DE19530825A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Energieoptimierung bei einem Energieverteilungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs bei einer Energieverteilungsanlage durch Zu- und Abschalten mindestens eines Verbrauchers mit Energiespeicherverhalten, bei dem die aktuelle Leistungsaufnahme des einzelnen Verbrauchers gemessen und, wenn bei Bedarf mindestens einer der Verbraucher abgeschaltet werden soll, die Selektion des Verbrauchers für das Abschalten aufgrund der gemessen Leistungsaufnahme erfolgt. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einer ansteuerbaren Schalteinrichtung zum Zu- und Abschalten eines Verbrauchers, einer Meßeinrichtung zur Messung der momentan allen Verbrauchern zugeführten Gesamtleistung, einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der mindestens einen Schalteinrichtung, um diese zur Optimierung der verbrauchten Leistung geeignet anzusteuern, und mit mindestens einer Meßanordnung zum Ermitteln der Leistung des mindestens einen Verbrauchers sowie einem Speicher zum Speichern der Anschlußwerte des mindestens einen Verbrauchers, aufgrund derer die Steuereinrichtung entscheidet, ob ein und welcher Verbraucher zur Energieoptimierung eingeschaltet werden soll.

Derartige Energieverteilungssysteme sind bekannt. Sie sind notwendig geworden, da die Energieversorgungsunternehmen bei ihren Tarifen nicht nur die verbrauchte Gesamtenergie sondern auch dem Netz entnommene Spitzenleistungen berücksichtigen. Eine gleichmäßige Leistungsentnahme liegt deshalb tariflich günstiger als eine Gesamtenergieentnahme in einer einzigen hohen Leistungsspitze einmal am Tag. Deshalb ist es zweckmäßig, den Energiebedarf einer Anlage möglichst gleichmäßig zu halten.

Das läßt sich beispielsweise in einem Hotel mit Gaststättenbetrieb dadurch erreichen, daß während der Mittags oder Abendzeit, in der viel Energie zum Kochen benötigt wird, die Sauna abgeschaltet wird. In diesem vereinfachten Ausführungsbeispiel kann dies einfach von Hand erfolgen. Komplexere Systeme verschiedener Verbraucher sind aber nur über eine Automatik hinreichend gut optimierbar. Jedoch demonstriert dieses vereinfachte Beispiel die Arbeitsweise derartiger Energieverteilungssysteme.

Wesentlich wirksamere Maßnahmen gegenüber der Stillegung ganzer Leistungsgruppen bestehen darin, die mittlere Leistungsentnahme, beispielsweise auch beim Kochen, zu begrenzen. Eine Kochplatte, die schon aufgeheizt ist, kann durchaus über einen kürzeren Zeitraum ausgeschaltet werden, da diese wegen ihres Energiespeicherverhaltens nur langsam abkühlt.

Derartige kurzzeitigen Abschaltungen werden üblicherweise durch speziell ausgelegte Steuereinrichtungen gesteuert, die eine Meldung der Verbraucher für eine Leistungsanforderung erhalten, und die nötige Energiezufuhr aufgrund der Anschlußwerte der Verbraucher durch An- und Abschalten optimieren. Die Anschlußwerte sind dabei eingegebene feste Werte. Bei Auslegung einer derartigen Steuereinrichtung kann ferner berücksichtigt werden, daß es beispielsweise Verbraucher gibt, die nicht abgeschaltet werden können, wie beispielsweise eine Brot- oder Wurstschneidemaschine in einer Hotelküche, da ein plötzliches für einen Koch unerwartetes Anschalten zu einer erhöhten Unfallgefahr führen könnte.

Derartige Energieverteilungssysteme sind heute in Gaststätten- und Hotelbetrieben, wie auch in Werkskantinen in Gebrauch, da ein deutlicher Spareffekt erzielt wird. Die Steuergeräte sind auch genügend wenig aufwendig, so daß sich diese schnell amortisieren.

Grundlegende Informationen über derartige Systeme sind in den Handbüchern für diese Systeme, beispielsweise in den Technischen Manuals "Allgemeinen Informationen", 1994, der Firma Ecotron Systemtechnik, Föhrenstraße 53a, 83052 Bruckmühl, angegeben.

