EP3167413A1 - Energiemanagementverfahren und energiemanagementvorrichtung für eine wohnanlage mit einer oder mehreren wohneinheiten oder ein stadtquartier - Google Patents

Energiemanagementverfahren und energiemanagementvorrichtung für eine wohnanlage mit einer oder mehreren wohneinheiten oder ein stadtquartier

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EP3167413A1
EP3167413A1 EP15736244.3A EP15736244A EP3167413A1 EP 3167413 A1 EP3167413 A1 EP 3167413A1 EP 15736244 A EP15736244 A EP 15736244A EP 3167413 A1 EP3167413 A1 EP 3167413A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
energy management
residential
electricity
power
management method
Prior art date
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Ceased
Application number
EP15736244.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz HANEN
Frank Diedrich
Valentin BERTSCH
Hannes SCHWARZ
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Evohaus Irq GmbH
Original Assignee
Evohaus GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3167413A1 publication Critical patent/EP3167413A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
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    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/242—Home appliances

Definitions

  • Housing units or a city district with a common connection is supplied via the self-flow of a variable-time generation power to the public grid from a decentralized own power generating device and is supplied via the mains power to the housing estate or the city district from the public grid.
  • Described is a system for the management of electrical energy in residential complexes or urban neighborhoods.
  • the object of the invention is an incentive-based consumption optimization while maintaining the comfort.
  • Residential complexes or urban quarters in the sense of this document are residential complexes with spatially or legally separate residential units or groups of residential units that share facilities.
  • the invention relates generally to residential complexes or
  • End time has completed a task. From the time of deciding that a task must be completed by the time this task must be completed, a time interval that is greater than the time that elapses often elapses
  • Household appliance in the form of its operating time needed to complete the task. In such situations, it is possible to vary the operating period of the device within the user-specified time range. It is therefore for the inhabitants of the
  • Electricity costs the amount of which between the electricity costs for the extreme cases mentioned above lies. It is obvious that there are different electricity costs at different times.
  • variable price for the purchase from the public grid by the utility is possible.
  • a time-variable work price is just as conceivable as a performance price, which is based on the power consumed per time interval.
  • Electricity costs work. Such a task is known as a load shift.
  • the challenge is to set the period of operation of electrical consumers so that they cause as low energy costs as possible while fulfilling their expected tasks within the user-specified time corridor.
  • An energy management system is known, for example, from DE 10 2008 043 914 A1 "System with two household appliances and method for energy management of such a system” and from DE 10 2010 048 469 A1 "Energy management system, method for distributing energy in an energy management system, Terminal for an energy management System and central unit for an energy management system ".
  • variable network reference price for electricity from the public network is used as the basis for the control, ie no mixed price from self-generation and external sourcing is used.
  • An energy management system is also known from DE 10 2012 205 192 AI
  • the present invention provides an energy management method for a residential complex with one or more residential units or a city district with a common connection, is supplied via the self-flow of a time-varying generation power to the public power grid from a decentralized own power generating device and the mains power to the housing estate or the city of public power supply is supplied, according to claim 1 and a corresponding
  • the invention described here solves the problem of reducing electricity costs for housing estates without reducing user comfort. This happens by having a
  • Energy Management System determines appropriate data and communicates to the residents, so that it is possible to schedule electrical loads preferably in times of low electricity prices.
  • the prerequisite for this is a timely and sufficiently fine granular recording of both the decentralized generation process and the
  • Load curves of the individual residential units The data will be selected and communicated in a way that will give the inhabitants of the settlement incentives to plan their loads flexibly and thus reduce electricity costs.
  • incentives include, for example, individual savings, reduction of CO 2 emissions caused by individual electricity consumption and comparison of individual consumption data
  • WEG condominium community
  • the inventors have recognized that such individual incentives can be given to the residents of the housing complex by combining meter data of the housing complex as a whole with individual consumption data in a suitable manner. The way of combining will be explained below.
  • the inventors have also recognized that individual consumption bills for the residents of the housing complex can be created by such a combination of meter data of the housing complex as a whole with individual consumption data without having to store individual load profiles of the residents. This is advantageous in terms of data protection concerns.
  • the present invention takes into account the fact that the
  • Load shifting potential of each residential unit does not result exclusively from the individual consumption behavior of the respective inhabitants but also from the consumption behavior of the entire housing estate.
  • the system is also capable of variable subscription prices from the public network, be it time-variable
  • the energy management system calculates forecasts for the future electricity demand on the basis of historical information and on this basis provides the residents with information that can be used for their time planning of energy consumption.
  • the identification and visualization of future electricity costs enables the residents to optimize the consumption time.
  • the energy management system transmits additional information to a
  • Such additional information relate, for example, to the expected C0 2 emissions as a function of time-varying
  • Mixing ratio of decentralized and centrally sourced electricity relate, for example, to parameters which are determined from the comparison of individual consumption data of the inhabitants of a single residential unit compared to suitable reference data of the entire residential complex.
  • Such a parameter is, for example, the representation of the individual energy costs for a certain period of a residential unit compared to the average value of a residential unit in relation to the entire residential complex. Suitable periods are by way of example day, week, month or year. Suitable ratios also refer to the
  • Electricity costs per square meter or electricity costs per resident in the residential complex.
  • Another suitable measure is exemplified by the fact that the power consumption of a particular household appliance group - for example, refrigerator or Wäschetrockner- compared to the average power consumption of all refrigerators or clothes dryer is shown in the condominium. This comparative presentation allows the residents to assess their consumption behavior in relation to that of the entire housing estate and thus to be able to identify possible optimization approaches.
  • Energy management system also their visualization.
  • a particularly simple and intuitively understandable form of the visualization is carried out by a display in the form of a traffic light with 3 possible display colors red-yellow-green. This is switched to green by the energy management system if the current and expected electricity costs are lower than a threshold to be set. In a clear transgression of this
  • a red indicator is displayed to indicate particularly high electricity costs. In all other cases, a yellow indicator is displayed.
  • the energy management system determines the electricity costs for each residential unit of the residential complex under consideration on the basis of their individual power consumption. For each reference time unit (for example quarter of an hour), the system determines the electricity costs as a function of the expected mixing ratio of decentralized and public grid-related share of the electricity demand. This mixed tariff results from the ratio of the decentralized self-generated electricity and the grid reference to the total demand according to the following formula:
  • El is the number of kilowatt hours produced by the decentralized generation plant during the period considered and consumed in the housing complex, ie the electricity consumption of the housing estate
  • Tl the costs to be charged per kilowatt hour
  • E2 is the number of kilowatt hours delivered by the grid to the housing estate during the period considered
  • Energy management system displayed as the current value and for the future as a rolling updated forecast.
  • Billing for each residential unit n on the basis of the stored load profiles and the respective mixed tariffs at the time of utilization is possible in principle. This allows the residents of the individual residential units an overview of her
  • Energy management system able to generate and use aggregated load profiles for billing and presentation to the customer. For this, the number of kilowatt hours consumed by the residential unit n in a billing period (for example, year) is added up from the network. Likewise, the number of kilowatt hours consumed by the residential unit n in this period is added up from the decentralized (own) generation. The settlement prices are then calculated by multiplying the kilowatt hours consumed by the applicable tariff according to the following formula:
  • El n ges is the number of kilowatt hours delivered by the photovoltaic system to the residential unit n in the billing period
  • Tl the costs to be charged per kilowatt hour
  • E2 n ges is the number of kilowatt hours delivered by the grid to the residential unit n in the billing period
  • the invention determines
  • C0 2 Emission values It sets the C0 2 value for energy from the photovoltaic system to 0 g / kWh and for the energy from the grid to the values called by the utility.
