DE102013004705A1 - Power Grid Peak Load Reduction - NePeLoCu (Net Peak Load Cutting) - Google Patents

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Abstract

Die Liberalisierung in der Stromversorgung im Jahre 2000 brachte eine Aufteilung in Kraftwerksbereich, Netzbetrieb und Stromvertrieb mit sich und stellt einen noch relativ jungen Markt dar. Die Energiewende 2011 versursacht in diesem noch jungen Markt weitreichende Veränderungen bis hin zur Gefährdung der Stromversorgung. Während bisher bei der Energiewende primär die (regenerative) Erzeugung im Fokus steht, kommen zunehmend die Themen Einsparung und Speicherung in den Vordergrund – wenn auch langsam. Außer dass der einzelne Stromkunde seinen eigenen Verbrauch reduziert, gibt es keine Möglichkeiten, keine verfügbare Technik und kein Verfahren, mit dem der Netzbetreiber, zu dessen Aufgaben es gehört, das Stromnetz stabil zu betreiben, Eingriffsmöglichkeiten hat, die Lastsituation durch Eingriffe in den Massenmarkt zu steuern. Was an Eingriffsmöglichkeiten bei einigen großen Industriekunden zur Verfügung steht, kann mit moderner Technik – Elektronik, Funktechnologie, Internet – auch auf den Massenmarkt angewandt werden. Hierzu braucht es einen kleinen, einfachen Adapter (in der Patentschrift als „Actor” bezeichnet), der zwischen der Steckdose eines Haushaltes und dem elektrischen Gerät gesteckt werden kann und eine Internetplatform mit hinterlegter Datenbank, die die Möglichkeiten aggregiert und Schaltungen an eine Vielzahl von elektrischen Geräten über den Adapter. Die Neuartigkeit der Erfindung resultiert also aus der Neuartigkeit der Problematik in der Stromversorgung und der Einbindung modernster Funktechnologie und Internetanwendung.The liberalization of the power supply in 2000 brought with it a division into power plants, network operation and electricity sales and represents a relatively young market. The energy turnaround in 2011 caused far-reaching changes in this still young market, including the risk to the power supply. So far, the focus of the energy transition has been on (regenerative) generation, but the topics of saving and storage are increasingly coming to the fore - albeit slowly. Except for the fact that the individual electricity customer reduces his own consumption, there are no possibilities, no available technology and no procedure with which the network operator, whose tasks it is to operate the electricity network in a stable manner, can intervene to deal with the load situation through interventions in the mass market Taxes. The intervention options available to some large industrial customers can also be applied to the mass market with modern technology - electronics, radio technology, the Internet. This requires a small, simple adapter (referred to in the patent as "Actor"), which can be plugged between the socket of a household and the electrical device and an Internet platform with a stored database that aggregates the possibilities and circuits to a variety of electrical Devices via the adapter. The novelty of the invention thus results from the novelty of the problem in the power supply and the integration of the latest radio technology and Internet application.

Description

Die Erfindung bietet im Bereich der technischen Stromversorgung auf der Mittel- und Hochspannungsebene ein Verfahren inkl. technischer Komponenten zur Reduzierung von Spitzenlasten und damit auch eine Lösung für einen optimierten Betrieb der Gesamt-Kraftwerksleistung.The invention provides in the field of technical power supply on the medium and high voltage level, a method including technical components for reducing peak loads and thus a solution for optimized operation of the total power plant capacity.

Technik und Verfahren zur Verringerung der Höchstlast im StromnetzTechnology and procedures for reducing the maximum load in the power grid

Die Energiewende in Deutschland will die Stromversorgung auf eine regenerative Erzeugung umbauen und muss gleichzeitig die Versorgung auch zu Spitzenlastzeiten sicherstellen. Die Spitzenlast kann entweder durch geeignete Kraftwerke versorgt werden oder alternativ per se reduziert werden. Bedingt durch die Liberalisierung in der deutschen Stromwirtschaft sind die bisher kein Verfahren und dazugehörende geeignete technische Komponenten verfügbar, um den Akteuren der Strombranche (Netzbetreiber und Stromhändler) ein Lastreduzierungstool zur Verfügung zu stellen.The energy transition in Germany wants to convert the power supply to a regenerative generation and at the same time ensure supply even at peak load times. The peak load can either be supplied by suitable power plants or, alternatively, can be reduced per se. As a result of the liberalization of the German electricity industry, no process and associated suitable technical components are available to provide power industry actors (network operators and electricity traders) with a load reduction tool.

