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Die folgende Erfindung betrifft einen Speicher für elektrische Energie.
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Die Bereitstellung von regenerativen Energiequellen führt zu relativ starken Schwankungen bei einem Stromerzeugungsangebot. Je nach Wetter, Wind oder Sonnenstrahlungsverhältnissen können solche, beispielsweise Windkraftanlagen oder Fotovoltaikanlagen, Energie zur Verfügung stellen, obwohl sie zu diesem Zeitpunkt gar nicht benötigt wird.
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Andererseits ist auch der Stromverbrauch starken Fluktuationen unterworfen, denen auf der Erzeugerseite oft nur schwer Rechnung getragen werden kann.
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Dies führt dazu, dass Stromkosten zeitlich stark variieren und in Spitzenverbrauchszeiten Strom viel teurer sein kann als zu Überangebotszeiten. Andererseits kann bei einem extremen Überangebot sogar die kurzfristige Abnahme von Strom vergütet werden.
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Die Erfindung setzt hierbei an und zeigt eine Lösung für diese Probleme auf.
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Die Erfindung ist durch einen Speicher nach Anspruch 1 oder 23, ein System nach Anspruch 11, 20 oder 21 gegeben.
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Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Erfindungsgemäß ist ein Speicher für elektrische Energie vorgesehen, mit dem elektrische Energie in ein Stromnetz eingespeist und aus diesem abgenommen werden kann. Der Speicher umfasst hier eine Steuerung, mit der die Abgabe an das Stromnetz und die Aufnahme von Energie aus dem Stromnetz gesteuert wird.
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Das Stromnetz ist vorzugsweise ein Stromnetz mit einer Wechselspannung und einer Sollspannung von unter 500 V wie etwa einer Nennspannung von 380 V, 230 V oder 220 V oder 110 V. Dies ermöglicht eine dezentrale Energiespeicherung in der Nähe von Verbrauchern. Die Spannung in der Nähe von Erzeugern ist oft sehr viel höher wie etwa über 1000 V oder über 100.000 V.
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Mit einem solchen Speicher kann Strom aus Zeiten eines Überangebots aufgenommen werden und in Zeiten eines erhöhten Bedarfs abgegeben werden. Hierzu ist der Speicher mit einer entsprechenden Steuerung versehen, die die Abgabe an das Stromnetz bzw. die Aufnahme von Energie aus dem Stromnetz steuert.
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Der Speicher kann beispielsweise ein elektrischer Akkumulator, wie etwa ein Lithiumionenakkumulator oder ein Bleiakkumulator, sein oder umfassen. Derartige Akkumulatoren sind relativ kompakt und kostengünstig.
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Die Steuerung kann beispielsweise so vorgesehen sein, dass sie die Frequenz eines Wechselstroms in dem Stromnetz oder die Spannung des Wechselstroms erfassen kann. Zeiten eines hohen Strombedarfs können auf Seiten eines Verbrauchers beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die Frequenz sich von einer Sollfrequenz oder die Spannung sich aus einem Sollspannungsfenster heraus bewegt. Ist die Sollfrequenz beispielsweise 50 Hz, so kann die Steuerung beispielsweise eine absinkende Frequenz von mehr als 1/10%, 1/5%, 1/2% oder 1% oder 2% erfassen. Auch das Absinken der Spannung unter 1/10%, 1/5%, 1/2%, 1% oder 2% des Nennspannungswerts, wie beispielsweise 230 oder 220 Volt oder 110 V, kann von der Steuerung erfasst werden. Damit kann die Steuerung ohne jegliche weitere Informationszufuhr Zeiten eines hohen Strombedarfs bzw. eines höheren Angebots als einer Nachfrage und Zeiten einer niedrigeren Nachfrage als eines Angebots erkennen. Zu Zeiten eines hohen Bedarfs im Vergleich zu einem niedrigen Stromerzeugungsangebot sinkt die Frequenz bzw. die Spannung unter den Sollwert und in Zeiten eines höheren Angebots als eines Bedarfs steigt die Frequenz bzw. die Spannung über einen vorgegebenen Sollwert.
