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Stand der Technik
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Zum
Betreiben von Elektrogeräten
in Haushalten wird üblicherweise
Wechselspannung, beispielsweise 230 V-Wechselspannung, verwendet. Zum
Erzeugen der Wechselspannung können
neben konventionellen Kraftwerken beispielsweise Solarzellen oder
Windkraftenergieanlagen herangezogen werden. Problematisch bei den
letztgenannten Energieerzeugungskonzepten sind jedoch die insbesondere
witterungsbedingten Schwankungen der erzeugbaren Energiemengen.
Aus diesem Grund werden üblicherweise
mehrere Energiequellen, beispielsweise Solarzellen, zu einem Energieverteilungssystem
zusammengeschaltet, wobei die erzeugte Gleichspannung zum Erhalt
einer Wechselspannung wechselgerichtet wird.
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In 1 sind bekannte Energieverteilungssysteme
dargestellt. 1A zeigt eine Parallelschaltung
von mehreren in Reihe geschalteten Energiequellen 101,
beispielsweise Solarzellen, welche mit einem Zentralwechselrichter 103 verbunden
sind. 1B zeigt hingegen eine Mehrzahl
von Reihenschaltungen von Energiequellen 101, wobei jede
Reihenschaltung mit einem Wechselrichter 105 verbunden
ist. Die Ausgänge
der Wechselrichter sind mit einem Wechselstrombus 107 verbunden.
Nachteilig an diesen Anordnungen ist jedoch deren geringe Flexibilität, weil
die hiermit erzeugbare Energiemenge nicht an den spezifischen Energieverbrauch
eines Energieverbrauchers angepasst werden kann. Außerdem sind
die Wechselrichter verlustbehaftet, wodurch ein beträchtlicher
Energieanteil durch die Wechselrichtung verloren geht.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine bedarfsgerechte
Verteilung elektrischer Energie, welche beispielsweise solar erzeugt
werden kann, auf Energieverbraucher durch eine bedarfsgerechte und
individuelle Zusammenschaltung verfügbarer Energiequellen erreicht
werden kann. Die Energiequellen können beispielsweise Energiespeicher oder
Energiequellen wie Solarzellen sein.
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So
können
beispielsweise bei einem Mehrenergiebedarf weitere Energiequellen
beispielsweise in Reihe oder parallel zu den bereits verwendeten Energiequellen
beispielsweise dynamisch zugeschaltet werden. In Analogie hierzu
können
beispielsweise bei einem Bedarf an höherer elektrischer Spannung
weitere Energiequellen insbesondere seriell zu den bereits bestehenden
Energiequellen geschaltet werden, wodurch dynamisch und bedarfsgerecht
eine höhere
Spannung erzielt werden kann. Handelt es sich bei den Energiequellen
beispielsweise um Gleichspannungsquellen, beispielsweise um Solarzellen,
so können
diese auch unmittelbar zur Versorgung elektrischer Verbraucher mit
Gleichspannung herangezogen werden. Auf diese Weise kann auf den
Einsatz von verlustbehafteten Wechselrichtern verzichtet werden.
