WO2015189097A1 - Steuervorrichtung und verfahren zum steuern eines gebäudeautomationssystems - Google Patents

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WO2015189097A1
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Mathias Duckheim
Johannes Reinschke
Christian SCHWINGENSCHLÖGL
Bernd Wachmann
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    • Y04S20/20—End-user application control systems
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Definitions

  • the present invention relates to a control device on the management level of a building automation system, which controls at least one power generation unit and at least ei ⁇ nen energy consumers in the building. Furthermore, the present invention relates to an automation system for a building with at least one power generation unit and at least one power consumer and such a control device on the management level. Moreover, the present invention relates to a corresponding method on the management level for controlling a Popeautomationssys ⁇ system for a building with a power generation unit and an energy consumer.
  • Modern automation systems for buildings have a hierarchical structure. These have the following levels (top to bottom): management level, automation station level, and field level.
  • All basic automation functions for activating and reading field devices are implemented in at least one automation station of the automation station level and can also be run without a management level.
  • the management level usually provides monitoring and control functions as well as higher-level control functions. These include in particular those control ⁇ functions that require communication with systems outside the building automation system.
  • Electric power supply network can power various power customers, such as buildings. These buildings may include large buildings or industrial buildings. be located at different grid connection points power from the mains. In the control or regulation of such power supply networks a Vorhersa ⁇ ge of the expected load transfer at the different grid connection points is desirable.
  • [t_start, t_end] is the time course of the electrical power accepted by the customer over the period
  • the electrical power generated must be equal to the electrical power consumed at all times.
  • Energy suppliers and balancing group managers ensure this by forecasting power consumption and planning and purchasing power generation and provisioning accordingly.
  • the power consumption forecast is often based on standard load profiles.
  • a current customer begins its electricity purchases in view of own ⁇ consumption of self-generated electricity or optimize based on a time-variable electricity rates, then its load profile from the standard load profile can significantly different in some circumstances and only be foreseen by the customer. In such a case, it is desirable for the customer to notify the utility company and possibly also the network operator of a forecast of his load profile.
  • the prognosis In order to be able to comply with the load profile forecast in the buildings, the prognosis must be sufficiently good. The signified ⁇ tet that they should speak sufficiently corresponds to the actual load profile. If a building or an industrial plant generates electrical power itself in addition to the power drawn from the power grid, for example by means of a photovoltaic system, the load on the grid results from the Power consumption of the building or industrial facility from ⁇ itch the electrical power self-generated. Therefore, the quality of the load profile prognosis depends in the presence of self-generation of electrical power, for example by a photovoltaic system of the goodness of prognosis from that calculates the electric power self-generated and said vo out ⁇ .
  • weather conditions such as solar radiation and air temperature, which can fluctuate rapidly and locally.
  • the solar radiation can be influenced in a photovoltaic system from a Wolkenzug that a weather forecast service ⁇ not just locally dissolve nor can predict.
  • US 2011/0060475 Al discloses a cloud tracking system for photovoltaic power plants.
  • an object of the present invention is to provide a device and a method within a building automation system that can reliably create and maintain a load profile or load profile forecast even under short-term changes in weather conditions.
  • a control device is proposed at the management level of a building automation system, wherein the bäudeautomationssystem controls at least one power generation unit and at least one energy consumer in a building.
  • the control device has a determination unit for determining a first estimated amount of power generated by the power generation system for a prognosis period and determining a first
  • the determination unit is furthermore set up to have a second estimated value in the prognosis period
  • the control device further comprises a control unit for controlling the building automation system by at least one control signal, wherein the control signal on the first load profile prediction and the second
  • the first environmental conditions of your own building can be used for the forecast period [ tl Progriose , or> for one
  • the second order ⁇ ambient conditions of at least one other building may also for the forecast period or a part thereof, but also a past time period [t 1 Vergangeriheit, t2 Vergangenhei t] we determined gestures.
  • the determination unit determines a first load history prognosis for the prognosis period [ tl Progriose , t 2 Progrio ] based on the first estimated amount. This can be done, for example, the day before the forecast period.
  • the determination unit then a two ⁇ te (adapted) load profile prediction based on the first environmental conditions and the second environmental conditions for determine the forecast period or part of the forecast period.
  • the control unit can then control the building automation system by means of at least one control signal, wherein the control signal ⁇ nal on the first load profile forecast and the second
  • the control unit controls the building automation system in such a way that the first load profile prognosis is maintained.
  • the control unit can first receive information from the automation station
  • a power generation system is understood to be a power generation system which-not necessarily, but preferably from regenerative energy-generates electricity and is connected to a building automation system and can be controlled by it. Therefore, one can also speak of a building-integrated power generation system.
  • a power generation system in this context may be, for example, a solar power generation system such as a photovoltaic system, a wind turbine or a combined heat and power plant.
  • Ener ⁇ gieer Wegungssystem primarily a Solarenergyer Wegungssys- tem.
  • other types of building integrated power generation can be used and the embodiments are not limited to solar power generation systems ⁇ .
  • Such a building integrated power generation system may be connected to different types of buildings, such as large buildings and industrial plants, but also on smaller buildings.
  • Each of these buildings has at least egg on NEN electricity consumers, which are consumers in this regard, devices, systems, equipment and the like verstan ⁇ , which at least temporarily electrical energy Need Beer ⁇ term.
  • electrical energy Memory such as batteries, supercaps, flywheel storage or the like also fall under this concept of Stromverbrau ⁇ chers.
  • a building automation system is proposed, which controls the consumers and regulates the supply of energy. The energy required can be obtained from the self-generated energy or power from the power generation system.
  • the building is attached to a public power grid ⁇ concluded for the load profile is forecast.
  • [t_start, t_end] denotes the time course of ist ⁇ recessed electrical performance over time [t_start, t_end].
  • the power is measured as the mean value of an accounting interval.
  • the billing interval can be fifteen minutes, but can also be one hour.
  • the power is drawn from the mains power source, arises from the power produced by the consumer (and possibly also the electric energy storage) in the building is Benö ⁇ Untitled, less the self-generated power, ie the er Weg by the building-integrated power generation system ⁇ th performance.
  • the control device described above is based on the idea of exchanging ambient conditions between buildings in order to optimize the estimation of the self-generated power and thus to comply with the predicted load profile by appropriate control of the building automation system or to improve the load profile prognosis.
  • local weather conditions which are not known from a pre ⁇ forecasting a weather forecast service, ⁇ taken into into account are. This local weather influences can cause Witte ⁇ approximately fluctuations in power generation by the building-integrated power generation system.
  • Variations are made by taking into account the first environmental conditions and the second environmental condition in the Determination of the second load profile forecast of the building load profile taken into account and partially compensated.
  • control device has a communication unit for receiving the first environmental conditions and for receiving the second environmental conditions of at least one further building.
  • the communication unit may receive first environmental conditions of the building itself from other units within the building as well as second environmental conditions of at least one other building from the outside, but may also be equipped to transmit signals.
