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Die vorliegende Erfindung betrifft ein netzgekoppeltes Photovoltaiksystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus dem Stand der Technik sind sogenannte netzgekoppelte Photovoltaikanlagen allgemein bekannt, nämlich Anlagen, welche ihre photovoltaisch erzeugte Energie teilweise oder vollständig in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Insbesondere als Alternative zur sogenannten Voll- bzw. Direkteinspeisung, bei welcher die photovoltaisch erzeugte Energie vollständig in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeist wird, wächst die Bedeutung der sogenannten Überschusseinspeisung; hierbei handelt es sich um eine Kombination aus Einspeisung in das öffentliche Versorgungsnetz und (teilweisem) Eigenverbrauch der photovoltaisch erzeugten Energie. Nicht zuletzt die sich ändernden gesetzlichen Rahmenbedingungen, welche etwa für Neuanlagen eine Grenze (festgelegt als 70% der Nenn- bzw. Maximalleistung der installierten Photovoltaikmodule) für eine Netzeinspeisung vorgeben, machen den Eigenverbrauch der photovoltaisch erzeugten Energie zunehmend attraktiv. Zunehmend steigende Strompreise für einen elektrischen Energiebezug aus dem öffentlichen Netz bieten weitere Anreize für derartige Kombinationsmodelle.
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Vor diesem Hintergrund und als gattungsbildend vorausgesetzte Technologie ist es dabei bekannt, typischerweise modular und als Solarpanels vorgesehene Photovoltaikeinheiten einerseits zur Speisung von geeigneten, aufladbare Akkus aufweisenden Batterieeinheiten vorzusehen und zu beschalten, andererseits (über geeignete Wechselrichtervorrichtungen) die von einer Photovoltaikeinheit erzeugte Energie in das öffentliche Versorgungsnetz einzuspeisen. Als Schnittstelle zu diesem öffentlichen Versorgungsnetz ist es zusätzlich bekannt, sowohl dem aus dem elektrischen Versorgungsnetz erfolgenden Bezug („Bezugsleistung”), als auch der in das öffentliche Versorgungsnetz erfolgenden Einspeisung („Einspeiseleistung”) jeweils einen geeigneten Zähler („Leistungszähler”, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „Energiezähler” bzw. „Energiezählereinheit” bezeichnet) zuzuordnen, wobei derartige Zähler insbesondere auch als Kombinationszähler üblich und gebräuchlich sind. In der Batterieeinheit gespeicherte Energie kann dann, ebenso wie unmittelbar von der Photovoltaikeinheit erzeugte elektrische Energie, als Alternative zur Einspeisung als Eigenverbrauch benutzt werden und insoweit dann nutzerseitig geeignete Lasten mit elektrischer Energie versorgen.
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Allerdings ist es für einen Benutzer eines derartigen, als gattungsbildend vorausgesetzten netzgekoppelten Photovoltaiksystems häufig schwierig, in dem komplexen Miteinander aus Photovoltaikeinheit, Batterieeinheit und öffentlichem Versorgungsnetz einen energetisch und/oder ökonomisch günstigen Betriebsmodus zu finden und entsprechend die nutzerseitige elektrische Last zu betreiben. Hinzu kommt der Umstand, dass typische Energieverbrauchszyklen (d. h. etwa ein elektrischer Leistungsbedarf verteilt über einen Tag) teils signifikant abweichen von einer durch die Photovoltaikeinheit (typischerweise sonnenstandsabhängig) bereitgestellten elektrischen Leistung. Als gattungsbildend vorausgesetzte Regelalgorithmen lösen diese Aufgabe bestenfalls diffus, geben jedoch üblicherweise keinerlei Information an einen Benutzer, mit welchem dieser dann sich über einen aktuellen Energieversorgungszustand des netzgekoppelten Photovoltaiksystems orientieren kann bzw. gar sein Energieverbrauchsverhalten an einen solchen Energieversorgungszustand anpassen kann.