  • the C0 2 emission values are analogous to the
  • E2 n ges is the number of kilowatt hours delivered by the grid to the residential unit n in the billing period
  • the CO 2 emission values can also be determined for other periods of time by using, instead of E 2 n ges, the number of kilowatt hours delivered by the grid to the residential unit n in this other period.
  • Fig. 1 a typical residential complex
  • Fig. 2 is a diagram of how data of the housing estate determines the degree of self-sufficiency
  • FIG. 3 shows a diagram of how the number of kilowatt hours consumed by the residential unit n in the billing period from the photovoltaic system is determined from the "number of kilowatt hours consumed by the residential unit n the m quarter-hours" from the photovoltaic system, and analogous to the grid current ;
  • FIG. 4 shows a method explained as an exemplary embodiment of the invention as a flow chart
  • Fig. 5 shows an embodiment of a computer based on a block diagram.
  • Fig. 1 shows a typical residential complex.
  • the residential units are located in one or more houses.
  • One or more of the houses are equipped with a photovoltaic system (102).
  • the exemplary embodiment is explained below for the special case that the decentralized generation plant is a photovoltaic system.
  • the invention is generally applicable to other decentralized generation plants, for example for cogeneration units.
  • each housing unit the electrical consumers are connected to electricity meters (103).
  • This counter (103) measures the total electricity consumption of the residential unit.
  • Each unit in a house has its own electrical meter (103).
  • the total photocurrent generated is determined by a production counter (105).
  • the power consumed by all houses is determined in this embodiment by a utility meter (104).
  • the summation counter (106) is a bidirectional meter that measures both the energy flow from the grid to the condominium and the energy flow from the condominium to the grid. The information of counters (104) and (106) is used to determine the mix rate (1001) and PV self-sufficiency (204).
  • the mixed tariff (1001) is determined and displayed by the energy management system. This will be illustrated by the following example:
  • the tariff for electricity from the photovoltaic system since Tl 0,10 € per
  • the energy El generated by the photovoltaic system and consumed in the housing estate is determined, for example, as the difference between the total energy consumed in the housing estate (counter (104)) and the energy supplied from the grid to the housing estate (counter (106)).
  • the mixing tariff results from the weighted addition according to the formula (1001) [(El x T1) + (E2 x T2)] / (El + E2).
  • the mixed tariff in the example is thus 0.13 € / kWh.
  • a photovoltaic self-sufficiency level is determined and displayed by the energy management system.
  • the degree of self-sufficiency is calculated according to the following formula:
  • the degree of self-sufficiency is 67%.
  • Mixed price and self-sufficiency are determined and displayed by the energy management system.
  • the billing for the individual residential unit n is determined by way of example according to the following procedure:
  • the number of kilowatt hours consumed by the residential unit n in the billing period from the photovoltaic system (301) is calculated. This number is called El n ges . It is calculated by summing / adding the numbers El, "the kilowatt hours in the reference quarter from the
  • P n The individual settlement price is determined. This is called P n .
  • FIG. 2 shows how the degree of self-sufficiency (204) is determined from data of the housing estate (202), (203), and how from this and the individual power consumption data (103) the number of kilowatt-hours consumed by the residential unit n in this quarter-hour the photovoltaic system '(205) as well as the number of the residential unit n in this
  • FIG. 2 illustrates the method for a quarter of an hour (201).
  • Fig. 3 shows, as from the "number of the residential unit n the m - quarter hours
  • Fig. 3 illustrates the summation / addition of quarter-hours for the billing period.
  • FIG. 4 The method explained as an exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 4 as
  • the housing complex is connected to the external network via a medium-voltage transformer (107).
  • the transformer (107) is connected to the medium voltage network (108).
  • the information of the bidirectional counter (106) is forwarded to the computer of the energy management system (109). This calculates the current and predicted electricity prices, the key figures and others for the
  • Terminals (110) displayed. Such terminals may be exemplified PCs, tablet PCs or mobile phones.
  • traffic lights 111.
  • the traffic lights visualize the cost situation for electricity with red, green or yellow signal.
  • a green signal is sent when the self-sufficiency level is higher than a threshold.
  • a flashing red signal is shown if the grid connection rises above 70% of the previous year's maximum value and threatens to increase the network service price.
  • Fig. 5 shows an embodiment of a computer (403) based on a block diagram.
  • Processor (501) leads, for example
  • Program memory (504) and / or main memory (503) may be used by the processor (501) to store data, such as counter data or tariff data.
  • Program instructions which are stored in the program memory (504) relate in particular to the determination of at least the said electricity costs.
  • the program instructions may, for example, be comprised of a computer program stored in program memory (504) or loaded into program memory (504), for example from a computer program product, in particular a computer-readable storage medium, or via a network.
  • the processor (501) receives data via interface and data input (502). Data is, for example, meter data or tariff data. Processor (501) generates new data and outputs it via interface and data output (505). The output data is for example visualized / displayed (507) and / or to a traffic light circuit (506).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Energiemanagementverfahren und eine Energiemanagementvorrichtung für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren Wohneinheiten oder ein Stadtquartier mit einem gemeinsamen Anschluss, über den Eigenstrom einer zeitlich variablen Erzeugungsleistung an das öffentliche Stromnetz von einer dezentralen Eigenstromerzeugungseinrichtung geliefert wird und über den Netzstrom an die Wohnanlage oder das Stadtquartier vom öffentlichen Stromnetz geliefert wird. Das Verfahren ist derart gestaltet, dass der nicht durch die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem Netzversorgungsgrad 1-S des Stroms und der durch die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem Selbstversorgungsgrad S des Stroms der Wohnanlage oder des Stadtquartiers ermittelt werden, eine Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs einer Wohneinheit erfasst wird, und Stromkosten für die Wohneinheit der Wohnanlage oder des Stadtquartiers unter Berücksichtigung der ermittelten Zeitabhängigkeit von Netzversorgungsgrad und Selbstversorgungsgrad sowie der erfassten Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs der Wohneinheit und den jeweiligen Tarifen für Netzstrom und Eigenstrom ermittelt werden.

Description

Energiemanagementverfahren und Energiemanagementvorrichtung für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren Wohneinheiten oder ein Stadtquartier
Technisches Umfeld Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiemanagementverfahren und eine
Energiemanagementvorrichtung für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren
Wohneinheiten oder ein Stadtquartier mit einem gemeinsamen Anschluss, über den Eigenstrom einer zeitlich variablen Erzeugungsleistung an das öffentliche Stromnetz von einer dezentralen Eigenstromerzeugungseinrichtung geliefert wird und über den Netzstrom an die Wohnanlage oder das Stadtquartier vom öffentlichen Stromnetz geliefert wird.
Beschrieben wird ein System für das Management von elektrischer Energie in Wohnanlagen oder Stadtquartieren. Aufgabe der Erfindung ist eine anreizbasierte Verbrauchsoptimierung unter Beibehaltung des Komforts. Wohnanlagen oder Stadtquartiere im Sinne dieser Schrift sind Wohnanlagen mit räumlich oder rechtlich getrennten Wohneinheiten oder Gruppen von Wohneinheiten, die Einrichtungen gemeinsam nutzen.
