DE102012016846A1 - Verfahren zum Betrieb eines dezentralen Stromerzeugers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines dezentralen Stromerzeugers in einem ersten Stromnetz, das zur Einspeisung von erzeugter elektrischer Energie mit einem zweiten Stromnetz elektrisch verbindbar ist. Im Stand der Technik werden derartige Stromerzeuger oftmals deaktiviert, da es zu Netzüberlastungen kommt. Entsprechend entfällt für diese Zeiträume eine Einspeisevergütung und der Ertrag ist gering. Dies wird erfindungsgemäß dadurch behoben, dass im ersten Stromnetz ein regelbarer Verbraucher angeordnet ist, und verfahrensgemäß ein Aktivieren des regelbaren Verbrauchers erfolgt, wenn eine in das zweite Stromnetz einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit eine maximal in das zweite Stromnetz einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit zu überschreiten droht, und/oder wenn eine elektrische Spannung im ersten Stromnetz und/oder im zweiten Stromnetz eine elektrische Grenzspannung zu überschreiten droht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines dezentralen Stromerzeugers nach Patentanspruch 1.
  • Dezentrale Stromerzeuger gewinnen an Bedeutung bei der Produktion und Einspeisung von Strom bzw. elektrischer Energie in das öffentliche Stromnetz. Dazu gehören insbesondere Photovoltaik-(PV) und Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen). Diese können im öffentlichen Stromnetz durchaus stützend wirken, wenn sie intelligent betrieben werden.
  • Nachteilhaft ist jedoch, dass bei einer hohen Durchdringung mit dezentralen Stromerzeugern lokale Netzengpässe auftreten, die sich durch eine lokal erhöhte Spannung äußern. Zurückzuführen ist dies darauf, dass das bestehende Stromnetz ursprünglich für wenige große Stromerzeuger, wie Kern- und Kohlekraftwerke konzipiert wurde und die Anpassung des Stromnetzes an die steigende Anzahl an dezentralen Stromerzeugern nicht Schritt hält.
  • Netzengpässe führen nach heutigen Richtlinien (z. B. Deutschland DIN VDE 126-1-1 und VDE AR N 4105) zur Zwangsabschaltung der dezentralen Stromerzeuger, sobald eine bestimmte Grenze überschritten wird. Dies bedeutet für die Betreiber von Fotovoltaikanlagen einen verminderten Ertrag. Im Fall von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen kommt es außerdem zu Einbußen bei der Lebensdauer der Geräte durch häufige (De-)Aktivierungen. Weiterhin werden in Gebieten mit bereits hoher Durchdringung mit dezentralen Stromerzeugern keine neuen Anlagen mehr genehmigt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren oder eine Vorrichtung bereitzustellen, mittels derer ein hoher Ertrag für die Betreiber sowie ein geringer Verschleiß der dezentralen Stromerzeuger erzielbar sind. Die Lösung soll sicher, zuverlässig, kostengünstig und einfach installierbar sein. Bevorzugt sollen auch bestehende Anlagen mit der Erfindung nachrüstbar sein.
  • Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines dezentralen Stromerzeugers in einem ersten Stromnetz, das zur Einspeisung von erzeugter elektrischer Energie mit einem zweiten Stromnetz elektrisch verbindbar ist, wobei im ersten Stromnetz ein regelbarer Verbraucher angeordnet ist, und das ein Aktivieren des regelbaren Verbrauchers umfasst, wenn eine in das zweite Stromnetz einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit eine maximal in das zweite Stromnetz einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit zu überschreiten droht, und/oder wenn eine elektrische Spannung im ersten Stromnetz und/oder im zweiten Stromnetz eine elektrische Grenzspannung zu überschreiten droht.