  • second environmental conditions that originate from other buildings which are arranged in a perimeter of the building
  • prediction or in assess ⁇ Zung self-generated energy compared to an estimate can be improved, in which only the first environ- conditions of the building itself.
  • the second environmental conditions which are obtained, for example, for a past period, allow consideration of environmental conditions that can also reach the building and cause a change in the environmental conditions there. In this way, even local weather conditions, which are measured or determined by the neighboring buildings, can be taken into account.
  • the respective unit for example receiving unit or control unit, can be implemented in hardware and / or software technology.
  • the respective unit may be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor or as a control computer of a building automation system.
  • the respective unit as a Compu ⁇ program product can, as a function, as a routine as Be part of a program code or as an executable object forms ⁇ .
  • the first environmental conditions at least one property of the Energyer Wegungssys ⁇ tems on.
  • a characteristic of the power generation system can at ⁇ play, the material, but also various parameters to be, which can be set. Furthermore, these also include structures around the building or the power generation system, an orientation of the Energyerzeu ⁇ supply system, the type of power generation system or a solar power generation system, the efficiency of the solar modules as a function of ambient temperature and the angle of incidence.
  • the communication unit is configured to receive the first environmental conditions from a detection unit of the building.
  • the maximum available power of the power generation system depends, among other things, on the current environmental conditions of the building. In the case of a solar energy generation system, for example, the maximum available photovoltaic
  • Direct sunlight is understood here to mean the solar radiation that hits the system directly.
  • indirect, diffuse or reflected sunlight is designated when clouds obscuring the sun, and a predominant Reflection ⁇ on the light. It can by measuring the performance of the solar power generation system currently obtained and based on the indirek ⁇ th solar radiation and the ambient temperature, which can be determined by the determined environmental conditions, to draw conclusions on the direct sunlight. This calculated direct solar radiation can then also be used to determine the second estimated quantity and thus to determine the second
  • Load profile forecast are used.
  • the determination unit has at least one sensor unit which is set up to measure the air temperature, the wind direction and / or the wind speed.
  • the sensor unit may be any type of sensor capable of measuring the corresponding environmental conditions.
  • the sensor may be an anemometer that measures the local wind direction and speed.
  • the sensor unit can also have an outside temperature sensor. Based on the measured results, the investigative ⁇ unit can detect the second environment.
  • the sensor or the sensor unit can be part of the building.
  • the determination unit on an image capture device.
  • an estimate for a velocity vector field and an estimate can be made by an image recognition method
  • Sun radiation Transmisscroft the cloud field or individual clouds are obtained at the location of the image capture device. This data can then be used to determine the direct solar radiation or the indirect solar radiation, that is to say solar radiation, which reaches a solar energy generation system despite cloud cover.
  • Photovoltaic power failures ie, the power of a solar power generation system, passing clouds, or clouds and power peaks through holes in cloud fields, become predictable at short notice and locally Clouds that have previously traveled over other buildings that participate in the prediction by changing environmental conditions will also move across the building that determines the current forecast, if it is known within certain intervals that a Photovoltaic power breakdown, the building automation system can intervene to control, for example, throw loads in the building, turn on battery discharges or other producers and start up, so that at the network connection point of the building, the predicted value of the output to be taken, ie the first forecast, is maintained.
  • the communication unit is configured to receive the second environmental conditions from an external server.
  • the other buildings which also determine environmental conditions, send these second environmental conditions to one external server.
  • This can have a database in which these environmental conditions are stored.
  • the communica ⁇ tion unit may then receive the second environmental conditions, ie ambient conditions other buildings, from the Ser ver.
  • the communication unit is configured to send the first environmental conditions to the external server.
  • a distributed network of buildings is created so that the buildings can exchange the various determined or measured environmental conditions.
  • a direct communication between the buildings can take place.
  • the communication unit is adapted to generating system from the external server, a bill Be ⁇ a direct sunlight on the Energyer- using the first environment and the second environment conditions for the
  • the external server receives both the first environmental conditions and the second environmental conditions, and therefore can perform a calculation of the direct solar radiation for each solar power generation system present in the overall network.
  • the direct solar radiation can be deduced from the indirect solar radiation and the ambient temperature, which can for example be obtained from a weather data service provider, and the measured maximum available photovoltaic panel power.
  • the first environmental conditions and the second environmental conditions represent data that correspond to the local direct sunlight. This data, which is indicative of direct sunlight on the building, is stored in the server along with the geographical location of the building associated with the first or second environmental conditions.
  • the data transmitted from the buildings to the central server is further processed on the server, so that the buildings involved can pick up the values of direct solar radiation on their own building directly from the server, without even providing relevant models and To perform calculations.
  • the server can use, for example, to increase the prediction accuracy additional satellite data on cloud movements, which typically have a lower spatial resolution ha ⁇ ben, but also provide insight into a global movement of clouds fields, and weather reports.
  • the communication unit is adapted to receive the loading ⁇ calculation of the direct solar radiation of the power generation system for a current time and / or a past period of the external server.
  • the determination unit is adapted to determine a direct sun exposure of the power generation system based on the first ambient ⁇ conditions and the second environmental conditions men to determine the first estimated amount and / or the second ge ⁇ estimated amount of generated by the power generation system performance.
  • Each of the participating buildings or its control device can download the data available on the external server and process it so that the building can determine the values of direct solar radiation on its own building.
  • the determination unit can for this purpose retrieve the correspondingly required data from the external server.
  • Forecast period at least one day following the current day.
  • a forecast for the following will be in a day, for example, 9:00 to 10:00 in the morning, ⁇ created the day the forecast period begins, for example, 0:00 and covers 24 hours.
  • Lastgangsforgnose for the forecast period can be beispielswei ⁇ se 15 minutes or 1 hour, with other on ⁇ solutions are conceivable. According to a further embodiment, the
  • Forecast period a period on the same day, especially starting from the current time.
  • This period on the same day may be any period smaller than the original forecast period.
  • the direct solar radiation transmitted as a device-independent variable can be recalculated. Furthermore, a spatial resolution of the prediction for individual buildings can be achieved instead of aggregate services for more extensive network regions. The monitoring and estimation of direct sunlight and thus the expected self-generated power, which in turn is a
  • a building automation system of a building with at least one consumer and at least one power generation system is proposed.
  • the building automation system is coupled to a control device having the features described above.
  • Theintensiveautomationssys ⁇ system has a receiving unit for receiving the at least one control signal from the control device to maintain the first load transition forecast for the building load profile.
  • the building automation system, consumers can on the switch off at least one control signal based or BARGE ⁇ th, depending on whether a higher energy consumption and lower energy consumption is required to the first
  • the Ge ⁇ bäudeautomationssystem correspondingly more consumers can switch on or off to adjust the actual consumption, which is indicated by the second load curve forecast, so that the first load curve forecast is maintained.
  • switching operations are carried out by consumers who have no negative influences on users of the building.
  • the Governmentautoma ⁇ tion system can check whether their own power generation system provides the matching performance. If not, the Ener ⁇ gieer Wegungssystem operators can conservation measures to the need for maintenance, as are automatically referred for example to clean the system.
