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Die Erfindung betrifft ein System zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle sowie ein Verfahren zum Betrieb hierzu.
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Die gesetzlichen Grundlagen eines möglichst sparsamen Einsatzes von Energie in Gebäuden einschließlich einer zunehmenden Nutzung erneuerbaren Energien zur Erzeugung von Wärme, Kälte und Strom für den Gebäudebetrieb finden sich vorrangig im Gebäudeenergiegesetz (GEG).
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Ergänzend dazu sind im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), im Interesse des Klima- und Umweltschutzes, die gesetzlichen Regelungen zur Transformation einer nachhaltigen und treibhausgasneutralen Stromversorgung, die vollständig auf erneuerbaren Energien beruht, verankert.
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Die
EP 3300206A1 offenbart ein dezentrales Energieversorgungssystem, welches über ein Versorgungsnetz daran angekoppelte Teilnehmer beispielsweise mit elektrischer Energie versorgt. Die Teilnehmer können hierbei Energie aus dem Versorgungsnetz beziehen und aus regenerativen Energiequellen einspeisen, etwa aus lokalen Photovoltaikanlagen, Biogasanlagen und dergleichen. Die dafür eingesetzten Zählereinrichtungen können eingespeiste als auch bezogene Energie registrieren und Messwerte an den Betreiber zur Abrechnung der Energiemengen übermitteln. Spezifisch für diese Erfindung ist, dass zum Zwecke der Netzstabilisierung zumindest einer der Teilnehmer wenigstens eine Netzkoppelstelle mit daran angeschlossener Energiequelle und/oder daran angeschlossenem Energiespeicher aufweist, um einen Überschuss an eingespeister Energie aus dem Versorgungsnetz
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Die
DE 10 2015 110 651 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen eines Energiemixes beim Verbrauch elektrischer Energie durch mehrere Gruppen von elektrischen Verbrauchern, die zusammen mit mindestens einer dezentralen Energiequelle über einen gemeinsamen Netzanschlusspunkt an ein Verbundnetz angeschlossen sind, wobei die von jeder einzelnen Gruppe von Verbrauchern verbrauchte elektrische Energie, die von der mindestens einen dezentralen Energiequelle erzeugte elektrische Energie und die über den Netzanschlusspunkt transferierte elektrische Energie mit Zählern für elektrische Energie für übereinstimmende Zeiträume erfasst und als maschinenlesbare Energiedaten bereitgestellt werden und wobei die Energiedaten für jeden der übereinstimmenden Zeiträume bezüglich der Quellen der von jeder einzelnen Gruppe von Verbrauchern verbrauchten Energie ausgewertet werden. Das Wesen dieser Erfindung besteht darin, dass die übereinstimmenden Zeiträume nicht länger als eine Stunde sind und dass jedes Energiedatum mit einem maschinenlesbaren Zeitdatum versehen wird, das denjenigen der übereinstimmenden Zeiträume angibt, für den die jeweilige Energie erfasst wurde.
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Die
DE 10 2008 057 563 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum netzkonformen Betreiben eines Niederspannungsnetzes mit einer Mehrzahl von dezentralen Einheiten, die wenigstens je einen Verbraucher und/oder Erzeuger von elektrischer Energie aufweisen. Die Einheiten sind zum Austausch von Informationen über ein Kommunikationsmedium mit einer übergeordneten, allen Einheiten gemeinsamen Einrichtung verbunden, die von einem Energiehändler betrieben wird. Jede Einheit weist einen Energiemanager auf, der mittels eines Optimierungsprogramms und eines festgelegten Tarifprofils einen für seine Verbraucher und Erzeuger wirtschaftlich günstigen Einsatzplan berechnet. Ein netzkonformer Betrieb wird dadurch erreicht, dass an Netzanschlusspunkten der Einheiten sich ergebende Netzparameter auf die Einhaltung ihnen zugewiesenen Toleranzbereichen überwacht werden und dass die übergeordnete Einrichtung, wenn die Netzparameter an wenigstens einem Anschlusspunkt die ihnen zugewiesenen Toleranzbereiche verlassen, zumindest eine an die kritische Einheit ein abgeändertes Tarifprofil übermittelt, um dadurch die Netzparameter den Toleranzbereichen zumindest wieder anzunähern.
