DE102018104016A1 - System for controlling energy flows - Google Patents
System for controlling energy flows Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018104016A1 DE102018104016A1 DE102018104016.4A DE102018104016A DE102018104016A1 DE 102018104016 A1 DE102018104016 A1 DE 102018104016A1 DE 102018104016 A DE102018104016 A DE 102018104016A DE 102018104016 A1 DE102018104016 A1 DE 102018104016A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy
- controller
- consumers
- electrical energy
- thermal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Steuerung von Energieströmen, mit wenigstens einer auf einer regenerativer Energieerzeugung basierenden Spannungsquelle (12; 16), mit wenigstens einem Energiespeicher (14) zur Speicherung von elektrischer Energie, mit wenigstens einem elektrischen Verbraucher (32; 34; 36) und mit wenigstens einer Steuerung (20) zur Steuerung der Energieströme zwischen Spannungsquellen (12; 16), Energiespeicher (14) und Verbrauchern (32; 34; 36). Zur Minimierung des gesamten Energieverbrauchs im System (10) ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Verbraucher (32; 34) zur Speicherung von thermischer Energie eingerichtet ist und die Steuerung (20) in Abhängigkeit vom aktuellen Beladungszustands des elektrischen Energiespeichers (14), vom Speicherzustands des thermischen Speichers in den Verbrauchern (32; 34) und vom aktuellen Spannungsangebot der Spannungsquellen (12; 16) die Energieströme zur Minimierung der erforderlichen Größe des elektrischen Energiespeichers (14) und zur Erhöhung des Eigenverbrauchs der erzeugten regenerativer Energie im System regelt.The invention relates to a system (10) for controlling energy flows, comprising at least one voltage source (12, 16) based on a regenerative power generation, having at least one energy store (14) for storing electrical energy, having at least one electrical load (32, 34) 36) and at least one controller (20) for controlling the energy flows between voltage sources (12; 16), energy storage (14) and consumers (32; 34; 36). To minimize the total energy consumption in the system (10), it is provided according to the invention that at least one consumer (32; 34) is set up to store thermal energy and the controller (20) depends on the current state of charge of the electrical energy store (14) from the storage state the thermal memory in the consumers (32; 34) and the current voltage supply of the voltage sources (12; 16) controls the energy flows to minimize the required size of the electrical energy store (14) and increase the self-consumption of the generated regenerative energy in the system.
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung von Energieströmen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a system for controlling energy flows according to the preamble of patent claim 1.
Ein gattungsgemäßes System ist aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, die Effizienz eines derartigen Systems zu steigern.The object of the invention is to increase the efficiency of such a system.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a system having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das System dadurch aus, dass wenigstens ein Verbraucher auch zur Speicherung von thermischer Energie eingerichtet ist und die Steuerung in Abhängigkeit vom aktuellen Beladungszustands des elektrischen Energiespeichers, vom Speicherzustands des thermischen Speichers in den Verbrauchern und vom aktuellen Spannungsangebot der Spannungsquellen die Energieströme zur Minimierung des gesamten Energieverbrauchs im System regelt. Hierzu werden die thermischen Speicherkapazitäten von Verbrauchern im Verbund mit der Kapazität eines oder mehrerer elektrischer Energiespeicher zusätzlich genutzt, um den gesamten Grad der Eigennutzung regenerativ erzeugter Energie zu steigern. Durch die gleichzeitige Nutzung thermischer Speicher kann die Größe des erforderlichen elektrischen Energiespeichers reduziert werden. Dies führt zu einer signifikanten Senkung der gesamten Speicherkosten des erfindungsgemäßen Systems.According to the invention, the system is characterized in that at least one consumer is also set up to store thermal energy and the controller, depending on the current load state of the electrical energy storage, the storage state of the thermal storage in the consumers and the current voltage supply of the voltage sources, the energy flows to minimize of the total energy consumption in the system. For this purpose, the thermal storage capacities of consumers in conjunction with the capacity of one or more electrical energy storage are additionally used to increase the overall degree of self-use regenerative energy. By the simultaneous use of thermal storage, the size of the required electrical energy storage can be reduced. This leads to a significant reduction in the total storage costs of the system according to the invention.
