JP2013545148A - 熱エネルギー貯蔵モジュール用の知的電子インタフェース、および貯蔵された熱エネルギーおよび熱エネルギー貯蔵容量売買の方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱エネルギー貯蔵モジュールとスマートグリッドとの間で双方向にデータを通信するための手段を含む、熱エネルギー貯蔵モジュール用の知的電子制御および通信インタフェースモジュールに関し、前記データは、貯蔵容量の現在のステータスに関するデータと、熱エネルギーを貯蔵する要求または熱エネルギーを放出する要求とを含む。本発明はまた、そのような知的電子制御および通信インタフェースモジュールを含む熱エネルギー貯蔵モジュールに関する。さらに、本発明は、熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドに関する。さらに、本発明は、貯蔵された熱エネルギー、熱エネルギー貯蔵容量、および／または定量化可能な交易可能資産としてそれらの制御優先順位を扱うステップを含むビジネスを行う方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱エネルギー貯蔵モジュール用の知的電子制御および通信インタフェースモジュールに関する。

さらに、本発明は、知的電子制御および通信インタフェースモジュールを含む熱エネルギー貯蔵モジュールに関する。

加えて、本発明は、熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドに関する。

本発明は、貯蔵された熱エネルギーおよび熱エネルギー貯蔵容量売買を含むビジネスを行う方法にも関する。

エネルギー貯蔵は、大ざっぱに「スマートグリッド」と呼ばれる分散システム全体のますます重要となっている部分である。スマートグリッド構想の主な目的は、工業用および消費者用の電気器具の知的分散制御により、グリッドシステムに対するピーク電力負荷を低減することである。

現在のグリッド構成では、システム内に有意なエネルギー貯蔵はほとんど存在せず、これは、電圧レベルおよび他の電力品質の計量を規定の許容範囲内に維持するためには、電力生成が常に消費と極めて近く一致している必要があることを意味している。しかしながら、グリッド負荷が増加すると、ベース負荷とピーク負荷との昼／夜の変動がこれまで以上に大きくなり、再生可能エネルギー源（例えば、風および太陽光発電）の予測し難い間欠性等の他の要因との組み合わせで、生成および需要間の一致がますます困難となる。

また、正確な生成／需要の一致は、極めて急な依頼に対して操業が可能な反応性の高い生成プラントの使用を必要とし、これの主な欠点は、このようなプラントを稼働する限界費用が、反応性のより低い生成方法の限界費用と比較してずっと高いことである。さらに、これらのピーク時には、グリッド自体が加熱（過熱）により能力が低下している状態で、配電会社は、このピーク消費量を割り当てるために、全ての可能な資源を適用する必要がある。

さらに、送電損失は、周囲温度および容量の混雑状態と共に増加し、このことは、暑い時期に冷却を行うためのＨＶＡＣシステムの大きな所要電力により、需要自体がその最大値に達するのとほぼ同じ時に、送電効率が最も低いことを意味する。

電気エネルギーの世界的使用は、今後数十年間は、低下が予測されておらず、むしろ、人口増加および豊かさの向上や、他の社会経済的および工業的要因に即して増加することが予測される。

従って、ピーク負荷の低減は、ピーク需要時を避けて、あまり高負荷ではない時期へと送電をタイムシフトさせることによってのみ達成できる。しかしながら、消費をタイムシフトさせる機会は、非常に根深い社会的使用パターンおよび習慣によって制限を受け、これらは共に、２４時間の昼／夜サイクル全体にわたる高効率の消費の平滑化を基本的に不可能にすると考えられる。

さらなる問題点は、家庭用風力タービンおよび太陽電池等の新しいマイクロ電力源により、グリッドにおいて、今まで計画されてこなかった方向に電力が直接的に向かうことである。

これらの要因の組み合わせにより、生成時期および消費時期を切り離すことを可能にする、効率的で、反応性のある、分散型で、遠隔管理可能なエネルギー貯蔵に対する差し迫った必要性が生じる。

この必要性を満たすための試みの数例を以下に記載する。

一例は、風力タービンまたは太陽電池が、高い貯水池内に水をポンプでくみ上げるために送水ポンプを直接的に駆動させる、大型の太陽光発電パークおよびウインドパークと水力発電用地との結合である。ここでの一般的な問題点は、電力輸送および限られた容量である。

別の例は、マイクロ発電の貯蔵に対する解決策を提供するＰｏｗｅｒｔａｎｋ社等の会社である。相変化物質（ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ＰＣＭ）を用いたタンクにより、ヒートポンプまたは太陽光温水器によって生成された熱を蓄え、建物の暖房に後で使用することが可能となる。しかしながら、問題点は、その容量が非常に限られていることである。

別の例は、一方向の解決策（例えば、米国特許出願公開第２００９／０９３９１６号明細書）を提供するＩｃｅ−ｅｎｅｒｇｙ社等の会社である。これらは、夜間に氷を作るエネルギー貯蔵モジュールを提供する。ピーク時には、電力会社は、大型のＨＶＡＣグループを拒否し、氷に蓄えられた冷熱を用いて建物を冷却する。電力会社は、費用のかかるピーク電源用の発電プラントの使用を回避し、グリッドのオペレーターは、単純にピーク負荷を取り除く。しかしながら、熱エネルギー貯蔵モジュールに対する制御は一方向性のままであり、これにより、熱エネルギー貯蔵の恩恵の活用は、エンドユーザー位置においてのみ利用できることとなる。

