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Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Steuerung des Energieverbrauches, vorzugsweise des Stromverbrauchs von Endverbrauchern.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 017 277 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Energieversorgungseinrichtung bei der davon ausgegangen wird, dass auch für Kleinverbraucher variable Stromtarife angeboten werden. Das Verfahren sieht folgende Schritte vor: Bestimmung einer Anzahl von Regeln, Ermittlung einer Anzahl von Parametern, Herstellen oder Unterbrechen einer Leitungsverbindung zu einer Energiequelle. Hier wird auf die zu erwartenden Veränderungen hinsichtlich der Tarifstrukturen hingewiesen. Tendenziell werden künftig zunehmende Tarifstrukturen angeboten, die es ermöglichen, in Abhängigkeit von der Strombörse Leipzig variable Strompreise auch für Kleinverbraucher, beispielsweise für Betreiber von haustechnischen Anlagen in Einfamilienhäuser anzubieten. Dabei handelt es sich um Tarife, bei denen einem bestimmten Zeitpunkt oder einer bestimmten Zeitspanne kein fester Strompreis mehr zugeordnet werde kann. Vielmehr wird der Preis dynamisch auf Grund von vorherrschenden Gegebenheiten in der Energieversorgungseinrichtung bestimmt, beispielsweise durch ein Angebot.
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Die Druckschrift
US 2006/0279638 A1 beschreibt Methode und System zur Optimierung der Steuerung der Energieversorgung und Nachfrage mit computerimplementierten Schritten. Auch hier sind alle Komponenten der Energieversorgung und des Energieverbrauchs mittels Kommunikationsmittel untereinander vernetzt, tauschen automatisch, vom Kunden unabhängig, vielfältige Daten untereinander aus und generieren beim Kunden so Ersparnisse der Energiekosten aus Strom durch Lastverschiebung.
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In den Druckschriften
DE 10 2010 017 277 A1 als auch in
US 2006/0279638 A1 sind alle Komponenten der Energieversorgung und des Energieverbrauchs mittels Kommunikationsmittel untereinander vernetzt, tauschen automatisch, vom Kunden unabhängig, vielfältige Daten aus und generieren beim Kunden so Ersparnisse der Energiekosten aus Strom durch Lastverschiebung.
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Die Druckschrift
DE3743064 A1 benennt die Aufgaben und Funktionen von Haupt- und mehreren Nebenmesseinrichtung in einem Mehrfamilienhaus unter dem Aspekt der Kosten für den Verbraucher. In der Patentschrift wird darauf verwiesen, dass in einem Mehrfamilienhaus ein Hauptzähler (Hauptmesseinrichtung) und jeder einzelnen Wohnung jeweils zugeordnet ein Nebenzähler (Nebenmesseinrichtung) ist. Sind dagegen in einer größeren Wohnung mehrere Räume untervermietet, ist zwar der Bedarf nach Verbrauchsmessung vorhanden, das Einsetzen von Nebenzählern (Nebenmesseinrichtung) verbietet sich jedoch aus Kostengründen für untervermietete Wohnräume.
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Nach dem Stand der Technik sind Haupt- und Nebenmesseinrichtung nur bezüglich einer finanziellen Betrachtungsweise angeordnet. So auch in der
DE3743064 A1 . Dies ist für Haushaltkunden in Mehrfamilienhäuser, deren jährlicher Energieverbrauch im Einzelnen unterhalb des geforderten Energieverbrauchs liegt um mit Ersparnispotential in Börsentarife zu wechseln, nicht ausreichend.
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In der Broschüre „Regenerative Modellregion Harz", Seite 49, wird auf einen in 2012 im Landkreis Harz mit 46 Haushalten durchgeführten Feldtest verwiesen der variable Stromtarife zur Einbindung der Erneuerbaren Energien vorschlägt. Der zeitvariable Stromtarif hat 9 Stufen. Diese werden für jede Stunde des Tages berechnet und bereits am Vortag an die Kunden übermittelt. Für einen Tag kann der Kunde seinen Stromverbrauch innerhalb der neun Stufen aktiv planen. Unterstützend für den täglichen Umgang mit den 9 Tarifstufen ist eine Farbampel: rot gekennzeichnete Tarifstufen verweisen auf teuren Strom, der nicht vollständig aus Wind- und Sonnenenergie bereitgestellt werden kann, die grünen Tarifstufen zeigen an, dass günstiger Strom aus Wind- und Sonnenenergie zur Nutzung zur Verfügung steht. Beim mittleren gelben Tarif sind Stromangebot und Nachfrage relativ ausgeglichen und der Stromverbrauch wirkt sich finanziell nicht anders als bei herkömmlichen Tarifen auf die Stromrechnung der Testhaushalte aus.
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Der zeitvariable 9-stufige Stromtarif ist für am Markt etablierte Anbieter, deren Tarife auf stundenaktuellen Preisen der Strombörse basieren, nicht auskömmlich. Zur Generierung von Ersparnissen sind im Einzelnen die jährlichen Verbräuche der Verbraucher V1 bis V10 im Mehrfamilienhaus nicht ausreichend für den Wechsel in Börsentarife. Weiterhin kann der Kunde Ersparnisse nur in Kenntnis von neun Preisstufen eines Tages erzielen. Der Kunde wird nicht über seine eigene Last sondern über die stündliche Last des regionalen Verteilnetzbetreibers informiert. (Vergleich der Broschüre „Regenerative Modellregion Harz", Seite 49, Grafik Preisstufen).