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Die
Erfindung betrifft gemäß einem
Aspekt eine Energiezuweisungsvorrichtung mit einer Anzahl von Eingangsanschlüssen, wobei
jedem Eingangsanschluss eine Energiequelle zuordenbar ist, einer Anzahl
von Ausgangsanschlüssen,
wobei jedem Ausgangsanschluss ein Energieverbraucher zuordenbar
ist, und einer Schaltanordnung zum Schalten zumindest eines Eingangsanschlusses
auf einen Ausgangsanschluss in Abhängigkeit von einer Energiebedarfscharakteristik
eines diesem Ausgangsanschluss zuordenbaren Energieverbrauchers,
um dem Energieverbraucher die Energie entsprechend der Energiebedarfscharakteristik
zuzuweisen. Die Energiezuweisungsvorrichtung ist somit eine zentrale
Energiemanagementeinheit, welche in der Lage ist, den an sie anschließbaren Verbrauchern
bedarfsgerecht und dynamisch die jeweils benötigte Menge an elektrischer
Energie durch eine geeignete Zusammenschaltung der eingangsseitig
zusammenschaltbarer Energiequellen, wie beispielsweise Solarzellen
zur Verfügung
zu stellen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Schaltanordnung ausgebildet, einen Eingangsanschluss als eine
Mehrzahl von Eingangsanschlüssen
in Ab hängigkeit
von der Energiebedarfscharakteristik des Energieverbrauchers auszuwählen und
den ausgewählten
Eingangsanschluss mit dem Anschluss, dem der Verbraucher zuordenbar
ist, elektrisch zu verbinden. Durch die Auswahl des Eingangsanschlusses
wird daher unmittelbar eine Energiequelle ausgewählt, die zugeschaltet werden
kann, um den Verbraucher mit beispielsweise der durch ihn benötigten elektrischen
Energie zu versorgen. Somit kann eine vorteilhafte Flexibilität der Energiezuweisung
realisiert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Schaltanordnung ausgebildet, zumindest zwei Eingangsanschlüsse in Abhängigkeit
von der Energiebedarfscharakteristik des Energieverbrauchers in Reihe
und/oder parallel zueinander zu schalten, und die resultierende
Eingangsanschlussschaltung mit dem Ausgangsanschluss, dem der Verbraucher
zugeordnet ist, elektrisch zu verbinden. Dadurch wird sichergestellt,
dass beispielsweise durch die Zusammenschaltung der an die Eingangsanschlüsse angekoppelten
Energiequellen beispielsweise die benötigte Spannung bereitgestellt
werden kann. Somit kann die Energiezuweisungsvorrichtung nicht nur
unterschiedliche Energiemengen, sondern auch unterschiedliche Spannungen
bedarfsgerecht bereitstellen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Schaltanordnung ausgebildet, eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen auszuwählen, diese Mehrzahl
der ausgewählten
Eingangsanschlüsse
in Abhängigkeit
von der Energiebedarfscharakteristik des Energieverbrauchers zu
einer Eingangsanschlussschaltung zu verschalten, welche in Reihe und/oder
parallel geschaltete Eingangsanschlüsse aufweist, und die Eingangsanschlussschaltung
mit dem Ausgangsanschluss elektrisch zu verbinden, dem der Energieverbraucher
zuordenbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise bereits im Vorfeld
eine auch komplexe Zusammenschaltung von Energiequellen zu einer
Gesamtschaltung, welche die gewünschte
Energiemenge und/oder Spannung liefert, realisiert werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Schaltanordnung ausgebildet, zumindest einen Eingangsanschluss
oder eine Eingangsanschlussschaltung gemäß einem Pulsweitenmodulationsschema
mit dem Ausgangsanschluss zu verbinden oder von diesem zu trennen,
um die dem Energiespeicher zugeführte
Energiemenge über
die Pulsweite des resultierenden, pulsweitenmodulierten Energiesignals
zu steuern. Somit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass die
dem jeweiligen Verbraucher zur Verfügung gestellte elektrische
Energie seinem Energiebedarf zugeschnitten ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
die Schaltanordnung eine Schaltmatrix mit Schalttransistoren, welche
beispielsweise Leistungstransistoren sein können, wodurch eine einfache
und vorteilhafte Realisierung der Schaltanordnung gegeben ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform betrifft
die Energiebedarfscharakteristik eine durch den Energieverbraucher
benötigte
elektrische Leistung oder elektrische Energie oder elektrische Spannung
oder elektrischen Strom. Die Energiebedarfscharakteristik kann ferner
in einfacher Weise durch beispielsweise eine Energie, Leistungs-,
Spannungs- oder Strommessung erfasst werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform sind
die Ausgangsanschlüsse
der Schaltanordnung beispielsweise in Abhängigkeit von Energieklassen, Leistungsklassen,
Stromklassen oder Spannungsklassen geordnet oder codiert, was beispielsweise mittels
einer geometrisch unterscheidbaren Anschlussanordnung realisiert
werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anschlüsse jeweils
nur Stecker aufnehmen können,
welche derselben Energieklasse, Leistungsklasse, Stromklasse oder
Spannungsklasse zugeordnet sind. Somit wird in vorteilhafter Weise
sichergestellt, dass beispielsweise elektrische Verbraucher unterer
Spannungsklassen nicht versehentlich an Anschlüsse der Schaltanordnung, welche
höheren
Spannungsklassen zugeordnet sind, angeschlossen werden, wodurch
eine Beschädigung der
elektrischen Verbraucher bereits im Vorfeld verhindert werden kann.