Im Besonderen geht es um Wohnanlagen oder Stadtquartiere, die mit ortsnahen dezentralen Erzeugungsanlagen (z. B. einer Photovoltaik-Anlage) zur Gewinnung von elektrischer Energie ausgestattet sind, wobei die betrachteten Wohnanlagen oder
Stadtquartiere nicht völlig autark in ihrer Versorgung mit Strom sind. Sie sind daher an das öffentliche Stromnetz angeschlossen, um den nicht dezentral abzudeckenden Anteil ihres Strombedarfs von dort beziehen zu können.
Stadtquartiere können aus mehreren Wohnanlagen bestehen, die gemeinsame
Einrichtungen nutzen. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Wohnanlagen oder
Stadtquartiere, wird im Folgenden aber aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit für den Sonderfall einer Wohnanlage beschrieben. Problembeschreibung
Der Komfort bei der Nutzung von bestimmten elektrischen Haushaltsgeräten hängt oftmals nicht vom genauen Zeitpunkt ihres Betriebs ab. Vielmehr ist der Komfort oftmals allein davon abhängig, dass ein Haushaltsgerät bis zu einem bestimmten festgelegten
Endzeitpunkt eine Aufgabe abgeschlossen hat. Vom Zeitpunkt der Entscheidung, dass eine Aufgabe erledigt werden muss bis zu dem Zeitpunkt, zu dem diese Aufgabe abgeschlossen sein muss, verstreicht vielfach ein Zeitintervall, das größer als die Zeit ist, die das
Haushaltsgerät in Form seiner Betriebsdauer zur Erledigung der Aufgabe benötigt. In derartigen Situationen ist es möglich, den Betriebszeitraum des Gerätes innerhalb des vom Anwender bestimmten Zeitkorridors zu variieren. Es ist daher für die Bewohner der
Wohnanlage vorteilhaft, den Betriebszeitpunkt von elektrischen Verbrauchern so festzulegen, dass diese zu Zeiten mit möglichst niedrigem Stromtarif arbeiten. Eine derartige Aufgabenstellung ist als Lastverschiebung bekannt. Das Problem liegt darin, elektrische Verbraucher so zu schalten, dass diese die von Ihnen erwarteten Aufgaben erfüllen und dabei möglichst niedrige Energiekosten verursachen.
In dem betrachteten Fall einer Wohnanlage mit zugehöriger ortsnaher dezentraler
Erzeugungsanlage und Anschluss an das öffentliche Stromnetz sind die Stromkosten für die Bewohner der Wohnanlage vom jeweiligen Versorgungszustand abhängig. Im Extremfall, dass der gesamte Strombedarf der Wohnanlage durch die dezentrale Erzeugung gedeckt werden kann, wird kein Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen. In diesem Falle ergeben sich die Stromkosten allein aus den Betriebskosten der ortsnahen dezentralen
Erzeugungsanlage und etwaigen zuzurechnenden Opportunitätskosten. Im anderen
Extremfall, in dem die dezentrale Erzeugung überhaupt keinen Beitrag zur Bedarfsdeckung leisten kann, muss die gesamte elektrische Energie aus dem öffentlichen Netz bezogen werden. In diesem Fall bestimmen sich die Stromkosten der Wohnanlage ausschließlich nach dem Stromtarif des Energieversorgers. Zwischen diesen beiden Extremfällen ist eine Situation gegeben, bei der ein Teil des Strombedarfs durch die dezentrale Erzeugung in Form des Eigenverbrauchs gedeckt werden kann und der verbleibende Teil aus dem Netz bezogen werden muss. In diesem Fall ergibt sich für die Wohnanlage ein Mischtarif für die
Stromkosten, dessen Höhe zwischen den Stromkosten für die oben genannten Extremfälle liegt. Es ist offensichtlich, dass zu unterschiedlichen Zeiten unterschiedliche Stromkosten gegeben sind.
Darüber hinaus ist ein variabler Preis für den Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz durch den Energieversorger möglich. Hier ist ein zeitlich variabler Arbeitspreis ebenso denkbar wie ein Leistungspreis, der sich an der bezogenen Leistung je Zeitintervall orientiert. Diese Aspekte sind dann bei der Berechnung des Mischpreises ebenfalls zu berücksichtigen.
Es ist daher für die Bewohner der Wohnanlage vorteilhaft, den Betriebszeitpunkt von elektrischen Verbrauchern so festzulegen, dass diese zu Zeiten mit möglichst niedrigen
Stromkosten arbeiten. Eine derartige Aufgabenstellung ist als Lastverschiebung bekannt. Die Herausforderung liegt darin, den Betriebszeitraum elektrischer Verbraucher so zu legen, dass diese möglichst niedrige Energiekosten verursachen und dabei die von ihnen erwarteten Aufgaben innerhalb des vom Anwender vorbestimmten Zeitkorridors erfüllen.
Stand der Technik
Bekannt sind Wohnanlagen, bei denen Häuser mit dezentralen Erzeugungsanlagen wie etwa Photovoltaik-Anlagen oder Blockheizkraftwerken ausgestattet sind und die an ein elektrisches Netz angeschlossen sind. Es ist auch bekannt, dass derartige Siedlungen mit einem Steuerungssystem ausgestattet sind, welches dezentral selbst erzeugten Strom zunächst vor Ort in der Siedlung zum Eigenverbrauch nutzt und darüber hinaus
überschüssige Energie in das Netz einspeist, zB aus der Schrift„Eigenversorgung mit Photovoltaik, dezentralen Speichern und intelligentem Energiemanagement" der SMA AGG [Präsentation von Dipl. -Wirt. -Ing. Andreas Umland , Director Business Opportunity
Management der SMA AG auf dem ABGnova SophienHofAbend, Frankfurt 20.11.2013].
Ein Energiemanagementsystem ist bekannt zum Beispiel aus DE 10 2008 043 914 AI„System mit zwei Hausgeräten und Verfahren zum Energiemanagement eines derartigen Systems" sowie aus DE 10 2010 048 469 AI„Energiemanagement-System, Verfahren zum Verteilen von Energie in einem Energiemanagement-System, Endgerät für ein Energiemanagement- System und Zentralgerät für ein Energiemanagement-System" . In diesen
Energiemanagementsystemen wird der momentane Energiebedarf betrachtet und daraus die Verteilung abgeleitet.
Ein weiteres Beispiel ist bekannt aus DE 11 2010 003 338 T5„Dezentrale Lastverteilung zum Verringern der Energie- und/oder Kühlkosten in einem ereignisgesteuerten System".
Ferner wird ein System zur Lastverschiebung mittels sog.„intelligenter Haushaltsgeräte" für den Endkundenbereich in Allerding, F.; Becker, B.; Schmeck, H.: Integration intelligenter Steuerungskomponenten in reale smart-home-Umgebungen; in: Fähnrich, K.-P.; Franczyk, B. (Hrsg.): Informatik 2010 Service Science - Neue Perspektiven für die Informatik, aus der Reihe Lecture Notes in Informatics, Ausgabe P-175, S. 455-460; Bonn 2010 sowie Allerding, F.: Organic Smart Home - Energiemanagement für intelligente Gebäude; Diss, Karlsruhe 2014 beschrieben. Hierbei wird der Betrieb mit einer entsprechenden Steuerungslogik ausgestatteter Haushaltsgeräte innerhalb eines von den Haushaltsbewohnern vorgegebenen Zeitkorridors je nach Höhe des (zeitlich veränderlichen) Strompreises oder der Verfügbarkeit dezentraler Erzeugungsleistung flexibel gesteuert.