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Dies führt dann häufig dazu, dass ein verbrauchter elektrischer Energiemix lediglich suboptimal die durch die Photovoltaikeinheit vorhandene bzw. bereitgestellte Energie nutzt. Zur Erhöhung der (Selbst-)Versorgungssicherheit kommt zusätzlich der (potentiell verbesserungsbedürftige) Effekt, dass die eine elektrische Speicherwirkung bereitstellende Batterieeinheit überdimensioniert wird und so zusätzlichen Aufwand verursacht.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein netzgekoppeltes Photovoltaiksystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf die Nutzung der durch die Photovoltaikeinheit bereitgestellten photovoltaisch erzeugten Energie zu optimieren, dabei (üblicherweise gleichwohl notwendige) Bezugsleistung aus dem öffentlichen Versorgungsnetz zu minimieren und zusätzlich die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass mit minimierter Kapazität der Batterieeinheit (und somit mit minimierten Kosten bzw. minimiertem Hardwareaufwand) der typische Alltagsbetrieb gewährleistet werden kann.
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Die Aufgabe wird durch das netzgekoppelte Photovoltaiksystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Steuereinheit so ausgebildet, dass sie neben einem von der Photovoltaikeinheit ausgegebenen Photovoltaikleistungssignal auch ein von der Batterieeinheit ausgegebenes Ladezustandssignal erfassen kann und zusätzlich aus der Bezugsleistung (d. h. vom System dem öffentlichen Versorgungsnetz entnommener Energie) und der Einspeiseleistung (d. h. vom System in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeister elektrischen Energie) ein Leistungsdifferenzsignal erzeugt bzw. aus einer entsprechend konfigurierten Zählereinheit erhält, so dass aus einer Kombination dieser Signale ein erfindungsgemäßes Energieversorgungszustandssignal erzeugbar und für eine weitere Nutzung aufbereitbar ist.
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Konkret ermöglicht insbesondere das Leistungsdifferenzsignal eine Feststellung, in welchem Maße die Bezugsleistung eine Einspeiseleistung übersteigt und ermöglicht insoweit dann ein Einwirken auf die Last und/oder ein Erzeugen geeigneter Indikatorsignale, um zur energetischen Optimierung einzugreifen bzw. dem Benutzer geeignete Hinweise zu geben. Damit ist insbesondere gewährleistet, dass (photovoltaisch erzeugter) Batteriestrom bestmöglich genutzt und Bezugsstrom weitestmöglich minimiert werden kann.
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Erfindungsgemäß sind der Steuereinheit visuell und/oder akustisch wirkende Indikatormittel zugeordnet, welche einem Nutzer ein aus dem Energieversorgungszustandssignal erzeugtes Indikatorsignal geben, welches etwa anzeigt, dass zu einem aktuellen Betriebszeitpunkt – energetisch günstig – ausschließlich photovoltaisch erzeugte eigene Energie (ggf. in der Batterieeinheit gespeichert) für die verbundene elektrische Last genutzt wird und Bezugsleistung nicht erfolgt, alternativ etwa, energetisch ungünstig, ein Betriebszustand mit Leistungsbezug aus dem öffentlichen Netz (z. B. bei Nachtbetrieb od. dgl. nicht aktivierter Photovoltaikeinheit) vorliegt. Der Nutzer kann dann, als Reaktion auf das Indikatorsignal, in einfacher Weise reagieren und etwa sein Energieverbrauchsverhalten anpassen, z. B. durch geeignetes Aktivieren oder Deaktivieren der elektrischen Last (bzw. von die elektrische Last repräsentierenden elektrischen Verbrauchern in einem privaten oder geschäftlichen Umfeld).