Es gibt technische Teillösungen wie Smart Meter, Fernsteuerungen, Smart Grid-Ansätze. Diese beziehen sich alle auf „Insel-Lösungen”.There are technical partial solutions such as smart meters, remote controls, smart grid approaches. These all refer to "island solutions".

Die folgende Erfindung betrifft

  • • ein Verfahren und ein System zum Sammeln von schaltbaren elektrischen Lasten und
  • • Technik zum Fernschalten der aggregierten schaltbaren elektrischen Verbraucher.
The following invention relates
  • A method and system for collecting switchable electrical loads and
  • • Technology for remote switching of the aggregated switchable electrical consumers.

Das System beinhaltet eine technische Lösung unter Einbindung moderner Telekommunikation und Internetanwendung, um auf einfache Art der Stromversorgungsbranche (den einzelnen Akteuren) ein Steuerungsinstrument zur Laststeuerung zu bieten.The system incorporates a technical solution incorporating modern telecommunications and Internet applications to provide a simple means of controlling the power industry (the individual actors) with a load-control instrument.

Beispiel WaschmaschinenExample washing machines

In Deutschland sind ca. 30 Mio. Waschmaschinen am Stromnetz. Bei einer 10%-gen Gleichzeitigkeit laufen immerhin 3 Mio. Waschmaschinen, mit einer Gesamtleistung von 6 GW (= 4 Kernkraftwerke). Wenn es gelingt, diese Waschmaschinen kurzzeitig (2 Stunden) vom Einschalten in der Lastspitze abzuhalten, können damit teure Kraftwerkskapazitäten vermieden werden.In Germany, about 30 million washing machines are connected to the electricity grid. With 10% simultaneity, there are at least 3 million washing machines running, with a total output of 6 GW (= 4 nuclear power plants). If it is possible to prevent these washing machines from being switched on at peak load for a short time (2 hours), expensive power plant capacities can be avoided.

Idee und Lösung:Idea and solution:

Die Lösung besteht aus zwei maßgeblichen Komponenten:

  • a) einen Hardwareadapter als Schaltelement
    Figure DE102013004705A1_0002
    (Actor)
  • b) eine Internet-Plattform (Web-Portal) zur Aggregation und Steuerung
    Figure DE102013004705A1_0003
  • Darstellung des Gesamtsystems siehe Bild 1
The solution consists of two significant components:
  • a) a hardware adapter as a switching element
    Figure DE102013004705A1_0002
    (Films)
  • b) an internet platform (web portal) for aggregation and control
    Figure DE102013004705A1_0003
  • Presentation of the overall system see Figure 1

Hauptprozessschritte:Main process steps:

Der Adapter wird zwischen Steckdose und Verbraucher eingebunden und macht den Verbraucher schaltbar. Er wird mittels gängiger Funktechnologie (Handytechnologie) an eine Internetplattform angebunden. Die Internetplattform sammelt die angesteckten und schaltbaren Verbraucher und stellt den Akteuren der Strombranche (Netzbetreiber und Stromhändler) eine Steuerungsmöglichkeit zur Verfügung.

  • Siehe Bild 2
The adapter is integrated between the socket and the consumer and makes the load switchable. It is connected to an Internet platform using standard wireless technology (mobile phone technology). The Internet platform collects the infected and switchable consumers and provides power industry actors (network operators and electricity traders) with a means of controlling.
  • See picture 2

Beschreibung des Hardware-Adapters (im Patent als „Actor” bezeichnet):Description of the hardware adapter (referred to in the patent as "Actor"):

  • Modulkomponenten des Actors siehe Bild 3Module components of the Actors see Figure 3
  • Sendedaten des Actors siehe Bild 4Transmission data of the actor see Figure 4
  • Empfangsdaten für den Actor siehe Bild 5Reception data for the actor see Figure 5
  • Actor-Kontrollleuchten siehe Bild 6Actor control lamps see Figure 6

Anzeigen:Show:

  • 1 Betriebsleuchte (grün): Actor ist korrekt angeschlossen1 Power light (green): Actor is connected correctly
  • 2 Kommunikationsanzeige (grün): Verbindung zum Internetportal ist hergestellt2 Communication display (green): Connection to the Internet portal is established
  • 3 Schaltbarkeit (blau): Gerät ist am Webportal angemeldet und kann vom Versorger aus geschaltet werden3 Switchability (blue): Device is logged in to the web portal and can be switched off by the supplier

