DE202011003152U1 - Steuereinheit zur Speicherung von Energie und Steigerung des Eigenverbrauchs bei elektrischen Anlagen - Google Patents

Steuereinheit zur Speicherung von Energie und Steigerung des Eigenverbrauchs bei elektrischen Anlagen Download PDF

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Abstract

Die Steuereinheit ist dadurch gekennzeichnet dass sie mit geeigneten Stromsensoren die lokal erzeugte und die lokal verbrauchte Energie erfasst (alternativ kann auch die Differenz in Betrag und Richtung erfasst werden) und zentrale oder dezentrale Geräte so steuert, dass möglichst viel der lokal erzeugten Energie auch lokal verbraucht wird. (minimaler Eigenverbrauch)

Description

  • Seit 2009 ist der Eigenverbrauch bei Photovoltaikanlagen gesetzlich geregelt. Es sind aber wenige Geräte verfügbar, die geeignet sind, diesen günstig zu beeinflussen. Diese Steuereinheit wird das ändern. Sie kann aber auch Anlagen, die Energie aus anderen Quellen erzeugen, unterstützen und sie ist geeignet, (z. B. Blockheizkraftwerke oder Generatoren) die Bildung von Stromerzeuger-Genossenschaften zu unterstützen, die zu definierten Zeitpunkten elektrische Energie ins öffentliche Netz einspeisen und die elektrische Energie vermarkten.
  • Die Steuereinheit besteht aus einem Rechenkern, einer geeigneten Schalteinheit (z. B. Schütze), die Stromkreise ans Netz schalten oder vom Netz trennen kann, mehrere Stromsensoren, einer Echtzeituhr, mehreren Kommunikationseinheiten und einem Webserver. Anstelle der Stromsensoren oder zusätzlich zu diesen kann auch der Ausgang eines geeigneten Stromzählers ausgelesen und verarbeitet werden.
  • In der einfachsten Form bedient die Steuereinheit ausgewählte Stromkreise, die sie abhängig von Tageszeit und/oder verfügbarer lokal erzeugter Energie bzw. Wunsch des Benutzers ans Netz schaltet oder vom Netz trennt. Damit kann z. B. morgens in einem Privathaushalt eine Waschmaschine befüllt und eingeschaltet werden, die Steuerung sorgt dafür, dass die Maschine erst dann mit dem Netz verbunden wird, wenn genügend Strom von der Photovoltaikanlage bzw. lokalen Energiequelle zur Verfügung steht.
  • Die Steuerung kann zusätzlich mittels auf das Stromnetz aufmodulierte Signale (Power-Line-Communication) mit verteilten kleinen Einheiten aus Wechselrichter, Energiespeicher, Batterielader und Kommunikationseinheit kommunizieren. Sie kann sie anweisen, einzelne Geräte (z. B. einen Gefrierschrank) mit Strom aus dem Netz zu versorgen und gleichzeitig die Batterie zu laden, wenn genügend Strom aus der lokalen Energiequelle (z. B. Photovoltaikanlage) verfügbar ist, oder die Geräte aus dem Energiespeicher zu versorgen, wenn die lokale Energiequelle nichts liefert.
  • Weiter ist die Steuerung dazu in der Lage, einen mit ihr verbundenen geeigneten Wechselrichter zu steuern, der ins Hausnetz direkt einspeisen kann. Ein Batterielader und ein Energiespeicher müssen auch vorhanden sein und sind ebenfalls mit der Steuerung verbunden. Zusammen mit den oben erwähnten Stromsensoren (bzw. Information aus dem Zweirichtungsstromzähler) ist die Steuerung in der Lage, zu ermitteln, wann Strom von der Hausinstallation bezogen wird, und wenn nicht genügend Energie von der lokalen Energiequelle (z. B. Photovoltaik) geliefert werden kann, maximal die Differenz in die Hausinstallation einzuspeisen. Zusätzliche Schaltelemente sind in diesem Fall nur noch für die Netztrennung notwendig. Die Kombination aus der beschriebenen Steuerung, dem Wechselrichter mitsamt Lader und Energiespeicher kann mittels eines Unterverteilers direkt an die bestehende Hausinstallation angeschlossen werden. Bestehende Stromkreise müssen somit nicht aufgetrennt oder neu verlegt werden. Ein Schutz für das öffentliche Netz ist in Deutschland vorgeschrieben (ENS)
  • Die Steuerung enthält einen Webserver. Damit kann direkt über das Internet oder über Mobilfunk kommuniziert werden. Es können Einstellungen verändert, Betriebszustände abgefragt oder kleinere Programmveränderungen vorgenommen werden. Ein weiterer Modus ist vorgesehen, so dass der Zustand der Batterie über den Webserver an eine Betriebszentrale gemeldet werden kann, die die verfügbare Energie mehrerer solcher Anlagen verwaltet, zentral verkauft und nach einem vereinbarten Schema in das Netz einspeist.