Die EP 0 053 383 B1 beschreibt ebenfalls ein derartiges System. In dieser Druckschrift ist ferner eine Möglichkeit angegeben, die Leistung einzelner Verbraucher zu messen. Die gemessene Leistung wird bei der Entscheidung berücksichtigt, welcher Verbraucher bei Überschreiten einer bestimmten Gesamtleistung abgeschaltet werden soll. Das Zuschalten erfolgt allerdings aufgrund von in einem Speicher abgelegten Anschlußwerten, die beispielsweise vom Typenschild des Verbrauchers abgelesen werden können.

Beispielsweise dadurch, daß abgelesenen Anschlußwerte zur Energieoptimierung herangezogen werden, kann bei solchen Systemen nicht berücksichtigt werden, daß sich die Energieaufnahme eines Verbrauchers ändert. Beispielsweise ist das Anheiz- und Abkühlverhalten einer Fritüre davon abhängig, ob das Öl in der Fritüre neu ist, oder schon länger benutzt wurde.

Die DE 42 35 274 C2 beschreibt ein Energieoptimierungssystem, mit einem Prozeßrechner, der mit Hilfe von Fuzzy Logik den augenblicklichen Zustand des Energieverteilungssystems erlernt und danach eine Optimierung durchführt. Derartige Prozeßrechner sind aber für den Einsatz im Gaststättengewerbe zu aufwendig und würden sich kaum Amortisieren.

Es ist weiter zu erwarten, daß eine Änderung des Zustands über die Fuzzylogik nicht zu einer zeitgleichen Änderung der Optimierung führt. Eine Änderung einer Verbrauchsleistung, beispielsweise nach Auswechseln des Frittieröls, würde einen komplexen Lernvorgang in Gang setzen, der es nicht erlauben würde, daß der Verbraucherzustand sofort erfaßt und eine entsprechend gute neue Optimierung eingeleitet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Möglichkeit zur Anpassung des Systems an den jeweils aktuellen Zustand der Verbraucher zu finden, damit eine verbesserte Energieoptimierung erreicht wird.

Die Aufgabe wird ausgehend vom einleitend genannten Stand der Technik bezüglich eines Verfahrens dadurch gelöst, daß die aktuelle Leistungsaufnahme registriert und eine Selektion, welcher Verbraucher bei Bedarf zugeschaltet wird, aufgrund der registrierten Leistungsaufnahme durchgeführt wird.

Damit kann die Erfassung des Zustands des bezüglich des Energieverbrauchs zu optimierenden Systems durch eine Leistungsmessung für jeden Verbraucher ermittelt werden. Diese Messung berücksichtigt den aktuellen Zustand der Verbraucher wesentlich genauer als das aus dem Stand der Technik bekannte Eingeben der vom Typenschild des Verbrauchers abgelesenen Leistungsdaten.

Aufgrund einer Direktmessung und der Speicherung liegen zu jedem Zeitpunkt Information über den aktuellen Zustand der Verbraucher vor, so daß die Energieoptimierung bei einer Änderung des Leistungswerts eines Verbrauchers nach einem vorgegebenen Algorithmus zeitgleich erfolgen kann. Eine dann erforderliche neue Optimierung muß also nicht erst gelernt werden. Aufgrund der ermittelten Leistungswerte der Verbraucher ist deshalb auch eine aktuelle Leistungsoptimierung möglich.

Das Energieverteilungssystem unterscheidet sich damit auch von dem bekannten Energieoptimierungssystem mit Fuzzylogik. Abgesehen davon, daß die angegebene Lösung mit wesentlich weniger aufwendigen Steuergeräten verwirklicht werden kann, ist bei Änderung der Verbraucherleistung kein neues Lernen des Optimisierungsverhaltens erforderlich. Beispielsweise ist kaum denkbar, daß das System nach dem Stand der Technik eine Optimierung schnell genug erlernen kann, wenn ständig andere, die Wärmekapazität von Kochplatten ändernde Nahrungsmittel- oder Wassermengen gebraucht werden. Diese Änderungen können bei dem erfindungsgemäßen System prinzipiell zeitgleich berücksichtigt werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die aktuelle Leistungsaufnahme energieverteilungsmäßig vor einer Zu- und Abschalteinrichtung für den mindestens einen Verbraucher über einen beim Zu- oder Abschalten erfaßbaren Leistungssprung durchgeführt.

Aufgrund dieser Weiterbildung kann die aktuelle Leistungsaufnahme jedes Verbrauchers durch den beim Ein- und Ausschalten dieses Verbrauchers erfolgenden Lastsprung erfaßt werden. Dadurch müssen die Leistungen der einzelnen Geräte nicht separat gemessen werden.

