DE102008037575A1 - Computergestütztes Verfahren zur Optimierung der Energienutzung in einem lokalen System - Google Patents

Computergestütztes Verfahren zur Optimierung der Energienutzung in einem lokalen System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein dezentrales System aus Energie-Verbrauchern und Energie-Quellen, deren Nutzung mittels eines computergestützten Verfahrens überwacht, gesteuert und optimiert wird. Dazu werden mindestens drei Agenten bereitgestellt, wobei ein Agent einem systeminternen Energie-Netz zugeordnet ist, an welches die Energie-Verbraucher angeschlossen sind. Ein Agent ist einer mobilen Energie-Quelle zugeordnet und mindestens ein weiterer Agent wird auf dem Computer einer ortsfesten Andock-Station für mobile Energie-Quellen ausgeführt, die an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen ist. Es erfolgt die Erstellung eines Plans für eine optimierte Energienutzung im System zumindest auf der Grundlage der Energiemenge, welche in der mobilen Energie-Quelle gespeichert ist, und dem Energieverbrauch im System. Anschließend wird der Energiefluss zwischen der mobilen Energie-Quelle, welche an die Andock-Station angeschlossen ist, und den Energie-Verbrauchern auf der Grundlage des erstellten Plans geregelt. Die Erstellung des Plans und die Regelung des Energieflusses werden durch die genannten Agenten realisiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein dezentrales System aus Energie-Verbrauchern und Energie-Quellen, deren Nutzung mittels eines computergestützten Verfahrens überwacht, gesteuert und optimiert wird.
  • Aus der US-amerikanischen Patentschrift mit der Nr. 7,373,222 B1 sind bereits ein System und eine Verfahren bekannt, die das dynamische Energie-Management erleichtern und die Verwendung von Energie optimieren sollen. Das System besteht aus Energie-Verbrauchern, wie Maschinen, Pumpen, Förderbändern etc., welchen jeweils ein sogenannter Load-Controller zugeordnet ist, der den Energieverbrauch überwacht. So wie die Energie-Verbraucher sind auch die Load-Controller räumlich verteilt, stehen jedoch über ein Netzwerk miteinander und mit einem Master-Controller in Verbindung. Dieser erfasst den Gesamtverbrauch, stellt mit Hilfe der Load-Controller fest, welche Energie-Verbraucher nicht aktiv sind und legt in Bezug auf die Energiezuteilung die Priorität der einzelnen Energie-Verbraucher fest. Der Gesamtenergieverbrauch wird in Echtzeit mit einem maximal möglichen oder optimalen Verbrauch verglichen und bei Überschreitung dieses Wertes werden in Abhängigkeit der Prioritätsvorgaben Load-Controller angewiesen, die ihnen zugeordneten Energie-Verbraucher abzuschalten oder deren Energieverbrauch zu drosseln. Bei Unterschreitung des maximalen bzw. optimalen Verbrauchs werden Energie-Verbraucher entsprechend zugeschaltet. Die Funktionalität des Master-Controllers kann jedoch auch von einer Mehrzahl an Load-Controllern übernommen werden, welche zusammenarbeiten und durch intelligente Software-Agenten gesteuert werden können. Das System gemäß US 7,373,222 B1 bezieht seine Energie lediglich von einer Quelle, dem öffentlichen Stromnetz. Dabei wird versucht die Überschreitung eines vorgegebenen Energieverbrauchs zu vermeiden, wobei eine Anpassung des Energieverbrauchs im System an den vorgegebenen Maximalwert allein über die Steuerung der Energie-Verbraucher erfolgt, was situationsabhängig gezwungenermaßen zur Ab schaltung bestimmter Energie-Verbraucher führt. Die Möglichkeiten in Bezug auf die Nutzung von alternativen Energie-Quellen, inklusive Energie-Speichern, werden nicht erkannt.
  • Die US-amerikanische Patentschrift mit der Bezeichnung US 7,274,975 B2 beschreibt ebenfalls Systeme und Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs, verfolgt darüber hinaus jedoch auch das Ziel, diese mit einer optimierten Energieversorgung zu verbinden. Die Steuerung des Systems erfolgt durch einen sogenannten Controller (Computer und Software) mit der Zielvorgabe, die Energiekosten zu minimieren. Dazu werden erst die Grenzkosten für die verschiedenen ortsfesten Energie-Quellen (Solarzellen, Brennstoffzellen, Energie-Speichern oder dem öffentlichen Stromnetz etc.) bestimmt. Danach werden die Kapazitäten der einzelnen Energie-Quellen – mit Ausnahme des öffentlichen Stromnetzes – sowie der Energiebedarf im System ermittelt. Anschließend erfolgt eine dynamische Energieallokation in Abhängigkeit der Grenzkosten und Kapazitäten der einzelnen Energie-Quellen um den festgelegten Verbrauch mit minimalen Kosten zu decken. Darüber hinaus wird auch die Möglichkeit ins Auge gefasst, den Betrieb von bestimmten Energie-Verbrauchern in jene Zeitintervalle zu legen, in welchen die Energiekosten gering sind. Es werden also sowohl Energie-Verbrauch wie auch Energie-Versorgung gesteuert. Beim System gemäß US 7,274,975 B2 handelt es sich wiederum um ein bezüglich seiner Komponenten fixiertes System, welches darüber hinaus nicht dezentral sondern zentral organisiert ist, was die Skalierbarkeit beeinträchtigt. Ein dynamisches und verteiltes System ist also nicht vorgesehen.
  • Darüber hinaus ist im Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen bekannt, dass mit einer Client-Server-Architektur z. B. Besitzer von PHEVs („plug-in hybrid electric vehicle”) Parameter definieren können, die dann als Vorgabe für das Aufladen der Autobatterie gesetzt werden (V2Green Inc., Seattle, USA – „Smart Charging” und Vehicle-to-Grid-Services). Der Ladevorgang eines an das Stromnetz angeschlossenen Fahrzeuges wird dabei zentral vom Netzbetreiber koordiniert, sodass dieser die Gesamtlast des Stromnetzes über die Zeit besser verteilen kann. Das Produkt der V2Green sieht auch Dienste für den Lade- und Entlade vorgang vor, sodass Fahrzeuge nicht nur als „Energiepuffer” sondern auch als Energiequelle für das Netz verwendet werden können. Die Steuerung der Vorgänge kann jedoch nicht dezentral bzw. an Ort und Stelle vorgenommen werden sondern schließt stets den Netzbetreiber, wie z. B. in einem Feldversuch die Seattle City Light, mit ein. Es wird also auch hier das althergebrachte Konzept eines Systems regionalen oder überregionalen Ausmaßes mit einem Netzbetreiber verwirklicht, was das Potential in Bezug auf eine Glättung der Lastkurve – d. h. die optimale Verteilung der Gesamtlast – bedeutend einschränkt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche ein verteiltes, flexibles Energiemanagement ermöglicht. Die Zielsetzung besteht in einer Optimierung der Energienutzung und insbesondere in einer Glättung der Lastkurve beim Energieverbrauch in einem lokalen System. Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein computergestütztes Verfahren nach Anspruch 1 zur Optimierung der Energienutzung in einem System gelöst.
  • Ein solches vorzugsweise lokales System beinhaltet im Wesentlichen die folgenden Komponenten:
    • – ein oder mehrere Energie-Controller, wobei die Energie-Controller Mittel zur Regelung und/oder Schaltung von Stromkreisen aufweisen,
    • – ein oder mehrere Energie-Verbraucher V1–VB (B ∊ IN; B ≥ 1; wobei „∊” bedeutet: „ist Element von” und wobei „IN” bedeutet: „natürliche Zahlen”),
    • – gegebenenfalls eine oder mehrere Messeinrichtungen zur Messung des Energieverbrauchs der Energie-Verbraucher,
    • – eine oder mehrere mobile Energie-Quellen Q1–QK (K ∊ IN; K ≥ 1),
    • – gegebenenfalls Messeinrichtungen zur Messung der in den mobilen Energie-Quellen Q1–QK gespeicherten Energiemengen E1–EK (K ∊ IN; K ≥ 1),
    • – gegebenenfalls eine oder mehrere stationäre Energie-Quellen wie z. B. Photovoltaik-Anlagen, Windkraftanlagen, Blockheizkraftwerke etc. und/oder eine oder mehrere stationäre Energie-Speicher,
    • – eine oder mehrere ortsfeste Andock-Stationen für den Anschluss der mobilen Energie-Quellen an ein systeminternes Energie-Netz,
    • – eine oder mehrere Energieübertragungseinrichtungen, welche zusammen ein systeminternes Energie-Netz bilden, wobei zumindest die Energie-Verbraucher, die Stationen und die Energie-Controller über das systeminterne Energie-Netz miteinander in Verbindung stehen und wobei es sich beim systeminternen Energie-Netz vorzugsweise um ein systeminternes Stromnetz handelt.
    Außerdem ist das System vorzugsweise mittels einer Energie-Übertragungseinrichtung mit einem externen Energie-Netz verbunden, bei welchem es sich bevorzugt um die öffentliche Stromversorgung handelt. Die Komponenten des Systems sind vorzugsweise innerhalb und/oder neben und/oder auf einem Gebäude, einem Gebäudekomplex oder einer Gruppe von Gebäuden angeordnet, wobei es sich beim Gebäude, dem Gebäudekomplex oder der Gruppe von Gebäuden vorzugsweise um Wohngebäude und/oder Bürogebäude und/oder Produktionsstätten und/oder einen Stadtteil handelt.
  • Vorzugsweise zeichnet sich das erfindungsgemäße computergestützte Verfahren dadurch aus, dass es zumindest die folgenden Schritte aufweist:
    • a) Bereitstellen von mindestens drei Agenten, wobei – mindestens ein Agent (Smart Energy Agent, SEA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einem systeminternen Energie-Netz zugeordnet ist, an welches die Energie-Verbraucher angeschlossen sind, – mindestens ein Agent (Car Agent, CA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einer mobilen Energie-Quelle zugeordnet ist, – mindestens ein Agent (Station Agent, SA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einer oder mehreren ortsfesten Andock-Stationen für mobile Energie-Quellen zugeordnet ist, wobei die Andock-Stationen an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen sind,
    • b) Erstellung eines Plans für eine optimierte Energienutzung im System auf der Grundlage von mindestens den folgenden Informationen: – Energiemengen E1–EK (K ∊ IN; K ≥ 1), welche in einer Anzahl an mobilen Energie-Quellen Q1–QK (K ∊ IN; K ≥ 1) gespeichert sind, – Energienutzung und/oder Energieverbrauch im System zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon, wobei die Erstellung des Plans durch einen Agenten erfolgt, wobei es sich beim Agenten vorzugsweise um den SEA handelt,
    • c) Regelung des Energieflusses mindestens zwischen – mobilen Energie-Quellen, welche an Andock-Stationen des Systems angedockt sind und – den Energie-Verbrauchern des Systems, auf der Grundlage des erstellten Plans, wobei die Regelung direkt oder indirekt durch einen Agenten erfolgt, wobei es sich beim Agenten vorzugsweise um den SEA handelt.