Claims (7)

  1. Die Steuereinheit ist dadurch gekennzeichnet dass sie mit geeigneten Stromsensoren die lokal erzeugte und die lokal verbrauchte Energie erfasst (alternativ kann auch die Differenz in Betrag und Richtung erfasst werden) und zentrale oder dezentrale Geräte so steuert, dass möglichst viel der lokal erzeugten Energie auch lokal verbraucht wird. (minimaler Eigenverbrauch)
  2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch ohne lokale Energiespeicher der Eigenverbrauch dadurch erhöht wird, dass bestimmte vorher zu definierende Stromkreise nur dann angeschaltet werden, wenn ausreichend Energie aus der lokalen Energiequelle zur Verfügung steht, oder wenn der Wunsch des Anwenders dies erfordert.
  3. Steuereinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dezentrale Einheiten aus Wechselrichter, Batterielader und Energiespeicher über Funk, durch auf das Stomnetz aufmodulierte Informationen oder drahtgebunden so gesteuert werden können, dass a. bei überschüssig vorhandener Energie aus der lokalen Energiequelle (mehr lokal erzeugte Energie als lokal verbrauchte Energie) der angeschlossene Stromkreis aus dem Stromnetz versorgt und der lokale Speicher aufgefüllt wird. b. bei nicht vorhandener überschüssiger Energie, der angeschlossene Stromkreis über den Wechselrichter aus dem lokalen Speicher versorgt wird
  4. Steuereinheit nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ zu den in 3) beschriebenen dezentralen Einheiten, eine zentrale Einheit aus Wechselrichter, Batterielader und Energiespeicher so gesteuert wird, dass im Normalbetrieb nur so viel elektrische Energie direkt in die Hausinstallation einspeist wird, dass Einspeisung ins Netz vermieden wird. Die Information darüber erhält das Gerät aus Anspruch 1. Bei dieser Anordnung ist ein zusätzlicher Schutz des öffentlichen Netzes vorzusehen. Überschußeinspeisung ins Netz ist möglich.
  5. Steuereinheit nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Kombination mit Wechselrichter und Energiespeichern über einen Unterverteiler direkt an die Hauptleitungen der Hausinstallation angeschlossen werden kann.
  6. Steuereinheit nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Notstromversorgung über die Wechselrichterbaugruppe, die Energiespeicher und die Steuereinheit realisiert werden kann, die einzelne Stromkreise weiter mit Energie versorgt, wenn das öffentliche Netz ausfällt.
  7. Steuereinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dadurch gekennzeichnet dass das interne Programm auch ferngesteuert (z. B. Internet, Mobilfunk o. A.) beeinflusst werden kann, sodass z. B. auch kontrolliert Energie ins Netz eingespeist werden kann.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498558A (en) * 2012-01-20 2013-07-24 South Downs Solar Ltd Electrical supply controller
DE102012100864A1 (de) 2012-02-02 2013-08-08 Wagner & Co. Solartechnik Gmbh Verfahren zur Verteilung einer Strommenge eines lokalen Stromerzeugers, Stromverteilungseinrichtung und ein Stromnetzwerk mit einer solchen Stromverteilungseinrichtung
WO2014076446A1 (en) * 2012-11-16 2014-05-22 Torch Solar Technologies Limited A power management system

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