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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckdose oder ein Schaltelement einer elektrischen Hausinstallation. Als Schaltelement kommen dabei insbesondere Schalter oder Dimmer in Frage, die direkt oder indirekt, z.B. über ein Bussystem, einen Stromkreis zu einem Verbrauchsgerät schließen.
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Die Wurzel zu vorliegender Erfindung liegt in der Erzielung einer hinreichenden Stabilität in einem Versorgungsnetz von elektrischer Energie. Dazu soll anhand eines Beispiels kurz auf die momentan vorliegende Problematik eingegangen werden. Am Beispiel der Nachtspeicherheizung kann bereits aus deren Namen abgeleitet werden, dass sie bisher dazu gedacht ist, in der Nacht, also bei verbrauchsschwachen Zeiten die elektrische Energie der Grundlastkraftwerke aufzunehmen und später über den Tag, wenn die Wärmeenergie eigentlich gebraucht wird, wieder abzugeben. Nun ist es bei der zunehmenden Verbreitung alternativer Energien aus Wind und Solarkraftwerken zur Zeit der Fall, dass bei einem hohen Anfall an erzeugter Energie diese nicht sinnvoll genutzt werden kann und zum Teil ins Ausland verschenkt wird, um sie zu einem späteren Zeitpunkt teuer zurückzukaufen. Eine noch weniger sinnvolle Alternative stellt die Abschaltung des alternativen Kraftwerks dar, wodurch an sich erzeugbare Energie erst gar nicht generiert wird. Es bedarf also Energiespeicher, die die momentan verfügbare aber eben momentan nicht benötigte Energie zwischenspeichert, wie es ein Pumpspeicherkraftwerk im Großen und eine Nachtspeicher- oder Fußbodenheizung im Kleinen vermag. Eine analoge Betrachtung gilt für Kältegeräte, wie z.B. ein Kühlhaus, welches über die erforderliche Minustemperatur hinaus abgesenkt werden kann, um elektrische Energie in Form von Kälte zu speichern, die ansonsten zu einem eventuell netztechnisch betrachtet ungünstigen Zeitpunkt dem Versorgungsnetz entnommen werden muss.
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Ohne eine funktionierende Speicherung der elektrischen Energie kommt es zu Instabilitäten im Netz, die in hohem Maße von dem Einsatz regenerativer Energieerzeuger verursacht werden. Dazu ist auszuführen, dass jede Einspeisung von elektrischer Energie tendenziell spannungsanhebend wirkt und jeder Verbrauch tendenziell spannungssenkend. Da die spannungsanhebende Einspeisung sich sehr schnell ändern kann (bei Photovoltaikanlagen bewirkt eine Wolke im ansonsten blauen Himmel z.B. einen Leistungsabfall um 90 %), kann sich auch das Spannungsniveau am zugeordneten Netzverknüpfungspunkt ändern. Bei Dutzenden von Windrädern und Solaranlagen kann die Spannung im Netz entsprechend schwanken, je nachdem, ob gerade der Wind weht und/oder die Sonne scheint.
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Es sind sogenannte Smartmeter bekannt, die in Verbindung mit elektrischen Verbrauchern wie Waschmaschine, Trockner etc. verwendet werden, um diese Geräte zu einem aus Sicht der Energieerzeuger geeigneten Zeitpunkt einzuschalten. Einmal eingeschaltet spulen die Geräte dann ihr Programm ab, unabhängig davon, wie sich die Netzsituation weiter entwickelt. Gerade bei der alternativen Energieerzeugung kann sich die Erzeugungssituation aber von einer Minute zur nächsten komplett anders darstellen. Die Smartmeter haben zudem den Nachteil eines relativ hohen Anschaffungspreises.
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Hinzu kommt, dass Smartmeter zur Leistungsaufnahme oder -abgabe angesteuert werden. Die aktuelle Spannungssituation vor Ort bleibt jedoch unbeachtet. So kann es vorkommen, dass das Ortsnetz mehr Energie aufnehmen soll, die Smartmeter alle zur Energieaufnahme angesteuert werden, obwohl an einer Stelle im Ortsnetz bereits die maximale Last, z.B. durch einen Industriebetrieb, erreicht ist, und eine weitere Leistungsaufnahme durch private Haushalte das Netz hinsichtlich seiner Spannung die Grenzwerte unterschreiten würde. Zusätzlich könnte es an einer anderen Stelle durch die starke Einspeisung von Solarstrom erforderlich sein, sehr viel Energie aufzunehmen, oder z.B. auch durch Rundsteuerempfänger an Nachtspeicheröfen viel Energie abzugeben. Der Smartmeter regelt aber pauschal alle in dem Netz befindliche Verbraucher an.