Neben dieser mechanischen Lösung,
welche auf speziellen Geometrien der Stecker und der Anschlüsse basiert,
ist es ferner möglich,
dass die elektrischen Verbraucher beispielsweise anhand eines Kennungssignals
erkannt und automatisch beispielsweise der jeweiligen Spannungsklasse
zugeordnet werden, so dass die Schaltanordnung automatisch sicherstellen
kann, dass die dem betroffenen Anschluss zugewiesene Spannung beispielsweise
einen bestimmten Spannungsgrenzwert nicht unter- bzw. überschreitet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Energiebereitstellungsvorrichtung ausgebildet, die Energiebedarfscharakteristik
des Verbrauchers statisch oder dynamisch, beispielsweise mittels
einer Strom- und/oder einer Spannungsmessung, zu ermitteln. Dadurch
kann die Energiebereitstellungsvorrichtung die Energiebedarfscharakteristik
automatisch und dynamisch erfassen, so dass die dem jeweiligen elektrischen
Verbraucher jeweils zuweisbare elektrische Energiemenge automatisch
und dynamisch gesteuert werden kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Energieverteilungssystem mit der erfindungsgemäßen Energiebereitstellungsvorrichtung
und einer Anzahl von Energiequellen, wobei jedes Energieerzeugungsmodul mit
genau einem Eingangsanschluss der Schaltanordnung verbunden ist.
Die Energiequellen können beispielsweise
durch zwei Leitungsanschlüsse
verbunden werden, so dass deren Zusammenschaltung zu einer Reihen-
oder zu einer Parallelschaltung stets möglich ist. Dadurch, dass jedem
Anschluss nur ein Energieerzeugungsmodul zugewiesen werden kann, wird
eine sichere Anpassung der bereitzustellenden elektrischen Energie
an die Energiebedarfscharakteristik des jeweiligen Verbrauchers
ermöglicht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
sind die Energiequellen ausschließlich zur Erzeugung von Gleichspannung
oder Gleichstrom vorgesehen, wobei an die Schaltanordnung ausschließlich Gleichstrom-
oder Gleichspannungsverbraucher anschließbar sind. Dadurch wird in
vorteilhafter Weise ein Energieversorgungsszenario bereitgestellt,
bei dem die Verbraucher direkt und bedarfsgerecht mit elektrischer
Energie versorgt werden können.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Energiezuweisungsverfahren zum Zuweisen
elektrischer Energie zweier Energieverbraucher in Abhängigkeit
von seiner Energiebedarfscharakteristik unter Verwendung der erfindungsgemäßen Energiebereitstellungsvorrichtung,
wobei zumindest ein Eingangsanschluss der Schaltanordnung auf einen
Ausgangsanschluss der Schaltanordnung in Abhängigkeit von der Energiebedarfscharakteristik
eines diesem Ausgangsanschluss zuordenbaren Energieverbrauchers geschaltet
wird, um dem Energieverbraucher die Energie entsprechend der Energiebedarfscharakteristik zuzuweisen.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Energiemanagementsysteme;
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2 eine
Energiezuweisungsvorrichtung;
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3 eine
Energiezuweisungsvorrichtung;
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4 Prinzipbilder einer Lautstärkeregelung;
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5 Prinzipbilder einer Temperaturregelung;
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6 eine
Steckerbelegung; und
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7 eine
Steckerbelegung.