Es reicht eine Meßeinrichtung in der Hauptzuleitung des Verteilers. Durch das Erfassen des Lastsprungs mit einem einzigen Meßgerät beim jeweiligen An- und Abschalten eines Verbrauchers kann die Anschlußleistung jedes Verbrauchers ebenfalls ermittelt werden, auf eine Vielzahl von Meßgeräten kann aber verzichtet werden. Der Aufwand für derartige Vorrichtung zur Energieoptimierung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird damit reduziert.

Für die Optimierung ist vor allem auch das Energiespeicherverhalten der Verbraucher wichtig. Die Steuereinrichtung sollte nur solche Verbraucher, die ein größeres Speicherverhalten haben, für längere Zeit aus dem Netz nehmen.

Deshalb sieht eine vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung vor, daß mindestens ein Verbraucher thermostatgesteuert ist und ein oder mehrere An- und Abschaltzeiten des Thermostats in einem weiteren Schritt ermittelt werden.

Damit wird auch das aktuelle Speicherverhalten von solchen Verbrauchern, die thermische Energie speichern und thermostatgesteuert sind, erfaßt, was nach dem vorher Gesagten ebenfalls erlaubt, die Energieoptimierung auf den augenblicklichen Zustand auszurichten. Die Thermostatzeiten sind beispielsweise über die Differenzzeiten der Leistungsanforderung vom Verbraucher ermittelbar.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die aktuelle Leistungsaufnahme und/oder mindestens eine Thermostatzeit gemessen und abgespeichert und auf Abfrage mit einem später gemessenen Leistungswert und/oder Thermostatzeit verglichen und die Änderung dokumentiert.

Aufgrund dieser Dokumentation von Änderungen in der Leistungsaufnahme oder der Thermostatzeiten lassen sich Fehler sehr schnell feststellen. Ein solcher Fehler kann beispielsweise ein Windungsschluß in einer Kochplatte sein. Eine zu große Abweichung von gewünschten Werten kann bei einer Fritüre auch auf zu altes Frittieröl hindeuten.

Gemäß dieser Weiterbildung kann also der Zustand der einzelnen Verbraucher im Gesamtsystem immer kontrolliert werden. Diese Kontrolle gibt Hinweise auf Wartung oder erforderliche Änderungen, damit beispielsweise der Zustand einer Küche immer optimal bleibt.

Bei einem vereinfachten erfindungsgemäßen System kann die Überwachung der aktuellen Verbraucherdaten in speziellen Zeitintervallen durch einen Operateur abgefragt werden, wobei es der Kontrolle eines Operateurs überlassen bleibt, ob er die ermittelten Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten jeweils für die weitere Steuerung der Verbraucher berücksichtigen will. Gerade bei einem derartigem Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens vor, daß die Abfrage nach einem vorgegebenen Zeitraum automatisch erfolgt und, wenn die dokumentierte Änderung einen vorgegebenen überschreitet, ein Alarm ausgelöst wird.

Dadurch ist sichergestellt, daß auch dann, wenn der Operateur die periodische Abfrage der aktuellen Leistungsdaten vergißt, eine Überwachung für fehlerhafte Geräte erfolgen kann. Für derartige, genauso wie auch für kompliziertere Systeme, erzeugt die aufgrund der Weiterbildung vorgesehene Alarmfunktion jedoch ein Signal, so daß der Fehler sogleich behoben werden kann. Dadurch ist die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Lösung der Aufgabe ausgehend von eingangs genannten Stand der Technik die Steuereinrichtung dafür eingerichtet, die ermittelte Leistung eines Verbrauchers im Speicher als Anschlußwert abzulegen.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist das Verfahren besonders einfach durchzuführen. Die zusätzliche Meßanordnung kann wenig aufwendig gestaltet werden, so daß der zusätzliche Aufwand bei herkömmlichen Energieoptimierungsvorrichtungen gering ist.

Der Aufwand ist gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verringert, wenn die Meßanordnung identisch mit der Meßeinrichtung zur Erfassung der Gesamtleistung ist, und die Steuereinrichtung einen Erfassungskreis enthält, der die Schalteinrichtung ansteuert und aus dem aufgrund dieser Ansteuerung erfolgenden an der Meßeinrichtung erfaßbaren Leistungssprung ermittelt.

