DE102010017264A1

DE102010017264A1 - System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes

Info

Publication number: DE102010017264A1
Application number: DE102010017264A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: ENTRASON GmbH
Current assignee: SMA Solar Technology AG
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes, dem mindestens ein lokaler Stromerzeuger (10) und eine Mehrzahl von lokalen Stromverbrauchern (20) zugeordnet ist. Es ist mindestens eine Messeinrichtung (11) zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe des mindestens einen Stromerzeugers (10) und mindestens eine Messeinrichtung (21) zur Bestimmung der aktuellen Leistungsaufnahme der Stromverbraucher (20) vorgesehen. Ein Steuergerät (30) ist zur Erfassung der erzeugten Leistung des mindestens einen Stromerzeugers (10) und der aufgenommenen Leistung der Stromverbraucher (20) mit den Messeinrichtungen (11, 21) verbindbar und bestimmt ein Steuersignal, das vom Verhältnis der Leistungsabgabe zur Leistungsaufnahme abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes, dem mindestens ein lokaler Stromerzeuger und eine Mehrzahl von lokalen Stromverbrauchern zugeordnet ist.
Die Verbreitung von lokalen Stromerzeugern, die an oder in unmittelbarer Nähe eines (Wohn-)Gebäudes betrieben werden, hat zunehmend Auswirkung auf die Stromvertriebsnetze. Zum größten Teil nutzen solche lokalen Stromerzeuger regenerative Energiequellen. Derartige Stromerzeuger wie Photovoltaik- oder Windkraftanlagen sind üblicherweise nicht regelbar und produzieren zu Spitzenzeiten mehr Energie als typischerweise lokal von dem Gebäude zugeordneten Stromverbrauchern verbraucht wird. Der Überschuss wird in das regionale Stromverteilernetz eingespeist und vom Betreiber oder Betreiberverbund des Stromversorgungsnetzes den Betreibern der lokalen Stromerzeuger gemäß gesetzlicher Vorgaben vergütet.
Die Stromversorgungsnetze werden durch die dabei auftretenden Spitzenströme jedoch unter Umständen stark belastet, was die Stromverteilung in den Stromverteilernetzen verlustreicher werden lässt und gegebenenfalls die Bereitstellung größerer Transportkapazitäten erforderlich macht. Zudem steigt der Bedarf an schnell regelbaren Kraftwerken wie z. B. Erdgas-Turbinen-Kraftwerken, mit denen die Diskrepanz zwischen benötigter und angebotener Energiemenge im gesamten Stromverteilernetz kompensiert werden kann. Entsprechend verringert sich der Anteil von Grund- und Mittellastkraftwerken, die gegenüber den schnell regelbaren Kraftwerken jedoch kontinuierlicher und meist mit besserem Wirkungsgrad arbeiten können. All dieses behindert den ökologisch sinnvollen Ausbau und die effektive Nutzung regenerativer Energiequellen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes zu schaffen, das zu einer Entlastung der Stromverteilernetze beiträgt und eine möglichst effektive Nutzung der lokal erzeugten Energie, insbesondere regenerativer Energie, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen, unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch ein Gebäude mit zugeordneten lokalen Stromerzeugern und Stromverbrauchern und einem System zu deren Steuerung.
In der Figur ist als Beispiel für ein Gebäude 1 ein Wohnhaus mit angrenzender Garage in einem Schnittbild schematisch dargestellt. Das Gebäude 1 weist lokale Stromerzeuger 10 und lokale Stromverbraucher 20 auf. Im Einzelnen ist als Stromerzeuger 10 eine Photovoltaikanlage 10a und ein sogenannter Kombi-Heizkessel 10b, der in Kraft-Wärme-Kopplung ausgeführt sowohl Wärme für eine Heizungs- oder Warmwasseranlage als auch parallel dazu erzeugten Strom bereitstellen kann. Kombi-Heizkessel sind zum Beispiel auf Basis von Miniatur-Gasturbinen oder Hochtemperaturbrennstoffzellen oder in Form von kleinen Blockheizkraftwerken (BHKW) erhältlich.