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Der Speicher kann zur Glättung von Spannungsspitzen bzw. Spannungstälern eingesetzt werden. Liegt eine Abweichung von einer Nennspannung oder einem Nennspannungsfenster vor, so kann dies von dem Speicher mit seiner Steuerung erkannt werden und dann durch Aufnahme oder Abgabe von Energie ausgeglichen werden. In Gebieten oder bei Stromanschlüssen mit starken Variationen der Spannung kann so ein ausgeglichenerer Verlauf der Spannung erreicht werden.
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Die Steuerung kann vorteilhaft jedoch auch auf andere Größen zurückgreifen, die als Eingangsgrößen zur Steuerung der Aufnahme oder Abgabe von elektrischer Energie in das Stromnetz verwendet werden. Hierzu gehört beispielsweise die Information über die aktuelle Speicherauslastung. Die Steuerung verfügt zur optimalen Steuerung des Speichers eine Information darüber, wie stark der Speicher aktuell ausgelastet ist. Dies kann beispielsweise in Prozentangaben einer Maximalkapazität erfolgen.
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Weiterhin verfügt die Steuerung beispielsweise auch über Informationen zu Stromkosten bzw. Stromeinspeisungsvergütungen. (Wenn im Folgenden Stromkosten erwähnt werden gilt entsprechendes auch für Stromeinspeisungsvergütungen oder Stromabnahmevergütungen). Diese können der Steuerung beispielsweise zugeführt werden oder von der Steuerung abgefragt werden, wobei die Steuerung jedes Mal neue Informationen über Stromkosten erhält (oder abfragt) und diese als gegeben annimmt, solange bis sie weitere Informationen über eine Aktualisierung über die Informationen der Stromkosten erhält (oder abfragt). Die Abfrage kann z. B. bei einer Strombörse erfolgen oder die Information bei einer Strombörse ermittelt (z. B. durch einen Zentralcomputer, siehe weiter unten) und der Steuerung zugeführt werden. Die Information über die Stromkosten kann auch in der Steuerung gespeichert sein, beispielsweise in Form von Tarifkurven, Tariftabellen oder ähnlichen Tarifdatenspeicherungsstrukturen. Die Stromkosteninformation kann einen zeitabhängigen Informationsanteil enthalten, wie er beispielsweise durch einen zeitabhängigen (z. B. tageszeitabhängigen) Stromtarif gegeben ist.
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Weiter kann der Steuerung Information über die Energieerzeugung von elektrischer Energie aus anderen Energiequellen als der des Stromnetzes zur Verfügung stehen. Dies können beispielsweise Informationen über die Erzeugung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen, wie einer Fotovoltaikanlage oder einem Blockkraftwerk, sein.
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Weiterhin können der Steuerung Tageszeitdaten zur Verfügung gestellt werden. Hierzu kann die Steuerung über eine interne Uhr und/oder einen Kalender verfügen oder aber es besteht auch die Möglichkeit Uhrzeitdaten und/oder Kalenderdaten der Steuerung von extern zur Verfügung zu stellen. Die Uhrzeit und Kalenderinformation kann zur Prognose von einem Stromverbrauch bzw. zur Prognose des Stroms aus einer Zusatzanlage dienen. Beispielsweise kann die Erzeugung von Strom mit Fotovoltaikanlagen vorhergesagt werden, wobei die Jahreszeit berücksichtigt werden kann und/oder die Tageszeit. So ist keine Stromproduktion zu Nachtzeiten oder nur eine geringe im Winter zu erwarten.
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Weiterhin können Wettervorhersagedaten zur Verfügung stehen, wobei die Wettervorhersagedaten den Standort des Speichers (oder des Gebäudes in dem der Speicher untergebracht ist) bzw. eine dem Speicher zugeordnete erneuerbare Energiequelle, wie etwa eine Fotovoltaikanlage oder ein Blockkraftwerk, betreffen oder aber auch andere Orte, insbesondere solche mit Erzeugern regenerativer Energie, wie etwa Orte mit Windkraftanlagen oder Fotovoltaikanlagen. Aus diesen Daten kann die Steuerung eine Vorhersage über den in der Zukunft vorhandenen Bedarf bzw. das Angebot von elektrischer Energie ableiten und darauf aufbauend die Steuerung vornehmen.