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Steuerung des Energieverbrauchs, vorzugsweise des Stromverbrauchs und damit verbunden Energiekosten, vorzugsweise Stromkosten aufzuzeigen. Dabei werden die Informationen der Börsentarife, des eigenen Lastgangs, die Information über Schwachlast- und Hochlastzeiten (für Kunden in der Zweilastversorgung des örtlichen Verteilnetzbetreibers) geschaffen, damit Kunden in Börsentarifen durch Lastverschiebung weitaus mehr Minimierung der Energiekosten generieren können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin das Kunden in z.B. Mehrfamilienhäuser, deren jährlicher Energieverbrauch jeweils im Einzelnen geringer ist als für einen ersparnisorientierten Wechsel in Börsentarife erforderlich, dennoch mit Ersparnis in Börsentarife wechseln können.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten und dreizehnten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das System zur Steuerung des Energieverbrauchs zur Ersparnis von Energiekosten, beispielsweise aus Strom für Endverbraucher, besteht erfindungsgemäß aus wenigstens einem, zumindest die tagesaktuellen Strompreise als Diagramm bereitstellenden, Server und wenigstens einem beim Endverbraucher vorhandenen Client, wobei durch Datenübertragung die auf dem Server bereitgestellten Diagramme an den Clients übertragbar sind und wobei ein oder mehrere oder alle der Clients wenigstens einen Signalgeber aufweisen, der bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Strompreises ein Signal ausgibt.
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Das Client-Server-Modell ermöglicht es die Informationen zum Börsenstrompreis zu verteilen. Die Aufgaben werden von Programmen erledigt, die in Clients und Server unterteilt werden. Der Client kann auf Wunsch einen Dienst vom Server anfordern – hier. die Übermittlung der tagesaktuellen Börsenstrompreise. Der Server, der sich auf dem gleichen oder einem beliebigen anderen Rechner im Netzwerk befindet, beantwortet die Anforderung, das heißt, er stellt diese Angaben bereit. Endverbraucher kann beispielsweise ein privater Haushalt, ein Gewerbebetrieb (wie z.B. Handwerker, Hotel, Restaurant usw.) sein, der wenigstens einen Client nutzt. Der Server kann beispielsweise von einer Zentrale aus mit den aktuellen Daten versorgt werden, die dann an die beim Endkunden installierten Client weitergegeben werden. Das Einpflegen der Daten auf dem Server kann manuell erfolgen oder durch automatisches Abrufen der Daten/ Börsenstrompreise und deren Aufbereiten mittels eines Programms bzw. einer Software. Durch die Anzeige des bevorzugt stundenaktuellen Strompreises kann der Endverbraucher nach Ausgabe des Signals entscheiden, zu welchem Zeitpunkt er welches Endgerät/ Verbraucher (mit Verbraucher sind die Endgeräte gemeint, welche Energie verbrauchen) einschaltet. Weiterhin kann das System das stündliche Börsenstrompreisdiagramm für aktuellen Tag und ein stündliches Strompreisdiagramm für den nächsten Tag gleichzeitig und übereinanderliegend angeordnet bereitstellenden, Dies hat den Vorteil, dass der Endverbraucher erkennt, dass ggf. am Folgetag zu einer bestimmten Zeit bzw. in einem bestimmten Zeitfenster ein noch günstigerer Strompreis gilt, worauf der Endverbraucher/Kunde entscheiden kann, das / die Verbraucher erst am nächsten Tag zur günstigeren Zeit bzw. in dem günstigeren Zeitfenstereingeschaltet werden.
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Der Server (sozusagen eine Zentrale, in welcher die relevanten Börsenstrompreise bereitgestellt werden) überträgt somit bevorzugt die übereinander liegenden Börsenstrompreisdiagramme des aktuellen Tages und des Folgetages über einen Datenaustausch vom Server an den/die Clients. Vorteilhaft ist, wenn der Client einen Signalgeber aufweist, der bei Erreichen oder Unterschreiten eines vorgegebenen Strompreises des aktuellen Tages und/oder des Folgetages ein Signal ausgibt Dies kann ein optischen und/oder akustisches Signal sein, welches dem Endverbraucher in einem Haushalt oder Gewerbe anzeigt, dass der Strompreis unter eine Grenze oder unter einen Punkt gefallen ist.
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Dabei kann der Client das/die Diagramme für den Endverbraucher in einer Anzeigeeinheit (einem Display) optisch darstellen, wobei in der Anzeigeeinheit in einer Informationstafel bevorzugt ein Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag oder ein Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag und für den Folgetag anzeigbarist. In Abhängigkeit des Strompreises des aktuellen Tages und/oder des Folgetages ist das Signal mittels eines Signalgebers ausgebbar ist. Durch stetige Aktualisierung der Daten zwischen Server und Client ist somit vorteilhafter Weise das Börsenstrompreisdiagramm bei Verfügbarkeit für den Folgetag anzeigbar.
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Derzeitig ist ab 13.00 Uhr eines Tages das Börsenstrompreisdiagramm für den Folgetag verfügbar, so dass ein Endverbraucher ab ca. 13.00 Uhr entscheiden kann, ob er ein bestimmtes Gerät / einen Verbraucher noch am gleichen Tag einschaltet oder lieber am Folgetag, wenn der Strompreis ggf. noch günstiger ist.
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Der Client kann als Smartphone, Tablet oder Computer ausgebildet sein. Alternativ kann der Client auch in der Art einer nur für das System ausgebildeten elektronische Anzeigetafel ausgebildet sein, welche eine Anzeigeeinheit in Form einer Informationstafel aufweist.
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Eine vorteilhafte Variante besteht darin, dass bei Unterschreitung und/oder Überschreitung eines eingestellten Grenzwertes G des Strompreises oder bei Erreichen eines Basepreises oder auch bereits vor Erreichen eines Basepreises das Signal durch den ausgebbar ist, beispielsweise mit einer Anzeigeeinheit zur optischen und/oder akustischen Ausgabe.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das System mit wenigstens einem Verbraucher gekoppelt ist derart, dass das mittels eines Signalgebers durch den Client ausgegebene Signal an einen Verbraucher/ein in Haushalt bzw. Gewerbe betriebenes Gerät weiterleitbar ist und der Verbraucher startet. Der Start kann automatisch oder nach Bestätigung durch den Endverbraucher erfolgen.