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Ergänzend oder alternativ zu den erfindungsgemäßen Indikatormitteln wirkt die Steuereinheit zusammen mit erfindungsgemäßen Aktivierungsmitteln, welche automatisch und gesteuert den Aktivierungszustand der elektrischen Last beeinflussen, wiederum als Reaktion auf das Energieversorgungszustandssignal bzw. eine darin enthaltene Information über einen aktuellen Leistungszustand der Photovoltaikeinheit, einen Ladezustand der Batterieeinheit sowie eine aktuelle Bilanz (Saldo) zwischen der Bezugsleistung und der Einspeiseleistung bezogen auf das öffentliche Versorgungsnetz. Dies führt dann dazu, dass automatisch eine Optimierung etwa dergestalt erfolgt, dass zu energetisch und ökonomisch günstigen Betriebszeitpunkten verbrauchsintensive elektrische Lasten betrieben werden, während diese zur energetisch ungünstigen Betriebszeitpunkten gezielt deaktiviert bzw. auf einen minimierten Verbrauchszustand gesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die mit der Erfindung geschaffene Möglichkeit, auf zukünftige, etwa über einen Tag oder dergleichen Periode variable Preisgestaltung von Bezugsstrom reagieren zu können; es steht zu erwarten, dass in Zukunft, in Abhängigkeit von einer Netzbelastung des öffentlichen Versorgungsnetzes und typischen Spitzen- bzw. Schwachlasten, eine entsprechende Preisgestaltung durch öffentliche Versorger erfolgen wird. Die erfindungsgemäße Steuereinheit würde dann zusätzlich, etwa wiederum tageszeitabhängig gesteuert, einen etwaig notwendigen Bezugsstrom aus dem öffentlichen Versorgungsnetz dann zulassen bzw. (z. B. durch entsprechende Ansteuerung des Verbrauchers) bewirken, wenn dies entsprechend tariflich günstig ist.
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Im Ergebnis ermöglicht die Erfindung damit in mehrfacher Weise eine Verbesserung des bisherigen Zustands, denn nicht nur kann ein Nutzer jederzeit durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Indikatormittel und das dadurch erzeugte Indikatorsignal eine aktuelle, einfach umsetzbare und energetisch sowie ökonomisch höchst wirksame Information als Grundlage für sein Energieverbrauchsverhalten erhalten, auch ermöglichen die erfindungsgemäß als zusätzliche oder alternative Variante vorgesehenen Aktivierungsmittel eine automatische Steuerung des Energieverbrauchs durch entsprechende Einwirkung auf das Betriebsverhalten der elektrischen Last (bzw. der diese ausbildenden elektrischen Verbraucher).
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist dabei (insbesondere) eine Wärmepumpe als elektrische Last (bzw. elektrischer Verbraucher) innerhalb der Last vorgesehen. Vorteilhaft und erfindungsgemäß weiterbildend sorgt dann die erfindungsgemäße Steuereinheit dafür, dass eine solche (z. B. als Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgestaltete) Wärmepumpe zum Zweck des effizienten Betriebs zu jenen Zeiten aktiviert ist, in welchen erfindungsgemäß Photovoltaikleistung und/oder Batterieleistung (Photovoltaikleistung) vorhanden ist, so dass hier eine weitere Optimierung stattfinden kann. Zusätzlich vorteilhaft ist diese Variante der Erfindung dadurch, dass etwa im Fall vorhandener Photovoltaikleistung (bei Sonnenschein) typischerweise auch zugehörige Außen-(Luft-)Temperaturen erhöht sind und entsprechend ein elektrischer Leistungsbedarf der Wärmepumpe relativ zur erzeugten thermischen Leistung optimiert ist. Die durch eine Wärmepumpe thermisch erzeugte Energie lässt sich zusätzlich weiterbildend etwa wiederum in Form von erwärmtem Brauch- und/oder Heizungswasser speichern und etwa zu Zeiten schwacher oder nicht vorhandener photovoltaischer Leistung abrufen.