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Ist beispielsweise abzusehen, dass in unmittelbarer Zukunft, d. h. beispielsweise in den nächsten 1 bis 3 Tagen, ein erhöhtes Angebot an regenerativen Energien zur Verfügung stehen wird, so kann die Steuerung veranlassen, dass der Speicher seine Speicherauslastung herunterfährt, so dass der Speicher in naher Zukunft solche regenerativen Energien aus dem Stromnetz aufnehmen kann. Zeiten mit einer großen Erzeugung von regenerativ erzeugtem Strom sind oft mit niedrigen Strompreisen bzw. mit der Vergütung von abgenommenem Strom verbunden.
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Elektrische Akkumulatoren haben den Vorteil, dass sie sehr schnell Speicherkapazität bzw. abzugebenden Strom zur Verfügung stellen können.
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Die Steuerung kann auch Informationen über den Energieverbrauch in der Vergangenheit als Eingangsgröße heranziehen. Die Steuerung kann beispielsweise lernen, wie und zu welchen Zeiten ein hoher Energiebedarf bzw. ein hohes Energieangebot vorhanden ist, um beispielsweise mit einem neuronalen Netzwerk oder Ähnlichem eine Vorhersage für eine optimale Steuerung des Speichers zu erarbeiten.
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Die Steuerung kann vorzugsweise mit einer Netzwerkschnittstelle kommunizieren, wobei die Kommunikation mit der Netzwerkschnittstelle vorzugsweise über eine elektrische Leitung verläuft, die zur Energieversorgung vorgesehen ist. Diese Leitung zur Energieversorgung kann eine elektrische Spannung von 110 Volt oder mehr oder 220 Volt oder mehr oder 230 Volt oder mehr aufweisen.
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Ist der Speicher beispielsweise in einem Keller angeordnet, so sind in der Regel keine Netzwerkschnittstellen dort verfügbar. Gerade drahtlose Kommunikation ist von einem Keller aus oft nur schwer möglich. Für eine drahtgebundene Kommunikation müssen in der Regel neue Kabel verlegt werden, was mit erheblichen Kosten verbunden ist. Oft sind jedoch bereits Leitungen zur Energieversorgung vorhanden, die eine wie oben angegebene elektrische Spannung aufweisen und auf diese kann dann auch noch ein Signal aufmoduliert werden, mit dem die Steuerung mit einer Netzwerkschnittstelle kommunizieren kann. Die Steuerung kann hierzu auch zur Kommunikation mit der Netzwerkschnittstelle über mehrere solcher Energieversorgungsleitungen ausgebildet sein. Ist beispielsweise in einem Gebäude eine dreiphasige Stromversorgung vorgesehen, so kann die Steuerung versuchen über jede der drei Phasen mit der Netzwerkschnittstelle zu kommunizieren. Dann ist es egal an welcher Phase die Netzwerkschnittstelle hängt. Eine Kommunikation ist möglich unabhängig davon an welcher Phase die Netzwerkschnittstelle angeschlossen ist. Die Steuerung speist Kommunikationssignale in jede der drei Phasen (allgemein in mehrere oder jede Leitung) ein, die in ein Gebäude führt.
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Die Netzwerkschnittstelle selber kann dann beispielsweise einen WLAN-Anschluss, einen Anschluss in einem Telefonnetz, wie beispielsweise einem Festnetz oder einem Mobilfunktelefonnetz, sein. Auf diese Weise kann die Steuerung ohne großen Installationsaufwand auch in einem Hausbereich oder einem Gebäudebereich installiert werden, indem insbesondere ein drahtloser Kommunikationsweg oft nur schwierig möglich ist.
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Die Netzwerkschnittstelle kann zur Kommunikation mit einem Zentralcomputer vorgesehen sein, wobei der Zentralcomputer mit mehreren Steuerungen von Speichern kommunizieren kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung so ausgebildet, dass sie, ohne von außen zugeführte Information, nur augrund von selbst ermittelter oder gespeicherter Information die Steuerung durchführen kann. Selbst ermittelte Information ist beispielsweise die Erfassung der Frequenz oder der Spannung des Wechselstroms in dem Stromnetz. Eine Anbindung an ein Telekommunikationsnetzwerk ist dann nicht nötig.
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In einer bevorzugten Ausführungsform hat der eine Speicher eine Speicherkapazität von weniger als 1000 Kilowattstunden oder weniger als 100 Kilowattstunden.
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Derartige Speicher sind relativ kompakt und können in großer Anzahl dezentral aufgestellt werden. Im derartigen Format können solche Speicher problemlos in einem Keller eines beispielsweise Einfamilien- oder Mehrfamilienhauses untergebracht werden.