  • Die Entscheidungsprozesse, die zur effizienten Nutzung von Energie in einem System wie beispielsweise einem Haushalt (beispielsweise beinhaltend mehrere Verbraucher, ein Energie-Netz, eine Andock-Station) notwendig sind, werden also bevorzugt durch ein verteiltes Multiagentensystem realisiert. Ziel des Systems ist es unter anderem, die Lastkurven beim Energieverbrauch optimal zu glätten und/oder die Energiekosten zu minimieren, was unter anderem durch dynamisches Hinzufügen und Schalten mobiler Energie-Quellen geschieht.
  • Ein oben genanntes computergestütztes Verfahren zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die Erstellung des Plans für eine optimierte Energie-Nutzung im System mindestens auf der Grundlage der folgenden Informationen erfolgt:
    • – dem voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauch Z zu den (zukünftigen) Zeitpunkten TG–TH (G, H ∊ IN; E ≤ G ≤ H), wobei der Energieverbrauch eines oder mehrerer der Energie-Verbraucher zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon gemessen wird, wobei ein Agent aus dem Energieverbrauch zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon den Gesamtenergieverbrauch G zu den Zeitpunkten TD–TE (D, E ∊ IN; 1 ≤ D ≤ E ≤ C) berechnet und anschließend, auf der Grundlage von zumindest dem Gesamtenergieverbrauch G zu den Zeitpunkten TD–TE oder einer Teilmengen davon, eine Berechnung des voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauchs Z zu den (zukünftigen) Zeitpunkten TG–TH (G, H ∊ IN; C ≤ G ≤ H) durchgeführt wird, und
    • – eine von einem Benutzer des Systems festgelegte geplante Nutzung von Energie-Verbrauchern zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, welche vom Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle an einen Agenten übergegeben wird, und/oder
    • – der von Messeinrichtungen gemessenen Energiemenge, welche an eine oder mehreren Energie-Quellen zu den Zeitpunkten T1-TC oder einer Teilmenge davon zugeführt oder von diesen bezogen wurde, und/oder
    • – eine von einem Benutzer festgelegte, geplante Ladung und/oder Entladung von Energie-Quellen zu der Zeitpunkte TG–TH oder einer Teilmenge davon, welche vom Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle an einen Agenten übergegeben wird und/oder
    • – der Verfügbarkeit von Strom aus einem externen Stromnetz zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, wobei das externe Stromnetz mittels einer Energie-Übertragungseinrichtung mit dem systeminternen Energie-Netz verbunden ist und wobei es sich beim externen Stromnetz vorzugsweise um die öffentliche Stromversorgung handelt, und/oder
    • – der Verfügbarkeit (auch durch Zukauf) und der Menge an vorhandenen Brennstoffen zum Betrieb stationärer Energie-Quellen, und/oder
    • – dem Ergebnis einer Berechnung, welche von einem Agenten durchgeführt wird, um zu ermitteln, wie viel des voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauchs Z zu den Zeitpunkten TG–TH und/oder des gegenwärtigen Gesamtenergieverbrauchs durch E1–EK gedeckt werden kann (abhängig z. B. von der Kapazität der mobilen Energie-Quelle, der Verfügbarkeit der mobilen Energie-Quelle an einer Station des Systems, der in der mobilen Energie-Quelle gespeicherten Energiemenge etc.), und/oder
    • – dem voraussichtliche Strompreis zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, wobei der Strompreis auf der Grundlage der normalen Tarife und/oder spezieller Klimatarife und/oder aus dem Handel von Spot- oder Terminprodukten an Strombörsen vorausgesagt wird, und/oder
    • – den voraussichtlichen Brennstoffpreisen zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die mit den Brennstoffen betrieben werden, wobei die Brennstoffpreise vor zugsweise auf der Grundlage der gegenwärtigen Brennstoffpreise vorausgesagt werden, und/oder
    • – den zu den Zeitpunkten T1–TC oder einer Teilmenge davon gemessenen Umweltbedingungen und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die diese Umweltbedingungen zur Energieproduktion nutzen, wobei es sich bei den Umweltbedingungen vorzugsweise um die Windstärke und/oder Temperatur und/oder Sonneneinstrahlung und/oder Tageslänge handelt, und/oder
    • – den voraussichtlichen Umweltbedingungen zu den Zeitpunkten TG–TH und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die diese Umweltbedingungen zur Energieproduktion nutzen, wobei es sich bei den Umweltbedingungen vorzugsweise um die Windstärke und/oder Temperatur und/oder Sonneneinstrahlung und/oder Tageslänge und/oder Jahreszeit und/oder Niederschlagsmenge handelt, und/oder
    • – dem Ergebnis einer Berechung, welche durch einen Agenten durchgeführt wird, um zu ermitteln, wie viel des voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauchs Z zu den Zeitpunkten TG–TH und/oder des gegenwärtigen Gesamtenergieverbrauchs durch eine oder mehrere an das systeminterne Energie-Netz angeschlossene stationäre Energie-Quellen gedeckt werden kann und/oder wie viel durch E1–EK gedeckt werden kann und/oder wie viel Energie an Q1–QK abgegeben werden kann, so dass: der Wert für den Gesamtenergieverbrauch Z zuzüglich der an Q1–QK abgegebenen Energie und abzüglich des durch E1–EK gedeckten Anteils und abzüglich des durch die stationären Energie-Quellen gedeckten Anteils über die Zeitpunkte TG–TH geringere Schwankungen als der voraussichtliche Gesamtenergieverbrauch Z aufweist und/oder so dass: die Schwankungen der aus dem externen Stromnetz bezogenen Strom-Menge über die Zeitpunkte TG–TH minimal sind und/oder so dass: die Kosten für die Deckung des Gesamtenergieverbrauchs minimal sind.
  • Die Agenten bzw. die ihnen zugeordneten Computer befinden sich vorzugsweise räumlich getrennt in drei Hauptdomänen: Heimbereich, Station (d. h. Andock-Station) und mobile Energie-Quelle. Beim Heimbereich handelt es sich um die Summe aller Systemkomponenten außer den Stationen und den mobilen Energie-Quellen. Vorzugsweise sind eine oder mehrere der mobilen Ener gie-Quellen Energie-Speicher, insbesondere Batterien, wobei eine oder mehrere der mobilen Energie-Quellen vorzugsweise Teile von Fahrzeugen sind, insbesondere von Elektrofahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen. In diesem Dokument soll unter den Begriffen „Fahrzeug”, „Auto”, „Elektroauto”, „Elektrofahrzeug” oder „Batterie” neben der Bedeutung der jeweiligen Worte zusätzlich oder alternativ (und/oder) auch eine beliebige mobile Energie-Quelle verstanden werden. Entsprechend ist unter „laden” und „entladen” auch allgemein das Zuführen von Energie zur mobilen Energie-Quelle und die Abgabe von Energie aus der mobilen Energie-Quelle zu verstehen. Der Begriff „Batteriestand” bezeichnet entsprechend die in der/den mobilen Energie-Quelle(n) vorhandene(n) Energiemenge(n).
  • Durch das verteilte Multiagentensystem werden insbesondere folgende technischen Neuerungen umgesetzt:
    • – Durch den CA können die mobilen Energie-Quellen selbständig Anschlussmöglichkeiten bzw. Andock-Stationen ausfindig machen, sich bei diesen – bzw. den SA – anmelden und authentifizieren. Dabei werden über Interaktionsprotokolle die aktuellen Daten zur mobilen Energie-Quelle zwischen den Agenten ausgetauscht. Das ermöglicht ein automatisches und autonomes Erkennen der aktuellen mobilen Energie-Quelle, beispielsweise einer Fahrzeug-Batterie, und deren Zustände. Durch diese technische Umsetzung werden das Fahrzeug und die Batterie austauschbar und die Konfiguration kann dynamisch verändert werden. Auch ist es möglich, mehrere Fahrzeuge bei einer Andock-Station anzumelden. Die CA können den Lade- und Entladevorgang ohne zentrale Steuerinstanz koordinieren und auch in fremden Umgebungen Anschlussmöglichkeiten bzw. Andock-Stationen ausfindig machen und sich auf Basis von Protokollen mit den SA koordinieren.
    • – Vorgesehen ist auch die automatische Kapazitätsermittlung der Batterie während das Fahrzeug bei der Station angemeldet ist. Außerdem wird ein aktueller Verwendungsplan für die Batterieladung erstellt, übermittelt und mit eventuell vorhandenen Plänen des Heimbereichs abgeglichen. Der Verwendungsplan beruht im Wesentlichen auf dem aktuellen Zustand der Batterie und den aktuellen Plänen des Nutzers.
    • – Ermöglicht wird ein automatischer Ausgleich der Lastspitzen durch Hinzuschalten der Batterie zum Netzwerk des Heimbereichs des Nutzers, um die durch das System ermittelten Verbraucher (d. h. Energie-Verbraucher) zu speisen. Der Vorgang der Entladung (Zeitpunkt, Dauer, Menge) wird technisch durch Kommunikation über Interaktionsprotokolle zwischen den Agenten gesteuert. Über diese Protokolle werden Ontologien ausgetauscht, die die notwendigen aktuellen Daten für die Batterie-Entladung beinhalten. Außerdem wird dadurch die Schaltung des Energie-Netzes auf der Seite der Batterie und auf der Seite des Heimbereichs synchronisiert. Die Agenten nutzen dabei auf beiden Seiten ein Software-Interface, um eine Schaltung auslösen zu können.
    • – Eine weiterer Aspekt ist das Erkennen der persönlichen Pläne des Nutzers (des Heimbereichts und/oder der mobilen Energie-Quelle), dessen „Energie-Nutzungs-Gewohnheiten” und Bestimmung einer Prognose für die zukünftige Nutzung.