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Hinzu kommt der Vorteil, dass gemäß der vorliegende Erfindung eine elektrische Ladungskapazität der Batterieeinheit ressourcenschonend optimiert und minimiert werden kann, insbesondere auch zur Realisierung der weiterbildungsgemäß im Rahmen der Erfindung umgesetzten Technologie des Vorrangs der Batterieladung durch photovoltaisch erzeugte Energie, nämlich dergestalt, dass mit Vorrang gegenüber Bezugsleistung, und weiter bevorzugt ausschließlich mittels der photovoltaisch erzeugten Energie, die Ladung der Batterieeinheit erfolgt. Wiederum vorteilhaft und weiterbildend lässt sich so das erfindungsgemäße netzgekoppelte Photovoltaiksystem auch zur Erfüllung der gesetzlichen Grenze „70% der Nennleistung der Photovoltaikeinheit als maximale Einspeiseleistung” realisieren, denn vorteilhaft würde die Steuereinheit in entsprechender Weise durch Realisierung der Mittel zur Leistungsbegrenzung spätestens bei Erreichen dieses Grenzwerts Energie für den (dann sogar notwendigen) elektrischen Eigenverbrauch bereitstellen, entweder zur Ladung der Batterieeinheit, ergänzend oder alternativ durch Aktivierung geeignet leistungsverbrauchender Lastaggregate. Gleiches gilt für einen 80%igen Maximalanteil einer Energieeinspeisung der Anlage.
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Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße netzgekoppelte Photovoltaiksystem im Rahmen einer bevorzugten Realisierungsform der Erfindung mit Netzwerk- und/oder Kommunikationsmitteln zum Zusammenwirken mit der Steuereinheit zu versehen, wodurch auf verschiedene Weise eine Einbindung in geeignete (auch öffentlich zugängliche) Kommunikationsnetze ermöglicht wird. So kann hierdurch etwa zu Wartungs- oder Überwachungszwecken ein Fernzugriff auf das erfindungsgemäße Photovoltaiksystem erfolgen. Ergänzend oder alternativ kann über die weiterbildungsgemäß vorgesehene Netzwerk- bzw. Kommunikationsmittel die Steuereinheit auf systemexterne Datenquellen zugreifen, wie etwa Internet-basierte Datenbanken über Wetter- oder Umgebungsbedingungen; gleichermaßen lässt sich auf diesem Wege auch eine Optimierung von notwendigen Betriebsparameterinformationen erreichen, indem jeweils aktuelle Strompreise, Vergütungswerte od. dgl. Daten abgerufen und auf einem aktuellen Stand gehalten werden können. Wiederum ergänzend oder alternativ ermöglichen es die erfindungsgemäße Netz- bzw. Kommunikationsmittel, Betriebsdaten einem extern angebundenen Kommunikationspartner bereitzustellen, wobei diese Rolle etwa auch von einem Energieversorgungsunternehmen, einem weiteren benachbarten netzgekoppelten Photovoltaiksystem od. dgl. Einheiten ausgefüllt werden kann.
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Insbesondere zur Erleichterung der Bedienung und zur Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass die Indikatormittel eine bevorzugt flächige Anzeigeeinheit aufweisen, welche, etwa realisiert durch einen Bildschirm od. dgl. Einheit, in besonders verständlicher und damit handlungstauglicher Weise kritische Zusammenhänge, aktuelle Energie- und Leistungsparameter od. dgl. geeignet symbolisch, numerisch oder in Mischform visualisieren kann. So ist insbesondere eine Variante bevorzugt, nach welcher aktuelle Leistungen (bzw. Leistungsbilanzen) der wesentlichen Systemteilnehmer Photovoltaikeinheit, Batterieeinheit, Energiezählereinheit und Versorgungsnetz bzw. elektrische Last optisch zusammengeführt und in ihren jeweiligen Betriebszuständen (ggf. auch dynamisch verändernd) visualisiert werden, so dass insoweit einem Benutzer bestmögliche Grundlagen für energiebewusstes, ökonomisches Handeln gegeben werden. Dabei ist es in der Weiterbildung insbesondere günstig und bevorzugt, das Indikatorsignal in der Art eines ansonsten bekannten Ampelschemas mit einzelnen Abstufungen hinzugeordneten Signalfarben auszubilden, um insoweit die Erkennbarkeit für den Benutzer zusätzlich zu vereinfachen.