上記を考慮すると、本発明の目的は、上記問題点を克服する、熱エネルギー貯蔵モジュール用の知的電子制御および通信インタフェースモジュール、知的電子制御および通信インタフェースモジュールを含む熱エネルギー貯蔵モジュール、熱エネルギー貯蔵モジュールグリッド、および貯蔵された熱エネルギーおよび熱エネルギー貯蔵容量売買を含むビジネスを行う方法を提供することである。

本発明による第１の実施形態では、適応可能な制御、並びに熱エネルギー貯蔵モジュールおよび様々な異なる構成要素間のニアリアルタイムインタフェースを可能にする、プログラム可能な知的制御および通信インタフェースモジュールが提供される。通信は、固定および／または無線リンク上で動作する双方向デジタルプロトコルを介して行われる。これらの機能を果たすために、標準、専用、およびオープンアクセス制御プロトコルは全て使用可能である。知的制御および通信インタフェースモジュールは、２つ以上の団体によるエネルギー貯蔵の共用および優先制御を可能にすることができ、これらの優先順位は、異なる団体の動的に発展していくニーズに応えて動的に適応される。プログラム可能な知的制御および通信インタフェースモジュールにより、異なる団体が、熱エネルギー貯蔵モジュールのステータスに対する自身の活動を決定および調整することが可能となる。

双方向通信およびインタフェース接続は、一般的に、貯蔵モジュールおよび建物管理システム（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）、スマートグリッドインタフェース、スマートメーター、その地域のクライメートコントロール、および安全関連センサーおよびインターロック間で行われる。これらの構成要素の各々は、一般的に、異なる階層レベルで、さらなるノードによってアクセスおよび管理される、より大きなネットワーク内の１つのノードを形成する。このシステム全体は、本質的に、「スマートグリッド」と呼ばれるものを形成する。

送信および受信された情報には、一般的に、貯蔵容量の現在のステータスに関するデータ（どの程度満たされている、または空であるか、現在の充填／放出速度）と、貯蔵装置が配置されている場所の現在および予期／予測エネルギー使用量の両方に関するデータ、現在および予期されるその地域の電力料金表、熱エネルギーを貯蔵する要求または熱エネルギーを放出する要求、様々な操作または電力管理要求の相対的重要性を決定するための優先順位コード、およびローカルベースまたはリモートベースのヒューリスティックベースの論理および決定エンジンに必要な他のデータが含まれ得る。定義済みのパラメータおよび動作範囲内で、優先順位付けおよび論理制御機能を自動的に決定および実行することができる。貯蔵モジュールの物理的位置に関するデータ、上流および下流（例えば、ヒートポンプまたは有機ランキンマシンと協働する貯蔵モジュール）のエネルギー効率に関するデータ、上流および下流の二酸化炭素排出量に関するデータ、負荷または効率またはＣＯ２排出量または他の性能データの様な発電所および配電グリッドに関するデータも含まれ得る。

別の実施形態では、本発明は、このような知的制御および通信インタフェースモジュールを含む熱エネルギー貯蔵モジュールを提供する。

本発明によれば、熱エネルギー貯蔵モジュールは、水タンク、氷タンク、相変化物質（ＰＣＭ）を含むタンク等の、熱エネルギー貯蔵を可能にする任意の種類のモジュールでよい。

本発明の一実施形態では、本発明による少なくとも２つ、最大で数百または数千、または好ましくは数百万の貯蔵モジュールを含む熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドを提供することができる。

ある特定の実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドは、それにリンクされた熱エネルギー貯蔵モジュールを制御するために、関連データを保存し、データ処理手段、アルゴリズム、および制御手段を含むサーバーを含んでいてもよい。

さらなる実施形態では、そのような熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドを含む仮想発電所を作ることができる。

熱エネルギー貯蔵モジュールは、知的電子制御および通信インタフェースモジュールの他に、多数の搭載センサーおよびステータス入力／出力装置を装備することができる。インタフェースモジュールは、本質的に、状態および履歴の追跡および報告モジュールとして機能する多数の機能を行う。これには、データ処理および保存能力、並びに、階層ネットワーク構造を介した他のデバイスまたは仮想環境への接続を可能にする通信ゲートウェイモジュールが含まれる。

貯蔵されたエネルギーのステータスモニタリングは、例えば、エネルギーの蓄えを「ロードする」ために使用されるエネルギー変換装置（例えば、ヒートポンプまたは抵抗ヒーター）の温度および電流／電圧検出およびロギングと併せて、体積または圧力トランスデューザによって達成することができる。

これは、プログラム可能な独立操作の他に、上位ネットワークおよび制御要素への完全なインタフェース接続を満たすように設計された、通信、モニタリング、および制御インタフェースユニットを装備する。インタフェースユニットは、ＨＳＰＤＡ、Ｇ３、または他のアクセス可能な方法等の標準ＧＳＭネットワークを利用することができる。

