DE102017125393A1

DE102017125393A1 - System zur Übertragung von elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102017125393A1
Application number: DE102017125393.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-11-15

Abstract

Beschrieben wird ein System zur Übertragung von elektrischer Energie von einem ersten Ort zu einem vom ersten Ort entfernten zweiten Ort, mit einer am ersten Ort vorzusehenden ersten Energieversorgungseinrichtung, die ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie zu laden, und einer am zweiten Ort vorzusehenden zweiten Energieversorgungseinrichtung, die ausgebildet ist, elektrische Energie aus dem Energiespeicher zu entnehmen und zum Verbrauch am zweiten Ort zur Verfügung zu stellen, wobei der elektrische Energiespeicher von mindestens einer in einem Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, eingebauten Fahrbatterie gebildet ist.

Description

Problem 1:
Elektroautos führen ein Nischendasein. Kein Hersteller hat es bisher geschafft, ein Volumenmodell am Markt zu platzieren, geschweige denn, mit dem E-Car Geld zu verdienen. Die Kunden sind zögerlich.
Tesla hat nun die Chance über den Preis von ca. 35.000 € seine Ziele erstmalig zu verwirklichen, sofern sie die Massenproduktion in guter Qualität und bei positivem Deckungsbeitrag hinbekommen und die Kunden das Fahrzeug tatsächlich annehmen (ca. 180.000 Vorbestellungen mit Anzahlung im Orderbuch). All dies ist noch fraglich, lediglich die Börse nimmt den Erfolg schon vorweg.
Es wird nicht ausreichen, ein gutes Elektroauto zu bauen, man braucht eine Idee.
Problem 2:
Der Trend zum Car Sharing führt besonders bei der jüngeren Generation zu immer weniger Bindung an das eigene Automobil. Dieser Trend wird von mächtigen Konzernen wie Google und Apple unterstützt. Dies führt zwangsläufig zu weniger Stückzahlen bei den Herstellern.
Problem 3:
Wo soll der ganze Strom für Millionen von E-Cars (und E-Trucks) herkommen? Es müssen die Kraftwerkskapazitäten wesentlich ausgebaut werden und wer soll das bezahlen? Nur regenerative Kraftwerke machen Sinn für E-Cars!
Lösung der 3 Probleme:
Erfindungsgemäß übernimmt das E-Car außer Fahren weitere wesentliche Funktionen, die bisher noch kein Auto leisten konnte. Es wird über den 24Std-Tag weitaus mehr genutzt als bisher. Dadurch wird es wesentlich werthaltiger, rentabler und vor allem unentbehrlich für den Einzelnen.
Das erfindungsgemäße Konzept löst zum großen Teil auch das 3. Problem der E-Mobilität und schafft große dezentrale Kapazitäten an Stromerzeugung, im Wesentlichen finanziert durch die Privatwirtschaft.
Besonders von dem Haupt-Zusatznutzen dürfte ein entscheidender Kaufanreiz für den Kunden ausgehen, genau dieses Auto zu kaufen.
Millionen von Arbeitnehmern, Handwerkern, Freiberuflern, Beamten usw. fahren mit dem Auto zur Arbeit. Hier verbringen sie den größten Teil des Tages, 5 Tage die Woche. Die Fahrzeuge stehen nutzlos auf dem Parkplatz.
Man sollte für Unternehmen, Behörden, Schulen, Krankenhäuser usw. Anreize bzw. Gesetze schaffen, um deren Dachflächen, Carports und freien Flächen, sofern geeignet, für die Gewinnung regenerativen Stroms zu nutzen (Photovoltaik und Windräder). Photovoltaik-Anlagen lassen sich heute zu einem Stromgestehungspreis von 8-10Cent/kWh (netto ohne MwSt) erstellen, Windräder zum ähnlichen Preis.
Dieser Strom ist inflationsgeschützt und wird nicht teurer während der 20+ Jahre Lebensdauer einer Photovoltaik-Anlage. Sogar bei Repowering in ferner Zukunft oder Neubau in 20 Jahren werden die Komponenten eher billiger, d.h. der Strom noch günstiger in der Herstellung = langfristiger Trend der Ökostrompreise nach unten gegenüber Netz.
Die Mitarbeiter könnten jetzt ihre E-Cars tagsüber am Arbeitsplatz aufladen und diesen sauberen Sonnen- und Windstrom nach der Arbeit mobil mit nach Hause nehmen und mit demselben Ladekabel ihr Heim mit Strom versorgen.
Die Mitarbeiter könnten im Idealfall den Strom zu Selbstkosten für ca. 10 Ct/kWh vom Arbeitgeber empfangen (oder gar kostenlos, Stichwort: Mitarbeiterbindung), über die Lohnbuchhaltung abgerechnet, und könnten abends, wenn sie zu Hause sind und Strom brauchen, diesen Ökostrom konsumieren, obwohl sie z.B. zur Miete in einem Mehrfamilienhaus wohnen und gar keine eigene Erzeugungsanlage haben. Die Stromkosten zum Wohnen würden sich mindestens halbieren, der Rest käme nach wie vor aus dem Netz.
Alle Automobilhersteller streben Reichweiten von 500 km und mehr an. Dafür braucht man ca. 100kW Batteriekapazität. Damit könnte die Durchschnittsfamilie 5 Tage lang den Stromverbrauch ihres Eigenheims bedienen.
Also auch über das Wochenende würde der Autoakku das Heim versorgen können, und es wäre noch genügend Strom für einen Ausflug und für die Fahrt am Montag zur Arbeit vorhanden (an der Autobahn oder übers Netz zu Hause kann jederzeit nachgeladen werden).
Was bräuchte man für das erfindungsgemäße Konzept:

a) Einen Arbeitgeber mit Strom-Erzeugungsanlage und diversen Ladestationen für die E-Cars. Es reichen rote Starkstromdosen zum langsamen Laden (wichtig, um die Kapazitäten nicht zu überlasten). (Es gibt aber auch jede Menge große Unternehmen mit Strom-Einkauf-Preisen von 8,5 - 14 Ct/kWh aus reinem Netzbezug, für die sich eine eigene Erzeugungsanlage wegen der geringen Strompreise nicht lohnt.)
b) Damit Strom an Arbeitnehmer abgegeben werden kann, muss evtl. die Politik einbezogen werden, um die gesetzlichen Rahmenbedingungen zu schaffen.
c) Das E-Auto müsste nicht nur Strom beim Laden empfangen, sondern auch Strom ans Haus/Wohnung abgeben können, dies mindestens mittels einer Starkstrom-roten Dose, um vom Carport aus 3phasig ins Haus einzuspeisen.
d) Ein Batteriewechselrichter müsste im Heim installiert werden, um den Gleichstrom der Autobatterie in Wechselstrom umzuwandeln. Bei kleiner werdender Technik könnte der Wechselrichter vorzugsweise im Fahrzeug eingebaut werden, um jeden beliebigen Ort mit 230 V Wechselstrom oder auch umschaltbar mit 12/24V Gleichstrom zu versorgen.
e) Das Batteriemanagement müsste die Entladetiefe einstellbar abregeln können, damit die nächste Fahrt noch bewältigt werden kann.
f) Zusätzlich sollte das E-Car smart-grid- und schwarm-fähig gemacht werden, um zusätzliche Vorteile der E-Technik, wie Netzstabilisierung oder z.B. überschüssigen Windstrom nachts zum günstigen Tarif in die Autobatterie, zu nutzen. Dies sind überaus werthaltige Merkmale.
f) Smart Meter und solche Zähler, welche unterschiedliche Stromverbräuche (tagsüber, nachts) messen und sie unterschiedlichen Tarifen zuordnen, sind heute schon gebräuchlich.

Vorteile des erfindungsgemäßen Konzepts:

1. Besonders die Möglichkeit mit Hilfe des E-Cars sein Haus/Wohnung mit realem, andernorts abgeholtem Ökostrom preisgünstig zu versorgen, dürfte einen entscheidenden Kaufanreiz darstellen, weil es Stromkosten spart, sowohl im Haus als auch beim Laden in der Firma.
2. Das Auto würde rund um die Uhr genutzt und damit rentabler werden.
3. Das Konzept würde wegführen vom Car Sharing hin zum individuellen Fahrzeug, welches für den Einzelnen unentbehrlich würde. Solch ein E-Car kann man nicht teilen!
4. Über Schwarm und Smart Grid sind weitere Vorteile mit diesem E-Car realisierbar.
5. Wer Zuhause eine eigene Photovoltaik-Anlage hat oder plant, spart die teure Batterie für das Haus (kostet zur Zt. 8-16.000t € und ist höchst unrentabel), weil er sie mit dem E-Car bereits gekauft hat.
6. Zusätzliche potentielle Käufer wären die wachsende Gruppe der Home-Office-Arbeiter und Pensionäre, welche tagsüber viel zu Hause sind und mit diesem E-Car und eigener Photovoltaik-Anlage bestens aufgestellt wären: Das E-Car lädt Strom tagsüber günstig vom eigenen Dach zum Fahren und abends für den Eigenverbrauch im Haus wird aus dem Autoakku gespeist.
7. Firmen, Behörden usw. bekämen mit diesem Konzept ein Vehikel an die Hand, die Mitarbeiter zu binden bzw. neue Fachkräfte zu akquirieren (über günstige Stromabgabe, Firmen-E-Car usw.).
8. Enormer Kraftwerkszuwachs 100% regenerativ, von privat finanziert und dezentralisiert.
9. Die milliardenteuren Stromtrassen könnten nochmal überdacht werden, d.h. wären evtl. in dieser Form gar nicht notwendig.
10. Riesiges Konjunkturprogramm für die Photovoltaik- und Windmühlen-Industrie, z.B. für die Verbreitung von vertikal rotierenden Windanlagen (besser einsetzbar im urbanen Bereich). Wind ist wichtig, weil im Winter der Sonnenstrom in Deutschland fast wegfällt. Auch der Bau von Solar-Carports am Arbeitsplatz und Zuhause würde gehörig angekurbelt.
11. Stärkung des Standortes Deutschland. Das Konzept bringt Arbeitsplätze und Steuereinnahmen und dürfte die Politik positiv gegenüber diesem Konzept einstellen. Auch könnte das Konzept weltweit Furore machen und Nachahmer bzw. Lizenznehmer im Ausland finden.
12. Die Energiewende nähme gehörig Fahrt auf!
13. Die Klimaziele der Regierung würden erreicht, die Flottenemissionen der Hersteller gewaltig reduziert und deren Vorgaben erreicht.