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Insbesondere im Zusammenhang mit einer Nutzerinfrastruktur, bei welcher die elektrische Last mehrphasig aufgeschaltet ist, d. h. typischerweise an verschiedenen Phasen ein jeweiliger elektrischer Verbraucher angekoppelt ist, ist es im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt, die Energiezählereinheit als sogenannte saldierende Zählereinheit auszubilden, dergestalt, dass (insbesondere bezogen auf die Einspeiseleistung relativ zur Bezugsleistung) die Berücksichtigung über alle Phasen saldierend erfolgt.
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Weiter bevorzugt ist es, eine derartige Energiezählereinheit als sogenannten Zwei-Richtungszähler auszugestalten, um insoweit die Zählerfunktionalität für die Bezugsleistung und die Einspeiseleistung in eine gemeinsame Baugruppe effizient zu integrieren, gleichzeitig das erfindungsgemäß als Eingangsgröße genutzte Leistungsdifferenzsignal zu erzeugen.
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Mit diesen Maßnahmen ist dann die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft auch in einem Umfeld benutzbar, bei welchem typischerweise etwa dreiphasig bereitgestellter Netzstrom für die Bezugsleistung zusammengeführt wird mit einem einphasig bereitgestellten Einspeisestrom (wobei erfindungsgemäß auch andere asymmetrische Varianten denkbar sind), ohne dass dies verbrauchs- und abrechnungstechnisch zu Nachteilen für den Nutzer führt.
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In Weiterbildung der Erfindung ist es zusätzlich vorteilhaft und bevorzugt, den Aktivierungsmitteln und/oder der Steuereinheit Konfigurationsmittel und/oder Zeitgebermittel zuzuordnen. Hierdurch wird es dann ermöglicht, durch geeignete Nutzerkonfiguration, ergänzend oder alternativ etwa auch in Form vorbestimmter Schemata, lernender, adaptiver oder anderer dynamisierter Systeme eine Abfolge (Hierarchie) von elektrischem Verbrauchern vorzugeben, welche einem jeweiligen elektrischen Energieversorgungszustand entsprechend zu aktivieren bzw. zu deaktivieren sind. Zusätzliche Flexibilität und Effizienz erhält dieses System (wiederum weiterbildend auch dynamisiert bzw. adaptiv und lernend ausgestaltet), wenn die weiterbildungsgemäß vorgesehenen Zeitgebermittel, etwa auf der Basis einer festgestellten Batteriekapazität aus dem Ladezustandssignal, einen Verbraucher rechtzeitig deaktivieren, bevor etwa eine nachteilige Entladeschwelle erreicht ist (und ohne das etwa hinreichende und ausgleichende Photovoltaikenergie bereitsteht, vor dem Hintergrund, dass etwa Bezugsleistung aus dem öffentlichen Versorgungsnetz minimiert oder vermieden werden soll). Insbesondere dadurch, dass zusätzlich weiterbildend das System etwa ein manuelles Aktivierungsverhalten einer Bedienperson speichern, nach energetischen Effizienzkriterien bewerten und ggf. für zukünftiges (automatisiertes) Aktivierungsverhalten dann speichern kann, wäre das System lernend.
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Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher, eleganter und adaptiver Weise, den Betrieb eines gattungsgemäßen netzgekoppelten Photovoltaiksystems zu optimieren, dabei sowohl ein intelligentes, verbrauchsoptimiertes Verhalten eines Nutzers zu unterstützen, als auch intelligent und automatisiert auf jeweilige Verbraucherenergie optimiert einzuwirken. Entsprechend steht zu erwarten, dass Einrichtung, Betrieb und damit Popularität von im Überschuss-Einspeisebetrieb arbeitenden netzgekoppelten Photovoltaikanlagen zunimmt und letztendlich die Nutzung photovoltaisch erzeugter Energie optimiert werden kann und dadurch Energiekosten (unter Berücksichtigung einer für das erfindungsgemäße System notwendigen Investition) signifikant gesenkt werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1: ein schematisches Blockschaltbild des netzgekoppelten Photovoltaiksystems gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Konzeptdarstellung;
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2: ein Schaltbild mit einer konkreten Realisierung des Konzepts im Ausführungsbeispiel der 1 mit den verschiedenen Funktionskomponenten;
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3: eine schematische Bildschirmdarstellung im Rahmen des Ausführungsbeispiels der 1, 2 zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Indikatormittel als graphische Benutzerschnittstelle (in Form von zwei Betriebszuständen gemäß (a) sowie (b)) und
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4: eine Schemadarstellung zur Gegenüberstellung eines typischen Energieverlaufs von durch eine Photovoltaikeinheit in einem Tagesverlauf bereitgestellten photovoltaisch erzeugten Energie im Vergleich zu einem typischen Energieverbrauchsverlauf.