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Aus der WO 2011 / 064 671 A2 ist ein Netzwerksystem für eine Komponente zur effektiven Verwaltung einer Energiequelle, beispielsweise einer elektrischen Energiequelle, bekannt.
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Die
DE 10 2010 017 264 A1 offenbart ein System zur Steuerung des Energiehaushalts eines Gebäudes, dem mindestens ein lokaler Stromerzeuger und eine Mehrzahl von lokalen Stromverbrauchern zugeordnet sind. Es ist mindestens eine Messeinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Leistungsabgabe des mindestens einen Stromerzeugers und mindestens eine Messeinrichtung zur Bestimmung der aktuellen Leistungsaufnahme der Stromverbraucher vorgesehen.
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Vorliegende Erfindung geht aus von der Überlegung, dass zusätzlich zur Speicherung elektrischer Energie auch der Verbrauch, wenn er denn bezüglich der Netzstabilisation zu einem günstigen Zeitpunkt vorgenommen wird, netzstabilisierend wirken kann.
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Entsprechend liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Nutzer eines elektrischen Versorgungsnetzes direkt vor Ort, an jeder einzelnen Energiezapfstelle eine Hilfe anhand zu geben, die ihm eine Abschätzung erlaubt, inwieweit der aktuell stattfindende Verbrauch oder ein aktuell vorzunehmender Verbrauch der Netzstabilität dienlich ist oder nicht.
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Diese Aufgabe wird nach einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform durch eine Anzeigevorrichtung gelöst, deren Anzeige ein Maß für die Netzstabilität des, der anliegenden Netzspannung zugeordneten Versorgungsnetzes ist. Die Anzeigevorrichtung kann dem Nutzer zu jedem Zeitpunkt ins Bewusstsein rufen, inwieweit sein energetisches Handeln sinnvoll ist oder nicht. Dadurch, dass die Anzeigevorrichtung ein Teil der Steckdose oder des Schaltelementes ist, erhält der Verbraucher eine direkte Zuordnung zu dem betrachteten Gerät, welches in Betrieb ist oder in Betrieb zu nehmen ist. Bei großen Hausinstallationen, insbesondere, wenn zahlreich bedeutende Verbrauchsgeräte wie Klimaanalgen montiert sind, kann die Anzeigevorrichtung in dem Gebäude unterschiedliche Informationen anzeigen. Es kann also sinnvoll sein, ein Verbrauchsgerät im zwanzigsten Stock abzuschalten, wohingegen ein Zuschalten im ersten Stock sinnvoll ist. Es wird also nicht nur eine pauschale Verbrauchsempfehlung für einen kompletten Ortsteil oder ein Gesamtgebäude gegeben, sondern jede einzelne, kleine Verbrauchsstelle wird in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt, inwieweit eine Energieentnahme sinnvoll ist oder nicht. Dies kann dazu führen, dass ein Mitarbeiter vor dem mittäglichen Kantinenbesuch beim Verlassen seines Büros an der Bürotür nochmal ungewollt daran erinnert wird, dass ein Ausschalten der Beleuchtung in Zeiten der Energiewende zweckdienlich ist.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Aufgabe durch eine Anzeigevorrichtung gelöst, deren Anzeige ein Maß für den aktuellen vom Netzbetreiber erhobenen Abrechnungstarif ist. Wohingegen die erste Ausführungsform eher an das ethische Energiebewusstsein des Nutzers appelliert, bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass direkt der Geldbeutel des Verbrauchers adressiert wird. Er kann unmittelbar einen Zusammenhang herstellen, ob der Betrieb des Verbrauchsgeräts zurzeit billig ist oder ob er ihm teuer kommt.
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Als einfachstes Mittel zur Erkennung des Stabilitätszustands des Versorgungsnetzes ist erfindungsgemäß die in der Steckdose oder dem Schaltelement anliegenden Netzspannung zu sehen. Es können auch komplexere Parameter betrachtet werden, wie z.B. die Frequenz, die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, usw. wobei die Netzspannung aufgrund ihrer Einfachheit und hohen Aussagekraft bevorzugt ist. Die Netzspannung wird erfindungsgemäß über ein der Steckdose oder dem Schaltelement inhärentes Elektronikbauteil gemessen. Diese Elektronikbauteile sind Centartikel und beeinflussen den Verkaufspreis nur gering.