Meßeinrichtungen in den Hauptleitungen des Energieverteilungssystems wurden bisher dazu verwendet, den aktuellen Energieverbrauch zu dokumentieren. Bei einem Energieoptimierungssystem gemäß der Weiterbildung erfüllen sie jedoch eine Doppelfunktion, denn mit Hilfe der Meßeinrichtung kann aufgrund des vorhergehend dargestellten Verfahrens, das den Lastsprung ausnutzt, zugleich die aktuelle Leistungsaufnahme jedes Verbrauchers ermittelt werden.

Der Aufwand wird gemäß dieser Weiterbildung verringert. Dabei vor allem wichtig, daß die Steuereinrichtung einen Erfassungskreis enthält, der den gemessenen Leistungssprung mit dem im Zeitintervall zur Erfassung ab- bzw. eingeschalteten Verbraucher korreliert.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Steuereinrichtung ein Taktgeber oder eine Uhr vorgesehen, mit dem Thermostatzeiten für thermostatgesteuerte Verbraucher ermittelbar sind. Mit Hilfe der Uhr oder des Taktgebers können durch das Steuergerät Zeitintervalle erfaßt werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, damit das oben angegebene Verfahren zur Ermittlung der Thermostatzeiten in besonders einfacher Weise mit der Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Auch das beim Verfahren genannte Abspeichern ist in einer derartigen Vorrichtung in einfacher Weise durchführbar, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Steuereinrichtung ein Speichermedium und eine Speicherverwaltungseinrichtung vorgesehen sind, die für das Abspeichern erfaßter Leistungs- und/oder Thermostatzeiten eingerichtet sind.

In gleicher Weise kann die Vorrichtung auch bezüglich der anderen Verfahren für das Vergleichen und das Geben eines Alarms schaltungstechnisch in einer äußerst einfachen Weise ausgelegt werden, indem eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen aktueller Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten mit abgespeicherten Leistungswerten und/oder Thermostatzeiten und optional eine Alarmeinrichtung vorgesehen sind, die mit der Vergleichseinrichtung verbunden ist und einen Alarm erzeugt, wenn die Vergleichseinrichtung durch Vergleich eine definierte Abweichung früherer mit den aktuellen Leistungswerten und/oder Thermostatzeiten erfaßt.

Zur Kontrolle der über einen Zeitraum aufgenommenen Daten und zur Feststellung unerwarteter Abweichungen ist bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Dokumentationsmedium vorgesehen, mit dem Abweichungen ermittelter Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten darstellbar sind.

Ein derartiges Dokumentationsmedium kann beispielsweise eine Diskette sein, auf der die Daten später mit Hilfe eines Computers ausgelesen und dargestellt werden. Weiter kann dafür auch ein Drucker eingesetzt werden, auf dem jeweils die aktuellen Leistungswerte bzw. die Thermostatzeiten ausgedruckt werden.

Jedoch eignet sich als Dokumentationsmedium gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ein Bildschirm oder Monitor in besonderer Weise. Bei diesem stehen die Daten auf dem Dokumentationsmedium für die Zeit zum Lesen der Information zur Verfügung. Dagegen würde bei einem Drucker ständig Papier verbraucht, auch wenn kein Überblick über die letzten Daten verlangt ist. Gegenüber Disketten als Dokumentationsmedium hat der Bildschirm oder Monitor den Vorteil, daß die Daten direkt von einem Operateur des Energieversorgungssystems erfaßbar sind. Es versteht sich dabei, daß andere Dokumentationsmedien, wie Drucker oder Diskettenlaufwerke durchaus in vorteilhafter Weise zusätzlich zu dem Bildschirm oder Monitor verwendet werden können.

Die vorhergehend beschriebene Vorrichtung mit ihren vorteilhaften Weiterbildungen läßt sich besonders einfach verwirklichen, wenn die Steuereinrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Computer, insbesondere ein PC, oder ein Teil eines Computers ist oder ferner einen frei programmierbaren Mikroprozessor enthält. Die Verfahrensschritte lassen sich dabei in einfacher Weise als Programmschritte darstellen. Weiter können dann Programmteile, die beispielsweise aufgrund eines Intetrrupts auf Aufforderung angesprungen werden, installiert werden, mit denen die verschiedenen Einrichtungen wie Uhr, Alarmeinrichtung oder beispielsweise die Speicherverwaltungseinrichtung in der Hardware programmiert eine der obengenannten Vorrichtungen simulieren. Auch der Monitor als Dokumentationsmedium bedeutet dann keinen großen Aufwand, da dieser gleichzeitig zur Kontrolle einer vom Benutzer zur Änderung des Energieoptimierungsverhaltens oder dem Zufügen neuer Verbraucher zum System durchgeführten Eingabe genutzt werden kann.

