein Rundsteuerempfänger 39 angeordnet. Er ist hier als Funkrundsteuerempfänger ausgeführt. Er beinhaltet die Kontakte 30 - 33, die über den Ausgangsport 29 und über den Eingang Steuersignal 19 der Kesselsteuerung 2 mit dem Steuerrechner 48 verbunden sind. In diesem Beispiel haben die Kontakte 30 - 33 folgende Steueraufgaben:
    • - alle Kontakte aus - keine Anschaltung
    • - ausschließlich Kontakt 30 ein - ca. 33 % Lastanschaltung
    • - ausschließlich Kontakt 31 ein - ca. 66 % Lastanschaltung
    • - ausschließlich Kontakt 32 ein - 100 % Lastanschaltung
    Die Zuordnung der Steueraufgaben zu den Kontakten erfolgt hier durch den Netzbetreiber. Vorteilhaft sind hier Normungen. Die Rundsteuerempfänger 39 sollen per Adresse einzeln oder in Gruppen ansprechbar sein.
  5. 5. Ein Wärmezähler 5 wird angeordnet. Er soll die am Kesselausgang (Vorlauf 6, Rücklauf 7) abgegebene Wärmemenge messen. Vorzugsweise ist er mit Mitteln zur Datenfernübertragung ausgestattet, um die Messwerte zu übermitteln. Der Wärmezähler kann auch entfallen, wenn die gelieferte Wärmemenge anhand der gemessenen Werte am Gaszähler 10 und am Heizstromzähler 17 ermittelt wird.
  6. 6. Die Software des Steuerrechners 48 wird entsprechend der hinzugekommenen erfindungsgemäßen Aufgaben erweitert.
The invention is based on an embodiment ( 4 ) explained in more detail. The example is based on a gas condensing boiler according to the prior art, which is extended by the components and functions of the invention.
  1. 1. In the boiler heat exchanger 8th will additional a heating element 3 arranged. The heating element here consists of 3 segments with an output of 3 kW each. The segments are over the contacts 43 . 44 and 45 the power relay 40 . 41 and 42 the input heating current 21 (L1, L2, L3, MP, PE) and via the special counter heating current 17 with the public electricity grid 14 connected. To further simplify the counter 17 in the kettle 1 to be ordered. The entrance 21 will then be with the house network 12 connected. The on the counter household electricity 15 measured amount of electricity is then around by the counter 17 Measured amount of heating current reduced. In this solution, on the one hand a meter space is saved (less installation effort) and on the other hand, the management / billing is especially when the measured values of Heizstromzähler 17 and heat meters 5 together, by way of example via an internet connection 49 be queried or read, especially simple.
  2. 2. At the boiler control is a control input 19 arranged and with the control computer 48 connected. The control input 19 is designed as a 4-fold digital input. In addition, it includes an output for positive supply voltage 46 , A comparable digital input is arranged on the known power control module by SMA. In contrast to the use of inverters, where a generator is regulated, a load is regulated here.
  3. 3. The boiler control 2 or the control computer 48 is extended by measuring equipment for recording the network situation (voltage, frequency). They are either an integral part of the control computer 48 or as separate units (voltage protection relay, frequency protection relay) connected to the control computer 48 are connected, executed and of course connected to the network.
  4. 4. It is a ripple control receiver 39 arranged. He is executed here as a radio ripple control receiver. He contains the contacts 30 - 33 that over the exit port 29 and via the input control signal 19 the boiler control 2 with the control computer 48 are connected. In this example, the contacts have 30 - 33 following control tasks:
    • - all contacts off - no connection
    • - only contact 30 one - about 33% load connection
    • - only contact 31 one - approx. 66% load connection
    • - only contact 32 one - 100% load connection
    The assignment of the control tasks to the contacts is done here by the network operator. Here, standardization is advantageous. The ripple control receiver 39 should be addressable by address individually or in groups.
  5. 5. A heat meter 5 Is arranged. He should the at the boiler output (flow 6 , Return 7 ) Measure the amount of heat emitted. Preferably, it is equipped with means for remote data transmission in order to transmit the measured values. The heat meter can also be omitted if the delivered heat quantity based on the measured values on the gas meter 10 and at the heating electricity meter 17 is determined.
  6. 6. The software of the control computer 48 is extended according to the added tasks of the invention.