    • – Das Aufladen der Batterie zu einem Zeitpunkt geringer Energiekosten, realisiert durch dynamische Interaktion von intelligenten Agenten
  • Die Agenten übernehmen Teilaufgaben bei der Optimierung der Energienutzung im System und sie sind durch ihre kommunikativen Fähigkeiten in der Lage, mit den anderen Agenten des Systems zusammenzuarbeiten und somit den Energiehaushalt, d. h. die Energie-Nutzung, autonom zu regulieren. Im Folgenden werden die Agenten des Systems mit ihren Aufgaben und Fähigkeiten identifiziert und deren Kommunikation beschrieben. Es handelt sich hierbei jedoch lediglich um bevorzugte Ausgestaltungsformen. Dem Fachmann ist klar, dass in Bezug auf die Agenten auch von der nachfolgenden Beschreibung abweichende Aufgaben bzw. Aufgabenkombinationen sowie Fähigkeiten bzw. Fähigkeitskombinationen und damit auch eine veränderte Kommunikation zwischen den Agenten möglich ist.
  • Der Austausch von Informationen zwischen den Agenten findet bevorzugt in Form von Ontologien statt. Die Datenstrukturen beschreiben die relevanten Sachverhalte und Aspekte des Systems und ermöglichen somit die Kommunikation der Komponenten im Hinblick auf die Problemlösung. Die wesentlichen Eigenschaften der Systemkomponenten können durch diese Datenstrukturen ständig überwacht und überprüft werden, welches das zielgerichtete Handeln und Entscheiden des Systems ermöglicht. Nachfolgend werden Beispiele für nützliche Ontologien aufgeführt, die der Illustration dienen sollen. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Erfindung auch mit Hilfe von Datenstrukturen anderen Inhalts oder anderer Art umgesetzt werden kann.
  • Die „Vehicle-Ontologie” beschreibt mit ihren Datenstrukturen wesentliche Merkmale eines Fahrzeugs bzw. einer mobilen Energie-Quelle. Dies beinhaltet die Beschreibung des Fahrzeughalters, Nutzers und der Batterie (vgl. Tabelle 1). Tabelle 1: Vehicle-Description
    Attributname Typ Beschreibung
    Owner Person Beschreibung des Eigentümers des Fahrzeuges
    Identifikation Long Eindeutige ID für die Fahrzeugbeschreibung
    User-Description EnergyUser Beschreibung des Fahrzeug-Nutzers
    Batteries List of Vehicle-Battery Beschreibung der Batterien
  • Die „Battery-Ontologie” beschreibt wesentliche Informationen, die zur Überwachung der Batterie (Ladezustand, Herstellerinformationen etc) notwendig sind (vgl. Tabellen 2, 2.1, 2.1.1, 2.1.2 und 2.1.3). Tabelle 2: Vehicle-Battery
    Attributname Typ Beschreibung
    BatteryIdentification String Eindeutige ID für die Batterie
    BatteryDescription BatteryDescription Beschreibung der Batterie
    Tabelle 2.1: Battery-Description
    Attributname Typ Beschreibung
    StaticBatteryInfo StaticBatteryInfo Beschreibt Attribute der Batterie
    CurrentBatteryState CurrentBatteryState Beschreibt die aktuellen Werte der Batterie
    CriticalBatteryState CriticalBatteryStates Beschreibt kritische Werte der Batterie die einen Alarm auslösen
    Tabelle 2.1.1: StaticBatteryInfo
    Attributname Typ Beschreibung
    InitialCapacity Int Ursprüngliche Kapazität der Batterie
    InitialCapacityHigh Int Letzte volle Kapazität der Batterie
    InitialVoltage Int Spannung der Batterie
    InitialCapacityWarning Int Ursprüngliche untere Grenze für Kapazität
    InitialCapacityLow Int Ursprüngliche niedrige Kapazität
    ModelNumber String Modellnummer
    SerialNumber: Int Seriennummer
    BatteryType Batterietyp
    OEM info Information des Herstellers
    Tabelle 2.1.2: CurrentBatteryState
    Attributname Typ Beschreibung
    Availability String Batterie ist vorhanden oder nicht
    CurrentCapacity String Zustand ist entweder in Ordnung oder Alarm
    CurrentChargingState String Laden oder Entladen
    CurrentRate Int
    CurrentRemainingCapacity Int Verbleibende Kapazitaet der Batterie
    CurrentVoltage Int Aktuelle Spannung
    Tabelle 2.1.3: CriticalBatteryState
    Attributname Typ Beschreibung
    BatteryRechargeAlarm Int Kapazität die den Alarm für das Laden anstößt
    CarComputerMinimumCapacity Int Schwellenwert der Kapazität die notwendig ist um den Autocomputer zu betreiben
    EmergencyDriveCapacity Int Schwellenwert der Kapazität die notwendig ist um Notfall-Fahrten voruzunehmen
  • Die „User-Ontologie” beschreibt wesentliche Informationen betreffend den Nutzer der mobilen Energie-Quelle. Es handelt sich dabei um das Profil des Nutzers der mobilen Energie-Quelle, welches insbesondere auch Informationen zu den Plänen des Nutzers in Bezug auf die Verwendung der mobilen Energie-Quelle enthält (vgl. Tabelle 3). Tabelle 3: UserDescription
    Attributname Typ Beschreibung
    Name String Name des Fahrzeug-Nutzers
    NextCarUsage Date Daten, wann das Fahrzeug wieder genutz wird
    WeeklySchedule WeeklyPlan Plan der Fahrzeugnutzung des Benutzers entsprechend Daten aus der Vergangenheit und Präferenzen
  • Die „Session-Ontologie” beschreibt notwendige Informationen die zur Sessionsverwaltung und Abrechnung benötigt werden. Hauptsächlich werden die dort beschriebenen Daten vom SA erhoben. Die Datenstrukturen sind so modelliert, dass ihre Instanzen ohne weiteres in Datenbanken abgelegt werden können (vgl. Tabelle 4 und 4.1). Tabelle 4: Session
    Attributname Typ Beschreibung
    SessionId String Eindeutige Identifikation
    StartTime Date Datum/Zeit des Session-Beginn
    EndTime Date Datum/Zeit des Session-Ende
    VehicleIdentification long Eindeutige identifikation des Fahrzeuges, das die Session initiiert hat
    PowerExchanges List of String Liste von Transaktions-Idintifikationen die während der Session stattgefunden haben
    Tabelle 4.1: PowerExchange
    Attributname Typ Beschreibung
    ExchangeIdentification String Eindeutige Identifikation der Trasaktion
    StartTime Date Datum/Zeit des Session-Beginn
    EndTime Date Datum/Zeit des Session-Ende
    ExchangeCapacity int Identifikation des Transaktionsvolumens
    BatteryIdentification String Identifikation der Batterie die an der Transaktion beteiligt ist
  • Die „HomeEnergy-Ontologie beschreibt notwendige Informationen die den Heimbereich des Systems betreffen (vgl. Tabelle 5). Tabelle 5: EnergyUser-Description
    Attributname Typ Beschreibung
    Name String Name des Benutzers der Heimumgebung
    CarUsagePrognostics CarUsagePrognosisVector Aktuelle Prognose des Fahrzeuggebrauchs basierend auf Daten aus der Vergangenheit und Präferenzen
    EnergyConsumptionPrognostics EnergyPrognosisVector Aktuelle Prognose des Energieverbrauchs basierend auf Daten aus der Vergangenheit und Präferenzen
  • Die Agenten des Systems übernehmen die wichtigsten Entscheidungsprozesse des verteilten Energiemanagement-Systems. Dabei besteht ihre Hauptaufgabe darin, Situationen zu überwachen, das Verhalten des Systems oder des Nutzers zu antizipieren und Optimierungen im Systemablauf durchzuführen. Ebenfalls müssen Fehler erkannt und entsprechend kommuniziert und korrigiert werden.
  • Der CA befindet sich auf einem Rechner im Fahrzeug des Fahrzeugbesitzers. Dort überwacht er den Ladestand der Batterie (oder der Batterien) und besitzt auch zusätzliche Information über die Tätigkeiten und Pläne des Fahrzeug-Nutzers. Bei eventuell alarmierenden Zuständen der Batterie (Ladezustand, Entladung) versucht er Gegenmaßahmen einzuleiten. Er kommuniziert mit dem SA und versucht diesem immer ein aktuelles Bild des Ladezustands der Batterie zu übermitteln, damit dieser die Entladung der Batterie oder das Laden der Batterie entsprechend optimal vornehmen kann. Der CA ist also verantwortlich für den Batteriestand und die Kommunikation desselben und er überwacht weitere Daten, die in den Nutzer-Profilen vorhanden sind. Beispielsweise, werden die Fahrerprofile (Profile der Nutzer der mobilen Energie-Quellen) mit den Routen und den Batteriekapazitäts-Bedürfnissen regelmäßig auf den neuesten Stand gebracht. Ferner werden die Lade- und Entlade-Beschränkungen der Batterie immer auf dem neuesten Stand gehalten und regelmäßig an den SA und/oder den SEA kommuniziert. Der CA ist in der Lage die Ladung und Entladung der mobilen Energie-Quelle aber auch die damit im Zusammenhang stehenden Aktivitäten aufzuzeichnen. Handelt es sich bei der mobilen Energie-Quelle z. B. um ein Fahrzeug, so kann der CA gefahrene Strecken aufnehmen und mit dem Verbrauch an Energie in Relation setzen um die Dauer der Fahrten, den damit verbunden Energieverbrauch und die Energiekosten für die Zukunft vorhersagen zu können. Der CA verfügt darüber hinaus über eine Schnittstelle für den Nutzer/Fahrer, über die dessen Interessen aufgenommen und dessen Informationsbedarf gedeckt werden kann. Die Ladeq- und Entlade-Zeiträume werden ebenfalls vom CA vorgegeben und er sorgt für eine sichere Kommunikation mit dem SA. Relevante Informationen werden bevorzugt in Form von Ontologien verwaltet, wobei der CA insbesondere mit den folgenden Ontologien arbeitet: Battery, Vehicle und User.