Die Steuerung steht bevorzugt in bidirektionaler Datenverbindung mit der wenigstens einen Spannungsquelle und/oder dem wenigstens einen elektrischen Energiespeicher und/oder dem thermischen Speicher in den Verbrauchern und oder den sonstigen Verbrauchern.The control is preferably in bidirectional data connection with the at least one voltage source and / or the at least one electrical energy store and / or the thermal store in the consumers and / or the other consumers.
Dadurch, dass die Verbraucher vor der erstmaligen Benutzung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung über ein Handshaking-Protokoll mit der Steuerung verbunden werden und dabei eine eindeutige Kennung der Verbraucher in der Steuerung gespeichert wird, ist sichergestellt, dass der Steuerung alle zum jeweiligen Verbraucher gehörenden Parameter (wie elektrische Leistung, Solltemperatur, Höchsttemperatur, Tiefsttemperatur, thermische Speicherkapazität, übliche Verbrauchszeiten und Verbrauchsmengen an elektrischer und/oder thermischer Energie) korrekt übermittelt werden. Bei einem Austausch gegen eine neue Komponente eines Verbrauchers oder einer Einbindung eines neuen Verbrauchers werden dessen Parameter automatisch in die Steuerung des Systems mit eingebunden.Due to the fact that consumers are connected to the controller before the first use according to an advantageous development of the invention via a handshaking protocol and thereby a unique identifier of the consumer is stored in the controller, it is ensured that the controller all belonging to the respective consumer parameters (such as electrical power, set temperature, maximum temperature, minimum temperature, thermal storage capacity, normal consumption times and consumption levels of electrical and / or thermal energy) are transmitted correctly. In the case of an exchange for a new component of a consumer or the integration of a new consumer, its parameters are automatically integrated into the control of the system.
Vorteilhaft ist weiterhin vorgesehen, dass die Verbraucher einen die Betriebsbereitschaft des jeweiligen Verbrauchers herstellenden oder unterbrechenden Schalter aufweisen, der in Abhängigkeit von einer eindeutigen, von der Steuerung übermittelten Kennung der Steuerung betätigbar ist. Dadurch, dass auch die Steuerung aufgrund einer eindeutigen Kennung eindeutig identifizierbar ist, ist zum einen eine Ansteuerung der Verbraucher durch einen nicht legitimierten Eingriff eines Dritten - beispielsweise eines Hackers - nahezu unmöglich. Dieser müsse sich dazu zunächst in die gut gesicherte Steuerung einloggen.Advantageously, it is furthermore provided that the consumers have a switch which prepares or interrupts the operational readiness of the respective consumer and which can be actuated as a function of a unique identifier of the control transmitted by the control. Due to the fact that the controller can also be uniquely identified on the basis of a unique identifier, on the one hand it is virtually impossible for the consumer to be activated by an unauthorized intervention by a third party, for example a hacker. This must first log in to the well-secured control.