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In der
DE 10 2011 113 376 A1 wird ein Verfahren zu einem Informationssystem für Stromverbraucher zur physikalischen Herkunft des elektrischen Stroms beschrieben. Hierzu werden alle in einem Versorgungsbereich von Stromverbrauchern aktuell ins Stromnetz eingespeisten Stromanteile zugeordnet zu ihrer physikalischen Herkunftsart ermittelt. Weiterhin werden die Anteilswerte aller aktuell ermittelten Stromanteile einer Erfassungsstelle zugeleitet, wo aktuelle, jeweils einer bestimmten Herkunftsart zugeordnete Gesamtanteilswerte aus den aktuell ins Stromnetz im Versorgungsbereich eingespeisten Stromanteilen als Datensätze gebildet werden. Die Erfassungsstelle und die Stromverbraucher sind an ein Datenübertragungsnetz angeschlossen. Die Erfassungsstelle ist in der Lage, die Information über den aktuellen Strommix entsprechend der physikalischen Herkunft des Stroms mit den vorstehenden Datensätzen und/oder einen Datensatz entsprechend den Anteilsverhältnissen und die Stromverbraucher zur weiteren Verwendung aktuell direkt zu übertragen oder abrufbereit zur Verfügung zu stellen. Dieses Verfahren mit Echtzeitmessung gestattet es dem Nutzer, durch stetig bereitgestellte Informationen über die physikalische Herkunft seines Stroms, mehr Einfluss auf seinen Stromverbrauch und den Anlagenbetrieb zu nehmen.
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Allen Lösungen aus dem Stand der Technik ist gemeinsam, dass die Einsparung von Energie, insbesondere hier die Einsparung von Primärenergieträgern, und der nachhaltige Einsatz von erneuerbaren Energien auch bis hin zum Endverbraucher Durchdringung findet. Nachteilig bei den vorbekannten Lösungen ist jedoch, dass durch die ausschließlich nutzungsstandortabhängigen Eigenverbrauchskonzepte zur Erzeugung von erneuerbaren Energien nicht alle Einsparpotentiale ausgeschöpft werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein System zur Eigennutzung von erneuerbarer Energie aus einer Stromerzeugungsanlage vorzuschlagen, welche ein hohes Einsparpotential an Primärenergieträgern sowie einen hohen Anteil bei der Nutzung erneuerbarer Energien aufweist.
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Erfindungsgemäß weist das System zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle wenigstens eine auf der Stromerzeugerseite platzierte erste Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Erzeugerdaten des Erzeugungsprofils der gelieferten elektrischen Energie der mindestens einen Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien, eine auf der Energieverbrauchsseite platzierte zweite Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Verbrauchsdaten des Verbrauchsprofils der von der mindestens einen Verbrauchsstelle genutzten Energie, ein die Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien und die Verbrauchstelle miteinander koppelndes öffentliches Stromnetz sowie eine in datenseitiger Verbindung zwischen der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) und der zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) stehende digitale Verarbeitungseinheit auf, welche zur Erstellung von Energiebilanzkreisen, enthaltend eine definierte personenidentitäre Zuordnung der Anlage zur Erzeugung von Strom und der Verbrauchsstelle, zum Empfang der Daten des von der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) gelieferten Erzeugungsprofils und der Daten der vom zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) gelieferten Verbrauchsprofils sowie zur Verarbeitung, Auswertung und Analyse der erfassten Daten durch bilanztechnische Überlagerung des jeweiligen Erzeugungsprofils und des jeweiligen Verbrauchsprofil sowie Ausweisung der deckungsgleichen Profilbereiche als bilanzieller Eigenverbrauch ausgebildet ist.