  • Vorteilhaft ist nunmehr, dass die nicht einspeisbare elektrische Energie durch Eigenverbrauch abgefangen wird, sodass die Wirtschaftlichkeit des Stromerzeugers steigt. So ist beispielsweise ein Erwärmen von Brauchwasser mit Strom typischerweise unrentabel gegenüber anderen Energiequellen, z. B. Öl, Gas, Sonne. In dem Moment, in dem jedoch ein Stromüberangebot des lokalen Stromerzeugers vorliegt, kann dieser wertschöpfend und ökologisch zum Beheizen eingesetzt werden. Gerade Warmwasser- und Pufferspeicher bieten hierfür eine gute Zwischenspeicherung von Energie, die auch zu einem anderen Zeitpunkt wieder abrufbar ist. Eine weitere Möglichkeit ist es bspw. eine Klimaanlage mit dem überschüssigen Stromangebot zu betreiben. Gerade im Zusammenspiel von Klima- und Photovoltaikanlagen fallen deren Leistungsspitzen meist zusammen. In zunehmendem Maße werden auch elektrische Speicher im Bereich von Gebäuden vorgehalten, z. B. ein tatsächlicher Akkumulator für das Gebäude oder aber Elektrofahrzeuge und deren Ladestationen. Auch hier kann die nicht einspeisbare elektrische Energie sinnvoll verwertet werden. Dadurch sinken etwaige andere Ausgaben für bspw. Gas, Öl, externen Strom, etc.
  • Als dezentrale Stromerzeuger, die mit dem Verfahren kombinierbar sind, kommen insbesondere Photovoltaikanlagen, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) unterschiedlicher Technologien, z. B. verbrennungsmotorische KWK, KWK mit Stirling-Motor, KWK mit Brennstoffzelle und dampfmotorische KWK mit unterschiedlichen Brennstoffen (Erdgas, Flüssiggas, Öl, Holz, usw.) in Betracht. Da die dezentralen Stromerzeuger verfahrensgemäß weitaus weniger oft (de-)aktiviert werden, ist der Verschleiß von diesen durch den kontinuierlichen Betrieb gering.
  • Das Verfahren ist durch den Einsatz von elektronischen Komponenten wie Regeleinheit und Sensoren zuverlässig, kostengünstig und einfach installierbar. Auch kann das Verfahren nachträglich in den Betrieb bestehender Anlagen integriert werden.
  • Die elektrische Spannung im ersten Stromnetz und im zweiten Stromnetz ist in der Praxis vor und hinter dem Stromzähler annähernd gleich. Der Stromzähler bildet typischerweise die Schnittstelle zwischen dem ersten und zweiten Stromnetz. Das zweite Stromnetz endet weiterhin in der Praxis regelmäßig an einer Transformatorenstation (Trafostation), die Stromnetze unterschiedlicher Stromspannung miteinander koppelt, so bspw. Nieder-, Mittel- und Hochspannungsnetze. Ob nun erfindungsgemäß im ersten oder im zweiten Stromnetz die elektrische Grenzspannung zu überschreiten droht, kann daher wahlweise in einem der Stromnetze gemessen werden. Praxistauglicher ist allerdings eine Bestimmung der Spannung zwecks Durchführung des Verfahrens im ersten Stromnetz, da dieses im Hoheitsbereich des dezentralen (lokalen) Stromerzeugers liegt.
  • Die einzuspeisende Energie pro Zeiteinheit und die elektrische Spannung stehen in einem inneren Zusammenhang. Daher können beide Zielwerte zur Erreichung des gleichen Ziels verwendet werden. Abhängig davon auf welchen Zielwert geregelt wird, ist entsprechend entweder die Spannung oder die Leistung zu messen. Die Regelung auf nur einen Zielwert ist besonders preiswert realisierbar. Um die Vorteile der Regelung auf die elektrische Leistung und die Vorteile einer Regelung auf die Spannung voll ausnutzen zu können, ist eine Regelung unter Berücksichtigung beider Zielwerte allerdings vorteilhaft.
  • Zur Verhinderung einer Überschreitung der einspeisbaren elektrischen Energie pro Zeiteinheit (d. h. der Leistung) oder der Grenzspannung kann in einer Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass eine generelle Beschränkung der maximalen Einspeisemenge vorgenommen wird, die unterhalb der maximal möglichen Leistung des dezentralen Stromerzeugers liegt. Die darüber hinausgehende erzeugte elektrische Energie wird dann erfindungsgemäß nach Möglichkeit durch den regelbaren Verbraucher verwertet.
  • Das Festlegen der maximal in das zweite Stromnetz einspeisbaren Grenzenergie pro Zeiteinheit kann mittels eines absoluten und dauerhaften Wertes erfolgen. Gleiches gilt für ein Festlegen der maximal zulässigen Grenzspannung. Bevorzugt wird die maximal zulässige Grenzspannung und/oder der maximal in das zweite Stromnetz einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit jedoch durch ein veränderliches externes Signal vorgegeben.