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Unter Bezug auf die 1 wird zunächst das Prinzip der vorliegenden Erfindung anhand eines Konzeptdiagramms erläutert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt dabei eine Photovoltaikeinheit 10, geeignet realisiert durch eine Anordnung aus in Photovoltaikmodulen angeordneten Photovoltaikzellen, mittels geeigneter Wechselrichtermittel (in 1 nicht gezeigt) zusammen mit einer Energiezählereinheit („Leistungszähler”) 12, welche, als Zwei-Richtungszähler ausgestaltet, einerseits (Pfeil 14) eine Einspeiseleistung in ein nachgeschaltetes öffentliches Versorgungsnetz 16 ermittelt, andererseits, Pfeilrichtung 18, Bezugsleistung aus dem Netz 16 erfasst und mit der Einspeiseleistung 14 geeignet saldiert. Die Photovoltaikeinheit 10 ist ferner verbunden mit einer mittels geeigneter aufladbarer Akkumulatoren realisierten Batterieeinheit 20, welche als Energiespeicher bzw. Energiepuffer dient und eine elektrische Last 22 (typischerweise repräsentiert durch eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern, welche weiterbildungsgemäß geeignet individuell ansteuer- bzw. in ihrem Aktivierungszustand beeinflussbar sind) auch unabhängig von einer tatsächlichen aktuellen Photovoltaik-Leistung elektrische Energie zur Verfügung stellt. Zusätzlich ist die Last 22 über die Zählereinheit 12 verbunden mit dem Netz 16, um auch unabhängig von der Batterieeinheit 20 mit elektrischer Bezugsenergie versorgt zu werden.
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Eine Steuereinheit 24 erfasst geeignete Ausgangssignale der Photovoltaikeinheit 10 (als Photovoltaik-Leistungssignal), der Batterieeinheit 20 (als Ladezustandssignal) sowie der Leistungszählereinheit 12 (als Leistungsdifferenzsignal, saldiert aus der Bezugs- sowie der Einspeiseleistung), erzeugt aus diesen Größen ein Energieversorgungszustandssignal und zeigt dieses auf einer mittels einer Bildschirmeinheit 26 und als graphische Nutzerschnittstelle ausgebildeten Indikatoreinheit an. Zusätzlich mit der Steuereinheit 24 verbunden ist eine Kommunikations- und Netzwerkeinheit 28, welche sowohl einen Fernzugriff bzw. eine Fernkonfiguration des in 1 schematisch gezeigten Systems ermöglicht, als auch der Steuereinheit 24 gestattet, über ein geeignet angebundenes, etwa auch öffentliches Datenkommunikationsnetz (wie etwa das Internet) mit externen Datenquellen verschiedenster Art zu kommunizieren. Schließlich ist die Steuereinheit 24 über eine Aktivierungs- und Laststeuerleitung 30 verbunden mit der elektrischen Last 22, um insoweit in Abhängigkeit von dem ermittelten Energieversorgungszustand geeignet aktivierend bzw. deaktivierend auf die elektrischen Verbraucher der Last 22 einwirken zu können.