Darüber hinaus wird ein System zur anreizbasierten Lastbeeinflussung mittels
Strompreissignalen im Haushaltsbereich in Pilhar, R.; Morovic, T.; Möhring-Hüser, W.:
Kostenorientierte Strompreisbildung - Entwicklung und Test eines lastabhängigen Echtzeit- Tarifs in Eckernförde; Forschungsgesellschaft für umweltschonende Energieumwandlung und -nutzung mbH, Kiel 1997 sowie Duscha, M. et al.: Modellstadt Mannheim - Evaluation der Feldtests und Simulationen, Endbericht, Heidelberg 2013; abrufbar unter
http://www.ifeu.de/enereie/pdf/moma oeffentlicher%20EvaluationsEndbericht V10 finale Version.pdf und Kießling, A. et al.: Modellstadt Mannheim (moma) - Abschlussbericht, Mannheim 2013; abrufbar unter
http://www.ifeu.de/energie/pdf/moma Abschlussbericht ak V10 1 public.pdf dargestellt. Diese Verfahren beinhalten die Visualisierung eines zeitlich variablen Strompreises für Haushaltskunden durch Displayanzeigen. Hierbei werden einzelne Tarifstufen oder aber Cluster benachbarter Tarifstufen mit unterschiedlichen Farben dargestellt, um so dem Haushaltsbewohner einen schnellen Überblick über das aktuelle Preisniveau geben zu können. In der Regel symbolisieren die farblichen Anzeigen drei verschiedene Preisniveaus (hoch-, mittel- und niedrigpreisig). Diese Lösungen richten sich somit auch an Haushalte, die über keinerlei Haushaltsgeräte mit Steuerungslogik verfügen und somit die Lastverschiebung manuell ausführen müssen. Sämtliche in diesem Abschnitt vorgestellten Ansätze beziehen sich auf eine Lastbeeinflussung einzelner Wohneinheiten, die alle einzeln an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind, und nicht auf ein ganzes Wohnstadtquartier mit eigenem
Verteilnetz. Ferner wird als Steuerungsgrundlage der variable Netzbezugspreis für Strom aus dem öffentlichen Netz verwendet, es wird also kein Mischpreis aus Eigenerzeugung und Fremdbezug verwendet.
Ein Energiemanagementsystem ist ferner bekannt aus DE 10 2012 205 192 AI
„Energiemanagement System zur Energiebedarfsermittlung" . Hier wird topologische / räumliche Information zur Ermittlung des Energiebedarfs ausgewertet. Ein System zur Vorhersage des Bedarfs von elektrischer Energie ist bekannt aus DE 10 2010 027 726 AI „Verfahren zur Bereitstellung von elektrischer Energie". In diesem System geht es um die Vorhersage für den Energiebedarf von KFZ auf Basis historischer Daten / Fahrprofile.
Ein Verfahren zum Verteilen von Energie auf einem Strom - Versorgungsnetz ist bekannt aus
DE 1 9 853 347 AI„Verfahren zum Verteilen von Energie auf einem Stromversorgungsnetz" . In diesem Beispiel wird der Energiebedarf auf Basis von selbst gemachten Angaben der Verbraucher zu ihrem gewünschten Strombezug abgeschätzt.
Dezentrale Stromerzeugung wird beschrieben in http://de.wikipedia.Org/w/index.php? title=Dezentrale_Stromerzeugung&oldid=131447941. Lösung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Energiemanagementverfahren für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren Wohneinheiten oder ein Stadtquartier mit einem gemeinsamen Anschluss, über den Eigenstrom einer zeitlich variablen Erzeugungsleistung an das öffentliche Stromnetz von einer dezentralen Eigenstromerzeugungseinrichtung geliefert wird und über den Netzstrom an die Wohnanlage oder das Stadtquartier vom öffentlichen Stromnetz geliefert wird, nach Anspruch 1 sowie und eine entsprechende
Energiemanagementvorrichtung nach Anspruch 20.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die hier beschriebene Erfindung löst das Problem, Stromkosten für Wohnsiedlungen zu senken, ohne den Nutzerkomfort zu reduzieren. Dies geschieht dadurch, dass ein
Energiemanagementsystem geeignete Daten ermittelt und den Bewohnern kommuniziert, so dass es diesen ermöglicht wird, elektrische Lasten bevorzugt in Zeiten mit niedrigen Strompreisen einzuplanen. Voraussetzung hierfür ist eine zeitgenaue und hinreichend feingranulare Erfassung sowohl des dezentralen Erzeugungsverlaufes als auch der
Lastverläufe der einzelnen Wohneinheiten. Die Daten werden so gewählt und kommunikativ aufbereitet, dass den Bewohnern der Siedlung Anreize gegeben werden, ihre Lasten flexibel einzuplanen und auf diese Weise die Stromkosten zu reduzieren. Derartige Anreize sind zum Beispiel individuelle Einsparungen, Reduktion der vom individuellen Stromverbrauch verursachten C02-Emission und Vergleich der individuellen Verbrauchsdaten mit
Vergleichsdaten. Im Gegensatz zu einem Steuerungssystem steht hierbei, neben der Abrechnung des Strombezugs der einzelnen Wohneinheiten, ein informatorischer Anreiz der Bewohner im Vordergrund. Das System informiert die Bewohner über die ökonomischen und ökologischen Folgen ihres Lastverhaltens und leistet somit einen wichtigen Beitrag zur anreizbasierten Lastbeeinflussung der Haushaltskunden, indem es bei der Identifizierung von Lastverlagerungs- und Einsparpotenzialen behilflich ist. Entscheidungsträger bleibt jedoch der Bewohner der jeweiligen Wohneinheit. Die Erfinder haben erkannt, dass eine derartige Stromkostenreduktion durch Lastverschiebung umso wirksamer ist, je größer der Unterschied zwischen hohen und niedrigen Stromkosten ist. Dabei treten niedrige Stromkosten üblicherweise dann auf, wenn der Anteil des Strombezugs aus der dezentralen Erzeugungsanlage groß ist. Die Erfinder haben ferner erkannt, dass die Stromkosten für den Strombezug aus der dezentralen
Erzeugungsanlage dann besonders niedrig sein können, wenn die Wohnanlage in der Form einer Wohnungseigentümergemeinschaft (WEG) organisiert ist, weil es in diesem Fall möglich ist, mittels einer Gemeinschaftsordnung bestimmte Teile der Anlage im
gemeinschaftlichen Eigentum zu halten. Dies sind zum Beispiel die dezentralen
Erzeugungsanlagen, das Verteilnetz in der Wohnanlage sowie das Energiemanagement und - Energieabrechnungssystem. Auf diesem Wege kann erreicht werden, dass wesentliche Teile der Anlagen für die Stromerzeugung und Verteilung sich im Besitz der Wohnungseigentümer befinden. Es ist daher nicht nötig, dass der Betrieb dieser Anlagen von einer von den
Eigentümern unabhängigen Rechtseinheit vorgenommen wird. Der Vorteil daraus ergibt sich dann, wenn Energieerzeugung und Verteilung für den Eigenverbrauch mit geringeren Kosten belastet wird als Energieerzeugung und Verteilung für Dritte. Dies ist in der gängigen Rechtsprechung und Regulierung oftmals der Fall.
