DE10015899A1 - Verbrauchszähler für elektrische Energie, und Anordnung zum Ein- oder Ausschalten elektrischer Verbraucher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrauchszähler für elektrische Energie, wobei eine Schaltung, die in Abhängigkeit von Steuersignalen dem momentanen Verbrauch einen von zwei oder mehreren Kostenfaktoren zuordnet und den Gesamtwert der bisher verbrauchten Energie aus der Summe der einzelnen, zu den jeweiligen Kostenfaktoren angefallenen Energiemengen ermittelt, vorgeschlagen wird. Weiterhin schlägt die Erfindung eine Anordnung zum Ein- oder Ausschalten elektrischer Verbraucher vor, mit einem Verbrauchszähler und mit einem Sender zur Ausgabe von Ein- oder Ausschaltsignalen für die elektrischen Verbraucher und mit einem Empfänger, wie einem Vorschaltgerät, welcher zum wahlweisen Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrauchszähler für elektrische Energie und eine Anordnung zum Ein- oder Ausschalten elektri­ scher Verbraucher.

Verbrauchszähler für elektrische Energie sind als sogenannte "Stromzähler" in jedem Haushalt zu finden. Sie summieren die bislang insgesamt verbrauchte elektrische Energie, die von die­ sem Verbrauchszähler erfaßt worden ist.

Bei der Bereitstellung elektrischer Energie ergibt sich das Pro­ blem, daß Spitzenzeiten des elektrischen Verbrauchs bekannt sind, beispielsweise wenn zu Tagesbeginn Industrieanlagen eingeschaltet werden, oder wenn in der Mittagszeit sowohl be­ triebliche als auch private Kücheneinrichtungen eingeschaltet werden.

Die Leistungsfähigkeit der Kraftwerke ist ausgelegt, die dann abgenommenen Spitzenlasten aus dem elektrischen Verbund­ system bereitzustellen. Dies führt dazu, daß in Zeiten zwischen den Spitzenlasten unnötige elektrische Energie erzeugt wird, was unnötige Mengen an Primärenergie erfordert. Es besteht daher unter ökonomischen wie auch unter ökologischen Ge­ sichtpunkten ein Interesse, den Energieverbrauch hinsichtlich seiner Intensität möglichst zu nivellieren und die erwähnten Spitzenlasten möglichst zu vermeiden oder zumindest möglichst niedrig zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrauchs­ zähler für elektrische Energie dahingehend zu verbessern, daß er eine Nivellierung des Energieverbrauchs unterstützend ausgestaltet ist, und eine zur Unterstützung der Nivellierung des Energieverbrauchs geeignete Anordnung anzugeben.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ei­ nen Verbrauchszähler mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 5.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten einen Verbrauchszäh­ ler vor, der unterschiedliche Verbrauchskosten zu erfassen in der Lage ist. Auf diese Weise kann beispielsweise für den Ver­ braucher ein Anreiz geschaffen werden, besonders verbrauchs­ intensive Geräte nur zu bestimmten Zeiten laufen zu lassen, in denen ein besonders günstiger Stromtarif angeboten wird. Bei einigen Geräten wie beispielsweise Spülmaschinen, Waschma­ schinen oder Wäschetrocknern kann häufig eine vergleichswei­ se flexible Einteilung ihrer Betriebszeit ermöglicht werden, so daß diese Geräte problemlos zu besonders preisgünstigen Zei­ ten betrieben werden können.

Die entsprechende Schaltung im Verbrauchszähler erfaßt also nicht nur in an sich bekannter Weise die Gesamtmenge der ver­ brauchten Energie, sondern auch jeweils den zugehörigen mo­ mentanen Kostenfaktor, so daß nicht oder nicht nur die Gesamt­ summe der verbrauchten Energie vom Zähler ausgewertet wird und ggf. abgelesen werden kann, sondern auch die Gesamt­ kosten, die aufgrund der unterschiedlichen Kostenfaktoren nicht direkt proportional zur verbrauchten Energiemenge sein müs­ sen.