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Die 2 und 3 zeigen eine konkrete Umsetzung des in 1 schematisch gezeigten Systems, wobei korrespondierende Bezugszeichen den jeweiligen Einheiten entsprechen. Es zeigt sich, dass, typischerweise realisiert durch eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder eine Mikrocontroller- und Mikroprozessoreinheit, die verschiedenen Eingangsgrößen bzw. Eingangsdaten, geeignet digitalisiert in einer Schnittstelleneinheit 32, für die graphische Nutzerschnittstelle 26 symbolisch-visuell aufbereitet und in der in 3 jeweils gezeigten Art auf dem Bildschirm 26 angezeigt werden können. So zeigt die Bildschirmeinheit insbesondere in Form der graphisch miteinander verbundenen Symbole 34, wie aktuelle Leistungsflüsse bzw. aktuelle Leistungsparameter des jeweiligen Betriebszustands den verschiedenen Systemeinheiten Photovoltaikeinheit (PV plant), Batterieeinheit (Battery), öffentliches Versorgungsnetz mit vorgeschalteter Zählereinheit (Grid) und elektrischer Last (Consumption) zugeordnet werden können. Wie die 3 zeigt, kann dies sowohl in Form numerisch angezeigter elektrischer Leistungsdaten erfolgen, als auch in Form von beweglichen Symbolen, welche einen Energiefluss symbolisieren. Damit zeigt insbesondere auch die Gegenüberstellung der Bildschirmdarstellung in 3(a) als Betrieb unter Nutzung photovoltaisch erzeugter Leistung gegenüber der Darstellung der 3(b) als Betrieb aus photovoltaisch erzeugter sowie zusätzlicher Batterieleistung, wie, visuell günstig erkennbar für eine Bedienperson, die jeweiligen Energieflüsse erkennbar und damit transparent werden.
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Zusätzlich verdeutlicht die 3 jeweils im linken unteren Bereich der Bildschirmdarstellung, wie eine besonders wirksame und benutzerfreundliche Visualisierung des Indikatorsignals durch die gezeigten säulenartig ausgebildeten Indikatormittel 36 erfolgen kann. In der Realisierung geeignet in den Ampelfarben rot-gelb-grün eingefärbt und mit einem beweglichen Balkensymbol 38 verbunden, ermöglicht es diese Anzeige, einen jeweiligen Energieversorgungszustand in visuell günstiger und damit besonders einfach für einen Benutzer umsetzbarer Weise darzustellen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel (a) würde etwa ein günstiges (grünes) Signal, aktuell entsprechend der Balkenposition der 3(a), für den Benutzer bedeuten, dass aktuell ein Überschuss an photovoltaisch erzeugter Energie vorliegt (insoweit z. B. der mittleren Tageszeit entsprechenden Situation von 4, wo die Kurve 60 das Leistungsniveau der Photovoltaikeinheit 10 einer typischen Verbraucherleistungskurve 62 gegenüberstellt). Dieser günstige „grüne”, Unabhängigkeit vom Netzbezug signalisierende Zustand würde dann beispielsweise den Benutzer veranlassen können, besonders energieintensive Verbraucher zu aktivieren, in dem Bewusstsein, bei minimierten elektrischen Energiekosten diese betreiben zu können.
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Dagegen ist eine Bewegung des Indikatorbalkens 38 im Säulenschema 36 der 3(b) in einen mittleren (gelben) Bereich dahin zu interpretieren, dass bei geeignet geladener Batterie dessen gespeicherte Energie für aktuellen elektrischen Verbrauchsbedarf genutzt werden kann, gleichwohl dies unter dem Vorbehalt zu geschehen hat, dass ein aktueller Energiezufluss aus der Photovoltaikeinheit einen möglichen Energieabfluss nicht vollständig ersetzt. Insoweit würde dies dann einen Benutzer veranlassen, lediglich notwendige Verbraucher zu betreiben, um so energetisch und ökonomisch optimiert vorzugehen.
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Schließlich würde, im Ausführungsbeispiel bei Position des Indikatorbalkens 38 oben auf dem Anzeigeelement 36, insoweit entsprechend einer Farbcodierung „rot”, dies anzeigen, dass zum Betrieb der notwendigen elektrischen Last Netzstrom notwendig ist, insoweit Bezugsenergie mit positivem Saldo gegenüber (etwaiger) eingespeister Energie gebraucht wird. Energetisch und damit kostenmäßig ist dies der ungünstigste Zustand, so dass der Benutzer angesichts dieser Indikatoranzeige sein Verbrauchsverhalten entsprechend anpassen kann.
