WO2014023724A2 - Photovoltaikspeichersystem - Google Patents

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WO2014023724A2
WO2014023724A2 PCT/EP2013/066469 EP2013066469W WO2014023724A2 WO 2014023724 A2 WO2014023724 A2 WO 2014023724A2 EP 2013066469 W EP2013066469 W EP 2013066469W WO 2014023724 A2 WO2014023724 A2 WO 2014023724A2
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Armin Uwe Schmiegel
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for use in a vehicle
  • Photovoltaic storage system and a photovoltaic storage system as such.
  • Photovoltaic storage systems are well known. This is a system with photovoltaic modules that generate electricity from sunlight and are also called solar generators. Furthermore, there are consumers who consume the electric power. This may in particular be household consumers and the
  • Photovoltaic storage system may be a single-family house or a multi-family house or, for example, several households, which together operate the solar generator or together use the electrical energy of the solar generator. Basically, this is based on the idea of self-sufficiency, according to which these households self-supply by the solar power of their own solar system. It does not matter if this
  • Self-sufficiency i. via an exchange with a connected electrical network, or physically, that is via the formation of an island network.
  • electrical buffers can be provided. If more electrical power is generated than consumed, it can be cached. If less electrical power is generated than is needed by the consumers, corresponding additional power from the buffer may be used to equalize.
  • PV storage systems are known, for example, from M. Castillo-Cagigal, A Gutierrez, F. Monasterio-Huelin, E. Caamano-Martin, D. Masa, and J. Jimenez-Leube, "Semi-distributed electric demand-side management System with PV generation for self-consumption enhancement ", Energy Conversion and Management, vo. 52, no. 7, pp. 2659-2666, Jul. 201 1; .
  • M. Cagigal Castillo- et al "Self-consumption of PV electricity with active demand side management: The Gedelos PV system," in Proceedings of the 25 th European photovoltaic and solar energy Conference, 2010, No September, pp.. 6 - 10; E.
  • controllable consumers in such a photovoltaic storage system, which can also be abbreviated as a PV storage system.
  • Such controllable consumers are tolerant of their temporal use. That Within certain limits they can be switched on or off at any time or, if necessary, also be quantitatively adjusted in their consumption. For example. is a fridge or
  • Cold store a relatively sluggish system in which the cooling unit often without problems eg. Half an hour earlier or half an hour later can be turned on. If, for example, there is a short-term supply of services because, for example, a cloud has moved in front of the solar system, the controllable consumer can be switched off or not initially switched on until the situation has changed again. Likewise, the consumer can be switched on, if there is just a surplus of energy, which may also be due to a low power requirement.
  • the present invention is therefore based on the object, at least one of the o.g. Addressing problems and suggesting improvements.
  • a solution is to be proposed in which a PV storage system can be used more efficiently.
  • a control device is proposed.
  • This control device is prepared for use in a PV storage system, namely an arrangement for generating and consuming electrical energy.
  • This arrangement ie the PV storage system, comprises a plurality of electrical consumers, of which at least one is a controllable consumer.
  • the arrangement comprises a regenerative energy generator, in particular a solar system, for generating electrical energy, namely as a result of electric current.
  • the arrangement comprises an electrical buffer for storing electrical energy.
  • this arrangement also includes a feed meter unit for metering into the electrical utility grid
  • a feed unit can be provided, and in particular be designed as a frequency converter or frequency inverter.
  • the control device prepared for this purpose is now prepared so that the controllable load is switched off or reduced in its consumption when the regenerative power generator generates more electrical power than the consumers currently consume the arrangement together.
  • the control device is thus coupled directly or indirectly to the consumer or prepared for such a coupling and can control it in the manner described, namely switch off or reduce its consumption.
  • the controllable consumer is switched off in a power overload or reduced in its performance. It is basically done exactly the opposite of what previous systems suggest. Namely, instead of using the controllable consumers to consume at least part of the excess power, it is proposed to shut it off or reduce it. As a result, the existing power surplus in the PV storage system is further increased. Exactly this effect is according to the invention also desired, namely this power oversupply, the
  • Amount is referred to as a power stroke, increase. If this power stroke is large, the other systems, namely the electrical buffer and / or the feed unit operate efficiently. Accordingly, or alternatively, it is proposed that the control device is prepared to switch on the controllable load or to increase its consumption when the regenerative power generator generates less electric power than the consumers of the arrangement consume at the moment together. Accordingly, it is therefore proposed to switch on the controllable consumer or to increase its consumption if there is a supply of services. It is therefore proposed to reinforce this service offer even more. Thus, here too the difference between service offer and power requirement is increased in amount. It is also proposed here to increase the power stroke. Accordingly, the intermediate storage also works more efficiently in the delivery of electric power, so that the overall efficiency of the system can be increased.
  • a feed-in measuring unit is provided for detecting the current load stroke. This measures the current fed into the electrical supply network or the current drawn from it, in order to detect the current load stroke.
  • a load measuring unit is 3-phase on one
  • Provision point provided namely at a point where the generator ⁇ consumer arrangement, which can be generally referred to as a producer-A / consumer system, is electrically connected to an electrical supply network.
  • a measuring unit may also be provided at other locations, such as, for example, at a connection to connected consumers, or elsewhere in the AC mains of the generator-A / consumer arrangement.
  • the measuring unit can, for example, also be arranged in the inverter. It is also additionally or alternatively considered that the measuring unit measures only 1-pha or 2-phase and / or is formed.
  • the control device is prepared to control the arrangement as a whole in such a way, in particular, to switch the at least one controllable consumer on or off or to increase or decrease its consumption so that the power stroke is increased.
  • the invention it has been recognized that it makes sense for the successful operation of a photovoltaic storage system to carry out an efficiency analysis, by means of which it is decided to what extent it makes sense to load or store a specific power. Decisive or at least important is the power stroke AP, which is the difference between the instantaneous PV power, ie the instantaneous power generated, and the current one consumed power, in particular the current budgetary performance. Furthermore, the feed-in tariff c, the self-consumption tariff c EV and the electricity price c s is important.
  • a DC topology also referred to as a DC topology, is one in which the electrical cache, that is, the battery in the system is connected directly to a DC circuit, in particular to a DC side of an inverter connected to the solar generator.
  • ⁇ ⁇ ⁇ 0 , ( ⁇ ) is the efficiency of charging and discharging the battery of the
  • Power range AP depends, the power stroke is the difference between PV power and household loads. If AP and k are positive, it is worth charging the battery. If AP is negative and k positive the discharge of the battery is worthwhile. If k is negative, the battery should not be charged or discharged. In this case, either an increased feed or the consumption remains uncovered.
  • feed-in tariff c The electricity price for fed-in electricity
  • Self-consumption tariff c EV Remuneration that the operator of a photovoltaic storage system receives for electricity that is generated there in the PV modules and consumed there in consumers, so-called self-consumption remuneration
  • Electricity price c s The electricity price to be paid for electricity received from the grid.
  • ⁇ ⁇ 0 is the efficiency of the inverter required to convert DC voltage taken from the battery into AC voltage.
  • AC topology which is also referred to as AC topology
  • the yield factor in an AC voltage topology applies only in the case of a discharge, because the loading of the memory, namely in particular the battery, at least in Germany after the
  • control device is prepared to be controlled so that when the power stroke falls below a predetermined lower limit, the load is switched on or off or increased in its consumption so that the power stroke is a predetermined Exceeds the upper limit value, wherein the upper limit value is greater than the lower limit value, in particular at least twice as large, preferably at least three times as large as the lower limit value.
  • the switching off or reduction in consumption of the controllable consumer takes place only when the generated electrical power of the regenerative generator is only slightly above the consumed at the moment power of all consumers, namely less than this lower limit is about, or It is proposed that the controllable consumer is switched on or increased in its consumption only when the regenerative energy generator produces only slightly less power than the consumers of the arrangement consume at the moment, namely less than the lower limit below. This ensures that the power stroke is increased when it is comparatively low and thus there is a poor efficiency. Preferably, the power stroke is then increased significantly, thus achieving an increase in efficiency.
  • the lower limit of the power stroke is variable and is determined depending on a quality criterion.
  • This quality criterion is determined depending on an efficiency of the electrical buffer, namely, depending on an efficiency of charging or discharging the electrical buffer.
  • hangs the quality criterion from the current electricity price namely the electricity price to be paid for the removal of electricity from the connected supply network, and / or is dependent on a current feed-in tariff, namely the current remuneration for electricity that is fed into the connected electrical supply network would be remunerated in the moment.
  • the quality criterion is determined depending on the yield factor k described above, or the described yield factor k is the quality criterion and the consumer is so switched off or increased in its consumption or reduced so that the power stroke increases, if the yield factor k is negative.
  • the electrical intermediate store and / or the controllable consumer are preferably controlled as a function of an efficiency criterion.
  • an efficiency criterion indicates how efficient it would be at present to store electrical power in the electrical buffer or remove electrical power from the electrical buffer. This takes into account the overall efficiency of the producer / consumer arrangement.
  • This efficiency criterion which can also be referred to as a quality criterion, gives a numerical value, the efficiency being higher, the larger this numerical value is.
  • a definition namely that a higher efficiency value indicates efficiency, relates to the application and the corresponding proposed embodiments. In principle, of course, the value can be defined in exactly the opposite way, if the corresponding action consequences are also adapted accordingly.
  • the electrical buffer be used only when high efficiency exists.
  • the electrical buffer is not considered as a consumer, and otherwise not considered as an electrical energy generator.
  • the yield factor k described above can be used.
  • the efficiency limit can assume the value 0.