Die Erfinder haben erkannt, dass derartige individuelle Anreize für die Bewohner der Wohnanlage gegeben werden können, indem Zählerdaten der Wohnanlage als Ganzes in geeigneter Weise mit individuellen Verbrauchsdaten kombiniert werden. Die Art und Weise der Kombination wird im weiteren Verlauf erläutert. Die Erfinder haben ferner erkannt, dass durch eine derartige Kombination von Zählerdaten der Wohnanlage als Ganzes mit individuellen Verbrauchsdaten individuelle Verbrauchsabrechnungen für die Bewohner der Wohnanlage erstellt werden können, ohne dass individuelle Lastgänge der Bewohner gespeichert werden müssen. Dies ist vorteilhaft in Bezug auf Belange des Datenschutzes.
Insbesondere wird erfindungsgemäß dem Umstand Rechnung getragen, dass die
Wohnanlage als Ganzes an die dezentrale Erzeugungsanlage sowie das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist und nicht etwa jede einzelne Wohneinheit. Das relevante
Lastverschiebungspotenzial jeder einzelnen Wohneinheit ergibt sich somit nicht ausschließlich aus dem individuellen Verbrauchsverhalten der jeweiligen Bewohner sondern auch aus dem Verbrauchsverhalten der gesamten Wohnanlage. Das System ist ferner in der Lage, variable Bezugspreise aus dem öffentlichen Netz, seien es zeitlich variable
Arbeitspreise oder leistungsabhängige Preise entsprechend zu berücksichtigen.
In einer besonderen Ausprägung berechnet das Energiemanagementsystem auf der Basis von historischen Informationen Prognosen für den zukünftigen Strombedarf und stellt auf dieser Basis den Bewohnern Informationen zur Verfügung, die für deren zeitliche Planung des Energieverbrauchs genutzt werden können.
Die Ermittlung und Visualisierung zukünftiger Stromkosten ermöglicht es den Bewohnern, den Verbrauchszeitpunkt zu optimieren. Neben den zu erwartenden Stromkosten übermittelt das Energiemanagementsystem zusätzliche Informationen, um eine
Lastverschiebung anzuregen. Derartige Zusatzinformation beziehen sich beispielhaft auf die zu erwartenden C02-Emissionen in Abhängigkeit vom zeitlich veränderlichen
Mischungsverhältnis von dezentral und zentral bezogenem Strom. Sie beziehen sich ferner beispielhaft auf Kenngrößen, die aus dem Vergleich von individuellen Verbrauchsdaten der Bewohner einer einzelnen Wohneinheit im Vergleich zu geeigneten Referenzdaten der gesamten Wohnanlage ermittelt werden.
Eine derartige Kenngröße ist zum Beispiel die Darstellung der individuellen Energiekosten für einen bestimmten Zeitraum einer Wohneinheit im Vergleich zu zum Durchschnittswert einer Wohneinheit bezogen auf die gesamte Wohnanlage. Geeignete Zeiträume sind beispielhaft Tag, Woche, Monat oder Jahr. Geeignete Kennzahlen beziehen sich ferner auf die
Stromkosten pro Quadratmeter oder die Stromkosten pro Bewohner in der Wohnanlage.
Eine weitere geeignete Kennzahl ist beispielhaft dadurch gegeben, dass der Stromverbrauch einer bestimmten Haushaltsgerätegruppe - zum Beispiel Kühlschrank oder Wäschetrockner- im Vergleich zum mittleren Stromverbrauch aller Kühlschränke oder Wäschetrockner in der Wohnanlage dargestellt wird. Durch diese vergleichende Darstellung wird es den Bewohnern ermöglicht, ihr Verbrauchsverhalten in Bezug auf das der gesamten Wohnanlage einschätzen und somit mögliche Optimierungsansätze identifizieren zu können.
Ergänzend zur Ermittlung der Vorhersage von Kennzahlen beinhaltet das
Energiemanagementsystem auch deren Visualisierung. Eine besonders einfache und intuitiv verständliche Form der Visualisierung erfolgt durch eine Anzeige in Form einer Ampel mit 3 möglichen Anzeigefarben Rot-Gelb-Grün. Diese wird vom Energiemanagementsystem auf Grün geschaltet, wenn die aktuellen und die erwarteten Stromkosten niedriger als ein vorher festzulegender Grenzwert sind. Bei einer deutlichen Überschreitung dieses
Grenzwertes wird eine rote Anzeige zur Kennzeichnung besonders hoher Stromkosten ausgegeben. In allen anderen Fällen wird eine gelbe Anzeige ausgegeben.
Das Energiemanagementsystem ermittelt die Stromkosten für jede Wohneinheit der betrachteten Wohnanlage auf Basis von deren individuellem Stromverbrauch. Für jede Bezugszeiteinheit (zum Beispiel Viertelstunde) ermittelt das System die Stromkosten in Abhängigkeit vom zu erwartenden Mischverhältnis aus dezentral erzeugtem und über das öffentliche Netz bezogenem Anteil am Strombedarf. Dieser Mischtarif ergibt sich aus dem Verhältnis des dezentral eigenerzeugten Stroms und dem des Netzbezugs am Gesamtbedarf nach folgender Formel:
Mischtarif = [(El x Tl) + (E2 x T2)] / (El + E2). Dabei ist
• El die Zahl der im Bezugszeitraum von der dezentralen Erzeugungsanlage erzeugten und in der Wohnanlage verbrauchten Kilowattstunden, also der Eigenstromverbrauch der Wohnanlage
• Tl die dafür anzusetzenden Kosten pro Kilowattstunde • E2 die Zahl der im Bezugszeitraum vom Netz an die Wohnanlage gelieferten Kilowattstunden
• T2 die dafür anzusetzenden Kosten pro Kilowattstunde
Dieser Mischtarif (1000) wird den Bewohnern der Wohnanlage vom
Energiemanagementsystem als aktueller Wert und für die Zukunft als rollierend aktualisierte Prognose angezeigt.
Eine Abrechnung für jede Wohneinheit n auf Basis der gespeicherten Lastgänge und der jeweiligen Mischtarife zum Zeitpunkt der Inanspruchnahme ist grundsätzlich möglich. Dies ermöglicht den Bewohnern der einzelnen Wohneinheiten einen Überblick über ihr
Lastverhalten und ermöglicht das Identifizieren von Lastverschiebungs- und damit auch Einsparpotenzialen. Sofern eine derartige Speicherung von Detailinformationen für
Abrechnungszwecke aus Datenschutzgründen unerwünscht sein sollte, ist das
erfindungsgemäße Energiemanagementsystem in der Lage, aggregierte Lastverläufe für die Abrechnung und die Darstellung gegenüber den Kunden zu generieren und zu verwenden. Dafür wird die in einem Abrechnungszeitraum (zum Beispiel Jahr) von der Wohneinheit n verbrauchte Anzahl von Kilowattstunden aus dem Netz aufaddiert. Ebenso wird die in diesem Zeitraum von der Wohneinheit n verbrauchte Anzahl von Kilowattstunden -aus der dezentralen (Eigen-) Erzeugung aufaddiert. Die Abrechnungspreise ergeben sich dann durch die Multiplikation der verbrauchten Kilowattstunden mit dem jeweils anzuwendenden Tarif nach folgender Formel:
(1001) Abrechnungspreis (n) = Eln ges x Tl + E2n ges x T2. Dabei ist
• Eln ges die Zahl der im Abrechnungszeitraum von der Photovoltaikanlage an die Wohneinheit n gelieferten Kilowattstunden
• Tl die dafür anzusetzenden Kosten pro Kilowattstunde • E2n ges die Zahl der im Abrechnungszeitraum vom Netz an die Wohneinheit n gelieferten Kilowattstunden
• T2 die dafür anzusetzenden Kosten pro Kilowattstunde
Im Ausführungsbeispiel wird beispielhaft gezeigt, wie Eln ges und E2n ges aus Zählerdaten ermittelt werden können.
