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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Energiemanagementsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 11.
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Energiesysteme, beispielsweise Stadtteile, Gemeinden, industrielle Anlagen, Industriegebäude, Bürogebäude und/oder Wohngebäude, können untereinander, beispielsweise mittels eines Stromnetzes und/oder Wärmenetzes (Versorgungsnetze), dezentral, das heißt lokal, Energie in Form von Strom beziehungsweise Wärme austauschen.
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Ein solcher lokaler Energieaustausch (Energietransfer/Leistungsaustausch/Leistungstransfer) kann technisch durch eine lokale Energiemarktplattform ermöglicht werden. Hierbei übermitteln die Energiesysteme (Marktteilnehmer) vorab Angebote für einen Energieverbrauch und/oder eine Energiebereitstellung, insbesondere eine Energiegewinnung, an die lokale Energiemarktmarktplattform. Basierend hierauf koordiniert die lokale Energiemarktplattform die Energieaustausche bestmöglich zwischen den Energiesystemen über die zugehörigen Versorgungsnetze.
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Mit anderen Worten wird ein lokaler Energiemarkt technisch durch die lokale Energiemarktplattform, die eine Steuerungsplattform ausbildet, verwirklicht. Eine solche lokale Energiemarktplattform/Steuerungsplattform für den Austausch elektrischer Energie ist beispielsweise aus dem Dokument
EP 3518369 A1 bekannt.
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Durch einen lokalen Energiemarkt können die Energiesysteme lokal gewonnene Energie, insbesondere elektrische Energie (Strom), untereinander austauschen und handeln. Hierbei ermöglicht es der lokale Energiemarkt durch seine dezentrale technische Ausgestaltung die lokale gewonnene Energie effizient mit dem lokalen Energieverbrauch abzustimmen. Somit ist ein lokaler Energiemarkt besonders im Hinblick auf erneuerbare Energien, die typischerweise lokal gewonnen werden, vorteilhaft.
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Grundsätzlich kann ebenfalls die Versorgung mit thermischer Energie/Wärme mittels einer lokalen Energiemarkplattform organisiert und koordiniert werden. Allerdings ergeben sich hierdurch besondere technische Herausforderungen und Änderungen für die teilnehmenden Energiesysteme.
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Zum einen sind mit einer Verteilung von thermischer Energie mittels eines lokalen Energiemarktes Unsicherheiten verbunden, da typischerweise eine Vielzahl von privaten Haushalten, insbesondere Wohngebäude, beteiligt sind. Hierdurch ist die Zuverlässigkeit einer qualitativ hochwertigen Wärmeversorgung nicht ohne Weiteres sichergestellt. Beispielsweise ist ein konstantes Temperaturniveau der Wärmebereitstellung ein Qualitätsmerkmal. Zum anderen kann es im Hinblick auf lokale Wärmemärkte dennoch vorteilhaft sein, die Anforderungen an die Qualität der Wärmebereitstellung beziehungsweise Wärmelieferung flexibel, das heißt energiesystemspezifisch, auszugestalten. Allerdings sind die Netzbetreiber der Versorgungsnetze gesamtheitlich zum Einhalten festgelegter Grenzwerte verpflichtet.
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Bisher erfolgt der Betrieb von Wärmenetzen typischerweise durch einen Wärmenetzbetreiber, der die alleinige Verantwortung für die Lieferung der Wärme und dessen Qualität trägt. Hierbei wird das Wärmenetz derart betrieben, dass die vertraglich vereinbarte Versorgungsqualität für alle angeschlossenen Energiesysteme (Teilnehmer) eingehalten wird. Somit gehen nach dem Stand der Technik Schwankungen der Versorgungsqualität alleinig zu Lasten des Wärmenetzbetreibers. Dies ist jedoch bezüglich lokaler Wärmemärkte nachteilig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einbindung von Energiesystemen in Wärmenetze mit schwankender Versorgungsqualität, wie sie insbesondere bei lokalen Wärmemärkten vorliegen können, zu verbessern beziehungsweise zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1, durch ein Energiemanagementsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 11 sowie durch ein Energiesystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems, insbesondere eines Wohngebäudes und/oder Bürogebäudes, mittels eines Energiemanagementsystems, wobei das Energiesystem zur Wärmeaufnahme mit einem externen Wärmenetz, insbesondere einem Nahwärmenetz und/oder Fernwärmenetz, gekoppelt ist, ist gekennzeichnet dadurch, dass mittels einer Messeinheit des Energiemanagementsystems eine Verringerung der Wärmeaufnahme erfassbar ist, wobei beim Erfassen einer Verringerung der Wärmeaufnahme und beim Bestehen einer Wärmelast innerhalb des Energiesystems das Energiemanagementsystem wärmetechnische Anlagen des Energiesystems derart steuert, dass die Wärmelast trotz verringerter Wärmeaufnahme aus dem Wärmenetz gedeckt wird.