  • a method for controlling a building automation system of a building with at least one consumer and at least one power generation system comprises the steps of determining a first estimated amount of power generated by the power generation system for one
  • Prediction period determining a first load profile prediction for a building load profile for the forecast period using the first estimated amount, determining a second estimated amount of power generated by the Energyer Wegungssys ⁇ tem power in the forecast period based on first environmental conditions of the building and based on second environmental conditions of at least another building, determining a second load profile prediction for the building load profile in the forecast period using the second estimated amount, and controlling theaciautomati ⁇ onssystems by at least one control signal, the control ⁇ signal on the first load profile forecast and the second
  • a computer program product such as a computer program means may, for example, be used as a storage medium, e.g.
  • Memory card USB stick, CD-ROM, DVD, or even in the form of a downloadable file provided by a server in a network or delivered. This can be done, for example, in a wireless communication network by the transmission of a corresponding file with the Computerprogrammpro ⁇ domestic product, or the computer program means.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a building with a control device for controlling a building automation system and with a plurality of consumers;
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of an embodiment of an overall network with several buil ⁇ ;
  • Fig. 3 shows an embodiment of a method for
  • Controlling a building automation system of a building ⁇ Controlling a building automation system of a building ⁇ .
  • FIG. 1 shows a building 30 which has a control device 10 and a building automation system 31.
  • the control device 10 is arranged on the management level of the building 30 and the building automation system 31 is arranged on the automation station level of the building 30.
  • the building 30 has a plurality of consumers 32 controlled by the building automation system 31.
  • the building 30 further includes a building integrated power generation system 40, hereinafter referred to as the solar power generation system 40.
  • the solar power generation system 40 is also controlled by the building automation system 31.
  • the control device 10 has a communication unit 11 in order to receive first environmental conditions of the building 30 and second environmental conditions of at least one further building 30, which is not shown in FIG. 1.
  • the communica tion ⁇ unit 11 can communicate with this, for example with an external server 20, but may be the first environmental conditions received by a sensor within the building 30 and / or the second ambient conditions directly from the further building 30th
  • the server 20 may have two areas 21 and 22, which may also be separate servers, associated respectively with the first and second environmental conditions.
  • the server area 21 can provide the measurement data, ie the second environmental conditions, to further buildings.
  • the server portion 22 can then the weather forecasting data for their own buildings 30, that provide the first reliesbe ⁇ conditions.
  • a determination unit 12 of the control device 10 determines a first estimated amount of power generated by the power generation system 40 for a forecast period. The determination unit 12 then determines a first one
  • the determination unit 12 may then a second estimated amount at power generated by the power generation system 40 in the forecast period.
  • the first estimated amount and the second estimated amount are based on the determination of direct sunlight, indirect solar radiation, and other environmental conditions.
  • the first environmental conditions of the building 30 itself can be determined, for example, by a determination unit 13.
  • the determination unit 12 determines a second one
  • control unit 14 is then adapted to the building ⁇ automation system 31 based on the first
  • the building automation system 31 control signals are transmitted, by means of which the building automation system 31, the consumers 32 can turn on or off and also the power generation system 40 can control.
  • consumers 32 whose temporary shutdown has no major impact on the building 30, can be turned off if too little power is generated.
  • Some consumers 32 can also be temporarily supplied with less power to intercept power drops of their own energy generating system ⁇ .
  • the A ⁇ positions of heaters or air conditioners can be changed by a few degrees, resulting in lower energy consumption, but has no major impact on the building 30th In turn, can be hooked up even with too much energy generated, seen rela ⁇ tive to the second forecast, consumer 32, such as energy storage.
  • FIG. 2 shows an example of an overall network that has a multi ⁇ number of buildings 30th
  • a plurality of buildings 30 may be equipped with solar energy generation systems 40.
  • the buildings 30 each have building automation systems 31.
  • These buildings 30 can then exchange with each other the environmental conditions that are determined by each building for themselves.
  • the buildings 30 can be connected to each other and communicate via connection paths A.
  • the buildings 30 can also exchange the corresponding information via an external server 20 by means of the connection paths B.
  • a combination of the connection paths A and B is also conceivable .
  • Fig. 3 shows an embodiment of a method for
  • a building automation system 31 of a building 30 having at least one consumer 32 and at least one power generation system 40.
  • a first estimated amount of power generated by the power generation system 40 is determined for a forecast period.
  • Forecast period determined using the first estimated amount.
  • a second estimated MEN is determined based on the first environmental conditions of the building 30, and based on the second requirementssbe ⁇ conditions of at least one other building 30 ge to by the power generation system 40 of generated power in the forecast period.
  • a fourth step 104 is then a second load profile forecast for the building load profile in the
  • Forecast period determined using the second estimated amount.
  • the control signal in this case is based on the first.

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Abstract

Es wird eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Gebäudeautomationssystems eines Gebäudes vorgeschlagen. Eine Bestimmungseinheit bestimmt eine erste geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungssystem erzeugter Leistung für einen Prognosezeitraum und eine erste Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge. Die Bestimmungseinheit bestimmt in dem Prognosezeitraum eine zweite geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungssystem erzeugter Leistung basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes und zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude und eine zweite Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge. Eine Steuereinheit steuert das Gebäudeautomationssystems durch zumindest ein Stellsignal, das auf der ersten und der zweiten Lastgangsprognose basiert. Durch die Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen des Gebäudes, aber auch von Umgebungsbedingungen anderer Gebäude kann eine Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang ver- bessert werden. Hierbei können Schwankungen der Energieerzeugung aufgrund von Schwankungen der Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden.

Description

Beschreibung
Steuervorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Gebäudeautomationssystems
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung auf der Management-Ebene eines Gebäudeautomationssystems, welches mindestens eine Energieerzeugungseinheit sowie mindestens ei¬ nen Energieverbraucher im Gebäude steuert. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Automationssystem für ein Gebäude mit zumindest einer Energieerzeugungseinheit und zumindest einem Energieverbraucher und einer solchen Steuervorrichtung auf der Management-Ebene. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren auf der Management-Ebene zum Steuern eines Gebäudeautomationssys¬ tems für ein Gebäude mit einer Energieerzeugungseinheit und einem Energieverbraucher.
Moderne Automationssysteme für Gebäude, insbesondere kommer- zielle Gebäude und Industrieanlagen, sind hierarchisch aufge- baut. Diese weisen die folgenden Ebenen (von oben nach unten) auf: Management-Ebene, Automationsstations-Ebene und Feld- Ebene .
Alle Basis-Automationsfunktionen zum Ansteuern und Auslesen von Feldgeräten, beispielsweise Verbrauchern, sind dabei in zumindest einer Automationsstation der Automationsstations- Ebene implementiert und auch ohne Management-Ebene lauffähig. Die Management-Ebene stellt üblicherweise Beobachtungs- und Bedien-Funktionen sowie übergeordnete Steuerungsfunktionen zur Verfügung. Hierzu zählen insbesondere solche Steuerungs¬ funktionen, die eine Kommunikation mit Systemen außerhalb des Gebäudeautomationssystems erfordern .