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Ein wesentliches Kernmotiv dieser Erfindung besteht darin, dass die Eigennutzung von erneuerbarer Energie nunmehr auch nutzungsstandortunabhängig erfolgen kann. Das heißt, dass der Aufstellort der Anlage zur Erzeugung erneuerbarer Energie und der Ort der Verbrauchsstelle dieser erneuerbaren Energie nicht mehr zwangsläufig identisch sein müssen. Gemäß der Konzeption der vorliegenden Erfindung wird durch die qualifizierte funktionale Nähe-Beziehung zwischen Energieerzeuger und Energieverbraucher die Möglichkeit geschaffen, dass Energieverbraucher ohne eigene bautechnische Voraussetzungen zur Installation einer regenerativen Energieerzeugungsanlage am Ort des Verbrauchs nun auch selbst erzeugte regenerative Energie nutzen zu können. Ein weiteres Motiv für die Nutzung des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, einen Aufstellort für die Erzeugungsanlage zu wählen, die besonders vorteilhafte Standortfaktoren aufweist. Besonders erwähnenswert ist außerdem, dass die Entnahme der Energie durch die Energieverbraucher nicht mehr ausschließlich stationär, sondern nutzungsstandortunabhängig - beispielsweise unter Nutzung von E-Ladesäulen - erfolgen kann.
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Im Sinne der Erfindung soll unter Erzeugungsprofil der zumindest eine Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien die Verknüpfung der erzeugten Leistung mit dem entsprechenden Erzeugungszeitraum als Zuordnung verstanden werden. Die Lieferung dieses Erzeugungsprofils an die digitale Verarbeitungseinheit erfolgt durch die erste Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR). Das Erzeugungsprofil jeder Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien ist unterschiedlich und hängt insbesondere - jedoch nicht abschließend - von den Parametern Energiequelle, Jahreszeit, Tageszeit, Sonnenstand, Anlagengröße, Anlagenbetriebsführung, Anlagenart usw. ab. Das Verbrauchsprofil hingegen verknüpft die verbrauchte Leistung mit dem Verbrauchszeitraum als Zuordnung. Die Verbrauchsstellen, also die Energiesenken, generieren ein Verbrauchsprofil, welche sich einerseits untereinander und andererseits gegenüber dem Erzeugungsprofil unterscheidet. Unterscheiden heißt, dass sowohl vom Betrag der erzeugten/verbrauchten Leistung als auch vom Zeitpunkt und der Dauer der erzeugten/verbrauchten Leistung unterschiedliche Werte zu verzeichnen sind.
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Die beiden Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtungen (KBMR) sind derart ausgebildet, um die zu jedem beliebig wählbaren Zeitpunkt erzeugte bzw. genutzte Energie erfassen und die erfassten Daten an die Verarbeitungseinheit weiterleiten zu können.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die beiden Kommunikations- , Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtungen (KBMR), diese miteinander koppelnde Datenverbindung und die Verarbeitungseinheit im Verbund mit einem automatischen Last- und Ressourcenmanagement strombilanzielle Bestandteile von intelligenten Stromnetzen sind.
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Das System zur Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle weist zumindest eine Schnitt- und Koppelstelle für die Einspeisung und Ausspeisung von benötigtem bzw. überschüssigem Strom in Netze identischer oder davon verschiedener Spannungsebenen auf. Als Spannungsebenen seien hierzu die Vertreter des Verteilnetzes, nämlich die Mittelspannungsnetze und Niederspanungsnetze, und die der Übertragungsnetze, respektive die Umspannungsnetze und Hochspannungsnetze, zu nennen. Die Schnitt- und Koppelstelle für die Einspeisung und Ausspeisung von benötigtem bzw. überschüssigem Strom umfasst neben der elektroseitigen Anlagenteilen, wie beispielsweise Transformatoren, Schütze, Sammelschienen, zumindest auch eine weitere Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR), welche mit der digitalen Verarbeitungseinheit verbunden ist.