Wenn im Folgenden von Stromerzeugern 10 gesprochen wird, ist damit entweder die Gesamtheit der lokalen Stromerzeuger 10 oder ein nicht näher bestimmter Stromerzeuger 10 bezeichnet. Bei Verweis auf einen speziellen dieser Stromerzeuger wird bei den Bezugszeichen der Buchstabe, also 10a, 10b, zur Unterscheidung mit angegeben. Diese Regelung gilt sinngemäß auch für die im Weiteren beschriebenen Komponenten.
Im Gebäude 1 ist weiterhin eine Mehrzahl von Stromverbrauchern 20 vorhanden. Beispielhaft sind Küchengeräte wie ein Kühlschrank 20a und ein Herd 20b, Haushaltsgeräte wie eine Waschmaschine 20c und ein Wäschetrockner 20d, Unterhaltsgeräte 20e sowie eine Raumklimaanlage 20f als Stromverbraucher 20 ausgewiesen. Die zu den Stromerzeugern 10 und den Stromverbrauchern 20 führenden Stromleitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Den Stromerzeugern 10 sind Messeinrichtungen 11 zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe des jeweiligen Stromerzeugers 10 zugeordnet. Im Fall der Photovoltaikanlage 10a ist eine solche Messeinrichtung 11a beispielhaft in einem Wechselrichter für den erzeugten Solarstrom integriert. Im Fall des Kombi-Heizkessels 10b wird ein extern angeordneter Wechselstromzähler als Messeinrichtung 11b zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe des Kombi-Heizkessels 10b eingesetzt.
Weiterhin steht eine Messeinrichtung 21 zur Bestimmung der aktuell von den Stromverbrauchern 20 aufgenommenen (verbrauchten) Leistung zur Verfügung. Zu diesem Zweck können Messeinrichtungen 21 an einzelnen der Stromverbraucher 20 bzw. in deren Zuleitung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, einen oder mehrere, gegebenenfalls in einem Gehäuse vereinigte Haushaltsanschluss-Stromzähler zu diesem Zweck einzusetzen, wie es im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Stromzähler neuerer Bauart sind nicht mehr nach einem Wirbelstrom-Bremsen-Messprinzip ausgeführt, sondern arbeiten elektronisch und sind üblicherweise in der Lage, neben einem kumulierten Stromverbrauch auch aktuelle Strom- bzw. Leistungsaufnahmen der angeschlossenen Verbraucher auszugeben.
Erfindungsgemäß ist ein Steuergerät 30 vorgesehen, das mit einem oder mehreren Ein- und Ausgängen 31 versehen ist, über das das Steuergerät 30 mit den Messeinrichtungen 11 und 21 verbunden ist. In der schematischen Zeichnung sind diese Verbindungen als gestrichelte Linien dargestellt. Der Illustration halber sind diese Verbindungen sternförmig als Punkt-Zu-Punkt-Verbindungen zwischen dem Steuergerät 30 und den Messeinrichtungen 11 und 21 ausgeführt. Alternativ ist jedoch auch möglich, eine Verbindung über ein Netzwerk zu realisieren, das eine andere als eine sternförmige Topologie aufweist. Im Rahmen der Anmeldung umfasst der Begriff „Verbindung” neben einer leitungsgebundenen Verbindung auch eine drahtlose Verbindung.
Über die genannten Verbindungen werden dem Steuergerät die gemessenen Werte der aktuellen Leistungsabgabe der Stromerzeuger 10 sowie des Leistungsverbrauchs der Stromverbraucher 20 übertragen. Die Übertragung kann dabei, abhängig von der Art der gewählten Verbindung und einem eventuell genutzten Bus-System und -Protokoll, entweder analog oder digital erfolgen. Bei digitaler Übertragung können bekannte Technologien bzw. Übertragungsstandards wie zum Beispiel Ethernet, WLAN (Wireless Local Area Access Network), Bluetooth, ZigBee, Powerline (also die Übertragung von Daten über das Stromnetz), Z-Wave, MMS nach IEC61850 usw. eingesetzt werden.