Dadurch, dass auch jedem Verbraucher eine eindeutige Kennung zugeordnet ist, die nach dem Handshaking-Protokoll nur in Verbindung mit der Kennung einer bestimmten Steuerung ausschließlich von dieser adressierbar ist, kann verhindert werden, dass vermietete oder auf Leasingbasis abgegebene Verbraucher außerhalb der Kontrolle einer speziellen Steuerung betreibbar sind. Eine illegale Veräußerung derartiger Geräte oder ein Betrieb nach einem Diebstahl derartiger Geräte wird dadurch sinnlos und somit weitestgehend unmöglich gemacht.The fact that each consumer is associated with a unique identifier that is only addressable by the handshaking protocol in conjunction with the identifier of a particular controller of this, can prevent leased or leased consumer based outside the control of a special controller are operable. An illegal sale of such equipment or operation after a theft of such devices is made meaningless and thus largely impossible.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Erreichen eines von der Steuerung berechneten Teil-Ladungszustands oder des maximalem Ladungszustand des wenigstens einen elektrischen Energiespeichers und einem aktuellen Energieangebot der Spannungsquellen, das die aktuelle oder geplante Energieanforderung der Verbraucher übersteigt, der überschießende Teil der elektrischen Energie in wenigstens einem der Verbraucher zur Speicherung von thermischer Energie verwendet wird. Als elektrische Energiespeicher sind besonders bevorzugt sogenannte Hybrid-Speicher mit wenigstens einem Bleiakkumulator und wenigstens einem Lithiumakkumulator verwendbar mit einer vorrangigen Ladung des Bleiakkumulators und einer nachrangigen Ladung des Lithiumakkumulators und einer umgekehrten Entladungs-Strategie.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that upon reaching a calculated by the controller partial state of charge or the maximum state of charge of the at least one electrical energy storage and a current energy supply of the voltage sources, which exceeds the current or planned energy demand of the consumer, the overshooting part of electrical energy is used in at least one of the consumers for storing thermal energy. As electrical energy storage are particularly preferred so-called hybrid memory with at least one lead-acid battery and at least one Lithiumakkumulator usable with a priority charge of the lead-acid battery and a subordinate charge of the lithium battery and a reverse discharge strategy.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Steuerung mit einer Zeitmessvorrichtung versehen ist und wenigstens einen Datenspeicher zur Speicherung tageszeitlicher und/oder jahreszeitlicher Helligkeits-, Sonnenintensitäts- und/oder Temperaturverläufe des aktuellen Einsatzortes des Systems aufweist. Hinzu kommen vorteilhaft weitere Speicher, die das tageszeitliche und/oder jahreszeitliche Verhalten der Benutzer des Systems bezüglich deren Verbrauch an elektrischer und/oder thermischer Energie aufzeichnen und einem in der Steuerung gespeicherten Programm zur Optimierung des Energiemanagements zur Verfügung stellen.It is furthermore advantageous if the controller is provided with a time measuring device and has at least one data memory for storing daytime and / or seasonal brightness, solar intensity and / or temperature profiles of the current operating location of the system. In addition, there are advantageously further memories which indicate the daytime and / or seasonal behavior of the users of the system with regard to their consumption Record electrical and / or thermal energy and make available to a program stored in the controller for optimizing the energy management.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein Verbraucher zur Speicherung von thermischer Energie mit einem Phasenübergangsmedium versehen ist. Ein derartiges, insbesondere bei der Speicherung von Kälteenergie nützliches Phasenübergangsmedium gewährleistet eine hohe Energiedichte im Speichermedium, wodurch Bauraum und Kosten für das Speichermedium und den betreffenden Verbraucher gesenkt werden. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems zur Steuerung von Energieströmen mit einer Photovoltaik-Anlage zur Erzeugung von elektrischer Energie, mit einem Batteriespeicher zur Speicherung von elektrischer Energie, mit einem Kältespeicher und mit einem Wärmespeicher zur Speicherung von thermischer Energie.
-
1 a schematic perspective view of a system according to the invention for controlling energy flows with a photovoltaic system for generating electrical energy, with a battery storage for storing electrical energy, with a cold storage and with a heat storage for storing thermal energy.