  • the electrical buffer would therefore be used when the yield factor k and thus the Efficiency criterion is positive. If k is 0 or negative, ie does not exceed the value 0 set as the limit, it is proposed not to activate the electrical buffer.
  • control device is for controlling the inverter and / or for controlling the electrical temporary storage and / or for controlling the regenerative
  • this control device can be connected to at least one of these three units, namely the inverter or another feed unit, the electrical buffer and the regenerative generator.
  • the control device is installed in one of these devices.
  • the control device may be part of the inverter and may thus also control it and also be connected via control connections to the electrical buffer and / or the regenerative generator.
  • the control device takes over in particular parts of the control tasks, namely in particular the predetermination of specific control objectives.
  • the individual elements that is, for example, the electrical buffer or regenerative generator, then have their own control devices and use, for example.
  • electrical power that has become additionally available by switching off or reducing the controlled load it is fed into the electrical supply network and / or it is cached in the electrical buffer.
  • electrical power which is additionally required by the connection or in the power increase of the controlled consumer, it is proposed to obtain these from the electrical supply network and / or to obtain them from the electrical buffer. This proposal is to store electrical power in the latch, injecting electrical power into the connected one
  • an electrical buffer is in particular coupled via a battery charging controller with the DC voltage intermediate circuit of the inverter.
  • Discharging or loading or unloading of the electrical buffer is then carried out directly so that this energy is taken from the electrical intermediate circuit of the inverter or is fed there.
  • the energy generated by the solar generator or by the solar modules is given directly or indirectly to the intermediate circuit memory.
  • a control can now be done so that in particular an electronic
  • Management system gives the battery charging controller specifications for loading and unloading and thus for loading and unloading the DC link. This loading and unloading thus has an immediate effect on this DC voltage intermediate circuit of the inverter. The inverter can then, in particular without further information to obtain this, due to the existing energy in the DC intermediate circuit adjust its feed.
  • a building complex in particular a residential building with one or more residential units, proposed, wherein the building complex is formed with a control device according to at least one of the embodiments described above.
  • a building complex comprises a plurality of electrical consumers, at least one of which is a controllable consumer.
  • the building complex comprises a regenerative energy generator, in particular a solar system, for generating electrical energy or electrical power.
  • the regenerative energy generator can, for example, on a roof of the
  • the building complex could include only a house, or the regenerative energy generator is wholly or partially separately.
  • the building complex comprises an electrical buffer for storing electrical energy in order to also have available electric power when the regenerative power generator can not generate enough or not enough power and a Current drain from an electrical supply network is undesirable.
  • the building complex comprises an inverter for feeding electrical current into a connected electrical alternating voltage network. Such an inverter or other feed unit generates for feeding a corresponding single-phase or three-phase alternating current with each required amplitude, frequency and
  • controllable load is designed as a variable base load, or the controllable load comprises a variable base load, or the controllable load is part of a variable base load.
  • a variable base load a hot water tank, a cooling system or a heat pump.
  • variable basic loads are consumers who regularly need electrical power, but within certain limits, in particular within certain time limits, variable can be switched on or off.
  • they may also be variably throttled in performance if the power has previously been throttled and / or throttled to zero.
  • an inverter for converting a direct electrical current into an alternating electrical current, which is intended for use in a building complex according to one of the described embodiments and / or which comprises a control device according to one of the preceding embodiments.
  • it is advantageous to combine an inverter with a described control device. Both can already be matched to each other during production and advantageously be accommodated in a housing.
  • FIG. 1 shows a PV storage system in a DC topology.
  • Fig. 2 shows a PV storage system in an AC topology.
  • FIG. 3 is a graph illustrating the frequency of different power strokes and associated gain factors, based on a DC-topology PV storage system.
  • Fig. 4 is a graph showing the frequency of different power strokes and associated yield factors, based on a PV memory system in AC topology.
  • Fig. 5 shows two performance curves over a daily routine when using different control.
  • Switching blocks in particular usually stand for element classes or device classes.
  • the PV storage system 1 essentially comprises a PV module 2 for generating a direct electrical current, an inverter 4 for converting a direct electrical current into an alternating electrical current, a battery storage 6 for buffering electrical energy and a consumer arrangement 8, the plurality of consumers, including a controllable consumer.
  • a PV storage system may also be referred to as a generator / consumer arrangement.
  • the PV module 2 of the PV storage system 1 is representative of a regenerative energy generator, in particular a solar generator.
  • the internal topology of this representative PV module 2 is not important.
  • a so-called MPP tracker 10 is provided.
  • the MPP tracker 10 which is also representative of several MPP trackers here, then provides a corresponding DC current or a corresponding DC voltage to a common DC voltage intermediate circuit 12, which is shown here for the sake of simplicity as a capacitor.
  • the inverter 4 then generates an AC voltage which is applied to an internal network 14, namely an electrical AC voltage network 14 internal to the PV storage system 1, which can also be a three-phase electrical internal network 14.
  • This electrical internal network 14 is coupled to the consumer device 8 and supplies the consumers there. These consumers can in particular be household consumers, so that the consumer arrangement 8 is also provided with the name "household".
  • From the electrical internal network 14 can also be fed into an electrical supply network 16 and it can also be electrical energy from the electrical
  • Supply network 16 are removed and then available directly in the internal network 14.
  • the battery 6 or the battery storage 6 is connected directly to the DC intermediate circuit 12 via a battery charge regulator 18. From here, the battery storage 6 can record electrical power via the battery charging regulator 18 or via the battery charge regulator 18 to the battery charger
  • the control device 20 is provided, which is in particular coupled to the inverter 4 and the load arrangement 8.
  • a control device 20 may also be referred to as an electronic management system EMS.
  • the central control device can control the inverter 4 accordingly, at least with regard to default values.
  • the charging or discharging of the battery charge controller 18 can control, which for this either depending on the power, in particular measurable voltage at the DC voltage intermediate circuit 12, controls a charge or discharge or the corresponding
  • a coupling with the control device 20 may be provided, which is not shown in Fig. 1.
  • a feed-in measuring unit 22 is provided, which captures electrical power from the internal network 14 into the electrical supply network 16 as needed. It knows the current power requirement of the overall budget and delivers this data to the EMS.
  • FIG. 2 shows another embodiment of a PV storage system 1 ', which shows an AC topology. It also has a PV module 2, an inverter 4, a
  • the internal network 14 is also connected to an electrical supply network 16 via a feed-in measuring unit 22.
  • the AC topology of FIG. 2 has a structure in which the battery storage 6 is coupled via the battery charging controller 18 to a battery buffer 24.
  • the battery inverter 26 can supply electrical energy from the internal AC voltage network 14 to the battery buffer 24 by means of rectification for charging the battery storage 6. From this battery cache 24, the battery charger can use the appropriate energy or power and charge the battery so.
  • the battery charging controller 18 is used to provide appropriate power to the battery buffer 24 as a DC voltage. This power provided as DC voltage is then reversed by the battery inverter 26 and fed into the internal network 14 for further use.
  • a control device 20 ' is also provided here, but according to the embodiment shown is coupled between the consumer arrangement 8 and the battery inverter 26.
  • the control of at least one controllable load of the load assembly 8 in conjunction with the use of the battery memory 6, which is ultimately controlled by the battery inverter 26, is important.
  • the battery charging controller 18 may eventually charge or discharge the battery storage 6 depending on the power available at the battery buffer 24.
  • further connections of the control device 20 'with further elements are preferably present, such as the inverter 4 and / or the PV module 2 and / or the MPP tracker and / or the feed-in measuring unit 22, in order to control these and / or by measuring values of these To consider elements.
  • FIG. 3 and 4 each show a frequency of different power strokes as a bar graph and, depending on the respective power stroke, a yield factor, namely the yield factor k as described above or also given as an equation.
  • FIG. 3 relates to a DC topology, as shown in FIG. 1
  • FIG. 4 relates to an AC topology, as shown in FIG. Accordingly, the equation of the
  • FIGS. 3 and 4 show, with the bar chart 50, the evaluation of data recorded over an entire year. Accordingly, it can be seen from FIG. 3 that a very small power stroke, namely of approximately 200 W, has occurred over the year over 1 000 times. The next most common value was a power stroke of about 400 W, which occurred about 2,000 times in the same year.
  • the yield factor characteristic 52 is plotted against the power stroke, which is referred to above as AP. Concrete values were entered here, which are used as a basis throughout the year, whereby mean values were used if values fluctuated. With this yield factor, which is plotted as yield factor characteristic curve 52, the storage of electrical energy in the battery storage, ie the electrical buffer, is only efficient if the value is greater than zero.
  • FIG. 3 shows that for most of the power strokes that have occurred, which are represented in FIG. 3 by a first vertical bar, the associated yield factor is below 0 and thus not advisable for storing electrical power and removing electrical power from the memory, that is would be inefficient.
  • FIG. 4 A similar result is also shown in FIG. 4 for the AC topology, wherein a positive value for the yield factor results only at a power stroke of 800 W.
  • the distribution of power strokes is quite similar in the DC topology of FIG. 3 and the AC topology of FIG.
  • Both figures thus show the yield factor as a function of the power stroke and a histogram of the actually observed power strokes, as they occurred in an underlying household. A large part of the power strokes thus finds in one area instead of battery use, because the yield factor is negative, ie the feed-in tariff is higher than expected by future use of income.
  • DSM load management
  • the present proposal refers to significantly changing power strokes, but not turning on as many consumers as possible when power is available or shutting down or reducing as many consumers as possible when power is low.
  • the proposed solution also creates the possibility of controlling only a few controllable consumers, in particular only one or only two, and, as proposed, switching on or off or increasing or decreasing their consumption.