Ein Stromnetz oder elektrisches Energieverteilnetz bzw.
elektrisches Energieversorgungsnetzwerk kann verschiedene Stromkunden, wie beispielsweise Gebäude, mit Strom versorgen. Diese Gebäude können unter anderem Großgebäude oder Indust- rieanlagen sein, die an verschiedenen Netzanschlusspunkten Strom aus dem Stromnetz entnehmen. Bei der Steuerung bzw. Regelung solcher Energieversorgungsnetzwerke ist eine Vorhersa¬ ge des zu erwartenden Lastgangs an den verschiedenen Netzan- Schlusspunkten wünschenswert.
Unter einem Lastgang oder Lastprofil über einen Zeitraum
[t_start, t_end] wird der zeitliche Verlauf der vom Kunden abgenommenen elektrischen Leistung über dem Zeitraum
[t_start, t_end] verstanden. Die Leistung wird dabei übli¬ cherweise als Mittelwert eines Abrechnungsintervalls gemes¬ sen. Das Abrechnungsintervall kann eine Viertelstunde sein, kann aber auch eine andere Zeitspanne, z.B. eine Stunde, be¬ tragen .
In einem Stromnetz muss die erzeugte elektrische Leistung zu jedem Zeitpunkt gleich der verbrauchten elektrischen Leistung sein. Energieversorger und Bilanzkreisverantwortliche stellen dies sicher, indem sie den Leistungsverbrauch prognostizieren und die Leistungserzeugung bzw. -bereitstellung entsprechend planen und einkaufen. Die Leistungsverbrauchsprognose erfolgt häufig auf Basis von Standard-Lastprofilen. Wenn jedoch ein Stromkunde beginnt, seinen Strombezug hinsichtlich des Eigen¬ verbrauchs von selbst erzeugtem Strom oder bezogen auf einen zeitlich variablen Stromtarif zu optimieren, dann kann sein Lastprofil vom Standard-Lastprofil unter Umständen erheblich abweichen und nur noch vom Kunden selbst prognostizierbar sein. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, dass der Kunde dem Energieversorger und gegebenenfalls auch dem Netz- betreiber eine Prognose seines Lastgangs mitteilt.
Um in den Gebäuden die getätigte Lastgangsprognose einhalten zu können, muss die Prognose ausreichend gut sein. Das bedeu¬ tet, dass diese dem tatsächlichen Lastgang hinreichend ent- sprechen sollte. Wenn ein Gebäude oder eine Industrieanlage zusätzlich zu der aus dem Stromnetz bezogenen Leistung selbst elektrische Leistung erzeugt, zum Beispiel mittels einer Photovoltaikanlage, ergibt sich der Lastgang am Netz aus dem Leistungsverbrauch des Gebäudes bzw. der Industrieanlage ab¬ züglich der selbst erzeugten elektrischen Leistung. Daher hängt die Güte der Lastgangsprognose bei Vorhandensein von Eigenerzeugung elektrischer Leistung, beispielsweise durch eine Photovoltaikanlage, von der Güte der Prognose ab, die die selbst erzeugte elektrische Leistung berechnet und vo¬ raussagt .
Die Energieerzeugung basierend auf regenerativen Energien wie Wind und Sonne, beispielsweise durch Photovoltaikanlagen oder Windkraftanlagen, aber auch die Energieerzeugung von wärmegeführten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, ist abhängig von Wettereinflüssen wie Sonneneinstrahlung und Lufttemperatur, die kurzfristig und lokal stark schwanken können. Beispielsweise kann die Sonneneinstrahlung auf eine Photovoltaikanlage von einem Wolkenzug beeinflusst werden, den ein Wettervorhersage¬ dienst weder genau örtlich auflösen noch vorhersagen kann.
US 2011/0060475 AI offenbart ein Wolkenverfolgungssystem für Photovoltaikkraftwerke .
In
http : //www .enercast.de/fileadmin/user_upload/Brosch%C3%BCren/ enercast_fraunhofer_einspeisung_von_solarstrom_vnb_web . pdf ist ein Photovoltaik-Energieeinspeisungs-Prognosewerkzeug be¬ schrieben, bei dem Netzbetreiber den Photovoltaikenergie- eintrag von Anlagen, deren Leistungsmessung nicht zur Verfügung steht, im Netz schätzen. Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren innerhalb eines Gebäudeautomationssystems bereitzustellen, die auch un¬ ter kurzfristigen Veränderungen von Wettereinflüssen eine Lastgangs- bzw. Lastprofilprognose zuverlässig erstellen und einhalten kann.
Demgemäß wird eine Steuervorrichtung auf der Management-Ebene eines Gebäudeautomationssystems vorgeschlagen, wobei das Ge- bäudeautomationssystem zumindest eine Energieerzeugungseinheit sowie zumindest einen Energieverbraucher in einem Gebäude steuert. Die Steuervorrichtung weist eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer ersten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssystem erzeugter Leistung für einen Prognosezeitraum und zum Bestimmen einer ersten
Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den
Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge auf. Die Bestimmungseinheit ist des Weiteren dazu einge- richtet ist, in dem Prognosezeitraum eine zweite geschätzte
Menge an durch das Energieerzeugungssystem erzeugter Leistung basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes und basierend auf zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude zu bestimmen und eine zweite
Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem
Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge zu bestimmen. Die Steuervorrichtung weist des Weiteren eine Steuereinheit zum Steuern des Gebäudeautomationssystems durch zumindest ein Stellsignal auf, wobei das Stellsignal auf der ersten Lastgangsprognose und der zweiten
Lastgangsprognose basiert.
Die ersten Umgebungsbedingungen des eigenen Gebäudes können für den Prognose-Zeitraum [ tl Progriose,
Figure imgf000006_0001
bzw> für einen
Teil des Prognose-Zeitraums ermittelt werden. Die zweiten Um¬ gebungsbedingungen des zumindest einen weiteren Gebäudes können ebenfalls für den Prognosezeitraum oder einen Teil davon, aber auch für einen vergangenen Zeitraum [ t1 Vergangeriheit, t2Vergangenheit] ermittelt werden .
Die Bestimmungseinheit bestimmt eine erste Lastgangsprognose für den Prognose-Zeitraum [ tl Progriose, t2 Progriose] basierend auf der ersten geschätzten Menge. Dies kann beispielsweise am Vortag des Prognosezeitraums erfolgen. Innerhalb des
Prognosezeitraums kann die Bestimmungseinheit dann eine zwei¬ te (angepasste) Lastgangsprognose basierend auf den ersten Umgebungsbedingungen und den zweiten Umgebungsbedingungen für den Prognose-Zeitraum oder einen Teil des Prognosezeitraums bestimmen .