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Das Signal kann per Kabel oder kabellos an den/die Verbraucher übertragen werden. Es kann ein Empfänger für das Signal in die Verbraucher integriert oder diesen vorgeschaltet sein.
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Eine geniale Lösung besteht darin, wenn der Client mit seiner Anzeige/seinem Display direkt in einen Verbraucher (insbesondere ein Haushaltsgerät wie z.B. Waschmaschine, Wäschetrockner, Geschirrspüler, Elektroherd und dergleichen) integriert ist. Dass kann der Endverbraucher an dem Endgerät / Verbraucher unmittelbar erkennen, wenn dieses zur Stromersparnis günstiger Weise einzuschalten ist oder der Client steuert über eine entsprechende Software, wann das Gerät einschalten soll (beispielsweise bei erreichen eines Grenzwertes oder eines Base-preises oder auch bereits vor Erreichen eines Basepreises. Nach Wahl des Kunden / Endverbrauches oder automatisch wird der Verbraucher gestartet. Selbstverständlich muss dieser, wenn es sich beispielsweise um ein Haushaltsgerät handelt, vorbereitet sein, d.h. die Waschmaschine muss mit der zu waschenden Wäsche gefüllt sein, der Wäschetrockner muss gefüllt sein und beispielsweise der Geschirrspüler muss gefüllt sein.
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Die Maschinen / Haushaltmaschinen zeigen dabei für den Enverbraucher sichtbar die Kurven an, so dass der Endverbraucher, wenn er am Gerät steht, diese sieht und einschätzen kann, wann das Gerät starten soll und ob er dies manuell vornimmt oder ob das Gerät automatisch starten soll. Vorteilhafter Weise wird an dem Verbraucher angezeigt, zu welcher Uhrzeit dieser automatisch startet.
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Für beispielsweise ältere Geräte kann auch ein Client mit einer entsprechenden Anzeige und Signalausgabe einem oder mehreren Verbrauchern vorgeschaltet sein.
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Die durch den Server bereitgestellten Informationen zu den Börsenstrompreisen können um stündliche Schwachlast- und Starklastzeiten mit der jeweiligen Schwachlastzeit und Hochlastzeit des örtlichen Verteilnetzbetreibers, vorzugsweise als Flächendiagramm, erweitert sein. Die Börsenstrompreisdiagramme werden bevorzugt in Form von Liniendiagrammen dargestellt.
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Verfahrensgemäß erfolgt die Steuerung des Energieverbrauchs zur Ersparnis von Energiekosten, beispielsweise aus Strom für Endverbraucher, dadurch, dass wenigstens ein Client, der eine digitale Anzeige aufweist, von einem Server aufbereitete und bereitgestellte Daten empfängt und diese für einen Nutzer/Endverbraucher optisch darstellt, wobei in der Anzeigeeinheit ein stündliches Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag oder für den aktuellen Tag und den Folgetag angezeigt wird und in Abhängigkeit des Strompreises ein Signal durch den Client ausgegeben wird.
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Das Signal wird bevorzugt mittels eines Signalgebers ausgegeben derart, dass bei Unter- und/oder Überschreitung eine Signalschaltung erfolgt, wobei in Folge des ausgegebenen Signals eine mittelbare oder unmittelbare Steuerung von Verbrauchern erfolgt. Durch die Steuerung werden die Verbraucher eingeschaltet, bevorzugt, wenn der Strompreis am günstigsten ist.
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Die Verbraucher mittels einer kabellosen oder kabelgebundenen Verbindung gesteuert werden, wobei die Verbraucher durch das über den Client bereitgestellte Signal ein- und/oder ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung betrifft somit ein System bestehend aus einer manuell auslesbaren Informationstafel für Kunden der bereits am Markt etablierten Energiedienstleister/Stromversorger (nachfolgend Anbieter) deren Tarife (nachfolgend Börsentarife) auf den stundenaktuellen Preisen der European Energy Exchange (nachfolgend EEX) basieren. Durch die Informationstafel in Form einer Anzeigetafel erhält der Kunde alle notwendigen Informationen durch Lastverschiebung seine Energiekosten zu senken. Dies kann über das Einstellen eines Grenzwertes des Strompreises geschehen, wobei bei Unterschreitung und/oder Überschreitung des eingestellten Grenzwertes des Strompreises eine Signalschaltung mittels eines Signalgebers erfolgt. Dabei kann beispielsweise ein Signal bei zu hohem oder niedrigem Strompreis als Warnung oder Hinweis erfolgen. Das durch Über- und/oder Unterschreiten erzeugte Signal kann in Form eines optischen Signals (z.B. eine Lampe) und/oder eines akustischen Signals (z.B. Signalton) erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Schaltung eines Funksignals über einen Signalgeber, welcher in der Informationstafel integriert oder nachgeschaltet ist. Dabei erfolgt eine Steuerung von gekoppelten Elektrogeräten. Bei Unterschreitung des eingestellten unteren Grenzwertes werden demnach die Elektrogeräte gestartet, bei Überschreitung des Grenzwertes werden sie vorzugsweise ausgeschaltet oder der Verbraucher über ein Signal gewarnt. Für eine Steuerung bestehender Elektrogeräte ist ein Empfänger vorgeschaltet, welcher den Stromzufluss steuert. Neue Elektrogeräte können den Empfänger bereits in ihre eigene Steuerungselektronik integriert haben.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung bei Mehrfachabnahmestellen, z.B. in Mehrfamilienhäuser, ist das Vorschalten einer Mess-/Zähleinrichtung (nachfolgend Messeinrichtung) des Energieverbrauchs aus Strom die in der erfindungsgemäßen Funktion einer „Energiesammelmesseinrichtung“ auch Verbrauchern, deren jährlicher Verbrauch geringer ist als für die Zugangsvoraussetzungen eines kostenersparnisorientierten Wechsel in Börsentarife erforderlich, den Wechsel mit Ersparnispotential ermöglicht.