Wenn nun beispielsweise im Bereich eines großen Windparks eine Starkwindphase auftritt und der produzierte Strom nicht verwendet werden kann (kein direkter Verbrauch, keine Speichermöglichkeit, keine Transportmöglichkeit), wird dann anstatt die Leistung des Windparks zu reduzieren der Verbrauch vorzugsweise in der näheren Umgebung durch die erfindungsgemäße Lösung erhöht. Der Ablauf wird nachfolgend beschrieben:

  1. 1. Der Netzbetreiber sendet an eine Gruppe von Rundsteuerempfängern 39 im Bereich des Windparks das Signal, den Steuerkontakt 31 zu schließen, um eine Lastanschaltung von ca. 66 % zu steuern.
  2. 2. über Ausgang Eingang Steuersignal 19, Steuerspannung 34, Steuerkontakt 31, Ausgangsport 29, Steuereingang 36 wird positive Betriebsspannung zum entsprechenden Eingang des Steuerrechners 48 geleitet.
  3. 3. Im Steuerrechner 48 wird die Steuerspannung erkannt.
  4. 4. Der Steuerrechner 48 prüft die Netzparameter (Unterspannung, Unterfrequenz). Bei negativem Ergebnis erfolgt keine Anschaltung. Es wird ständig weiter geprüft, bis ein positives Ergebnis die Anschaltung einleitet oder bis die Anschaltung durch öffnen des Steuerkontakts 31 durch den Netzbetreiber abgebrochen wird.
  5. 5. Im Steuerrechner 48 wird per Zufallsgenerator ein Wert T für eine Zuschaltverzögerung zwischen beispielsweise 1 - 180 ermittelt. Bei einem Wert für T von beispielsweise 63 soll die Last nach 63 Sekunden zugeschaltet werden. Durch dieses Verfahren soll vermieden werden, dass durch das gleichzeitige Zuschalten von tausenden von Kesseln Netzstörungen verursacht werden. Die Zuschaltungen erfolgen hier verteilt über 180 Sekunden.
  6. 6. Der Steuerrechner 48 prüft in den nächsten 63 Sekunden weiter die Netzparameter. Durch die massenhafte Zuschaltung von Lasten im Zuschaltgebiet könnte beispielsweise die Spannung zu weit absinken. Eine Zuschaltung würde dann abgebrochen.
  7. 7. Nach 63 Sekunden wird das Heizsystem gewechselt. In Abhängigkeit der Messwerte des Temperaturfühlers 4 wird nun bei Wärmebedarf nicht mehr der Brenner 9 sondern der Heizstab 3 (2 Segmente 66%) über die Kontakte 43, 44 der Leistungsrelais 40, 41 angeschaltet. Der Brenner 9 wird nur noch dann zugeschaltet, wenn die aktuelle Leistung des Heizstabs 3 nicht ausreicht, um den Wärmebedarf zu decken (Die durch den Außenfühler 50 vorgegebene Kesseltemperatur wird nicht mehr erreicht).
If now, for example, in the area of a large wind farm, a strong wind phase occurs and the electricity produced can not be used (no direct consumption, no storage option, no transport option), then instead of reducing the performance of the wind farm consumption preferably in the vicinity by the inventive Solution increased. The procedure is described below:
  1. 1. The network operator sends to a group of ripple control receivers 39 in the area of the wind farm the signal, the control contact 31 close to control a load connection of about 66%.
  2. 2. via output input control signal 19 , Control voltage 34 , Control contact 31 , Starting port 29 , Control input 36 is positive operating voltage to the corresponding input of the control computer 48 directed.
  3. 3. In the control computer 48 the control voltage is detected.
  4. 4. The control computer 48 checks the network parameters (undervoltage, underfrequency). If the result is negative, no connection is made. It is constantly checked until a positive result initiates the connection or until the connection by opening the control contact 31 is canceled by the network operator.
  5. 5. In the control computer 48 is determined by a random generator, a value T for a Zuschaltverzögerung between, for example, 1 - 180. For example, with a value of T of 63, the load should be switched on after 63 seconds. This procedure is intended to prevent network interference caused by the simultaneous connection of thousands of boilers. The connections are distributed over 180 seconds.
  6. 6. The control computer 48 checks the network parameters in the next 63 seconds. For example, by the mass connection of loads in the Zuschaltgebiet the voltage could fall too far. A connection would then be canceled.
  7. 7. After 63 seconds, the heating system is changed. Depending on the measured values of the temperature sensor 4 Now, when the heat demand is no longer the burner 9 but the heating rod 3 ( 2 Segments 66%) via the contacts 43, 44 of the power relays 40 . 41 turned on. The burner 9 is only then switched on, if the current performance of the heating element 3 is insufficient to cover the heat demand (the boiler temperature preset by the outdoor sensor 50 is no longer reached).