  • Der regelbare Verbraucher kann zusätzlich auch dann aktiviert werden, wenn ein Abnehmer Leistung vom regelbaren Verbraucher anfordert, bspw. wenn ein Pufferspeicher eine Mindesttemperatur unterschreitet oder ein Akkumulator einen Mindestladezustand unterschreitet. Die Abnehmer der Leistung sind damit stets betreibbar, wenn dies erforderlich ist und nicht zwingend auf einen Stromüberschuss angewiesen.
  • In einer Fortbildung der Erfindung wird der regelbare Verbraucher deaktiviert, wenn die in das zweite Stromnetz einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit die maximal in das zweite Stromnetz einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit nicht zu überschreiten droht, und/oder die Spannung im ersten Stromnetz und/oder im zweiten Stromnetz die Grenzspannung nicht zu überschreiten droht.
  • Damit berücksichtigt das Verfahren auch explizit den umgekehrten Fall zur Aktivierung des Verbrauchers bei einem Stromüberschuss. Hier ist es besser die gesamte erzeugte elektrische Energie in das Stromnetz einzuspeisen, wenn die Einspeisevergütung höher ist als der Kaufpreis von externem Strom. Mithin ist es wirtschaftlicher, gleichzeitig seinen eigens erzeugten Strom einzuspeisen und externen Strom einzukaufen.
  • Gemäß einer speziellen Verfahrensausprägung wird die Spannung auf einen Wert kleiner oder gleich der Grenzspannung durch Regeln des regelbaren Verbrauchers geregelt. Durch die aktive Regelung wird das Maximum an einspeisbarer elektrischer Energie voll ausgeschöpft und mithin der Ertrag des dezentralen Stromerzeugers maximiert. Die Regelung kann mittels einer Regeleinheit und eines Spannungsmessgeräts realisiert werden. Die Regeleinheit kann hierfür beispielsweise über einen PID-Regler verfügen, mit dem insbesondere ein Ausschlagen der Spannung über die Grenzspannung verhinderbar ist.
  • In einer Fortbildung des Verfahrens wird die Spannung durch Auslesen einer von einem Wechselrichter des dezentralen Stromerzeugers gemessenen Spannung bestimmt. Entsprechend ist nur eine kostengünstige Kommunikationsschnittstelle vorzusehen, nicht jedoch zusätzliche Messgeräte.
  • Eine weitere Verfahrensgestaltung umfasst ein Regeln einer in das zweite Stromnetz eingespeisten Energie pro Zeiteinheit auf einen Wert kleiner oder gleich der Grenzenergie pro Zeiteinheit durch Regeln des regelbaren Verbrauchers. Auch hierdurch lassen sich das Maximum an einspeisbarer elektrischer Energie voll ausschöpfen und der Ertrag des dezentralen Stromerzeugers maximieren. Die Regelung kann mittels einer Regeleinheit und einer Leistungserfassung mit einem Messgerät realisiert werden. Da die Grenzenergie pro Zeiteinheit oftmals auf eine vorgegebene bzw. definierte Taktzeit bezogen ist, wird in der Anmeldung durchweg von Energie pro Zeiteinheit gesprochen, anstatt den Terminus Leistung zu verwenden, was an den meisten Textstellen jedoch auch richtig wäre.
  • Die Bestimmung der eingespeisten Energie pro Zeiteinheit erfolgt in einer Verfahrensergänzung durch Messung vor einem Stromzähler oder durch Auslesen einer von dem Stromzähler gemessenen Energie pro Zeiteinheit. Nur in einem unverzweigten Leitungsabschnitt vor dem Stromzähler lässt sich die Energie pro Zeiteinheit erfassen. Günstig ist es wiederum, den Wert aus dem Stromzähler auszulesen, da dieser ohnehin eine Messung für die Abrechnung durchführt. In der Praxis verfügen jedoch viele Stromzähler nicht über eine hierfür erforderliche Schnittstelle und für den Einbau und die Wahl des Stromzählers ist der Messstellenbetreiber im Auftag des Betreibers des zweiten Stromnetzes verantwortlich. Entsprechend wird erfindungsgemäß auch eine Alternative für den Betreiber des Stromerzeugers bereitgestellt, indem die Leistungserfassung getrennt vom Stromzähler, bevorzugt auf Seiten des ersten Stromnetzes erfolgt.
  • Weiterhin sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass der regelbare Verbraucher deaktiviert wird, wenn kein weiterer Strom durch diesen verwertbar ist. Dies ist bspw. der Fall, wenn eine Grenztemperatur in einem Pufferspeicher erreicht wird oder ein Akkumulator geladen ist. Durch die Deaktivierung werden Schäden an solchen Energieempfängern vermieden. Vorzugsweise sind die Speicherkapazitäten hinreichend groß für typischerweise auftretende Stromüberschüsse ausgelegt, sodass dieser Fall möglichst selten eintritt.
  • Entsprechend einer weiteren Verfahrensergänzung wird die Leistung des dezentralen Stromerzeugers reduziert, wenn eine Überschreitung der maximal in das zweite Stromnetz einspeisbaren Grenzenergie pro Zeiteinheit und/oder eine Überschreitung der Grenzspannung trotz des regelbaren Verbrauchers droht. Auf diese Weise wird unabhängig davon, ob der regelbare Verbraucher noch Strom verwertet oder nicht, verhindert, dass der dezentrale Stromerzeuger zwangsabgeschaltet wird. Mithin entgeht dem Betreiber kein möglicher Ertrag.
  • Bevorzugterweise umfasst der regelbare Verbraucher wenigstens zwei aktivierbare und/oder regelbare Einzelverbraucher. Gemeinsam oder einzeln aktiviert können so große Spannen an möglichen Stromüberschüssen verwertet werden. Zudem befriedigen unterschiedliche Verbraucher typischerweise unterschiedliche Bedürfnisse, die wiederum zu unterschiedlichen Zeiten bestehen. So ist beispielsweise in der Mittagssonne der Betrieb einer Klimaanlage gefordert und nach Feierabend die Ladung einer Elektrofahrzeugbatterie. Mithin ist durch Kombination unterschiedlicher Verbraucher die Gefahr einer notwendigen Deaktivierung aller Verbraucher gering.
  • Ergänzt werden kann dies durch ein Aktivieren und Deaktivieren der Einzelverbraucher in priorisierter Reihenfolge. Die Priorisierung kann hierbei fix sein, oder aber sie wird anhand des Bedarfs aktuell bestimmt. Priorisiert heißt dabei, dass der zweite Verbraucher eine Sollwertvorgabe größer null bekommt, wenn der erste Verbraucher bei Volllast arbeitet.
  • Eine weitere Verfahrensalternative bietet ein Verschalten des dezentralen Stromerzeugers und des regelbaren Verbrauchers zu einem autarken dezentralen Inselstromnetz, wenn kein Strom in das zweite Stromnetz eingespeist werden soll. Solch ein Fall tritt unter anderem dann auf, wenn die Grenzspannung überschritten wird oder droht überschritten zu werden. Greift beispielsweise eine externe Zwangsabschaltung durch den Betreiber des zweiten Stromnetzes in den Betrieb des dezentralen Stromerzeugers ein, kann dieser statt abgeschaltet zu werden mit dem Verbraucher ein Inselstromnetz ausbilden, das vom öffentlichen Netz getrennt wird. Dadurch kann z. B. eine Klimaanlage oder Wärmepumpe mit dem erzeugten Strom weiterbetrieben oder eine Elektrofahrzeugbatterie geladen werden. Die Insel kann dann eine Wechselstrom-Insel oder eine Gleichstrom-Verbindung des DC-Zwischenkreises des Wechselrichters mit dem DC-Zwischenkreis des Wärmepumpen- oder Klimaanlagenumrichters oder direkt mit einem Akkumulator bilden. Der Verbraucher kann auch in allen anderen Verfahrensausprägungen im Gleichstrom betrieben werden.
  • Zum Betrieb des Inselstromnetzes sollte dieses mit einem Netz- und Anlagenschutz-Schalter oder einem separaten Schalter vom zweiten Stromnetz getrennt werden.
  • Weiterhin sollte im Inselstromnetz die erzeugte elektrische Energie bzw. die Leistung des dezentralen Stromerzeugers dann reduziert werden, wenn der Verbraucher weniger Strom aufnehmen kann als der dezentrale Stromerzeuger aktuell in dem Inselstromnetz erzeugt. Um diesen Fall weitestgehend zu vermeiden wird bevorzugt ein Pufferakkumulator als Verbraucher im Inselstromnetz integriert.
  • Da die Spannung im zweiten Stromnetz unmittelbar nach Ausbildung des Inselstromnetzes abfällt, wird bevorzugt ein Hystereseregler zur Verschaltung des Inselstromnetzes vorgesehen. Ansonsten könnte permanent zwischen Insel und Netzverbindung hin und her geschaltet werden, was zu vermeiden ist.
  • Eine insbesondere wirtschaftlich interessante Verfahrensausgestaltung sieht ein Erhöhen des Stromverbrauchs des regelbaren Verbrauchers vor, wenn eine Einspeisevergütung für das Einspeisen von Strom in das zweite Stromnetz gering ist, und sieht ein Absenken des Stromverbrauchs des regelbaren Verbrauchers vor, wenn die Einspeisevergütung hoch ist. Hierfür sind idealerweise Grenzwerte zu definieren/berechnen, die von den Kosten des Verbrauchers und den Kosten einer durch den Verbraucher substituierten Vorrichtung abhängen. Ist beispielsweise eine Öl befeuerte Heizung betroffen und der Ölpreis hoch sowie die Einspeisevergütung gering, macht ein Heizen mit eigens erzeugtem Strom durchaus Sinn. Allerdings nur dann, wenn die Einspeisevergütung geringer ist als extern bezogener Strom. Ist letzteres nicht der Fall, sollte der erzeugte Strom eingespeist und mit extern bezogenem Strom geheizt werden. Diese Verfahrensergänzung wird zunehmend interessant, da die Zuschüsse für die Einspeisevergütung sinken und letztere immer häufiger dynamisch an die Nachfrage gekoppelt wird.
  • Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in
  • 1 ein erstes Stromnetz mit einem dezentralen Stromerzeuger, einem regelbaren Verbraucher und einem Leistungsmessgerät sowie ein zweites Stromnetz;
  • 2 ein erstes Stromnetz mit einem dezentralen Stromerzeuger, einem regelbaren Verbraucher und einem Spannungsmessgerät sowie ein zweites Stromnetz;
  • 3 ein erstes Stromnetz, ein zweites Stromnetz und ein Inselstromnetz.
  • In 1 erkennt man ein erstes Stromnetz 2 mit einem dezentralen Stromerzeuger 1, einem regelbaren Verbraucher 4 und einem Leistungsmessgerät 10 sowie ein zweites Stromnetz 3. Das erste 2 und zweite Stromnetz 3 sind über einen Stromzähler 7 miteinander verbunden. Eine von dem dezentralen Stromerzeuger 1, der einen Wechselrichter 6 aufweist, erzeugte elektrische Energie S wird sofern möglich über den Stromzähler 7 in das zweite Stromnetz 3 eingespeist.
  • Zwischen dem dezentralen Stromerzeuger 1 und dem Stromzähler 7 greift das Leistungsmessgerät 10 die aktuell einzuspeisende Energie pro Zeiteinheit E ab. Diese wird mit einer Grenzenergie pro Zeiteinheit G verglichen, welche von extern vorgegeben wird. Basierend auf dem Ergebnis dieses Vergleichs regelt eine Regeleinheit 11 mittels eines Sollverbrauchgebers 12 den regelbaren Verbraucher 4. Insbesondere wird der regelbare Verbraucher 4 aktiviert, wenn die in das zweite Stromnetz 3 einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit E die maximal in das zweite Stromnetz 3 einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit G zu überschreiten droht. Andersherum wird der regelbare Verbraucher 4 deaktiviert, wenn die in das zweite Stromnetz 3 einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit E die maximal in das zweite Stromnetz 3 einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit G nicht zu überschreiten droht.
  • Weiterhin kann die Regelung des regelbaren Verbrauchers 4 so ausgelegt sein, dass die in das zweite Stromnetz 3 eingespeiste Energie pro Zeiteinheit E auf einen Wert unterhalb der Grenzenergie pro Zeiteinheit G gehalten wird. Der regelbare Verbraucher 4 wird jedoch deaktiviert, wenn kein weiterer Strom durch diesen verwertbar ist. Außerdem kann der regelbare Verbraucher 4 auch aktiviert werden, wenn ein Abnehmer Leistung vom regelbaren Verbraucher 4 anfordert, bspw. wenn ein Pufferspeicher eine Mindesttemperatur unterschreitet oder ein Akkumulator einen Mindestladezustand unterschreitet.
  • Sollte eine Überschreitung der maximal in das zweite Stromnetz 3 einspeisbaren Grenzenergie pro Zeiteinheit G trotz des regelbaren Verbrauchers 4 drohen, wird schließlich die Leistung des dezentralen Stromerzeugers 1 reduziert.
  • Der technische Aufbau der in 2 gezeigten Vorrichtung unterscheidet sich dahingehend von dem in 1 gezeigten, dass statt des Leistungsmessgerätes 10 ein Spannungsmessgerät 13 vorgesehen sowie eine maximal zulässige Grenzspannung UG von extern vorgegeben ist. Auch das Spannungsmessgerät 13 führt seine Messung im ersten Stromnetz 2 zwischen dem dezentralen Stromerzeuger 1 und dem Stromzähler 7 durch.
  • Die aktuelle bestimmte Spannung U wird mit der zulässigen Grenzspannung UG verglichen. Wenn die gemessene elektrische Spannung U im ersten Stromnetz 2 die elektrische Grenzspannung UG zu überschreiten droht, wird der regelbare Verbraucher 4 mittels einer Regeleinheit 11 aktiviert. Umgekehrt wird der regelbare Verbraucher 4 deaktiviert, wenn die Spannung U im ersten Stromnetz 2 die Grenzspannung UG nicht zu überschreiten droht. Ist der Verbraucher 4 aktiviert, erfolgt ein Regeln der Spannung U auf einen Wert unterhalb der Grenzspannung UG durch Regeln des regelbaren Verbrauchers 4, wofür letzterem ein Sollverbrauch mittels eines Sollverbrauchsgebers 12 vorgegeben wird. Sollte jedoch kein weiterer Strom durch den Verbraucher 4 verwertbar sein, wird dieser deaktiviert.
  • Weiterhin wird die Leistung des dezentralen Stromerzeugers 1 durch Ansteuerung mit der Regeleinheit 11 reduziert, wenn eine Überschreitung der Grenzspannung UG trotz des regelbaren Verbrauchers 4 droht.
  • Die in 3 dargestellte technische Vorrichtung ist im Verhältnis zu derjenigen in 2 derart weitergebildet, dass ein Inselstromnetz 5 ausbildbar ist. Wie man erkennt, ist hier der regelbare Verbraucher 4 und der dezentrale Stromerzeuger 1 durch Öffnen eines Netz- und Anlagenschutz-Schalters 8 in diesem Inselstromnetz 5 angeordnet, welches folglich autark vom zweiten Stromnetz 3 ist. Die Messung der Spannung U mit dem Spannungsmessgerät 13 erfolgt hier zwischen dem Netz- und Anlagenschutz-Schalter 8 und dem Stromzähler 7 im ersten Stromnetz 2.
