DE102017002193A1 - Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers - Google Patents
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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. 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.
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
Die Heizleistung des Brenners
Da dieser maximale Wärmebedarf aber nur recht selten auftritt, ist es sinnvoll, die Heizleistung des Heizstabes
Denkbar sind auch stufenlose elektronische Regelungen, vorzugsweise als integraler Bestandteil der Kesselsteuerung
Wenn an besonders kalten Tagen die Leistung des Heizstabes
Wenn der Heizstrom über den Rundsteuerempfänger
Der Heizstab
Bei der Aktivierung des Heizstabs
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
Wenn die Ziel-Vorlauftemperatur mit Hilfe des Heizstabes
Bei einer weiteren Lösung wird der Wasserkreis mit Hilfe von elektrisch zu betätigenden Ventilen (nicht gezeichnet) auf einen Verbindungsweg
Die Lösung ist nur dann verwendbar, wenn die Leistung des Heizstabes
Bei dieser Variante ist es weiterhin denkbar, die Komponenten Heizstab
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
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
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
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
Alternativ zum Wärmezähler
Die Steuerung bei der erfindungsgemäßen Lösung kann wie bereits o. a. mit der klassischen Wärmpumpensteuerungstechnik bestehend aus Rundsteuerempfänger
Bei einer Variante zur Verbesserung der Regelmöglichkeiten wird an der Kesselsteuerung
Die Umsetzung der Steuerinformationen erfolgt im einfachsten Fall mit Relais bzw. Halbleiterrelais. Eine Steuerspannung am Steuereingang
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
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
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
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
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
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
Das Netzschutzmodul überwacht hier die für Stromerzeugungsanlagen in der VDE-Anwendungsregel 4105 festgelegten Parameter (ggf. angepasst), um eine Last (den Heizstab
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
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 (
- 1.
Im Kesselwärmetauscher 8 wirdzusätzliche ein Heizstab 3 angeordnet. Der Heizstab besteht hier aus 3 Segmenten mit einerLeistung von je 3 kW. Die Segmente sind über dieKontakte 43 ,44 und 45 der Leistungsrelais 40 ,41 und 42 dem Eingang Heizstrom21 (L1, L2, L3, MP, PE) und überden Sonderzähler Heizstrom 17 mitdem öffentlichen Stromnetz 14 verbunden. Zur weiteren Vereinfachung kann auch der Zähler17 im Kessel1 angeordnet werden.Der Eingang 21 wird dannmit dem Hausnetz 12 verbunden. Dieam Zähler Haushaltstrom 15 gemessene Strommenge wird dann um dievom 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 dieMesswerte von Heizstromzähler 17 und Wärmezähler5 gemeinsam, beispielhaft über eine Internetverbindung49 abgefragt bzw. ausgelesen werden, besonders einfach. - 2. An der Kesselsteuerung
ist ein Steuereingang 19 angeordnet undmit dem Steuerrechner 48 verbunden.Der Steuereingang 19 ist als 4-fach Digitaleingang ausgeführt. Zusätzlich beinhaltet er einen Ausgang fürpositive 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.
Die Kesselsteuerung 2 bzw.der Steuerrechner 48 wird um Messmittel zur Erfassung der Netzsituation (Spannung, Frequenz) erweitert. Sie sind entweder als integraler Bestandteil des Steuerrechners48 oder als separate Einheiten (Spannungsschutzrelais, Frequenzschutzrelais), diemit dem Steuerrechner 48 verbunden sind, ausgeführt und selbstverständlich mit dem Netz verbunden. - 4. Es
ist ein Rundsteuerempfänger 39 angeordnet. Er ist hier als Funkrundsteuerempfänger ausgeführt. Er beinhaltet die Kontakte30 -33 , dieüber den Ausgangsport 29 und überden Eingang Steuersignal 19 der Kesselsteuerung 2 mit dem Steuerrechner 48 verbunden sind. In diesem Beispiel haben die Kontakte30 -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 Rundsteuerempfänger 39 sollen per Adresse einzeln oder in Gruppen ansprechbar sein. - 5.
Ein Wärmezähler 5 wird angeordnet. Er soll die am Kesselausgang (Vorlauf 6 , Rücklauf7 ) 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 Werteam Gaszähler 10 undam Heizstromzähler 17 ermittelt wird. - 6. Die Software des
Steuerrechners 48 wird entsprechend der hinzugekommenen erfindungsgemäßen Aufgaben erweitert.
- 1. In the boiler heat exchanger
8th will additional aheating element 3 arranged. The heating element here consists of 3 segments with an output of 3 kW each. The segments are over thecontacts 43 .44 and45 thepower relay 40 .41 and42 the input heating current21 (L1, L2, L3, MP, PE) and via the special counter heating current17 with thepublic electricity grid 14 connected. To further simplify thecounter 17 in the kettle1 to be ordered. Theentrance 21 will then be with thehouse network 12 connected. The on thecounter household electricity 15 measured amount of electricity is then around by thecounter 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 ofHeizstromzähler 17 andheat meters 5 together, by way of example via aninternet connection 49 be queried or read, especially simple. - 2. At the boiler control is a
control input 19 arranged and with thecontrol computer 48 connected. Thecontrol input 19 is designed as a 4-fold digital input. In addition, it includes an output forpositive 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. The
boiler control 2 or thecontrol computer 48 is extended by measuring equipment for recording the network situation (voltage, frequency). They are either an integral part of thecontrol computer 48 or as separate units (voltage protection relay, frequency protection relay) connected to thecontrol computer 48 are connected, executed and of course connected to the network. - 4. It is a
ripple control receiver 39 arranged. He is executed here as a radio ripple control receiver. He contains the contacts30 -33 that over theexit port 29 and via theinput control signal 19 theboiler control 2 with thecontrol computer 48 are connected. In this example, the contacts have30 -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
ripple control receiver 39 should be addressable by address individually or in groups. - 5. A
heat meter 5 Is arranged. He should the at the boiler output (flow 6 , Return7 ) 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 thegas meter 10 and at theheating electricity meter 17 is determined. - 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. 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. über
Ausgang Eingang Steuersignal 19 ,Steuerspannung 34 ,Steuerkontakt 31 ,Ausgangsport 29 ,Steuereingang 36 wird positive Betriebsspannung zum entsprechenden Eingang des Steuerrechners48 geleitet. - 3.