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2 zeigt
eine Energiezuweisungsvorrichtung 201 mit einer Anzahl
von Eingangsanschlüssen 203, 205, 207, 209,
welche jeweils beispielsweise zu einem Anschlussblock 211, 213, 215 und 217 zusammengefasst
sind. Jedem der Anschlüsse
ist beispielsweise ein Energieerzeugungsmodul 219 mit zwei
Leitungen zugeordnet, wobei die den Eingangsanschlüssen insgesamt
zuzuordenbaren Energiequellen bevorzugt gleicher Art sind und beispielsweise
Solarmodule darstellen.
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Die
Schaltanordnung 201 umfasst ferner eine Anzahl von Ausgangsanschlüssen 221, 223, 225, 227, 229, 231, 233,
denen jeweils ein elektrischer Verbraucher 235 zugeordnet
werden kann. So können
beispielsweise die den Anschlüssen 221 bis 225 zugeordneten
elektrischen Verbraucher Elektromotoren, beispielsweise Gleichstrommotoren,
während
die den Anschlüssen 227 bis 231 zuzuordenbaren
elektrischen Verbraucher Batterien sein können. Darüber hinaus kann einem der Anschlüsse, beispielsweise
dem Anschluss 233, ein Wechselrichter 237, welcher
unidirektional oder bidirektional sein kann, zugeordnet werden.
Die Ausgänge
des Wechselrichters 237 können beispielsweise mit einem Wechselstrombus
verbunden werden.
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Die
Schaltanordnung 201 kann ferner einen Mikrocontroller 239 aufweisen,
welcher beispielsweise vorgesehen ist, eine Zusammenschaltung der
Energiequellen 219 zu bestimmen, also beispielsweise eine
Reihen- und/oder eine Parallelschaltung der Energiequellen, um eine
Energiemenge oder um eine Spannung zu erhalten, welche der Energiebedarfscharakteristik,
also einer Energieanforde rung oder einer Spannungsanforderung oder
einer Stromanforderung oder einer Leistungsanforderung, des jeweiligen
Verbrauchers, entspricht. Da die Energiequellen beispielsweise einzeln
mit den Eingangsanschlüssen 203 bis 209 der
Schaltanordnung 201 verbindbar sind, kann der Mikrocontroller 239 einzelne
Energiequellen zu- oder abschalten. Zur Erfassung der Energiebedarfscharakteristik
des jeweiligen Verbrauchers kann die Schaltanordnung 201 ferner
ein Strommessgerät 241 und/oder
ein Spannungsmessgerät 243 aufweisen,
um anhand einer Strom- und/oder Spannungsmessung die Energiebedarfscharakteristik
beispielsweise dynamisch zu erfassen. Wird anhand der Messungen
festgestellt, dass der jeweilige Verbraucher mehr Energie benötigen sollte,
so kann die Schaltanordnung 201 bzw. der Mikrocontroller 239 ein
weiteres Energieerzeugungsmodul oder mehrere Energiequellen zuschalten.
Hierzu umfasst die Schaltanordnung beispielhaft eine Mehrzahl von Schaltern 245,
die beispielsweise als Leistungstransistorschalter ausgeführt sein
können.
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3 zeigt
ein Energieverteilungssystem mit einer Energiezuweisungsvorrichtung 301,
welche eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen 303, 305, 307 und 309,
welche jeweils zu Anschlussblöcken 311 zusammengefasst
sein können,
aufweist. Mit jedem der Anschlüsse 303 bis 309 ist
beispielsweise eine Energiequelle, beispielsweise eine Solarzelle, bevorzugt
einzeln verbunden. Darüber
hinaus kann die Schaltanordnung einen Anschluss 315 aufweisen,
mit dem eine Zusammenschaltung von Energiequellen 317,
beispielsweise eine vordefinierte Reihen- und/oder Parallelschaltung
verbindbar bzw. verbunden ist.