Nach Meinung von Experten ist für die Energiewende eine installierte PV-Leistung von 200 GW für Deutschland erforderlich. Ähnliche Werte werden bei der Windkraft erwartet. Da der deutsche Spitzenbedarf zurzeit bei ca. 85 GW liegt, ist davon auszugehen, dass auch in Zukunft noch sehr viel Abschaltstrom vorhanden sein wird und Heizkessel nach der erfindungsgemäßen Lösung noch sehr lange genutzt werden können. Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass sie im Vergleich zur Power to Gas Lösungen relativ kostengünstig ist, weshalb sie schon bei geringeren Nutzungszeiten wirtschaftlich sein kann. Anstatt Gas zu produzieren wie bei Power to Gas Lösungen, wird/werden hier Gas oder auch andere fossile Energieträger indirekt produziert indem der Verbrauch reduziert wird.According to experts, the energy turnaround requires an installed PV power of 200 GW for Germany. Similar values are expected for wind power. Since the German peak demand is currently at about 85 GW, it can be assumed that even in the future there will still be a great deal of cut-off current and boilers can still be used for a very long time after the solution according to the invention. An important advantage of the solution according to the invention is that it is relatively inexpensive compared to power-to-gas solutions, which means that it can be economical even with shorter usage times. Instead of producing gas as in power to gas solutions, gas or other fossil fuels are produced indirectly by reducing consumption.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Heizkesselboiler
22
Kesselsteuerung (Steuerrechner mit geeigneten Ein- und Ausgangsports)Boiler control (control computer with suitable input and output ports)
33
elektrischer Wärmeerzeuger (Heizstab)electric heat generator (heating element)
44
Temperaturfühlertemperature sensor
55
Wärmezählerheat meters
66
Vorlaufleader
77
Rücklaufreturns
88th
KesselwärmetauscherBoiler heat exchanger
99
Brenner (mit fossiler Energie betriebener Wärmeerzeuger)Burner (fossil-fueled heat generator)
1010
Gaszählergas Meter
1111
ElektroverteilungElectricity distribution
1212
Hausnetzhome network
1313
Steuerrelaiscontrol relay
1414
öffentliches Stromnetzpublic power grid
1515
Zähler HaushaltsstromCounter household electricity
1616
Rundsteuerempfänger (Funk, Kabel)Ripple control receiver (radio, cable)
1717
Sonderzähler HeizstromSpecial meter heating current
1818
NetzschutzmodulPower protection module
1919
Eingang SteuersignalInput control signal
2020
Temperaturfühlertemperature sensor
2121
Eingang Heizstrom (Abschaltstrom)Input heating current (breaking current)
2222
Gehäuse DurchlauferhitzerHousing instantaneous water heater
2323
Verbindungswegconnecting
2424
ständige Stromversorgungconstant power supply
2525
DFÜ Modul (Datenfernübertragung)Dial-up module (remote data transmission)
2626
Verbindung StromnetzConnection power grid
2727
DFÜ PortDial-up port
2828
Antenneantenna
2929
Ausgangsportoutput port
3030
Steuerkontakt 1Control contact 1
3131
Steuerkontakt 2Control contact 2
3232
Steuerkontakt 3Control contact 3
3333
Steuerkontakt 4Control contact 4
3434
Ausgang SteuerspannungOutput control voltage
3535
Steuereingang 1Control input 1
3636
Steuereingang 2Control input 2
3737
Steuereingang 3Control input 3
3838
Steuereingang 4Control input 4
3939
FunkrundsteuerempfängerRadio ripple control receiver
4040
Leistungsrelais 1Power relay 1
4141
Leistungsrelais 2Power relay 2
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Leistungsrelais 3 power relay 3
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Kontakt Leistungsrelais 1Contact Power Relay 1
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Kontakt Leistungsrelais 2Contact Power Relay 2
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Kontakt Leistungsrelais 3Contact Power relay 3
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+ UB+ UB
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- UB- UB
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Steuerrechnertax calculator
4949
Buchse Internet/LANSocket Internet / LAN
5050
Außenfühleroutdoor sensor

Claims (10)