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Zumindest eine weitere Schnitt- und Koppelstelle des Systems zur Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle ist für die Einbindung zumindest eines Energiewandlers- und - speichers zur direkten oder indirekten Speicherung der elektrischen Energie vorgesehen. Dieser Energiewandler und -speicher ist dazu auf der Energieerzeugerseite, der Energieverbrauchsseite oder im öffentlichen Stromnetz platziert und wird entsprechend seiner Platzierung durch die digitale Verarbeitungseinheit strombilanzseitig entsprechend berücksichtigt. Der Energiewandler und -speicher ist in konstruktiver und funktionaler Sicht keiner Einschränkung unterworfen und wird u.a. als mechanischer Energiespeicher, elektrischer Energiespeicher, als elektrochemischer Energiespeicher, thermischer oder chemischer Energiespeicher eingesetzt.
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Erfindungsgemäß sind als Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien eine Anlage der Klassifikationen Photovoltaikanlage, Windkraftanlage, Wasserkraftanlage, Geothermie oder eine Anlage zur Verstromung von Deponiegas, Klärgas oder Biomasse vorgesehen. Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft in Bezug auf die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der System zur Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle erwiesen, wenn Anlagen mit sich deutlich unterscheidenden Energieerzeugungsprofilen Verwendung finden. Anlagen gleicher Klassifikation haftet der Nachteil an, dass erhebliche Gleichzeitigkeitseffekte der Erzeugungsprofile zu verzeichnen sind. Die hohe Gleichzeitigkeit der Erzeugung führt zu sogenannten Kannibalisierungseffekten, was bedeutet, dass Anlagen ein und derselben Klassifikation bei einem Überangebot an Energie in Konkurrenz gehen, wodurch es zur Abschaltung einzelner Anlagen kommt und somit die Gesamteffizienz aller Anlagen im Mittel sinkt.
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Als Verbrauchsstelle ist erfindungsgemäß jedwede privat, gewerblich oder öffentlich nutzbare Stromentnahmestelle vorgesehen, die mit der zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) und einer Schnittstelle zur Autorisierung des Nutzers datentechnisch gekoppelt ist. Privat bedeutet hierbei, dass die Verbrauchsstelle die gewöhnliche Stromentnahmestelle des Nutzers zu Hause, also beispielsweise die der eigenen Wohnimmobilie, ist. Die zunehmende Marktdurchdringung der Elektromobilität mit Elektrofahrzeugen führt zwangsläufig zu einer Zunahme von Elektro-Ladesäulen im urbanen Raum. Diese im öffentlichen Raum platzierten Elektro-Ladesäulen sind typische Repräsentanten der öffentlichen Stromentnahmestellen der vorliegenden Erfindung. Gewerblich genutzt sind im Sinne der Erfindung Stromentnahmestellen beispielsweise dann, wenn ein Unternehmen eine als Photovoltaikanlage ausgebildete Anlage zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien von einem Dritten pachtet und der dort erzeugte Strom als Eigenverbrauch dieses Unternehmens bilanziert und abgerechnet wird.
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Die verwendeten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtungen (KBMR) umfassen zumindest einen digitalen Stromzähler zum Messen des gelieferten und verbrauchten Stroms, einen Speicher zum Speichern jeglicher digitaler Daten, eine Verarbeitungseinheit zum Aufbereiten und Verarbeiten digitaler Daten und ein Kommunikationsmodul zum Weiterleiten und Empfangen von digitalen Daten. Vorzugsweise sind diese Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtungen (KBMR) als Smart-Meter, respektive als intelligenter Zähler ausgebildet, welche die Stromeinspeisung bzw. den Stromverbrauch digital erfassen und zum Zwecke der Kommunikation der Daten mit der digitalen Verarbeitungseinheit mit dem Internet verbunden sind. Smart-Meter helfen dabei, den Strom besser nutzbar zu machen, indem sie Energieversorger, Verbrauchsgeräte und Stromnetz miteinander verknüpfen, so dass der regenerative Strom intelligent(er) genutzt werden kann. Ergänzend dazu lassen sich die mit dem Smart-Meter erhobenen Verbrauchsdaten visualisieren und können helfen, den eigenen Stromverbrauch gezielt zu reduzieren.