Aus der Formel (1001) wird deutlich, dass in diesem Fall nur aggregierte Verbrauchsdaten Anwendung finden, aber keine individuellen Lastgangsdaten. Dieses Vorgehen ist daher sehr gut mit eventuellen datenschutzrechtlichen Bedenken verträglich.
Zur Motivation eines vorteilhaften Lastverschiebungs-Verhaltens werden die Bewohner sowohl bei der Verwendung von Einzellast- als auch Summenlastgängen über die
Auswirkungen ihres (Gesamt-) Lastverhaltens über die auf dem Mischverhältnis von
Eigenerzeugung und Fremdbezug aus dem öffentlichen Stromnetz beruhenden Stromkosten informiert. Zusätzlich wird das Lastverhalten in Bezug auf Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit ausgewertet. Dazu ermittelt das erfindungsgemäße
Energiemanagementsystem C02 Emissionswerte. Dabei setzt es den C02 Wert für Energie aus der Photovoltaikanlage auf 0 g/kWh und für die Energie aus dem Netz auf die vom Versorger genannt Werte. Die C02 Emissionswerte werden analog zu den
Energieverbrauchsdaten angezeigt. Für den Abrechnungszeitraum zum Beispiel ergeben sie sich nach folgender Formel:
(1002) C02 Emissionswert = E2n ges x C02 Netz. Dabei ist
• E2n ges die Zahl der im Abrechnungszeitraum vom Netz an die Wohneinheit n gelieferten Kilowattstunden
• C02 Netz die vom Stromlieferant genannte Menge der C02 Emission in g/kWh Analog können die C02 Emissionswerte auch für andere Zeiträume ermittelt werden, indem anstelle von E2n ges die Zahl der in diesem anderen Zeitraum vom Netz an die Wohneinheit n gelieferten Kilowattstunden verwendet wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine typische Wohnanlage;
Fig. 2 ein Schema, wie aus Daten der Wohnanlage der Selbstversorgungsgrad ermittelt wird;
Fig. 3 ein Schema, wie wie aus der„Zahl der von der Wohneinheit n den m - Viertelstunden verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage" die Zahl der von der Wohneinheit n im Abrechnungszeitraum insgesamt verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage ermittelt wird, und Analoges für den Netzstrom;
Fig. 4 ein als Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutertes Verfahren als Flussdiagramm; und
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für einen Rechner anhand eines Blockschaltbilds.
Ausführungsbeispiele
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben werden. Hierzu wird auf die Figuren Bezug genommen. Fig. 1 zeigt eine typische Wohnanlage. In der Wohnanlage (112) befinden sich ein oder mehrere Wohneinheiten (101). Die Wohneinheiten befinden sich in einem oder mehreren Häusern. Ein oder mehrere der Häuser sind mit einer Photovoltaikanlage (102) ausgestattet. Das Ausführungsbeispiel wird im Folgenden für den Spezialfall erläutert, dass die dezentrale Erzeugungsanlage eine Photovoltaikanlage ist. Die Erfindung ist aber allgemein auch für andere dezentrale Erzeugungsanlagen anwendbar, zum Beispiel für Blockheizkraftwerke.
In jeder Wohneinheit sind die elektrischen Verbraucher an Elektrozähler angeschlossen (103). Dieser Zähler (103) misst den Gesamstromverbrauch der Wohneinheit. Für jede Wohneinheit in einem Haus gibt es einen eigenen Elektrozähler (103). Der gesamte erzeugte Photostrom wird von einem Erzeugungszähler ermittelt (105). Der von allen Häusern verbrauchte Strom wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Verbrauchszähler ermittelt (104).
Es sei aber darauf hingewiesen, dass ein derartiger Verbrauchszähler (104) nicht unbedingt erforderlich ist und der Gesamtstromverbrauch sich als die Summe des Verbrauchs von Einzelzählern errechnen lässt. Für die weitere Erläuterung des Ausführungsbeispiels sei aber angenommen, dass ein Verbrauchszähler (104) vorhanden ist.
Die Stromflüsse von Verbrauchszähler (104) und Erzeugungszähler (105) addieren sich und der resultierende Gesamtstrom wird von einem Summationszähler (106) gemessen. Der Summationszähler (106) ist ein Zweirichtungs-Zähler, der sowohl den Energiefluss aus dem Netz in die Wohnanlage als auch den Energiefluss aus der Wohnanlage in das Netz misst. Die Information der Zähler (104) und (106) dient zur Ermittlung des Mischtarifs (1001) und des PV Selbstversorgunsgrads (204).
Der Mischtarif (1001) wird vom Energiemanagementsystem ermittelt und angezeigt. Dies soll am folgenden Beispiel verdeutlicht werden: der Tarif für Netzbezug sei T2 = 0,20€ pro Kilowattstunde. Der Tarif für Strom aus der Photovoltaikanlage seit Tl = 0,10€ pro
Kilowattstunde. In einer Bezugs-Viertelstunde (201) seien E2 = 100 kWh (202) aus dem Netz in die Wohnanlage geliefert worden (Zähler (106)) und El = 200 kWh (203) von der Photovoltaikanlage erzeugter Photostrom in der Wohnanlage verbraucht. Die von der Photovoltaikanlage erzeugten und in der Wohnanlage verbrauchte Energie El wird zum Beispiel ermittelt als Differenz der insgesamt in der Wohnanlage verbrauchten Energie (Zähler (104)) und der aus dem Netz in die Wohnanlage gelieferten Energie (Zähler (106)). Dann ergibt sich der Mischtarif durch die gewichtete Addition nach der Formel (1001) [(El x Tl) + (E2 x T2)] / (El + E2). Der Mischtarif im Beispiel ist damit 0,13€ / kWh.
Ferner wird ein Photovoltaik-Selbstversorgungsgrad vom Energiemanagementsystem ermittelt und angezeigt. Der Selbstversorgungsgrad wird nach folgender Formel errechnet:
(1004) Selbstversorgungsgrad = El / (El + E2) (204)
Für die genannten Beispielzahlen ist der Selbstversorgungsgrad 67 %. Mischpreis und Selbstversorgungsgrad werden vom Energiemanagementsystem ermittelt und angezeigt.