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Beim erfindungsgemäßen System werden demnach die Kunden von Börsenpreisen visuell mittels einer Informationstafel, parallel übereinander gelegter, in Form von vorzugsweise Liniendiagramme, jeweils am aktuellen Tag der stündliche Börsenstrompreis für den aktuellen Tag, dazu am aktuellen Tag der stündliche Börsenstrompreis des Folgetages, die stündliche Lastgangkurve des Vortages und für Kunden in der Zweilastversorgung des örtlichen Verteilnetzbetreibers, vorzugsweise als Flächendiagramm, die stündlichen Schwachlast- und Hochlastzeiten der Wochentage, informiert.
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Mittels dieser komplexen Informationen verschiebt z.B. der Gewerbetreibende, z.B. Schlossereibetrieb, am aktuellen Tag die Laufzeiten seiner leistungsintensiven Maschinen, von den bisherigen Laufzeiten in Strompreisspitzen, nunmehr in Strompreisdellen des aktuellen Tages oder wenn dies preislich noch günstiger ist in die Strompreisdelle des Folgetages. Der Gewerbetreibende kann aus ihm am aktuellen Tag zur Verfügung stehen – den günstigsten Börsenstrompreis zweier Tagen auswählen. So generiert er maximale Ersparnisse durch Lastverschiebung bei den jährlichen Energiekosten aus Strom. Für Industrie und Kleingewerbe ergibt sich ein Verlagerungspotential von bis zu 25 %. Die Informationstafel ist ein einfacher aber wirksamer Weg kostspielige Lastspitzen beim Verbraucher und dadurch auch beim Netzbetreiber zu kappen. Im Haushalt eines Mehrfamilienhauses können z. B. auch über Zeitschaltuhren verlagerte Laufzeiten von z.B. Waschmaschine, Wäschetrockner, Geschirrspüler usw. in Kenntnis der Informationstafel Kunden in Börsentarife durch Verschiebung des Lastgangs aus Stunden hoher Börsenstrompreise in Stunden niedriger Börsenstrompreise maximale Ersparnisse generieren werden. Für die Haushalte ergibt sich ein Verlagerungspotential von bis zu 40 %. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nicht die Stromendpreise, wie aus der Broschüre „Regenerative Modellregion Harz", Seite 49, bekannt, sondern der in ganz Deutschland einheitliche, stündlich variierende, Börsenstrompreis dargestellt ist. Ein wirtschaftlich wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin das die Erfindung kurzfristig umsetzbar ist.
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Es wird somit erstmalig ein System zur Darstellung und Steuerung von Informationen der Börsentarife, des eigenen Lastgangs, der Information Schwachlast- und Hochlastzeiten (für Kunden in der Zweilastversorgung des örtlichen Verteilnetzbetreibers) zur Verfügung gestellt, damit Kunden in Börsentarifen durch Lastverschiebung weitaus mehr Minimierung der Energiekosten generieren können. Weiterhin können Kunden in z.B. Mehrfamilienhäuser, deren jährlicher Energieverbrauch jeweils im Einzelnen geringer ist als für einen ersparnisorientierten Wechsel in Börsentarife erforderlich, dennoch mit Ersparnis in Börsentarife wechseln.
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Ein weiterer erfindungsgemäße Gedanke des Systems liegt darin, dass, z.B. im Mehrfamilienhaus, allen im Stromzählerkasten befindlichen geeichten Messeinrichtungen, zugehörig dem Hausnetz, eine geeichte Hauptmesseinrichtung, zugehörig dem Netz des örtlichen Verteilnetzbetreibers, als „Sammelmesseinrichtung“ vorgeschaltet wird. Mit der Summe aller einzelnen jährlichen Energieverbrauchswerte, abgelesen an der „Sammelmesseinrichtung“, schließt als c/o (im Auftrag der Hausgemeinschaft) die Hausverwaltung den Liefervertrag mit dem Anbieter und verrechnet den einzelnen Haushalten, deren jährlicher Energieverbrauch im Einzelnen von der zugeordneten Nebenmesseinrichtungen gemessen wird, als Bestandteil der jährlichen Betriebskosten, den jährlichen Energieverbrauch.