Auf einfache Weise kann in dem Verbrauchszähler eine Uhr vorgesehen sein, so daß die entsprechenden Steuersignale innerhalb des Verbrauchszählers generiert werden können, in Abhängigkeit von der jeweiligen Tageszeit oder auch in Abhän­ gigkeit von unterschiedlichen Kalenderdaten und der Tageszeit, so daß beispielsweise an Feiertagen oder in Ferienzeiten, wenn aufgrund von Werksferien industrielle Anlagen abgeschaltet sind, der Energieverbrauch für Privathaushalte vergleichsweise preisgünstiger angeboten werden kann.

Gegebenenfalls kann eine Generierung der Steuersignale je­ doch auch, ggf. ergänzend zu der erwähnten Zeitsteuerung, durch eine Zentrale vorgenommen werden, wobei diese Zentrale entweder unmittelbar die Steuersignale zu den Verbrauchszäh­ lern aussenden kann oder wobei die von der Zentrale ausge­ sendeten Signale im Verbrauchszähler in die entsprechenden Steuersignale umgesetzt werden. So kann in Abhängigkeit von der momentanen Energieauslastung eine hochflexible Anpas­ sung der Stromtarife durch den Energieversorger erfolgen.

Die Übermittlung der Steuersignale kann drahtlos, beispielswei­ se durch die von den sogenannten "Handy's" bekannte GSM- Technik erfolgen. So besteht die Möglichkeit, nach vorheriger Ankündigung die Tarife durch den Stromlieferanten zu aktuali­ sieren, wobei entweder die Zeitzonen für die einzelnen Tarifgül­ tigkeiten verändert werden können oder die den jeweiligen Tari­ fen zugeordneten Preise. Diese Einstellung des Zählers durch den Netzbetreiber kann demzufolge ähnlich wie es aus dem Be­ reich der Fernwartung bekannt ist, vorgenommen werden. Dabei kann vorgesehen sein, die entsprechenden Tarifinformationen, seien es Kosten oder seien es Zeiten, per Download in den Zähler herunterzuladen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Stromlieferant eine Web Site im Internet zur Ver­ fügung stellt, wo die erwähnten Tarifinformationen oder auch andere für die Stromabnehmer bestimmte Informationen bereit­ gestellt werden, die dann in den Zähler geladen werden können.

Weiterhin kann vorgesehen sein, im Internet derartige Informa­ tionen nicht zum Download in den Zähler bereitzustellen, son­ dern im Rahmen einer Web Site, die ohne derartige Spezialge­ räte, beispielsweise mit handelsüblichen Computern oder Funktelefonen, eingesehen werden kann. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, dem Stromkunden eine eigene, von ihm selbst konfigurierbare Seite zur Verfügung zu stellen. In dieser Kun­ denseite kann der Verbraucher beispielsweise Verbrauchsin­ formationen ablesen, wie seinen bisherigen Gesamtverbrauch, ggf. aufgeschlüsselt nach unterschiedlichen Verbraucherstellen, wenn beispielsweise Steckdosen, Vorschaltgeräte oder die ei­ gentlichen elektrischen Geräte entsprechend codiert sind und ihre Kennung an den Zähler übermitteln können, kann eine der­ artige Erfassung der Verbrauchswerte nach Verbraucherstellen erfolgen.

Auf einer für den Stromkunden zugänglichen Web Site kann fer­ ner vorgesehen sein, daß der Kunde derartige individuell an­ sprechbare Verbrauchsstellen ein- bzw. ausschalten oder Schaltzeiten programmieren kann. Dies kann einerseits ähnlich der erwähnten Fernwartung genutzt werden, um Schaltvorgänge über große räumliche Entfernungen durchzuführen, beispiels­ weise bei Ferienwohnungen oder für Schaltvorgänge zu Hause, während der Urlaubsabwesenheit od. dgl. Es kann jedoch auch eine einfache Möglichkeit für den Stromkunden darstellen, in­ nerhalb seines Hauses über einen Internetanschluß seine Stromverbraucher zu konfigurieren und derartige Einschaltzeiten festzulegen. Durch den Zugang auf den eigenen Zähler mittels Internet ist es für den Stromkunden möglich, auch unter Einsatz mobiler Kommunikationstechnik, wie Handy's, Leptop's od. dgl., die Hauselektrik zu konfigurieren. Andere Zugangsmöglichkei­ ten, insbesondere auch für eine mobile Kommunikationstechnik, können durch andere Datenübermittlungsverfahren vorgesehen sein, beispielsweise Steuerbefehle per SMS zu übersenden.