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Erfindungsgemäß ist in dem Elektronikbauteil eine Tariftabelle hinterlegt, die einen Zusammenhang zwischen der anliegenden Spannung und dem Abrechnungstarif widerspiegelt. Die Tariftabelle hat prozentuale Bewertungsfaktoren, die mit dem sich über die Jahre ändernden Grundpreis multipliziert werden. Ein fest vorgegebener Entgeldbetrag je nach Spannungssituation ist ungeeignet. Alternativ zu der Tariftabelle kommt in einer nicht erfindungsgemäßen Ausführung auch ein Abrechnungstarifsignal infrage, welches auf eine Versorgungsleitung zur Steckdose oder zum Schaltelement auf moduliert ist. Anstelle einer Aufmodellierung können auch andere, gleichwirkende Maßnahmen ergriffen werden, wie z.B. das Absetzen eines Rundsteuersignals, das von einem Stromzähler oder Smartgrid-Gerät empfangen wird, oder ein Bussignal, welches an angeschlossene Empfänger übermittelt wird. Dabei kann auch direkt am Schaltelement oder an der Steckdose ein Signaleingang vorhanden sein, der das abgesetzte Signal empfängt, welches dann im Schaltelement oder in der Steckdose in ein Anzeigesignalumgesetzt wird. Dieses Abrechnungstarifsignal wird in der Steckdose oder in dem Schaltelement empfangen und bestimmt die Anzeige der Anzeigevorrichtung.
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Bevorzugt ist es, wenn die Anzeigevorrichtung eine optische Anzeige umfasst, deren Farbe in Abhängigkeit der anliegenden Netzspannung oder des Tarifs variiert. In Bereichen von Netzspannungen, die deutlich zu klein sind, kann die Farbe dunkelrot gewählt sein. Ist die Netzspannung lediglich niedrig kann rot vorgesehen sein. Befindet sich die Netzspannung im Normbereich, so ist die Anzeige grün. Ist die Netzspannung im oberen zulässigen Bereich oder gar darüber, so könnte durch eine dunkelgrüne Anzeige signalisiert werden, dass die Zuschaltung eines Verbrauchsgeräts absolut erwünscht ist, und der Leistungsbezug womöglich gratis erfolgt. Hauptsache ist, dass der Nutzer durch sein Verhalten zur Netzstabilisierung beiträgt.
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Der Informationsinhalt der Anzeigevorrichtung ist ein konkretes Werkzeug, um den Verbraucher über die Sinnhaftigkeit einer sofortigen Inbetriebnahme seines elektrischen Gerätes oder über die Beibehaltung seines Betriebs zu informieren. Für diejenigen Verbraucher, denen nicht der finanzielle Nutzen im Vordergrund steht, sondern denen eher an ein ruhiges Gewissen bei der Ressourcennutzung am Herzen liegt, ist es sinnvoll, mittels der genannten Farbgebung ein Maß für die aktuelle Netzunterstützung oder Netzbelastung darzustellen. So kann, wie es zuvor ausgeführt ist, die Farbe rot z.B. herhalten, um vor einer Zuschaltung oder Betriebsbeibehaltung des Gerätes zu warnen, wohingegen die Farbe grün für ein unbedenkliches Zuschalten steht.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur.
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In der Figur ist mit 1 eine Steckdose bezeichnet, die in ihrem zentralen Teil für das Eindrücken des Steckers eine Vertiefung 3 aufweist, an deren Rand üblicherweise zwei geerdete Kontakte 5 und in deren Zentrum zwei Löcher 7a, 7b vorgesehen sind, unter denen Klemmkontakte 9a, 9b angeordnet sind, in denen die Stifte des Steckers eingeführt werden. Bei montierter Steckdose 1 ist der Klemmkontakt 9a mit dem Nullleiter 11 eines Stromversorgungsnetzes 13 verbunden und der Klemmkontakt 9b mit dessen eine Phase 15 führende Leitung. Zwischen dem Nullleiter und der Phase 15 liegt die Netzspannung U des Versorgungsnetzes 13 an.