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Durch das Vorschalten einer geeichten „Sammelmesseinrichtung“ werden nicht nur für Haushalte im Mehrfamilienhaus ersparnisorientierte Wechsel in Börsentarife möglich, sondern auch bei Einhaltung der Rahmenbedingungen zusätzlich noch eine Reduzierung der Konzessionsabgabe (> 30.000 kWh/Jahr und in zwei Monaten Überschreitung der Leistung von 30 kW Ersparnisse der Netzentgelte. Für den Nachweis von 30 kW ist als „Sammelmesseinrichtung“ ein Maximumzähler – Zähler + Wandler – vorzuschalten). Die Konzessionsabgabe, Bestandteil des Netzentgeltes beim örtlichen Verteilnetzbetreiber reduziert sich für Kunden beispielsweise in Chemnitz/Sachsen dann von 2,37 ct/kWh (SLP, bei Eintarifmessung sowie bei Zweitarifmessung in der Starklastzeit) auf 0,13 ct/kWh. Bei weniger als 30 kW Leistung ist als „Sammelzähler“ das Vorschalten eines Zweilastzählers empfehlenswert. Hier zahlt der Kunde in der Hochlastzeit 2,37 ct/kWh dagegen in der Schwachlastzeit nur 0,73 ct/kWh. Beim Vorschalten eines Zweilastzählers als Sammelzähler sind auch alle Nebenmessstellen mit Zweilastzähler auszustatten (Alle Preisangaben in brutto zum Informations- und Preisstand per 07.07.2014). Nach dem neuen Energiewirtschaftsgesetz, in Deutschland, müssen seit 2010 alle sanierten Altbauten, alle Neubauten und auch alle Kunden die mehr als 6000 kWh/a Strom verbrauchen in Deutschland mit einem Smartmeter ausgerüstet werden. Bis 2020 sind auch alle Drehscheibenstromzähler gegen Smartmeter auszutauschen. Als Sammelmesseinrichtung ist ein Smartmeter vorzuschalten. Es ist empfehlenswert auch für die Nebenmesseinrichtung jeweils eine Smartmeter einzubauen. Einerseits wegen des Lastgangs und anderseits bezüglich der Fernauslesbarkeit. Aufwändiges jährlich einmal manuelles Zählerablesen entfällt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 Informationstafel Dienstag, 13.05.2014, für Gewerbe,
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2 Informationstafel Dienstag, 13.05.2014, für Haushalt,
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3 Informationstafel Dienstag 13.05.2014 für z.B. elektrischer Haushaltgroß geräte (Waschmaschinen & Trockner, Geschirrspüler),
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4 Zähleranordnung im Mehrfamilienwohnhaus nach Stand der Technik,
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5 Zähleranordnung im Mehrfamilienwohnhaus nach Erfindung,
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Dem System zugehörig ist eine Informationstafel für den Strompreis, dem Lastgang (ein Smartmeter als Messeinrichtung erfasst viertel- und/oder stundenscharf die durchschnittlichen Leistungswerte einer Verbrauchsstelle) und für Kunden in der Zweilastversorgung des regionalen Netzbetreibers zusätzlich noch die stündlichen Preise der Schwachlast als auch der Hochlast.
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Der prinzipielle Aufbau für vorzugsweise Gewerbe, beispielsweise eine Schlosserei, ist in 1, der Informationstafel vom 13.05.2014, dargestellt. Die Informationstafel ist ein mehrachsiges, in der 1 ein zweiachsiges, Koordinatensystem. Die eine Achse sind die Tagesstunden 1 die andere der Börsenstrompreis (vorzugsweise in Cent pro Kilowattstunde, ct/kWh) als auch der Lastgang 3 des Verbrauchers (in W bzw. auch in kW). Das Strompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7, Dienstag, 13.05, das Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8, Mittwoch,14.05, und die Lastgangkurve 4, vom 12.05. sind, parallel übereinander liegend, jeweils als Liniendiagramme dargestellt. Die Information des stündlichen Börsenstrompreises und nicht die Endpreise der auf stunden-aktuell der EEX basierenden Tarife am Markt etablierten Anbieter ist eine für Alle gültige Darstellung. Die Darstellung der Energieendpreise aus Strom der jeweiligen Anbieter wäre vielfältig da deren Endpreise voneinander unterschiedlich sind. Die EEX, hier EPEXSPOT, der Spotmarkt für Strom für Deutschland, Frankreich, Österreich und die Schweiz, erfüllt physisch die Handelsgeschäfte des aktuellen Tages am nächsten Tag. Somit stehen die stündlichen Börsenpreise einen Tag vorher fest. Ab 13 Uhr des aktuellen Tages können die stündlichen Börsenstrompreise für den Folgetag von der EEX abgerufen werden. Ab 13 Uhr stehen neben dem bis 24 Uhr noch vorausschauenden stündlichen Börsenstrompreis für Dienstag 13.05 auch schon das stündliche Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 zur Verfügung Smartmeter speichern in regelmäßigen Intervallen die Verbrauchswerte in Echtzeit. Mit Stundenintervall steht die Lastgangkurve 4 vom Montag, 12.05. in der Informationstafel Dienstag, 13.05. Nach dem neuen Energiewirtschaftsgesetz müssen seit 2010 alle sanierten Altbauten, alle Neubauten und auch alle Kunden die mehr als 6000 kWh/a Strom verbrauchen in Deutschland mit einem Smartmeter ausgerüstet werden. Bis 2020 sind auch alle Drehscheibenstromzähler gegen Smartmeter auszutauschen. Somit sind für diese Stromverbraucher „Sowiesovoraussetzungen“ vorhanden die Lastgangskurve 4 über bekannte drahtlose und/oder optische Datenverbindungen auf die Informationstafel T1 täglich zu übertragen. Auch das Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 und das Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 sind mittels bekannte drahtloser und/oder optischer Datenverbindungen auf die Informationstafel übertragbar. Die Informationstafeln T1 und T2 stehen dem Kunden als App, für Smartfone und Tablet als auch im Internet und im formschönen Design im Büro des Chefs fest angebracht zur Verfügung.
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Die Lastgangkurve 4 der 1 zeigt das die tatsächliche Stromleistung sehr schwankend ist. Mit Lastgangsspitze 5 in den Tagesstunden 1 von 07–9 Uhr und 15–17 Uhr. Mit Lastgangdelle 6 in den Tagesstunden 1 von 00–05 Uhr, 12–15 Uhr, 19–24 Uhr. Aus der Lastgangkurve 4 ist ersichtlich dass einschichtig gearbeitet wird. Ab 6 Uhr zu Schichtbeginn werden viele Maschinen gleichzeitig hochgefahren. Nach 9 Uhr werden einige wieder heruntergefahren. Ebenso werden die Maschinen ab 15 Uhr hoch und um 17 Uhr wieder herunterunter gefahren. Gemäß der Erfindung wird ein Grenzwert G festgelegt, mittels dessen ein Signal gesteuert wird. Dies bedeutet, dass bei Unterschreiten des Grenzwertes G die elektrischen Verbraucher in Betrieb genommen werden, bei Überschreitung werden diese wenn möglich ausgeschaltet. Des Weiteren ist ein anstelle der Steuerung der Verbraucher auch ein optisches oder akustisches Signal möglich, beispielsweise ein Warnton oder das Blinken einer Lampe. Die Steuerung erfolgt über eine Funkverbindung, welche die Informationstafel mit einem Empfänger an den elektrischen Verbrauchern verbindet. Der Grenzwert G kann dabei manuell festgelegt werden.