別の実施形態では、本発明は、貯蔵された熱エネルギー、熱エネルギー貯蔵容量、および／または定量化可能な交易可能資産としてそれらの制御優先順位を扱うことを含むビジネスを行う方法を提供する。

高需要時には、グリッドを介して即座に送られる必要のない電力の蓄えとして、あるいは、オンラインの生成能力がリアルタイムの需要を超える、または超える危険性がある間は、少ない需要（従って、潜在的に安い提供価格）の電力を吸収するために用いることができる空貯蔵の機会として、上記に概要を示した様に構成された統合システム（すなわち、熱エネルギー貯蔵モジュールグリッド）を用いることにより、エネルギー貯蔵容量の経済的価値を反復的に収益化し、従って増加させることができる。経済的価値は、例えば、貯蔵モジュールの物理的位置、または貯蔵モジュールの上流および／または下流のエネルギー効率および／または二酸化炭素排出量に基づいてもよい。

熱エネルギー貯蔵容量は、幾人かの関係者（例えば、消費者、生成者、流通ネットワークのオペレーター、および「社内勤務の」または独立したエネルギー取引業者）にとっての値を有する。それらの人々のいずれか一人にとっての実際の値は、いつでも、非常に動的で可変の量であるが、一般的にそれは、どの時点においても、様々な異なる関係者にとって異なるものである。

貯蔵されたエネルギーまたは利用可能な貯蔵容量の値は、一般的に、生成から消費までの連鎖全体の中で、異なる関係者ごとに異なり、これらの値が、限られた予測可能性で、相対的および絶対的の両方で動的に変化する場合には、貯蔵された熱エネルギー、および／またはエネルギー貯蔵容量、および／またはそれに対するアクセスおよび制御権は、交易可能資産として扱うことができる。

本発明によれば、定量化可能な交易可能資産として制御優先順位を扱うステップは、時間／入札／報酬基準での優先アクセス権の認可、取消、または譲渡を含み、一次市場並びに保存容量、貯蔵容量および／または制御優先順位の転売用の潜在的な二次市場の両方を効率的に生み出す。

本発明によれば、ソフトウェアベースの仮想市場は、貯蔵された熱エネルギーの売買および／または熱エネルギー貯蔵容量の売買のために設けることができる。市場は、買呼値／売呼値、合意、権利譲渡、認証、安全保障等の通常の市場取引機能の全てを包含し得る。完了した売買それぞれの入力（ステータス認証）機能および出力機能（活動ステータスを変更すること）の両方として、仮想環境は、バッファシステムと直接インタフェースをとるため、および交易可能資産を適切に再び割り当てるために、優先順位付けが行われたアクセスゲートウェイとして機能する。

売買プロセスの多くの局面は、半自動化または完全自動化が可能で、関与する異なる団体によって個別に設定された特定の方式で、市場のオファーおよび要求に応えるようにプログラム可能である。オファー／要求に対するこれらの応答は、適応可能な自動化システムのニアリアルタイム制御下にあるおかげで、動的に発展する様に応答し、かつ気象データ（例えば風速）等の広範な市場関連情報を考慮に入れるように設計およびプログラムすることも可能である。

貯蔵容量と知的通信および制御インタフェースモジュールとの組み合わせは、利用可能な容量をリアルタイムで提供およびモニタリングし、その結果、熱エネルギー量として、または利用可能な熱エネルギー貯蔵量として、またはこれら２つの組み合わせとして売買される資産を定量化することが必要であることは明白である。

ある特定の実施形態では、熱エネルギー貯蔵モジュールを制御するアルゴリズムは、本発明に従って適用されたビジネス方法の種類、すなわち、市場の異なる団体間の契約上の合意に基づいて、適応可能である。

図１は、本発明による実施形態を示す。 図２は、本発明による実施形態を示す。 図３は、本発明による実施形態を示す。 図４は、本発明による実施形態を示す。 図５は、本発明による実施形態を示す。

より詳細に本発明による実施形態を以下に説明し、図１〜図５によって示す。

熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、少なくとも、貯蔵容量センサー［１．１］、スイッチ負荷バッファ［１．２］、熱エネルギー貯蔵モジュール供給メーター［１．３］を含み得る。

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、少なくとも、プロセッサー［２．１］、メモリ［２．２］、アルゴリズム［２．３］、クロック［２．４］、貯蔵容量センサーへのデータ接続［２．５］、接触負荷バッファ［２．６］、ユーザーインタフェース［２．７］、供給者インタフェース［２．８］、公共主要インフラ［２．９］、カレンダー［２．１０］、および供給メーター接続［２．１１］を含み得る。

ユーザーインタフェース［２．７］は、ユーザー［５，５’］が知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］を操作することを可能にする任意のハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。これは（非限定的例）、表示信号、オン／オフスイッチ、何らかの搭載型の表示および入力装置、非常に高度な機能性を備えたウェブベースのアクセスであり得る。知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］と、ユーザー［５，５’］との通信／操作は、一方向性および／または双方向性となり得る。