Die Steuereinheit kann dann das Gebäudeautomationssystem durch zumindest ein Stellsignal steuern, wobei das Stellsig¬ nal auf der ersten Lastgangsprognose und der zweiten
Lastgangsprognose basiert. Durch die Steuereinheit wird das Gebäudeautomationssystem derart gesteuert, dass die erste Lastgangsprognose eingehalten wird. Die Steuereinheit kann hierzu zunächst Informationen von der Automationsstations-
Ebene empfangen und die Stellsignale dann an die Automations- stations-Ebene senden.
Unter einem Energieerzeugungssystem wird in diesem Zusammen- hang ein Energieerzeugungssystem verstanden, das - nicht notwendigerweise, aber bevorzugt aus regenerativer Energie - Strom erzeugt und an ein Gebäudeautomationssystem angeschlossen ist und von diesem gesteuert werden kann. Daher kann auch von einem gebäudeintegrierten Energieerzeugungssystem gespro- chen werden. Ein Energieerzeugungssystem in diesem Zusammenhang kann beispielsweise ein Solarenergieerzeugungssystem wie eine Photovoltaikanlage, eine Windkraftanlage oder auch eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage sein. Im Folgenden wird als Ener¬ gieerzeugungssystem vorrangig ein Solarenergieerzeugungssys- tem beschrieben. Es sollte aber verstanden werden, dass in jeder Ausführungsform auch andere Arten von gebäudeintegrierter Stromerzeugung verwendet werden können und die Ausführungsformen nicht auf Solarenergieerzeugungssysteme be¬ schränkt sind.
Ein solches gebäudeintegriertes Energieerzeugungssystem kann an unterschiedlichen Arten von Gebäuden angeschlossen sein, beispielsweise Großgebäude und Industrieanlagen, aber auch an kleineren Gebäuden. Jedes dieser Gebäude weist mindestens ei- nen Stromverbraucher auf, wobei unter Verbraucher in diesem Zusammenhang Geräte, Systeme, Anlagen und ähnliches verstan¬ den werden, die zumindest temporär elektrische Energie benö¬ tigen. Es wird darauf hingewiesen, dass elektrische Energie- Speicher wie Batterien, Supercaps, Schwungradspeicher oder ähnliches ebenfalls unter diesen Begriff eines Stromverbrau¬ chers fallen. Zur Energieverbrauchssteuerung wird ein Gebäudeautomationssystem vorgeschlagen, das die Verbraucher steu- ert und dabei die Zuführung von Energie regelt. Die benötigte Energie kann hierbei durch die selbst erzeugte Energie bzw. Leistung aus dem Energieerzeugungssystem bezogen werden. Zusätzlich ist das Gebäude an ein öffentliches Stromnetz ange¬ schlossen, für das das Lastprofil prognostiziert wird.
Das Lastprofil oder der Lastgang über einen Zeitraum
[t_start, t_end] bezeichnet den zeitlichen Verlauf der abge¬ nommenen elektrischen Leistung über den Zeitraum [t_start, t_end] . Die Leistung wird dabei als Mittelwert eines Abrech- nungsintervalls gemessen. Das Abrechnungsintervall kann eine Viertelstunde sein, kann aber auch eine Stunde betragen.
Die Leistung, die aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird, ergibt sich aus der Leistung, die durch die Verbraucher (und ggf. auch elektrischen Energiespeicher) im Gebäude benö¬ tigt wird, abzüglich der selbst erzeugten Leistung, d.h. der durch das gebäudeintegrierte Energieerzeugungssystem erzeug¬ ten Leistung. Die oben beschriebene Steuervorrichtung basiert auf der Idee, Umgebungsbedingungen zwischen Gebäuden auszutauschen, um die Abschätzung der selbst erzeugten Leistung zu optimieren und auf diese Weise den prognostizierten Lastgang durch entsprechende Steuerung des Gebäudeautomationssystems einzuhalten bzw. die Lastgangsprognose zu verbessern. Auf diese Weise können auch lokale Wettereinflüsse, die nicht aus einer Vor¬ hersage eines Wettervorhersagedienstes bekannt sind, berück¬ sichtigt werden. Diese lokalen Wettereinflüsse können witte¬ rungsbedingte Schwankungen bei der Energieerzeugung durch das gebäudeintegrierte Energieerzeugungssystem bewirken. Diese
Schwankungen werden durch die Berücksichtigung der ersten Umgebungsbedingungen und der zweiten Umgebungsbedingung bei der Bestimmung der zweiten Lastgangsprognose des Gebäude- Lastgangs berücksichtigt und zum Teil bereits ausgeglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Steuervorrich- tung eine Kommunikationseinheit zum Empfangen der ersten Umgebungsbedingungen und zum Empfangen der zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude auf.
Die Kommunikationseinheit kann sowohl erste Umgebungsbedin- gungen des Gebäudes selbst von anderen Einheiten innerhalb des Gebäudes als auch zweite Umgebungsbedingungen zumindest eines weiteren Gebäudes von extern empfangen, kann aber auch zum Senden von Signalen ausgestattet sein. Durch die Berücksichtigung von zweiten Umgebungsbedingungen, die von weiteren Gebäuden, die in einem Umkreis des Gebäudes angeordnet sind, stammen, kann die Vorhersage bzw. Abschät¬ zung der selbst erzeugten Energie im Vergleich zu einer Abschätzung verbessert werden, bei der nur die ersten Umge- bungsbedingungen des Gebäudes selbst berücksichtigt werden. Die zweiten Umgebungsbedingungen, die beispielsweise für einen vergangenen Zeitraum erhalten werden, erlauben eine Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen, die auch zu dem Gebäude gelangen und dort eine Veränderung der Umgebungsbedin- gungen hervorrufen können. Auf diese Weise können auch lokale Wettereinflüsse, die durch die benachbarten Gebäude gemessen oder ermittelt werden, berücksichtigt werden.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel Empfangseinheit oder Steuereinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder als Steuerrechner eines Gebäude- automationssystems ausgebildet sein. Bei einer softwaretech¬ nischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Compu¬ terprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausge¬ bildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die ersten Umgebungsbedin- gungen zumindest eine Eigenschaft des Energieerzeugungssys¬ tems auf.
Eine Eigenschaft des Energieerzeugungssystems können bei¬ spielsweise das Material, aber auch verschiedene Parameter sein, die eingestellt werden können. Des Weiteren können hierzu auch Strukturen der Umgebung des Gebäudes bzw. des Energieerzeugungssystems, eine Ausrichtung des Energieerzeu¬ gungssystems, der Typ des Energieerzeugungssystems oder bei einem Solarenergieerzeugungssystem auch der Wirkungsgrad der Solarmodule als Funktion der Umgebungstemperatur und des Einstrahlwinkels zählen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, die ersten Umgebungsbedingungen von einer Ermittlungseinheit des Gebäudes zu empfangen.