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In den Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 sind weiterhin der Base am aktuellen Tag B1, der Base im Zeitraumbereich ts des aktuellen Tages B2 und im Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 der Base B3 besonders markiert. Der Kunde kann, über Display an neuen Waschmaschinen & Trockner, Geschirrspüler u.s.w wählen bei welchen angezeigten Base (Stromtiefstpreis) vorgenannte elektrische Haushaltgroßgeräte starten. Für Bestandsgeräte, mit oder ohne Sartzeitvorwahl, sind die Informationstafel T1 und T2 der 3 als auch ein Bedienungsdisplay, in einem Adapter integriert, den Bestandsgeräten vorgeschaltet. Des Weiteren ist zum Erreichen eines Mindeststromverbrauchs allen einzelnen Messeinrichtung eine Sammelmesseinrichtung vorgeschaltet. (1)
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Das Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7, Dienstag, 13.05, ist sehr volatil. Mit Strompreisdellen des aktuellen Tages 9 in der Zeit 1 von 00–05, von 15–19 sowie 22–24 und mit Strompreisspitzen des aktuellen Tages 10 in der Zeit 07–11. Das Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8, Mittwoch 14.05, hat Strompreisdellen 11 in der Zeit 1 von 02–05 und 11–17 dagegen Strompreisspitzen 12 von 07–09 und 19–22. Durch die in der Strompreistafel einer gleichen Zeit 1 zugeordneten Lastgangkurve 4, am 12.05., des Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 und des ab 13 Uhr am aktuellen Tag verfügbaren Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 erhält der Kunde die Möglichkeit, insbesondere ab 13 Uhr des aktuellen Tages, aktiv durch Lastmanagement (verschieben, soweit als produktionsseitig möglich, der Maschinenlaufzeiten aus Strom preisspitzen in Strompreisdellen) seine jährlichen Stromkosten dauerhaft zu senken. Lastmanagement in 1 bedeutet den Produktionsablauf so zu planen das große Verbraucher nicht mehr in Zeiten der Strompreisspitze des aktuellen Tages 10, beim Börsenstrompreis von 5,8 ct/kWh, sondern zur Zeit der Strompreisdelle des nächsten Tages 11 beim Börsenstrompreis von 3 ct/kWh laufen. Für dringende Terminarbeit, Fertigstellung noch am Dienstag, 13.05, laufen die großen Verbraucher in der Zeit von 15 bis 18 Uhr beim Börsenstrompreis von 3,8 ct/kWh. Für Industrie und Kleingewerbe errechnet ein Verlagerungspotential von bis zu 25 %. Die Informationstafel ist ein einfacher aber wirksamer Weg kostspielige Lastspitzen beim Verbraucher und dadurch auch beim Netzbetreiber zu kappen. 1 kann zudem mit Schwachlast und Hochlastdiagrammen ergänzt werden.
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2 zeigt die Informationstafel T1 für Verbraucher in Mehrfamilienhäuser. Diese Informationstafel ist analog derer 1. Informiert dazu jedoch Verbraucher in der Zweilastmessung zusätzlich noch über stündliche Zeitzonen der Schwachlastzeit t1 und Hochlastzeit t2 des regionalen Verteilnetzbetreibers. Bei traditionellen Stromversorgern können auch Tarife mit Schwachlastreglung gewählt werden. Zur gesonderten Erfassung des anfallenden Stromverbrauchs ist eine Messeinrichtung für Zweilastversorgung notwendig. Der Verbrauchspreis (Arbeitspreis) ist in der Hochtarifzeit höher als in der Nachttarifzeit. Die Umstellung auf den Schwachlasttarif lohnt sich daher meist nur ab 40 % Anteil Nachttarif. Für Kunden in der Versorgung mit stündlichen Börsentarifen sind Zweilastmesseinrichtungen hinsichtlich der Stromlieferung nicht wirtschaftlich da ihre Versorgung 1:1 auf der Basis stündlicher Börsenstrompreise erfolgt. Jedoch hinsichtlich der Netzentgelte, hier der Konzessionsabgabe, des regionalen Netzbetreibers. Die Höhe der Konzessionsabgabe (für die Durchleitung von Strom erhalten die Gemeinden vom jeweiligen Netzbetreiber eine Konzessionsabgabe und beträgt z.B. beim regionalen Netzbetreiber für die Stadt Chemnitz/ Sachsen für Netzkunden mit Anschluss in der Niederspannungsversorgung, im SLP, in der Starklastzeit 2,37 ct/kWh dagegen in der Schwachlastzeit nur 0,73 ct/kWh Die Hauptlastzeiten sind in Chemnitz werktags von 6 bis 22 Uhr, sowie samstags von 6 bis 13 Uhr. Feiertage die auf einen Werktag oder Samstag fallen, werden ebenfalls mit Hochlastzeiten wie werktags oder samstags gerechnet). Preis- und Informationsstand per 07.07.2014. Dieser Sachverhalt ist in der Informationstafel T2 der 2 unter stündliche Schwachlastzeit t1 und Hochlastzeiten t2 als Flächendiagramm dargestellt.
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3 zeigt die Informationstafel Dienstag 13.05. für z.B. elekrtrische Haushaltgroßgeräte (Waschmaschinen & Trockner und Geschirrspüler). Der Aufbau ist analog der 1; jedoch ohne Lastgangkurve 4.
