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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Speicheranordnung zur Bereitstellung von dreiphasigem Strom, vorzugsweise in einem Altbau. Die Erfindung ist ferner gerichtet auf eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung sowie eine Speicheranordnung. Außerdem wird ein Nachrüstset vorgeschlagen, mit dem sich herkömmliche Energiespeicher erfindungsgemäß erweitern lassen. Ferner wird ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen vorgeschlagen, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren.
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EP 2 139 089 B1 zeigt eine Transformatorvorrichtung zum automatischen Anpassen einer Spannung eines Dreiphasennetzgerätes, aufweisend drei Eingänge, drei Ausgänge, einen Y-förmig verbundenen Dreiphasentransformator und eine Anordnung von Schaltern, wobei die Transformatorvorrichtung einen Schalterschaltungsschaltkreis umfasst, wobei die drei Eingänge mit jeweils einer Phase des Dreiphasennetzgerätes verbunden sind.
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WO 2011 141 416 A2 zeigt eine Schalteinrichtung zur Zwischenschaltung zwischen ein dreiphasiges Versorgungsnetzwerk und einem einphasigen Anschluss, wie beispielsweise eine Steckdose. Die Schalteinrichtung ist zweckmäßig zwischen einem Anschluss wie beispielsweise einer Steckdose und dem dreiphasigen Versorgungsnetz vorgesehen.
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DE 10 2011 078 047 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung der Belastung der Phasen eines dreiphasigen Energienetzes, insbesondere eines Niederspannungsnetzes, umfassend einen ersten Anschluss für den Anschluss einer elektrischen Komponente, über den die Komponente Strom aus dem dreiphasigen Energienetz beziehen oder in dieses einspeisen kann, sowie einen zweiten Anschluss an Außenleiter des dreiphasigen Energienetzes.
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In Altbauten ist häufig nur eine einphasige Stromversorgung auf den Etagen vorhanden. Moderne Elektroherde werden regelmäßig dreiphasig betrieben. Der Betrieb von modernen Herden ist damit in Altbauten teilweise nicht möglich.
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Gemäß herkömmlicher Anordnungen können dreiphasig betriebene Herde in Altbauten nicht betrieben werden ohne die elektrische Installation des Gebäudes auf dreiphasigen Betrieb zu ertüchtigen. Diese Ertüchtigung ist mit erheblichen Kosten verbunden oder wird durch Vermieter als unnötig angesehen und gar nicht durchgeführt. Damit ist dem Mieter die Nutzung von modernen Elektroherden gemäß herkömmlicher Anordnungen nicht möglich.
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Es ist daher eine Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Speicheranordnung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms, vorzugsweise in einem Altbau, vorzuschlagen. Hierbei soll überwunden werden, dass bisher bestimmte Elektrogeräte in einem einphasigen Stromnetz nicht betrieben werden können. Es ist ferner eine Aufgabe eine entsprechend eingerichtete Vorrichtung sowie eine Speicheranordnung bereitzustellen. Es ist auch eine Aufgabe ein Nachrüstset vorzuschlagen mit dem sich herkömmliche Energiespeicher erfindungsgemäß erweitern lassen. Es ist ferner eine Aufgabe ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen vorzuschlagen, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demgemäß wird eine Speicheranordnung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms, aufweisend einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischem Strom, wobei folgende Einheiten vorgesehen sind, nämlich eine Ladeeinheit eingerichtet zur Aufladung des Energiespeichers, wobei die Ladeeinheit an ein einphasiges Stromnetz angeschlossen ist, und eine Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung des dreiphasigen Stroms mittels des Energiespeichers.
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Typischerweise werden Stromnetze derart ausgelegt, dass eine Energieübertragung typischerweise gemäß einem Dreiphasensystem erfolgt. Hierbei kann es jedoch möglich sein, dass beispielsweise in einem Altbau für die einzelnen Wohnungen lediglich ein einphasiges Stromnetz vorliegt. Erfindungsgemäß wird dementsprechend ein einfach zu implementierendes Energiespeichersystem vorgeschlagen, welches einphasig aufgeladen wird und bei einem Erreichen eines gewissen Ladezustands einen dreiphasigen Strom abgeben kann. Da die Strommenge pro Zeiteinheit, welche in einem dreiphasigen System abgegeben wird, größer ist als die Strommenge in einem einphasigen System, kann der Ladevorgang des vorgeschlagenen Energiespeichers eine längere Zeitperiode, beispielsweise mehrere Stunden, benötigen. Dies wirkt sich erfindungsgemäß jedoch nicht nachteilig aus, da der Energiespeicher zum Beispiel auch über Nacht beladen werden kann, wobei hierbei keine Energieentnahme stattfindet.