Verfahren zur ferngesteuerten Verwertung von Strom mit Heizkesseln dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem Heizkessel (1) angeordnetes elektrisches Heizsystem (3) ferngesteuert zu- bzw. abgeschaltet wird, dass damit eine vollständige oder teilweise Übernahme der Wärmeerzeugung durch das elektrische Heizsystem (3) erfolgt und dass der mit fossiler Energie betriebene Wärmeerzeuger (9) entsprechend abgeschaltet oder zurückgeschaltet wird.Method for the remote-controlled utilization of electricity with boilers, characterized in that in a boiler (1) arranged electric heating system (3) is remotely switched on or off, so that a complete or partial takeover of heat generation by the electric heating system (3) and that the fossil energy-operated heat generator (9) is switched off or switched back accordingly. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die an den Verbraucher gelieferte Wärmemenge durch einen Wärmezähler (5) gemessen und berechnet wird.Method according to Claim 1 characterized in that the amount of heat delivered to the consumer is measured and calculated by a heat meter (5). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Netzparameter wie Spannung und Frequenz ständig gemessen werden und dass die ferngesteuerte Zu- bzw. Abschaltung des Heizsystems (3) nur dann erfolgt, wenn die Messwerte sich innerhalb vorgegebener Werte befinden.Method according to Claim 1 characterized in that network parameters such as voltage and frequency are constantly measured and that the remote controlled switching on or off of the heating system (3) only takes place when the measured values are within predetermined values. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Netzparameter wie Spannung und Frequenz ständig gemessen werden und dass bei Über- bzw. Unterschreitung vorgegebener Messwerte eine automatische Zu- bzw. Abschaltung des Heizsystems (3) erfolgt.Method according to Claim 1 characterized in that network parameters such as voltage and frequency are constantly measured and that when exceeding or falling short of predetermined measured values an automatic connection or disconnection of the heating system (3). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Netzparameter wie Spannung und Frequenz ständig gemessen werden, dass mit Hilfe eines Zufallsgenerators ein zufälliger Wert Z für eine Verzögerungszeit innerhalb eines vordefinierten Bereichs erzeugt wird, dass die ferngesteuerte Zu- bzw. Abschaltung des Heizsystems (3) verzögert entsprechend des Wertes Z erfolgt und dass dann, wenn die Messwerte innerhalb der Verzögerungszeit Z vorgegebene Wertebereiche verlassen, die Zu- bzw. Abschaltung des Heizsystems (3) nicht erfolgt.Method according to Claim 1 characterized in that network parameters such as voltage and frequency are constantly measured that a random value Z is generated for a delay time within a predefined range by means of a random generator, that the remote switching on or off of the heating system (3) delayed according to the value Z takes place and that when the measured values within the delay time Z leave predetermined value ranges, the connection or disconnection of the heating system (3) does not take place. Anordnung zur ferngesteuerten Verwertung von Strom mit Heizkesseln dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Wärmeerzeuger (3) so im Heizkreis eines Heizkessels (1) angeordnet wird, dass die Leistung des mit fossiler Energie betriebenen Wärmeerzeuger (9) ganz oder teilweise ersetzt werden kann und dass der elektrische Wärmeerzeuger (3) direkt oder indirekt mit Einrichtungen zur externen Steuerung verbunden ist.Arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers, characterized in that at least one electric heat generator (3) is arranged in the heating circuit of a boiler (1) that the power of the fossil-powered heat generator (9) can be wholly or partially replaced and that the electric heat generator (3) is directly or indirectly connected to external control devices. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizsystem (3) im Kesselwärmetauscher (8) angeordnet ist.Arrangement according to Claim 1 characterized in that the electrical heating system (3) in the boiler heat exchanger (8) is arranged. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizsystem (3) in einem zusätzlichen Gehäuse (22) im Vorlauf (6) des Heizkessels (1) angeordnet ist und zur Regelung ein Temperaturfühler (20) hinter dem elektrischen Heizsystem (3) angeordnet ist.Arrangement according to Claim 1 characterized in that the electrical heating system (3) in an additional housing (22) in the flow (6) of the boiler (1) is arranged and for regulating a temperature sensor (20) behind the electric heating system (3) is arranged. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im bzw. am Heizkessel (1) ein Wärmezähler (5) angeordnet wird.Arrangement according to Claim 1 characterized in that in or on the boiler (1) a heat meter (5) is arranged. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im bzw. am Heizkessel (1) ein Einbauplatz für einen Wärmezähler (5) angeordnet wird.Arrangement according to Claim 1 characterized in that in or on the boiler (1) a slot for a heat meter (5) is arranged.
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