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Das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem zum Steuern des Betriebes eines Energiesystems, insbesondere eines Wohngebäudes und/oder Bürogebäudes, wobei das Energiesystem zur Wärmeaufnahme mit einem externen Wärmenetz, insbesondere einem Nahwärmenetz und/oder Fernwärmenetz, gekoppelt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Messeinheit des Energiemanagementsystems eine Verringerung der Wärmeaufnahme erfassbar ist, wobei beim Erfassen einer Verringerung der Wärmeaufnahme und beim Bestehen einer Wärmelast innerhalb des Energiesystems das Energiemanagementsystem wärmetechnische Anlagen des Energiesystems derart steuerbar sind, dass die Wärmelast trotz verringerter Wärmeaufnahme aus dem Wärmenetz gedeckt wird.
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Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energiemanagementsystems.
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Das erfindungsgemäße Energiesystem, insbesondere ein Wohngebäude und/oder ein Bürogebäude, mit einem Energiemanagementsystem zum Steuern von wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems, wobei das Energiesystem zur Wärmeaufnahme mit einem externen Wärmenetz, insbesondere einem Nahwärmenetz und/oder Fernwärmenetz, gekoppelt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Energiemanagementsystem gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einer seiner Ausgestaltungen ausgebildet ist.
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Es ergeben sich zum erfindungsgemäßen Verfahren gleichartige und gleichwertige Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Energiesystems.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine oder mehrere Funktionen, Merkmale und/oder Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen können computergestützt sein. Insbesondere wird die Optimierung computergestützt durchgeführt. Beispielsweise wird das Optimierungsproblem numerisch gelöst.
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Vorliegend umfasst der Begriff des Steuerns ein Regeln.
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Durch eine Wärmeleistung innerhalb eines Zeitbereiches ergibt sich eine bestimmte Wärmemenge in diesem Zeitbereich, die ausgetauscht wird. In diesem Sinne sind die Begriffe Wärme/Wärmeaustausch und Wärmeleistung/Wärmeleistungsaustausch in der vorliegenden Erfindung äquivalent und sind somit untereinander austauschbar.
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Aus struktureller Sicht definiert insbesondere der IPCC Fifth Assessment Report ein Energiesystem als: „Alle Komponenten, die sich auf die Erzeugung, Umwandlung, Lieferung und Nutzung von Energie beziehen.“
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Ein Energiesystem umfasst typischerweise mehrere Energiewandlungsanlagen. Energiewandlungsanlagen sind energietechnische Komponenten des Energiesystems, insbesondere wärmetechnische Anlagen, wie beispielswiese Wärmeerzeugungsanlagen, Wärmeverbrauchsanlagen und/oder Wärmespeicheranlagen. Vorliegend werden die Begriffe Wärme und thermische Energie als äquivalent angesehen und nicht - wie physikalisch richtig - unterschieden.
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Der Begriff Energie kann grundsätzlich elektrische Energie, Wärme, Kälte beziehungsweise thermische Energie, chemische Energie und/oder weitere Energieformen umfassen.
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Physikalisch gibt es lediglich Wärme und keine Kälte. Technisch wird der Begriff der Kälte jedoch verwendet und kennzeichnet typischerweise Wärme oder einen Zustand mit einer Temperatur unterhalb der jeweiligen Umgebungstemperatur. Somit wird vorliegend unter dem Begriff der Wärme ebenfalls der technische Begriff der Kälte verstanden. Dadurch kann die Wärmeaufnahme als Kälteaufnahme, die wärmetechnischen Anlagen als kältetechnischen Anlagen, die Wärmelast als Kältelast, ein Wärmeverbrauch als Kälteverbrauch und/oder das externe Wärmenetz als Kältenetz, insbesondere Nahkältenetz und/oder Fernkältenetz, ausgebildet sein.