  • Der Netz- und Anlagenschutz-Schalter 8 wird insbesondere dann geöffnet, wenn kein Strom in das zweite Stromnetz 3 eingespeist werden soll. Das ist vor allem dann der Fall, wenn die Spannung U die Grenzspannung UG auch trotz des regelbaren Verbrauchers 4 zu überschreiten droht. Im Inselbetrieb wird die Leistung des dezentralen Stromerzeugers 1 zudem reduziert, wenn der Verbraucher 4 weniger Strom aufnehmen kann als der dezentrale Stromerzeuger 1 aktuell erzeugt. Die Regeleinheit 11 umfasst dabei eine Hystereseregelung zur Regelung des Netz- und Anlagenschutz-Schalters 8, damit der Inselbetrieb stabil abläuft.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    dezentraler Stromerzeuger
    2
    erstes Stromnetz
    3
    zweites Stromnetz
    4
    regelbarer Verbraucher
    5
    Inselstromnetz
    6
    Wechselrichter
    7
    Stromzähler
    8
    Netz- und Anlagenschutz-Schalter
    10
    Leistungsmessgerät
    11
    Regeleinheit
    12
    Sollverbrauchgeber
    13
    Spannungsmessgerät
    E
    Energie pro Zeiteinheit
    G
    Grenzenergie pro Zeiteinheit
    S
    elektrische Energie
    UG
    Grenzspannung
  • 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
    • DIN VDE 126-1-1 [0004]
    • VDE AR N 4105 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betrieb eines dezentralen Stromerzeugers (1) in einem ersten Stromnetz (2), das zur Einspeisung von erzeugter elektrischer Energie (S) mit einem zweiten Stromnetz (3) elektrisch verbindbar ist, wobei im ersten Stromnetz (2) ein regelbarer Verbraucher (4) angeordnet ist, umfassend den folgenden Schritt: • Aktivieren des regelbaren Verbrauchers (4), wenn i. eine in das zweite Stromnetz (3) einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit (E) eine maximal in das zweite Stromnetz (3) einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit (G) zu überschreiten droht, und/oder ii. eine elektrische Spannung (U) im ersten Stromnetz (2) und/oder im zweiten Stromnetz (3) eine elektrische Grenzspannung (UG) zu überschreiten droht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Deaktivieren des regelbaren Verbrauchers (4), wenn i. die in das zweite Stromnetz (3) einzuspeisende elektrische Energie pro Zeiteinheit (E) die maximal in das zweite Stromnetz (3) einspeisbare Grenzenergie pro Zeiteinheit (G) nicht zu überschreiten droht, und/oder ii. die Spannung (U) im ersten Stromnetz (2) und/oder im zweiten Stromnetz (3) die Grenzspannung (UG) nicht zu überschreiten droht.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Regeln der Spannung (U) auf einen Wert kleiner oder gleich der Grenzspannung (UG) durch Regeln des regelbaren Verbrauchers (4).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Bestimmen der Spannung (U) durch Auslesen einer von einem Wechselrichter (6) des dezentralen Stromerzeugers (1) gemessenen Spannung.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Regeln einer in das zweite Stromnetz (3) eingespeisten Energie pro Zeiteinheit (E) auf einen Wert kleiner oder gleich der Grenzenergie pro Zeiteinheit (G) durch Regeln des regelbaren Verbrauchers (4).
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Bestimmen der eingespeisten Energie pro Zeiteinheit (E) durch Messung vor einem Stromzähler (7) oder durch Auslesen einer von dem Stromzähler (7) gemessenen Energie pro Zeiteinheit.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Deaktivieren des regelbaren Verbrauchers (4), wenn kein weiterer Strom durch diesen verwertbar ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Reduzieren der Leistung des dezentralen Stromerzeugers (1), wenn eine Überschreitung der maximal in das zweite Stromnetz (3) einspeisbaren Grenzenergie pro Zeiteinheit (G) und/oder eine Überschreitung der Grenzspannung (UG) trotz des regelbaren Verbrauchers (4) droht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der regelbare Verbraucher (4) wenigstens zwei aktivierbare und/oder regelbare Einzelverbraucher umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: • Verschalten des dezentralen Stromerzeugers (1) und des regelbaren Verbrauchers (4) zu einem autarken dezentralen Inselstromnetz (5), wenn kein Strom in das zweite Stromnetz (3) eingespeist werden soll.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Erhöhen des Stromverbrauchs des regelbaren Verbrauchers (4), wenn eine Einspeisevergütung für das Einspeisen von Strom in das zweite Stromnetz (3) gering ist, und • Absenken des Stromverbrauchs des regelbaren Verbrauchers (4), wenn die Einspeisevergütung hoch ist.
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70%-Leistungsbegrenzung im EEG 2012 - Dächer im Vergleich, Markus Maier, gefunden auf http://www.ibc-blog.de/2012/04/70-leistungsbegrenzung-im-eeg-2012-dacher-im-vergleich/ *
DIN VDE 126-1-1
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PV-Systemtechnik auf allen Ebenen - Hoch integrierte Lösungen für Ebenen-übergreifendes Netz- und Lastmanagement, Andreas Mangler, erschienen in Kompendium 2011, S. 214ff *
VDE AR N 4105

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