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Erfindungsbedeutsam jedoch nicht erfindungswesentlich ist, dass die Verarbeitungseinheit mehrere Schnittstellen umfasst, von denen zumindest eine oder eine beliebige Kombination von Schnittstelle(n) als Übergabestelle zwischen potentiellen Eigenverbrauchern und Verkäufern oder Verpächtern von Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energien, Netzbetreibern, Verkäufern von elektrischer Energie oder Energieversorgungsunternehmen, Käufern elektrischer Energie oder jeglicher Art von Händlern elektrischer Energie oder Unternehmen zur Beratung und zum Aufbau von betriebenen Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie nutzbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Systems zur Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer Verbrauchsstelle, umfasst unter Verwendung zumindest einer auf der Stromerzeugerseite platzierten ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Erzeugerdaten des Erzeugungsprofils der gelieferten elektrischen Energie der mindestens einen Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien, einer auf der Energieverbrauchsseite platzierten zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Verbrauchsdaten des Verbrauchsprofils der von der mindestens einen Verbrauchsstelle genutzten Energie, einem die Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien und die Verbrauchstelle miteinander koppelnden öffentlichen Stromnetz sowie einer in datenseitiger Verbindung zwischen der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung und der zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) stehende digitale Verarbeitungseinheit folgende Verfahrensschritte:
- • Erstellen von Energiebilanzkreisen durch die digitale Verarbeitungseinheit mittels einer definierten personenidentitären Zuordnung der Anlage zur Erzeugung von Strom und der Verbrauchsstelle,
- • Empfangen der Daten des von der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) gelieferten Erzeugungsprofils und der Daten der vom zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung (KBMR) gelieferten Verbrauchsprofils und
- • Verarbeitung, Auswertung und Analyse der empfangenen Daten durch bilanztechnische Überlagerung des jeweiligen Erzeugungsprofils und des jeweiligen Verbrauchsprofils sowie Ausweisung der deckungsgleichen Profilbereiche als bilanzieller Eigenverbrauch.
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Zum Zwecke der Verarbeitung und Auswertung der erfassten Daten durch die Verarbeitungseinheit werden das Erzeugungsprofil der Anlage zur Erzeugung elektrischer Energie und das Verbrauchsprofil der Verbrauchsstelle bilanztechnisch überlagert, wobei die nicht deckungsgleichen Profilbereiche als Energiemengen analysiert und ausgewiesen werden, welche sowohl zugekaufte Energie als bilanziellen Mehrverbrauch an der Verbrauchstelle, oder verkaufte Energie als bilanzielle Mehrerzeugung an der Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien darstellen.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich bei Feldversuchen gezeigt, wenn zur Ausbildung eines Clusters mehrere Anlagen zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien unterschiedlicher Klassifikation zur Nutzung und/oder mehrere Verbrauchstellen vorgesehen sind, diese eine gemeinsame Verarbeitungseinheit und ein gemeinsames öffentliches Stromnetz nutzen.
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Eine hohe energetische Effizienz, und damit ein besonderer monetärer Zugewinn, wird in Bezug auf die Betriebs- und Anlagenführung dadurch erreicht, wenn zumindest ein zum Ausgleich von Lastspitzen und Erzeugungsspitzen vorgesehener Energiewandler und -speicher in Abhängigkeit des elektrischen Verbrauchsprofils und des elektrischen Erzeugungsprofils im Vorrangprinzip beladen und entladen wird.