Das Steuergerät erfasst die übermittelten Werte der Leistungsabgaben und -aufnahmen. Falls mehrere Messeinrichtungen 11, wie beispielsweise hier die Messeinrichtung 11a in Wechselrichtern der Photovoltaikanlage 10a und die Messeinrichtung 11b, die dem Kombi-Heiz-Kessel 10b zugeordnet ist, werden die übermittelten Werte aufsummiert zu einer insgesamt im Gebäude 1 erzeugten Gesamtleistung. Entsprechend werden, falls mehr als eine Messeinrichtung 21 zur. Bestimmung des Stromverbrauchs vorgesehen ist, auch diese Daten zu einer Gesamtverbrauchsleistung aufsummiert. Das Steuergerät 30 bestimmt ein Steuersignal, das vom Verhältnis der ermittelten gesamten erzeugten Leistung zur Gesamt-Verbrauchsleistung abhängt. Falls die Messeinrichtung 21 nicht die von den Stromverbrauchern 20 verbrauchte Leistung anzeigt, sondern die Differenz zwischen verbrauchter und erzeugter Leistung, wird das entsprechend vom Steuergerät 30 berücksichtigt.
In einer ersten Ausgestaltung des Steuergeräts 30 ist eine Anzeigeneinrichtung 32 vorgesehen, die das ermittelte Steuersignal visualisiert. Dabei kann die Anzeigeneinrichtung 32 unmittelbar am Steuergerät 30 angeordnet sein, oder aber extern ausgeführt sein und mit dem Steuergerät 30 verbunden sein. Die Anzeigeneinheit 32 ist so ausgestaltet, dass sie bevorzugt in einem der Wohnräume an prominenter und leicht einsehbarer Stelle positioniert werden kann. Wenn die Anzeigeeinrichtung 32 integral mit dem Steuergerät 30 ausgeführt ist, bietet sich eine Verbindung zu den weiteren Komponenten über ein Netzwerk oder bevorzugt drahtloses Netzwerk an, um die Zahl der zum Steuergerät 30 geführten Leitungsverbindungen klein zu halten. Wenn die Anzeigeeinrichtung 32 getrennt vom Steuergerät 30 ausgeführt ist, ergeben sich aus der Anordnung der Anzeigeeinrichtung 32 innerhalb des Gebäudes 1 keine Einschränkungen für das Steuergerät 30, jedoch sollte die Verbindung zwischen dem Steuergerät 30 und der Anzeigeeinrichtung 32 sich auf möglichst wenige Kabel beschränken oder auch drahtlos ausgeführt sein.
Die Anzeigeneinheit 32 ist dazu eingerichtet, das Verhältnis der insgesamt erzeugten Leistung zur insgesamt verbrauchten Leistung in möglichst einfacher und intuitiv erfassbarer Weise darzustellen. Beispielsweise ist eine farbliche, an eine Ampel angepasste Darstellung möglich, bei der eine grüne Farbe andeutet, dass der Energieverbrauch im Gebäude 1 größer ist als die lokale Energieerzeugung, eine rote Farbe andeutet, dass weniger Energie erzeugt wird als verbraucht wird und eine gelbe Farbe andeutet, dass Erzeugung und Verbrauch innerhalb gewisser vorgegebener Toleranzgrenzen gleich sind. Die grüne Farbe ist ein unmittelbarer Hinweis an einen Benutzer, dass weitere Verbraucher zugeschaltet werden können, die dann, zumindest teilweise, auch noch von lokal erzeugter Energie versorgt werden. Auf diese Weise wird der Benutzer angeleitet, möglichst die gesamte lokal erzeugte Energie im Gebäude 1 auch in diesem Gebäude zu verbrauchen. Als Folge sinkt die in das Stromverteilernetz eingespeiste Energie, wodurch dieses weniger stark belastet wird. Durch das System zur Steuerung des Energiehaushalts wird motiviert, die Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs an die Zeitabhängigkeit der lokalen Stromerzeugung anzupassen.