In
Auf der rechten Seite der Steuerung
Der Verbraucher
Der Verbraucher
Die Steuerung
Über die bidirektionale Datenverbindung zwischen der Steuerung
Die erfindungsgemäße Technik stattet ein Solar-Home-System (SHS)
Aus den gesammelten Informationen ergibt sich beispielsweise ein sogenannter Energiestatus („Energy State“) des Systems
Durch diese Feststellung des gesamten Energiestatus des Systems
Das vorstehend beschriebene Prinzip ist ähnlich auch für einen mit einem elektrischen Warmwassererzeuger
Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird erreicht, dass die erzeugte regenerative Energie nicht nur in elektrischer Form gespeichert werden muss, sondern auch viel günstiger in Form von thermischer Energie. Hierdurch wird der für das System
Des Weiteren ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuerung
Beispiel Kühlschrank
Der Kühlschrank 32 ändert seine innere Temperatur („Target Temperature“) in Abhängigkeit vom Energiestatus des gesamtenSystems 10 . Bei guter Verfügbarkeit von elektrischer Energie seitens der regenerativen Energiequellen12 bzw.16 wird die Zieltemperatur („Target Temperature“) beispielsweise auf 2°C gesetzt und dadurch das Phasenübergangsmaterial (PCM) eingefroren. Bei geringem Energiestatus des Gesamtsystems10 wird dieZieltemperatur im Kühlschrank 32 durch die Steuerung20 auf 8°C gesetzt und das Phasenübergangsmaterial taut auf. Bei mittlerem Energiestatus wird dieZieltemperatur im Kühlschrank 32 beispielsweise auf 5°C gesetzt; es erfolgt wenig Interaktion mit dem Phasenübergangsmaterial.
- The
refrigerator 32 changes its internal temperature ("target temperature") depending on the energy status of theentire system 10 , With good availability of electrical energy from renewable energy sources12 or.16 For example, the target temperature is set to 2 ° C, thereby freezing the phase change material (PCM). At low energy status of thewhole system 10 the target temperature is in thefridge 32 through thecontroller 20 set to 8 ° C and the phase change material thaws. At medium energy status, the target temperature will be in therefrigerator 32 for example, set at 5 ° C; there is little interaction with the phase change material.
Als elektrische Energiespeicher
Ein typischer Tagesverlauf mit diesem Beispiel kann in etwa so aussehen: Tagsüber wird dem Kühlschrank
Ziel der Erfindung ist es, den elektrischen Speicher
Das System
Das erfindungsgemäße System
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- System (zur Steuerung von Energieströmen) System (for controlling energy flows)
- 1212
- Photovoltaik-ModulPhotovoltaic module
- 1414
- (elektrischer) Energiespeicher(electrical) energy storage
- 1616
- Windturbinewind turbine
- 1818
- Generatorgenerator
- 1919
- Stromversorgungsnetz Power supply network
- 2020
- Steuerung (SHS = Smart Home System)Control (SHS = Smart Home System)
- 2222
- ZeitmessvorrichtungTiming device
- 2424
- Datenspeicher data storage
- 3232
- Kühlschrank (mit PCM = Phase Change Material)Refrigerator (with PCM = Phase Change Material)
- 3434
- Warmwassererzeuger (mit thermischem Speicher)Hot water generator (with thermal storage)
- 3636
- Verbraucher (ohne Speicherfunktion)Consumer (without memory function)
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 9819219 B2 [0002]US 9819219 B2 [0002]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018104016.4A DE102018104016A1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | System for controlling energy flows |
PCT/EP2019/051698 WO2019162029A1 (en) | 2018-02-22 | 2019-01-24 | System for controlling energy flows |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018104016.4A DE102018104016A1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | System for controlling energy flows |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018104016A1 true DE102018104016A1 (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=65279520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018104016.4A Withdrawn DE102018104016A1 (en) | 2018-02-22 | 2018-02-22 | System for controlling energy flows |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018104016A1 (en) |
WO (1) | WO2019162029A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022209870A1 (en) | 2022-09-20 | 2024-03-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method and distribution system for distributing electrical energy |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9819219B2 (en) | 2013-10-23 | 2017-11-14 | Ravi Annavajjhala | Intelligent and efficient off-grid solar home energy system and method thereof |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007016280A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-16 | Natcon7 Gmbh | Hybrid plant for supplying electrical energy, has heat exchanger supplying heat from combustion process of biogas to heat accumulator, and electrical heating element supplying heat to biogas system |