Die maximal verfügbare Leistung des Energieerzeugungssystems hängt unter anderem von aktuellen Umgebungsbedingungen des Gebäudes ab. Im Falle eines Solarenergieerzeugungssystems hängt beispielsweise die maximal verfügbare Photovoltaik-
Paneel-Leistung von der aktuellen Sonneneinstrahlung ab. Diese hängt auch von der Tageszeit und damit dem Sonnenstand ab. Des Weiteren ist die maximal verfügbare Photovoltaik-Paneel- Leistung eine Funktion der Größen
- direkte Sonneneinstrahlung,
- indirekte bzw. diffuse Sonneneinstrahlung und
- Umgebungstemperatur bzw. Lufttemperatur.
Diese Größen können anhand der ersten Umgebungsbedingungen bestimmt werden.
Unter direkter Sonneneinstrahlung wird hierbei die Sonneneinstrahlung verstanden, die direkt auf die Anlage trifft. Als indirekte, diffuse oder reflektierte Sonneneinstrahlung wird bezeichnet, wenn Wolken die Sonne verdecken und eine Reflexi¬ on des Lichts vorherrscht. Auf die direkte Sonneneinstrahlung kann dabei durch Messung der aktuell erzielten Leistung des Solarenergieerzeugungssystems und basierend auf der indirek¬ ten Sonneneinstrahlung und der Umgebungstemperatur, die durch die ermittelten Umgebungsbedingungen bestimmt werden können, rückgeschlossen werden. Diese berechnete direkte Sonneneinstrahlung kann dann ebenfalls zur Bestimmung der zweiten ge- schätzten Menge und damit zur Bestimmung der zweiten
Lastgangsprognose herangezogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ermittlungseinheit zumindest eine Sensoreinheit auf, die dazu eingerich- tet ist, die Lufttemperatur, die Windrichtung und/oder die Windgeschwindigkeit zu messen.
Die Sensoreinheit kann irgendeine Art von Sensor sein, der dazu geeignet ist, die entsprechenden Umgebungsbedingungen zu messen. Beispielsweise kann der Sensor ein Anemometer sein, der die lokale Windrichtung und Geschwindigkeit misst. Die Sensoreinheit kann auch einen Außentemperaturfühler aufweisen. Anhand der gemessenen Ergebnisse kann die Ermittlungs¬ einheit die zweiten Umgebungsbedingungen ermitteln. Der Sen- sor bzw. die Sensoreinheit kann Teil des Gebäudes sein.
Beispielsweise kann es im Fall einer Windkraftanlage bzw. von Windgeneratoren als Energieerzeugungssystem relevant sein, das Herannahen einer Windböe oder Flaute für die nahe Zukunft vorherzusagen. Auf diese Weise kann die Bestimmung der geschätzten Menge an selbst erzeugter Energie verbessert wer¬ den. Die Windvorhersage kann sowohl für einen Einbruch als auch einen Anstieg des Winds getroffen werden. Diese Vorhersage kann durch Auswertung der Winddaten benachbarter, beson- ders auf der windzugewandten Seite liegender, Gebäude weiter verbessert werden. In diesem Fall können die zweiten Umgebungsbedingungen Winddaten enthalten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Ermittlungseinheit eine Bilderfassungsvorrichtung auf, um eine Wolkenbe¬ deckung und/oder eine Zuggeschwindigkeit von Wolken über dem Energieerzeugungssystem zu ermitteln.
Durch eine Auswertung von erfassten Bildern kann durch ein Bildererkennungsverfahren beispielsweise eine Schätzung für ein Geschwindigkeitsvektorfeld und eine
Sonneneinstrahlungstransmissivität des Wolkenfeldes bzw. ein- zelner Wolken am Ort der Bilderfassungsvorrichtung gewonnen werden. Diese Daten können dann verwendet werden, um die direkte Sonneneinstrahlung bzw. die indirekte Sonneneinstrahlung, das heißt Sonneneinstrahlung, die trotz Wolkenbedeckung zu einem Solarenergieerzeugungssystem gelangt, zu ermitteln.
Dies kann auch als „Cloud tracking", d.h. Wolkennachverfol- gung, bezeichnet werden. Einbrüche in der Photovoltaik- Leistung, d.h. der Leistung eines Solarenergieerzeugungssys- tems, durch vorüberziehende Wolken oder Wolkenzüge und Leis- tungsspitzen durch Löcher in Wolkenfeldern werden kurzfristig und lokal vorhersagbar. Wolken, die zuvor über andere Gebäude, die sich an der Vorhersage durch Austausch von Umgebungs¬ bedingungen beteiligen, gezogen sind, werden auch über das Gebäude ziehen, das die aktuelle Prognose bestimmt. Wenn in- nerhalb von bestimmten Intervallen bekannt ist, dass ein Pho- tovoltaik-Leistungseinbruch erfolgen wird, kann das Gebäudeautomationssystem steuernd eingreifen, z.B. Lasten im Gebäude abwerfen, Batterieentladen oder andere Erzeuger einschalten und hochfahren, so dass am Netzanschlusspunkt des Gebäudes der Vorhersagewert der zu entnehmenden Leistung, d.h. die erste Prognose, weiterhin eingehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, die zweiten Umgebungsbedingungen von einem externen Server zu empfangen.
Die weiteren Gebäude, die ebenfalls Umgebungsbedingungen bestimmen, senden diese zweiten Umgebungsbedingungen an einen externen Server. Dieser kann eine Datenbank aufweisen, in der diese Umgebungsbedingungen gespeichert werden. Die Kommunika¬ tionseinheit kann dann die zweiten Umgebungsbedingungen, das heißt die Umgebungsbedingungen weiterer Gebäude, von dem Ser- ver empfangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, die ersten Umgebungsbedingungen an den externen Server zu senden.
Die durch die Steuervorrichtung im Zusammenhang mit dem Gebäude ermittelten Umgebungsbedingungen werden an den externen Server gesendet, so dass die weiteren Gebäude diese Umge¬ bungsbedingungen ebenfalls von dem Server abrufen können. Auf diese Weise wird ein verteiltes Netz von Gebäuden geschaffen, so dass die Gebäude die verschiedenen ermittelten bzw. gemessenen Umgebungsbedingungen austauschen können.
Alternativ kann anstelle eines Servers auch eine direkte Kom- munikation zwischen den Gebäuden stattfinden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, von dem externen Server, eine Be¬ rechnung einer direkten Sonneneinstrahlung auf das Energieer- zeugungssystem unter Verwendung der ersten Umgebungsbedingungen und der zweiten Umgebungsbedingungen für den
Prognosezeitraum zu empfangen.
Der externe Server empfängt sowohl die ersten Umgebungsbedin- gungen als auch die zweiten Umgebungsbedingungen und kann daher eine Berechnung der direkten Sonneneinstrahlung für jedes Solarenergieerzeugungssystem, das in dem Gesamtnetz vorhanden ist, durchführen. Die direkte Sonneneinstrahlung kann durch die indirekte Sonneneinstrahlung und die Umgebungstemperatur, die beispielsweise von einem Wetterdatendienstleister bezogen werden können, und der gemessenen maximal verfügbaren Photo- voltaik-Paneel-Leistung rückgeschlossen werden. Die ersten Umgebungsbedingungen und die zweiten Umgebungsbedingungen stellen dabei Daten dar, die zur lokalen direkten Sonneneinstrahlung korrespondieren. Diese Daten, die auf die direkte Sonneneinstrahlung am Gebäude rückschließen lassen, werden in dem Server zusammen mit der geographischen Position des Ge- bäudes, das den ersten oder zweiten Umgebungsbedingungen zugeordnet ist, gespeichert.