  • a basic idea of the proposed solution is therefore that when a power stroke is so low that storage or discharge is not worthwhile to switch a load on or off, so that the power stroke increases and the yield factor becomes positive.
  • Fig. 5 is for a PV storage system with a 5 kWp system, so with a solar system that can deliver 5 kW, and real household data, ie usual consumption of a household, a course for a summer day of two control concepts, so two different set control devices shown.
  • the characteristic curve 70 shows a conventional load curve, namely the consumption in W where against the characteristic 72 the
  • Consumption history shows when a proposed improvement has been applied. It was assumed that the control device or the control method used a Consumers of 500 W can throttle and start, while the total daily load is maintained.
  • the course 72 of the proposed improvement in efficiency frequently fluctuates around the value of the comparison curve according to characteristic curve 70.
  • the comparison characteristic 70 assumes an average value of approximately 250 W.
  • the course of the proposed improvement changes between the values 0 and 500 W.
  • approximately the same average power is consumed. However, it is influenced on the power stroke.
  • a yield on the day of 4.96 euros without proposed improvement resulted, which could be increased to 5.32 euros by the proposed improvements. This corresponds to an increase of 7.2 percent.
  • the proposed solution thus improves upon such prior art which relies on shifting a certain volume of loads, i. It must be moved very much, even smaller loads, so that the own consumption of solar power is significantly increased.
  • using a PV storage system can even make operation as a whole even more inefficient, as load strokes are reduced and not amplified.
  • Advantages of the proposed solution include that the load management can be limited to one to two variable loads. This significantly reduces the complexity of the installation and the control. Besides, the way of using is different.
  • the load stroke i. Difference between PV power and household load, optimized. This value can be optimized, for example, even if the PV power is equal to 0, as is partially the case with FIG. 5, namely in the night between about 21:15 in the evening until 4:30 in the morning ,

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung (20) zur Verwendung in einer Erzeuger-/Verbraucher-Anordnung (1) zum Erzeugen und Verbrauchen elektrischer Energie, und die Anordnung umfasst mehrere elektrische Verbraucher (8), von denen wenigstens einer ein steuerbarer Verbraucher ist, einen regenerativen Energieerzeuger (2), insbesondere eine Solaranlage (2), zum Erzeugen elektrischer Energie, einen elektrischen Zwischenspeicher (6), zum Speichern elektrischer Energie und eine Einspeisemesseinheit (22), die den Lastfluss vom Haus()in ein elektrisches Versorgungsnetz (16) oder die aktuellen Verbrauch (8) misst, wobei die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, den steuerbaren Verbraucher abzuschalten oder in seinem Verbrauch zu reduzieren, wenn der regenerative Energieerzeuger (2) mehr elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher (8) der Anordnung (1) aktuell zusammen verbrauchen, und/oder wobei die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, den steuerbaren Verbraucher zuzuschalten oder in seinem Verbrauch zu erhöhen, wenn der regenerative Energieerzeuger (2) weniger elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher (8) der Anordnung (1) aktuell zusammen verbrauchen und/oder ein Leistungshub ΔP den Betrag der Differenz zwischen der aktuell erzeugten Leistung des regenerativen Energieerzeugers (2) und der verbrauchten Leistung der Verbraucher (8) der Anordnung (1) bezeichnet, und die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, die Anordnung (1) so zu steuern, insbesondere den wenigstens einen steuerbaren Verbraucher so zu- oder abzuschalten oder in seinem Verbrauch so zu erhöhen oder zu verringern, dass der Leistungshub ΔP vergrößert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Photovoltaikspeichersystem Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Verwendung in einem
Photovoltaikspeichersystem, sowie ein Photovoltaikspeichersystem als solches.
Photovoltaikspeichersysteme sind allgemein bekannt. Hierbei handelt es sich um ein System mit Photovoltaikmodulen, die aus Sonnenlicht Strom erzeugen und auch als Solargeneratoren bezeichnet werden. Weiterhin sind Verbraucher vorhanden, die den elektrischen Strom verbrauchen. Hierbei kann es sich insbesondere um Haushaltsverbraucher handeln und das
Photovoltaikspeichersystem kann ein Einfamilienhaus oder ein Mehrfamilienhaus sein oder bspw. auch mehrere Haushalte, die zusammen den Solargenerator betreiben bzw. zusammen die elektrische Energie des Solargenerators nutzen. Grundsätzlich liegt hier der Selbstversorgungsgedanke zugrunde, demnach sich diese Haushalte durch den Solarstrom ihrer eigenen Solaranlage selbst versorgen. Dabei ist es unerheblich, ob diese
Selbstversorgung bilanziell, d.h. über einen Austausch mit einem angeschlossenen elektrischen Netz, oder physikalisch, dass heißt über die Bildung eines Inselnetzes erfolgt. Um Schwankungen der erzeugten Leistung seitens der Solargeneratoren als auch des Strombedarfs seitens der Verbraucher auszugleichen, können elektrische Zwischenspeicher vorgesehen sein. Wird mehr elektrische Leistung erzeugt als verbraucht, kann diese zwischengespeichert werden. Wird weniger elektrische Leistung erzeugt als von den Verbrauchern benötigt wird, kann entsprechende zusätzliche Leistung aus dem Zwischenspeicher zum Ausgleichen verwendet werden.
PV-Speichersysteme sind bspw. bekannt aus M. Castillo-Cagigal, A Gutierrez, F. Monasterio- Huelin, E. Caamano-Martin, D. Masa, and J. Jimenez-Leube, "A semi-distributed electric demand-side management System with PV generation for self-consumption enhancement", Energy Conversion and Management, vo.. 52, no. 7, pp. 2659-2666, Jul. 201 1 ; M. Castillo- Cagigal et al., "Self-consumption of PV electricity with active demand side management: The Gedelos-PV System", in Proceedings of the 25th European photovoltaic and solar energy Conference, 2010, no. September, pp. 6 - 10; E. Caamano-Martin et al., "Optimizing PV use through active demand side management", in 24 European Photovoltaic Solar Energy Conference, 21 - 25 September 2009, Hamburg, Germany, 2009, no 1 ; DE 20 2008 015 537, DE 696 03 155 T2 und DE 60 2004 010 559 T2.
Wenn dauerhaft, also insbesondere bedingt durch die Dimensionierung der Solaranlage, zu viel Leistung vorhanden ist, kann diese insbesondere mittels einer Einspeiseeinheit in ein angeschlossenes elektrisches Versorgungsnetz eingespeist werden und ist vom Betreiber des elektrischen Versorgungsnetzes zu vergüten. Ebenso kann bei einem dauerhaften Energieunterangebot in dem PV-Speichersystem, insbesondere wenn die Solaranlage für die angeschlossenen Verbraucher zu klein dimensioniert ist, Strom aus dem angeschlossenen elektrischen Versorgungsnetz entnommen werden und muss entsprechend bezahlt werden.
Weiterhin ist es bekannt, in einem solchen Photovoltaikspeichersystem, das auch als PV- Speichersystem abgekürzt werden kann, steuerbare Verbraucher vorzusehen. Solche steuerbaren Verbraucher sind tolerant hinsichtlich ihrer zeitlichen Verwendung. D.h. sie können in gewissen Grenzen zu einem beliebigen Zeitpunkt ein- oder ausgeschaltet werden oder ggf. auch in ihrem Verbrauch quantitativ eingestellt werden. Bspw. ist ein Kühlschrank oder
Kühlhaus ein verhältnismäßig träges Systems, bei dem das Kühlaggregat häufig problemlos bspw. eine halbe Stunde eher oder eine halbe Stunde später eingeschaltet werden kann. Liegt also bspw. kurzfristig ein Leistungsunterangebot vor, weil sich bspw. eine Wolke vor die Solaranlage geschoben hat, kann der steuerbare Verbraucher ausgeschaltet werden oder zunächst nicht eingeschaltet werden, bis sich die Situation wieder verändert hat. Ebenso kann der Verbraucher zugeschaltet werden, wenn gerade ein Energieüberangebot vorliegt, das auch durch einen geringen Leistungsbedarf begründet sein kann.
Das beschriebene Konzept weist jedoch in der praktischen Umsetzung einige Nachteile auf. Insbesondere kann es sich in bestimmten Situationen als sehr ineffizient herausstellen. Wird nämlich elektrische Leistung in den Zwischenspeicher eingespeichert oder aus dem
Zwischenspeicher entnommen, so wird für diesen Vorgang auch Energie benötigt. Besonders dann, wenn wenig Leistung in den Zwischenspeicher eingespeist oder wenig Leistung aus dem Zwischenspeicher entnommen wird, wird im Verhältnis dazu viel Leistung für den Speichervorgang bzw. den Entnahmevorgang benötigt. Die Verluste sind hierbei also sehr groß und können im Ergebnis für das gesamte System zu einer gewissen Ineffizienz führen.
Ähnliches gilt für das Einspeisen elektrischer Energie in das elektrische Versorgungsnetz. Wird nur wenig Leistung eingespeist, ist der Anteil der Verlustleistung der Einspeiseeinheit, also insbesondere eines entsprechenden Wechselrichters, vergleichsweise groß und wirkt sich in der Gesamtenergiebilanz nachteilig aus.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, wenigstens eines der o.g. Probleme zu adressieren und Verbesserungen vorzuschlagen. Insbesondere soll eine Lösung vorgeschlagen werden, bei der ein PV-Speichersystem effizienter genutzt werden kann.