Neben dem einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung können bei Verwendung eines Computers oder einem frei programmierbaren Mikroprozessor Programmteile einfach geändert werden, wenn die Weiterentwicklung derartiger Vorrichtungen dies für eine noch weiter verbesserte Energieoptimierung erforderlich macht. Durch die freie Programmierbarkeit ist dies in vorteilhafter Weise immer ohne größeren Aufwand möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Meßaufwand gegenüber dem Beispiel von Fig. 1 verringert ist;

Fig. 3 eine Steuereinrichtung, die in einem der beiden Ausführungsbeispiele von Fig. 1 und Fig. 2 einsetzbar ist.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Drei Verbrauchern 1, 2, 3 wird dabei von den drei Phasen 4, 5, 6 elektrische Energie zugeführt. In Fig. 1 sind nur drei Verbraucher beispielhaft gezeigt, die Vorrichtung ist jedoch für eine beliebige Anzahl von Verbrauchern ausgestaltbar und einsetzbar.

Erfindungsgemäß sind zwischen jeden der Verbraucher 1, 2, 3 und die durch die drei Phasen 4, 5, 6 dargestellte Hauptleitung Meßstellen 7, 8, 9 geschaltet. Im Ausführungsbeispiel wurden dazu im wesentlich induktiv an die Phasen angekoppelte Meßfühler für den Strom verwendet. Die Strommessung in Verbindung mit der festen Spannung und einem Phasenfaktor ergibt die Leistung, die als Analogwert einer Steuereinrichtung 10 über Meßleitungen 11, 12, 13 zugeführt wird. Für genauere Leistungsmessungen können auch die Momentanwerte von Spannung und Strom gemessen und multiplikativ miteinander verknüpft werden. Eine nachfolgende Integration ergibt dann die Energiemenge, die jeweils einem der Verbraucher 1, 2, oder 3 zugeführt wird. Ein Phasenfaktor muß dann nicht mehr berücksichtigt werden.

Eine derartige genauere Leistungsbestimmung ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich, denn der versuchsweise Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtungen, bei dem die Leistung mit Hilfe induktiv angekoppelter Strommessung bestimmt wurde, hat schon zu ausreichend guten Ergebnissen für eine Optimierung der Leistungsaufnahme geführt.

Die Energieoptimierung erfolgt, wie aus dem Stand der Technik bekannt, durch Zu- und Abschalten der Verbraucher mit Energiespeicherverhalten. Zur Steuerung der Verbraucher 1, 2, 3 sind Schalteinrichtungen 14, 15, 16 vorgesehen, die über einen bidirektionalen Bus 17 mit der Steuereinrichtung 10 verbunden sind.

Die Schalteinrichtungen 14, 15, 16 melden der Steuereinrichtung 10 über den Bus 17 unter anderem eine Leistungsanforderung von einem Verbraucher. Diese Leistungsanforderung kann beispielsweise durch Betätigung eines Einschalters an einem der Verbraucher 1, 2, 3 oder dem Zuschalten eines Heizwendels in einer Kochplatte ausgelöst werden. Eine Leistungsanforderung wurde beim Ausführungsbeispiel auch von der Thermostatsteuerung gemeldet.

Außerdem sind die Schalteinrichtungen 14, 15, 16 mit Relais versehen, mit denen die von der Hauptleitung kommende Leistung nach Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 10 auf die Verbraucher 1, 2, 3 geschaltet wird.

Um die Anzahl der Kabel bei einer Vielzahl von Verbrauchern 1, 2, 3 zu begrenzen erfolgt die Ansteuerung der Relais in den Schalteinrichtungen 14, 15, 16 durch ein Adressieren über den Bus 17 und ein Signal zum Aus- oder Einschalten des jeweils angesprochenen Verbrauchers 1, 2, 3. Dieses Signal wird in den Schalteinrichtungen 14, 15, 16 gepuffert, 50 daß der Bus 17 nach Senden des Einschalt- oder Ausschaltsignals für die Übermittlung weiterer Befehle der Steuereinrichtung 10 an die Schalteinrichtungen 14, 15, 16 oder die Leistungsanforderung anderer Verbraucher wieder frei ist.

Bei der Energieoptimierung werden Spitzen in der Leistungsaufnahme dadurch gemindert oder völlig beseitigt, daß energiespeichernde Verbraucher zeitversetzt mit Leistung beaufschlagt werden, oder wenn möglich sogar ganz abgeschaltet werden. Entsprechende Steueralgorithmen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.

Je genauer die Leistungsaufnahme jedes Verbrauchers 1, 2, 3 in der Steuereinrichtung als Parameter zur Energieoptimierung vorliegt, desto besser kann diese durchgeführt werden.

Für die Ermittlung der aktuellen Leistungsaufnahme jedes Verbrauchers dienen die Meßstellen 7, 8, 9. Die durch die Meßstellen 7, 8, 9 aufgenommenen Meßwerte der Leistung werden zu der Steuereinrichtung 10 transferiert. Dort werden diese für die Entscheidung, ob ein Verbraucher 1, 2, 3, ab- oder zugeschaltet werden soll, verwertet.

Fig. 2 zeigt ein gegenüber dem von Fig. 1 anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Die Leistung wird von der rechten in der Figur dargestellten Seite der Vorrichtung aus eingespeist. Nach Einspeisen wird die elektrische Leistung über eine einzige Meßstelle auf einen nachfolgenden Stromverteiler 19 geführt, von dem die Verbraucher 1, 2, 3 ihre benötigte Leistung abgreifen.

Die Verwendung einer einzigen Meßstelle im Unterschied zum Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist dadurch möglich, daß in diesem Ausführungsbeispiele die Leistung jedes Verbrauchers durch den beim Ein- und Abschalten erzeugten Leistungssprung, d. h. die Änderung der Gesamtleistung aufgrund der Zu- oder Abschaltung des Verbrauchers, gemessen wird. Diese Art der Leistungsbestimmung wird nachfolgend bei der Beschreibung einer in Fig. 3 beispielhaft gezeigten Steuereinrichtung 10 verdeutlicht.

In Fig. 3 ist schematisch eine Steuereinrichtung 10 dargestellt, wie sie bei den Vorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 zur Energieoptimierung eingesetzt werden kann. Die dargestellten Funktionen können allerdings auch mit Hilfe eines Computerprogramms verwirklicht werden. Der prinzipielle Schaltungsaufbau läßt sich jedoch mit Hilfe der hardwaremäßigen Ausgestaltung einer Steuereinrichtung 10 gemäß Fig. 3 einfacher darstellen.

Der Bus 17, welcher der Zuleitung von Information über Energieanforderung und zur Einschaltung der Verbraucher 1, 2, 3 an die Schalteinrichtungen 14, 15, 16 dient, wird von einer Steuerungszentrale 20 gesteuert. Um auch bei sehr komplexen Anwendungen eventuelle Änderungen in der Steuerung vorzunehmen, ist es zweckmäßig, diese Steuerungszentrale 20 frei programmierbar zu gestalten. Dazu können einfache Steuerungen wie sie beispielsweise unter dem Handelsnamen Simatic bezogen werden können, aber auch kleinere Mikroprozessorsysteme, wie Einplatinencomputer, eingesetzt werden. Für komplexe Systeme bietet sich ferner die Steuerung über einen Computer oder PC an.

Zur Änderung von Steuerparametern ist weiter eine Tastatur 21 vorgesehen. Um auch einen schnellen Überblick über den Schaltzustand der verschiedenen Verbraucher 1, 2, 3 erhalten zu können, ist weiter ein Monitor 22 an die Steuerungszentrale 20 angeschlossen.

Bus 17, Tastatur 21 und Monitor 22 werden von der Steuerungszentrale 20 angesteuert und der Informationsaustausch mit diesen in nach dem Stand der Technik bekannter Weise verwaltet.

Die über Meßsignale zugeführten Analogsignale werden über Analog/Digitalwandler 23 gewandelt. Die danach digital vorliegenden Meßsignale können direkt in der Steuerungszentrale 20 als Leistungswerte der Verbraucher 1, 2, 3 für die Energieoptimierung berücksichtigt werden.