Wie in dieser Ausführungsform beschrieben, erfolgt eine Weiterverarbeitung der von den Gebäuden an den zentralen Server übermittelten Daten bereits auf dem Server, so dass sich die beteiligten Gebäude die Werte der direkten Sonneneinstrahlung am eigenen Gebäude direkt vom Server abholen können, ohne selbst diesbezügliche Modelle vorhalten und Berechnungen durchführen zu müssen.
Der Server kann beispielsweise zur Steigerung der Vorhersagegenauigkeit zusätzliche Satellitendaten über Wolkenbewegungen, die typischerweise eine geringere örtliche Auflösung ha¬ ben, aber zusätzlich Aufschluss über eine globale Bewegung von Wolkenfeldern geben, sowie Wetterberichte verwenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet, von dem externen Server die Be¬ rechnung der direkten Sonneneinstrahlung des Energieerzeu- gungssystems für einen aktuellen Zeitpunkt und/oder einen vergangenen Zeitraum zu empfangen.
Zusätzlich zu dem Prognosezeitraum, der zum Zeitpunkt der Bestimmung der ersten Prognose in der Zukunft liegt, kann die direkte Sonneneinstrahlung, die maßgeblich für die Abschätzung der zukünftig verfügbaren Leistung ist, für einen aktuellen Zeitpunkt oder auch für die Vergangenheit bestimmt wer¬ den . Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bestimmungseinheit dazu eingerichtet, eine direkte Sonneneinstrahlung des Energieerzeugungssystems basierend auf den ersten Umgebungs¬ bedingungen und den zweiten Umgebungsbedingungen zu bestim- men, um die erste geschätzte Menge und/oder die zweite ge¬ schätzte Menge für die durch das Energieerzeugungssystem erzeugte Leistung zu bestimmen. Jedes der beteiligten Gebäude bzw. dessen Steuervorrichtung kann die auf dem externen Server zur Verfügung stehenden Daten herunterladen und derart weiterverarbeiten, dass das Gebäude die Werte der direkten Sonneneinstrahlung am eigenen Gebäude ermitteln kann. Die Bestimmungseinheit kann dazu die entsprechend erforderlichen Daten von dem externen Server abrufen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der
Prognosezeitraum zumindest einen Tag, der auf den aktuellen Tag folgt.
Üblicherweise wird an einem Tag, beispielsweise zwischen 9 Uhr und 10 Uhr am Vormittag, eine Vorhersage für den folgen¬ den Tag erstellt, wobei der Vorhersagezeitraum beispielsweise um 0 Uhr beginnt und 24 Stunden umfasst. Die Auflösung der
Lastgangsprognose für den Prognosezeitraum kann beispielswei¬ se 15 Minuten oder 1 Stunde betragen, wobei auch andere Auf¬ lösungen denkbar sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der
Prognosezeitraum einen Zeitraum am selben Tag, insbesondere beginnend ab dem aktuellen Zeitpunkt.
Dieser Zeitraum am selben Tag kann ein beliebiger Zeitraum sein, der kleiner als der ursprüngliche Prognosezeitraum ist.
Basierend auf den oben beschriebenen Ausführungsformen kann zum einen die direkte Sonneneinstrahlung, die als geräteunabhängige Größe übermittelt wird, zurückgerechnet werden. Des Weiteren kann eine Ortsauflösung der Vorhersage für einzelne Gebäude anstelle von Summenleistungen für ausgedehntere Netzregionen erzielt werden. Die Überwachung und Abschätzung der direkten Sonneneinstrahlung und somit der voraussichtlich selbst erzeugten Leistung, was wiederum eine
Lastgangsprognose der Leistung, die aus dem allgemeinen
Stromnetz entnommen werden wird, erlaubt, kann direkt in ein Gebäudeautomationssystem integriert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Gebäudeautomationssystem eines Gebäudes mit zumindest einem Verbraucher und zumindest einem Energieerzeugungssystem vorgeschlagen. Das Gebäudeautomationssystem ist mit einer Steuervorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen gekoppelt. Das Gebäudeautomationssys¬ tem weist eine Empfangseinheit zum Empfangen des zumindest einen Stellsignals von der Steuervorrichtung auf, um die erste Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang einzuhalten. Das Gebäudeautomationssystem kann die Verbraucher basierend auf dem zumindest einen Stellsignal abschalten oder zuschal¬ ten, je nachdem ob ein höherer Energieverbrauch oder ein geringerer Energieverbrauch benötigt wird, um die erste
Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang einzuhalten. So- bald die zweite Lastgangsprognose bestimmt ist, kann das Ge¬ bäudeautomationssystem entsprechend weitere Verbraucher zu- oder abschalten, um den tatsächlichen Verbrauch, der durch die zweite Lastgangsprognose angegeben ist, anzupassen, so dass die erste Lastgangsprognose eingehalten wird. Hierbei werden insbesondere solche Schalthandlungen von Verbrauchern vorgenommen, die keine negativen Einflüsse auf Benutzer des Gebäudes haben.
Aufgrund der genauen Informationen zu Umgebungsbedingungen, beispielsweise zur direkten Sonneneinstrahlung, die die beschriebene Steuervorrichtung liefert, kann das Gebäudeautoma¬ tionssystem prüfen, ob das eigene Energieerzeugungssystem die dazu passende Leistung erbringt. Falls nicht, kann der Ener¬ gieerzeugungssystem-Betreiber auf die Notwendigkeit von War- tungsmaßnahmen, wie z.B. eine Reinigung des Systems, automatisch hingewiesen werden. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Steuern eines Gebäudeautomationssystems eines Gebäudes mit zumindest einem Verbraucher und zumindest einem Energieerzeugungssystem vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer ersten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssystem erzeugter Leistung für einen
Prognosezeitraum, Bestimmen einer ersten Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge, Bestimmen einer zweiten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssys¬ tem erzeugter Leistung in dem Prognosezeitraum basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes und basierend auf zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude, Bestimmen einer zweiten Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge, und Steuern des Gebäudeautomati¬ onssystems durch zumindest ein Stellsignal, wobei das Stell¬ signal auf der ersten Lastgangsprognose und der zweiten
Lastgangsprognose basiert.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm- Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B.
Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammpro¬ dukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Ver¬ fahren entsprechend. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfin- dung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgen- den beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Wei- teren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungs- formen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher er- läutert .
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Gebäudes mit einer Steuervor¬ richtung zum Steuern eines Gebäudeautomationssystems und mit einer Mehrzahl von Verbrauchern;
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Gesamtnetzes mit mehreren Gebäu¬ den; und
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum
Steuern eines Gebäudeautomationssystems eines Gebäu¬ des .