Neben der Berücksichtigung des Verhältnisses der erzeugten zur verbrauchten aktuellen Leistung kann zudem vorgesehen sein, zusätzlich die absolute Größe der erzeugten und/oder verbrauchten Leistung zu berücksichtigen. Falls sich erzeugte Leistung und verbrauchte Leistung auf einem sehr niedrigen Niveau bewegen, ist eine Anweisung an den Benutzer weitere Verbraucher einzuschalten nicht zwingend sinnvoll, da bereits das Zuschalten eines Verbrauchers mit nur geringer Leistungsaufnahme das Verhältnis von erzeugter zu aufgenommener Leistung unmittelbar ändern kann.
Es ist auch möglich, über die Anzeigeneinrichtung 32 zu signalisieren, welcher Stromverbraucher 20 oder Verbrauchertyp noch betrieben werden könnte, ohne dass es dazu kommt, dass die erzeugte Leistung kleiner wird als die verbrauchte Leistung. Dazu können beispielsweise Piktogramme der entsprechenden Stromverbraucher 20 angezeigt werden. Zur Anpassung des Stromverbrauchs an die Stromerzeugung bieten sich insbesondere solche Stromverbraucher 20 an, deren Einsatz nicht zwingend an eine bestimmte Tageszeit gekoppelt ist. Solche Stromverbraucher sind beispielsweise die Waschmaschine 20c oder der Wäschetrockner 20d.
Auch wenn, wie beschrieben, das Steuersignal auf den aktuellen Leistungswerten basiert, ist eine Berücksichtigung zurückliegender Werte der Leistungsabgaben der Stromerzeuger 10 und der Leistungsaufnahmen der Stromverbraucher 20 möglich. Die zurückliegenden Werte können benutzt werden, um eine zu erwartende erzeugte Leistung und einen zu erwartenden Verbrauch vorausschauend zu bestimmen. Die für einen gewissen Zeitraum im Voraus bestimmten Werte können mit einem Gewichtungsfaktor versehen mit den aktuell bestimmten Werten verrechnet werden. Die auf diese Weise modifizierten Werte der erzeugten und verbrauchten Leistung werden dann der Bestimmung des Steuersignals zugrunde gelegt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Systems zur Steuerung des Energiehaushalts sind einigen oder mehreren der Stromverbraucher 20 Schalteinrichtungen 22 zugeordnet, über die ein Betriebszustand des jeweiligen Stromverbrauchers 20 gesteuert werden kann. Die Schalteinrichtungen 22 können dabei externe Vorschaltgeräte sein, wie beispielsweise in der Zeichnung beim Schaltgerät 22a, das die Stromzufuhr für den Kühlschrank 20a einschalten oder unterbrechen kann. Im Zuge von immer moderner werdenden Haushaltsgeräten, die intern bereits über Mikrocontroller gesteuert werden, ist es zudem möglich, dass die Schalteinrichtung 22 bereits im Gerät integriert ist und das Haushaltsgerät mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle zur Steuerung der Schalteinrichtungausgestattet ist. In der Zeichnung ist das beispielsweise für die Waschmaschine 20c und den Wäschetrockner 20d dargestellt. Die Geräte weisen beispielsweise eine Schnittstelle für eine Internet- oder ähnliche Netzwerkverbindung auf, über die ihr Betriebszustand abgefragt und eingestellt werden kann.
Die Schalteinrichtungen 22 sind wie die Messeinrichtungen 11, 21 mit dem Steuergerät 30 verbunden. In dieser Ausgestaltung ist das Steuergerät 30 nicht auf eine Signalisierung der aktuellen Leistungserzeugungs- und Verbrauchswerte beschränkt, sondern steuert Stromverbraucher 20 selbsttätig abhängig von den ermittelten Werten für die erzeugte Leistung und die verbrachte Leistung. Dabei kann zudem ein vom jeweiligen Stromverbraucher 20 in umgekehrter Datenrichtung bereitgestellter und übermittelter Betriebszustand ausgewertet werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Waschmaschine 20c dem Steuergerät 30 mitteilt, dass die Waschmaschine 20c mit Wäsche gefüllt ist und bereit ist, gesteuert durch das Steuergerät 30 mit dem Waschvorgang zu beginnen. Übersteigt die erzeugte Leistung die aktuell verbrauchte Leistung übermittelt das Steuergerät 30 ein entsprechendes Signal an die Schalteinrichtung 22c der Waschmaschine 20c um den Waschvorgang zu starten. Dabei kann zusätzlich berücksichtigt werden, ob prognostizierte Erzeugungs- und Verbrauchswerte darauf hinweisen, dass das Überangebot an lokal erzeugter Leistung auch für die Dauer des Waschvorgangs höchstwahrscheinlich gegeben sein wird.