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Über das externe Wärmenetz kann das Energiesysteme beziehungsweise können alle daran angeschlossen Energiesysteme Wärme ausspeisen und/oder einspeisen, das heißt austauschen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt somit ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmenetz und dem Energiesystem. Weiterhin weist das Energiesystem ein Energiemanagementsystem zur Steuerung, insbesondere zur Steuerung der wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems auf. Liegt nun eine Wärmelast innerhalb des Energiesystems vor, so wird für deren Deckung zunächst das externe Wärmenetz herangezogen. Die Wärmeaufnahme ist somit zur Deckung der energiesysteminternen Wärmelast vorgesehen. Allerdings kann das Wärmenetz Schwankungen bezüglich seiner Qualität aufweisen. Zum Ermitteln, ob eine Schwankung, beispielsweise aufgrund einer Störung, vorliegt, wird erfindungsgemäß eine Verringerung des Wärmeaustausches herangezogen. Hierzu weist das Energiemanagementsystem eine Messeinheit auf, welche eine nicht vorgesehene, beispielsweise plötzliche, Verringerung/Reduzierung des Wärmeaustausches ermitteln kann. Ermittelt die Messeinheit eine solche Verringerung, so ist die Deckung der Wärmelast typischerweise nicht sichergestellt. Das erfindungsgemäße Energiemanagementsystem steuert somit erfindungsgemäß die wärmetechnischen Anlagen derart, dass die Deckung der Wärmelast trotz Störung der externen Wärmeaufnahme sichergestellt ist. Mit anderen Worten triggert die Verringerung des Wärmeaustausches und somit die schwankende Qualität des externen Wärmenetzes eine Eigenbereitstellung, insbesondere eine Eigenerzeugung, von Wärme durch die wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems zur Deckung der Wärmelast. Hierbei ermittelt das Energiemanagementsystem basierend auf der verringerten Wärmeaufnahme/Wärmeübertragung aus dem externen Wärmenetz eine Differenzwärmemenge zur durch die Wärmelast angeforderten Wärmemenge/Wärmeleistung und stellt diese durch die energiesysteminternen wärmetechnischen Anlagen bereit. Dadurch kann vorteilhafterweise auf Schwankungen des externen Wärmenetzes derart reagiert werden, dass die energiesysteminterne Wärmelast auch beim Vorhandensein von Schwankungen des Wärmenetzes nahezu gedeckt wird. Dadurch werden vorteilhafterweise auch bei schwankender Qualität der Wärmeversorgung über das externe Wärmenetz Komfortgrenzen des Energiesystem bezüglich Wärme sichergestellt. Somit kann eine Schwankung, insbesondere eine Störung, des externen Wärmenetzes durch das Energiemanagementsystem erkannt und, beispielsweise durch eine entsprechende Wärmeeigenerzeugung, ausgeglichen werden.
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Somit kann das Energiesystem (Kundenseite) flexibel und optimal auf Schwankungen der Versorgungsqualität und/oder alternativ oder ergänzend auf Schwankungen des Wärmepreises reagieren. Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher eine Einbindung einer Vielzahl von nicht professionellen, insbesondere privaten Marktteilnehmern, in einen lokalen Wärmemarkt. Vorteilhafterweise sinken weiterhin die Netzverluste und die Emissionen, insbesondere bezüglich Kohlenstoffdioxid. Weiterhin verbessert sich der Erzeugungswirkungsgrad.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mittels der Messeinheit eine Vorlauftemperatur des Wärmenetzes erfassbar, wobei eine Verringerung der Wärmeaufnahme durch eine Verringerung beziehungsweise Absenkung der erfassten Vorlauftemperatur ermittelt wird.