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Ist der Speicher einem Verbrauchersystem angeschlossen, so hat der Speicher vorzugsweise eine Speicherkapazität von weniger als dem 10-fachen oder 5-fachen des durchschnittlichen Tagesbedarfs des Verbrauchersystems, wobei sich der durchschnittliche Tagesbedarf aus dem auf ein Jahr berechneten täglichen Durchschnitt des angeschlossenen Verbrauchersystems bezieht. In dieser Größe können Speicher in der Regel ohne größere Probleme dicht bei dem Verbrauchersystem angeordnet werden. Dies ermöglicht eine dezentrale Speicherung nahe bei einem Verbrauchersystem.
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Der Speicher hat jedoch zumindest eine Kapazität des 1- oder 2-fachen des oben erwähnten durchschnittlichen Tagesbedarfs, so dass eine Mindestversorgung auch bei Unterbrechung der Stromversorgung gewährleistet wird.
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Der Speicher ist vorzugsweise ein stationärer Speicher. Dies erlaubt eine einfache und kostengünstige Konstruktion desselben.
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Vorzugsweise ist der Speicher mit einer fest installierten Verbindung zum Stromnetz vorgesehen, die nicht zur Lösung vorgesehen ist. Der Speicher soll also nicht lösbar von dem Stromnetz an- und abkoppelbar sein, sondern vielmehr mit einer fest installierten Verbindung zum Stromnetz vorgesehen sein. Dadurch steht der Speicher immer für das Stromnetz zur Verfügung bzw. kann jederzeit hierauf zurückgreifen. Es ist jedoch möglich, dass der Speicher elektrisch von dem Stromnetz abgekoppelt wird, beispielsweise zu Zeiten, zu denen weder Strom in das Stromnetz eingespeist noch Strom aus dem Stromnetz aufgenommen werden soll.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein System zur elektrischen Energieversorgung eines Verbrauchers, wie etwa eines Hauses, eines Gebäudes, einer Industrieanlage, eines Wohnhauses, eines Einfamilienhauses oder eines Mehrfamilienhauses, wobei das System einen Speicher, wie weiter oben oder weiter unten beschrieben, umfasst und vorzugsweise in einem Keller untergebracht ist. Der Verbraucher umfasst ein Leitungssystem mit einer Nennspannung von 380 V, 230 V, 220 oder 110 V.
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Bei einem solchen System ist der Speicher relativ dicht zu dem Verbraucher angeordnet, was zu einer effizienten Energieübertragung zwischen Speicher und Verbraucher führt.
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Vorzugsweise weist das System einen Stromzähler auf, der Informationen über einen Stromverbrauch digital verfügbar macht. Dies erlaubt flexible Stromabrechnungsmodelle, bei denen ein Stromverbrauch beispielsweise tageszeitabhängig erfasst und anhand von Tarifkurven oder Ähnlichem verrechnet werden kann. Entsprechendes gilt für die Stromeinspeisung in das Stromnetz, die ebenfalls von einem solchen Stromzähler erfasst werden kann.
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Das System umfasst vorzugsweise einen Computer, der mit der Steuerung digital kommunizieren kann, wobei die Steuerung vorzugsweise bidirektional und/oder asynchron ist. Bidirektional bedeutet hierbei, dass der Computer der Steuerung Informationen zuschicken kann und, dass die Steuerung dem Computer Informationen zuschicken kann. Asynchron bedeutet hierbei, dass der Computer der Steuerung Informationen zuschicken kann, die Steuerung diese jedoch nicht sofort abrufen muss. Es bedarf hiermit somit keines Handshakes zur Etablierung eines Kommunikationskanals zwischen dem Computer und der Steuerung.
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Ebenfalls kann der Stromzähler mit dem Computer digital kommunizieren, auch vorzugsweise bidirektional und/oder asynchron.
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Weiterhin umfasst das System vorzugsweise eine Netzwerkschnittstelle, mit der Daten in ein Telekommunikationsnetzwerk, wie etwa das Internet, ein WLAN (Wireless Local Area Network) mit Internetanschluss, ein Mobilfunknetz, wie GSM oder UMTS, abgegeben oder von dort empfangen werden kann. Auch ein Anschluss an ein Festnetztelefonsystem ist möglich.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das System einen Wärmespeicher auf, wie etwa einen Phasenübergangswärmespeicher oder einen Warmwasserspeicher, wobei der Wärmespeicher mit elektrischer Energie des Stromnetzes und/oder des Speichers aufgewärmt werden kann. Die Energie eines solchen Wärmespeichers kann beispielsweise zur Erzeugung von Heizungswärme bzw. Verbrauchswarmwasser herangezogen werden. Damit ist es beispielsweise möglich, zu Zeiten, zu denen Strom günstig zu erhalten ist bzw. sogar die Abnahme von Strom vergütet wird, die elektrische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln und diese für einen späteren Zeitpunkt zur Warmwasserbereitung bzw. zur Heizungswärmeversorgung vorzuhalten.
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Der Speicher ist beispielsweise parallel zu dem Verbraucher geschaltet, sodass Energie aus dem Stromnetz gleichzeitig dem Speicher als auch dem Verbraucher zugeführt werden kann. Die relative Zuordnung ist vorzugsweise variabel, d. h., dass zu gewissen Zeiten beispielsweise 10% der Energie dem Speicher zugeführt werden und 90% dem Verbraucher, wohingegen zu anderen Zeiten das Verhältnis beispielsweise andersherum ist. Diese Aufteilung erfolgt durch die Steuerung des Speichers bzw. durch eine zusätzliche Steuerung.
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In einer bevorzugten Variante weist das System eine Kommunikationsmöglichkeit des Computers und/oder der Steuerung mit Verbrauchsgeräten auf. Die Verbrauchsgeräte können beispielsweise Pumpen, Kühlschränke oder ähnliche elektrische Energieverbraucher des Verbrauchers sein. Über diese Kommunikation können den Geräten beispielsweise gewünschte oder unerwünschte Leistungsaufnahmeinformationen zugeführt werden. Einem Energieverbraucher (etwa Kühlschrank) kann beispielsweise die Information zugeführt werden, dass er z. Zt. relativ günstig Strom verbrauchen kann bzw. wann sich eine solche Stromverbrauchsmöglichkeit verteuern würde.
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Auch können den Verbrauchsgeräten Informationen mitgeteilt werden, die dazu führen, dass diese abgeschaltet werden. So können beispielsweise bestimmte Stand-By-Geräte von der Steuerung oder dem Computer ausgeschaltet bzw. vom elektrischen Stromnetz abgekoppelt werden und auch wieder angekoppelt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das System weiterhin eine weitere Energiequelle auf, wie beispielsweise eine regenerative Energiequelle und hierbei beispielsweise eine Fotovoltaikanlage. Auch ein Blockkraftwerk zur Erzeugung elektrischer Energie kann hier vorgesehen sein. Die elektrische Energie dieser Energiequelle kann in das Stromnetz eingespeist, in dem Speicher gespeichert oder bei dem Verbraucher verbraucht werden. Eine entsprechende Zuordnung erfolgt vorzugsweise durch die Steuerung des Speichers oder eine zusätzliche Steuerung.
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In einer bevorzugten Variante weist das System weiterhin eine Anzeige auf. Die Anzeige kann sowohl im Keller als auch im Wohnbereich eines Gebäudes vorgesehen sein. Die Anzeige kann eine oder mehrere der folgenden Möglichkeiten umfassen. Es wird beispielsweise der aktuelle Stromverbrauch des Verbrauchers angezeigt oder die aktuelle Stromeinspeisung in das Stromnetz. Weiterhin können die aktuellen Stromverbrauchskosten (oder Stromeinspeise- oder -abnahmevergütung) pro Zeiteinheit wie etwa pro Stunde, Minute oder Sekunde angezeigt werden. Auch können die tarifmäßig vorgesehenen Stromkosten (oder Vergütungen) angezeigt werden, wie beispielsweise der Preis/Vergütung einer Kilowattstunde.
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Ebenfalls können die akkumulierten Stromverbrauchskosten oder -gewinne in der vorgegebenen Zeiteinheit, wie innerhalb von einer Woche oder einem Monat, angezeigt werden. Die akkumulierten Stromverbrauchskosten oder Stromeinspeisungsgewinne sind die bisher innerhalb der vorgegebenen Zeiteinheit aufgelaufenen Kosten oder Gewinne.
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Auch können die Stromkosten oder die Stromeinspeisungsgewinne aus vorangegangenen vorgegebenen Zeiteinheiten, wie etwa die Stromkosten oder Stromeinspeisungsgewinne eines vorangegangen Monats oder einer vorangegangenen Woche, angezeigt werden.
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Weiter kann die Anzeige zeitabhängige Strombedarfs und/oder -einspeisungskurven darstellen, in denen beispielsweise der Tagesverlauf oder der Verlauf der letzten 24 h oder der letzten Tage wie etwa von mindestens 3, 5 oder 7 oder mehr Tagen grafisch dargestellt wird. Somit kann einem Betrachter relativ schnell ein Hinweis auf evtl. Stromverbraucher gegeben werden, die an ihrem tageszeitlichen Profil erkannt werden können.
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Gemäß einer eigenständigen Erfindung kann die oben erwähnte Anzeige so vorgesehen sein, dass sie alle anzeigbare Information auf einem Display gleichzeitig anzeigt. Ein Umblättern in verschiedene Ansichten zur Erfassung der oben erwähnten Informationen (oder von einem Teil davon) ist nicht nötig. Dies erleichtert den Umgang mit einer solchen Anzeige, ohne sich über die Funktionsweise erst Wissen aneignen zu müssen. Information zum Konfigurieren der Anzeige kann jedoch auf einer anderen Ansicht der Anzeige dargestellt werden.
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Weiterhin kann ein Zentralcomputer vorgesehen sein, der mit Steuerungen von mehreren Speichern kommunizieren kann bzw. kommuniziert und den Steuerungen Information oder Befehle zur Beeinflussung des Steuerverhaltens der Steuerung zuschickt. Umgekehrt kann der Zentralcomputer Informationen von mehreren Steuerungen erhalten, mit denen die Steuerungen den Zentralcomputer mit Informationen versorgen beispielsweise über den Ladestand des jeweils zugeordneten Speichers. Dies ermöglicht dem Zentralcomputer zentral gesteuert die dezentral aufgestellten Speicher insgesamt zu steuern. Die verschieden Speicher können beispielsweise an ein und demselben Stromversorgungsnetz hängen, welches von einer Transformatorstation mit der Nennspannung versorgt wird. Dies können somit die Speicher innerhalb einer Siedlung, eines Straßenzugs, einer Gemeinde oder einer Stadt sein. Sie können jedoch auch an verschiedenen Stromversorgungsnetzen mit jeweils einer verschiedenen Transformatorstation angeschlossen sein.
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Ein Zentralrechner kann beispielsweise mit den Steuerungen von mehr als 100, 1.000, 10.000 oder 100.000 Speichern kommunizieren. Hierbei erfolgt die Steuerung zentral, die Energiespeicherung jedoch dezentral. Die Kommunikation erfolgt gerade hierbei vorzugsweise asynchron, damit der Zentralcomputer nicht immer für jede Kommunikation direkt in Echtzeit zur Verfügung stehen muss.
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Die Kommunikation zwischen dem Zentralrechner und den Steuerungen erfolgt beispielsweise über ein IP-Protokoll und/oder ein GSM- oder UMTS-Protokoll. Die Kommunikation kann beispielsweise über SMS (Short Message) abgewickelt werden oder über Email. Die Kommunikation zwischen Zentralrechner und Steuerung kann z. B. über ein Mobilfunknetz erfolgen, das eine Netzwerkschnittstelle bei der Steuerung anspricht, die über ein Kabel zur Energieversorgung (mit z. B. Nennspannung von 110, 220 oder 230 V) mit der Steuerung kommunizieren kann, wobei die Kommunikation über das Kabel zur Energieversorgung durch Aufmodulieren von Information auf eine Grund(nenn)wechselspannung (von z. B. 50 oder 60 Hz) erfolgt.