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Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, von denen zeigen:
- 1: Darstellung einer ersten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer Verbrauchsstelle ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher,
- 2: Darstellung einer zweiten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer Verbrauchsstelle mit einem im häuslichen Energienetz angeordneten Energiewandler und -speicher,
- 3: Darstellung einer dritten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer Verbrauchsstelle mit einem im Stromnetz angeordneten Energiewandler und -speicher mit der prioritären Funktionalität der Energiespeicherung,
- 4: Darstellung einer vierten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer Verbrauchsstelle mit einem im erzeugerseitigen Stromnetz angeordneten Energiewandler und -speicher mit der prioritären Funktionalität der Energiespeicherung,
- 5: Darstellung einer fünften Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu je einer privat nutzbaren Verbrauchsstelle und einer beliebig stationierten Verbrauchsstelle ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher,
- 6: Darstellung einer sechsten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu je einer privat nutzbaren Verbrauchsstelle und einer beliebig stationierten Verbrauchsstelle ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher,
- 7: Darstellung einer siebten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer gewerblich nutzbaren Verbrauchsstelle ohne Energiewandler und -speicher,
- 8: ein Diagramm zur bilanztechnischen Überlagerung des Erzeugungsprofils und des Verbrauchsprofils und daraus resultierend der bilanzielle Mehrverbrauch, die bilanzielle Mehrerzeugung und der bilanzielle Eigenverbrauch sowie
- 9: schematische Darstellung einer beispielhaften Kombination der Ausgestaltungen gemäß der 1 bis 7 des vernetzten Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer gewerblich und privat nutzbaren Verbrauchsstelle mit verschiedenen Energiewandlern und -speichern.
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Die 1 zeigt eine Darstellung einer ersten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer privaten Verbrauchsstelle ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher 8. Auf der Stromerzeugerseite ist eine erste Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 2 mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Erzeugerdaten des Erzeugungsprofils 9 gemäß 8 der gelieferten elektrischen Energie der mindestens einen Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom 1 aus erneuerbaren Energien platziert. Auf der Energieverbrauchsseite ist eine zweite Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 3 mit zumindest einer Messeinheit und einer Kommunikationseinheit zur Erfassung und digitalen Weiterleitung der Verbrauchsdaten des Verbrauchsprofils 10 gemäß 8 der von der mindestens einen Verbrauchsstelle 4 genutzten Energie angeordnet. Außerdem ist ein die Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 und die Verbrauchstelle 4 miteinander koppelndes öffentliches Stromnetz 5 sowie eine in datenseitiger Verbindung 6 zwischen der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 2 und der zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 3 stehende digitale Verarbeitungseinheit 7 angeordnet. Diese digitale Verarbeitungseinheit 7 ist zur Erstellung von Energiebilanzkreisen, enthaltend eine definierte personenidentitäre Zuordnung der Anlage zur Erzeugung von Strom 1 und der Verbrauchsstelle 4, zum Empfang der Daten des von der ersten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 2 gelieferten Erzeugungsprofils 9 und der Daten der vom zweiten Kommunikations-, Betriebs-, Mess- und Regeleinrichtung 3 gelieferten Verbrauchsprofils 10 sowie zur Verarbeitung, Auswertung und Analyse der erfassten Daten durch bilanztechnische Überlagerung des jeweiligen Erzeugungsprofils 9 und des jeweiligen Verbrauchsprofil 10 sowie Ausweisung der deckungsgleichen Profilbereiche als bilanzielle Eigenverbrauch 11 ausgebildet.
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Die 2 bis 4 zeigen jeweils eine spezielle Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu einer Verbrauchsstelle 4 in Anlehnung an die Ausgestaltung gemäß 1 Zusätzlich umfassen diese drei Ausgestaltungen zusätzlich jeweils einen Energiewandler und/oder -speicher 8. Während der Energiewandler und -speicher 8 gemäß 2 im häuslichen Energienetz platziert ist, wird der Energiewandler und -speicher 8 gemäß 3 im Stromnetz 5 platziert und weist die prioritäre Funktion der Energiespeicherung auf. Die 4 unterscheidet sich zudem in der Anordnung des Energiewandlers und-speichers 8 im erzeugerseitigen Energienetz.