In dieser Ausgestaltung wird das Steuergerät 30 im Zusammenspiel mit den Messeinrichtungen 11, 21 und den gesteuerten Stromverbrauchern 20 zu eifern Regelkreis, durch den der Stromverbrauch dem lokal erzeugten Stromangebot angepasst wird.
Neben Geräten, die sich augenscheinlich für eine verzögerte Inbetriebnahme dieser Art eignen, wie die Waschmaschine 20c, der Wäschetrockner 20d oder auch ein eventuell vorhandener elektrisch betriebener Warmwasserspeicher-Erwärmer, sind auch andere Geräte im zeitlichen Verlauf ihres Stromverbrauchs kontrollierbar. Als Beispiel ist hier der Kühlschrank 20a gezeigt, der beispielsweise gesteuert über die Schalteinrichtung 22a zu Zeiten, in denen ein Überangebot an selbst erzeugter Energie bereitsteht, auf eine niedrigere Temperatur gebracht wird, die unterstützend gegebenenfalls durch im Kühlraum verteilte Kühlakkus auch längere Zeit aufrechtgehalten werden kann. In jedem Fall kann zudem vorgesehen sein, die Leistungsangebots-abhängige Steuerung mit einer Zeitsteuerung zu koppeln, um z. B. sicherzustellen, dass ein Vorgang unabhängig von den Werten der erzeugten und verbrauchten Leistung spätestens zu einem vorgebbaren Zeitpunkt ausgeführt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des Systems sind neben den Stromerzeugern 10 und den Stromverbrauchern 20 Stromspeicher 40 im oder am Gebäude 1 vorgesehen. In der Zeichnung ist beispielhaft eine Speicherbatterie 40a im Keller des Gebäudes 1 vorhanden und ein Elektroauto 40b in der Garage. Als Technologie für die Speicherbatterie 40a stehen beispielsweise neben bekannten Blei- oder Nickel-Cadmium oder Lithium-Ionen-Akkus auch Speichereinrichtungen auf der Basis von Elektrolysezellen und Brennstoffzellen zur Verfügung. Letztlich ist jede Speichereinrichtung, die direkt oder indirekt von dem Steuergerät steuerbar ist, als Speicherbatterie 40 geeignet.
Die Stromspeicher 40 sind jeweils mit einer Steuereinrichtung 41 ausgestattet, die der Steuerung und Überwachung eines Lade- und Entladevorgangs sowie der Bereitstellung von Informationen über den Ladezustand und die Speicherkapazität dient. Diese Steuereinrichtungen 41 sind ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät 30 verbunden. Je nach Verhältnis von erzeugter zu aktuell verbrauchter Leistung können die Stromspeicher 40 wie Stromerzeuger oder Stromverbraucher eingesetzt werden. Gesteuert vom Steuergerät 30 dienen auch sie somit der Anpassung des lokalen Energiebedarfs an das Energieangebot.
Während sich für die Nutzung der Speicherbatterie 40a keine zeitlichen Einschränkungen im Hinblick auf ihren Ladezustand ergeben, unterliegt die Nutzung der Batterie des Elektroautos 40e naturgemäß gewissen zeitlichen Einschränkungen. Hier kann vorgesehen sein, Randbedingungen im Steuergerät 30 zu hinterlegen, um sicherzustellen, dass das Elektroauto 40e zu Zeiten, in denen es benötigt wird, auch mit aufgeladener Batterie verfügbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des Systems zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes 1 ist vorgesehen, weitere für den Energiehaushalt relevante Komponenten des Gebäudes 1 durch das Steuergerät zu steuern, um Synergieeffekte zwischen allen am Energiehaushalt beteiligten Geräten oder Komponenten ausnutzen zu können. Als Beispiel ist in der Zeichnung eine motorbetriebene und so steuerbare Jalousie 50 und eine Raumklimaanlage 50b gezeigt. Zudem kann vorgesehen sein, Sensoren für Umgebungsbedingungen, z. B. Temperaturen und Wetterbedingungen, bereitzustellen und mit dem Steuergerät 30 zu verbinden. Entscheidungen über ein Zu- und Abschalten von Stromverbrauchern 20 oder eine Steuerung beispielsweise der automatischen Jalousie 50a oder der Raumklimaanlage 50b oder weiterer, für den Energiehaushalt relevanter Komponenten kann neben den aktuellen Leistungswerten auch von den von den Sensoren bereitgestellten Informationen erfolgen.