Am Zähler selbst kann eine Befehlseingabe per Spracherken­ nung vorgesehen sein und insbesondere kann die Ausgabe von Meldungen per Sprachausgabe vorgesehen sein, so daß ein vergleichsweise teures optisches Anzeigenfeld erübrigt werden kann.

Für den Energieversorger ergibt sich durch die Möglichkeit, daß die Stromkunden ihre elektrische Verbraucher auf einer Web Site des Energieversorgers konfigurieren können und Ein- und Ausschaltzeiten programmieren können, die Möglichkeit, den zeitlich schwankenden Strombedarf im voraus abzuschätzen, so daß Überkapazitäten vermindert werden können.

Insbesondere vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Ver­ brauchszähler betrieben werden, wenn an den einzelnen elektri­ schen Verbrauchern tarifabhängig automatisierte Ein- oder Aus­ schaltvorgänge ablaufen können. So kann beispielsweise vor­ gesehen sein, bei Erreichen eines bestimmten günstigen Tarifes den entsprechenden Energieverbraucher einzuschalten.

Beispielsweise kann ein Vorschaltgerät vorgesehen sein, wel­ ches einerseits in die Steckdose gesteckt wird und andererseits das Einstecken des Netzsteckers des elektrischen Verbrauchers ermöglicht, so daß ein derartiges Vorschaltgerät an beliebigen handelsüblichen elektrischen Verbrauchern betrieben werden kann, beispielsweise an einer Wasch- oder Spülmaschine oder einem Trockner.

Sobald ein günstiger Stromtarif gültig ist, kann der erfindungs­ gemäße Verbrauchszähler dieses signalisieren, beispielsweise durch entsprechende Signale, die über Funk oder besonders einfach über die elektrische Stromleitung des hausinternen Stromnetzes gesendet werden. Das erwähnte Vorschaltgerät stellt einen Empfänger für derartige Signale dar und schaltet dann den angeschlossenen Verbraucher ein, in besonders ein­ facher Weise dadurch, daß die elektrische Versorgungsspan­ nung freigeschaltet wird.

In der Praxis kann dies beispielsweise dazu führen, daß be­ stimmte Stromverbraucher, wie die erwähnten Spül- oder Waschmaschinen bzw. Trockner, mit dem zu behandelnden Gut beschickt und durch ihre Schalter eingeschaltet werden. Mit diesem, am Gerät selbst vorgenommenen Einschaltvorgang ist das Gerät jedoch noch nicht tatsächlich eingeschaltet, sondern le­ diglich betriebsbereit, da die elektrische Stromversorgung durch beispielsweise das erwähnte Vorschaltgerät unterbrochen ist. z. B. nachts, wenn entsprechend einer festgelegten Tarifstruktur ein besonders günstiger Stromtarif gültig ist, kann dann das au­ tomatische Einschalten des elektrischen Verbrauchers durch das Schaltsignal des Vorschaltgerätes erfolgen.

Möglicherweise kann jedoch auch bereits vorzeitig aufgrund ei­ ner vergleichsweise geringen Stromabnahme der Energieliefe­ rant durch entsprechende zentrale Signale eine vermehrte Nachfrage bei den Energiekunden auslösen, indem entspre­ chende Signale an die Verbrauchszähler übermittelt werden, so daß besonders günstige Stromtarife angeboten werden, und auf diesen Tarifen kann dann ggf. erheblich frühzeitiger als zum preisgünstigen Nachttarif der erwähnte Verbraucher mittels des Vorschaltgerätes eingeschaltet werden. Im Gegensatz zu den Tarifen nach der festgelegten Tarifstruktur handelt es sich dabei um unangekündigte situatinsgerecht angebotene Tarife, die selbstverständlich nicht über dem zu demjenigen Zeitpunkt gel­ tenden Tarif nach der festgelegten Tarifstruktur liegen, sondern stets kostengünstiger sind.