Zumindest soll eine Alternative vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird eine Steuervorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen. Diese Steuervorrichtung ist für die Verwendung in einem PV-Speichersystem vorbereitet, nämlich einer Anordnung zum Erzeugen und Verbrauchen elektrischer Energie. Diese Anordnung, also das PV-Speichersystem, umfasst mehrere elektrische Verbraucher, von denen wenigstens einer ein steuerbarer Verbraucher ist. Weiterhin umfasst die Anordnung einen regenerativen Energieerzeuger, insbesondere eine Solaranlage, zum Erzeugen elektrischer Energie, nämlich im Ergebnis elektrischen Stroms. Weiterhin umfasst die Anordnung einen elektrischen Zwischenspeicher zum Speichern elektrischer Energie. Schließlich umfasst diese Anordnung auch eine Einspeisemesseinheit zum Messen in das elektrische Versorgungsnetz eingespeisten
Stroms und/oder daraus entnommenen Stroms. Eine Einspeiseeinheit kann vorgesehen, und insbesondere als Frequenzumrichter oder Frequenzwechselrichter ausgebildet sein.
Die hierfür vorbereitete Steuervorrichtung ist nun so vorbereitet, dass der steuerbare Verbraucher abgeschaltet oder in seinem Verbrauch reduziert wird, wenn der regenerative Energieerzeuger mehr elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher der Anordnung aktuell zusammen verbrauchen. Die Steuervorrichtung ist also entsprechend mit dem Verbraucher direkt oder indirekt gekoppelt oder für eine solche Kopplung vorbereitet und kann ihn in der beschriebenen Weise steuern, nämlich abschalten oder in seinem Verbrauch reduzieren. Dabei wird vorgeschlagen, dass der steuerbare Verbraucher bei einem Energieüberangebot abgeschaltet oder in seiner Leistung reduziert wird. Es wird als im Grunde genau das Gegenteil von dem gemacht, was bisherige Systeme vorschlagen. Nämlich statt den steuerbaren Verbraucher zum Verbrauchen zumindest eines Teils der überschüssigen Leistung zu verwenden, wird vorgeschlagen, ihn abzuschalten oder zu reduzieren. Im Ergebnis wird das vorhandene Leistungsüberangebot in dem PV-Speichersystem noch erhöht. Genau dieser Effekt ist erfindungsgemäß auch gewünscht, nämlich dieses Leistungsüberangebot, das dem
Betrage nach als Leistungshub bezeichnet wird, zu erhöhen. Ist dieser Leistungshub groß, arbeiten die anderen Systeme, nämlich der elektrische Zwischenspeicher und/oder die Einspeiseeinheit effizient. Entsprechend wird außerdem oder alternativ vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung dazu vorbereitet ist, den steuerbaren Verbraucher zuzuschalten oder in seinem Verbrauch zu erhöhen, wenn der regenerative Energieerzeuger weniger elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher der Anordnung in dem Moment zusammen verbrauchen. Demnach wird also vorgeschlagen, den steuerbaren Verbraucher zuzuschalten oder in seinem Verbrauch zu erhöhen, wenn ein Leistungsunterangebot besteht. Es wird also vorgeschlagen, dieses Leistungsunterangebot noch zu verstärken. Somit wird auch hier die Differenz zwischen Leistungsangebot und Leistungsbedarf dem Betrage nach erhöht. Es wird also auch hier vorgeschlagen, den Leistungshub zu erhöhen. Entsprechend arbeitet nun auch der Zwischenspeicher bei der Abgabe elektrischer Leistung effizienter, so dass die Gesamteffizienz des Systems erhöht werden kann.
Zum Erfassen des aktuellen Lasthubs, insbesondere um diesen hinreichend genau zu messen, ist eine Einspeisemesseinheit vorgesehen. Diese misst den in das elektrische Versorgungsnetz eingespeisten Strom bzw. den daraus entnommenen Strom, um dadurch den aktuellen Lasthub zu erfassen. Gemäß einer Variante ist eine solche Lastmesseinheit 3-phasig an einem
Einspeisepunkt vorgesehen, nämlich an einem Punkt an dem die Erzeuger- Λ erbraucheranordnung, die generell auch als Erzeuger-A/erbrauchersystem bezeichnet werden kann, elektrisch mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden ist. Gemäß anderen Ausführungsformen kann eine solche Messeinheit auch an anderen Stellen vorgesehen sein, wie bspw. an einer Verbindung zu angeschlossenen Verbrauchern, oder anderswo in dem Wechselspannungsnetz der Erzeuger-A/erbraucheranordnung. Die Messeinheit kann bspw. auch im Wechselrichter angeordnet sein. Ebenfalls kommt ergänzend oder alternativ in Betracht, dass die Messeinheit nur 1-phaisg oder 2-phasig misst und/oder ausgebildet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu vorbereitet, die Anordnung insgesamt so zu steuern, insbesondere nämlich den wenigstens einen steuerbaren Verbraucher so zu- oder abzuschalten oder in seinem Verbrauch zu erhöhen oder zu verringern, dass der Leistungshub vergrößert wird.
Erfindungsgemäß wurde nämlich erkannt, dass es für den erfolgreichen Betrieb eines Photovoltaikspeichersystems sinnvoll ist, eine Effizienzbetrachtung vorzunehmen, anhand derer entschieden wird, in wieweit das Laden oder Speichern einer bestimmten Leistung sinnvoll ist. Maßgeblich oder zumindest wichtig ist dabei der Leistungshub AP , der sich aus der Differenz der momentan PV-Leistung, also der momentanen erzeugten Leistung, und der momentanen verbrauchten Leistung, insbesondere der momentanen Haushaltsleistung ergibt. Weiterhin ist der Einspeisetarif c, , der Eigenverbrauchstarif cEV und der Strompreis cs wichtig.
Für PV-Speichersysteme, die eine Gleichspannungstopologie verwenden, entscheidet der sog. Ertragsfaktor k über die Be- und Entladung eines elektrischen Speichers, insbesondere einer entsprechenden Batterie. Eine Gleichspannungstopologie, die auch als DC-Topologie bezeichnet wird, ist eine bei der der elektrische Zwischenspeicher, also die Batterie in dem System direkt an einen Gleichspannungskreis, insbesondere an einer Gleichspannungsseite eines Wechselrichters, die mit dem Solargenerator verbunden ist, angeschlossen ist. Der Ertragsfaktor k bestimmt sich bei dieser Speichersystemart vereinfacht nach der folgenden Formel: k = {cEv + cs)nl,DC (AP)- c, .
Hierbei ist ηΒ Ο0, (ΑΡ) der Wirkungsgrad des Ladens bzw. Entladens der Batterie, der von dem
Leistungshub AP abhängt, der Leistungshub ist dabei die Differenz aus PV-Leistung und den Haushaltslasten. Ist AP und k positiv, lohnt sich das Laden der Batterie. Ist AP negativ und k positiv lohnt sich die Entladung der Batterie. Ist k negativ sollte die Batterie nicht Be- oder Entladen werden. In diesem Fall erfolgt entweder eine erhöhte Einspeisung oder der Verbrauch bleibt ungedeckt.
Dabei ist Einspeisetarif c, : Der Strompreis für eingespeisten Strom
Eigenverbrauchstarif cEV : Vergütung, die der Betreiber eines Photovoltaikspeichersystems für Strom erhält, der dort in den PV-Modulen erzeugt und dort in Verbrauchern verbraucht wird, so genannte Eigenverbrauchsvergütung
Strompreis cs : Der Strompreis der für Strom zu bezahlen ist, der aus dem Netz bezogen wird. Für Speichersysteme, die eine Wechselspannungstopologie verwenden, also eine Topologie bei der der elektrische Speicher, insbesondere eine elektrische Batterie, eigenständig mit einem Wechselspannungsnetz verbunden ist, an den die Verbraucher angeschlossen sind, berechnen sich der Ertragsfaktor k wie folgt: k = cEv + ^ ,DC (AP)n c(AP) - ci .
Hierbei ist ηΑ0 der Wirkungsgrad des Wechselrichters, der benötigt wird, um aus der Batterie entnommene Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln.
Es ist zu beachten, dass der Ertragsfaktor bei einer Wechselspannungstopologie, die auch als AC-Topologie bezeichnet wird, nur für den Fall einer Entladung gilt, weil das Laden des Speichers, nämlich insbesondere der Batterie, jedenfalls in Deutschland nach dem
Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) als Eigenverbrauch gewertet wird, unabhängig von auftretenden Verlusten.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung dazu vorbereitet, so gesteuert zu werden, dass dann, wenn der Leistungshub einen vorbestimmten Untergrenzwert unterschreitet, der Verbraucher so zu- bzw. abgeschaltet wird oder in seinem Verbrauch so erhöht bzw. verringert wird, dass der Leistungshub einen vorbestimmten Obergrenzwert überschreitet, wobei der Obergrenzwert größer ist, als der Untergrenzwert, insbesondere wenigstens doppelt so groß, vorzugsweise wenigstens dreimal so groß, wie der Untergrenzwert. Es wird somit vorgeschlagen, dass das Abschalten oder im Verbrauch Reduzieren des steuerbaren Verbrauchers erst erfolgt, wenn die erzeugte elektrische Leistung des regenerativen Erzeugers nur wenig über der in dem Moment verbrauchten Leistung aller Verbraucher liegt, nämlich um weniger als diesen Untergrenzwert darüber liegt, bzw. es wird vorgeschlagen, dass der steuerbare Verbraucher erst dann zugeschaltet bzw. in seinem Verbrauch erhöht wird, wenn der regenerative Energieerzeuger nur etwas weniger Leistung erzeugt, als die Verbraucher der Anordnung in dem Moment zusammen verbrauchen, nämlich um weniger als den Untergrenzwert darunter liegt. Hierdurch wird erreicht, dass der Leistungshub dann erhöht wird, wenn er vergleichsweise gering ist und somit eine schlechte Effizienz vorliegt. Vorzugsweise wird der Leistungshub dann signifikant erhöht, um somit eine Effizienzsteigerung zu erreichen.