ユーザーインタフェース［２．７］に類似した供給者インタフェース［２．８］は、供給者［６］が知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］の通信／操作を行うことを可能にする任意のハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。一般的に、それは、スマートグリッドによって考慮されるような種類の接続性および機能性の状態にあるべきである。他の種類のインタフェースも可能である。

ユーザーインタフェース［２．７］および供給者インタフェース［２．８］は、別個のもの、および／または部分／完全共有ハードウェアおよび／またはソフトウェアでもよい。

熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、［１．１］および［２．５］間の容量通信リンク［Ａ］、および［１．２］および［２．６］間の供給通信リンク［Ｂ］によって、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に接続される。通信リンク［Ａ］および［Ｂ］は、例えば、有線通信、バスシステム通信、ピアツーピア無線通信、ウェブベースの通信等の任意の可能な技術を用いて構築することができる。

熱源［３］は、熱エネルギー（熱エネルギー）を供給するために、熱エネルギー供給管［Ｃ］によって、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に接続可能である。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、熱エネルギー供給管［Ｃ］を介して供給された熱エネルギーを交換するために設置された何らかの熱／冷熱交換器を有する。熱ユーザー［４］は、熱エネルギーを抽出するために、熱エネルギー抽出管［Ｄ］によって熱エネルギー貯蔵モジュール［１］から接続可能である。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、熱エネルギー抽出管［Ｄ］によって抽出された熱エネルギーを交換するために設置された何らかの熱／冷熱交換器を有する。熱ユーザー［４］は、設置されたクライメートコントロールシステム［４．１］を有する。後者は、単純なオン／オフスイッチ（非限定的例）から、何らかのプログラム可能なサーモスタットやウェブアクセスが可能なクライメート管理システムまで様々であり得る。これは、少なくとも、クライメートコントロールシステム［４．１］によって制御されるスイッチ熱エネルギー［４．２］も有する。

代替的に、スイッチ負荷バッファ［１．２］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の代わりに、熱源［３］に配置されてもよい。また、トポロジーに関する可能なバリエーションは、スイッチ熱エネルギー［４．２］が、熱ユーザー［４］ではなく、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に配置されるものである。

熱源［３］は、熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に届ける何らかの装置を含み得る。加熱に関する非限定的リストには、石油燃焼ボイラー／バーナー、ガス燃焼ボイラー／バーナー、電動ヒートポンプ、市区の蒸気ネットワーク、プロセス廃熱パイプライン等が含まれる。冷却に関する非限定的リストには、冷却機、空気冷却器、製氷機等が含まれる。

熱ユーザー［４］は、建物内において熱エネルギーの配送および／または分配を行うための任意の種類の設備である。加熱に関する非限定的リストには、空気ダクト、送水管、蒸気パイプ、対流放熱器、送風機、換気口、床暖房システム、壁暖房システム等が含まれる。冷却に関する非限定的リストには、空気ダクト、送水管、フレオン管、対流放熱器、送風機、換気口等が含まれる。

ユーザー［５］は、クライメートコントロールシステム［４．１］を介して熱ユーザー［４］に設置されたクライメート調整装置およびシステムを制御する人またはシステムである。ユーザー［５’］は、ユーザーインタフェース［２．７］を介して知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］を制御する人またはシステムである。ユーザー１［５］およびユーザー２［５’］は、同じ人またはシステムでもよい。また、それらは異なるものでもよい。

供給者［６］は、任意の種類のエネルギーおよび／またはエネルギー分配サービスを熱源［３］および／または熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に供給し得るエネルギー生成およびエネルギー分配会社の団体である。その幾つかの例は、以下である。

例１：熱源［３］は、ユーザー［５］の所有するヒートポンプである。この場合、供給者［６］は、電気をヒートポンプに供給する電気会社および配電会社である。従って、熱エネルギーは、実際には、変換された電気である。

例２：熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、どこか他の場所の熱エネルギー（例えば、廃棄プロセスヒート）をタンクに保管し、それを熱ユーザー［４］の近くに配置し、熱ユーザー［４］と接続させる移動式熱エネルギー貯蔵タンクである。この場合、供給者［６］は、熱エネルギー貯蔵タンクを所有／稼働する会社であり得る。

例３：熱源［３］は、プロセス廃熱を１つまたは複数の熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に分配する配管網である。配管によって他の幾つかの熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に接続された一般的な熱エネルギー貯蔵モジュール［１］を考えることができる。この場合、供給者［６］は、配管網を所有／操作し、プロセス廃熱を生成する１つまたは複数の会社であり得る。この例の具体的な事例の１つは、地域暖房である。この場合、熱エネルギーは、特にこの目的のために生成された蒸気である。

例４：熱源は、グリーン動力（風力タービンまたは太陽電池）によって駆動されるヒートポンプである。従って、グリーン電力は実際に、ヒートポンプによって、後者の高い性能係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ＣＯＰ）ゆえに性能が高まり、熱エネルギーに変換される。ヒートポンプによるグリーン電力の熱エネルギーへの変換は、豊富なグリーンエネルギーが利用可能（ベース負荷期間の好ましい気象条件下）であるが、消費されない期間において、非常に有益であり得る。