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Die
Schaltanordnung 301 umfasst ferner eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 319,
mit denen jeweils Verbraucher 321, beispielsweise Elektromotoren,
Elektrobatterien oder Wechselrichter 323 verbindbar sind.
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Die
Schaltanordnung 301 kann ferner Schalter 323 und 325 aufweisen,
welche beispielsweise die Anschlüsse 303 oder 315 mit
einem der Verbraucher, beispielsweise mit dem Verbraucher 321,
verbinden. So kann beispielsweise die Reihenschaltung der Energiequellen 317 um
weitere Energiequellen 313 bei Bedarf erweitert werden,
wobei die Energiequellen beispielsweise in Reihe zu der bestehenden Reihenschaltung
oder parallel hierzu geschaltet werden können.
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Die
Schaltanordnung umfasst ferner beispielsweise einen Mikrocontroller 327,
einen Spannungsmesser 329 und/oder einen Strommesser 331 zur
Erfassung der Energiebedarfscharakteristik des jeweiligen Verbrauchers 321.
Die Schaltanordnung kann ferner eine Mehrzahl von Schaltern 333 aufweisen,
welche vorgesehen sind, die jeweiligen Eingangsanschlüsse mit
den Ausgangsanschlüssen
bedarfsgerecht zu verbinden. Darüber
hinaus kann die Schaltanordnung einen Gleichrichter 333 zum
Umsetzen einer ersten Gleichspannung auf eine zweite Gleichspannung
aufweisen.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Energieverteilungs-
bzw. Energiemanagementsysteme ermöglichen eine geeignete Zusammenschaltung von
Energiequellen und Speichermedien mit gleichzeitiger Abgabe von
Spannungen an die Verbraucher in beispielsweise geeigneten Gleichspannungen,
so dass auf eine verlustbehaftete Wechselrichtung verzichtet werden
kann. Dadurch wird neben den Energieressourcen auch die Umwelt geschont.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Energieverteilungssysteme
ermöglichen
ferner eine Anpassung der dem jeweiligen Energieverbraucher zur Verfügung gestellter
Energie an dessen Energiebedarfscharakteristik. Hierzu können die
Schalteinrichtungen 201 bzw. 301 Regelungen aufweisen,
welche beispielsweise eine spannungskonstante oder eine ereigniskonstante
Regelung, beispielsweise eine Regelung auf eine konstante Lautstärke, auf
eine konstante Drehzahl oder auf eine konstante Heizleistung bei
einer variablen Eingangsspannung durchführen.
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4A verdeutlicht
beispielsweise eine konstante Lautstärkeregelung bei einem Verbraucher, welcher
beispielsweise durch einen Lautsprecher 401 gebildet wird.
Die Lautstärke
kann beispielsweise bei einer konstanten Eingangsspannung über einen
Potentiometer 403, dessen Stellung die Energiebedarfscharakteristik
repräsentiert,
geregelt werden. Diese Regelung kann jedoch automatisch über einen Stromrückkopplungspfad 405 auf
den Potentiometer 403 durchgeführt werden, wie es in 4B dargestellt
ist. Durch diese automatische Regelung wird der Tatsache Rechnung
getragen, dass beispielsweise eine Ausgangsspannung einer Solarzelle
sich mit der Zeit ändern
kann.
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5A und 5B verdeutlichen
die in den 4A und 4B gezeigte
Regelung am Beispiel einer in 5A dargestellten
Heizplatte 501, deren Temperatur mittels eines Temperaturreglers 503 beispielsweise
manuell eingestellt werden kann. In 4B kann
die Temperatur dynamisch adaptiv mittels eines Temperaturrückkopplungszweiges 505 geregelt
werden. Hierzu kann die Heizplatte beispielsweise mit einem Temperatursensor
versehen sein, wodurch eventuelle Schwankungen der Ausgangsspannung
der die Heizplatte betreibenden Solarzelle ausgeglichen werden können. Die
in den 2 und 3 dargestellten Energieverteilungs-
bzw. Energiemanagementsysteme ermöglichen eine geeignete Zusammenschaltung
von Energiequellen bzw. Energiemodulen sowie Speichermedien mit
gleichzeitiger Abgabe von Spannungen an die Verbraucher in beispielsweise
geeigneten Gleichspannungsstufen, so dass unnötige Wechselrichtungsverluste
entfallen, wodurch die Energieressourcen sowie die Umwelt geschont
werden. Die in den 2 und 3 dargestellten
Systeme sind, insbesondere im Falle der Solarenergieerzeugung, energieautark,
und können
daher im Outdoor-Betrieb ohne Stromnetze zur Energieerzeugung und
-verteilung eingesetzt werden.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Energieverteilungssysteme
können
beispielsweise mit beliebigen Energiequellen, beispielsweise mit
Solarmodulen oder mit anderen regenerativen Energiequellen, wie
beispielsweise mit Windkraftenergieerzeugungsanlagen, betrieben
werden. Die Energiequellen können
ferner mit Steckern versehen werden, welche darüber hinaus einen Verpol- und
Berührschutz
beispielsweise für
einen Gleichstromantrieb mit Codierung für verschiedene Spannungsklassen
aufweisen können.
Dementsprechend können auch
die Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse der Schaltanordnungen 201 und 301 ausgebildet werden.
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6 zeigt
beispielhafte Steckerbelegungen bzw. Anschlussgeometrien dargestellt,
beispielsweise ein Rechteck 601 und/oder mit senkrecht
zueinander angeordneten leitfähigen
Streifenabschnitt 603 und/oder eine Anschlussgeometrie 605 mit
einem senkrechten Streifenabschnitt und einem benachbart angeordneten
kreisrunden Abschnitt oder eine Geometrie 607 mit einem
waagerechten Streifenabschnitt und einem daneben angeordneten kreisrunden
Abschnitt oder eine Geometrie 609 mit nebeneinander angeordneten
Kreisabschnitten unterschiedlichen Durchmessers oder eine Geometrie 611 mit zwei
Kreisabschnitten gleichen Durchmessers, welche nebeneinander in
einer unteren Hälfte
einer kreisförmigen
Umrandung angeordnet sind, oder eine Anschlussgeometrie 613,
welche aus einem kreisförmigen
Ring vorbestimmter Dicke bestehen kann. Die in 6 dargestellten
Codierungen sind insbesondere zweipolig und können sowohl eingangs- als auch
ausgangsseitig verwendet werden.
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7 zeigt
beispielhaft eine mehrpolige Steckerbelegung mit einem Streifenabschnitt 701 für beispielsweise
eine erste konstante Spannung, einen Streifenabschnitt 703 für beispielsweise
eine zweite konstante Spannung, n kreisrunden Abschnitten 705 für beispielsweise
eine Niederstromanwendung sowie eine Kombination 1 bis
n, einem beispielsweise kreisförmigen
Masseanschluss 707, einem kreisförmigen Anschluss 709 für einen
ersten Hochstrom, einen kreisförmigen
Anschluss 711 für
einen zweiten Hochstrom und einen kreisförmigen Anschluss 713 für einen
dritten Hochstrom.
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Anstatt
der in den 6 und 7 dargestellten
Steckergeometrien bzw. -codierungen können die Geräte beispielsweise
anhand einer Identifikation identifiziert werden, so dass die jeweilige Schaltanordnung
schaltungstechnisch eine Fehlbelegung verhindern kann. Diese Identifikation
kann beispielsweise als ein Identifikationssignal von den Geräten aus
ausgesendet werden.
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Die
Steckergeometrien können
beispielsweise nach Spannungsklassen geordnet werden, welche jeweils
eine definierte untere und/oder eine obere Grenze aufweisen können. Zusätzlich können beispielsweise
durch DC/DC-Wandlungen (DC: Direct Current) stabilisierte Spannungen
angeboten werden, z. B. 3,3 V, 5 V, 12 V, 24 V, 36 V, 48 V oder
auch andere Spannungen.
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Die
Energieverbraucher, beispielsweise Gleichstrommotoren und/oder Elektronikgeräte, können somit
mit einer oder ohne eine zusätzliche
Spannungswandlung direkt an das jeweilige Energieverteilungssystem
beispielsweise im Bereich von 30 V bis 600 V angeschlossen werden,
wobei zur Energieerzeugung Solarmodule oder andere regenerative Energiequellen
herangezogen werden können.
Die in den 6 und 7 beispielhaft
dargestellte Steckercodierung verhindert dabei eine Fehlbedienung bzw.
einen Fehlanschluss. Wie in 7 kann jedoch auch
ein mehrpoliger Stecker mit einer Codierung ausgeführt werden,
bei dem gleichzeitig mehrere Spannungen auf verschiedenen Anschlüssen, d.
h. Pins, liegen.
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Die
durch die Energieverteilungssysteme verteilte elektrische Energie
kann beispielsweise zusätzlich
zur Ladung von Speicherbatterien verwendet werden. Darüber hinaus
kann beispielsweise über den
Inverter 237 aus 2 die überschüssige elektrische
Energie umgewandelt und in ein Energieverteilungsnetz eingespeist
werden. Wird der Inverter 237 bidirektional ausgeführt, so
kann der Energiebedarf auch aus dem Stromnetz zusätzlich ergänzt werden.
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Wie
vorstehend ausgeführt
können
als Energiequellen beispielsweise Solarzellen eingesetzt werden.
Als Energiequellen können
jedoch auch Batterien eingesetzt werden, welche die Solarzellen
ersetzen oder ergänzen
können.
Hierzu können
beispielsweise unterschiedliche Zellenanzahlen zusammengeschlossen
werden, so dass wenig belastete Solarzellen zur Ladung von Batterien
herangezogen werden. Darüber
hinaus können
elektrische Puffer, wie beispielsweise Akkumulatoren, Brennstoffzellen, Kondensatoren
oder Ähnliches
zur Energiespeicherung und/oder Glättung eingesetzt werden.
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Das
erfindungsgemäße Energieverteilungs- bzw.
Managementkonzept ermöglicht
es darüber
hinaus, die gewünschten
Spannungen, die jeweils eine Energiebedarfscharakteristik repräsentieren
können, zu
erfassen und zu regeln. Hierzu ist es vorteilhaft, die Schaltanordnung 201 bzw. 301 in
der Gestalt einer Schaltmatrix auszuführen, welche ein geeignetes Zusammenschalten
der mit den Eingangsanschlüssen
verbindbaren Module, Batterien oder anderen Energieerzeugern bzw.
Umsetzern ermöglicht.
Durch eine geeignete Verschaltung der Energiequellen kann das in
den 2 und 3 dargestellte Energieverteilungssystem
geeignet definierte Spannungsbereiche oder konstante Spannungen
einstellen, was durch eine Einzelüberwachung der Energiequellen
realisiert werden kann.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
die Spannungen beispielsweise in gestuften Relaisumschaltungen in
beispielsweise 30 V-Stufen bereitzustellen. Hierzu können die
Energiequellen, beispielsweise Solarpaneele, entsprechend angepasst
werden.
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Darüber hinaus
kann das erfindungsgemäße Energieverteilungssystem
mit einem Kommunikationssystem ausgestattet werden, um beispielsweise unter
Verwendung des Internets oder des Bluetooth-Kommunikationssystems
oder der Schnittstelle RS485 eine Mehrzahl von Funktionen auszuführen. Hierzu
zählen
beispielsweise das Lade- und Energiemanagement von Batterien und
Energiequellen, wie beispielsweise Solarpaneele, die adaptive oder
manuelle Konfigurierbarkeit des Energieverteilungsschemas durch
eine Zusammenschaltung der Energiequellen, die vollautomatische
Anlagenüberwachung,
die Diebstahlsicherung, eine Netzintegration unter beispielsweise
einer Einbeziehung in einer Netzstabilisierung, eine Abstimmung
auf Länderanforderungen,
eine Abstufung für
einen optimalen Betriebspunkt oder eine Geräteüberwachung, beispielsweise
eine Temperaturüberwachung
oder eine Überwachung
des ordnungsgemäßen Gebrauchs.