Vorzugsweise ist der Untergrenzwert des Leistungshubs variabel und wird abhängig von einem Gütekriterium bestimmt. Dieses Gütekriterium wird dabei abhängig von einem Wirkungsgrad des elektrischen Zwischenspeichers, nämlich abhängig von einem Wirkungsgrad des Ladens oder Entladens des elektrischen Zwischenspeichers, bestimmt. Außerdem oder alternativ hängt das Gütekriterium vom aktuellen Strompreis ab, nämlich dem Strompreis der für die Entnahme elektrischen Stroms aus dem angeschlossenen Versorgungsnetz zu bezahlen ist, und/oder ist abhängig von einem aktuellen Einspeisetarif, nämlich der aktuellen Vergütung für elektrischen Strom, der beim Einspeisen in das angeschlossene elektrische Versorgungsnetz in dem Moment vergütet würde. Außerdem oder alternativ wird das Gütekriterium abhängig von dem oben beschriebenen Ertragsfaktor k bestimmt, oder der beschriebene Ertragsfaktor k ist das Gütekriterium und der Verbraucher wird so zu- bzw. abgeschaltet oder in seinem Verbrauch so erhöht bzw. verringert, dass sich der Leistungshub erhöht, wenn der Ertragsfaktor k negativ ist.
Vorzugsweise wird der elektrische Zwischenspeicher und/oder der steuerbare Verbraucher abhängig von einem Effizienzkriterium gesteuert. Ein solches Effizienzkriterium sagt aus, wie effizient derzeit ein Speichern elektrischer Leistung in dem elektrischen Zwischenspeicher oder ein Entnehmen elektrischer Leistung aus dem elektrischen Zwischenspeicher wäre. Dabei wird die Gesamteffizienz der Erzeuger-/Verbraucher-Anordnung berücksichtigt. Dieses Effizienzkriterium, das aus auch als Gütekriterium bezeichnet werden kann, gibt einen Zahlenwert an, wobei die Effizienz umso höher ist, je größer dieser Zahlenwert ist. Auf eine solche Definition, nämlich dass ein höherer Effizienzwert eine Effizienz angibt, beziehen sich die Anmeldung und die entsprechenden vorgeschlagenen Ausführungsformen. Grundsätzlich kann natürlich auch der Wert genau umgekehrt definiert werden, wenn die entsprechenden Handlungskonsequenzen auch entsprechend angepasst werden. Somit wird nun vorgeschlagen, dass der elektrischen Zwischenspeicher nur verwendet wird, wenn eine hohe Effizienz vorliegt. Außerdem oder alternativ wird vorgeschlagen, den steuerbaren Verbraucher bei geringer Effizienz so anzusteuern, dass sich der Leistungshub erhöht und damit die Effizienz erhöht, wobei als Konsequenz dann der elektrische Zwischenspeicher verwendet werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass zum Ansteuern des steuerbaren Verbrauchers ein
Leistungshub zugrundegelegt wird, der, wie oben beschrieben, die Differenz zwischen elektrischer Leistung des regenerativen Energieerzeugers und der verbrauchten Leistung der Verbraucher der Anordnung zugrundelegt. Der elektrische Zwischenspeicher wird hierbei nicht als Verbraucher betrachtet, und im Übrigen auch nicht als elektrischer Energieerzeuger betrachtet.
Als Effizienzkriterium kann bspw. der oben beschriebene Ertragsfaktor k zugrundegelegt werden. Dabei kann die Effizienzgrenze den Wert 0 annehmen. Der elektrische Zwischenspeicher würde also dann verwendet werden, wenn der Ertragsfaktor k und damit das Effizienzkriterium positiv ist. Ist k 0 oder negativ, überschreitet also den als Grenze festgesetzten Wert 0 nicht, wird vorgeschlagen, den elektrischen Zwischenspeicher nicht anzusteuern.
Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung zum Steuern des Wechselrichters und/oder zum Steuern des elektrischen Zwischenspeichers und/oder zum Steuern des regenerativen
Erzeugers vorbereitet. Insbesondere kann diese Steuervorrichtung mit wenigstens einer dieser drei Einheiten, nämlich dem Wechselrichter oder einer anderen Einspeiseeinheit, dem elektrischen Zwischenspeicher und dem regenerativen Erzeuger, verbunden sein. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung in einem dieser Geräte eingebaut. Bspw. kann die Steuervorrichtung Teil des Wechselrichters sein und kann diesen damit auch steuern und außerdem über Steuerverbindungen mit dem elektrischen Zwischenspeicher und/oder dem regenerativen Erzeuger verbunden sein. Dabei übernimmt die Steuervorrichtung insbesondere Teile der Steueraufgaben, nämlich insbesondere das Vorgeben bestimmten Steuerziele. Die einzelnen Elemente, also bspw. der elektrische Zwischenspeicher oder regenerative Erzeuger, können dann eigene Steuereinrichtungen aufweisen und verwenden, bspw. einen Laderegler des elektrischen Zwischenspeichers oder einen sog. MPP-Tracker des regenerativen Energieerzeugers.
Vorzugsweise wird elektrische Leistung, die durch das Abschalten oder Reduzieren des gesteuerten Verbrauchers zusätzlich verfügbar geworden ist, it in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist und/oder sie wird in dem elektrischen Zwischenspeicher zwischengespeichert. Für elektrische Leistung, die durch das Zuschalten oder in der Leistung Erhöhen des gesteuerten Verbrauchers zusätzlich benötigt wird, wird vorgeschlagen, diese aus dem elektrischen Versorgungsnetz zu beziehen und/oder sie aus dem elektrischen Zwischenspeicher zu beziehen. Durch diesen Vorschlag wird ein Speichern elektrischer Leistung in den Zwischenspeicher, ein Einspeisen elektrischer Leistung in das angeschlossene
Versorgungsnetz, ein Entnehmen elektrischer Leistung aus dem Zwischenspeicher und/oder Entnehmen elektrischer Leistung aus dem Versorgungsnetz in effizienterer Weise vorgeschlagen. Insbesondere das vorgeschlagene leistungshubabhängige Steuern des elektrischen Verbrauchers verschiebt dabei die Speicher-, Einspeise- oder Entnahmevorgänge und beeinflusst dadurch die Gesamteffizienz des gesamten Systems, also der gesamten
Erzeuger-A/erbraucher-Anordnung. Somit wird nicht alleine auf die jeweils absolut vorhandene von dem regenerativen Energieerzeuger verfügbare Leistung geschaut und versucht hiervon soviel wie möglich in dem PV-Speichersystem zu verwerten bzw. es wird auch nicht nur versucht, so wenig wie möglich Leistung aus dem elektrischen Versorgungsnetz zu entnehmen, sondern es wird die Gesamteffizienz der involvierten Elemente mit berücksichtigt, insbesondere der Effizienz zum Einspeichern elektrischer Leistung in dem Zwischenspeicher zum Entnehmen elektrischer Leistung aus dem Zwischenspeicher, als auch die Effizienz zum Einspeisen elektrischer Leistung in das Versorgungsnetz.
Vorzugsweise ist ein elektrischer Zwischenspeicher insbesondere über einen Batterieladeregler mit dem Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichters gekoppelt. Ein Laden oder
Entladen bzw. ein Beladen oder Entladen des elektrischen Zwischenspeichers erfolgt dann direkt so, dass diese Energie dem elektrischen Zwischenkreis des Wechselrichters entnommen wird bzw. dort eingespeist wird. Dabei wird auch die vom Solargenerator bzw. von den Solarmodulen erzeugte Energie auf den Zwischenkreisspeicher direkt oder indirekt gegeben. Eine Steuerung kann nun so erfolgen, dass insbesondere ein elektronisches
Managementsystem den Batterieladeregler Vorgaben zum Be- und Entladen und damit zum Be- und Entladen des Zwischenkreises gibt. Dieses Be- und Entladen wirkt sich somit unmittelbar auf diesen Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichters aus. Der Wechselrichter kann dann, insbesondere ohne weitere Informationen hierzu zu erhalten, aufgrund der vorhandenen Energie im Gleichspannungszwischenkreis seine Einspeisung anpassen. Er speist entsprechend nur die verfügbare Energie, insbesondere abhängig von einer Spannung im Gleichspannungszwischenkreis, in das angeschlossene Netz ein, nämlich in das angeschlossene Wechselspannungsnetz, was wiederum auch zu einer Einspeisung im Ergebnis in ein angeschlossenes Versorgungsnetz führen kann, je nach Bedarf der Verbraucher im Wechselspannungsnetz. Somit erfolgt also über dieses elektronische Managementsystem eine Steuerung des Wechselrichters in indirekter Weise, nämlich dadurch, dass der Batterieladeregler entsprechend mit Informationen, nämlich mit Vorgabewerten zum Be- und Entladen versorgt wird.