Claims

System zur Übertragung von elektrischer Energie von einem ersten Ort zu einem vom ersten Ort entfernten zweiten Ort, mit einer am ersten Ort vorzusehenden ersten Energieversorgungseinrichtung, die ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie zu laden, und einer am zweiten Ort vorzusehenden zweiten Energieversorgungseinrichtung, die ausgebildet ist, elektrische Energie aus dem Energiespeicher zu entnehmen und zum Verbrauch am zweiten Ort zur Verfügung zu stellen, wobei der elektrische Energiespeicher von mindestens einer in einem Fahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug, eingebauten Fahrbatterie gebildet ist.
System nach Anspruch 1, bei welchem die erste Energieversorgungseinrichtung eine Ladeeinrichtung zum Laden der Fahrbatterie mit elektrischer Energie aufweist.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die zweite Energieversorgungseinrichtung eine Entladeeinrichtung zur Entnahme von elektrischer Energie aus der Fahrbatterie aufweist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die erste Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort ausgebildet ist, im Wesentlichen aus erneuerbaren Energien erzeugte elektrische Energie zur Verfügung zu stellen.
System nach Anspruch 4, bei welchem die erste Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort an eine Photovoltaikanlage und/oder eine Windenergieanlage angeschlossen ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die zweite Energieversorgungseinrichtung am zweiten Ort ausgebildet ist, einen privaten Haushalt mit der entnommenen elektrischen Energie zu versorgen.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, bei Anschluss an die zweite Energieversorgungseinrichtung am zweiten Ort die Entnahme von elektrischer Energie aus der Fahrbatterie zu beenden, wenn der Ladezustand bzw. die Entladetiefe der Fahrbatterie einen vorbestimmten Mindestwert unterschreitet.
System nach Anspruch 7, bei welchem der Mindestwert einstellbar ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer im Fahrzeug vorzusehenden, bidirektionalen, fahrzeugseitigen Ladeeinrichtung, die wahlweise an die erste Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort oder an die zweite Energieversorgungseinrichtung am zweiten Ort anschließbar und ausgebildet ist, bei Anschluss an der ersten Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort elektrische Energie von dieser aufzunehmen und in die Fahrbatterie zu speisen und bei Anschluss an der zweiten Energieversorgungseinrichtung am zweiten Ort elektrische Energie aus der Fahrbatterie an die zweite Energieversorgungseinrichtung abzugeben.
System nach Anspruch 9, bei welchem die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung ein Ladekabel umfasst, das wahlweise sowohl an die erste Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort als auch an die zweite Energieversorgungseinrichtung am zweiten Ort anschließbar ist.
System nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem die zweite Energieversorgungseinrichtung eine an einem elektrischen Netz anschließbare Ladeeinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, die Fahrbatterie im Fahrzeug mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Netz zu laden, und die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung des Weiteren ausgebildet ist, bei Anschluss an der zweiten Energieversorgung am zweiten Ort elektrische Energie von dieser aufzunehmen und in die Fahrbatterie zu speisen.
System nach Anspruch 11, bei welchem die Ladeeinrichtung an ein öffentliches elektrisches Netz anschließbar ist und eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die Ladeeinrichtung in Zeitintervallen mit günstigem Stromtarif zu aktivieren.
System nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem die Ladeeinrichtung an ein am zweiten Ort vorhandenes lokales elektrisches Netz anschließbar ist, das im Wesentlichen mit aus erneuerbaren Energien erzeugter elektrischer Energie versorgt wird, und eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die ausgebildet ist, die Ladeeinrichtung für den Fall zu aktivieren, dass die aus der Fahrbatterie entnommene elektrische Energie unter einen vorbestimmten Mindestwert absinkt.
System nach mindestens einem der Ansprüche 9, 12 und 13, bei welchem die Steuerungseinrichtung in der zweiten Energieversorgungseinrichtung vorgesehen ist.
System nach mindestens einem der Ansprüche 9, 12 und 13, bei welchem die Steuerungseinrichtung im Fahrzeug vorzusehen ist.
System nach den Ansprüchen 7 und 15, bei welchem die fahrzeugseitige Ladeeinrichtung die Steuerungseinrichtung aufweist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Wechselrichter, um den von der zweiten Energieversorgungseinrichtung aus der Fahrbatterie entnommenen Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
System nach Anspruch 17, bei welchem der Wechselrichter in der zweiten Energieversorgungseinrichtung vorgesehen ist.
System nach Anspruch 17, bei welchem der Wechselrichter im Fahrzeug angeordnet und an die Fahrbatterie angeschlossen ist.
System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem die erste Energieversorgungseinrichtung am ersten Ort an ein elektrisches Netz mit günstigem Stromtarif angeschlossen ist.