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Die 5 illustriert eine fünfte Darstellung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu je einer privat nutzbaren Verbrauchsstelle 4 und einer beliebig stationierten Verbrauchsstelle 4 ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher 8. Sowohl der beliebig stationierten nutzbaren Verbrauchsstelle 4 als auch der privat nutzbaren Verbrauchsstelle 4 ist jeweils eine Verbrauchserfassungseinheit 3 zugeordnet, mittels derer der genutzte Strom digital erfasst wird. Diese Verbrauchsstelle 4 ist im dargestellten Beispiel eine E-Ladesäule, die entweder im öffentlichen Raum, in einem Unternehmen oder im Privatbereich Dritter nutzbar ist.
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Aus der 6 ist die sechste Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu je einer privat nutzbaren Verbrauchsstelle 4 mit je einer Erzeugungserfassungseinheit 2 und Verbrauchserfassungseinheit 3 und einer beliebig stationierten Verbrauchsstelle 4 ohne zusätzlichen Energiewandler und -speicher zu entnehmen. Die Stromerzeugungsanlage 1 ist hierbei in unmittelbar räumlicher Nähe zum Wohnort des Betreibers aufgebaut. Ebenso wie bei der Ausgestaltung gemäß 5 ist eine beliebig stationiert nutzbare Verbrauchsstelle 4 vorgesehen, welcher eine Verbrauchserfassungseinheit 3 zugeordnet ist, mittels derer der genutzte Strom digital erfasst wird. Diese Verbrauchsstelle 4 ist im dargestellten Beispiel eine E-Ladesäule, die entweder im öffentlichen Raum, in einem Unternehmen oder im Privatbereich Dritter nutzbar ist.
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Die 7 zeigt eine Darstellung einer siebten Ausgestaltung des Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer gewerblich nutzbaren Verbrauchsstelle 4 ohne Energiewandler und -speicher. Der Weg des Erfindungsgedankens wird auch dann nicht verlassen, wenn anstelle der privaten Nutzung der Energie die gewerbliche oder jedwede andere Nutzung der Energie im Vordergrund steht. 7 zeigt beispielhaft die Substitution des privaten Nutzers durch einen gewerblichen Nutzer analog 1. Diese Nutzungsvariante lässt sich ohne Einschränkung auch auf die Ausgestaltungen der 2 bis 6 übertragen. Beispielsweise werden Städte und Gemeinden durch die vorliegende Erfindung in die Lage versetzt, diejenige erneuerbare Energie, die auf unterschiedlichen kommunalen Gebäuden gewonnen worden ist, an verteilt angeordneten Verbrauchsstellen nunmehr überhaupt eigenverbrauchen zu können. Gerade an dieser Stelle wird die qualifizierte funktionale Nähe-Beziehung, also die nutzungsstandortunabhängige Eigennutzung zwischen Erzeugungsstandort und Verbrauchsstelle, und der daraus resultierende ökonomische und ökologische Mehrwert für den Anwender, sehr deutlich.
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Die 8 zeigt ein Diagramm zur bilanztechnischen Überlagerung eines Erzeugungsprofils 9 und eines Verbrauchsprofils 10, in welchem zur besseren Visualisierung des Kerngedankens der hier vorliegenden Erfindung die beiden Profile 9, 10 auch grafisch überlagert worden sind. Da das Erzeugungsprofil 9 und das Verbrauchsprofil 10 aus bereits dargestellten Gründen unterschiedlich ausgebildet sind, entstehen durch Ihre Überlagerung erfindungsgemäß drei signifikant unterschiedliche Bereiche oder Sektionen. Erstens bildet sich der ausdrücklich gewünschte - hier gepunktete - Bereich, nämlich der deckungsgleiche Profilbereich, als bilanzieller Eigenverbrauch 11 aus. Der bilanzielle Mehrverbrauch 12, welcher zuzukaufender bzw. zugekaufter Energie entspricht, ist hier schräg schraffiert dargestellt. Die bilanzielle, hier senkrecht schraffierte, Mehrerzeugung 13 stellt die zu verkaufende bzw. die verkaufte Energie dar. Die Vergrößerung des Anteils des bilanziellen Eigenverbrauchs 11 kann besonders effektiv durch die Nutzung eines Energiewandlers und -speichers 8 gemäß der 3 bis 5 erzielt werden. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Anpassung des Nutzerverhaltens, also beispielsweise die Zuschaltung von Verbrauchern erst bei einem definierten Energieangebot, oder aber durch die Diversifikation der Anlagen zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien.
