-
Die
Erfindung betrifft zunächst
eine Vorrichtung zur Verwertung der von Blockheizkraftwerken (BHKW)
erzeugten elektrischen Arbeit, mit einer Hauptverteilung eines Vertragskunden,
in die elektrische Arbeit über
einen ersten Strompfad aus einem öffentlichen Netz eines Energieversorgungsunternehmens
(EVU) und über
einen zweiten Strompfad von einem Blockheizkraftwerk (BHKW) einspeisbar ist.
-
Energieintensive
Industrien, beispielsweise das Stahl verarbeitende Gewerbe, die
Automobilindustrie und andere, beziehen ihren Energiebedarf aus
dem öffentlichen
Netz eines oder mehrerer, mit einander verbundener Energieversorgungsunternehmen
(EVU). Bei einer konstanten Auslastung kann der Strom von diesen
EVU am preisgünstigsten
erzeugt werden. Dieser Preisvorteil wird an Großabnehmer in Form von Sonderkonditionen
weiter gegeben. Bei einer bestimmten, dauerhaften Grundlast kann
dem Großabnehmer
mit einem Mindestabsatz an Energie ein garantierter niedriger Festpreis
durch ein Energieversorgungsunternehmen sichergestellt werden.
-
Ferner
gibt es Industrien, die vorrangig Wärmeenergie und erst in zweiter
Linie elektrische Energie benötigen.
Diese Industrien decken ihren Bedarf an Wärmeenergie über sog. Blockheizkraftwerke (BHKW).
Diese Blockheizkraftwerke werden häufig durch einen Drittanbieter
gebaut und betrieben. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann dem Vertragskunden
des Blockheizkraftwerkes exklusiv zur Verfügung gestellt.
-
Als
ein Nebenprodukt der Wärmeerzeugung fällt elektrische
Energie an. Diese elektrische Energie wird an den Vertragskunden
geliefert. Die von dem Vertragskunden nicht benötigte elektrische Energie wird
in das öffentliche
Netz eines Energieversorgungsunternehmens zurückgespeist.
-
Da
ein Blockheizkraftwerk vorrangig wärmegeführt arbeitet, erfolgt die Stromerzeugung
eher zufällig.
Für den
Vertragskunden des BHKW müssen aber
gegenüber
der geringen durchschnittlichen Auslastung sehr hohe Spitzenleistungen
des öffentlichen EVU
vorgehalten werden. Dadurch wird oft ein schlechtes Verhältnis zwischen
bereit gestellter und abgenommener Arbeit aus dem öffentlichen
Netz erzeugt.
-
Niedrige
Energiepreise werden von einem Energieversorgungsunternehmen bei
einer konstanten Abnahme durch einen Vertragspartner akzeptiert. Folglich
entsteht für
eine vorgehaltene hohe Spitzenleistung ein sehr hoher Energiebezugspreis.
Auch eine Verrechnung des von dem Blockheizkraftwerk rückeingespeisten
Stroms in das öffentliche
Netz nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz
(KWKG) ändert
nichts an dem hohen Energiebezugspreis für eine temporär auftretende
Spitzenleistung.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der der Energiepreis für
einen Vertragskunden eines Blockheizkraftwerkes durch optimale Ausnutzung
der bereitgestellten Leistung minimiert werden kann.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe dadurch, dass dem Blockheizkraftwerk eine Umschalteinrichtung zur
wechselweisen Einspeisung der erzeugten Arbeit in die Hauptverteilung
eines Vertragskunden oder das öffentliche
Netz eines EVU zugeordnet ist, und die Umschaltung zur Einspeisung
der erzeugten Arbeit in die Hauptverteilung innerhalb eines Abrechnungs-Zeitintervalls
nach Erreichen einer von dem EVU eingespeisten, konstanten Grundlast
erfolgt.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu
stellen, mit dem eine gleichmäßige Stromabnahme
eines Vertragskunden aus dem öffentlichen
Netz eines EVU erfolgen kann.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe dadurch, dass der von dem BHKW erzeugte Strom mittels
einer Umschalteinrichtung von einer Steuerungsanlage bedarfsabhängig gesteuert
entweder in die HV oder in das öffentliche
Netz eines EVU eingespeist wird, sowie, dass innerhalb eines vorbestimmten
Zeitintervalls nach Erreichen einer einem Einspeisezähler vorgegebenen
konstanten, von einem EVU eingespeisten Grundlast, eine Steuerungsanlage
eine Umschalteinrichtung auslöst,
die den Strompfad vom BHKW zur HV freigibt, und das BHKW für die restliche
Zeit desselben Zeitintervalls Strom in die HV einspeist.
-
Durch
diese Maßnahmen
kann der Bezug von elektrischer Leistung und damit eine Minimierung der
aus dem öffentlichen
Netz bereitgestellten Leistung sicher gewährleistet werden. Die vorgeschlagene
Vorrichtung bewirkt eine optimale Verteilung der Strombezüge von einem
Energieversorgungsunternehmen und einem Blockheizkraftwerk.
-
Die
Verteilung der Energiebezüge
verhält sich
wie folgt. Die Grundlast wird durch ein Energieversorgungsunternehmen
sichergestellt. Durch die konstante, von Leistungsspitzen freie
Abnahme können
für die
gelieferte Strommenge entsprechend günstige Konditionen vereinbart
werden. Leistungsspitzen müssen
vom EVU nicht mehr vorgehalten werden, sondern werden über eine
variable Stromeinspeisung von dem BHKW abgedeckt. Die Einspeisung
in die Hauptverteilung der Vertragskunden erfolgt zeitsynchron,
d.h. innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls, das durch die Abrechnung
des EVU vorgegeben wird. Über
den gesamten Abrechnungszeitraum ist die von einem EVU bezogene
Arbeit konstant.
-
Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben. Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben; es zeigt:
-
1 die
schematische Darstellung einer Stromversorgungsanlage als Schaltplan,
mit einem Blockheizkraftwerk und einem öffentlichen Energieversorgungsunternehmen,
die gemeinsam über
eine Hauptverteilung einen Vertragskunden einspeisen;
-
2 ein
Leistungs-Zeitdiagramm mit einer herkömmlichen Grundlast-Einspeisung
vom einem Blockheizkraftwerk und einer Spitzenlast-Einspeisung vom
einem Energieversorgungsunternehmen;
-
3 ein
Leistungs-Zeitdiagramm mit einer erfindungsgemäßen Grundlast-Einspeisung von
einem Energieversorgungsunternehmen und einer Spitzenlast-Einspeisung
von einem Blockheizkraftwerk.
-
Die
in der 1 dargestellte Stromversorgungsanlage 10 besteht
im Wesentlichen aus einer Hauptverteilung (HV) 23, in die
aus dem öffentlichen Netz 24 von
einem Energieversorgungsunternehmen (EVU) 11 kommende elektrische
Arbeit (Strom) über einen
ersten Strompfad 25 eingespeist wird. Über einen zweiten, von einem
Blockheizkraftwerk (BHKW) 12 kommenden Strompfad 26 kann
ebenfalls Strom in die Hauptverteilung 23 eingespeist werden.
An die Hauptverteilung 23 sind ein oder mehrere Verbraucher
oder Vertragskunden 14 angeschlossen, die von hier mit
Strom versorgt werden können.
-
Der
vom BHKW 12 mittels eines oder mehrerer Generatoren 13 erzeugte
Strom wird über
eine Umschalteinrichtung 17 entweder über den zweiten Strompfad 26 ebenfalls
in die HV 23 eingespeist oder über einen Rückspeisestrompfad 20 an
das öffentliche
Netz 24 eines EVU 11 geliefert. Die Umschalteinrichtung 17 wird
bedarfsabhängig
von einer Steuerungsanlage 18 gesteuert.
-
Der
vom EVU 11 gelieferte Strom kommt aus dem öffentlichen
Netz 24 über
einen Einspeisestromzähler 16 und
wird über
den ersten Strompfad 25 zur Einspeisung in die HV 23 geführt.
-
Ist
innerhalb des jeweiligen, der Stromabrechnung dienenden Zeitintervalls,
die vereinbarte und von dem Einspeisezähler 16 festgestellte
Strommenge erreicht, so erhält
die Steuerungsanlage 18 von dem Einspeisestromzähler 16 über einen
Signalstrompfad 19 ein entsprechendes Steuersignal. Das Steuersignal
bewirkt, dass die Umschalteinrichtung 17 den Strompfad 26 vom
BHKW 12 zur HV 23 schließt. Das BHKW speist nun für die restliche
Zeit desselben Zeitintervalls Strom in die HV 23 ein. Wird die
vom BHKW 12 erzeugte Arbeit nicht in die HV 23 eingespeist,
so wird sie über
einen Rückeinspeisestromzähler 16 gezählt und
in das öffentliche
Netz 24 eingespeist.
-
In
der 2 ist eine herkömmliche Stromeinspeisesituation
dargestellt, bei der die Grundlast 27 ständig durch
ein BHKW 12 eingespeist wird. Der über diese Grundlasteinspeisung
hinaus gehende Strombedarf 28 wird von einem EVU 11 bezogen. Dieser
Strombedarf 28 kann sehr variabel sein und von der minimalen
Einspeisung 30 des BHKW 12 bis zu einer Leistungsbedarfsspitze 29 reichen.
Dieser gesamte Bereich zwischen der minimalen Einspeisung 30 und
einer Leistungsbedarfsspitze 29 ist die vorzuhaltende Leistung 31,
die ein EVU 11 im Bedarfsfall liefern muss. Die vorzuhaltende
Leistung 31 gegenüber
der bezogenen Arbeit wird üblicherweise dem
gewährten
Stromtarif zugrunde gelegt. Je größer die vorzuhaltende Leistung 31 ist,
umso höher
ist üblicherweise
der berechnete Stromtarif.
-
3 zeigt
die Verbrauchssituation bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dabei wird von einem EVU 11 innerhalb eines vorbestimmten
Zeitintervalls eine begrenzte, konstante erzeugte Arbeit als Grundlast 33 eingespeist.
Das Zeitintervall beträgt üblicherweise
fünfzehn
Minuten, und der Abrechnungszeitraum ein Jahr.
-
Die
vom BHKW erzeugte gesamte Arbeit besteht aus elektrischem Strom
und Heizwärme.
Bei hohem Bedarf an Heizwärme
entsteht mehr Strom; entsteht mehr Strom als benötigt wird, wird er über die
Umschalteinrichtung 17 und den Rückspeisestrompfad 20 an
das öffentliche
Netz 24 zurück
eingespeist. Ein Rückeinspeisestromzähler 15 erfasst die
eingespeiste Strommenge, die dann nach dem Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz
(KWKG) vergütet werden
kann.
-
Gleichzeitig
wird vom BHKW 12 eine Strommenge 36 erzeugat,
die im Bedarfsfall in die HV 23 eingespeist werden kann.
Der Bedarfsfall tritt ein, wenn der Einspeisestromzähler 16 feststellt,
dass innerhalb des laufenden Zeitintervalls der vom EVU 11 kommende
Strom den auf die Grundlast 33 begrenzten Wert erreicht
hat. Er gibt dann ein Steuersignal an die Steuerungsanlage 18,
die die Umschalteinrichtung 17 umschaltet und den Strompfad 26 zwischen BHKW 11 und
der HV 23 frei gibt. Der Strompfad 20 zum öffentlichen
Netz 24 wird dabei unterbrochen. Der vom EVU 11 kommende,
der Grundlast 33 entsprechende Strom ist dadurch über jede
Messperiode des gesamten Abrechnungsjahres konstant.
-
Die
vom BHKW 12 erzeugte Strommenge 36 deckt die auftretenden
Strombedarfsspitzen 37 ab. Der vom BHKW 12 erzeugte,
außerhalb
des Bedarfs 34 liegende, überschüssige Strom wird als Rückeinspeisung 35 an
das öffentliche
Netz 24 abgegeben.
-
Für die Umschaltung 17 kann
in einer ersten Variante eine Spannung vorgesehen sein, die der Spannungsebene
des betreffenden Energieversorgungsunternehmens 11 entspricht.
-
In
einer zweiten Variante ist es vorgesehen, die Umschaltung 17 in
einer Zwischenspannungsebene arbeiten zu lassen. Dabei soll die
Zwischenspannungsebene eine Spannung zwischen der des Blockheizkraftwerk 12 und
der des Energieversorgungsunternehmens 11 sein.
-
Für eine dritte
Variante ist die Spannungsebene des Blockheizkraftwerkes 12 (Niederspannung) vorgesehen.
-
Für alle drei
Varianten sind alle denkbaren Schütze und Leistungsschalter vorgesehen,
die für die
Umschaltung geeignet sind.
-
- 10
- Stromversorgungsanlage
- 11
- Energieversorgungsunternehmen
(EVU)
- 12
- Blockheizkraftwerk
(BHKW)
- 13
- Generator
- 14
- Vertragskunde
- 15
- Rückeinspeisestromzähler
- 16
- Einspeisestromzähler
- 17
- Umschalteinrichtung
- 18
- Steuerungsanlage
- 19
- Signalstrompfad
- 20
- Rückspeisestrompfad
- 23
- Hauptverteilung
(HV)
- 24
- öffentliches
Netz vom EVU
- 25
- Strompfad
vom EVU zur HV
- 26
- Strompfad
vom BHKW zur HV
- 27
- vom
BHKW erzeugte Grundlast
- 28
- variabler
Strombedarf
- 29
- Leistungsspitze
- 30
- minimale
Einspeisung zur HV
- 31
- vom
EVU vorzuhaltende Leistung
- 32
- Rückeinspeisung
zum EVU über
HV
- 33
- vom
EVU eingespeiste Arbeit (Grundlast)
- 34
- vom
BHKW eingespeiste Arbeit (Strom)
- 35
- Rückeinspeisung
vom BHKW zum EVU
- 36
- vom
BHKW und EVU erzeugte Strommenge
- 37
- Leistungsspitze