例５：熱源は、後で使用するために蓄えられる有機ランキンマシンの低温度廃熱でもよい。有機ランキンマシンを駆動させるための高温熱は、その順番がくると、より高い温度の熱エネルギー貯蔵モジュールによって配送され得る。明らかに、このエネルギー生成および貯蔵構成の効率は、従来の方法と比較して非常に高いものである。

記載したハードウェアの具体的なバリエーションの１つは、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］が、主に熱エネルギー貯蔵市場［７］との通信を行うためのハードウェアおよびソフトウェアを含むことである。インテリジェンスおよびアルゴリズムは全て、熱エネルギー貯蔵市場［７］において、保存／実行される。

熱エネルギー貯蔵市場［７］を介して遠隔的に売買／管理される数千／数百万の熱エネルギー貯蔵モジュールを考える場合、これを熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドと見なすことができる。

熱源［３］、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］、および熱ユーザー［４］は、異なる人々／会社によって所有される場合がある。これらの異なる所有権は、適用可能な方法（または使用方法の組み合わせ）およびインボイスの送付が行われる方法に影響を与える。

本発明によるある特定の実施形態においては、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、熱エネルギー供給メーター［１．３］および／または熱エネルギー抽出用計器［１．４］の情報がインボイスの送付に使用され、必要な課金情報が知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］を介して渡される場合には、信頼のおけるリンクであり得る。

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］および熱エネルギー貯蔵モジュール［１］を用いる具体的な方法の１つは、第三者が供給者から熱エネルギーを購入し、それを熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に貯蔵し、後に、熱エネルギーをユーザー［５］に供給／販売することである。第三者が購入した熱エネルギーは、第三者がユーザー［５］に対してインボイスを送付するのに第三者が使用する測定単位とは別の測定単位で、第三者に対してインボイスが送付される場合がある。例えば、第三者は、ｋＷｈ（ヒートポンプの駆動用）で購入し、ジュールで販売する。これらの熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、この第三者によって所有される場合、あるいは、それらが他の誰かによって所有される場合があり、その場合、第三者のユーザーが、熱エネルギー貯蔵の料金を支払い得る。

以下に、本発明によるビジネスを行う方法の幾つかの実施形態を記載する。

基本的低コスト方法（オフピーク）：

貯蔵容量センサー［１．１］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の温度を示す単純な温度計でもよい。この場合の熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の熱エネルギー容量の下限および上限は、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］のメモリ［２．２］において設定される必要のある熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の低および高温閾値である。知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］のアルゴリズム［２．３］は、供給コストが低い時間窓において、可能な限り多くの熱エネルギーをロードするためにユーザー［５］によって設定／選択される。これは、メモリ［２．２］および／またはクロック［２．４］において、一般的な低コスト時間窓を設定することによって行うことができる。これは、供給者［６］によって自身の通信ネットワークを介して送信され、供給者インタフェース［２．８］によって捕捉された低コスト信号によっても動的に捕捉することができる。ユーザー［５］が、メモリ［２．２］において熱エネルギーコストの閾値を設定することも可能であり、この場合、プロセッサー［２．１］は、捕捉された熱エネルギーコスト信号を分析し、それを熱エネルギーコスト閾値設定点と比較する。プロセッサー［２．１］は、上記データのモニタリングおよび処理を行う。ある特定の時点で、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、接触負荷バッファ［２．６］を介して、スイッチ負荷バッファ［１．２］に信号を与えることにより、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に対する熱エネルギーの供給を開始する。熱源［３］は、スイッチ負荷バッファ［１．２］がオンであることに気付き、熱エネルギー供給管［Ｃ］を通して、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に熱エネルギーを供給する。スイッチ負荷バッファ［１．２］は、熱源［３］による熱エネルギーの供給を直接的に始動させてもよい。プロセッサー［２．１］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の温度をモニタリングする。高温閾値に達すると、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、接触負荷バッファ［２．６］を切り離し、従って、スイッチ負荷バッファ［１．２］を切り離し、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に対する熱エネルギーの供給を停止する。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］はこの時、低コスト熱エネルギーで完全に満たされている。

熱ユーザー［４］は、スイッチ熱エネルギー［４．２］を作動させるクライメートコントロールシステム［４．１］のコマンドに続き、熱エネルギー抽出管［Ｄ］を通して、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］から周期的または継続的に熱エネルギーを抽出する。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の温度が設定された低温閾値より高いままである限り、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は反応しない。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の温度が設定された低温閾値より低下すると、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、接触負荷バッファ［２．６］を介して、スイッチ負荷バッファ［１．２］に信号を与えることにより、熱エネルギーのロードを開始する。アルゴリズム［２．３］の複雑さに応じて、これは、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］が有効な低コスト供給ではないと見なす場合には、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の温度が２〜３度上昇するまでだけのことであり得る。アルゴリズム［２．３］がさほど複雑ではない場合には、単純にその高温閾値まで熱エネルギー貯蔵モジュール［１］にロードを行ってもよく、その結果、低コストの恩恵が散漫になる。このアルゴリズムに対して多くのバリエーションが可能である。その本質は、原価が低い（オフピーク）時に、熱エネルギーのロードを試みることである。基本的な使用方法は、低コスト供給時点を有する考慮される期間内で、常に、高閾値設定点によって規定される最大量の熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に供給し、従って、それ以降、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］による熱エネルギーの漏出による不必要なエネルギー損失が生じる。