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So ist eine Ladeeinheit vorgesehen, welche an einen Energiespeicher angeschlossen wird und auf das einphasige Stromnetz zugreift. Somit lädt die Ladeeinheit den Energiespeicher einphasig auf. Je nach Einsatzszenario kann der Energiespeicher größer oder kleiner dimensioniert werden. So ist es beispielsweise möglich, den Energiespeicher für ein gesamtes Haus vorzusehen, beispielsweise einen Altbau. Hierbei ist es jedoch auch möglich je Etage einen eigenen Energiespeicher bzw. die vorgeschlagene Vorrichtung und Systemanordnung zu betreiben. Ferner ist es möglich je Haushalt, also je Wohnung, die vorgeschlagene Vorrichtung zu montieren.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, dass die Speicheranordnung derart ausgestaltet werden kann, dass herkömmliche Energiespeicher wieder Verwendung finden können und somit diese herkömmlichen Energiespeicher in die erfindungsgemäße Speicheranordnung eingegliedert werden können. Auch können die Ladeeinheit und die Ausgabeeinheit unmittelbar mit dem Energiespeicher verbunden werden, also einstückig ausgeformt werden, oder aber auch dem Energiespeicher entfernt angeordnet werden.
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Bei der Ladeeinheit handelt es sich um eine Schnittstelle zwischen dem Energiespeicher und dem einphasigen Stromnetz. Somit kann die Ladeeinheit mittels elektrischer Komponenten vorgesehen werden, die keinerlei Steuereinheit benötigen. Ebenso kann die Ausgabeeinheit rein mittels elektrischer Komponenten bereitgestellt werden. Der Energiespeicher kann beispielsweise als ein Batteriespeicher ausgestaltet werden und/ oder als mehrere Zellen. Solche Zellen sind in bekannter Weise parallel oder in Serie schaltbar. Ferner können weitere Komponenten vorgesehen werden, die in der Ladeeinheit oder der Ausgabeeinheit verbaut werden. Hierbei handelt es sich typischerweise um elektrische Komponenten, die eine Umwandlung von einphasigen Strom in dreiphasigen Strom ermöglichen.
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Solche Komponenten sind aus dem zitierten Stand der Technik bekannt, wobei jedoch diese Komponenten typischerweise derart eingesetzt werden, dass ein dreiphasiges Stromnetz vorhanden ist, welches mittels Steuerungskomponenten auf ein einphasiges Stromnetz reduziert wird. Erfindungsgemäß wurde jedoch erkannt, dass mittels einer Verwendung eines Energiespeichers der hohe Strombedarf eines dreiphasig angeschlossenen Verbrauchers dadurch befriedigt werden kann, dass die benötigte Energie so lange aufgespeichert wird, bis ein Ladezustand erreicht ist, der das Betreiben eines dreiphasig angeschlossenen Verbrauchers erlaubt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Ausgabeeinheit einen dreiphasigen Wechselrichter. Dies hat den Vorteil, dass benötigte Komponenten erfindungsgemäß bereits vorgehalten werden oder aber auch extern bereitgestellt werden können. So können die vorgeschlagenen Einheiten innerhalb der vorgeschlagenen Vorrichtung verbaut werden oder lose in der Anordnung angeordnet sein. Somit können Komponenten also einstückig mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ausgeliefert werden oder aber auch einzeln angeboten werden, wobei es teilweise möglich ist bestehende Komponenten wiederzuverwenden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Speicheranordnung eingerichtet, zwischen dem Energiespeicher und einer Energiesenke ein lokales Drehstromnetz bereitzustellen. Dies hat den Vorteil, dass ein Drehstromnetz simuliert wird, obwohl das vorhandene Stromnetz des Hausanschlusses dies nicht bereitstellt. So kann dreiphasiger Strom angeboten werden und ein entsprechendes Netz bereitgestellt werden, ohne dass das Hausnetz angepasst werden muss. Daher wird das erzeugte Stromnetz als lokal bezeichnet. Das erzeugte lokale Stromnetz hat somit keine Auswirkungen auf das übrige Stromnetz.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Speicheranordnung in ein hausinternes Stromnetz integrierbar. Dies hat den Vorteil, dass ein bestehendes Stromnetz unverändert weiter betrieben werden kann und lediglich erfindungsgemäß die vorgeschlagene Vorrichtung beziehungsweise Anordnung nachgerüstet werden muss.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung des dreiphasigen Stroms an eine Mehrzahl von Energiesenken. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung für eine Mehrzahl von Wohnungen bereitgestellt werden kann, welche dann mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung und Anordnung dreiphasigen Strom beziehen können.