Ebenfalls wird ein Gebäudekomplex, insbesondere ein Wohngebäude mit einer oder mehreren Wohneinheiten, vorgeschlagen, wobei der Gebäudekomplex mit einer Steuervorrichtung gemäß wenigstens einer der vorstehend erläuterten Ausführungsformen ausgebildet ist. Ein solcher Gebäudekomplex umfasst mehrere elektrische Verbraucher, von denen wenigstens einer ein steuerbarer Verbraucher ist. Außerdem umfasst der Gebäudekomplex einen regenerativen Energieerzeuger, insbesondere eine Solaranlage, zum Erzeugen elektrischer Energie bzw. elektrischer Leistung. Der regenerative Energieerzeuger kann dabei bspw. auf einem Dach des
Gebäudekomplexes angeordnet sein, wobei der Gebäudekomplex auch nur ein Haus umfassen könnte, oder der regenerative Energieerzeuger ist ganz oder teilweise separat aufgestellt. Weiterhin umfasst der Gebäudekomplex einen elektrischen Zwischenspeicher zum Speichern elektrischer Energie, um auch elektrische Leistung verfügbar zu haben, wenn der regenerative Energieerzeuger gerade nicht oder nicht genug Leistung erzeugen kann und eine Stromentnahme aus einem elektrischen Versorgungsnetz ungewünscht ist. Weiterhin oder alternativ umfasst der Gebäudekomplex einen Wechselrichter zum Einspeisen elektrischen Stroms in ein angeschlossenes elektrisches Wechselspannungsnetz. Ein solcher Wechselrichter oder andere Einspeiseeinheit erzeugt zum Einspeisen einen entsprechenden einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom mit jeweils benötigter Amplitude, Frequenz und
Phase.
Vorzugsweise ist der steuerbare Verbraucher als eine variable Grundlast ausgebildet, oder der steuerbare Verbraucher umfasst eine variable Grundlast, oder der steuerbare Verbraucher ist Teil einer variablen Grundlast. Insbesondere fällt unter eine solche variable Grundlast ein Warmwasserspeicher, eine Kühlanlage oder eine Wärmepumpe. Solche variablen Grundlasten sind Verbraucher, die regelmäßig elektrische Leistung benötigen, aber in gewissen Grenzen, insbesondere in gewissen zeitlichen Grenzen, variabel zu- oder abgeschaltet werde können. Vorzugsweise können sie auch variabel in ihrer Leistung gedrosselt bzw. erhöht werden, wenn die Leistung zuvor gedrosselt, und/oder auf 0 gedrosselt war. Vorzugsweise wird ein Wechselrichter zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom vorgeschlagen, der zur Verwendung in einem Gebäudekomplex gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist und/oder der eine Steuervorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen umfasst. Mit anderen Worten ist es gemäß einer Ausführungsform vorteilhaft, einen Wechselrichter mit einer beschriebenen Steuervorrichtung zu kombinieren. Beides kann bereits bei der Fertigung aufeinander abgestimmt werden und vorteilhafter Weise auch in einem Gehäuse untergebracht sein.
Im Übrigen wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren vorgeschlagen, das genauso funktioniert bzw. arbeitet, wie im Zusammenhang mit wenigstens einer der Ausführungsformen der Steuervorrichtung vorstehend beschrieben wurde bzw. nachfolgend noch beschrieben werden wird.
Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand von Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein PV-Speichersystem in einer DC-Topologie. Fig. 2 zeigt ein PV-Speichersystem in einer AC-Topologie. Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die Häufigkeit unterschiedlicher Leistungshübe sowie zugehörige Ertragsfaktoren darstellt, wobei ein PV-Speichersystem in DC-Topologie zugrundliegt.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das die Häufigkeit unterschiedlicher Leistungshübe sowie gehörige Ertragsfaktoren darstellt, wobei ein PV-Speichersystem in AC-Topologie zugrundeliegt.
Fig. 5 zeigt zwei Leistungsverläufe über einen Tagesablauf bei Verwendung unterschiedlicher Steuerung.
Nachfolgend können ähnliche, aber nicht identische Elemente mit gleichen Bezugszeichen zur Verdeutlichung ihrer grundsätzlichen Übereinstimmung verwendet werden. Insbesondere Schaltblöcke stehen hierbei üblicherweise für Elementeklassen oder Geräteklassen.
Das PV-Speichersystem 1 umfasst im Wesentlichen ein PV-Modul 2 zum Erzeugen eines elektrischen Gleichstroms, einen Wechselrichter 4 zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom, einen Batteriespeicher 6 zum Zwischenspeichern elektrischer Energie und eine Verbraucheranordnung 8, die mehrere Verbraucher, einschließlich eines steuerbaren Verbrauchers umfasst.
Ein PV-Speichersystem kann auch als Erzeuger-A/erbraucher-Anordnung bezeichnet werden. Das PV-Modul 2 des PV-Speichersystems 1 steht repräsentativ für einen regenerativen Energieerzeuger, insbesondere einen Solargenerator. Auf die interne Topologie dieses repräsentativ genannten PV-Moduls 2 kommt es nicht an. Zum Einstellen eines vorteilhaften Arbeitspunktes des PV-Moduls, also zum Einstellen möglichst optimaler Werte für Ausgangsspannung und Ausgangsstrom des PV-Moduls 2 im Hinblick auf die gerade vorhandene Sonneneinstrahlung des PV-Moduls 2, ist ein sogenannter MPP-Tracker 10 vorgesehen. Der MPP-Tracker 10, der hier auch repräsentativ für mehrere MPP-Tracker steht, stellt dann einen entsprechenden Gleichstrom bzw. eine entsprechende Gleichspannung an einem gemeinsamen Gleichspannungszwischenkreis 12 bereit, der hier der Einfachheit halber als ein Kondensator dargestellt ist. Ausgehend von der Gleichspannung an diesem Gleichspannungszwischenkreis 12 erzeugt der Wechselrichter 4 dann eine Wechselspannung, die in ein internes Netz 14 gegeben wird, nämlich ein für das PV-Speichersystem 1 internes elektrisches Wechselspannungsnetz 14, das auch ein dreiphasiges elektrisches internes Netz 14 sein kann. Dieses elektrische interne Netz 14 ist mit der Verbraucheranordnung 8 gekoppelt und versorgt dort die Verbraucher. Diese Verbraucher können insbesondere Haushaltsverbraucher sein, so dass die Verbraucheranordnung 8 auch mit der Bezeichnung "Haushalt" versehen ist.
Aus dem elektrischen internen Netz 14 kann auch in ein elektrisches Versorgungsnetz 16 eingespeist werden und es kann auch elektrische Energie aus dem elektrischen
Versorgungsnetz 16 entnommen werden und dann direkt in dem internen Netz 14 bereitstehen.
Gemäß der DC-Topologie, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Batterie 6 bzw. der Batteriespeicher 6 über einen Batterieladeregler 18 direkt an dem Gleichspannungszwischenkreis 12 angeschlossen. Von hier kann der Batteriespeicher 6 über den Batterieladeregler 18 elektrische Leistung aufnehmen oder über dem Batterieladeregler 18 an den
Gleichspannungszwischenkreis 12 abgeben.
Für eine zentrale Steuerung ist die Steuervorrichtung 20 vorgesehen, die insbesondere mit dem Wechselrichter 4 und der Verbraucheranordnung 8 gekoppelt ist. Eine solche Steuervorrichtung 20 kann auch als elektronisches Managementsystem EMS bezeichnet werden. Diese Steuervorrichtung 20, die gemäß dieser Ausführungsform, aber auch ganz allgemein, als zentrale Steuervorrichtung bezeichnet werden kann, steuert im gezeigten Beispiel die Verbraucheranordnung 8 und dort wenigstens einen steuerbaren Verbraucher, der durch diese zentrale Steuervorrichtung gezielt zu- oder abgeschaltet werden kann und vorteilhafterweise auch gezielt in seiner Leistungsaufnahme erhöht oder verringert werden kann. Außerdem kann die zentrale Steuervorrichtung entsprechend den Wechselrichter 4 ansteuern, zumindest hinsichtlich Vorgabewerten. Über die Kopplung der zentralen Steuervorrichtung 20 mit der Verbraucheranordnung 8 und dem Wechselrichter 4 werden zudem Informationen, die hier vorliegen, ausgewertet und übertragen. Je nach Leistungsabnahme der Verbraucheranordnung 8 und entsprechend auch je nach Einspeisung elektrischer Leistung durch den Wechselrichter 4 in das interne Netz 14 kann sich die verfügbare Leistung am
Gleichspannungszwischenkreis 12, je nach Leistungsangebot durch das PV-Modul 2, erhöhen oder verringern und entsprechend kann der Batteriespeicher 6 zu einem Ausgleich führen. Entsprechend kann das Laden oder Entladen der Batterieladeregler 18 steuern, der hierfür entweder je nach Leistung, insbesondere messbarer Spannung am Gleichspannungszwischenkreis 12, ein Laden oder Entladen steuert oder der entsprechende
Steuersignale erhält. Hierfür kann eine Kopplung mit der Steuervorrichtung 20 vorgesehen sein, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Weiterhin ist eine Einspeisemesseinheit 22 vorgesehen, die bedarfsabhängig elektrische Leistung von dem internen Netz 14 in das elektrische Versorgungsnetz 16 erfasst. Sie kennt den aktuellen Leistungsbedarf des Gesamthaushaltes und liefert diese Daten an das EMS.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines PV-Speichersystems 1 ', nämlich das eine AC- Topologie zeigt. Es weist ebenfalls ein PV-Modul 2, einen Wechselrichter 4, einen
Batteriespeicher 6, eine Verbraucheranordnung 8 sowie einen MPP-Tracker 10, der auch repräsentativ für mehrere MPP-Tracker stehen kann, einen Gleichspannungszwischenkreis 12 und ein internes Netz 14 auf. Das interne Netz 14 ist ebenfalls über eine Einspeisemesseinheit 22 mit einem elektrischen Versorgungsnetz 16 verbunden.