貯蔵容量センサー［１．１］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］にロードされた熱エネルギー量を表す別の値を示すセンサーでもよい。これは、まだロードが可能な熱エネルギー量、あるいは、言い換えると、利用可能な熱貯蔵容量の表示と考えることもできる。この場合、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、計算を行うために、メモリ［２．２］に保存された換算係数または換算表を考慮する必要がある。

貯蔵容量センサー［１．１］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］における貯蔵された熱エネルギー量の直接的な値を示すセンサーでもよい。この場合、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、単純に、絶対値を有する集合を持ち、絶対値を考慮する。

カレンダー容量方法：

季節的変動により、ある特定の期間における、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］から抽出される（または熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に供給される必要のある）熱エネルギー量は、変動する。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に供給される熱エネルギー量を、抽出される熱エネルギーの推定／予測量と一致させることにより。これは、熱エネルギー損失を最小限に抑える。

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、ある期間に抽出される熱エネルギーの推定／予測量を示すカレンダー［２．１０］を保持することができる。このカレンダー［２．１０］は、ユーザー［５］によって設定することができる。この入力は、昼／夜、週末、休日、特別用途のイベント等のあらゆる種類の予期されるバリエーションを考慮することができる。このカレンダー［２．１０］を作成する別の方法は、以前の日／週／月における熱エネルギー使用の分析である。これは、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］によって捕捉および分析された過去のデータによって、部分的または完全に作成することもできる。インタフェース［２．８］および／または［２．７］を介して知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に与えられる天気予報等の外部情報も考慮することによって、抽出される熱エネルギーの推定／予測量がより正確となることができる。

貯蔵容量センサー［１．１］が単純に温度計である場合には、関係図の温度／貯蔵された熱エネルギーをメモリ［２．２］に設定することができる。ここでカレンダー［２．１０］および貯蔵された熱エネルギー量を考慮することによって、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］が熱エネルギーの供給を必要としているか否かが分かり、所望の熱エネルギー量がロードされるまで、供給をモニタリング／制御することができる。

特殊な状況は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］への熱エネルギーの供給および熱エネルギー貯蔵モジュール［１］からの熱エネルギーの抽出が同時に生じ、供給および抽出が可変である場合があるので、貯蔵容量センサーが、どの位の熱エネルギーが供給され、どの位の熱エネルギーが熱エネルギー貯蔵モジュール［１］から抽出されるのかを区別できない場合である。この場合、熱エネルギー供給管［Ｃ］沿いのある場所、または熱源［３］の周囲のある場所に、熱エネルギー貯蔵モジュール供給メーター［１．３］を設置し、計器の情報を知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に与える必要があり得る。これは、別の熱エネルギー貯蔵モジュール供給メーター接続［２．１１］を介して、または、例えば熱エネルギー貯蔵モジュールへのデータ接続［２．５］のような別のデータ接続点を介して行うことができる。熱エネルギー貯蔵モジュール供給メーター［１．３］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］自体に一体化することもできる。

１つの推定／予測期間内の熱エネルギー貯蔵モジュール［１］からの熱エネルギーの抽出は、幾つかのブロックに分かれる。１つの推定／予測期間内に低コスト窓を設けることができる。従って、１つの期間における熱エネルギー貯蔵モジュール［１］への熱エネルギーの供給もまた、幾つかのブロックに分かれ得る。この場合、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、実際の推定／予測期間内に供給された熱エネルギーのブロックを含むテーブルを保持してもよい。

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］が熱エネルギー貯蔵モジュール［１］および／または熱源［３］に対して熱エネルギーをロードする命令を行う方法は、基本的な使用方法に記載するように生じる。

競争入札方法：

明確に述べられてはいないが、基本的な低コスト方法およびカレンダー容量方法の両方において、供給者［６］が分かっていることは暗に想定されている。これは、単に、低コスト供給の時点における消費の問題である。どちらの方法においても、供給者［６］（または供給者［６］の代理としての第三者）は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］へと、従って、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］を通して熱ユーザー［４］へと供給されるエネルギーおよび／またはエネルギー関連サービスの時期および／または量をモニタリングする。供給をモニタリングする第三者は、通常、第三者用供給メーター［３．１］を用いた検針会社である。

これより、供給者［６］の競争市場を考察する。これらの市場（の大部分）は自由化されているので、エネルギーおよびエネルギー関連サービスを提供する複数の供給者が同時に存在する。従って、いかなる時点においても、低コスト窓を探すだけでなく、最も競争力のある供給者［６］を探すことに対して、熱ユーザー［４］は関心を寄せている。ある供給者［６］．が、ある特定の窓において、他の供給者がそうではない中、非常に低コストのエネルギーおよびまたはエネルギーサービスを提供する可能性が十分にある。