Durch die übermittelten
Informationen können
elektrische Spannungen gezielt zu- oder abgeschaltet werden, wobei
darüber
hinaus Zustandsmeldungen an separate Kontrolleinrichtungen übermittelt
werden können.
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Die
an das erfindungsgemäße Energieverteilungssystem
anschließbaren
elektrischen Verbraucher können
beispielsweise Wechselstrom- aber auch Gleichstromverbraucher sein.
Die Letztgenannten können
beispielsweise die zur Verfügung
stehende Spannung prüfen
und sich erst ab einer vorher definierten Spannung einschalten lassen.
Für Kleinverbraucher,
die beispielsweise mit Spannungen zwischen 5 und 12 V versorgt werden,
kann das Kleinverbraucherkonzept auf 30 V bis 48 V geändert werden,
wodurch eine Angleichung der Spannungen an die beispielsweise durch
Solarzellen abgegebenen Spannungen realisiert werden kann. Dadurch
können
dünnere
Leitungsquerschnitte realisiert werden, wodurch ein geringerer Materialbedarf,
geringere Kosten, geringeres Gewicht sowie geringere Baugrößen einhergehen. Darüber hinaus können insbesondere
im Falle des Gleichstromenergiekonzeptes Wechselstromrichter, beispielsweise
Solarinverter, und/oder weitere AC/DC-Wandler eingespart werden (AC:
Alternste Current). Das erfindungsgemäße Energieverteilungskonzept
ermöglicht
ferner eine Stromnetzbetreiber-unabhängige und stets betriebsfähige Energiebereitstellung,
welche unabhängig
von Kraftwerken ist und sich durch geringe Energieverluste auszeichnet.
Das Gleichstromenergieverteilungskonzept ist insbesondere bei Ton-
und Bildgeräten
von Vorteil, weil kein Netzbrummen auftreten kann. Darüber hinaus
können
notwendige Filterschaltungen zur Reduktion des Netzbrummens wegfallen,
wodurch eine Reduktion des Materialbedarfs, eine Verrin gerung der
Gerätekosten,
ein geringeres Gewicht sowie geringere Baugrößen ermöglicht werden.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Energieverteilungssysteme
können
insbesondere im Falle der ausschließlichen Gleichstromerzeugung beispielsweise
zur Gleichstromeinspeisung in Waschmaschinen, Klimaanlagen, Geschirrspülern, Kühlschränken insbesondere
dort eingesetzt werden, wo keine Stromnetzinfrastruktur vorhanden
ist und wo dennoch beispielsweise solartechnisch Energie erzeugt
werden kann. Durch die Verwendung der Steckercodierung ist das Konzept
ferner verpolsicher mit einem aufgrund der wegfallenden Wechselrichtung
erhöhten
Gesamtwirkungsgrad bei gleichzeitiger CO2-Reduktion.
Das in den 2 und 3 dargestellte
Energieverteilungssystem kann ferner zum Betreiben von einem Gartengrill,
aller Arten von Haushaltsgeräten,
zum Betreiben einer Warmwasseraufbereitung, von Kommunikations-
und Unterhaltungselektronik, von Computern, von Laptops, von Radios,
von Fernsehern, von DVD-Wiedergabe-
und Aufnahmegeräten,
zum Betreiben von Heizungsumwälzpumpen,
von Geothermiegeräten,
von Meerwasserentsalzungsanlagen, von Bewässerungsanlagen für den Aufbau
von Pflanzen, von Heizungen, von Motoren, von Robotern, von Baumaschinen,
von Fördermitteln
oder von sonstigen Industrieanlagen oder zum Laden von Batterien
für Elektrofahrzeuge
verwendet werden.