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Durch eine Batterie auf der Etage eines Hauses lässt sich die Energie beispielsweise für einen Kochvorgang auf der Etage speichern. Die Batterie wird einphasig über die vorhandene Elektroinstallation geladen und kann Energie aufnehmen. Der Herd wird über einen dreiphasigen Wechselrichter mit der Batterie verbunden und kann somit dreiphasig betrieben werden. Im Sinne der elektrischen Sicherheit ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass zwei Phasen nicht mit dem Hausnetz verbunden sind. So entsteht ein lokales Drehstromnetz zwischen Batterie und Herd das keinen Ausbau des Hausnetzes auf drei Phasen erfordert.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Nachrüstset zum Nachrüsten eines herkömmlichen Energiespeichers zum Speichern von elektrischem Strom, wobei folgende Einheiten vorgesehen sind eine Ladeeinheit eingerichtet zur Aufladung des Energiespeichers, wobei die Ladeeinheit an ein einphasiges Stromnetz anschließbar ist, und eine Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms unter Verwendung des herkömmlichen Energiespeichers.
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Das Nachrüsten kann derart ausgestaltet sein, dass ein bekannter Energiespeicher erfindungsgemäß mittels der beiden Komponenten, nämlich der Ladeeinheit und der Ausgabeeinheit, nachgerüstet wird. Dies kann derart erfolgen, dass ein elektrischer Anschluss zwischen der Ladeeinheit und dem Energiespeicher sowie zwischen der Ausgabeeinheit und dem Energiespeicher vorgehalten wird. Somit kann also ein nach Nachrüstset ausgeliefert werden, wobei vorhandene Energiespeicher wieder Verwendung finden können.
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Hierbei ist es möglich, dass in einem hausinternen Stromnetz bereits Energiespeicher vorhanden sind, welche einen erzeugten Strom zwischenspeichern. Beispielsweise kann ein Haushalt mittels erneuerbarer Energien selbst Strom erzeugen und diese in einem herkömmlichen Energiespeicher zwischenspeichern. Somit kann ein solcher Energiespeicher wiederverwendet werden und muss lediglich erfindungsgemäß nachgerüstet werden. So ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein solcher Energiespeicher mittels eines Stromnetzes, welches einphasig ausgestaltet ist, beladen wird. Bei diesem einphasigen Stromnetz handelt es sich also um ein Stromnetz, welches hausintern beispielsweise mittels weiterer Verteilungskomponenten angeboten wird. Hierbei erfolgt die Stromerzeugung bzw. die Stromwandlung mittels öffentlich genutzter Energiequellen, Energiewandlern bzw. Kraftwerken. Somit ist es erfindungsgemäß möglich, hausexterne Energiequellen zu verwenden und hiermit den vorgeschlagenen Energiespeicher aufzufüllen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Speichervorrichtung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms, aufweisend einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischem Strom, eine Ladeeinheit eingerichtet zur Aufladung des Energiespeichers, wobei die Ladeeinheit an ein einphasiges Stromnetz angeschlossen ist, und eine Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms mittels des Energiespeichers.
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Bei der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung ist es besonders vorteilhaft, dass beispielsweise die vorgeschlagene Speicheranordnung derart ausgestaltet werden kann, dass diese einstückig ausgeliefert werden kann. Somit umfasst die Speichervorrichtung im Wesentlichen alle Komponenten der Speicheranordnung, wobei die Speichervorrichtung in eine bestehende Energiesenke integriert werden kann. Hierbei ist wiederum das entsprechende Anwendungsszenario zu berücksichtigen. So kann es bei einer Verwendung der Speichervorrichtung für eine gesamte Etage nicht möglich sein, die Speichervorrichtung in eine weitere Vorrichtung zu integrieren, wobei hingegen bei einer Verwendung der vorgeschlagenen Speichervorrichtung bezüglich einem einzelnen Gerät eben auch die Speichervorrichtung in dieses Gerät integrierbar ist.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Energiesenke, beispielsweise ein Elektroherd oder dergleichen, aufweisend die vorgeschlagene Vorrichtung oder die Anordnung. Somit können dreiphasige Herde in Altbauten betrieben werden die nur einphasige Anschlüsse der Wohnungen zur Verfügung stellen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Speicheranordnung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms, aufweisend ein Bereitstellen eines Energiespeichers zum Speichern von elektrischem Strom, wobei folgende Schritte vorgesehen sind, nämlich ein Bereitstellen einer Ladeeinheit eingerichtet zur Aufladung des Energiespeichers, wobei die Ladeeinheit an ein einphasiges Stromnetz angeschlossen ist, und ein Bereitstellen einer Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms mittels des Energiespeichers.
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Das Herstellen der Speicheranordnung kann entweder derart erfolgen, dass ein herkömmlicher Energiespeicher erfindungsgemäß nachgerüstet wird, oder aber dass eine Speichervorrichtung derart bereitgestellt wird, dass diese bereits den Energiespeicher, die Ladeeinheit und die Ausgabeeinheit umfasst. Somit ist also der Verfahrensschritt des Bereitstellens des Energiespeichers optional, falls ein solcher Energiespeicher bereits vorliegt. Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auch gerichtet auf ein Verfahren zum Nachrüsten eines herkömmlichen Energiespeichers, wobei lediglich die Ladeeinheit und die Ausgabeeinheit bereitgestellt werden und optional diese beiden Einheiten mit dem Energiespeicher derart verbunden werden, dass sie eine Speicheranordnung bzw. eine Speichervorrichtung bilden, wie sie bereits beschrieben wurde.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit Steuerbefehlen, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren beziehungsweise die vorgeschlagene Vorrichtung betreiben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aspekte der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ebenso können die vorstehend genannten und die hier weiter ausgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließend zu verstehen, sondern haben beispielhaften Charakter zur Erläuterung der Erfindung. Die detaillierte Beschreibung dient der Information des Fachmanns, daher werden bei der Beschreibung bekannte Schaltungen, Strukturen und Verfahren nicht im Detail gezeigt oder erläutert, um das Verständnis der vorliegenden Beschreibung nicht zu erschweren. In den Figuren zeigen:
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1 ein schematisches Ablaufdiagramm des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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2 ein schematisches Blockschaltbild der vorgeschlagenen Speicheranordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein schematisches Blockschaltbild der vorgeschlagenen Speichervorrichtung, welche gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem Elektrogerät verbaut ist.
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1 zeigt in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Herstellen einer Speicheranordnung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms, aufweisend ein Bereitstellen 100 eines Energiespeichers zum Speichern von elektrischem Strom, wobei folgende Schritte vorgesehen sind, nämlich ein Bereitstellen 101 einer Ladeeinheit eingerichtet zur Aufladung des Energiespeichers, wobei die Ladeeinheit an ein einphasiges Stromnetz angeschlossen ist, und ein Bereitstellen 102 einer Ausgabeeinheit eingerichtet zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms mittels des Energiespeichers.
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Der Fachmann erkennt hierbei, dass einzelne Verfahrensschritte in anderer Reihenfolge durchgeführt werden können. So ist es typischerweise nicht relevant, ob der Energiespeicher, die Ladeeinheit und die Ausgabeeinheit in genau der angegebenen Reihenfolge bereitgestellt werden. Ferner können einzelne Schritte auch iterativ erfolgen. So kann der Energiespeicher wiederum mehrere Teilspeicher umfassen, welche wiederholt bereitgestellt werden. Beispielsweise wird der Energiespeicher aus mehreren Zellen aufgebaut und zu einem einheitlichen Energiespeicher verbunden. Ferner können auch weitere, optionale Schritte vorgesehen sein, wie beispielsweise das Verbinden der einzelnen Komponenten zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Anordnung.
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2 zeigt eine Speicheranordnung zur Bereitstellung eines dreiphasigen Stroms ausgehend von einem einphasigen Stromnetz. Vorliegend mittig gezeigt ist ein Energiespeicher S, der auf der linken Seite eine Ladeeinrichtung I und auf der rechten Seite eine Ausgabeeinheit O aufweist. Im vorliegenden Beispiel ist die vorgeschlagene Vorrichtung, aufweisend die Ladeeinheit I, die Ausgabeeinheit O und den Energiespeicher S einstückig ausgeformt. Dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein, sondern vielmehr können die Komponenten derart verteilt werden, wie es ein bestimmtes Anwendungsszenario in einem hausinternen Stromnetz erfordert.
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Auf der rechten Seite der vorliegenden 2 ist eine Energiesenke bzw. ein Verbraucher V angeordnet. Wie die Pfeile andeuten wird auf der linken Seite von der Ladeeinheit I ein einphasiger Strom aufgenommen und mittels der Ausgabeeinheit O ein dreiphasiger Strom an den Verbraucher V weitergegeben. Somit können in den vorgeschlagenen Einheiten weitere Komponenten vorzusehen sein, welche es ermöglichen, dass der einphasige Strom aufgenommen und gespeichert werden kann. Ebenfalls sind Komponenten vorzuhalten, welche sicherstellen, dass der gespeicherte Strom dreiphasig abgegeben werden kann. Wie der Strom in dem Energiespeicher S zu speichern ist, weiß der Fachmann und kann hierbei herkömmliche Speicherungsmöglichkeiten wiederverwenden.
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Der Fachmann erkennt hierbei, dass zur Implementierung der vorliegenden Erfindung weitere Komponenten vorzusehen sind, die vorliegend nicht gezeigt sind. Insbesondere können Transformatoren, Wechselrichter, Verbindungen, Brücken und dergleichen gemäß ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch Verwendung finden, weshalb diese nicht gezeigt werden.
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3 zeigt eine Energiesenke beziehungsweise einen Stromverbraucher V, aufweisend eine Speichervorrichtung mitsamt Ladeeinheit I, Ausgabeeinheit O und Energiespeicher S.
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Der hier gezeigte Verbraucher V kann beispielsweise ein Herd sein, der lediglich mit dreiphasigem Strom betrieben werden kann. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb des Herds verbaut ist, ist es also möglich, die Ladeeinheit I mit dem einphasigen Stromnetz zu verwenden. Somit wird der Energiespeicher S beladen und kann mittels der Ausgabeeinheit O eine Energie mit dreiphasigen Strom an den Herd bereitstellen. Somit ist es besonders vorteilhaft, dass eine Energiesenke bzw. ein Energieverbraucher V einstückig ausgeliefert werden kann, ohne dass ein Nachrüsten gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren notwendig ist. Vielmehr ist die vorgeschlagene Vorrichtung bereits in dem Verbraucher V integriert und dem Benutzer kann angeboten werden, wie herkömmlich das einphasige Stromnetz zu verwenden. Hierzu ist keinerlei Zutun seitens des Benutzers notwendig. Vielmehr sind die vorgeschlagenen Einheiten intern verbaut und sind bereit zum Einsatz.
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Vorliegend nicht gezeigt ist ein Datenspeicher oder ein computerlesbares Medium mit einem Computerprogrammprodukt aufweisend Steuerbefehle, welche das vorgeschlagene Verfahren implementieren.
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Somit wurde erfindungsgemäß eine Systemanordnung bzw. eine Vorrichtung mitsamt entsprechendem Herstellungsverfahren vorgeschlagen, welche es einem Benutzer ermöglichen, auch Starkstromgeräte in einem Haushalt zu verwenden, der lediglich einphasig an das Stromnetz angeschlossen ist. Somit wird ein aufwändiges Nachrüsten des gesamten Stromnetzes vermieden und es muss lediglich die vorgeschlagene Vorrichtung zur Erzeugung eines lokalen Stromnetzes verbaut werden. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Verwendung der Vorrichtung keinerlei Einfluss auf das Stromnetz insgesamt oder andere Verbraucher nimmt. Somit kann die vorgeschlagene Vorrichtung beispielsweise in einer einzelnen Etage oder auch Wohnung eines Hauses verbaut werden, ohne dass hierbei weitere Änderungen notwendig sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2139089 B1 [0002]
- WO 2011141416 A2 [0003]
- DE 102011078047 A1 [0004]