Die in Fig. 3 gezeigte Steuereinrichtung 10 ist für die in Fig. 2 gezeigte Meßwerterfassung speziell ausgestaltet. Zwischen der Steuerungszentrale 20 und dem Analog/Digitalwandler 23 befindet sich ein Erfassungskreis 24 der direkt den Leistungssprung der Gesamtleistung ermittelt. Dazu werden die Digitalwerte für die Gesamtleistung im Erfassungskreis 24 kontinuierlich abgespeichert. Wenn die Steuerungszentrale 20 dem Erfassungskreis 24 das Zu- oder Abschalten eines Verbrauchers über eine Signalleitung 25 meldet, subtrahiert der Erfassungskreis 24 den vorher abgespeicherten Digitalwert von dem dem Schaltprozeß nachfolgenden Digitalwert für die Gesamtleistung. Der so gewonnenen Differenzwert wird der Steuerungszentrale 20 als Leistung für diesen Verbraucher übermittelt.

Weiter wird im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 auch die Gesamtleistung über eine Leitung 26 an die Steuerungszentrale 20 übermittelt. Diese Gesamtleistung wird unter anderem zur Dokumentation der aktuellen Leistung oder der in einem vorgegebene Zeitintervall aufgenommenen Gesamtenergie bestimmt.

Aufgrund der Übermittlung der Gesamtleistung kann die Steuerungszentrale 20 aber auch Abschaltungen der einzelnen Verbraucher, beispielsweise aufgrund einer im Verbraucher vorgesehenen Regelung über einen Thermostat erfassen. Die so zugängliche zeitabhängige Grundlast erlaubt es der Steuerungszentrale 20 beispielsweise, fehlerhafte Messungen des Leistungssprungs aufgrund eines zufällig im Zeitraum der Erfassung geschalteten Thermostats zu erkennen und den vom Erfassungskreis 24 übermittelten Wert zu korrigieren oder bei zu großer Abweichung zu verwerfen.

Um derartige Fehlmessungen zu erkennen, ist in der Steuerungszentrale 20 eine speziell über die Tastatur 21 aufrufbarer Schrittsteuerung vorgesehen, die entweder softwaremäßig über ein Programm erfolgt oder durch eine hardwaremäßig verdrahtete Logik verwirklicht ist. Gemäß dieser Schrittsteuerung werden die einzelnen Verbraucher 1, 2, 3 nacheinander auf die Hauptleitung gelegt und die aktuell aufgenommenen Leistung gemessen. Mit dieser Messung stehen der Steuerungszentrale 20 Basiswerte für die einzelnen Leistungsaufnahmen der Verbraucher 1, 2, 3 zur Verfügung, die eine wesentliche Verbesserung der Energieoptimierung gegenüber dem herkömmlichen Verfahren, die Anschlußleistungen vom Typenschild abzulesen und über die Tastatur 21 einzugeben, erlauben.

Zur Aufnahme zeitabhängiger Größen ist weiter eine Uhr oder ein Taktgenerator 27 an die Steuerungszentrale 20 angeschlossen. Dadurch wird eine genaue zeitabhängige Erfassung der Leistung möglich. Weiter eröffnet die Zeitmessung auch die Erfassung von Thermostatzeiten einzelner Verbraucher. Diese Daten können ebenfalls für eine verbesserte Optimierung der Energie berücksichtigt werden.

Thermostatzeiten und/oder Leistungswerte der einzelnen Verbraucher können in einem Speicher 28, der durch eine Speicherverwaltungseinrichtung 29 bezüglich der Adressen der einzelnen Daten organisiert wird abgelegt werden. Die zeitlich hintereinander abgelegten Daten für die einzelnen Verbraucherleistungen können über die Steuerungszentrale 20 zur Kontrolle durch den Operateur auch auf dem Monitor 22 dokumentiert werden.

Weiter ist eine Vergleichseinrichtung 30 vorgesehen, welche die aktuellen Daten der Verbraucher mit den früheren im Speicher 28 abgelegten vergleicht und einen Alarm an einer Alarmeinrichtung 31 auslöst, die in Fig. 3 symbolisch als Lautsprecher dargestellt ist.

Die Darstellung als Lautsprecher bedeutet in diesem Zusammenhang jedoch nicht unbedingt einen akustischen Alarm. Der Alarm kann beispielsweise auch mittels Monitor 22 erfolgen, indem beispielsweise in einer Verbraucherliste einzelne Verbraucher optisch hervorgehoben werden.