Auch Kommunikationskanäle 52, wie beispielsweise eine kabelgebundene Internetverbindung 52a oder eine Mobilfunkverbindung 52b, z. B. über GSM (Global System for Mobile Communications) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), können zur Bereitstellung von Informationen für das Steuergerät 30 oder zur Darstellung von Informationen des Steuergeräts 30 hinzugezogen werden. Über die Kommunikationskanäle 52 können beispielsweise Wetterprognosen in das Steuerverhaltendes Steuergeräts 30 einfließen. Weiterhin können von einem Betreiber des Stromverteilernetzes, an das das Gebäude 1 angekoppelt ist, in das Steuerverhalten des Steuergeräts 30 einfließen. Beispielsweise kann auf diese Weise erreicht werden, dass ein Überschuss an lokal erzeugter Energie in das Stromverteilernetz eingespeist wird, wenn in diesem gerade ein erhöhter Energiebedarf besteht.
Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung des Systems möglich, die im Steuergerät 30 zusammengetragenen Informationen nicht nur zur induzierten (und manuell ausgeführten) oder automatischen Steuerung von Stromverbrauchern 20 einzusetzen, sondern darüber hinaus auch zur Überwachung der korrekten Funktion einzelner Komponenten des Systems oder ihrem Zusammenspiel. Auch Diskrepanzen zwischen prognostizierten und tatsächlichen Werten der erzeugten und verbrauchten Leistung können dabei als Indizien für Fehlfunktionen herangezogen werden. Insbesondere ist auch eine Alterungsüberwachung einer Photovoltaik-Anlage möglich.
Zu Warnzwecken kann das System mit einer lokalen Alarmeinrichtung 53 versehen sein, die auf eine relevante Fehlfunktion des Systems oder einzelner Komponenten aufmerksam macht. Eine Warnung kann auch über einen der Kommunikationskanals 52 ausgegeben werden, z. B. in Form einer SMS (Short Message Service) auf ein Mobiltelefon. Es kann auch vorgesehen sein, dass über einen der Kommunikationskanäle 52 vom Steuergerät 30 Statusinformationen über alle angebundenen Komponenten (Stromerzeuger 10, Stromverbraucher 20, Stromspeicher 30, sonstige Komponenten 50) zur Information oder abgerufen werden können. Auch eine Fernwartung einzelner Komponenten über das Steuergerät 30 ist denkbar.
Weiterhin kann das Steuergerät 30 neben der zuvor dargestellten Steuerung des elektrischen Energiehaushalts eines Gebäudes, auch den thermischen Energiehaushalt überwachen und kontrollieren. Dazu ist das Steuergerät in einer weiteren Ausgestaltung mit einer Heizungsanlage verbunden, wie z. B. in der Figur mit dem Kombi-Heizkessel 10b. Das Steuergerät 30 wird so zur umfassenden Steuerungs- und Überwachungszentrale des gesamten Energiehaushalts eines Gebäudes.
Der Flexibilität halber ist das Steuergerät 30 zumindest teilweise programmgesteuert, bevorzugt mit einem modularen, leicht ergänzbaren Aufbau.