Lieferumfangs-Angaben zum Einloggen auf der InternetplattformScope of delivery information for logging in on the Internet platform

  • • Gerät mit Seriennummer zu eindeutigen Identifizierung• Device with serial number for clear identification
  • • Sim-Karte mit Zugangskennung für Aktivierung auf Webplattform• Sim card with access code for activation on web platform

Beschreibung der Komponenten und ModuleDescription of components and modules

  • ∎ = Hardwarekomponente∎ = hardware component
  • ☐ Auswertemodul (Elektronikkomponente mit Softwarekomponenten)☐ Evaluation module (electronic component with software components)

Anforderungen:Conditions:

  • – Klein und kompakt, – Größendimension etwas größer als ein handelsüblicher Stecker eines elektrischen Gerätes – ca. 10cm·10 cm·10 cm- small and compact, - Size dimension slightly larger than a standard plug of an electrical device - about 10cm · 10cm · 10cm
  • ∎ Eingangsseitig hat das Gerät eine handelsübliche Steckdose für den Stecker des zu schaltenden Gerätes; nach dem Einstecken muss der Stecker in der Dose verschließbar sein∎ On the input side, the device has a standard socket for the plug of the switching device; after plugging in, the plug in the socket must be lockable
  • ∎ Der Verschluss für den Stecker ist mit einem elektronischen Kontakt versehen, um einen auswertbaren Zustand „Gerät angesteckt/nicht angesteckt” erfassen zu können zu können.∎ The plug connector is provided with an electronic contact in order to be able to detect an evaluable state "device plugged / unplugged".
  • ☐ Verriegelungsmodul (= elektronische Komponente) „Geräteanschluss”: wertet aus, wenn Steckerverschluss geöffnet wird, und gibt Trigger aus, um eine Neuinitialisierung zu starten; diese Information ist für die weiteren Steuerungsschritte und für die spätere Vergütung notwendig☐ interlock module (= electronic component) "device connector": evaluates when connector plug is opened and triggers to initiate reinitialization; This information is necessary for the further control steps and for the later remuneration
  • ∎ Ausgangsseitig ist ein fest angeschlossenes Kabel mit handelsüblichem Stecker angebracht, damit der Actor und damit auch das elektrisch schaltbare Gerät mit der Stromversorgung des Gebäudes verbunden werden können.∎ On the output side, a permanently connected cable with a commercially available plug is attached so that the actor and thus also the electrically switchable device can be connected to the power supply of the building.
  • ☐ Auswertemodul (= elektronische Komponente) „Betriebszustand”: – wertet aus, ob das Gerät an Netz angeschlossen ist; diese Information ist für die weiteren Steuerungsschritte und für die spätere Vergütung notwendig – ob das Gerät die letzten x Tage am Netz hing (nur tatsächlich schaltbare Lasten helfen) – Überprüfung der Empfangsstärke☐ Evaluation module (= electronic component) "Operating status": - evaluates whether the device is connected to mains; This information is necessary for the further control steps and for the later remuneration - whether the device hung the last x days on the net (only actually help switchable loads) - Check the reception strength
  • ∎ Meßmodul Stromstärke und Spannung∎ Measuring module current and voltage

Weitere elektronische Module innerhalb des Actors:

  • ☐ Auswertemodul „Anschluss am Stromnetz”
  • ☐ Auswertemodul „Spitzenlast”
  • ☐ Auswertemodul „Durchschnittslast y Stunden”
  • ☐ Speichermodul: – Speicherung der techn. Daten des angeschlossenen elektrischen Verbrauchsgerätes und – Logbuchdaten zum Auswerten für die Steuerung und spätere Abrechnung
  • ☐ Uhrzeitmodul: – zur Synchronisierung mit der Uhrzeit des Webportals und – als Grundlage für die Logbucheinträge
  • ☐ Kommunikationsmodul mit Sim-Karte und zum Senden und Empfangen – Sendedaten: – regelmäßig (x mal pro Tag): – Verbrauchsgerät war in den letzten x Stunden (z. B: 72) in/nicht in Betrieb – Situationsbezogen: – Verbrauchsgerät ist aktuell in Betrieb – Verbrauchsgerät ist vom Versorger, bzw. Internetportal „gesperrt” – Rückmeldung der techn. Daten nach Trigger (Anfrage) vom Webportal aus – Einmalig (nach Aktivierung) – Steckerverriegelung geschlossen; Spannung liegt an – Gerät ist aktiv/für Lastreduzierung aktivierbar – GPS-Koordinaten – Einmalig nach erstem Betrieb des Verbrauchsgerätes – Leistung und Durchschnittsleistung – Empfangsdaten: – Situationsbezogen: – Verbrauchsgerät ist aktuell in Betrieb – Regelmäßig: – Trigger für Aktualisierung der techn. Daten
  • ∎ Lastrelais, das über Sendeeingang geschaltet werden kann
  • ∎ Akku zur Gewährleistung der Betriebsbereitschaft während der Zeiten ohne Netzanschluss
Other electronic modules within the actor:
  • ☐ Evaluation module "Connection to the mains supply"
  • ☐ Evaluation module "Peak load"
  • ☐ Evaluation module "Average load y hours"
  • ☐ memory module: - storage of the techn. Data of the connected electrical consumption device and - logbook data for evaluation for the control and subsequent billing
  • ☐ Time module: - for synchronization with the time of the web portal and - as the basis for the logbook entries
  • ☐ Communication module with SIM card and for sending and receiving - Transmitted data: - regularly (x times per day): - Consumable was in / out of operation for the last x hours (eg: 72) - Situation related: - Consumption device is up-to-date in operation - Consumption device is "disabled" by the supplier or Internet portal - Feedback from the techn. Data after trigger (request) from web portal - Once (after activation) - Plug lock closed; Voltage is present - Device is active / can be activated for load reduction - GPS coordinates - Once after the first operation of the consumption device - Performance and average power - Received data: - Situation related: - Consumption device is currently in operation - Regularly: - Trigger for updating the techn. dates
  • ∎ Load relay, which can be switched via send input
  • ∎ Battery to ensure operational readiness during times without mains connection

Folgende Auswertungen sind zu gewährleisten

  • – War das Gerät in der letzten Woche (parametrierbar: in den letzten x Taben) in Betrieb (nur dann scheint es eine schaltbare Last zu sein)
  • – Ist das Gerät aktuell in Betrieb (dann ist es nicht schaltbar, Schutz vor Schaden)
  • – Spitzenlastauswertung → Meldung an Internetportal als Info für den Versorger
  • – Speicherung der eigenen technischen Daten aus den Auswertemodulen
  • – Logbuch
The following evaluations are to be guaranteed
  • - Was the device in the last week (parameterizable: in the last x tabs) in operation (only then it seems to be a switchable load)
  • - Is the device currently in operation (then it is not switchable, protection against damage)
  • - peak load evaluation → message to Internet portal as info for the supplier
  • - Storage of own technical data from the evaluation modules
  • - Logbook

Beschreibung der Internetplattform:Description of the internet platform:

  • Oberfläche und Struktur der Internetplattform siehe Bild 7Surface and structure of the Internet platform see Figure 7

Auf einem Server im Internet wird eine Plattform auf Datenbankbasis zur Verfügung gestellt, auf der sich

  • a) Der Stromkunde mit seinen schaltbaren Verbrauchern pro Adapter anmeldet und registriert
  • b) Der Netzbetreiber oder Stromhändler ein Volumen an schaltbaren Lasten sichert und nach Bedarf steuert.
  • c) Die Lastreduzierung statistisch und für Abrechnungszwecke ausgewertet wird
On a server on the Internet, a platform is made available on a database basis
  • a) The electricity customer with its switchable loads per adapter logs in and registered
  • b) The network operator or electricity trader secures a volume of switchable loads and controls them as needed.
  • c) The load reduction is evaluated statistically and for billing purposes

Zu a) Zugang der StromkundenTo a) access of electricity customers

  • – Kunde kann seine PLZ eingeben (um dem Stromversorger eine regionale Schaltung zu ermöglichen; alternativ wird die Position durch das GPS-Modul übertragen)- Customer can enter his zip code (to allow the electricity supplier a regional circuit, alternatively the position is transmitted by the GPS module)
  • – Angabe der Dauer, für die das Verbrauchsgerät minimal und maximal gesperrt werden kann- Specification of the duration for which the consumption device can be blocked to a minimum and maximum