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Weiterhin sind die Klemmkontakte 9a, 9b mit einem Elektronikbauteil 17 verbunden, welches die aktuell anliegende Spannung U zwischen dem Nullleiter 11 und der Phase 15 misst. Das Elektronikbauteil 17 ist mit einer Anzeigevorrichtung 19 verbunden, die im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen von vier LED's 21a, 21b, 21c und 21d mit unterschiedlicher Farbabstrahlung gebildet wird. Die LED's 21a - 21d sind auf dem Gehäuse der Steckdose 1 auf der dem Raum zugewandten Seite installiert. Die LED 21a soll z.B. bei Ansteuerung durch das Elektronikbauteil 17 dunkelrot, die LED 21b rot, die LED 21c grün und die LED 21d dunkelgrün strahlen.
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Im Elektronikbauteil 17 wird ermittelt, in welchen von vier Bereichen die Spannung U fällt. Am Beispiel einer Nennspannung von 230 Volt kann ein erster Bereich ab einer Spannung U von mehr als 245 Volt festgelegt sein, in dem die LED 21a dunkelgrün abstrahlt, was bedeutet, dass Energie im Überfluss vorhanden ist und dass deren Abnahme erwünscht ist, um eine Instabilität im Versorgungsnetz 13 aufgrund zu hoher Spannung U zu vermeiden. Fällt die Spannung in einem zweiten Bereich zwischen 225 Volt und 245 Volt wird die LED 21b angesteuert, die durch ein grünes Abstrahlen signalisiert, dass die Versorgungslage gut ist und ein problemloser Energiebezug möglich ist. Sinkt die Spannung U hingegen zu Werten innerhalb eines dritten Bereichs zwischen 215 Volt und 225 Volt, so wird dies als eine drohende Unterspannung gewertet und die LED 21c angesteuert, die dies durch ein emittiertes rotes Licht anzeigt. Ein Absacken der an der Steckdose 1 anliegenden Spannung U unterhalb von 215 Volt ist als kritisch für die Aufrechterhaltung einer stabilen Spannung U anzusehen, was durch ein Ansteuern der dunkelroten LED 21d dem Nutzer vor Augen geführt wird. Eine Alternative zu den vier LED's 21a - 21d kann in der Anordnung lediglich zweier LED's bestehen, insbesondere einer roten und einer grünen, wobei die beiden kritischen Spannungsbereiche (kleiner 215 Volt und größer 245 Volt) über ein Blinken der LED's dem Betrachter signalisiert werden. Anstelle von vier oder zwei separaten LED's können auch eine einzige Farbwechsel-LED genommen werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Elektronikbauteil 17 eine Tariftabelle hinterlegt ist, die einen Zusammenhang zwischen der anliegenden Spannung U und dem Abrechnungstarif widerspiegelt. Die Tariftabelle hat prozentuale Bewertungsfaktoren, die mit dem sich über die Jahre ändernden Grundpreis multipliziert werden. Ein fest vorgegebener Entgeldbetrag je nach Spannungssituation ist ungeeignet, es sei denn, dass als Alternative zu der Tariftabelle ein Abrechnungstarifsignal vom Netzbetreiber ausgestrahlt wird, welches z.B. auf die Versorgungsleitung der Phase 15 zur Steckdose 1 oder zum Schaltelement auf moduliert ist. Dieses Abrechnungstarifsignal wird in der Steckdose 1 oder in dem Schaltelement empfangen und bestimmt die Information der Anzeigevorrichtung 19. Diese kann dann auch ein kleines Display umfassen, auf welchem der aktuelle Abrechnungstarif angezeigt wird.
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Der Hauptzweck der Anzeigevorrichtung 19 ist es, den bezüglich des Energieverbrauchs unsensiblen Nutzer, ohne dass er darauf Einfluss nehmen könnte, unbewusst dazu zu bewegen, sich energieverbrauchsfreundlich zu verhalten und dem bezüglich des Energieverbrauchs bewussten Nutzer ein Mittel an die Hand zu geben, zur Netzstabilisierung beizutragen und ggf. auch die Verbrauchskosten zu senken.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Steckdose
- 3
- Vertiefung
- 5
- Kontakte
- 7a,7b
- Löcher
- 9a, 9b
- Klemmkontakte
- 11
- Nullleiter
- 13
- Stromversorgungsnetz
- 15
- Phase
- 17
- Elektronikbauteil
- 19
- Anzeigevorrichtung
- 21a - 21d
- LED's
- U
- anliegende Spannung