In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen basiert die Funktion des Steuergeräts 30 im Wesentlichen auf den ermittelten oder prognostizierten Leistungswerten der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, diese Werte vor ihrem Vergleich vom Steuergerät mit einem Gewichtungsfaktor zu gewichten, der an Strombezugskosten oder Stromeinspeise-Gewinne gekoppelt ist. Dazu können entsprechende Informationen, beispielsweise angegeben in Cent pro Kilowattstunde für einen Eigenverbrauch von erzeugter Leistung, einen Verbrauch von über das Stromversorgungsnetz zugeführter Leistung und von Erträgen für das in das Stromversorgungsnetz eingespeister Leistung herangezogen werden. Diese Informationen können gespeichert vorliegen oder aber bevorzugt aktuell über einen der Kommunikationskanäle 52 bezogen werden. Dabei ist auch denkbar, dass Randbedingungen, wie beispielsweise eine Änderung der Kosten und Preise abhängig von der absoluten oder relativen Menge von in das Stromverteilernetz eingespeister Energie, mitberücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang sind auch Modelle denkbar, bei denen die Kosten oder Erträge vom Stromversorgungsunternehmen, das das Stromverteilernetz betreibt, je nach Bedarf im Stromverteilernetz variabel gehalten sind und entsprechend jeweils aktuell dem Steuergerät 30 übermittelt werden.
Das Steuergerät 30 kombiniert und optimiert auf diese Weise ökologische und ökonomische Aspekte des Energiehaushaltes eines Gebäudes.
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 Nicht-Patentliteratur

IEC61850 [0014]

Claims

System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes, dem mindestens ein lokaler Stromerzeuger (10) und eine Mehrzahl von lokalen Stromverbrauchern (20) zugeordnet ist, mit a. mindestens einer Messeinrichtung (11) zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe des mindestens einen Stromerzeugers (10); b. mindestens einer Messeinrichtung (21) zur Bestimmung der aktuellen Leistungsaufnahme der Stromverbraucher (20) und c. einem Steuergerät (30), wobei das Steuergerät (30) zur Erfassung der erzeugten Leistung des mindestens einen Stromerzeugers (10) und der aufgenommenen Leistung der Stromverbraucher (20) mit den Messeinrichtungen (11, 21) verbindbar ist und ein Steuersignal bestimmt, das vom Verhältnis der Leistungsabgabe zur Leistungsaufnahme abhängt.
System nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät (30) eine optische Anzeigeneinrichtung (32) aufweist, die einen Zustand des Steuersignals visualisiert.
System nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend mindestens eine einem Stromverbraucher (20) zugeordnete ansteuerbare Schalteinrichtung (22), über die ein Betriebszustand und damit die Leistungsaufnahme des entsprechenden Stromverbrauchers (20) eingestellt werden kann, wobei das Steuergerät zur Ansteuerung der Schalteinrichtung mit dieser verbindbar ist und die Schalteinrichtung in Abhängigkeit eines Zustands des Steuersignals ansteuert.
System nach Anspruch 3, bei dem über die Schalteinrichtungen (22) Stromverbraucher (20) derart angesteuert werden, dass die aufgenommene Leistung der Stromverbraucher (20) im Wesentlichen der erzeugten Leistung des mindestens einen Stromerzeugers (10) entspricht.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Steuersignal von der Steuereinrichtung (30) zudem anhand von in der Vergangenheit liegenden Werten der erzeugten Leistung und der aufgenommen Leistung abhängig ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Steuergerät (30) dazu eingerichtet ist, Informationen über einen externen Kommunikationskanal (52) zu empfangen, und wobei das Steuersignal zudem von den empfangenen Informationen abhängig ist.
System nach Anspruch 6, bei dem die empfangenen Informationen einen Strombedarf- oder -überschuss in einem Stromverteilernetz, mit dem das Gebäude (1) verbunden ist, betreffen.
System nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die empfangenen Informationen einen Stromkosten und Einspeisevergütungen in einem Stromverteilernetz, mit dem das Gebäude (1) verbunden ist, betreffen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Steuergerät (30) dazu eingerichtet ist, Informationen von Sensoren (51) zu empfangen, und wobei das Steuersignal zudem von den empfangenen Informationen abhängig ist.
System nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem Stromspeicher (40) vorgesehen sind, die gesteuert von der Steuereinrichtung (30) wahlweise als Stromerzeuger (10) oder Stromverbraucher (20) eingesetzt sind.