  • Siehe hierzu Bild 8See picture 8

Zu b) Zugang der Stromversorger auf die DatenTo b) access of the electricity supplier to the data

  • – Die Datenbank wertet die „Inputs” der Kunden aus und aggregiert die freien, schaltbaren Lasten - The database evaluates the "inputs" of the customers and aggregates the free, switchable loads
  • – Die freien, schaltbaren Lasten können modular und regional „gebucht” werden- The free, switchable loads can be "booked" modularly and regionally
  • – Es können Rest-Schaltleistungen frei bleiben, um auch anderen Versorgern Leistungsreduzierungen offen zu halten - Remaining switching power can be left free in order to keep other power suppliers open
  • – Mit dem „Go”Button werden die gebuchten Sperren geschaltet und- With the "Go" button, the booked locks are switched and
  • – als Grunddaten dem Auswertemodul zur Verfügung gestellt- provided as basic data to the evaluation module

  • Struktur der Internetseite für den Stromversorger siehe Bild 9Structure of the website for the electricity supplier see Figure 9

Zu c) Auswerteportal im InternetC) Evaluation portal on the Internet

  • – Auswertemodul: gesperrte Zeit mal Durchschnittsleistung; ergibt eine Kennzahl, die für die finanzielle Abrechnung relevant sein kann- Evaluation module: locked time times average power; Returns a measure that may be relevant to the financial statement
  • – Auswertung für versorgungstechnische Konsequenzen- Evaluation for supply-related consequences

  • Auswertung siehe Bild 10Evaluation see Figure 10

Betrieb des SystemsOperation of the system

Das System besteht aus der Summe der Actoren und des zentralen Web-Portals. Nur gemeinsam entsteht ein funktionierendes Gesamtsystem

  • – Steuerung des Actors über Internetportal/Login für Haushalt
  • – Zugang für Stromversorger: – Auswahl der Gesamtleistung zum Schalten – Nach Region – Schalttrigger
The system consists of the sum of the actors and the central web portal. Only together do we create a functioning overall system
  • - Control of the actor via Internet portal / Login for household
  • - Access for electricity suppliers: - Selection of the total power for switching - By region - Switching triggers