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9 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kombination der Ausgestaltungen gemäß der 1 bis 7 des vernetzten Systems zur nutzungsstandortunabhängigen Eigennutzung von Energie aus mindestens einer Anlage zur Erzeugung von elektrischem Strom aus erneuerbaren Energien 1 mit qualifizierter funktionaler Nähe-Beziehung zu mindestens einer gewerblich, privat oder anderweitig nutzbaren Verbrauchsstelle 4 mit verschiedenen Energiewandlern und - speichern 8.1 bis 8.4. Als Energiewandler und -speicher kommen zur Anwendung eine elektrische Batterie 8.1, eine Elektrolyseanlage mit Wasserstoffspeicher 8.2, eine katalytische Syntheseanlage mit Methangasspeicher 8.3 und ein thermischer Speicher 8.4. Der als Elektrolyseur 8.2 gefertigte Energiewandler wandelt die ihm zugeführte elektrische Energie in Wasserstoff und bevorratet diesen in einem Reservoir. Dieses hier nicht dargestellte Reservoir kann sich in situ, also unmittelbar am Elektrolyseur oder ex situ, also mittelbar am Elektrolyseur befinden. Zur Speicherung dienen natürliche Speicher, wie geeignete geologische Strukturen, oder künstlich geschaffene Speicher, wie große Behältnisse. Eine Re-Umwandlung des Energieträgers findet nicht mehr statt; vielmehr wird der bevorratete gasförmige Energieträger (Wasserstoff, Methan) über ein Gasverteilnetz 14 der Verbrauchsstelle 4 zugeführt und kann dort mittels einer nicht näher beschriebenen geeigneten Anlage als Brennstoff genutzt werden. Ebenso kann auch ein thermischer Speicher zur Speicherung der in Wärme umgewandelten elektrischen Energie vorgesehen werden. Als Wärmeträger dienen hierzu beispielsweise Warmwasser oder Dampf, die in einem geeigneten Reservoir gespeichert werden. Eine Re-Umwandlung des Energieträgers findet nicht mehr statt; vielmehr wird das gespeicherte Wasser bzw. der gespeicherte Dampf über ein Fernwärmenetz 15 der Verbrauchsstelle 4 zugeführt und kann dort mittels einer nicht näher beschriebenen geeigneten Anlage als Wärmeträger genutzt werden. Hier nicht gezeigt, aber dennoch den Gedanken der Erfindung verwirklichend, sind Energiewandler und -speicher in anderer Gestalt, beispielsweise von mechanischen Speichern und elektrischen Speichern.
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LISTE DER BEZUGSZEICHEN
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- 1
- Stromerzeugungsanlage
- 2
- Einspeiseerfassungseinheit
- 3
- Verbrauchserfassungseinheit
- 4
- Verbrauchsstelle
- 5
- Stromnetz
- 6
- Wirkverbindung
- 7
- Verarbeitungseinheit
- 8
- Energiewandler und -speicher
- 8.1
- Energiewandler und -speicher als elektrische Batterie
- 8.2
- Energiewandler und -speicher als Elektrolyseanlage mit Wasserstoffspeicher
- 8.3
- Energiewandler und -speicher als katalytische Syntheseanlage mit Methangasspeicher
- 8.4
- Energiewandler und -speicher als thermischer Speicher
- 9
- Erzeugungsprofil
- 10
- Verbrauchsprofil
- 11
- bilanzieller Eigenverbrauch
- 12
- bilanzieller Mehrverbrauch
- 13
- bilanzielle Mehrerzeugung
- 14
- Fernwärmenetz
- 15
- Gasverteilnetz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3300206 A1 [0004]
- DE 102015110651 A1 [0005]
- DE 102008057563 A1 [0006]
- DE 102011113376 A1 [0007]