Im Steuerrechner 48 wird die Steuerspannung erkannt. - 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 Steuerkontakts31 durch den Netzbetreiber abgebrochen wird. - 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.
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. Nach 63 Sekunden wird das Heizsystem gewechselt.
In Abhängigkeit der Messwerte des
Temperaturfühlers 4 wird nun bei Wärmebedarf nicht mehr derBrenner 9 sondern der Heizstab3 (2 Segmente 66%) über die 43, 44Kontakte der Leistungsrelais 40 ,41 angeschaltet.Der Brenner 9 wird nur noch dann zugeschaltet, wenn die aktuelle Leistung des Heizstabs3 nicht ausreicht, um den Wärmebedarf zu decken (Diedurch den Außenfühler 50 vorgegebene Kesseltemperatur wird nicht mehr erreicht).
- 1. The network operator sends to a group of
ripple control receivers 39 in the area of the wind farm the signal, thecontrol contact 31 close to control a load connection of about 66%. - 2. via output
input control signal 19 ,Control voltage 34 ,Control contact 31 , Startingport 29 ,Control input 36 is positive operating voltage to the corresponding input of thecontrol computer 48 directed. - 3. In the
control computer 48 the control voltage is detected. - 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 thecontrol contact 31 is canceled by the network operator. - 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. 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. 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 theburner 9 but the heating rod3 (2 Segments 66%) via the 43, 44 of the power relayscontacts 40 .41 turned on. Theburner 9 is only then switched on, if the current performance of theheating element 3 is insufficient to cover the heat demand (the boiler temperature preset by theoutdoor 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 2
Control contact 2 - 3232
-
Steuerkontakt 3
Control contact 3 - 3333
-
Steuerkontakt 4
Control contact 4 - 3434
- Ausgang SteuerspannungOutput control voltage
- 3535
- Steuereingang 1Control input 1
- 3636
-
Steuereingang 2
Control input 2 - 3737
-
Steuereingang 3
Control input 3 - 3838
-
Steuereingang 4
Control input 4 - 3939
- FunkrundsteuerempfängerRadio ripple control receiver
- 4040
- Leistungsrelais 1Power relay 1
- 4141
-
Leistungsrelais 2
Power relay 2 - 4242
-
Leistungsrelais
3 power relay 3 - 4343
- Kontakt Leistungsrelais 1Contact Power Relay 1
- 4444
-
Kontakt Leistungsrelais 2
Contact Power Relay 2 - 4545
-
Kontakt Leistungsrelais 3
Contact Power relay 3 - 4646
- + UB+ UB
- 4747
- - UB- UB
- 4848
- Steuerrechnertax calculator
- 4949
- Buchse Internet/LANSocket Internet / LAN
- 5050
- Außenfühleroutdoor sensor
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017002193.7A DE102017002193A1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017002193.7A DE102017002193A1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017002193A1 true DE102017002193A1 (en) | 2018-09-13 |
Family
ID=63258872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017002193.7A Withdrawn DE102017002193A1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method and arrangement for the remote-controlled utilization of electricity with boilers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017002193A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3896359A1 (en) * | 2020-04-17 | 2021-10-20 | Viessmann Werke GmbH & Co. KG | Heating rod and method for operating a heating rod for preparing hot water or as heat generator for heating in a building by means of electrical energy |
EP4053461A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-07 | Vaillant GmbH | Method for operating a heating assembly |
DE202023001899U1 (en) | 2023-09-07 | 2023-12-23 | Andreas Thauer | Additional heating arrangement for heating a heat transfer fluid circulating in a heating system |
-
2017
- 2017-03-07 DE DE102017002193.7A patent/DE102017002193A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3896359A1 (en) * | 2020-04-17 | 2021-10-20 | Viessmann Werke GmbH & Co. KG | Heating rod and method for operating a heating rod for preparing hot water or as heat generator for heating in a building by means of electrical energy |
DE102020204914A1 (en) | 2020-04-17 | 2021-10-21 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | HEATING ROD AND METHOD OF OPERATING A HEATING ROD FOR HOT WATER HEATING OR AS A HEAT GENERATOR FOR HEATING IN A BUILDING USING ELECTRICAL ENERGY |
EP4053461A1 (en) * | 2021-03-03 | 2022-09-07 | Vaillant GmbH | Method for operating a heating assembly |
DE202023001899U1 (en) | 2023-09-07 | 2023-12-23 | Andreas Thauer | Additional heating arrangement for heating a heat transfer fluid circulating in a heating system |
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