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］．は、ある特定の時間窓において、ある特定量の熱エネルギーおよび関連サービスの提供を行うために、熱エネルギー貯蔵市場［７］に対する供給需要ブロックを公表することができる。供給される熱エネルギー量およびそれに関連する時間窓の長さは、２〜３分から数か月、あるいは、数年まで異なり得る。熱エネルギー貯蔵市場［７］に同じく連なる幾つかの供給者［６／６’／６’’］は、これを見て、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に対して応札することができる。アルゴリズム［２．３］は、入札を評価し、供給者［６］に供給を認可する。第三者用供給メーター［３．１］に関連した公共主要インフラ［２．９］を供給者［６／６’／６’’］に与えることによって、または、保護された環境で、第三者用供給メーター［３．１］の参照番号を供給者［６／６’／６’’］に直接与えることによって、ユーザー［５］の身元が供給者［６／６’／６’’］に与えられる。これにより、最終供給者［６］が、エネルギーおよび／または関連サービスの配送に対してユーザー［５］にインボイスを送付することが可能となる。

大口需要ブロックの場合には、供給者［６／６’／６’’］は、コンソーシアムに入札を掲載する場合がある。ユーザー［５］は、交渉やハンドシェーキングが自動化プロセスとなるように、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］において関連する全てのパラメータを設定することができる。

ユーザー［５］は、例えばウェブインタフェースを介して、熱エネルギー貯蔵市場［７］に直接アクセスし、供給需要ブロックを掲示し、第三者供給メーター［３．１］に関連する公共主要インフラ［２．９］を公表することによって、または、保護された環境で、第三者供給メーター［３．１］の参照番号をそれらに直接与えることによって、自分の身元を明らかにしてもよい。この時点で、供給者［６／６’／６’’］が入札を掲示することができ、ユーザー［５］は、熱エネルギー貯蔵市場［７］を介して、手作業で、入札を認可する。身元の公表は、認可後に行ってもよい。認可後に、ユーザー［５］は、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］を認可に従ったモードにしなければならない。熱エネルギー貯蔵市場は、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］が認可に従って自動的に設定されるように、手作業の認可後に、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に必要な情報を送信してもよい。

逆のアプローチでは、供給者［６／６’／６’’］は、熱エネルギー貯蔵市場［７］に対して、供給提供ブロックを掲示することができる。接続された知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］および／または訪れているユーザー［５］は、入札を受諾し、結果的に、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］の関連パラメータを規定する。

抽出計量方法：

複数の熱ユーザー［４］（異なるユーザー［５］を有する）が、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に接続され得る。熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、第三者または供給者［６］によって所有される。従って、インボイスの送付は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に対する熱エネルギーの供給に基づくことはできず、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］から抽出された熱エネルギーに基づく。この場合、抽出された熱エネルギー量を知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］に通信する熱エネルギー抽出メーター［１．４］が熱エネルギー貯蔵モジュール［１］と熱ユーザー［４］との間に設けられ、その後、この情報は、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［５］によって、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に貯蔵された熱エネルギーの所有者に転送され、インボイスの送付に使用することができる。

保留容量方法：

多くの場合、熱ユーザー［４］は、熱エネルギーのユーザーであるだけではなく、ローカル熱エネルギー源［９］とさらに呼ばれる、時折の小規模供給者でもある。これは、例えば、太陽熱によって生成された温水、またはその場で即座に消費されない太陽光発電によって生成された電気であり得る。これらのローカル熱エネルギー源［９］は、一種の家庭エネルギー管理システムによって管理されてもよい。知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、ユーザー［５］による設定値に基づいて、または、過去のデータおよび天気予報のような外部入力に基づいて、または、他の種類の関連情報に基づいて、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］に供給される熱エネルギー量を知る／予測することができる場合がある。このような状況では、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、ローカル熱エネルギー源［８］用に、熱エネルギー貯蔵容量を保留しておいてもよく、そして熱源［３］に関する残りの熱エネルギー要求量のみをロードする。

ダンプ方法：

具体的ケースは、豊富な熱エネルギーがグリッド上で利用可能である時点である。このようなケースでは、前もってユーザー［５］と合意した特定の条件で、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］および接触負荷バッファ［２．６］を制御することによって、供給者［６］が、この熱エネルギーを熱エネルギー貯蔵モジュール［１］にダンプすることができるモードを考えることができる。

集約方法：

熱エネルギー貯蔵モジュール［１］は、知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］を介して、熱エネルギー貯蔵市場［７］において、個々に自身を提示する。多数の異なる熱エネルギー貯蔵モジュール［１］が集約し、市場において、１つの統合熱エネルギー貯蔵モジュール［１］として機能することも可能である。交渉およびハンドシェーキングが集約と共に行われると、供給者［６］は、合意条件内で、全ての個々の熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の管理／供給を行うことができる。これにより、例えば、供給者［６］が最初の２時間、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の最初の２０％を供給し、次の２時間、次の２０％を供給するなどが可能となる。

位置ベースの方法：

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、熱エネルギー貯蔵モジュール［１］の物理的位置に関する情報を熱エネルギー貯蔵市場［７］に提供してもよい、この情報は、可能ないずれのソース（例えば、メモリ［２．２］に入力されたもの、ＧＰＳ）に由来したものでもよい。供給者［６］がこれを用いることにより、自身の需要管理システムを考慮して、エネルギー供給を地理的に分散／管理することができる。