Dabei kann das vom Energielieferanten ausgesendete Signal vorteilhaft auch eine Information enthalten, wie lange dieser an­ gekündigte Tarif gültig sein wird. Am Vorschaltgerät kann eine Gültigkeitsdauer-Zeitwahlmöglichkeit vorgesehen sein, so daß für Tarife mit kurzfristiger Gültigkeit von z. B. 30 min die Versor­ gungsspannung nicht freigeschaltet würde, wenn die Zeitwahl auf 2 h eingestellt wäre. So kann für die rein beispielhaft er­ wähnten Haushaltsgeräte sichergestellt werden, daß diese nicht bei kurzfristigen, günstigen Tariufen eingeschaltet werden und anschließend bei teureren Tarifen weiterlaufen, um ihr Reini­ gungs- oder Trocknungsprogramm zu beenden. Andererseits können somit Geräte mit kürzerer erforderlicher Einschaltdauer von günstigen Tarifen Gebrauch machen, die vom Energieliefe­ ranten situationsabhängig kurzfristig und unangekündigt ange­ boten werden können, so daß der Betrieb derartiger Geräte nicht bis in die Zeiten verschoben werden muß, in denen eine Regel-Tarifstruktur die günstigen Tarife bereitstellt, wie z. B. nachts.

Ein derartiges Vorschaltgerät ist rein beispielhaft erwähnt und weist den Vorteil auf, daß damit beliebige, nicht speziell konfi­ gurierte elektrische Verbraucher ein- oder ausgeschaltet werden können. Selbstverständlich kann anstelle eines derartigen Vor­ schaltgerätes auch in den elektrischen Verbrauchern selbst eine derartige Einschaltfunktion verwirklicht sein, die auf gewisse Signale bzw. Schaltimpulse reagiert, welche von dem Ver­ brauchszähler ausgesendet werden.

Weiterhin kann alternativ zu einem derartigen dezentralen Vor­ schaltgerät, welches sich am elektrischen Verbraucher befindet, ein zentrales Vorschaltgerät vorgesehen sein, das an eine woh­ nungs-, haus- oder betriebsinterne Datenbus-Steuerung ange­ schlossen ist, so daß dieses zentrales Vorschaltgerät, welches ggf. in den Verbrauchszähler integriert ist, eine Vielzahl elektri­ scher Verbraucher ansteuern kann, die an diese Datenbus- Steuerung angeschlossen sind.

Der Verbrauchszähler kann vorteilhaft ein optisches Anzeigen­ feld aufweisen. An diesem beispielsweise als LCD-Display aus­ gestalteten Anzeigenfeld kann beispielsweise die bisher ermit­ telte Energiemenge sowie die bisher angefallenen Energieko­ sten abgelesen werden. Zudem können hier Mitteilungen des Energieversorgers dargestellt werden. Derartige Mitteilungen können ggf. in einem Zwischenspeicher abgespeichert werden und von diesem Zwischenspeicher durch den Benutzer des Ver­ brauchszählers zur Anzeige gebracht werden, beispielsweise Hinweise darauf, daß zu bestimmten Kalenderdaten besondere Stromtarife angeboten werden ("Weihnachtsstrom" od. dgl.).

Der Verbrauchszähler kann ggf. über Schnittstellen verfügen, z. B. für eine als "Insta-Bus" bezeichnete hausinterne Daten­ übertragung zum Übertragen von Meldungen an andere Stellen im Haus oder zum Schalten von Geräten, ggf. ausgelöst durch die bereits erwähnten Steuersignale in Form von außerplanmä­ ßigen, unangekündigten Tarifinformationen, ggf. aber auch aus­ gelöst durch den Benutzer der Anlage selbst, z. B. durch Daten­ fernübertragung per Internet oder Intranet.

Weiterhin können Schnittstellen vorgesehen sein, die dem Energieversorger die Fernabfrage des Zählerstandes ermögli­ chen, wobei als Zählerstand hier nicht nur die Gesamtmenge des elektrischen Verbrauchs bezeichnet wird, sondern die Ge­ samtmenge aufgeschlüsselt nach einzelnen Verbrauchsanteilen zu den jeweiligen, unterschiedlichen Tarifkonditionen.

Weiterhin kann über den erwähnten Anschluß für eine Fern­ kommunikation vorgesehen sein, beispielsweise über das Inter­ net oder betriebsintern über ein Intranet eine Abfrage des Zäh­ lerstandes zu ermöglichen.