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Es können mehrere Zentralcomputer vorgesehen sein, von denen jeder mit mehren wie etwa mehr als 100, 1.000, 10.000 oder 100.000 Steuerungen von Speichern kommunizieren kann. Die mehreren Zentralcomputer können ihrerseits miteinander kommunizieren, um Informationen auszutauschen, z. B. über zur Verfügung stehende Stromaufnahme- oder Abgabekapazitäten. Hierbei können z. B. zwei Zentralcomputer direkt miteinander kommunizieren, so dass Energie aus den Speichern des einen Zentralcomputers zu den Steuerungen des anderen Zentralcomputers transferiert wird, um dort direkt verbraucht oder seinerseits gespeichert zu werden. Es können auch mehrere Zentralcomputer wie etwa mehr als 10 oder 50 Zentralcomputer mit einem Oberzentralcomputer vernetzt sein, so dass jeder der Zentralcomputer mit dem Oberzentralcomputer kommunizieren kann, um z. B. Daten über Speicherauslastung oder freie Speicherkapazitäten auszutauschen. Die Kommunikation zwischen den Zentralcomputern und den Oberzentralcomputern ist vorzugsweise asynchron und/oder bidirektional. Die Kommunikation erfolgt beispielsweise über das Internet.
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Neben den Speichern, die bei Verbrauchern vorgesehen sind, bzw. die an dem Stromnetz eines Verbrauchers (siehe z. B. Anspruch 1 bis 10) angeschlossen sind, können auch Speicher mit einem Zentralcomputer kommunizieren, die bei einem Energieerzeuger (siehe z. B. Anspruch 22) vorgesehen sind.
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Um Strom von dem Speicher in das Stromnetz abzugeben kann ein Wandler vorgesehen sein, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und hierbei eine gewünschte Frequenz und eine zum Stromnetz passende Phasenbeziehung des Wechselstroms herstellen kann. Auch kann ein oder der Wandler vorgesehen sein, einen Wechselstrom in einen Gleichstrom zu wandeln, zum Laden des Speichers.
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Bei einem Verfahren, erhält eine Steuerung eines Speichers Information und/oder Befehle von einem Zentralcomputer und nutzt diese Information und/oder Befehle zur Steuerung der Be- oder Entladung des Speichers. Bei dem oder einem anderen Verfahren sendet die Steuerung Information an den Zentralcomputer. Bei den oder einem anderen Verfahren kommunizieren mehre Zentralcomputer, wie weiter oben oder weiter unten beschrieben miteinander oder mit einem Oberzentralcomputer.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Speicher für elektrische Energie bei einem Stromerzeuger, wie beispielsweise einem Windkraftwerk, einem Gezeitenkraftwerk oder einer Fotovoltaikanlage, vorgesehen. Dies ermöglicht dem Erzeuger der elektrischen Energie, Energie zwischenzuspeichern und zu Zeiten abzugeben, zu denen eine hohe Vergütung des regenerativ erzeugten Stroms erfolgt. Die Spannung, die der Speicher aufnehmen kann oder abgeben kann, ist gleich der Spannung, die der Stromerzeuger erzeugen kann, oder die von dem Stromerzeuger in ein allgemeines Stromleitungsnetz einspeist werden kann.
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Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den beiliegenden Figuren gezeigt. Dabei zeigt:
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1: eine beispielhafte Ausführungsform des Speichers und des Systems;
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2: eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Systems von mehren Steuerungen und einem Zentralcomputer.
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In der 1 ist ein Speicher 1 gezeigt, der an ein Stromnetz 2 angeschlossen ist. Der Speicher 1 weist eine Steuerung 4 auf, die die Funktionsweise (insbesondere das Aufladen und das Entladen) des Speichers beeinflusst und auch weitere Steuerungsfunktionen übernehmen kann.
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Über die Steuerung 4 ist beispielsweise eine Fotovoltaikanlage 16 zugeschaltet bzw. zuschaltbar, deren Energie sowohl dem Verbraucher 15 zugeführt als auch in das Stromnetz 2 eingespeist werden kann.
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Der Verbraucher ist in der 1 als ein Haus 15 mit zwei Wohnbereichen 20, 21 und einem Keller 19 dargestellt. Der Wohnbereich 20 wird über ein dreiphasiges Stromnetz 5 versorgt, wobei an jeder Phase eine oder mehrere Steckdosen 6, 7, 8 angeschlossen werden können oder sonstige Stromverbraucher angeschlossen sein können.
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Die Wohneinheit 21 wird mit einem dreiphasigen Anschluss 9 über Steckdosen 10, 11, 12 mit elektrischer Energie versorgt. Die Bereitstellung der Energie bei den Steckdosen 6 bis 8 und 10 bis 12 erfolgt durch die Steuerung 4. Die Energie kann beispielsweise dem Speicher 1 entstammen oder unmittelbar dem Stromnetz 2 oder auch der Fotovoltaikanlage 16 oder einer Mischung aus zwei oder drei dieser Energiequellen, bzw. Speicher.