  • Ein computergestütztes Verfahren wie es oben erwähnt wurde, ist also dann besonders vorteilhaft, wenn der CA mindestens folgende Funktionen übernimmt und/oder ausführen kann:
    • – Bereitstellung einer Schnittstelle, über welche der Nutzer der mobilen Energie-Quelle Informationen abfragen und/oder Informationen eingeben kann, wobei zu diesen Informationen vorzugsweise Pläne für die Nutzung der mobilen Energie-Quelle und/oder Angaben zur zulässigen minimalen Energiemenge in der mobilen Energie-Quelle gehören, und/oder
    • – Verwaltung und Aktualisierung von Informationen betreffend den Nutzer der mobilen Energie-Quelle (EQ-Profil), wobei dazu insbesondere auch die geplante Nutzung der mobilen Energie-Quelle gehört und wobei im Falle, dass es sich bei der mobilen Energie-Quelle um ein Fahrzeug handelt, die geplante Nutzung vorzugsweise geplante Fahrten sind, und/oder
    • – Aufzeichnung der gefahrenen Strecken, der dazu benötigten Zeit sowie des damit verbundenen Energieverbrauchs und Vorhersage der Dauer von geplanten Fahrten und des damit verbundenen Energieverbrauchs, wenn es sich bei der mobilen Energie-Quelle um ein Fahrzeug handelt, und/oder
    • – Überwachung des Zustandes der mobilen Energie-Quelle und/oder der in der mobilen Energie-Quelle gespeicherten Energiemenge und Kommunikation des Zustandes und/oder der Energiemenge an den SA, und/oder
    • – Einleitung von Gegenmaßnahmen bei kritischem Zustand der mobilen Energie-Quelle und/oder bei Unterschreitung einer bestimmten Energiemenge in der mobilen Energie-Quelle, und/oder
    • – Regelung des Energieflusses von und zu der mobilen Energie-Quelle, und/oder
    • – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SA, und/oder
    • – Austausch von Authentifizierungsdaten mit dem SA und/oder Übermittlung von Authentifizierungsdaten an den SA.
  • Der SA überwacht die Abläufe auf der Station. Er erkennt, wenn sich ein Fahrzeug der Station nähert und handelt in einem Handshake-Vorgang einen eventuellen Andockvorgang aus. Der Andockvorgang wird vorzugsweise nur bei Fahrzeugen ermöglicht, die in der Handshake/Aushandlungsphase die geeigneten Authentifizierungsdaten übergeben. Der SA ist also unter Anderem verantwortlich für das Andocken von mobilen Energie-Quellen sowie die Authentifizierung von mobiler Energie-Quellen und/oder deren CA und er dient als Einstiegspunkt für die Kommunikation des CA oder des Nutzers der mobilen Energie-Quelle mit dem Heimbereich, d. h. der SA stellt eine Kommunikationsbrücke zwischen CA und SEA dar. Des Weiteren protokolliert er die Ladung- und Entladung der Batterie und kann Anfragen über die verfügbare Kapazität beantworten. Er ist in der Lage, Auskunft über Lade- und Entlade-Protokolle sowie den eigenen Zustand und Login-Protokolle zu geben. Aus Sicherheitsgründen ist der Andock-Vorgang mit einem Handshake-Prozess zwischen SA und CA verbunden. Der SA arbeitet insbesondere mit den folgenden Ontologien: Battery, Vehicle, User und Session.
  • Ein oben erwähntes computergestütztes Verfahren ist also dann besonders vorteilhaft, wenn der SA mindestens folgende Funktionen übernimmt und/oder ausführen kann:
    • – Ermittlung, ob sich eine mobile Energie-Quelle der Station nähert und/oder eine mobile Energie-Quelle in der Nähe der Station vorhanden ist, wobei es bevorzugt ist dass durch ein Broadcast-Signal ermittelt wird, ob sich eine mobile Energie-Quelle der Station nähert und/oder eine mobile Energie-Quelle in der Nähe der Station vorhanden ist und/oder
    • – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum CA und/oder zum SEA, und/oder
    • – Austausch von Authentifizierungsdaten mit dem CA, und/oder
    • – Durchführung eines Handshake-Vorgangs mit dem CA, wobei nach Übermittlung der korrekten Authentifizierungsdaten vom CA an den SA die mobile Energie-Quelle mittels einer Energieübertragungseinrichtung an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen wird, und/oder
    • – Funktion als Kommunikationsbrücke zwischen SEA und CA, insbesondere für die Kommunikation des Zustandes der mobilen Energie-Quelle und/oder der in der mobilen Energie-Quelle gespeicherten Energiemenge an den SEA, und/oder
    • – Aufzeichnung des Energieflusses vom internen Energie-Netz zur mobilen Energie-Quelle und umgekehrt, sowie Kommunikation der Aufzeichnungen an den SEA.
  • Der SEA befindet sich im Heimbereich des Nutzers. Bei ihm laufen alle relevanten Datenströme zusammen, die den Nutzer betreffen. Über dessen Schnittstelle kann der Nutzer sämtliche Informationen die das Energiemanagement betreffen (gegenwärtigen Einstellungen, System-Zustand), einsehen und er kann im vorhandenen Nutzerprofil und insbesondere den Nutzerpräferenzen etwaige Veränderungen vornehmen. Unter Berücksichtigung der Veränderungen erstellt der SEA neue Regeln und programmiert damit den Smart Energy Controller (SEC), d. h. die Steuerung der Vorrichtung (Energie-Controller), die den Energiefluss im internen Energie-Netz regelt. Der SEA verwaltet also die Voreinstellungen und Pläne des Nutzers und programmiert den SEC mit den vom Benutzer eingegebenen Regeln. Er bietet Zugriff auf den Energie-Controller, führt Zustandsabfragen zur aktuellen Schaltung des Energie-Controllers durch und nimmt Regelmodifikation vor. Die Identifikation des Nutzers erfolgt bevorzugt über biometrische Verfahren und der SEA unterhält ein Vertrauensverhältnis bzw. unterstützt eine sichere Kommunikation mit der/den Andock-Station(en) und/oder den mobilen Energie-Quellen bzw. den entsprechenden Agenten (SA, CA). Der SEA arbeitet insbesondere mit den Ontologien: User, Battery und Vehicle.
  • Aus den verwendeten Ontologien ist zu ersehen, welche Interaktionen zwischen den Agenten vorzugsweise stattfinden, d. h. wer mit wem welche Daten austauscht.
  • Ein oben erwähntes computergestütztes Verfahren ist also vorteilhaft, wenn der SEA mindestens folgende Funktionen übernimmt und/oder ausführen kann:
    • – Identifikation des Nutzers des Systems über biometrische Verfahren und/oder
    • – Bereitstellung einer Schnittstelle, über welche der Nutzer des Systems Informationen abfragen und/oder Informationen eingeben kann, wobei zu diesen Informationen vorzugsweise Pläne des Nutzers für die Nutzung der Energie-Verbraucher gehören, und/oder
    • – Verwaltung und Aktualisierung von Informationen betreffend den Nutzer des Systems (Nutzer-Profil), wobei dazu insbesondere auch die geplante Nutzung von Energie-Verbrauchern gehört und/oder
    • – Erstellung des Plans für eine optimierte Energie-Nutzung im System und/oder Verwaltung und/oder Aktualisierung der zur Erstellung des Plans notwendigen Informationen, und/oder
    • – Regelung des Energieflusses durch Steuerung und/oder Programmierung des Energie-Controllers, wobei es bevorzugt ist, dass die Regelung des Energieflusses außerdem eine der folgenden Maßnahmen beinhaltet: eine gezielte Leistungsdrosselung und/oder Leistungserhöhung und/oder eine gezielte Ab- und/oder Einschaltung von einzelnen Energie-Verbrauchern oder Gruppen von Energie-Verbrauchern und/oder eine gezielte Zu- oder Abschaltung von stationären Energie-Quellen, die an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen sind, und/oder
    • – Abfrage des Zustandes des Energie-Controllers, insbesondere dessen aktueller Schaltung, und/oder
    • – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SA und/oder zum Energie-Controller und/oder zum CA.
  • Der SEC ist verantwortlich für die Schaltungen, die das Hinzufügen und Entfernen von Energie-Quellen betreffen. Durch betätigen einer Schaltung kann dem internen Energie-Netz eine bestimmte Energie-Quelle, zum Beispiel eine Auto- Batterie, hinzugefügt werden. Er kontrolliert den Energieverteiler, d. h. den Energie-Controller, und steuert damit den Energieverbrauch im System. Darüber hinaus ist er für die Planung der Energieverteilung zuständig. Er ist weiterhin in der Lage, Aufzeichnen des Energieverbrauchs durchzuführen, um daraus Vorhersagen über den zukünftigen Energieverbrauch zu generieren. Dem SEC obliegt zudem die Auswertung des aktuellen Zustandes des Systems (Schaltung des Energie-Controllers, Energieverbrauch etc.) auf Grundlage der Regeln. Der SEC kann eine Änderungs-Historie der Regeländerungen erstellen und er unterhält ein Vertrauensverhältnis zum SEA. Darüber hinaus weist der SEC eine Monitorschnittstelle zum SEA auf, damit dieser die Schaltungen des Energie-Controllers abfragen kann. Außerdem besitzt der SEC eine Instruktionsschnittstelle für den SEA damit dieser den Energie-Controller umprogrammieren (lassen) kann. Beim SEC kann es sich um einen intelligenten Agenten handeln, jedoch ist dies aufgrund der moderaten Anforderungen an seine Fähigkeiten nicht unbedingt notwendig. Er arbeitet insbesondere mit der HomeEnergy-Ontologie.
  • Ein computergestütztes Verfahren wie es oben erwähnt wurde, ist also dann besonders vorteilhaft, wenn die Regelung des Energieflusses durch eine Vorrichtung erfolgt, welche Mittel zur Regelung und/oder Schaltung von Stromkreisen im internen Energie-Netz aufweist (Energie-Controller), wobei der Energie-Controller zusätzlich mindestens die folgenden Funktionen übernimmt:
    • – Aufzeichnung des Energieverbrauchs durch die Energie-Verbraucher und/oder
    • – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SEA.
  • Die Agenten koordinieren sich selbständig. Hierbei authentifizieren sie sich gegenseitig und tauschen benötigte Daten aus. Die Authentifizierung erfolgt durch gängige Public-Key Verfahren. Im Folgenden werden bevorzugte Varianten der einzelnen Interaktionen beschrieben, wobei beispielhaft von einem Fahrzeug als mobiler Energie-Quelle und einer Wohnung als System ausgegangen wird. Von den Ausführungen soll jedoch jeweils auch allgemein eine mobile Energie-Quelle bzw. allgemein ein System umfasst sein.