Abgesehen von dem tarifabhängigen Einschalten von Verbrau­ chern kann auch vorgesehen sein, vorher speziell gekennzeich­ nete Verbraucher tarifabhägnig auszuschalten. So kann bei­ spielsweise vorgesehen sein, weniger wichtige Verbraucher, wie beispielsweise die Außenbeleuchtung von Gebäuden od. dgl., auszuschalten, wenn bestimmte Tarifkonditionen vorliegen. Auch in diesem Fall sind die elektrischen Verbraucher entspre­ chend ausgestattet oder mit einem entsprechenden Vorschalt­ gerät versehen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, nicht nur die reinen Energiekosten durch den Verbrauchs­ zähler zu erfassen, sondern auch Kosten für eine Datenkom­ munikation. In diesem Fall geht die Erfindung davon aus, daß die Daten nicht über separate Leitungen übertragen werden, sondern als zusätzliche Modulation über die Stromleitung über­ tragen werden. Auch hier kann eine zeitlich unterschiedliche Kostenberechnung erfolgen, beispielsweise kalender- und tageszeitabhängig.

Der erfindungsgemäße Verbrauchszähler kann als Zusätzgerät ausgestaltet sein, welcher einem herkömmlichen, geeichten, ohnehin vorhandenen Verbrauchszähler vorgeschaltet oder nachgeschaltet wird. Auf diese Weise können die erfindungs­ gemäßen Verbrauchszähler preisgünstig ausgestattet werden und müssen nicht offiziellen Genehmigungsverfahren unterlie­ gen, sondern können von den jeweiligen Energieversorgern ihren Kunden zur Verfügung gestellt werden. Die herkömmlichen geeichten Stromzähler können zur Kontrolle der Daten herange­ zogen werden, die mit den erfindungsgemäßen Verbrauchszäh­ lern ermittelt werden und stellen die Grundlage für eine korrekte Energieabrechnung sicher.

Claims (6)

1. Verbrauchszähler für elektrische Energie, gekennzeichnet durch eine Schaltung, die in Abhängigkeit von Steuersigna­ len dem momentanen Verbrauch einen von zwei oder meh­ reren Kostenfaktoren zuordnet und den Gesamtwert der bisher verbrauchten Energie aus der Summe der einzel­ nen, zu den jeweiligen Kostenfaktoren angefallenen Ener­ giemengen ermittelt.

2. Verbrauchszähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Uhr, und durch eine Schaltung, die tageszeitabhängig die verschiedenen Steuersignale auslöst.

3. Verbrauchszähler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich­ net durch einen Empfänger für von einer Zentrale ausge­ sendete Signale, wobei diese Signale unmittelbar Steuer­ signale sein können oder wobei dem Verbrauchszähler eine zusätzliche Schaltung zugeordnet ist, welche die Signale von der Zentrale in Steuersignale umsetzt.

4. Verbrauchszähler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Ausga­ be von Ein- oder Ausschaltsignalen für elektrische Ver­ braucher, wobei dem Verbrauchszähler und dessen Schaltung ein Empfänger zugeordnet ist, wie in Form eines Vorschaltgerätes, der zum wahlweisen Ein- oder Ausschal­ ten eines elektrischen Verbrauchers ausgestaltet ist.

5. Anordnung zum Ein- oder Ausschalten elektrischer Ver­ braucher, mit einem Verbrauchszähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit einem Sender zur Ausgabe von Ein- oder Ausschaltsignalen für die elektri­ schen Verbraucher, und mit einem Empfänger, wie einem Vorschaltgerät, welcher zum wahlweisen Ein- oder Aus­ schalten eines elektrischen Verbrauchers ausgestaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender außer den Ein- oder Ausschaltsignalen auch zum Aussenden einer Information über die Zeitdauer bis zum nächsten Schaltsignal ausgestaltet ist, und daß der Empfänger eine Einrichtung zur Vorwahl einer Mindest- Einschaltzeit aufweist und eine Prüfschaltung, die den Ein- oder Ausschaltvorgang nur durchführt, wenn die vom Sen­ der übermittelte Zeitdauer wenigstens der vorgewählten Mindest-Einschaltzeit entspricht.