効率ベースの方法：

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、エネルギーを熱エネルギー貯蔵モジュールに供給する供給者の効率、熱エネルギー貯蔵モジュールの効率（例えば、ヒートポンプまたは有機ランキンマシンに接続されているか）、熱ユーザーの効率等に関する情報を熱エネルギー貯蔵市場［７］に提供してもよい。この場合、アルゴリズムは、インタフェースモジュールまたは貯蔵モジュールにリンクされたサーバーのどちらに保存されていようと、例えば、高いエネルギー効率で供給者からの熱エネルギーのロードを試み得る。別の例では、熱エネルギー貯蔵容量の価格設定は、エネルギー効率要因に基づいてもよい。

二酸化炭素排出量ベースの方法：

知的電子制御および通信インタフェースモジュール［２］は、熱エネルギー貯蔵モジュールにエネルギーを供給する供給者のＣＯ２排出量、供給されたエネルギーから熱エネルギーへの変換のＣＯ２排出量、熱ユーザーのＣＯ２排出量等の情報を熱エネルギー貯蔵市場［７］に提供してもよい。この場合、アルゴリズムは、インタフェースモジュールまたは貯蔵モジュールにリンクされたサーバーのどちらに保存されていようと、例えば、低いＣＯ２排出量で、供給者からの熱エネルギーのロードを試み得る。別の例では、消費エネルギーの価格設定は、ＣＯ２排出量の最適化に基づいてもよい。

熱エネルギー貯蔵市場［７］における熱エネルギーの需要および入札は、日用品の需要および入札が市場にて出会う方法で出会うので、売り付け、買い付け、空売り、ダンピング等のあらゆる種類の派生的製品／慣習を供給者［６］、ユーザー［５］によって行うことが可能である。

Claims (12)

1. 熱エネルギー貯蔵モジュールとスマートグリッドとの間で双方向にデータを通信するための手段を含む、熱エネルギー貯蔵モジュール用の知的電子制御および通信インタフェースモジュールにおいて、前記データは、貯蔵容量の現在のステータスに関するデータと、熱エネルギーを貯蔵する要求または熱エネルギーを放出する要求とを含むことを特徴とする知的電子制御および通信インタフェースモジュール。
2. 請求項１に記載の知的電子制御および通信インタフェースモジュールにおいて、前記データは、前記熱エネルギー貯蔵モジュールが配置される場所の現在および予期／予測エネルギー使用量の両方に関するデータ、および／または現在および予期される地域の電力料金表に関するデータ、および／または様々な操作または電力管理に関する要求の相対的重要性を決定するための優先順位コード、および／またはヒューリスティックベースの論理および決定エンジンに必要なデータをさらに含むことを特徴とする知的電子制御および通信インタフェースモジュール。
3. 請求項１または２に記載の知的電子制御および通信インタフェースモジュールを含むことを特徴とする熱エネルギー貯蔵モジュール。
4. 請求項３に記載の熱エネルギー貯蔵モジュールにおいて、二酸化炭素排出量の最適化またはエネルギー効率に基づいて適応可能なアルゴリズムによって制御されることを特徴とする熱エネルギー貯蔵モジュール。
5. 請求項４に記載の熱エネルギー貯蔵モジュールを含むことを特徴とする熱エネルギー貯蔵モジュールグリッド。
6. 請求項５に記載の熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドにおいて、それにリンクされた前記熱エネルギー貯蔵モジュールを制御するために、データ処理手段、アルゴリズム、および制御手段を有するサーバーを含むことを特徴とする熱エネルギー貯蔵モジュールグリッド。
7. 請求項５または６に記載の熱エネルギー貯蔵モジュールグリッドを含むことを特徴とする仮想発電所。
8. 貯蔵された熱エネルギー、熱エネルギー貯蔵容量、および／または定量化可能な交易可能資産としてそれらの制御優先順位を扱うステップを含むことを特徴とするビジネスを行う方法。
9. 請求項８に記載のビジネスを行う方法において、前記定量化可能な交易可能資産として制御優先順位を扱うステップが、時間／入札／報酬基準で、優先アクセス権の認可、取消、または譲渡を含むことを特徴とする方法。
10. 請求項８または９に記載のビジネスを行う方法において、貯蔵された熱エネルギーの売買および／または熱エネルギー貯蔵容量の売買のためのソフトウェアベースの仮想市場を設けるステップを含むことを特徴とする方法。
11. 請求項８乃至１０の何れか１項に記載のビジネスを行う方法において、前記交易可能資産の価格設定は、二酸化炭素排出量の最適化またはエネルギー効率に基づくことを特徴とする方法。
12. 請求項８乃至１１の何れか１項に記載のビジネスを行う方法において、熱エネルギーがアルゴリズムによって制御される熱エネルギー貯蔵モジュールに貯蔵され、前記アルゴリズムが二酸化炭素排出量の最適化またはエネルギー効率に基づいて適応可能であることを特徴とする方法。

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