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Dadurch kann vorteilhafterweise auf fernwärmenetzseitige Schwankungen der Vorlauftemperatur reagiert werden. Die Messeinheit erfasst hierbei die Vorlauftemperatur des Wärmenetzes im Bereich einer Wärmeaufnahmestelle des Energiesystems. Die Wärmeaufnahmestelle kann als Wärmetauscher ausgebildet sein, mittels welchem das externe Wärmenetz und ein internes Wärmenetz des Energiesystems thermisch gekoppelt werden, sodass die Wärmeaufnahme über den Wärmetauscher erfolgt.
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Beispielsweise erfasst die Messeinheit beziehungsweise erkennt das Energiemanagementsystems eine reduzierte Vorlauftemperatur, das heißt eine nicht vorgesehene Absenkung der Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes. Energiesystemseitig könnte die daraus resultierende Verringerung der Wärmeaufnahme mittels einer durch das Energiemanagementsystems veranlassten Erhöhung des Massenstromes des internen Wärmenetzes kompensiert werden. Dadurch wird vorteilhafterweise das Einhalten der Komfortgrenzen/Komfortzonen des Energiesystems, das heißt die Qualität der Wärmeversorgung auf Kundenseite, sichergestellt. Alternativ oder ergänzend kann bevorzugt ein Zusatzwärmeüberträger und/oder eine wärmetechnische Anlage des Energiesystems zugeschalten und/oder ein thermischer Energiespeicher/Wärmespeicher zur Unterstützung entladen werden.
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Weiterhin kann das Energiemanagementsystems die reduzierte Vorlauftemperatur sowie auf die Dauer der Verringerung beziehungsweise Absenkung der Vorlauftemperatur und die daraus resultierenden Auswirkungen auf Energiesystemseite erfassen und analysieren. Ferner kann das Energiemanagementsystem den Aufwand zur Kompensation der Störung sowie den Schaden, beispielsweise Kosten, der durch eine wenigstens teilweise energiesysteminterne Deckung der Wärmelast entstehen würde, ermitteln.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird somit bei einer erfassten Verringerung der Wärmeaufnahme ein Massenstrom eines internen Wärmenetzes des Energiesystems erhöht.
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Mit anderen Worten ist die Messeinheit zum Erfassen einer Vorlauftemperatur und/oder eines Massenstromes des Wärmenetzes und/oder eines internen Wärmenetzes des Energiesystems ausgebildet.
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Dadurch kann vorteilhafterweise bei einer Verringerung der Vorlauftemperatur, das heißt einer Störung des externen Wärmenetzes, ausreichend Wärme dem Energiesystem zum Einhalten seiner Komfortgrenzen zugeführt werden. Grundsätzlich ist der Wärmestrom vom Temperaturunterschied und dem Massenstrom abhängig, wobei der Temperaturunterschied im Wesentlichen durch die Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes ausgebildet wird, sodass bei einer Verringerung der Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes durch eine entsprechende Erhöhung des Massenstromes des internen Wärmenetzes und/oder externen Wärmenetzes ein annähernd gleichbleibender Wärmestrom und somit eine annähernd gleichbleibende Wärmeaufnahme erreicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer erfassten Verringerung der Wärmeaufnahme ein zusätzlicher Wärmeübertrager zwischen dem Wärmenetz und dem Energiesystem zugeschalten.
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Dadurch kann vorteilhafterweise die Verringerung der Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes ausgeglichen beziehungsweise abgemildert werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird bei einer erfassten Verringerung der Wärmeaufnahme ein thermischer Energiespeicher des Energiesystems wenigstens teilweise entladen.
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Vorteilhafterweise kann durch die Entladung des thermischen Energiespeichers beziehungsweise Wärmespeichers die Wärmelast trotz Verringerung der Vorlauftemperatur im Wesentlichen gedeckt werden. Hierbei kann das Energiemanagementsystem stets eine bestimmte Wärmereserve mittels des thermischen Energiespeichers vorsehen. Das bedeutet, dass in Zeiten annähernd konstanter Vorlauftemperatur der thermische Energiespeicher bis zu einem festgelegten Reservewert der Kapazität geladen wird. Diese Reserve kann dann bei einer nicht vorgesehenen, insbesondere plötzlichen Verringerung der Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes, zum Ausgleich und somit zur Deckung der angeforderten Wärmelast herangezogen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung führt das Energiemanagementsystem eine mathematische Optimierung basierend auf einer Zielfunktion durch, wobei durch die Optimierung das bezüglich der Zielfunktion optimale Steuern der wärmetechnischen Anlagen zur Deckung der Wärmelast bei einer erfassten Verringerung der Wärmaufnahme ermittelt wird.