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Die Fotovoltaikanlage 16 ist hier stellvertretend für jegliche Art von zusätzlicher Energieversorgung dargestellt, wie beispielsweise einem Wasserrad oder einem Blockkraftwerk.
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Zu dem Speicher ist ein Computer 16 vorgesehen, der an die Steuerung 4 angeschlossen ist. Dies ermöglicht die Verwaltung bzw. Programmierung der Steuerung 4 über ein komfortables Softwareprogramm auf dem Computer 16.
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Jeder Wohneinheit 20, 21 kann eine Anzeige 17, 18 zugeordnet werden, die bestimmte Informationen zum Stromverbrauch darstellen, wie oben beschrieben.
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Die Steckdose 13 ist über ein elektrisches Kabel mit der Steuerung 4 verbunden. Über dieses elektrische Kabel können neben der Energieversorgung der Steckdose 13 auch Informationen versandt werden, die von einem Netzwerkschnittstellengerät 14 über die Kontakte der elektrischen Steckdose 13 abgegriffen werden können. Das Netzwerkschnittstellengerät 14 kann beispielsweise mit einem GSM oder UMTS-Netzwerk kommunizieren bzw. Teil eines Wireless Local Area Networks sein. Auf diese Art und Weise kann die Steuerung 4 mit der Außenwelt (z. B. einem Zentralcomputer) kommunizieren, wobei die Kommunikation über eine Energieversorgungsleitung, wie beispielsweise ein dreiadriges Kupferkabel, erfolgt. Die durch diese Leitung übermittelte Information wird einer Netzwerkschnittstelle für ein digitales Netzwerk zur Verfügung gestellt. Information, die durch die Netzwerkschnittstelle empfangen wird, kann über die Leitung von Steckdose 13 zur Steuerung 4 an die Steuerung 4 geschickt werden.
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In 2 ist eine Variante gezeigt, bei der mehrere Speicher 1 vorgesehen sind, wobei jeder Speicher 1 über eine Steuerung 4 verfügt. Jeder der in 2 dargestellten Speicher 1 kann z. B. dem Speicher aus 1 entsprechen. Die Speicher sind als an einem Stromnetz 2 anhängend dargestellt. Mehrere Speicher können in verschiedenen Gebäuden untergebracht sein, beispielsweise in verschiedenen Gebäuden einer Siedlung oder eines Straßenzugs. Ein Stromnetz 2 wird beispielsweise von einer Transformatorenstation mit elektrischer Energie versorgt. Mehrere Speicher können jedoch auch an verschiedenen Stromnetzen hängen, die jedes von einer anderen Transformatorenstation mit Energie versorgt wird.
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Mehrere Steuerungen 4 sind durch ein (nur schematisch dargestelltes) Telekommunikationsnetzwerk 25 mit einem Zentralcomputer 26 verbunden. Der Zentralcomputer 26 kann auf die Steuerungen 4 Einfluss nehmen und beispielsweise Befehle zur Aufnahme oder Abgabe von gespeicherter Energie geben. Umgekehrt können die Steuerungen 4 Informationen, beispielweise über den Ladungsstand eines der Steuerung 4 zugeordneten Speichers 1 und/oder zu erwartende Energieabnahme eines zugeordneten Verbrauchers o. ä. an den Zentralcomputer 26 übermitteln. Damit lässt sich beispielweise Information über den Gesamtstromverbrauch, die Gesamteinspeisung etc. von mehren Steuerungen bzw. den zugeordneten Speichern 1, zentral erfassen und/oder verarbeiten, was seinerseits zur Einflussnahme auf die mehren Steuerungen 4 herangezogen werden kann.
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Von den Zentralcomputern 26 können mehrere vorgesehen sein, wobei jeder dieser Zentralcomputer 26 mit mehreren Steuerungen 4 kommunizieren kann und die mehren Zentralcomputer auch untereinander miteinander kommunizieren z. B. zum Austausch von Daten über Stromverbrauch oder -einspeisung oder freie Speicherkapazitäten oder verfügbaren gespeicherten Strom. Auch können mehrere Zentralcomputer mit einem gemeinsamen Oberzentralcomputer zum Datenaustausch kommunizieren.