Ablaufprozessworkflow process

  • 1. Der Stromkunde steckt den Actor zwischen Steckdose und elektrischem Verbrauchsgerät (z. B. Waschmaschine) und verriegelt den Stecker des Verbrauchsgerätes am Actor1. The power customer puts the Actor between the socket and the electrical appliance (eg washing machine) and locks the plug of the appliance on the Actor
  • 2. Mit der Verriegelung und dem Anschluss des Actors an das Stromnetz initialisiert sich der Actor und sendet per Funktechnologie über die eingebaute Sim-Karte seine Bereitschaft an die Webplattform.2. When the actuator is locked and connected to the mains supply, the actor initialises itself and transmits its radio-technology to the web platform via the built-in sim card.
  • 3. Der Stromkunde kann sich mit den mitgelieferten individuellen Zugangsdaten auf der Webplattform anmelden und die weiteren Daten eintragen: a. Eigene Kontaktdaten b. Setzen von Parametern i. In welchen Zeitfenstern Schaltungen erfolgen dürfen ii. Max. und minimale „Sperrzeiten” iii. Angabe von minimalen Freigabezeit nach einer Sperrung iv. Zusatzinfos c. Aktualisieren der Gerätedaten aus dem Logbuch und Speicher des Actors3. The electricity customer can register with the provided individual access data on the web platform and enter the further data: a. Own contact information b. Setting parameters i. In which time windows circuits are allowed ii. Max. And minimum "lock times" iii. Specification of minimum release time after a lock iv. additional information c. Update the device data from the logbook and memory of the actor
  • 4. Die Freigabe für die Schaltbarkeit erfolgt, wenn das elektrische Verbrauchsgerät erstmalig in Betrieb war, nachdem der Actor zwischen Stecker und Steckdose angeschlossen wurde und die Spitzenlast und die Durchschnittlast automatisiert an die Webplattform übertragen wurde.4. Shifterability is released when the electrical appliance is in operation for the first time after the actor has been connected between the plug and socket and the peak load and average load has been automatically transferred to the web platform.
  • 5. Die Webplattform aggregiert alle angeschlossenen Actoren und bietet summierte Leistungen in regionaler Aufsplittung zur Schaltung an.5. The web platform aggregates all connected actors and offers summed services in regional splitting to the circuit.
  • 6. Ein Energieversorger – oder auch ein Dienstleister, der sich im Zusammenhang mit der Energiewende neu etabliert und quasi eine ähnliche Rolle wie ein Anbieter von Kraftwerksleistung darstellt – kann bei Bedarf die Lastkappung buchen und schalten.6. An energy supplier - or even a service provider that is re-established in connection with the energy turnaround and virtually represents a similar role as a supplier of power plant output - can book and switch the load capping if necessary.
  • 7. Sobald eine Schaltung durch den Energieversorger/Dienstleister veranlasst wurde, erhalten die ausgewählten Actoren ein Schaltsignal, mit dem das Lastrelais im Actor aktiviert wird; damit wird verhindert, dass das elektrische Verbrauchsgerät zu einem Zeitpunkt einschaltet, der aus Sicht des Versorgers zu einem „ungelegenen” Zeitpunkt kommt, da bereits die günstigen Kraftwerke ausgereizt sind. Mit dem Schaltsignal wird diese schaltbare Leistung für andere Nutzer gesperrt.7. Once a switch has been initiated by the utility / service provider, the selected actors will receive a switch signal to activate the load relay in the actor; this prevents the electrical appliance from being switched on at a point in time that, from the supplier's point of view, comes at an "inconvenient" point in time since the low-cost power stations have already been exhausted. With the switching signal, this switchable power is blocked for other users.
  • 8. Nach Ablauf der durch den Kunden definierten max. „Sperrzeit” gibt der Actor das angeschlossene elektrische Verbrauchsgerät wieder für den normalen Betrieb frei, so dass der Kunde z. B. seinen Waschvorgang mit Verzögerung nun starten kann.8. After expiry of the max. "Lock time", the actor releases the connected electrical appliance for normal operation, so that the customer z. B. can now start his washing process with delay.
  • 9. Die Abrechnung der genutzten Sperrzeiten kann durch Auswertemodule über die Webplattform erfolgen.9. The accounting of the used blocking periods can be done by evaluation modules via the web platform.

Technische Detailentwicklung.Technical detail development.

Der Actor ist als technisches Element noch zu entwickeln und im Detail zu spezifizieren. Für die einzelnen Module des Actors wie z. B. die Strom und Spannungsmessung, Telekommunikationsmodul, etc. kann auf bewährte Technik zurückgegriffen werden. Entscheidend ist die Konfiguration, um dem Systemgedanken zu entsprechen. Das Webportal ist als Portal noch zu entwickeln. Die hierfür notwendigen Elemente entsprechen denen einer üblichen Portalprogrammierung und stellen für sich gesehen keine Innovation dar. Die Innovation ergibt sich aus der Einbindung in das Gesamtsystem, in dem die einzelnen Stromkunden ihre schaltbaren Leistungen zur Verfügung stellen, das Portal die freien Potenziale aggregiert und der Strombranche als schaltbare Gesamt- oder Teilleistung zur Verfügung stellt. Statt bei Bedarf ein Kraftwerk zur Versorgung hinzuzuschalten, wird eine Summe von kleinen Teilleistungen vom Netz für eine vorübergehende Zeit genommen.The Actor is still to develop as a technical element and to specify in detail. For the individual modules of the actor such. As the current and voltage measurement, telecommunications module, etc. can be used on proven technology. The decisive factor is the configuration in order to comply with the system concept. The web portal is still to be developed as a portal. The necessary elements correspond to those of a standard portal programming and do not represent an innovation in themselves. The innovation results from the integration into the overall system, in which the individual electricity customers provide their switchable services, the portal aggregates the free potential and the electricity sector provides as a switchable total or partial output. Instead of adding a power plant to supply when needed, a sum of small parts of the power is taken off the grid for a temporary period of time.

Gewerbliche AnwendungsmöglichkeitCommercial application

Eine gewerbliche Anwendbarkeit ergibt sich erst aus den Problemfeldern der Energiewende, die wiederum mit Ursachen in der Liberalisierung im Strommarkt zu kämpfen hat. Die Liberalisierung brachte eine Aufteilung der Stromversorgung in Erzeugungsmarkt (Kraftwerksbetreiber, Stromerzeuger, Stromverteilungsmarkt (Netzbetreiber) und Stromhändler mit sich. Vor der Liberalisierung im Jahr 2000 war die komplette Stromversorgung in einer Hand und der Stromversorger konnte im eigenen Interesse die komplette Stromversorgung optimieren. Durch die Liberalisierung wurden die oben beschriebenen drei eigenständigen Branchen etabliert, die eigene Aufgaben, wirtschaftlichen Zielsetzungen und Interessen verfolgen. Mit der Energiewende und dem EEG wurde durch die bevorrechtigte Einspeisung von regenerativem Strom das ganze Versorgungssystem in einen Zustand versetzt, bei dem die neuen Anforderungen mit den historischen Gegebenheiten nicht mehr zusammenpassen und der bis zur Gefährdung der Versorgungssicherheit führt. Bisher kann die Versorgungssicherheit ausschließlich durch die Netzbetreiber gewährleistet werden, wenn die Netzbetreiber auf ausreichende Kraftwerkskapazitäten zurückgreifen können, die für Engpässe/Lastspitzen zur Verfügung stehen müssen. Der Beinahe-Blackout am 7. Februar 2012, der nur noch durch ein Zuschalten eines alten Ölkraftwerks in der Steiermark als letzte Maßnahme verhindert werden konnte, verdeutlicht diese Situation. In dieser bisherigen Versorgungsstruktur (Betrachtung im März 2013) ist der der politische Wille erst in der Anfangsphase, neben der Erzeugungsdiskussion auch die Einspardiskussion in die Planung zu integrieren. Dies liegt u. a. auch daran, dass es bisher noch kein einsetzbares System und kein anwendbares Verfahren gibt, um „Nega-Watt-Kraftwerke” (also Nichtverbrauch und Reduzierung von Spitzenlast; hierauf bezieht sich die Patentlösung) gleichberechtigt zu konventionellen Mega-Kraftwerken (also Erzeugung von Strom) betrachten zu können.A commercial applicability arises only from the problem areas of the energy turnaround, which in turn has to struggle with causes in the liberalization in the electricity market. The deregulation brought with it a distribution of electricity into the generation market (power plant operators, generators, electricity distribution market (network operators) and electricity traders.) Prior to liberalization in 2000, the entire electricity supply was in one hand and the utility was able to optimize the entire electricity supply in their own interest Liberalization, the three independent sectors described above, which pursue their own tasks, economic objectives and interests, have been transformed into a state in which the new requirements are aligned with the historical ones In the past, security of supply can only be ensured by the network operators if the network operators have sufficient power plants Capacities that must be available for bottlenecks / load peaks. The near-blackout on February 7, 2012, which could only be prevented by adding an old oil power plant in Styria as a last resort, illustrates this situation. In this previous supply structure (considered in March 2013), the political will is only in the initial phase of integrating the one-party discussion into the planning in addition to the generation discussion. This is u. a. The fact that there is still no applicable system and no applicable method to "nega-watt power plants" (ie, non-consumption and reduction of peak load, which refers to the patent solution) equal to conventional mega-power plants (ie generation of electricity) to be able to look at.

Die hier beschriebene Patentidee resultiert dementsprechend aus einer „jungen” und neuen Problemsituation. Des Weiteren bindet die Patentidee moderne Elektronik, Funktechnologie und Internet in die Lösung ein, die vor einigen Jahren in dieser Leistungsfähigkeit noch nicht wirtschaftlich darstellbar vorhanden waren. Mit dieser hier beschriebenen Idee werden moderne Möglichkeiten zu einem System und Verfahren verschmolzen, die es neuen Dienstleistern ermöglicht, „Leistungsreduzierung” und „Leistungsverschiebung” ähnlich zu handhaben wie Leistungserzeugung durch KraftwerkeAccordingly, the patent idea described here results from a "young" and new problem situation. Furthermore, the patent idea incorporates modern electronics, wireless technology and the Internet into the solution, which a few years ago had not yet been economically viable in this capacity. The idea described here merges modern possibilities into a system and method that enables new service providers to handle "power reduction" and "power shift" similar to power generation by power plants

Kostenbetrachtungcost Considerations

Eine Kosteneinsparung wird primär durch den Stromversorger erzielt, wobei noch herauszufinden ist, welcher Teil der Stromversorgung die Führungsrolle übernimmt. Dies hängt u. a. auch von den weiteren politischen Vorgaben ab. Eine Investition rechnet sich in erster Linie für den Versorger oder durch einen Dienstleister „Leistungsreduzierer”: „Wir verkaufen verschiebbare Lasten!!”A cost saving is achieved primarily by the electricity supplier, while it is still to find out which part of the power supply takes the lead role. This depends u. a. also from the other political requirements. An investment pays off primarily for the provider or by a service provider "Leistungsreduzierer": "We sell movable loads !!"

Beispiel:Example:

1 GW Spitzenlastkraftwerk verursacht ein Investvolumen von ca. 500 Mio. €. 3 Mio. Waschmaschinen ziehen bei gleichzeitigem Betrieb in Summe eine Leistung von 6 GW aus dem Stromnetz. Um diese 6 GW mit Spitzenlastkraftwerken abzusichern benötigt es ein Investitionsvolumen von ca. 3 Mrd. €. Wenn diese 3 Mio. Waschmaschinen aus der Spitzenlastzeit verdrängt werden können, bedeutet dies pro vermiedener Leistungsspitze eine Kosteneinsparung von ca. 200.000 €. Investitionsseitig kann mit 3 Mio. verschiebbaren Verbrauchern eine Einsparung auf der Seite des Kraftwerkbaus in Höhe von 3 Mrd. € erreicht werden. Dementsprechend stehen pro Lastschaltgerät (Actor laut der Patentbeschreibung) bis zu 1.000 € für die Entwicklung, Herstellung und Vertrieb zur Verfügung. Eine Abschätzung für die technischen Realisierungskosten liegt bei ca. 100 € bis 200 € pro Actor.1 GW peak-load power plant causes an investment volume of approx. € 500 million. 3 million washing machines draw a total of 6 GW from the power grid when operated simultaneously. To secure this 6 GW with peak load power plants, it requires an investment volume of approx. € 3 billion. If these 3 million washing machines can be displaced from the peak load, this means a cost saving of approximately € 200,000 per avoided peak power. On the investment side, a savings of € 3 billion can be achieved on the power plant construction side with 3 million relocatable consumers. Accordingly, up to € 1,000 are available for each of the load switching devices (Actor according to the patent specification) for development, production and sales. An estimate for the technical realization costs is about 100 € to 200 € per actor.

Im Bild 11 ist als Erläuterung für die Bedeutung der Lastspitzenverschiebung die Zusammensetzung der Lastgangkurve durchgestellt. Die Darstellung wurde vom Institut für Industrie-betriebslehre und Industrielle Produktion IIP, Universität Karlsruhe im PERSEUS-ICE Modell mit hinterlegten Lastganglinien für Haushaltsanwendungen an einem Winterwerktag generiert.Figure 11 shows the composition of the load profile curve as an explanation of the significance of the peak load shift. The presentation was generated by the Institute for Industrial Management and Industrial Production IIP, University of Karlsruhe in the PERSEUS-ICE model with stored load curves for household applications on a winter working day.

Claims (1)

Oberbegriff System aus technischer Hardware, Telekommunikation und Internetapplikation in Verbindung mit einem Verfahren, um Lastverbrauchsspitzen im regionalen und überregionalen Stromnetz zu reduzieren, Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, • dass Stromverbrauchskunden einzelne elektrische Geräte mit einem Zwischenstecker (Actor) auswert- und fernschaltbar machen können • und dass über Funktelekommunikation diese schaltbaren Potenziale einem Internetportal automatisiert datentechnisch zur Verfügung gestellt werden • und dass das dazugehörende Internetportal die gesammelten Daten aggregiert und • dass den Akteuren der Stromversorgungsbranche eine gesammelte schaltbare Leistung für eine Schaltung zur Verfügung gestellt werden kann • und dass über die Funktelekommunikation die Geräte für eine begrenzte Zeit am Verbrauch von Energie und Leistung gehindert werden können.Generic term System of technical hardware, telecommunication and Internet application in connection with a method to reduce load peaks in the regional and supraregional power grid, Characteristic part: characterized in that • power consumers can make individual electrical devices with an intermediate plug (Actor) evaluable and remotely switchable • and that via wireless telecommunication these switchable potentials are made available to an Internet portal in an automated manner • and that the associated Internet portal aggregates the collected data and • that the actors of the power industry can receive a collective switchable power for a circuit • and that via the radio telecommunication the devices can be prevented from consuming energy and power for a limited time.
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