Die Abrechnung für die individuelle Wohneinheit n wird beispielhaft nach folgendem Verfahren ermittelt:
1. Ermittlung des Selbstversorgungsgrads S, in der i-ten Viertelstunde. Dabei ist o El, die Zahl der in der i-ten Viertelstunde des Abrechnungszeitraums von der Photovoltaikanlage erzeugten und in der Wohnanlage verbrauchten Kilowattstunden. Diese wird ermittelt als Differenz der insgesamt in der Wohnanlage verbrauchten Energie (Zähler (104)) und der aus dem Netz in die Wohnanlage gelieferten Energie (Zähler (106)). o E2i die Zahl der in der i-ten Viertelstunde des Abrechnungszeitraums vom Netz gelieferten Kilowattstunden. Diese wird vom Zähler (106) geliefert. o Si = Eli / (Eli + E2i) (204) Der Selbstversorgungsgrad S, ist für alle Anwohner der Wohnanlage gleich und wird für jede i-te Viertelstunde (i = 1 bis m) im Abrechnungszeitraum ermittelt.
Für jede Viertelstunde im Abrechnungszeitraum wird die Zahl der
Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage für die individuelle Wohneinheit n ermittelt. Für die i-te Viertelstunde sei diese Zahl El," genannt. Sie wird berechnet gemäß o El," = Sj x Zahl der vom individuellen Zähler Nummer n (103) in der i-ten Viertelstunde des Abrechnungszeitraums gemessenen Kilowattstunden
Die Zahl der von der Wohneinheit n im Abrechnungszeitraum insgesamt verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage (301) wird berechnet Diese Zahl sei Eln ges genannt. Sie wird berechnet durch Summation / Addition der Zahlen El," der Kilowattstunden in der Bezugsviertelstunde aus der
Photovoltaikanlage (205) über alle (i = 1 bis m) Viertelstunden im
Abrechnungszeitraum, gemäß
Für jede Viertelstunde im Abrechnungszeitraum wird die Zahl der
Kilowattstunden aus dem Netz für die individuelle Wohneinheit n ermittelt. Für die i-te Viertelstunde sei diese Zahl E2 " genannt. Sie wird berechnet gemäß o E2jn = (1-Sj) x Zahl der vom individuellen Zähler Nummer n (103) in der i- ten Viertelstunde des Abrechnungszeitraums gemessenen
Kilowattstunden
Die Zahl der von der Wohneinheit n im Abrechnungszeitraum insgesamt verbrauchten Kilowattstunden aus dem Netz (302) wird berechnet Diese Zahl sei E2n ges genannt. Sie wird berechnet durch Summation / Addition der Zahlen E2 " der Kilowattstunden in der Bezugsviertelstunde aus dem Netz (206) über alle (i = 1 bis m) Viertelstunden im Abrechnungszeitraum, gemäß O _ P tTZn ges —— j mj— ^ C F-?Cj n
Der individuelle Abrechnungspreis wird ermittelt. Dieser sei Pn genannt. Pn wird errechnet gemäß o Pn = Eln ges x Tl + E2n ges x T2, dabei ist o Tl ist der Tarif in€ pro Kilowattstunde für Photostrom o T2 der Tarif in€ pro Kilowattstunde für Netzstrom
Fig. 2 zeigt, wie aus Daten der Wohnanlage (202), (203) der Selbstversorgungsgrad (204) ermittelt wird, und wie aus diesem und den individuellen Stromverbrauchsdaten (103) die ,Zahl der von der Wohneinheit n in dieser Viertelstunde verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage' (205) sowie die ,Zahl der von der Wohneinheit n in dieser
Viertelstunde verbrauchten Kilowattstunden aus dem Netz' (206) ermittelt wird. Fig. 2 erläutert das Verfahren für eine Viertelstunde (201).
Fig. 3 zeigt, wie aus der„Zahl der von der Wohneinheit n den m - Viertelstunden
verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage" die Zahl der von der
Wohneinheit n im Abrechnungszeitraum insgesamt verbrauchten Kilowattstunden aus der Photovoltaikanlage (301) ermittelt wird, und analog für den Netzstrom (302). Fig. 3 erläutert die Summation / Addition der Viertelstunden für den Abrechnungszeitraum.
Das als Ausführungsbeispiel der Erfindung erläuterte Verfahren ist in Fig. 4 als
Flussdiagramm dargestellt. Man sieht, dass die erfindungsgemäße Ermittlung der individuellen Stromkosten keine Lastgangsdaten benötigt, sondern nur die zwei Zahlen für verbrauchte kWh (301), (302).
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird die Wohnanlage an das externe Netz über einen Mittelspannungstransformator (107) angeschlossen. Der Transformator (107) ist mit dem Mittelspannungsnetz (108) verbunden. Die Information des Zweirichtungszählers (106) wird an den Rechner des Energiemanagementsystems (109) weitergeleitet. Dieser berechnet die aktuellen und vorhergesagten Strompreise, die Kennzahlen und andere für die
Visualisierung wichtige Informationen. Diese Informationen werden auf geeigneten
Endgeräten (110) angezeigt. Derartige Endgeräte können beispielhaft PCs, Tablet PCs oder Mobiltelefone sein. In den Wohneinheiten befinden sich Ampeln (111). Die Ampeln visualisieren die Kostensituation für Strom mit rotem, grünem oder gelbem Signal. Ein grünes Signal wird gesendet, wenn der Selbstversorgungsgrad höher als ein Schwellenwert ist. Beispielhaft ist wird in der i-ten Viertelstunde Grün gezeigt wenn S, = 1 und Rot, wenn S, < 0,2 und Gelb für alle anderen Werte von S,. Beispielhaft wird ein blinkendes rotes Signal gezeigt, wenn der Netzbezug über 70% des bisherigen Jahreshöchstwerts hinaus ansteigt und eine Erhöhung des Netzleistungspreises droht.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Rechner (403) anhand eines Blockschaltbilds.
Dieser umfasst einen Prozessor (501). Prozessor (501) führt zum Beispiel
Programmanweisungen aus, die in Programmspeicher (504) gespeichert sind, und speichert beispielsweise Zwischenergebnisse oder ähnliches im Datenspeicher (503).
Programmspeicher (504) und/oder Hauptspeicher (503) können von dem Prozessor (501) verwendet werden, um Daten zu speichern, wie zum Beispiel Zählerdaten oder Tarifdaten. Programmanweisungen, die im Programmspeicher (504) gespeichert sind, betreffen insbesondere die Bestimmung zumindest der genannten Stromkosten.
Die Programmanweisungen können beispielsweise von einem Computerprogramm umfasst sein, das in Programmspeicher (504) gespeichert ist bzw. in Programmspeicher (504) geladen wurde, zum Beispiel von einem Computerprogramm-Produkt, insbesondere einem computerlesbaren Speichermedium, oder über ein Netzwerk.
Der Prozessor (501) erhält Daten über Schnittstelle und Daten Eingang (502). Daten sind zum Beispiel Zählerdaten oder Tarifdaten. Prozessor (501) erzeugt neue Daten und gibt diese über Schnittstelle und Daten Ausgang (505) aus. Die ausgegebenen Daten werden zum Beispiel visualisiert / angezeigt (507) und / oder zu einer Ampelschaltung (506)
weitergeleitet.