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Das Energiemanagementsystem berechnet dadurch eine möglichst optimale Kombination aus Fremdbezug und Eigenerzeugung. Mit anderen Worten wird die Wärmelast in einen Fremdbezug und in eine energiesysteminterne (Wärme)Eigenerzeugung aufgeteilt.
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Die Eigenerzeugung wird hierbei derart optimal bestimmt, dass die Summe aus Fremdbezug aus dem externen Wärmenetz und der genannten Eigenerzeugung zur Deckung der angeforderten Wärmelast ausreichend ist. Hierbei kann die Optimierung den Eigenbedarf, sowie die zur vollständigen und/oder anteiligen Bedarfsdeckung der Wärmelast erforderliche Kombination aus Massenstrom, Vorlauftemperatur und/oder Rücklauftemperatur, sowie die Möglichkeit zur Eigenbedarfsdeckung mittels wärmetechnischer Anlagen, beispielsweise mittels Blockheizkraftwerke, Gasbrenner, Heizer, Wärmespeicher, sowie zugehörige Energiepreise, Gaspreise, Strompreise und/oder Betriebskosten, Wartungskosten und/oder Emissionen, insbesondere Kohlenstoffdioxidemissionen, berücksichtigen.
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Weiterhin kann die Zielfunktion beziehungsweise die Optimierung Kosten, wie beispielsweise ein Schmerzensgeld, für eine nicht vollständige Bedarfsdeckung durch das externe Wärmenetz, beispielsweise durch eine verringerte Vorlauftemperatur (Störung), berücksichtigen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Wärmenetz sowie das Energiesystem in einen lokalen Energiemarkt eingebettet sind, das heißt, wenn der Wärmeaustausch mittels eines lokalen Energiemarktes organisiert und koordiniert wird.
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Die Optimierung beziehungsweise die durch das Energiemanagementsystem durchgeführte Optimierung basiert auf der Zielfunktion, deren Wert maximiert oder minimiert wird. Hierbei kann die Zielfunktion eine Minimierung des Emissionsaussto-ßes, insbesondere im Hinblick auf Kohlenstoffdioxid, Stickoxide, Feinstaub und/oder Ozon, und/oder eine Minimierung der Kosten und/oder eine Maximierung des Gewinns umfassen und/oder modellieren.
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Mit anderen Worten umfasst in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Zielfunktion Emissionen, insbesondere Kohlenstoffdioxidemissionen, und/oder Kosten bezüglich der Deckung der Wärmelast.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Energiemanagementsystem mittels einer Kommunikationsschnittstelle mit einer lokalen Energiemarktplattform zum Datenaustausch verbunden, wobei Angebote für den Betrieb der wärmetechnischen Anlagen zur Deckung der Wärmelast an die lokale Energiemarktplattform übermittelt werden.
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Hierbei umfasst das Energiemanagementsystem bevorzugt eine Steuerungseinheit zum Steuern der wärmetechnischen Anlagen sowie die Kommunikationsschnittstelle.
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Bevorzugt wird der Wärmeaustausch zwischen den Energiesystemen und dem Wärmenetz mittels einer lokalen Energiemarktplattform gesteuert und somit koordiniert. Hierzu übermittelt das Energiesystem, beispielsweise mittels des Energiemanagementsystems und seiner Kommunikationsschnittstelle, wenigstens ein Angebot für den Kauf und/oder Verkauf von Strom und/oder Wärme an die lokale Energiemarktplattform. Die Kommunikationsschnittstelle ist somit zum Datenaustausch mit der lokalen Energiemarktplattform ausgebildet. Die lokale Energiemarktplattform bringt alle übermittelten Angebote bestmöglich in Übereinstimmung und übermittelt ihr Handelsergebnis mittels der Kommunikationsschnittstelle an das Energiesystem, insbesondere an das Energiemanagementsystem. Das Energiemanagementsystem steuert entsprechend die wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems, sodass die Wärmelast durch die Wärmeaufnahme aus dem externen Wärmenetz (Fremdbezug) und die Eigenerzeugung gedeckt wird.