Die AC-Topologie der Fig. 2 weist jedoch eine Struktur auf, bei der der Batteriespeicher 6 über den Batterieladeregler 18 an einen Batteriezwischenspeicher 24 gekoppelt ist. Der Batteriezwischenspeicher 24, der im Grunde wie der Gleichspannungszwischenkreis 12 aufgebaut ist, ist über einen Batteriewechselrichter 26 mit dem internen Wechselspannungsnetz 14 gekoppelt. Der Batteriewechselrichter 26 kann zum Laden des Batteriespeichers 6 elektrische Energie aus dem internen Wechselspannungsnetz 14 an dem Batteriezwischenspeicher 24 mittels Gleichrichtung bereitstellen. Von diesem Batteriezwischenspeicher 24 kann der Batterieladeregler die entsprechende Energie bzw. Leistung verwenden und die Batterie damit aufladen. Umgekehrt wird zum Entladen der Batterie der Batterieladeregler 18 verwendet, um entsprechende Leistung bzw. Energie an den Batteriezwischenspeicher 24 als Gleichspannung bereitzustellen. Diese als Gleichspannung bereitgestellte Leistung wird dann von dem Batteriewechselrichter 26 wechselgerichtet und in das interne Netz 14 zur weiteren Verwendung eingespeist.
Zum zentralen Steuern ist auch hier eine Steuervorrichtung 20' vorgesehen, die gemäß der gezeigten Ausführungsform aber zwischen der Verbraucheranordnung 8 und dem Batteriewechselrichter 26 gekoppelt ist. Insbesondere die Steuerung wenigstens eines steuerbaren Verbrauchers der Verbraucheranordnung 8 im Zusammenspiel mit der Verwendung des Batteriespeichers 6, die letztlich durch den Batteriewechselrichter 26 mit gesteuert wird, ist wichtig. Auch hier kann schließlich der Batterieladeregler 18, abhängig von der am Batteriezwischenspeicher 24 verfügbaren Leistung, den Batteriespeicher 6 laden oder entladen. Auch hier sind vorzugsweise weitere Verbindungen der Steuervorrichtung 20' mit weiteren Elementen vorhanden, wie dem Wechselrichter 4 und/oder dem PV-Modul 2 und/oder dem MPP-Tracker und/oder der Einspeisemesseinheit 22, um diese anzusteuern und/oder um Messwerte dieser Elemente zu berücksichtigen. Figuren 3 und 4 zeigen jeweils eine Häufigkeit unterschiedlicher Leistungshübe als Balkendiagramm und dazu in Abhängigkeit des jeweiligen Leistungshubs einen Ertragsfaktor, nämlich den Ertragsfaktor k wie er oben beschrieben bzw. auch als Gleichung angegeben ist. Die Fig. 3 betrifft dabei eine DC-Topologie, nämlich wie in Fig. 1 gezeigt, und Fig. 4 betrifft eine AC-Topologie, wie nämlich in Fig. 2 gezeigt. Entsprechend ist auch die Gleichung von dem
Ertragsfaktor k für Fig. 3 für die DC-Topologie und für Fig. 4 für die AC-Topologie zugrundegelegt. Beide Figuren 3 und 4 zeigen dabei mit dem Balkendiagramm 50 die Auswertung von Daten, die über ein gesamtes Jahr aufgenommen wurden. Demnach ist der Fig. 3 zu entnehmen, dass ein sehr kleiner Leistungshub, nämlich von etwa 200 W, über das Jahr verteilt über 1 1.000-mal aufgetreten ist. Der nächst häufigste Wert war ein Leistungshub von etwa 400 W, der etwa nur 2.000-mal in demselben Jahr aufgetreten ist.
Die Ertragsfaktorkennlinie 52 ist in Abhängigkeit des Leistungshubs, der in obiger Formal als AP bezeichnet ist, aufgetragen. Hier wurden konkrete Werte eingetragen, die jeweils über das Jahr verteilt zugrundelagen, wobei ggf. Mittelwerte verwendet wurden, soweit Werte schwankten. Bei diesem Ertragsfaktor, der als Ertragsfaktorkennlinie 52 abgetragen ist, ist das Speichern elektrischer Energie in dem Batteriespeicher, also dem elektrischen Zwischenspeicher, erst effizient, wenn der Wert größer als 0 ist. Die Fig. 3 zeigt dabei, dass für die meisten aufgetretenen Leistungshübe, die in Fig. 3 durch einen ersten senkrechten Balken dargestellt werden, der zugehörige Ertragsfaktor unter 0 liegt und damit ein Speichern elektrischer Leistung und Entnehmen elektrischer Leistung aus dem Speicher nicht anzuraten, also ineffizient wäre. Schon eine Einspeicherung oder Leistungsentnahme aus dem Speicher bei einem Leistungshub von etwa 400 W würde zu einem positiven Ertragsfaktor führen und daher wird vorgeschlagen, die Erzeuger-/Verbraucher-Anordnung so anzusteuern bzw. eine entsprechende Steuervorrichtung zu verwenden, dass sich der Leistungshub zu einem höheren Wert, wenigstens von 400 W, hin verschiebt. Wenn es geling, den Leistungshub noch weiter zu verschieben, so dass er bspw. 600 W beträgt, was dem dritten Balken der Fig. 3 entspricht, ergäbe sich eine noch höhere Effizienzsteigerung, was entsprechend vorgeschlagen wird.
Ein ähnliches Ergebnis zeigt auch Fig. 4 für die AC-Topologie, wobei sich ein positiver Wert für den Ertragsfaktor erst bei einem Leistungshub von 800 W ergibt. Die Verteilung der Leistungshübe ist bei der DC-Topologie gemäß Fig. 3 und der AC-Topologie gemäß Fig. 4 ganz ähnlich.
Beide Figuren zeigen somit den Ertragsfaktor in Abhängigkeit des Leistungshubs und ein Histogramm der tatsächlich beobachteten Leistungshübe, wie sie in einem zugrundegelegten Haushalt vorgekommen sind. Ein Großteil der Leistungshübe findet somit in einem Bereich statt, in dem sich die Batterienutzung nicht rechnet, weil der Ertragsfaktor negativ ist, d.h. die Einspeisevergütung ist höher als die durch spätere Nutzung zu erwartenden Erträge.
Zum Beheben oder Verringern dieses Problems werden zwei Möglichkeiten vorgeschlagen, die auch kombiniert werden können. Zum Einen besteht die Möglichkeit eine Be- und Entladestrategie zu entwickeln, die den Ertragsfaktor berücksichtigt, zum Anderen kann aber auch durch Modifikation des Leistungshubs ein effizienteres Verhalten erreicht werden.
Es wird hier insbesondere vorgeschlagen, die Nutzung eines sog. Lastmanagements, das auch im Englischen mit dem Begriff "Demand Side Management" bezeichnet und deshalb allgemein gebräuchlich mit DSM abgekürzt wird, auch hinsichtlich einer Speicherung und entsprechend Entnahme aus einem Speicher zu verbessern. Üblicherweise hat man bisher DSM-Verfahren verwendet, um den Verbrauch im Haushalt in Zeiten hoher Photovoltaikproduktion oder billiger Strompreise zu erhöhen und in Zeiten niedriger PV-Produktion oder teurer Strompreise zu verringern. Ein solches System war auf eine höhere Anzahl von Verbrauchern im Haushalt orientiert. Die vorgeschlagene Lösung schlägt zudem vor, nur wenige, insbesondere nur eine oder nur zwei Haushaltslasten und deren Regelpotenzial zu verwenden, um eine optimierte
Nutzung des PV-Speichersystems und damit eine wirtschaftliche Optimierung zu ermöglichen.
Der vorliegende Vorschlag bezieht sich darauf, Leistungshübe signifikant zu verändern, nicht jedoch möglichst viele Verbraucher einzuschalten, wenn entsprechend Leistung verfügbar ist oder möglichst viele Verbraucher abzuschalten oder zu reduzieren, wenn nur wenig Leistung vorhanden ist. Dadurch schafft die vorgeschlagene Lösung auch die Möglichkeit, nur wenige steuerbare Verbraucher, insbesondere nur einen oder nur zwei, anzusteuern und wie vorgeschlagen zu- oder abzuschalten oder in ihrem Verbrauch zu erhöhen oder zu verringern.
Ein Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung besteht somit darin, dann, wenn ein Leistungshub so gering ist, dass eine Speicherung oder Entladung sich nicht lohnt, eine Last zu- oder abzuschalten, so dass sich der Leistungshub erhöht und der Ertragsfaktor positiv wird.
In Fig. 5 wird für ein PV-Speichersystem mit einer 5 kWp-Anlage, also mit einer Solaranlage, die 5 kW liefern kann, und realen Haushaltsdaten, also üblichen Verbrauchswerten eines Haushalts, ein Verlauf für einen Sommertag von zwei Regelungskonzepten, also zwei unterschiedlich eingestellten Steuervorrichtungen gezeigt. Die Kennlinie 70 zeigt einen herkömmlichen Lastverlauf, nämlich den Verbrauch in W wohin gegen die Kennlinie 72 den
Verbrauchsverlauf zeigt, wenn eine vorgeschlagene Verbesserung eingesetzt wurde. Es wurde zugrundegelegt, dass die Steuervorrichtung bzw. das eingesetzte Steuerungsverfahren einen Verbraucher von 500 W beliebig drosseln und anfahren kann, wobei die Gesamttageslast beibehalten bleibt.