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Die Base (Tiefststrompreise) sind in beiden Börsenstrompreisdiagrammen markiert. Im Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 als B1 für die Gesamttagesstunden (für die Zeit 00 Uhr bis 24 Uhr) und als B2 für den Zeitraumbereich ts. (für die Zeit 13 Uhr bis 24 Uhr). Im Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 als Base B3 (für die Zeit 00 Uhr bis 24 Uhr) An der Exx, im EPEXSPOT, stehen als Datenchart das Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 und am aktuellen Tag, ab 13 Uhr auch der Datenchart für das Strompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 (inkl. auch in tabellarischer Form die zugeordneten stündlichen Börsentstrompreise) zur Verfügung. Die Datencharts werden sichtbar mittels bekannter Übertragungsmittel in die Informationstafel, übereinanderliegend, übertragen. Unsichtbar in der Informationstafel wird auch die tabellarische Form übertragen, aus dieser die jeweiligen Base (z.B. mit Hilfe einfacher Excell-Berechnung) ermittelt und sichtbar als Base am aktuellen Tag B1, Base im Zeitraumbereich ts des aktuellen Tages B2 und Base im nächsten Tag B3 in das Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 und Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 automatisch eingefügt. In neuen elektrischen Haushaltgroßgeräten sind die Informationstafel T1 und T2 im Display integriert. Der Kunde kann im Display am aktuellen Tag wählen ob er den günstigsten Basepreis aus den Börsenstrompreisdiagrammen zweier Tage nutzen möchte oder nur den am aktuellen Tag. Bei der Auswahl der günstigsten Base zweier Tage vergleicht der Kunde die Base im Zeitraumbereich ts des aktuellen Tages B2 (erst ab 13 Uhr liefert die EEX das Börsenstrompreisdiagramm für den nächste Tag 8) mit der Base im nächsten Tag B3. Der Kunde wählt nach 3 den Base im nächsten Tag B3. Im Display ist weiterhin wählbar ob der Kunde für einen bestimmte Zeitraum, z.B einen Monat oder bis auf Weiteres automatisch den günstigsten Base aus den Börsenstrompreisdiagrammen zweier Tage nutzen möchte. Die Wahl der Base, ob aus dem Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag 7 oder aus dem Börsensstrompreisdiagramm für den nächsten Tag 8 ist abhängig von der wöchentlichen Nutzunganzahl pro Gerät. Z.B. bei drei mal Wäsche pro Woche wird der Kunde die Base im Vergleich zweier Tage nutzen. Unter Beachtung einer bis zu 2-stündigen Betriebsdauer der Waschmaschinen und Geschirrspüler starten diese eine halbe Stunde vor der Base-Stunde. Dadurch wird die Strompreisdelle im Basepunkt maximal ersparniswirksam genutzt. In der 3. Informationstafel T1 liegt der Base in der Zeit 03 Uhr bis 04 Uhr. Wasch-Maschine und/oder Geschirrspüler starten 02,30 Uhr. Für Waschmaschinen & Trockner so wie für Geschirrspüler im Bestand, ob mit oder ohne Startzeitvorwahl sind Informationstafel T1 und T2 als auch das wie vorstehend beschriebene Bedienungsdisplay in einem vorgeschaltenen Adapter integriert. Die Ersparnis ist in Auswertung der 3, unter Beachtung das die Kunden in Deutschland in 2014 für eine Kilowattstunde Strom 27 Cent bezahlen müssen, sehr anschaulich.
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In 4 ist eine Zähleranordnung in einem üblichen Mehrfamilienwohnhaus dargestellt. Es ist Stand der Technik im Mehrfamilienhaus das zum Netz des regionalen Netzbetreibers a die Messeinrichtungen zugehörig sind. In 3 sind diese im Kellergeschoss, vorzugsweise im Zählerschrank, angeordnet. Es liegen 7 Messeinrichtungen M1 bis M7 (je eine pro Verbraucher Wohnung V1 bis V7 sowie eine für Verbraucher Hauslicht V8, eine für Verbraucher Personenaufzug V9 und eine für Verbraucher Tiefgarage V10 vor. Insgesamt sind zehn Messeinrichtungen M1 bis M10 vorhanden, wobei alle in Form von Standardlastprofilen und als Eintarif-Drehscheibenstromzähler zur Stromversorgung angeordnet sind. Für jeden Verbraucher V1 bis V10 wird der Verbrauch an Energie aus Strom über eine nur ihm zugeordnete geeichte Messeinrichtung M1 bis M10 gemessen. Jede Wohnung wählt ihren Energieversorger selbst und schließt eigenverantwortlich den Vertrag mit dem Versorger seiner Wahl ab und erhält direkt die Rechnung über den Verbrauch vom Versorger. Für die Verbraucher Hauslicht V8, Personenaufzug V9 und Tiefgarage V10 schließt im Auftrag der Hauseigentümer die Hausverwaltung den Vertrag mit dem Stromversorger ab und verrechnet den jährlichen Energieverbrauch aus Strom anteilig auf die Familien als Betriebskosten. Die jährlichen Verbrauchsmengen der einzelnen Verbraucher der 3 sind jedoch im Einzelnen betrachtet nicht ausreichend für einen kostensparenden Wechsel in Börsentarife.