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Weiterhin können durch die lokale Energiemarktplattform Stromaustausch und Wärmeaustausch gekoppelt, das heißt gesamtheitlich optimiert und koordiniert werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Angebote basierend auf Prognosen bezüglich der Wärmelast und/oder elektrischen Lasten ermittelt.
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Hierbei führt das Energiemanagementsystem die Optimierung und die Handelsaktivitäten bezüglich der lokalen Energiemarktplattform wenigstens basierend auf den Prognosen für die Wärmelast durch. Weitere Lasten, beispielsweise elektrische Lasten, sowie weitere technische Parameter wie eine Eigenerzeugung durch Photovoltaik, Solarthermie und/oder Prognosen für die erforderliche Vorlauftemperatur können vorgesehen sein. Weiterhin können Prognosen bezüglich des Strom- und/oder Wärmepreises durchgeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer erfassten Verringerung der Wärmeaufnahme als wärmetechnische Anlage ein Gasboiler, ein Elektroheizer, ein Pufferspeicher, ein Wärmetauscher, ein Lüfter, eine Kompressionswärmepumpe, eine Kompressionskältemaschine, eine Absorptionswärmepumpe und/oder eine Absorptionskältemaschine durch das Energiemanagementsystem zugeschalten.
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Dadurch kann das Energiemanagementsystem vorteilhafterweise für eine Vielzahl bereits bestehender Energiesysteme verwendet werden. Weiterhin eignen sich die genannten wärmetechnischen Anlagen besonders gut zum Ausgleich von wärmenetzseitigen Schwankungen, die, beispielsweise wenigstens in einem Zeitbereich, zu einer Reduzierung beziehungsweise Verringerung der Vorlauftemperatur des Wärmenetzes führen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisiertes Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
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Gleichartige, gleichwertige oder gleichwirkende Elemente können in der Figur mit demselben Bezugszeichen versehen sein.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Betrieb eines Energiesystems, insbesondere eines Wohngebäudes, mittels eines Energiemanagementsystems gesteuert. Hierbei koordiniert das Energiemanagementsystem den Betrieb von energietechnischen Anlagen des Energiesystems, insbesondere von wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems. Wärmetechnische Anlagen des Energiesystems stellen Wärme bereit oder verbrauchen diese. Insbesondere erzeugen die wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems mittels elektrischer Energie Wärme. Die Wärme ist beispielsweise zum Einhalten von Komfortgrenzen von Innenräumen, die beispielsweise ein Nutzer der Innenräume eingestellt hat, vorgesehen.
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Das Energiesystem kann erfindungsgemäß mit einem externen Wärmenetz Wärme austauschen. Insbesondere ist das externe Wärmenetz als Fernwärmenetz und/oder Fernkältenetz ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Energiesystem über sein internes Wärmenetz zum Wärmeaustausch mit dem externen Wärmenetz gekoppelt.
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Liegt nun eine Wärmelast, das heißt eine Wärmeanforderung innerhalb des Energiesystems vor, so wird diese typischerweise durch eine Wärmeaufnahme über das externe Wärmenetz gedeckt. Allerdings kann das externe Wärmenetz bezüglich seiner Wärmebereitstellung für das Energiesystem Schwankungen, beispielsweise eine Störung aufweisen. Diese nicht vorgesehenen Schwankungen können plötzlich, insbesondere während die Wärmelast bereits mit Wärme aus dem externen Wärmenetz gedeckt wird, eintreten. Beispielsweise schwankt die Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes an der Wärmeaufnahmestelle des Energiesystems. Eine Erhöhung der Vorlauftemperatur ist typischerweise unproblematisch. Eine Verringerung der Vorlauftemperatur kann jedoch dazu führen, dass die innerhalb des Energiesystems angeforderte Wärmelast nicht mehr ausreichend durch den Fremdbezug über das externe Wärmenetz gedeckt werden kann. Dadurch wäre der Komfortbereich des Energiesystems bezüglich Wärme nicht mehr sichergestellt.
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Gemäß der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfasst eine Messeinheit des Energiemanagementsystems, beispielsweise an der Wärmeaufnahmestelle, die Verringerung der Vorlauftemperatur. Die Verringerung der Vorlauftemperatur entspricht einer Verringerung der Wärmeaufnahme durch das Energiesystem. Dadurch ist die Deckung der Wärmelast nicht sichergestellt. Durch das Erkennen der Schwankungen bezüglich der Vorlauftemperatur kann das Energiemanagementsystem entsprechend reagieren und gemäß der vorliegenden Erfindung wärmetechnische Anlagen des Energiesystems derart steuern, dass die Wärmelast trotz verringerter Wärmeaufnahme aus dem externen Wärmenetz im Wesentlichen gedeckt wird. Mit anderen Worten berechnet das Energiemanagementsystem basierend auf den verringerten Fremdbezug (bezüglich Wärme) eine Eigenbereitstellung von Wärme, die durch die wärmetechnischen Anlagen, beispielsweise einer Hochtemperaturwärmepumpe und/oder einen Wärmespeicher, des Energiesystems erfolgt.
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Mit anderen Worten wird in einem ersten Schritt S1 eine Verringerung der Wärmeaufnahme aus dem externen Wärmenetz, insbesondere eine Verringerung beziehungsweise eine Absenkung der Vorlauftemperatur, mittels der Messeinheit des Energiemanagementsystems erfasst.
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In einem Schritt S2 überprüft das Energiemanagementsystem, ob eine Wärmeanforderung, das heißt eine Wärmelast, die gedeckt werden muss und/oder zeitnah gedeckt werden soll, innerhalb des Energiesystems vorliegt. Liegt eine solche energiesysteminterne Wärmelast vor, so ermittelt das Energiemanagementsystem eine Differenzwärmemenge (Eigenerzeugung), welche durch die wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems selbst zur im Wesentlichen vollständigen Deckung der Wärmelast bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden muss. Mit anderen Worten ist es erforderlich, dass die Summe aus Fremdbezug und Eigenerzeugung im Wesentlichen mit der angeforderten Wärmelast übereinstimmt. Beispielsweise erfolgt die genannte Berechnung durch eine Steuereinheit des Energiemanagementsystems.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel übermittelt das Energiemanagementsystem in einem weiteren Schritt S2a für das energiesysteminterne Bereitstellen/Erzeugen der Differenzwärmemenge ein Angebot an eine lokale Energiemarktplattform. Beispielsweise umfasst das Angebot den Bezug beziehungsweise den Kauf von elektrischer Energie für das Betreiben der wärmetechnischen Anlagen zur Erzeugung der Differenzwärmemenge. Dies kann mittels einer Kommunikationsschnittstelle des Energiemanagementsystems erfolgen. Das Handelsergebnis der lokalen Energiemarktplattform wird wiederum über die Kommunikationsschnittstelle an das Energiesystem übermittelt.
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In einem Schritt S3 des Verfahrens werden basierend auf dem übermittelten Handelsergebnis die wärmetechnischen Anlagen des Energiesystems durch das Energiemanagementsystem derart gesteuert, dass schließlich die angeforderte Wärmelast durch den verringerten Fremdbezug aus dem externen Wärmenetz und der Eigenerzeugung im Wesentlichen gedeckt wird. Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass das Energiemanagementsystem wärmetechnische Anlagen des Energiesystems, beispielsweise eine Wärmepumpe, entsprechend dem Ergebnis (Handelsergebnis) der lokalen Energiemarktplattform betreibt. Dadurch wird vorteilhafterweise die Deckung der angeforderten Wärmelast und somit das Einhalten von Komfortbereichen des Energiesystems trotz Absenkung der Vorlauftemperatur des externen Wärmenetzes im Hinblick auf den lokalen Energiemarkt möglichst optimal sichergestellt. Mit anderen Worten wird dadurch die Einbindung des Energiesystems in Wärmenetze mit schwankender Versorgungsqualität, wie sie insbesondere bei lokalen Energiemärkten/Wärmemärkten vorliegen können, ermöglicht. Hierbei wird der Wärmeaustausch beziehungsweise das Wärmenetz durch die lokale Energiemarktplattform und/oder durch eine weitere lokale Energiemarktplattform organisiert beziehungsweise betrieben.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 51
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S2a
- weiterer Schritt
- S3
- dritter Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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