Aufgrund der Erfassung der richtigen Verbraucherleistungen und möglicherweise auch der Thermostatzeiten ist eine wesentlich genauere Energieoptimierung als nach dem Stand der Technik möglich. Die Ausführungsbeispiele zeigen vor allem auch, daß eine erfindungsgemäße Verbesserung ohne wesentlich erhöhten Aufwand gegenüber herkömmlichen Energieoptimisierungssystemen erreichbar ist. Bei Verwendung eines PCs als Steuereinrichtung 10 lassen sich derartige Verbesserungen beispielsweise allein über eine Programmänderung erreichen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs bei einer Energieverteilungsanlage durch Zu- und Abschalten mindestens eines Verbrauchers (1, 2, 3) mit Energiespeicherverhalten, bei dem die aktuelle Leistungsaufnahme des einzelnen Verbrauchers (1, 2, 3) gemessen und, wenn bei Bedarf mindestens einer der Verbraucher (1, 2, 3) abgeschaltet werden soll, die Selektion des Verbrauchers für das Abschalten aufgrund der gemessen Leistungsaufnahme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Leistungsaufnahme registriert und eine Selektion, welcher Verbraucher (1, 2, 3) bei Bedarf zugeschaltet wird, aufgrund der registrierten Leistungsaufnahme durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Leistungsaufnahme energieverteilungsmäßig vor einer Zu- und Abschalteinrichtung für den mindestens einen Verbraucher (1, 2, 3) über einen beim Zu- oder Abschalten erfaßbaren Leistungssprung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbraucher (1, 2, 3) thermostatgesteuert ist und ein oder mehrere An- und Abschaltzeiten des Thermostats in einem weiteren Schritt ermittelt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Leistungsaufnahme und/oder mindestens eine Thermostatzeit gemessen und abgespeichert werden und auf Abfrage mit einem später gemessenen Leistungswert und/oder Thermostatzeit verglichen und die Änderung dokumentiert wird.

5. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrage nach einem vorgegebenen Zeitraum automatisch erfolgt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der dokumentierten Änderung ein Alarm ausgelöst wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung mindestens eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 mit mindestens einer ansteuerbaren Schalteinrichtung (14, 15, 16) zum Zu- und Abschalten eines Verbrauchers (1, 2, 3), einer Meßeinrichtung (18) zur Messung der momentan allen Verbrauchern zugeführten Gesamtleistung, einer Steuereinrichtung (10) zur Ansteuerung der mindestens einen Schalteinrichtung (14, 15, 16), um diese zur Optimierung der verbrauchten Leistung geeignet anzusteuern, und mit mindestens einer Meßanordnung (7, 8, 9) zum Ermitteln der Leistung des mindestens einen Verbrauchers (1, 2, 3) sowie einem Speicher zum Speichern der Anschlußwerte des mindestens einen Verbrauchers (1, 2, 3), aufgrund derer die Steuereinrichtung entscheidet, ob ein und welcher Verbraucher (1, 2, 3) zur Energieoptimierung eingeschaltet werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung dafür eingerichtet ist, die ermittelte Leistung eines Verbrauchers im Speicher als Anschlußwert abzulegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung identisch mit der Meßeinrichtung (18) zur Erfassung der Gesamtleistung ist und die Steuereinrichtung (10) einen Erfassungskreis (24) enthält, der die ansteuerbare Schalteinrichtung (14, 15, 16) ansteuert und aus dem aufgrund dieser Ansteuerung erfolgenden an der Meßeinrichtung erfaßbaren Leistungssprung ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinrichtung (10) ein Taktgeber oder eine Uhr (27) vorgesehen ist, mit dem Thermostatzeiten für thermostatgesteuerte Verbraucher (1, 2, 3) ermittelbar sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuereinrichtung (10) ein Speichermedium (28) und eine Speicherverwaltungseinrichtung (29) vorgesehen sind, die für das Abspeichern erfaßter Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten eingerichtet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichseinrichtung (30) zum Vergleichen aktueller Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten mit abgespeicherten Leistungswerten und/oder Thermostatzeiten vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Alarmeinrichtung (31) vorgesehen ist, die über die Vergleichseinrichtung ansteuerbar ist und einen Alarm erzeugt, wenn die Vergleichseinrichtung (30) durch Vergleich eine definierte Abweichung früherer mit den aktuellen Leistungswerten und/oder Thermostatzeiten erfaßt.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dokumentationsmedium vorgesehen ist, mit dem Abweichungen ermittelter Leistungswerte und/oder Thermostatzeiten darstellbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Dokumentationsmedium ein Bildschirm oder ein Monitor (22) ist.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) ein Computer, insbesondere ein PC, oder Teil eines Computers ist oder ferner einen frei programmierbaren Mikroprozessor enthält.