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Weitere nutzbare Symbole der graphischen Schnittstelleneinheit 26 gemäß 3 sind etwa Darstellungen 40 zum Verdeutlichen eines Aktivierungs- bzw. Deaktivierungszustandes jeweiliger dargestellter elektrischer Verbraucher (welche entweder automatisch oder manuell in ihrem Betriebszustand verändert wurden), ergänzt wird die Bildschirmdarstellung durch eine mittels der Kommunikations- und Schnittstelleneinheit 28 datenmäßig herangeführten Wetterinformation 42, welche wiederum dem Betrachter Vorhersagen über zukünftig zur Verfügung stehende photovoltaische Energie und damit eine entsprechende Verbrauch-Verhaltensreaktion ermöglicht.
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Im Ergebnis gestattet es etwa eine typische, auf ein Einfamilienhaus bezogene Anwendung, nicht nur in vergleichsweise kurzer Zeit dem Investitionsaufwand für die Realisierung der vorliegenden Erfindung zu amortisieren, auch ist innerhalb überschaubarer Zeiten (welche typischerweise unterhalb von Amotisierungszeiten von reinen Photovoltaikanlagen liegen) mit signifikanten Rückflüssen bzw. Kostenersparnisses zu rechnen, zusätzlich wird weiterbildungsgemäß auch angezeigt, was mit der PV Anlage (z. B. monetär), eingenommen wird, wenn PV Überschussenergie eingespeist und vergütet wird.
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Dabei sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung (nicht gezeigt) vor, die im Ausführungsbeispiel der 3 der grafischen Benutzeroberfläche dargestellten Symbole (Bezugzeichen 40) für die jeweiligen Verbraucher einen entsprechenden Betriebszustand geeignet zu verändern. Dabei lässt sich insbesondere eine Bedienperson in übersichtlicher und bedienungsfreundlicher Weise anzeigen, in welchem der genannten Betriebsmodi sich ein entsprechender Verbraucher befindet, (manuell oder automatisch aktiviert oder deaktiviert), oder aber in einem bevorzugt realisierbaren Betriebsmodus, bei welchem eine nicht zeitkritische Last auf einen für einen energieeffizienten Betrieb günstige (photovoltaische) Versorgungssituation wartet und etwa dann bei Erreichen einer entsprechend ausreichenden photovoltaischen Leistung eine automatisierte Aktivierung dieser Last erfolgen kann. Wiederum unabhängig von diesen Anzeige- und Betriebsmodi kann die vorliegende Erfindung weiterbildungsgemäß historische bzw. Betriebsverlaufsdaten aufzeichnen und geeignet der Bedienperson anzeigen, insbesondere auch bewertet nach einem jeweiligen Effizienzgrad oder dergleichen Einordnung des jeweiligen Verbrauchsbetriebes.
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Die 2 verdeutlicht eine konkrete Umsetzung des in 1 schematisch dargestellten Systems im Rahmen einer Installation. Insbesondere werden aus dieser Darstellung zusätzliche sinnvolle Details zur Realisierung der Erfindung deutlich, etwa in Form von Photovoltaikmodulen 10b, einer diesen nachgeschalteten Leistungserfassungseinheit 10a sowie einer wiederum nachgeschalteten Wechselrichtereinheit 10c zur Realisierung der erfindungsgemäßen Photovoltaikeinheit (10). Entsprechend ist zur Realisierung der Batterieeinheit 20 eine geeignete Wechselrichtereinheit/Batterieladegerät 20a vorgeschaltet. Zusätzlich verdeutlicht die 2, wie vorstehend diskutiert, wie die günstig über die grafische Benutzerschnittstelle 26 bedienbare Steuereinheit 24 an externe Kommunikationsnetze angebunden werden kann.