DE102010001874A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Holzner, Stephan, 82069 | Storage e.g. lithium ion accumulator, for storing electrical power in e.g. wind power station for supplying electrical power to consumer in single family house, has control controlling delivery and receiving of energy from/by mains |
DE102011080830A1 (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-14 | Stephan Holzner | Storage device of electric power supply system installed in house, has local power generator to control energy absorption from power supply unit, and controller that is provided to control electric power supply to power supply unit |
DE202013008096U1 (en) * | 2013-09-11 | 2013-09-24 | Klaus Rauch | Device for regulating the storage of electrical energy in the form of heat |
DE102014006386A1 (en) * | 2014-05-05 | 2015-11-05 | CUT! Energy GmbH | Biogas power plant and method for operating a biogas power plant |
-
2018
- 2018-02-22 DE DE102018104016.4A patent/DE102018104016A1/en not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-01-24 WO PCT/EP2019/051698 patent/WO2019162029A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9819219B2 (en) | 2013-10-23 | 2017-11-14 | Ravi Annavajjhala | Intelligent and efficient off-grid solar home energy system and method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022209870A1 (en) | 2022-09-20 | 2024-03-21 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method and distribution system for distributing electrical energy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019162029A1 (en) | 2019-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017089468A1 (en) | Domestic energy generation installation and operating method for operating a domestic energy generation installation | |
EP2777130A2 (en) | Method for providing control power | |
DE102019112270A1 (en) | Arrangement and method for energy consumption control | |
DE102009001874A1 (en) | Excess heat energy i.e. steam, recovering system for e.g. paper manufacturing plant, has storage device for temporary storage of excess heat energy, and energy consumers i.e. thermo electric generators, assigned to storage device | |
EP3200302B1 (en) | Apparatus and method for controlling a premises energy system | |
DE102010001874A1 (en) | Storage e.g. lithium ion accumulator, for storing electrical power in e.g. wind power station for supplying electrical power to consumer in single family house, has control controlling delivery and receiving of energy from/by mains | |
DE102018104016A1 (en) | System for controlling energy flows | |
EP1358693B1 (en) | Fuel cell arrangement and method for operating a fuel cell arrangement | |
DE102016104989A1 (en) | Interim storage for battery units | |
WO2014180830A1 (en) | Method for providing control power for an electrical power network having a battery | |
WO2022032323A1 (en) | Gas generation device for converting electrical energy into storable useful gas | |
DE102012212040B4 (en) | Heat pump system and method for providing hot water | |
EP3217509B1 (en) | Temporary storage for battery units | |
DE102008050244A1 (en) | Energy decentrally supplying method for air-conditioning e.g. residential facility, involves controlling block storage forced heating and cooling function control unit, energy supply, energy storage and energy production with strategies | |
DE102008050389A1 (en) | Method for energy storage in extensive power network, involves releasing stored energy from power network driver up to predetermined limit for covering consumption peaks of individual energy storages | |
EP2728707A2 (en) | Emergency power supply device | |
DE102013005919A1 (en) | Device, arrangement and method of an energy storage system for influenceable recording, storage and delivery of electrical energy, for installation in systems in public space | |
EP3859929B1 (en) | Energy system and method and devices for managing the same | |
EP4085504B1 (en) | Energy management method and energy management system | |
DE102016005296A1 (en) | Energy supply system for storage technology | |
EP3434506B1 (en) | Control device for a first energy storage unit and a second energy storage unit, and method for operating a control device | |
WO2022096719A1 (en) | Method for controlling decentralized loads in an energy system | |
WO2020007488A1 (en) | Power supply system | |
WO2020007492A1 (en) | Power supply system | |
WO2020007490A1 (en) | Power supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: K&P PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |