DE102010022746A1

DE102010022746A1 - Verfahren zum Betrieb einer Stromerzeugungsanlage

Info

Publication number: DE102010022746A1
Application number: DE102010022746A
Authority: DE
Inventors: Dr. May Gunther
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-08
Also published as: DE102010048356A1; EP2577634A1; WO2011151005A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Stromerzeugungsanlage (100) umfassend eine Anzahl von verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') und wenigstens eine Steuereinheseinheiten (150, 150') drahtlos kommuniziert, um Steuerdaten zu übertragen, wobei von wenigstens einer der verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') eine vorbestimmbare Aktion ausgeführt wird, wenn sie über wenigstens einen vorbestimmbaren Zeitraum keine gültigen Steuerdaten empfangen hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Stromerzeugungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechend betriebene Stromerzeugungsanlage.
Stand der Technik
Eine gattungsgemäße Stromerzeugungsanlage ist beispielsweise in der US 2009/0188488 A1 beschrieben und umfasst eine Steuereinheit sowie eine Anzahl von verteilten Stromerzeugungseinheiten, welche drahtlos miteinander kommunizieren. Die Stromerzeugungseinheiten sind als Fotovoltaikmodule ausgebildet und weisen jeweils ein Ausrichtungselement auf, um das Modul möglichst optimal zur Sonne hin auszurichten. Während des Betriebs überträgt die Steuereinheit unterschiedliche Daten umfassend beispielsweise geographische Daten, Zeitdaten, Winddaten, Programme usw., auf Grundlage derer die jeweiligen Ausrichtungseinheiten die Ausrichtung vornehmen. Durch die drahtlose Kommunikation können aufwändige Kabelverbindungen eingespart werden. Jedoch ist eine drahtlose Kommunikation störungsanfälliger als eine drahtgebundene Kommunikation, so dass an dieser Stelle Verbesserungsbedarf besteht.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Stromerzeugungsanlage sowie eine entsprechend betriebene Stromerzeugungsanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung kann den Betrieb und insbesondere die Sicherheit einer Stromerzeugungsanlage mit verteilten Stromerzeugungseinheiten verbessern, indem von wenigstens einer der Stromerzeugungseinheiten eine vorbestimmbare oder vorbestimmte Aktion ausgeführt wird, wenn die Stromerzeugungseinheit über wenigstens einen vorgebbaren Zeitraum keine gültigen Steuerdaten empfängt. Darunter fällt bspw. das Ausbleiben eines Empfangs ebenso wie das Empfangen von ungültigen Steuerdaten, bspw. von übertragungsfehlerbehafteten Steuerdaten. Der vorgebbare Zeitraum ist zweckmäßigerweise deutlich länger als der übliche Abstand zwischen zwei Kommunikationsereignissen. Erfindungsgemäß können somit insbesondere Beschädigungen vermieden werden, wenn in gefährlichen Situationen die Steuereinheit ausfällt oder allgemein die Kommunikation gestört ist.
In diesem Zusammenhang kann die vorbestimmte Aktion insbesondere das Einnehmen einer sicheren Position sein. Beispielsweise sollten Solarmodule bei Auftreten von starken Winden (bspw. bei Überschreiten einer vorgebbaren Windgeschwindigkeit) in eine windsichere Stellung fahren, um nicht beschädigt zu werden. Entsprechendes gilt für Windkraft- oder Meeresströmungsenergieanlagen. Auch ist es bei sogenannten Solarturmanlagen, bei denen die Sonne mittels einer Anzahl von verteilten Spiegelelementen auf einen zentralen Punkt gelenkt wird, zweckmäßig, dass einige oder alle Spiegelelemente bei Gefahr einer Überhitzung in eine sichere Position gefahren werden, so dass keine Sonnenstrahlung mehr auf den Solarturm reflektiert wird.
Bei herkömmlichen Stromerzeugungsanlagen besteht bei Ausfall der Zentraleinheit bzw. der Kommunikation zwischen der Zentraleinheit und den Stromerzeugungseinheiten keine Möglichkeit, die Stromerzeugungsanlage vor Schäden zu schützen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden jedoch bei Ausfall der Kommunikation vorbestimmte bzw. vorbestimmbare Aktionen ausgeführt, sodass die Sicherheit der Stromerzeugungsanlage gewährleistet ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird eine Verschlüsselung und/oder Signierung der Kommunikationsverbindung durchgeführt, um die Kommunikation zwischen der Steuereinheit und den verteilten Stromerzeugungseinheiten zu sichern. Auf diese Weise können zum einen Störungen vermieden werden, die beispielsweise durch benachbarte, ebenfalls drahtlos kommunizierende Stromerzeugungsanlagen hervorgerufen werden können. Zum anderen kann die Stromerzeugungsanlage auf diese Weise vor beabsichtigten Störungen, beispielsweise vor Sabotage, geschützt werden. Mittels der Signierung kann insbesondere die Gültigkeit der Steuerdaten leicht überprüft werden. Verschlüsselungs- und/oder Signaturverfahren sind im Stand der Technik als solche bekannt, so dass deren Funktionalität an dieser Stelle nicht weiter erläutert zu werden braucht.
Zur Erhöhung der Kommunikationsreichweite können eine oder mehrere der verteilten Stromerzeugungseinheiten als Kommunikationsrepeater betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich können separate Repeatereinheiten vorgesehen sein. Eine prinzipielle Repeater-Funktionalität ist bspw. in der eingangs genannten US 2009/0188488 A1 beschrieben.
Die Erfindung ist bei allen Arten von Stromerzeugungsanlagen anwendbar, bei denen wenigstens eine Steuereinheit drahtlos mit wenigstens einer entfernten Stromerzeugungseinheit kommuniziert. Es kann sich dabei beispielsweise um Solaranlagen, Fotovoltaikanlagen, Fotothermieanlagen, Windkraftanlagen, Strömungsenergieanlagen usw. handeln.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromerzeugungsanlage.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromerzeugungsanlage 100 schematisch dargestellt. Die Stromerzeugungsanlage 100 ist hier als Solaranlage bzw. Fotovoltaikanlage ausgebildet und weist eine Steuereinheit 110 sowie eine Anzahl von verteilten Stromerzeugungseinheiten 150 auf. Jede der Stromerzeugungseinheiten 150 weist ein ausrichtbares Solarsegel 151 sowie eine Ausrichteinheit 152 auf. Um einen ausreichenden Wirkungsgrad der Solaranlage 100 zu erreichen, werden die einzelnen Solarsegel 151 an der Sonne 10 ausgerichtet. Zu diesem Zweck findet eine mit 160 angedeutete drahtlose Kommunikation zwischen der Steuereinheit 110 und den einzelnen Solareinheiten 150 statt. Auf diese Weise können insbesondere für den Betrieb der Solaranlage notwendige oder hilfreiche Daten, wie z. B. geographische Angaben (z. B. Längen- und/oder Breitengrad), Zeitangaben (z. B. Zeit und Datum), Wetterangaben (z. B. Windgeschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit), Steueranweisungen (z. B. Anfahren einer sicheren Stellung) übertragen werden und/oder eine Abfrage z. B. des aktuellen Status der verteilten Stromerzeugungseinheiten stattfinden. Um die Kommunikationsreichweite zu erhöhen, können eine oder mehrere der verteilten Stromerzeugungseinheiten, im vorliegenden Beispiel die mit 150' bezeichnete Stromerzeugungseinheit, als Repeater betrieben werden, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Um einen sicheren Betrieb auch bei Ausfall der Steuereinheit 110 und/oder einer Repeatereinheit und/oder bei Störung der Kommunikationsverbindung 160 zu gewährleisten, sind die bevorzugten Stromerzeugungsmodule 150, 150' dazu eingerichtet, eine vorbestimmbare Aktion auszuführen, bspw. eine sichere Stellung einzunehmen bzw. diese anzufahren, wenn die Kommunikation gestört ist, d. h. eine vorgebbare Zeitspanne lang keine gültigen Steuerdaten empfangen werden. Bei einer Solaranlage 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die einzelnen Solarmodule 150, 150' zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, eine windsichere Position einzunehmen.
Grundsätzlich kann der Anwender die auszuführende Aktion jedoch frei vorgeben. Beispielsweise kann die jeweilige Aktion auch aus einer Anzahl von nacheinander durchzuführenden Schritten bestehen. Auch können in Ausgestaltung unterschiedliche Aktionen für unterschiedliche Stromerzeugungsmodule vorgesehen sein.
Um die Kommunikation der Anlage zusätzlich zu schützen, beispielsweise vor Störungen und/oder Sabotage, ist im vorliegenden Beispiel die Kommunikationsverbindung 160 verschlüsselt und signiert, wozu beispielsweise ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren, wie z. B. AES, eingesetzt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann insgesamt die Betriebssicherheit einer drahtlos kommunizierenden Stromerzeugungsanlage wesentlich erhöht werden.
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