Es ist in der Fig. 5 zu erkennen, dass der Verlauf 72 der vorgeschlagenen Effizienzverbesserung häufig um den Wert der Vergleichskurve gemäß Kennlinie 70 schwankt. Bspw. im Bereich zwischen 15: 15 Uhr und 18: 15 Uhr nimmt die Vergleichskennlinie 70 etwa durchschnittlich einen Wert von 250 W an. Der Verlauf der vorgeschlagenen Verbesserung ändert sich hingegen zwischen den Werten 0 und 500 W. Insgesamt ist bereits für diesen beispielhaften Abschnitt zu erkennen, dass etwa die gleiche Leistung im Mittel verbraucht wird. Es wird jedoch Einfluss auf den Leistungshub genommen. Für dieses beispielhaft durchgerechnete System hat sich ein Ertrag an dem Tag von 4,96 Euro ohne vorgeschlagene Verbesserung ergeben, der auf 5,32 Euro durch die vorgeschlagenen Verbesserungen gesteigert werden konnte. Das entspricht einer Steigerung von 7,2 Prozent. Somit ist erkennbar, dass eine solche Verbesserung allein durch gezieltes Zu- und Abschalten einer Last erzielen und sich damit allein durch diese Maßnahme ein Mehrwert erzielen lässt. Die vorgeschlagene Lösung verbessert somit solchen Stand der Technik, der darauf angewiesen ist, ein gewisses Volumen von Lasten zu verschieben, d.h. es müssen sehr viele, auch kleinere Lasten verschoben werden, damit der Eigenverbrauch von Solarstrom signifikant erhöht wird. Dies kann bei der Nutzung eines PV-Speichersystems sogar dazu führen, dass der Betrieb als ganzes sogar ineffizienter wird, weil Lasthübe reduziert und nicht verstärkt werden. Vorteile der vorgeschlagenen Lösung sind unter anderem, dass sich das Lastmanagement auf ein bis zwei variable Lasten beschränken kann. Dies verringert die Komplexität der Installation und der Regelung deutlich. Außerdem ist die Art der Verwendung eine andere. Vorliegend wird nämlich auf den Lasthub, d.h. Differenz zwischen PV-Leistung und Haushaltslast, optimiert. Dieser Wert kann bspw. auch dann noch optimiert werden, wenn die PV-Leistung gleich 0 ist, wie das teilweise auch bei der Fig. 5 der Fall ist, nämlich in der Nacht zwischen etwa 21 :15 Uhr abends bis morgens 4:30 Uhr.
Statt ein Lastmanagement vorzuschlagen, das Erzeuger und Produktion in Einklang bring, d.h. viele Lasten kombiniert, wird erfindungsgemäß ein anderer Weg, zumindest ein anderer Aspekt vorgeschlagen. Es wird nämlich vorgeschlagen, nicht die Lasten so zu schalten, dass die Differenz aus PV-Produktion und Last möglichst klein gehalten wird, sondern solche Differenz nach Möglichkeit teilweise zu vergrößern, um den Speichern möglichst effektiv zu nutzen. Gemäß einer Ausgestaltung wird zudem vorgeschlagen, neben einer Erhöhung, insbesondere Maximierung des Lasthubes, auch die Belastung die Anschlusspunktes, nämlich des Anschlusspunktes an dem das PV-Speichersystem an das elektrische Versorgungsnetz angeschlossen ist, mit einzubeziehen. Sofern eine Vergütung für die Bereitstellung von Netzentlastungen entstehen, so ist auch diese in die Regelung mit einzubeziehen, vorzugsweise kann sie in ein Gütekriterium, insbesondere den Ertragsfaktoren, einfließen.

Claims

Ansprüche
1. Steuervorrichtung (20) zur Verwendung in einer Erzeuger-A/erbraucher-Anordnung (1 ) zum Erzeugen und Verbrauchen elektrischer Energie, und die Anordnung umfasst
- mehrere elektrische Verbraucher (8), von denen wenigstens einer ein steuerbarer Verbraucher ist,
- einen regenerativen Energieerzeuger (2), insbesondere eine Solaranlage (2), zum Erzeugen elektrischer Energie,
- einen elektrischen Zwischenspeicher (6), zum Speichern elektrischer Energie und
- eine Einspeisemesseinheit (22) zum Messen in das elektrische Versorgungsnetz eingespeisten Stroms und/oder daraus entnommenen Stroms,
wobei die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, den steuerbaren Verbraucher abzuschalten oder in seinem Verbrauch zu reduzieren, wenn der regenerative Energieerzeuger (2) mehr elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher (8) der Anordnung (1 ) aktuell zusammen verbrauchen, und/oder
wobei die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, den steuerbaren Verbraucher zuzuschalten oder in seinem Verbrauch zu erhöhen, wenn der regenerative Energieerzeuger (2) weniger elektrische Leistung erzeugt, als die Verbraucher (8) der Anordnung (1 ) aktuell zusammen verbrauchen und/oder ein Leistungshub AP den Betrag der Differenz zwischen der aktuell erzeugten Leistung des regenerativen Energieerzeugers (2) und der verbrauchten Leistung der Verbraucher (8) der Anordnung (1 ) bezeichnet, und die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, die Anordnung (1 ) so zu steuern, insbesondere den wenigstens einen steuerbaren Verbraucher so zu- oder abzuschalten oder in seinem Verbrauch so zu erhöhen oder zu verringern, dass der Leistungshub AP vergrößert wird.
2. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, die Anordnung (1 ) so zu steuern, dass dann, wenn der Leistungshub AP einen vorbestimmten Untergrenzwert unterschreitet, der Verbraucher so zu- bzw. abgeschaltet wird oder in seinem Verbrauch so erhöht bzw. verringert wird, dass sich der Leistungshub AP erhöht.
3. Steuervorrichtung (20) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Leistungshub AP so erhöht wird, dass er einen vorbestimmten Obergrenzwert überschreitet, wobei der Obergrenzwert größer ist, als der Untergrenzwert, wobei der Obergrenzwert insbesondere wenigstens doppelt so groß, vorzugsweise wenigstens dreimal so groß ist, wie der Untergrenzwert.
4. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, die Anordnung (1 ) so zu steuern, dass elektrische Energie in den elektrischen Zwischenspeicher eingespeist oder aus ihm entnommen wird, wenn ein großer Leistungshub AP vorliegt, insbesondere ein Leistungshub AP , der einen vorbestimmten Speichergrenzwert überschreitet.
5. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet, die Anordnung (1 ) so zu steuern, dass abhängig von einem Effizienzkriterium k elektrische Leistung in den elektrischen Zwischenspeicher (6) eingespeichert oder aus diesem entnommen wird, wobei ein Einspeichern oder Entnehmen elektrischer Leistung dann erfolgt, wenn eine hohe Effizienz k vorliegt, insbesondere das Effizienzkriterium k eine vorbestimmte Effizienzgrenze überschreitet und anderenfalls elektrische Leistung nicht in den elektrischen Zwischenspeicher (6) eingespeichert bzw. aus diesem entnommen wird.
6. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) dazu vorbereitet ist, die Anordnung (1 ) so zu steuern, dass abhängig von einen oder dem Effizienzkriterium k der steuerbare Verbraucher so gesteuert wird, dass sich der Leistungshub AP erhöht, insbesondere so dass der steuerbare Verbraucher so gesteuert wird, dass sich der Leistungshub erhöht, wenn das Effizienzkriterium k eine vorbestimmte Effizienzgrenze nicht überschreitet.
7. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) zum Steuern eines Wechselrichters und/oder zum Steuern des elektrischen Zwischenspeichers (6) und/oder zum Steuern des regenerativen Erzeugers (2) vorbereitet ist.
8. Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
durch das Abschalten oder in der Leistung Reduzieren des gesteuerten Verbrauchers zusätzlich verfügbar gewordene elektrische Leistung in das elektrische Versorgungsnetz (16) eingespeist wird, und/oder in dem elektrischen Zwischenspeicher (6) gespeichert wird und/oder dass durch das Zuschalten oder in der Leistung Erhöhen des gesteuerten Verbrauchers zusätzlich benötigte elektrische Leistung aus dem elektrischen Versorgungsnetz (16) und/oder aus dem elektrischen Zwischenspeicher (6) entnommen wird.
9. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrische Zwischenspeicher mit einem Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichters der Erzeuger-A/erbraucheranordnung gekoppelt ist, und dass die Steuervorrichtung dazu vorbereitet ist, dem elektrischen Zwischenspeicher, insbesondere einem Batterieladeregler des elektrischen Zwischenspeichers, Vorgaben zum Be- und Entladen des Gleichspannungszwischenkreises des Wechselrichters vorzugeben, insbesondere so, dass der Wechselrichter dadurch nur noch die in seinem Gleichspannungszwischenkreis verbleibende Energie in ein Wechselspannungsnetz bzw. ein elektrisches Versorgungsnetz einspeist.
10. Erzeuger-A/erbraucher-Anordnung, insbesondere ein elektrisches Wechselspannungsnetz (14), insbesondere Gebäudekomplex, und/oder Wohngebäude, mit einer Steuervorrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, und der Gebäudekomplex umfasst
- mehrere elektrische Verbraucher (8), von denen wenigstens einer ein steuerbarer Verbraucher ist,
- ein elektrisches Wechselspannungsnetz (14),- einen regenerativen Energieerzeuger (2), insbesondere eine Solaranlage (2), zum Erzeugen elektrischer Energie und
- einen elektrischen Zwischenspeicher (6), zum Speichern elektrischer Energie und/oder
- einen Wechselrichter (4) zum Einspeisen elektrischen Stroms in das elektrische Wechselspannungsnetz (14).
1 1. Erzeuger-A/erbraucher-Anordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine steuerbare Verbraucher eine variable Grundlast ist, umfasst oder ein Teil davon ist, insbesondere
- ein Warmwasserspeicher, - eine Kühlanlage oder
- eine Wärmepumpe.
12. Wechselrichter (4, 26) zum Wandeln eines elektrischen Gleichstroms in einen elektrischen Wechselstrom, vorbereitet zur Verwendung in einem Gebäudekomplex nach Anspruch 9 oder 10, und/oder umfassend eine Steuervorrichtung (20) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8.
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