  • Die Interaktion von CA und SA beginnt mit einer Anmeldung (Login) des CA beim SA und endet mit einer Abmeldung (Logout). Die Sitzung wird initiiert, nachdem das Fahrzeug an die Ladestation angedockt hat. Nach dem erfolgreichen Handshake (d. h. der gegenseitigen Authentifizierung) sendet der CA Daten bezüglich der Batterie (technische Merkmale, Zustand) sowie Daten, die das Fahrverhalten und den Verbrauch beschreiben. Wird die physische Verbindung zwischen Fahrzeug und Andock-Station getrennt, wird vorzugsweise auch die Kommunikationsverbindung in beidseitigem Einvernehmen aufgelöst.
  • Nachdem sich der CA erfolgreich angemeldet hat, leitet der SA die technischen Daten der Batterie und Daten zum Energieverbrauch (Fahrerprofil) an den SEA weiter. Letzterer benötigt diese Daten um das Entladen und das Aufladen der Batterie einzuplanen. Nimmt der Nutzer in der Wohnung Aktualisierungen an seinem Profil vor, so werden diese Änderungen auch dem SA zur Weiterleitung mitgeteilt. Letzterer kann auch via Nachfrage (vor Abkoppeln des Fahrzeugs) das aktuelle Benutzerprofil abfragen um es dem zugehörigen CA mitzuteilen.
  • Aufgrund des vorhergesagten Energie-Verbrauchs im System und der verfügbaren Fahrzeug-Batterien, wird der SEC vom SEA beauftragt, den Energie-Controller entsprechend umzuprogrammieren. Auch kann der SEA, meist durch Initiative des Nutzers, außerplanmäßige Änderungen veranlassen und diese dem SEC mitteilen.
  • Die Softwarekomponenten sollen flexibel ausgestaltet sein, d. h. es soll ein Management der Softwarekomponenten ermöglicht werden, worunter man alle Maßnahmen der Laufzeitumgebung versteht, einen reibungslosen Ablauf der erstrebten Funktionalitäten zu gewährleisten. Dazu zählen das Management des Lebenszyklus der Softwarekomponenten, das Einfügen/Entfernen von Funktionalität, Maßnahmen zur Fehlerdiagnose, die Überwachung (Monitoring) der Komponenten sowie das gegenseitige Auffinden der Komponenten durch automatische, selbstgesteuerte Mechanismen. Diese Mechanismen sind Teil der Laufzeitumgebung der Softwarekomponenten und dienen zum Teil als In frastruktur für die spezifischen Funktionalitäten, die im Rahmen der Energieübertragung in diesem Dokument spezifiziert sind.
  • Da beim Betrieb des Systems persönliche Daten über Auto, Wohnung, Energieverbrauch oder andere persönliche Details, wie Termine oder änliches übertragen und kommuniziert werden, müssen geeignete Sicherheitsmaßnahmen auf Softwareebene getroffen werden, die einen möglichen Missbrauch dieser Daten verhindern. Über die Andock-Station werden Daten in Bezug auf den Energietransfer ausgetauscht und außerdem bietet sie den Zugang zum Heimbereich des Nutzers. Deshalb sind Maßnahmen erforderlich, die den Nutzer entsprechend authentifizieren und dessen Autorisierung überprüfen. Eine weitere Authentifizierung/Autorisierung muss zwischen der Andock-Station und dem Heimbereich stattfinden. Für die Auktion auf einer Plattform muss sichergestellt werden, dass die Authentizität des Vertretungsanspruchs des Käufers/Verkäufers gegeben ist. Damit bei der Kommunikation der einzelnen Teile des Systems keine Informationen von Dritten abgefangen werden können, muss sichergestellt werden, dass die Kommunikation nur zwischen den beabsichtigten Teilnehmern stattfindet. Dazu wird die Kommunikation entsprechend verschlüsselt. Außerdem werden die Daten (User Ontologie etc.) von den einzelnen Teilen des Systems so aufbewahrt, dass der Zugriff nur für Befugte erfolgen kann.
  • Die Interaktion der Agenten wird durch Interaktions-Protokolle geregelt. Bevorzugte Ausgestaltungen solcher Protokolle werden im Folgenden beschrieben.
  • Das Finden der Agenten, beispielsweise das Auffinden eines CA durch einen SA, geschieht bevorzugt im Umfeld einer ad-hoc Netzwerkverbindung. Deswegen ist die einfachste und schnellste Möglichkeit der Auffindung eines Agenten der Broadcast, der es allen Agenten ermöglicht, die diesen empfangen, auf diese Broadcast-Anfrage zu antworten. Der Initiator stellt eine Anfrage über einen Broadcast, auf den ein Peer, der diese Anfrage erhält, antworten kann. Sobald der Initiator eine Antwort erhält, kann dieser beginnen, eine Session zu etablieren. Dabei kann die Session auf zwei unterschiedliche Weisen etabliert werden.
  • Das Erstellen einer Session dient dazu, die Verbindung der Agenten untereinander aufrechtzuerhalten und herauszufinden, ob es Probleme bei der Kommunikation gibt. Es gibt zwei Varianten des Sessions-Managements. In beiden Fällen wird die Session durch den Initiator initiiert. Er sendet nach einer erfolgreichen Suche eine Anfrage, die angibt, ob die Session durch einen PULL- oder einen PUSH-Mechanismus aufrechterhalten werden soll. Der PULL Mechanismus stellt einen normalen Ping-Pong Mechanismus dar, der immer wiederholt wird. Dabei erfolgt in regelmäßigen Abständen immer eine Ping-Anfrage vom Initiator an den Peer. Dieser muss innerhalb einer bestimmten Zeit antworten, ansonsten wird die Session verworfen und eine neue Suche eingeleitet. Beim PUSH Keep Alive Protokoll, das durch eine entsprechende Anfrage vom Initiator an den Peer initiiert wird, hängt die Session überwiegend von der rechtzeitigen Zustellung einer 'alive'-Nachricht vom Peer an den Initiator ab. Wird diese Nachricht nicht rechtzeitig zugestellt, verwirft der Initiator die Session und beginnt mit einer neuen Suche.
  • Es sind Interaktions-Protokolle unter Berücksichtigung des aktuellen Batteriestandes vorgesehen, insbesondere Protokolle zur Entladung der Batterie, zum Abgleich des aktuellen Batterie-Zustands und zur Modifikation der Regelbasis.
  • Bei der Entladung ist der Initiator des Protokolls vorzugsweise der SEA, der die Entladung einer bestimmten Batterie für einen bestimmten berechneten Zeitpunkt vorgesehen hat. Dabei muss er darauf achten, dass die entsprechende Entladung immer nur dann erfolgen kann, wenn der aktuelle Stand der Batterie den Anforderungen der Entladung genügt. Ist dies nicht der Fall, kann die Entladung über diese Batterie nicht erfolgen, sondern muss entweder über eine andere Energiequelle erfolgen oder die Anforderung muss neu berechnet und entsprechend neu eingeleitet werden. Die Schwierigkeit dabei ist, dass die Entladung zu einer bestimmten Zeit erfolgen soll, und dieser Zeitpunkt bzw. diese Zeitspanne nach Möglichkeit eingehalten werden muss. Wenn das nicht möglich ist, muss neu geplant werden. Die Entladung erfordert die Synchronisation von zwei Tätigkeiten. Auf der einen Seite muss der SEC überprüfen, ob er die geforderte Schaltung durchführen kann. Ist dies nicht der Fall, muss er eine Fehlermeldung senden, welche entweder zu einer neuen Zeitplanung oder zum Abbruch der Entladung führt. Hat der SEC seine Schaltung vorgenommen, kann eine Anforderung an den SA gesendet werden, welcher letztlich die Entladung initiiert. Während der gesamten Interaktion muss auch immer wieder der Ladestand der Batterie überprüft werden. Sollte die Batterie nicht in der Lage sein, die angeforderte Energie zu liefern, muss eventuell der gesamte Prozess (auch nachdem der SEC erfolgreich die Schaltung vorgenommen hat), wieder rückgängig gemacht werden. In diesem Fall bleibt die Möglichkeit einer erneuten Planung oder eines endgültigen Abbruchs.
  • Der Abgleich des Batterie-Zustandes kann entweder über ein PULL-Szenario oder über ein PUSH-Szenario realisiert werden. Das regelmäßig wiederkehrende PULL-Szenario erfolgt sowohl vom SA als auch dem SEA. Dadurch erhalten beide den aktuellen Batterie-Zustand auf Anfrage. Das PULL-Szenario kann vorteilhaft sein, da bei einer eventuell ausbleibenden Antwort des CA innerhalb der Wartezeit der Anfrage von einer Fehlfunktion ausgegangen werden kann. Dies kann durch einen eventuellen Ausfall der Kommunikations-Infrastruktur zu Stande kommen oder durch eine anderweitige technische Fehlfunktion. Erfolgt der Abgleicht des Batteriezustandes in einem regelmäßigen PUSH-Szenario, so übermittelt der CA selbständig und autonom den aktuellen Batterie-Zustand sowohl an den SA als auch an den SEA. Die Anforderung einer spezifischen Batterie-Entlade-Kapazität kann durch den SEA initiiert werden. Dieser überprüft ständig den Energie-Bedarf der Wohnung des Nutzers. Über den Energiebedarf wird berechnet, wie viel davon anteilig durch die angeschlossenen mobilen Energie-Quelle (Autobatterien etc) eingespeist werden kann. Handelt es sich bei der mobilen Energie-Quelle um eine angeschlossene Autobatterie, dann wird beispielsweise eine Anforderung für eine bestimmte Kapazität an den SA geschickt, welcher in der Folge mit dem CA in Verbindung tritt.
  • Der An- und Abmeldungs-Prozess (Login, Logout) läuft bevorzugt wie folgt ab: Die Kommunikation erfolgt über eine gesicherte W-LAN Verbindung, wobei die Sitzung initiiert wird, nachdem das Fahrzeug an die Station angedockt wurde. Nach dem erfolgreichen Handshake (= gegenseitige Authentifizierung) sendet der CA Daten bezüglich der Batterie (technische Merkmale, Zustand). Wird die physische Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation getrennt, wird auch die Kommunikationsverbindung in beidseitigem Einvernehmen aufgelöst und aktualisierte Informationen dem CA übermittelt.
  • Der Prozess für die Neuprogrammierung (Reprogram) setzt eine Interaktion zwischen SEA und SEC voraus und kann beispielsweise durch den Nutzer initiiert werden, indem er die Regelbasis (Nutzerpräferenzen oder andere im Nutzer-Profil vorhandene Pläne und Regeln) modifiziert. Der SEA fordert die aktuelle Regelbasis vom Energie-Controller (d. h. dem SEC) an und gibt diese dem Nutzer zur Modifikation frei. Nach der Modifikation wird die veränderte Regelbasis an den Energy Controller übergeben.
  • Wie weiter oben bereits erwähnt, residieren die Agenten vorzugsweise auf 3 verschiedenen sogenannten „Nodes”, denen jeweils eine bestimmte Domäne unterliegt. Jeder Node läuft in einer JVM (Java Virtual Machine), die wiederum jeweils auf einem Rechner des Fahrzeugs (Car-Node), der Station (Station-Node) oder im Heimbereich (Home-Node) installiert ist. Die Car Node befindet sich – wenn es sich bei der mobilen Energie-Quell um ein Fahrzeug handelt – innerhalb des Fahrzeugs auf einem Rechner. Auf dem Car-Node befindet sich der CA, der bei seinen Aufgaben Zugriff auf die internen Software-Mechanismen des Fahrzeugs hat. Dadurch kann er aktuelle Werte über den Ladezustand der Batterie erhalten. Die Station-Node befindet sich beispielsweise neben dem Parkplatz des Fahrzeugs. Der SA versucht von diesem Node aus Kontakt mit einem CA herzustellen und ggf. aufrechtzuerhalten. Der Home-Node befindet sich im Heim-Bereich des Nutzers. Dort werden sämtliche Daten die den Nutzer betreffen zusammengeführt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen und Beispielen näher erläutert, wobei sie sich natürlich nicht auf die darin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • Abbildungen:
  • 1: Darstellung des Gesamtsystems, Überblick über die Kommunikation der Agenten untereinander.
  • 2: Planung der Energie-Nutzung durch den SEA
  • 3: Aktivitäten des CA, Kontaktaufnahme mit SA
  • 4: Prognostizierter Lastgang der Wohnung
  • 5: Zu verlagernde ”Energiepakete” werden identifiziert
  • 6: Energiepakete, die vom Auto an die Wohnung übertragen werden
  • 7: Energiepakete, die vom Netz an die Batterie übertragen werden
  • 8: Durch Zuschalten der Batterie geglättete Netzlast
  • 9: Anforderung Batterie-Entladekapazität
  • 10: Vereinfachtes Diagramm zur Darstellung der Vorgehensweise des SEA (vgl. auch 2)
  • 11: Batterie-Entladung (Decharge).
  • 12: Einschub: Entlade-Szenario (Interaktion) aus 11. Beschreibt das Vornehmen der Schaltung bei der Batterie-Entladung (Decharge)
  • Beispiel:
  • Das folgende Ausführungsbeispiel versucht anhand eines Szenarios den Ablauf der Vorgänge im verteilten lokalen System beispielhaft darzustellen. Dabei wird der Vorgang beschrieben, wie sich das System bei der Entladung/Ladung der Batterie verhält. Um aber das Szenario in den Gesamtablauf einzubetten, ist die Beschreibung von Szenarien notwendig, die zeitlich unabhängig von der eigentlichen Entladung stattfinden können. Dies betrifft zum Beispiel die Planung der Entladung durch den SEA, die im Beispiel anhand von Benutzer-Präferenzen, Benutzer-Historie und der aktuellen Energienutzung festgelegt wird.
  • Die Planung einer optimierten Energienutzung im System durch den SEA erfolgt z. B. wie in 2 dargestellt. Der SEA benutzt zur Planung Daten aus unterschiedlichen Quellen. Dabei wird zum Ersten auf die Daten des Nutzers (201) zurückgegriffen, dessen Terminplanung eine entscheidende Rolle für die Planung des SEA spielt. Wichtig sind beispielsweise die Bewegungsdaten des Nutzers, also z. B. ein geplanter erhöhter Energieverbrauch im Heimbereich oder geplante Extrafahrten mit dem Fahrzeug, die eine Ladung der mobilen Energie-Quelle notwendig machen. Des Weiteren wird die Energienutzungs-Historie berücksichtigt (202), anhand derer man das gegenwärtige bzw. zukünftige Verhalten des Nutzers bzw. die gegenwärtige oder zukünftige Energienutzung einschätzen kann. Als Drittes betrachtet man die gegenwärtige Energienutzung (203) im Heimbereich. Aus diesen drei Faktoren kann ein Verlauf der Energienutzung, d. h. der voraussichtliche Energieverbrauch prognostiziert (204) werden. Dadurch werden etwaige Lastspitzen vorhergesagt, für die eine Kapazitäts-Anforderung, d. h. eine Prognose des voraussichtlichen Energie-Bedarfs (205) berechnet wird. Der Preis der Strombeschaffung aus einem externen Stromnetz wird auf der Grundlage von Informationen wie beispielsweise dem EEX (European Energy Exchange) Day Ahead (Strombörse), dem Terminmarkt (Strombörse) oder Bedingungen wie sie in Verträgen mit Energieversorgungsunternehmen (EVU) festgehalten sind, prognostiziert (209). Darüber hinaus muss eine Prognose der Energieerzeugung durch stationäre Energie-Quellen bzw. eine Prognose der Verfügbarkeit von Energie aus stationären Energie-Quellen erstellt werden (210). Diese hängt bei Einsatz von Photovoltaik-Anlagen oder Windkraftanlagen vom Wetter und beim Betrieb eines kleinen Blockheizkraftwerks von den Brennstoffpreisen ab. Auf der Grundlage dieser Prognose (210) und der Prognose des Strompreises (209) kann nun geplant werden, wie der Bedarf an Energie in Bezug auf die Kosten am Besten zu decken wäre (211). Gegebenenfalls sind außerdem die Bedürfnisse des Stromnetzbetreibers bezüglich der Netzstabilität zu berücksichtigen (212). Aus den Informationen zur Verfügbarkeit der mobilen Energie-Quellen (208), der Prognose des voraussichtlichen Energiebedarfs (205), der Planung der Bedarfsdeckung (211) und gegebenenfalls den Bedürfnissen des Stromnetzbetreibers (212) wird schließlich ein Plan für die Ladung und Entladung der mobilen Energie-Quellen erstellt (206), d. h. es wird ermittelt, wann ein Teil des voraussichtlichen Energie-Bedarfs durch mobile Energie-Quellen gedeckt werden soll und wann diese wieder geladen werden sollen. Entsprechend dieses Plans (206) erfolgt dann eine Ladung bzw. Entladung der mobilen Energie-Quellen (207).
  • Einige der SEA-Aktivitäten können unabhängig davon sein, ob die mobile Energie-Quelle (hier: Fahrzeug mit Batterie) an das System angeschlossen ist oder nicht. Zum Beispiel können aus der Energienutzungs-Historie schon vorher Schlüsse gezogen werden. Diese sollten aber mit aktuellen Daten, wie beispielsweise denjenigen im Nutzer-Profil (z. B. aktueller Terminplan des Nutzers) abgeglichen werden.
  • Das verteilte System kann nur funktionsfähig sein, wenn die Komponenten, die dynamisch hinzugefügt oder entfernt werden können (mobile Energie-Quellen bzw. CA), automatisch gefunden und integriert werden können. Dazu dient beispielsweise ein Broadcast Suchmechanismus des SA. Ebenso ist ein Broadcast Mechanismus auf der Seite des CA denkbar, jedoch soll im Folgenden nur eine Variante eingegangen werden.
  • Einige Aktivitäten des CA stellen sich wie in 3 veranschaulicht dar. Der CA wird über eine Broadcast-Suche (301) des SA gefunden (302). Dann wird zwischen SA und CA eine Session aufgebaut (303) und ein Login/Authentifizierungs-Prozess durchgeführt (304). Der CA ist nun an das dezentrale Energiemanagement angeschlossen und kann auf das Laden oder Entladen der Batterie warten (305). Gleichzeitig werden ständig Informationen zwischen dem CA und dem restlichen System, insbesondere dem SA und dem SEA ausgetauscht (306). Dies betrifft Informationen über den Batterie-Zustand und die Nutzerdaten (Daten in den Nutzer-Profilen), die Aufschluss über die weiteren Pläne des Nutzers geben.
  • Basis der Flexibilität eines verteilten Agentensystems ist die Kommunikation der Agenten untereinander. Sie ist wiederum Basis der Kooperation der Agenten untereinander. Damit die Kommunikation und Kooperation funktionieren kann, müssen die Agenten immer über aktuelles Wissen über ihre Nachbarn und Kommunikations-Partner verfügen. Dazu gehört die Information, ob der Partner immer noch existiert, ob er in der Lage ist, zu kommunizieren oder eine Anfrage zu beantworten. Sollte dies nicht möglich sein, müsste eine Fehlersuche oder eine alternative Problemlösung der Aufgabe gesucht werden, die das System bearbeiten soll. Die einfachste Form, die Existenz eines Nachbarn festzustellen, ist der Aufbau einer Interaktion, die in einem regelmäßigen Intervall kleine Nachrichten hin und her schickt. Der Zustand der regelmäßigen, ununterbrochenen Kommunikation wird als Session bezeichnet und die Aufrechterhaltung als „Session KeepAlive” oder „KeepAlive”. Der Initiator der Session kann prinzipiell jeder Agent sein. Der Austausch solcher Session Informationen findet also zum Beispiel zwischen dem CA, SA und dem SEA statt. Der Austausch dieser Information betrifft den Anwendungsfall des verteilten Agentensystems. Es wird sichergestellt dass die relevanten Informationen ausgetauscht werden, die notwendig sind um das verteilte Energiemanagement zu betreiben. Dabei werden zum Beispiel die Batterie-Informationen ausgetauscht oder eventuelle Anwenderinformationen (Daten aus den Nutzer-Profilen).
  • Es sind Interaktions-Protokolle unter Berücksichtigung des aktuellen Batteriestandes vorgesehen, insbesondere Protokolle zur Entladung der Batterie, zum Abgleich des aktuellen Batterie-Zustands und zur Modifikation der Regelbasis. Bei der Entladung (vgl. 12 ggf. in Verbindung mit 11) ist der Initiator des Protokolls vorzugsweise der SEA, der die Entladung einer bestimmten Batterie für einen bestimmten berechneten Zeitpunkt vorgesehen hat. Dabei muss er darauf achten, dass die entsprechende Entladung immer nur dann erfolgen kann, wenn der aktuelle Stand der Batterie den Anforderungen der Entladung genügt. Ist dies nicht der Fall, kann die Entladung über diese Batterie nicht erfolgen, sondern muss entweder über eine andere Energiequelle erfolgen oder die Anforderung muss neu berechnet und entsprechend neu eingeleitet werden. Die Schwierigkeit dabei ist, dass die Entladung zu einer bestimmten Zeit erfolgen soll, und dieser Zeitpunkt bzw. diese Zeitspanne nach Möglichkeit eingehalten werden muss. Wenn das nicht möglich ist, muss neu geplant werden. Die Entladung erfordert die Synchronisation von zwei Tätigkeiten. Auf der einen Seite muss der SEC überprüfen, ob er die geforderte Schaltung durchführen kann. Ist dies nicht der Fall, muss er eine Fehlermeldung senden, welche ent weder zu einer neuen Zeitplanung oder zum Abbruch der Entladung führt. Hat der SEC seine Schaltung vorgenommen, kann eine Anforderung an den SA gesendet werden, welcher letztlich die Entladung initiiert. Während der gesamten Interaktion muss auch immer wieder der Ladestand der Batterie überprüft werden. Sollte die Batterie nicht in der Lage sein, die angeforderte Energie zu liefern, muss eventuell der gesamte Prozess (auch nachdem der SEC erfolgreich die Schaltung vorgenommen hat), wieder rückgängig gemacht werden. In diesem Fall bleibt die Möglichkeit einer erneuten Planung oder eines endgültigen Abbruchs.
    • 101
    System
    102
    Heimbereich
    103
    Energie-Controller
    104
    Energie-Verbraucher und stationäre Energie-Quellen
    105
    Station
    106
    Mobile Energie-Quelle
    107
    Smart Energy Agent (SEA)
    108
    Smart Energy Controller (SEC)
    109
    Station Agent (SA)
    110
    Car Agent (CA)
    111
    Energieübertragungseinrichtung/Energiefluss
    112
    Energieübertragungseinrichtung/Energiefluss
    113
    Energieübertragungseinrichtung/Energiefluss
    114
    Energieübertragungseinrichtung/Energiefluss (Verbindung zu externem Energie-Netz bzw. Stromnetz)
    115
    Schnittstelle/Datenfluss
    116
    Schnittstelle/Datenfluss
    117
    Schnittstelle/Datenfluss
    201
    Daten des Nutzers (Nutzer-Profil)
    202
    Energienutzungs-Historie
    203
    Gegenwärtige Energienutzung
    204
    Voraussichtlicher Energieverbrauch (Prognose)
    205
    Voraussichtlichen Energie-Bedarf (Prognose)
    206
    Planung der Ladung und Entladung der mobilen Energie-Quelle
    207
    Ladung bzw. Entladung der mobilen Energie-Quelle zur geplanten Zeit
    208
    Planung der Verfügbarkeit von mobilen Energie-Quellen
    209
    Prognose für Preis der Strombeschaffung aus externem Stromnetz
    210
    Prognose der Energieerzeugung durch stationäre Energie-Quellen
    211
    Planung der Bedarfsdeckung
    212
    Bedürfnisse des Betreibers des externen Stromnetzes (bspw. Regelstrom)
    301
    Broadcast-Suche des CA nach einer Station
    302
    Station gefunden
    303
    Sitzung zwischen CA und SA etabliert
    304
    Anmeldung bzw. Authentifizierung des CA beim SA
    305
    Warten auf Ladung bzw. Entladung der Batterie
    306
    Ständiger Informationsaustausch zwischen CA und SA
    401
    Schwellenwert, d. h. idealer Lastgang des Systems.
    402
    Prognostizierter Lastgang des Heimbereichs (z. B. einer Wohnung), d. h. prognostizierter Energieverbrauch (dargestellt als Energiepakete).
    501
    Schwellenwert, d. h. idealer Lastgang des Systems
    502
    Prognostizierter Lastgang des Heimbereichs (z. B. einer Wohnung), d. h. prognostizierter Energieverbrauch (dargestellt als Energiepakete). Lastspitzen, d. h. Energie-Verbrauchswerte oberhalb des Schwellenwerts werden identifiziert (dunkel unterlegte Energiepakete – diese müssen auf andere Zeitpunkte verlagert werden, um den prognostizierten Lastgang dem idealen Lastgang anzunähern).
    601
    Schwellenwert, d. h. idealer Lastgang des Systems. Die identifizierten Lastspitzen (Energie-Verbrauchswerte des Heimbereichs oberhalb des Schwellenwerts, dargestellt als Energiepakete) werden dadurch gedeckt, dass Energie von der mobilen Energie-Quelle (z. B. Auto) an den Heimbereich, d. h. an das interne Energie-Netz übertragen wird.
    701
    Schwellenwert, d. h. idealer Lastgang des Systems. Die mobile Energie-Quelle (z. B. Batterie eines Autos) wird in der Zeit, in der der prognostizierte Lastgang des Heimbereichs unterhalb des Schwellenwerts liegt, mit Energie (dargestellt als Energiepakete) aus dem internen Energie-Netz geladen.
    801
    Schwellenwert, d. h. idealer Lastgang des Systems. Die Lastgangkurve des Systems hat den idealen Wert erreicht.
    901
    Berechnung der benötigten Kapazität durch den SEA
    902
    Umrechnung der benötigten Kapazität auf die vorhandenen Batterien durch den SEA
    903
    SEA sendet Anfrage zur Batteriekapazität an den SA
    904
    SA fordert Informationen zum Batteriezustand beim CA an
    905
    CA testet Batteriezustand
    906
    CA sendet Informationen zum Batteriezustand an den SA
    907
    SA berechnet Batteriekapazität
    908
    SA sendet Informationen zur vorhandenen Batteriekapazität an den SEA
    910
    Eventuell erneute Erstellung eines Plans für eine optimierte Energienutzung im System durch den SEA
    1001
    Nutzerdaten (Nutzer-Profil)
    1002
    Energie-Nutzungshistorie
    1003
    Aktuelle Energie-Nutzung
    1004
    Prognose der Energie-Nutzung
    1005
    Kapazitätsanforderung an die Batterie
    1006
    Planung, Ladung/Entladung der Batterie
    1007
    Ladung/Entladung zum geplanten Zeitpunkt
    1101
    SEA wartet auf den Zeitpunkt der Entladung der mobilen Energie-Quelle
    1102
    SEA fordert eine Benachrichtigung beim Energie-Controller an, wann eine Entladung der mobilen Energie-Quelle stattfinden soll
    1103
    Energie-Controller sendet positive Benachrichtigung betreffend die Entladung der mobilen Energie-Quelle an SEA
    1104
    SEA teilt dem SA mit, dass eine Entladung vorgenommen werden soll.
    1105
    SA teilt dem CA mit, dass eine Entladung vorgenommen werden soll.
    1106
    CA überprüft den Batteriestand (vorhandene Energiemenge)
    1107
    CA sendet Informationen zum Batteriestand an den SA
    1108
    SA sendet Informationen zum Batteriestand an den SEA
    1109
    Berechnung der aktuell erhältlichen Kapazität (verfügbare Energiemenge) der Batterie durch den SA
    1110
    SEA sendet Aufforderung zum Beginn der Entladung an den SA
    1111
    SEA sendet Aufforderung zum Beginn der Entladung an den Energie-Controller
    1112
    SA sendet Aufforderung zum Beginn der Entladung an den CA
    1113
    CA überprüft den Batteriestand
    1114
    CA sendet Informationen zum Batteriestand an den SA
    1115
    SEA sendet Aufforderung zum Stop der Entladung an den SA
    1116
    SA sendet Aufforderung zum Stop der Entladung an den CA
    1117
    SA sendet Aufforderung zum Stop der Entladung an den Energie-Controller
    1118
    Energie-Controller stoppt Entladung
    1119
    Energie-Controller sendet positive Benachrichtigung betreffend den Stop der Entladung an den SA
    1120
    CA sendet positive Benachrichtigung betreffend Stop der Entladung an den SA
    1121
    SA stoppt Entladung
    1122
    CA überprüft den Batteriestand
    1123
    CA sendet Informationen zum Batteriestand an den SA
    1124
    SA berechnet die entladene Kapazität (d. h. die aus der Batterie entnommene Energiemenge)
    1125
    SA sendet Informationen zur Kapazität an den SEA
    1126
    SEA speichert Informationen zur Kapazität
    1201
    Der SEA fordert die Schaltung beim Controller an
    1202
    Eventuell testet der Controller vorher noch, ob eine Schaltung möglich ist
    1203
    Der Controller ermöglicht nun mit einer Schaltung den Energiefluss vom Auto zum Heimbereich (= Schaltung vornehmen)
    1204
    Der Controller benachrichtigt den SEA über die erfolgreich vorgenommene Schaltung
    1205
    Der SEA fordert nun die Schaltung auf der Seite des SA an (damit die Batterie des Autos hinzugeschaltet werden kann)
    1206
    Der SA nimmt die Schaltung vor und die Entladung beginnt
    1207
    Der SA benachrichtigt den SEA über die vorgenommene Schaltung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • - US 7274975 B2 [0003, 0003]

Claims (6)

  1. Computergestütztes Verfahren zur Optimierung der Energienutzung in einem lokalen System beinhaltend einen oder mehrere Energie-Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen von mindestens drei Agenten, wobei – mindestens ein Agent (Smart Energy Agent, SEA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einem systeminternen Energie-Netz zugeordnet ist, an welches die Energie-Verbraucher angeschlossen sind, – mindestens ein Agent (Car Agent, CA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einer mobilen Energie-Quelle zugeordnet ist, – mindestens ein Agent (Station Agent, SA) auf einem Computer ausgeführt wird, der einer oder mehreren ortsfesten Andock-Stationen für mobile Energie-Quellen zugeordnet ist, wobei die Andock-Stationen an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen sind, b) Erstellung eines Plans für eine optimierte Energienutzung im System auf der Grundlage von mindestens den folgenden Informationen: – Energiemengen E1–EK (K ∊ IN; K ≥ 1), welche in einer Anzahl an mobilen Energie-Quellen Q1–QK (K ∊ IN; K ≥ 1) gespeichert sind, – Energienutzung im System zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon, wobei die Erstellung des Plans durch einen Agenten erfolgt, wobei es sich beim Agenten vorzugsweise um den SEA handelt, c) Regelung des Energieflusses mindestens zwischen – mobilen Energie-Quellen, welche an Stationen des Systems angedockt sind und – den Energie-Verbrauchern des Systems, auf der Grundlage des erstellten Plans, wobei die Regelung direkt oder indirekt durch einen Agenten erfolgt, wobei es sich beim Agenten vorzugsweise um den SEA handelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstellung des Plans für eine optimierte Energie-Nutzung im System mindestens auf der Grundlage der folgenden Informationen erfolgt: – dem voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauch Z zu den (zukünftigen) Zeitpunkten TG–TH (G, H ∊ IN; C ≤ G ≤ H), wobei der Energieverbrauch eines oder mehrerer der Energie-Verbraucher zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon gemessen wird, wobei ein Agent aus dem Energieverbrauch zu den Zeitpunkten T1–TC (C ∊ IN; C ≥ 1) oder einer Teilmenge davon den Gesamtenergieverbrauch G zu den Zeitpunkten TD–TE (D, E ∊ IN; 1 ≤ D ≤ E ≤ C) berechnet und anschließend, auf der Grundlage von zumindest dem Gesamtenergieverbrauch G zu den Zeitpunkten TD–TE oder einer Teilmengen davon, eine Berechnung des voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauchs Z zu den (zukünftigen) Zeitpunkten TG–TH (G, H ∊ IN; C c≤ G ≤ H) durchgeführt wird, und – eine von einem Benutzer des Systems festgelegte geplante Nutzung von Energie-Verbrauchern zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, welche vom Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle an einen Agenten übergegeben wird, und/oder – der von Messeinrichtungen gemessenen Energiemenge, welche an eine oder mehreren Energie-Quellen zu den Zeitpunkten T1–TC oder einer Teilmenge davon zugeführt oder von diesen bezogen wurde, und/oder – eine von einem Benutzer festgelegte, geplante Ladung und/oder Entladung von Energie-Quellen zu der Zeitpunkte TG–TH oder einer Teilmenge davon, welche vom Benutzer mittels einer Benutzerschnittstelle an einen Agenten übergegeben wird und/oder – der Verfügbarkeit von Strom aus einem externen Stromnetz zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, wobei das externe Stromnetz mittels einer Energie-Übertragungseinrichtung mit dem systeminternen Energie-Netz verbunden ist und wobei es sich beim externen Stromnetz vorzugsweise um die öffentliche Stromversorgung handelt, und/oder – Verfügbarkeit und Menge von Brennstoffen zum Betrieb stationärer Energie-Quellen, und/oder – dem Ergebnis einer Berechnung, welche von einem Agenten durchgeführt wird, um zu ermitteln, wie viel des voraussichtlichen Gesamtenergiever brauchs Z zu den Zeitpunkten TG–TH und/oder des gegenwärtigen Gesamtenergieverbrauchs durch E1–EK gedeckt werden kann, und/oder – dem voraussichtliche Strompreis zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon, wobei der Strompreis auf der Grundlage der normalen Tarife und/oder spezieller Klimatarife und/oder aus dem Handel von Spot- oder Terminprodukten an Strombörsen vorausgesagt wird, und/oder – den voraussichtlichen Brennstoffpreisen zu den Zeitpunkten TG–TH oder einer Teilmenge davon und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die mit den Brennstoffen betrieben werden, wobei die Brennstoffpreise vorzugsweise auf der Grundlage der gegenwärtigen Brennstoffpreise vorausgesagt werden, und/oder – den zu den Zeitpunkten T1–TC oder einer Teilmenge davon gemessenen Umweltbedingungen und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die diese Umweltbedingungen zur Energieproduktion nutzen, wobei es sich bei den Umweltbedingungen vorzugsweise um die Windstärke und/oder Temperatur und/oder Sonneneinstrahlung und/oder Tageslänge handelt, und/oder – den voraussichtlichen Umweltbedingungen zu den Zeitpunkten TG–TH und den Wirkungsgraden der stationären Energie-Quellen, die diese Umweltbedingungen zur Energieproduktion nutzen, wobei es sich bei den Umweltbedingungen vorzugsweise um die Windstärke und/oder Temperatur und/oder Sonneneinstrahlung und/oder Tageslänge und/oder Jahreszeit und/oder Niederschlagsmenge handelt, und/oder – dem Ergebnis einer Berechung, welche durch einen Agenten durchgeführt wird, um zu ermitteln, wie viel des voraussichtlichen Gesamtenergieverbrauchs Z zu den Zeitpunkten TG–TH und/oder des gegenwärtigen Gesamtenergieverbrauchs durch eine oder mehrere an das systeminterne Energie-Netz angeschlossene stationäre Energie-Quellen gedeckt werden kann und/oder wie viel durch E1–EK gedeckt werden kann und/oder wie viel Energie an Q1–QK abgegeben werden kann, so dass: der Wert für den Gesamtenergieverbrauch Z zuzüglich der an Q1–QK abgegebenen Energie und abzüglich des durch E1–EK gedeckten Anteils und abzüglich des durch die stationären Energie-Quellen gedeckten Anteils über die Zeitpunkte TG–TH geringere Schwankungen als der voraussichtliche Gesamtenergieverbrauch Z aufweist und/oder so dass die Kosten für die Deckung des Gesamtenergieverbrauchs minimal sind.
  3. Computergestütztes Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Energieflusses durch eine Vorrichtung erfolgt, welche Mittel zur Regelung und/oder Schaltung von Stromkreisen im internen Energie-Netz aufweist (Energie-Controller), wobei der Energie-Controller zusätzlich mindestens die folgenden Funktionen übernimmt: – Aufzeichnung des Energieverbrauchs durch die Energie-Verbraucher und/oder – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SEA.
  4. Computergestütztes Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der CA mindestens folgende Funktionen übernimmt: – Bereitstellung einer Schnittstelle, über welche der Nutzer der mobilen Energie-Quelle Informationen abfragen und/oder Informationen eingeben kann, wobei zu diesen Informationen vorzugsweise Pläne für die Nutzung der mobilen Energie-Quelle und/oder Angaben zur zulässigen minimalen Energiemenge in der mobilen Energie-Quelle gehören, und/oder – Verwaltung und Aktualisierung von Informationen betreffend den Nutzer der mobilen Energie-Quelle (EQ-Profil), wobei dazu insbesondere auch die geplante Nutzung der mobilen Energie-Quelle gehört und wobei im Falle, dass es sich bei der mobilen Energie-Quelle um ein Fahrzeug handelt, die geplante Nutzung vorzugsweise geplante Fahrten sind, und/oder – Aufzeichnung der gefahrenen Strecken, der dazu benötigten Zeit sowie des damit verbundenen Energieverbrauchs und Vorhersage der Dauer von geplanten Fahrten und des damit verbundenen Energieverbrauchs, wenn es sich bei der mobilen Energie-Quelle um ein Fahrzeug handelt, und/oder – Überwachung des Zustandes der mobilen Energie-Quelle und/oder der in der mobilen Energie-Quelle gespeicherten Energiemenge und Kommunikation des Zustandes und/oder der Energiemenge an den SA, und/oder – Einleitung von Gegenmaßnahmen bei kritischem Zustand der mobilen Energie-Quelle und/oder bei Unterschreitung einer bestimmten Energiemenge in der mobilen Energie-Quelle, und/oder – Regelung des Energieflusses von und zu der mobilen Energie-Quelle, und/oder – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SA, und/oder – Austausch von Authentifizierungsdaten mit dem SA und/oder Übermittlung von Authentifizierungsdaten an den SA.
  5. Computergestütztes Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der SA mindestens folgende Funktionen übernimmt: – Ermittlung, wann sich eine mobile Energie-Quelle der Station nähert, wobei es bevorzugt ist dass durch ein Broadcast-Signal ermittelt wird, ob sich eine mobile Energie-Quelle der Station nähert und/oder eine mobile Energie-Quelle in der Nähe der Station vorhanden ist und/oder – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum CA und/oder zum SEA, und/oder – Austausch von Authentifizierungsdaten mit dem CA, und/oder – Durchführung eines Handshake-Vorgangs mit dem CA, wobei nach Übermittlung der korrekten Authentifizierungsdaten vom CA an den SA die mobile Energie-Quelle mittels einer Energieübertragungseinrichtung an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen wird, und/oder – Funktion als Kommunikationsbrücke zwischen SEA und CA, insbesondere für die Kommunikation des Zustandes der mobilen Energie-Quelle und/oder der in der mobilen Energie-Quelle gespeicherten Energiemenge an den SEA, und/oder – Aufzeichnung des Energieflusses vom internen Energie-Netz zur mobilen Energie-Quelle und umgekehrt, sowie Kommunikation der Aufzeichnungen an den SEA.
  6. Computergestütztes Verfahren nach einem der vorangehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der SEA mindestens folgende Funktionen übernimmt: – Identifikation des Nutzers des Systems über biometrische Verfahren und/oder – Bereitstellung einer Schnittstelle, über welche der Nutzer des Systems Informationen abfragen und/oder Informationen eingeben kann, wobei zu diesen Informationen vorzugsweise Pläne des Nutzers für die Nutzung der Energie-Verbraucher gehören, und/oder – Verwaltung und Aktualisierung von Informationen betreffend den Nutzer des Systems (Nutzer-Profil), wobei dazu insbesondere auch die geplante Nutzung von Energie-Verbrauchern gehört und/oder – Erstellung des Plans für eine optimierte Energie-Nutzung im System und/oder – Regelung des Energieflusses durch Steuerung und/oder Programmierung des Energie-Controllers, wobei es bevorzugt ist, dass die Regelung des Energieflusses außerdem eine der folgenden Maßnahmen beinhaltet: eine gezielte Leistungsdrosselung und/oder Leistungserhöhung und/oder eine gezielte Ab- und/oder Einschaltung von einzelnen Energie-Verbrauchern oder Gruppen von Energie-Verbrauchern und/oder eine gezielte Zu- oder Abschaltung von stationären Energie-Quellen, die an das systeminterne Energie-Netz angeschlossen sind, und/oder – Abfrage des Zustandes des Energie-Controllers, insbesondere dessen aktueller Schaltung, – Aufbau und/oder Aufrechterhaltung einer sicheren Kommunikationsverbindung zum SA und/oder zum Energie-Controller und/oder zum CA.
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