US 2009/0188488 A1 [0002, 0008]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Stromerzeugungsanlage (100) umfassend eine Anzahl von verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') und wenigstens eine Steuereinheit (110), welche mit den verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') drahtlos kommuniziert, um Steuerdaten zu übertragen, wobei von wenigstens einer der verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') eine vorbestimmbare Aktion ausgeführt wird, wenn sie über wenigstens einen vorbestimmbaren Zeitraum keine gültigen Steuerdaten empfangen hat.
Verfahren nach Anspruch, wobei die drahtlose Kommunikationsverbindung (160) verschlüsselt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die drahtlose Kommunikationsverbindung (160) signiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der verteilten Stromerzeugungseinheiten als Kommunikationsrepeater (150') betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Stromerzeugungseinheit (150, 150') wenigstens eine bewegliche Komponente (151) aufweist und die vorbestimmbare Aktion das Bewegen der wenigstens einen beweglichen Komponente (151) in eine vorbestimmbare Position umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Stromerzeugungseinheit als Solarmodul (150, 150') mit einem ausrichtbaren Solarsegel (151) oder als ausrichtbares Windkraftmodul ausgebildet ist und die vorbestimmbare Position eine Windschutzstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Stromerzeugungseinheit einen ausrichtbaren Spiegel aufweist und die vorbestimmbare Position eine Überhitzungsschutzstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Stromerzeugungseinheit ein ausrichtbares Strömungsenergiemodul aufweist und die vorbestimmbare Position eine Strömungsschutzstellung umfasst.
Stromerzeugungsanlage (100) umfassend eine Anzahl von verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') und wenigstens eine Steuereinheit (100), welche zur Übertragung von Steuerdaten an die verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') mittels drahtloser Kommunikation (160) eingerichtet ist, wobei wenigstens eine der verteilten Stromerzeugungseinheiten (150, 150') dazu eingerichtet ist, eine vorbestimmbare Aktion auszuführen, wenn sie über wenigstens einen vorbestimmbaren Zeitraum keine Steuerdaten empfangen hat.
Stromerzeugungsanlage nach Anspruch 9, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.