Claims

Patentansprüche
1. Energiemanagementverfahren für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren Wohneinheiten oder ein Stadtquartier
mit einem gemeinsamen Anschluss, über den Eigenstrom einer zeitlich variablen
Erzeugungsleistung an das öffentliche Stromnetz von einer dezentralen
Eigenstromerzeugungseinrichtung geliefert wird und über den Netzstrom an die
Wohnanlage oder das Stadtquartier vom öffentlichen Stromnetz geliefert wird,
wobei der nicht durch die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem Netzversorgungsgrad 1-S des Stroms und der durch die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem
Selbstversorgungsgrad S des Stroms der Wohnanlage oder des Stadtquartiers ermittelt werden,
wobei eine Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs einer Wohneinheit erfasst wird,
wobei Stromkosten für die Wohneinheit der Wohnanlage oder des Stadtquartiers unter Berücksichtigung der ermittelten Zeitabhängigkeit von Netzversorgungsgrad und
Selbstversorgungsgrad sowie der erfassten Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs der Wohneinheit und den jeweiligen Tarifen für Netzstrom und Eigenstrom ermittelt werden.
2. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweils aktueller Mischtarif aus der ermittelten Zeitabhängigkeit von
Netzversorgungsgrad und Selbstversorgungsgrad und den jeweiligen Tarifen für Netzstrom und Eigenstrom ermittelt wird.
3. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zukünftige Mischtarife aus früher ermittelten Mischtarifen extrapoliert und angezeigt werden.
4. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen Stromkosten für eine Wohneinheit der Wohnanlage oder des
Stadtquartiers ermittelt werden, indem der Abrechnungszeitraum in Zeitintervalle aufgeteilt wird und der individuelle Stromverbrauch für jedes Zeitintervall in kWh und die spezifischen variablen Stromkosten der Wohnanlage oder des Stadtquartiers für dasselbe Zeitintervall in € / kWh multipliziert werden und die so ermittelten€-Zahlen aller Zeitintervalle aufsummiert werden.
5. Energiemanagementverfahren einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die individuellen Stromkosten der Wohneinheit ermittelt werden, indem der Ermittlungszeitraum in Zeitintervalle aufgeteilt wird und a. in jedem Zeitintervall der Netzversorgungsgrad 1-S und der Selbstversorgungsgrad S für dieses Zeitintervall ermittelt wird, und b. der individuelle Stromverbrauch SV der Wohneinheit in demselben Zeitintervall ermittelt wird und davon der Anteil SV x S zum Eigenstromverbrauch addiert wird und der Anteil (1-S) x SV zum Netzstromverbrauch addiert wird, und c. die individuellen Eigenstromkosten im Abrechnungszeitraum ermittelt werden, indem die gespeicherte Summenzahl für den Eigenstromverbrauch mit dem Tarif für Eigenstrom multipliziert wird und d. die individuellen Netzstrom kosten im Abrechnungszeitraum ermittelt werden, indem die gespeicherte Summenzahl für den Netzstromverbrauch mit dem Tarif für Netzstrom multipliziert wird und e. die individuellen Gesamtstromkosten als Summe aus individuellen Eigenstromkosten und individuellen Netzstromkosten ermittelt werden.
6. Energiemanagementverfahren Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass historische individuelle Stromkosten im Zeitverlauf dargestellt werden.
7. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass erwartete zukünftige individuelle Stromkosten im Zeitverlauf extrapoliert und dargestellt werden.
8. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung einer Ampelanzeige in Rot, Gelb oder Grün dadurch gekennzeichnet, dass die Ampel die
Stromkostensituation visualisiert, beispielsweise a. Rot anzeigt, wenn die Selbstversorgungsgrad kleiner als ein vordefinierter unterer Schwellenwert ist und b. Grün anzeigt, wenn die Selbstversorgungsgrad größer als ein vordefinierter oberer Schwellenwert ist.
9. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung einer Ampelanzeige in Rot, Gelb oder Grün dadurch gekennzeichnet, dass die Ampel die
Stromkostensituation visualisiert, beispielsweise blinkendes Rot angezeigt wird, wenn der Netzversorgungsgrad oder der über ein vorbestimmtes Zeitintervall gemittelte Strombezugs der Wohnanlage oder des Stadtquartiers größer ist als ein vordefinierter Prozentsatz des bisherigen Jahreshöchstwerts.
10. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass den Wohneinheiten der Wohnanlage oder des Stadtquartiers individuelle Stromkosten für einen Zeitraum oder mehrere Zeiträume angezeigt werden.
11. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Wohneinheiten der Wohnanlage oder des Stadtquartiers individuelle
Stromverbrauchswerte im Vergleich zu gemittelten Stromverbrauchswerten der
Wohnanlage oder des Stadtquartiers angezeigt werden.
12. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverbrauchswerte auf die Wohnfläche der Wohneinheit bezogen sind.
13. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverbrauchswerte auf Kühlschrank, Kühltruhe, Waschmaschine oder
Wäschetrockner bezogen sind.
14. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass den Wohneinheiten der Wohnanlage oder des Stadtquartiers individuelle
Stromverbrauchswerte im Vergleich zu Stromverbrauchswerten von anderen Bewohnern der Wohnanlage oder des Stadtquartiers angezeigt werden.
15. Energiemanagementverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Wohneinheiten der Wohnanlage oder des Stadtquartiers angezeigt wird, wieviel C02 Emission seinem individuellen Stromverbrauchswert entspricht.
16. Energiemanagementverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zukünftigen Daten im Tagesverlauf für 24 Stunden ermittelt und dargestellt werden.
17. Energiemanagementverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung eine
Photovoltaikanlage ist.
18. Energiemanagementverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 16 dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung ein
Blockheizkraftwerk ist.
19. Computerprogramm umfassend Programmanweisungen, wobei die
Programmanweisungen einen Prozessor (501) veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 auszuführen, wenn das Computerprogramm durch den Prozessor (501) ausgeführt wird.
20. Energiemanagementvorrichtung für eine Wohnanlage mit einer oder mehreren Wohneinheiten oder ein Stadtquartier
mit einem gemeinsamen Anschluss, über den Eigenstrom einer zeitlich variablen
Erzeugungsleistung an das öffentliche Stromnetz von einer dezentralen
Eigenstromerzeugungseinrichtung geliefert wird und über den Netzstrom an die
Wohnanlage oder das Stadtquartier vom öffentlichen Stromnetz geliefert wird,
wobei der gemeinsame Anschluss an die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung und der gemeinsamen Anschluss an das öffentliche Stromnetz an einen Zweirichtungszähler angeschlossen sind, der ein Informationssignal liefert, aus dem laufend der nicht durch die dezentrale Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem Netzversorgungsgrad 1-S des Stroms und der durch die dezentrale
Eigenstromerzeugungseinrichtung gedeckte Bedarf entsprechend dem
Selbstversorgungsgrad S des Stroms der Wohnanlage oder des Stadtquartiers ermittelbar sind,
einer Einrichtung zum Erfassen einer Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs einer Wohneinheit;
wobei eine Ermittlungseinrichtung vorgesehen ist, die derart gestaltet ist, dass sie Stromkosten für die Wohneinheit der Wohnanlage oder des Stadtquartiers unter Berücksichtigung der ermittelten Zeitabhängigkeit von Netzversorgungsgrad und
Selbstversorgungsgrad sowie der erfassten Zeitabhängigkeit des Stromverbrauchs der Wohneinheit und den jeweiligen Tarifen für Netzstrom und Eigenstrom ermittelt.
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