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5 zeigt eine Anordnung der Messeinrichtung im Mehrfamilienwohnhaus gemäß vorliegender Erfindung. Der Wechsel des einzelnen Verbrauchers gemäß 3 in Tarife, basierend auf den stunden-aktuellen Preisen der EEX, erzielt keine Ersparnis da er jeweils unter dem geforderten Mindestverbrauch von z.B. 10000 kWh/a bzw. überhaupt unter einem Verbrauch liegt der Ersparnisse allein durch den Wechsel generiert. Die erfindungsgemäße Lösung liegt darin das eine Sammelmesseinrichtung M11, in „energieverbrauchssammelnder Funktion“, im Stromzählerkasten selbst oder in dessen Nähe, allen Messeinrichtungen M1 bis M10 vorgeschaltet ist. Dadurch wird mit der Gesamtsumme an jährlich verbrauchter Energie aus Strom im Siebenfamilienhaus, 30246 kWh/a, der Wechsel in einen Börsentarif für jeden einzelnen Verbraucher V1 bis V10 wirtschaftlich. Nur die vorgeschaltete Sammelmesseinrichtung M11 ist im Eigentum des regionalen Verteilernetzbetreibers und dem Netz des regionalen Netzbetreibers a zugeordnet. Die Messeinrichtungen M1 bis M10 gehören dagegen zum Hausnetz (b). Nunmehr verfährt die Hausverwaltung für die sieben Verbraucher Wohnungen V1 bis V7 mit der Versorgung von Energie aus Strom auch genauso wie beim Verbraucher Hauslicht V8, Verbraucher Personenaufzug V9 und Verbraucher Tiefgarage V10. Die sieben Messeinrichtungen M1 bis M7 der Wohnungen messen als geeichte Messeinrichtung den jährlichen Energieverbrauch aus Strom je Wohnung wie bisher. Der von der vorgeschalteten Sammelmesseinrichtung M11 verbrauchte Eigenstrom, ca. 3 W/h = 27 kWh/a und auch die jährlichen Grundpreise des Anbieters und die des regionalen Netzbetreibers werden durch die Hausverwaltung jeweils auf der Basis des jährlichen Stromverbrauchs den Wohnungen mit den jährlichen Betriebskosten verrechnet. Die Messeinrichtungen M1 bis M10 sind Eigentum der Hausgemeinschaft. Außer einmaliger Anschaffungskosten sind dafür keine jährliche Gebühren mehr zu zahlen. Mit dieser Ersparnis können die zusätzlichen Aufwendungen der Hausverwaltung bezahlt werden. Durch diese Maßnahme können alle Haushalte mit Ersparnispotential in Börsenstromtarife wechseln und noch dazu, in Kenntnis der Informationstafel T1 und der stündlichen Schwachlast- und Hochlastzeiten T2, durch Verschiebung des Lastgang 3 zusätzliche Ersparnisse dauerhaft generieren. Für Netzkunden mit Anschluss in der Niederspannung bei denen die gemessene Leistungsspitzen in zwei Monaten über 30 kW liegen und einen Jahresverbrauch von 30.000 kWh übersteigt wird entsprechend Konzessionsgesetz die Konzessionsabgabe auf 0,13 ct/kWh reduziert. Der an der Sammelmesseinrichtung M11 gezählte Jahresverbrauch von 30.246 kWh erfüllt die Bedingung 30.000 kWh/a. Ob die weitere Bedingung 30 kW erfüllt ist kann problemlos überprüft werden. Die Zeit der größten Leistungsspitze in unserem Beispiel Siebenfamilienhaus ist Sonnabends und Sonntags 11 bis 12 Uhr. 11 Uhr wird von allen Messeinrichtungen M1 bis M10 der Zählerstand notiert und ebenso 12 Uhr. Die Summe der gemessenen Kilowattstunden ergibt pro Stunde die Leistungsspitze in Kilowatt. Liegt die Summe über 30 kW ist als Sammelmesseinrichtung M11 ein Maximumzähler (Zähler + Wandler) einzubauen. Die Messeinrichtungen M1 bis M10 verbleiben wie bisher als Eintarifzähler. Der Einbau eines Maximumzählers erfolgt durch den regionalen Verteilnetzbetreiber.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele für Energie aus Strom beschränkt. Insbesondere ist es möglich die genannten Merkmale auch für Energie aus z.B. Erdgas usw. anzuwenden.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung können sowohl bei der Anwendung in privaten Haushalten als auch bei kleinen und mittelständigen Firmen bzw. Gewerbebetrieben signifikante Energieeinsparungen erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- a
- Netz des regionalen Netzbetreibers
- b
- Hausnetz
- M1 bis M10
- Messeinrichtung
- M11
- Sammelmesseinrichtung
- T 1
- Informationstafel
- T2
- stündliche Schwachlast und Hochlastzeiten
- V1 bis V7
- Verbraucher Wohnungen
- V8
- Verbraucher Hauslicht
- V9
- Verbraucher Personenaufzug
- V10
- Verbraucher Tiefgarage
- 1
- Tagesstunde
- 2
- Börsenpreis
- 3
- Lastgang
- 4
- Lastgangkurve
- 5
- Lastgangspitze
- 6
- Lastgangdelle
- 7
- Börsenstrompreisdiagramm für den aktuellen Tag
- 8
- Börsenstrompreisdiagramm für den nächsten Tag
- 9
- Strompreisdelle des aktuellen Tages
- 10
- Strompreisspitze des aktuellen Tages
- 11
- Strompreisdelle des nächsten Tages
- 12
- Strompreisspitze des nächsten Tages
- 13
- Wochentage
- t1
- Schwachlastzeit
- t2
- Starklastzeit
- ts
- Zeitraumbereich
- B1
- Base am aktuellen Tag
- B2
- Base im Zeitraumbereich ts des aktuellen Tages
- B3
- Base im nächsten Tag
- G
- Grenzwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010017277 A1 [0002, 0004]
- US 2006/0279638 A1 [0003, 0004]
- DE 3743064 A1 [0005, 0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Broschüre „Regenerative Modellregion Harz“, Seite 49, wird auf einen in 2012 [0007]
- Broschüre „Regenerative Modellregion Harz“, Seite 49, Grafik Preisstufen [0008]
- Broschüre „Regenerative Modellregion Harz“, Seite 49 [0030]