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt ein Gebäude 30, das eine Steuervorrichtung 10 und ein Gebäudeautomationssystem 31 aufweist. Die Steuervorrichtung 10 ist dabei auf der Management-Ebene des Gebäudes 30 angeordnet und das Gebäudeautomationssystem 31 ist auf der Automationsstationsebene des Gebäudes 30 angeordnet. Auf der Feld-Ebene weist das Gebäude 30 eine Mehrzahl von Verbrauchern 32 auf, die durch das Gebäudeautomationssystem 31 gesteuert werden. Das Gebäude 30 weist des Weiteren ein gebäudeintegriertes Energieerzeugungssystem 40 auf, welches im Folgenden als Solarenergieerzeugungssystem 40 bezeichnet wird. Das Solarenergieerzeugungssystem 40 wird ebenfalls durch das Gebäudeautomationssystem 31 gesteuert.
Die Steuervorrichtung 10 weist eine Kommunikationseinheit 11 auf, um erste Umgebungsbedingungen des Gebäudes 30 und zweite Umgebungsbedingungen zumindest eines weiteren Gebäudes 30, das in Fig. 1 nicht gezeigt ist, zu empfangen. Die Kommunika¬ tionseinheit 11 kann hierzu beispielsweise mit einem externen Server 20 kommunizieren, kann die ersten Umgebungsbedingungen aber auch von einem Sensor innerhalb des Gebäudes 30 und/oder die zweiten Umgebungsbedingungen direkt von dem weiteren Gebäude 30 empfangen.
Der Server 20 kann zwei Bereiche 21 und 22, die auch getrenn- te Server darstellen können, aufweisen, die jeweils den ersten und den zweiten Umgebungsbedingungen zugeordnet sind. Beispielsweise kann der Serverbereich 21 die Messdaten, d.h. die zweiten Umgebungsbedingungen, weiterer Gebäude bereitstellen. Der Serverbereich 22 kann dann die Wetterprognose- Daten für das eigene Gebäude 30, d.h. die ersten Umgebungsbe¬ dingungen, bereitstellen.
Eine Bestimmungseinheit 12 der Steuervorrichtung 10 bestimmt eine erste geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungs- System 40 erzeugter Leistung für einen Prognosezeitraum. Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt dann eine erste
Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den
Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge .
Anhand der empfangenen ersten Umgebungsbedingungen und der empfangenen zweiten Umgebungsbedingungen des Gebäudes 30 kann die Bestimmungseinheit 12 dann eine zweite geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungssystem 40 erzeugter Leistung in dem Prognosezeitraum bestimmten. Die erste geschätzte Menge und die zweite geschätzte Menge basiert auf der Bestimmung einer direkten Sonneneinstrahlung, einer indirekten Sonnen- einstrahlung und weiteren Umgebungsbedingungen.
Die ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes 30 selbst können beispielsweise durch eine Ermittlungseinheit 13 ermittelt werden .
Die Bestimmungseinheit 12 bestimmt dann eine zweite
Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem
Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge .
Die Steuereinheit 14 ist dann dazu eingerichtet, das Gebäude¬ automationssystem 31 basierend auf der ersten
Lastgangsprognose und der zweiten Lastgangsprognose zu steu¬ ern, so dass die ursprüngliche erste Lastgangsprognose einge- halten wird.
Hierzu werden dem Gebäudeautomationssystem 31 Stellsignale übermittelt, mittels derer das Gebäudeautomationssystem 31 die Verbraucher 32 zu- oder abschalten kann und auch das Energieerzeugungssystem 40 steuern kann. Beispielsweise können Verbraucher 32, deren vorübergehende Abschaltung keine größeren Auswirkungen auf das Gebäude 30 hat, abgeschaltet werden, wenn zu wenig eigene Leistung erzeugt wird. Manche Verbraucher 32 können auch vorübergehend mit weniger Leistung versorgt werden, um Leistungseinbrüche des eigenen Energieer¬ zeugungssystems abzufangen. So können beispielsweise die Ein¬ stellungen von Heizungen oder Klimaanlagen um wenige Grad verändert werden, was zu einem geringeren Energieverbrauch führt, aber keine größeren Auswirkungen auf das Gebäude 30 hat. Im Gegenzug können auch bei zu viel erzeugter Energie, rela¬ tiv zu der zweiten Prognose gesehen, Verbraucher 32, wie beispielsweise Energiespeicher, hinzugeschaltet werden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Gesamtnetzes, das eine Mehr¬ zahl von Gebäuden 30 aufweist. Beispielsweise können in einer geographischen Region wie einer Stadt oder einem Stadtteil eine Vielzahl an Gebäuden 30 mit Solarenergieerzeugungssyste- men 40 ausgestattet sein. Die Gebäude 30 weisen dabei jeweils Gebäudeautomationssysteme 31 auf. Diese Gebäude 30 können dann untereinander die Umgebungsbedingungen, die durch jedes Gebäude für sich selbst bestimmt werden, austauschen. Hierzu können die Gebäude 30 miteinander verbunden sein und über Verbindungswege A kommunizieren. Alternativ können die Gebäu- de 30 auch über einen externen Server 20 mittels der Verbindungswege B die entsprechenden Informationen austauschen. Auch eine Kombination der Verbindungswege A und B ist denk¬ bar . Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum
Steuern eines Gebäudeautomationssystems 31 eines Gebäudes 30 mit zumindest einem Verbraucher 32 und zumindest einem Energieerzeugungssystem 40. In einem ersten Schritt 101 wird eine erste geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungssystem 40 erzeugter Leistung für einen Prognosezeitraum bestimmt.
In einem zweiten Schritt 102 wird eine erste
Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den
Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge bestimmt.
In einem dritten Schritt 103 wird eine zweite geschätzte Men- ge an durch das Energieerzeugungssystem 40 erzeugter Leistung in dem Prognosezeitraum basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes 30 und basierend auf zweiten Umgebungsbe¬ dingungen von zumindest einem weiteren Gebäude 30 bestimmt. In einem vierten Schritt 104 wird anschließend eine zweite Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem
Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge bestimmt.
Im Anschluss wird in einem fünften Schritt 105 das Gebäude¬ automationssystem 31 durch zumindest ein Stellsignal gesteu¬ ert. Das Stellsignal basiert hierbei auf der ersten
Lastgangsprognose und der zweiten Lastgangsprognose.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Steuervorrichtung (10) zum Steuern eines Gebäudeautomati¬ onssystems (31) eines Gebäudes (30) mit zumindest einem Ver- braucher (32) und zumindest einem Energieerzeugungssystem
(40), wobei das Gebäudeautomationssystems (31) den zumindest einen Verbraucher (32) und das Energieerzeugungssystem (40) steuert, mit:
einer Bestimmungseinheit (12) zum Bestimmen einer ersten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssystem (40) erzeugter Leistung für einen Prognosezeitraum und zum Bestimmen einer ersten Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge,
wobei die Bestimmungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, in dem Prognosezeitraum eine zweite geschätzte Menge an durch das Energieerzeugungssystem (40) erzeugter Leistung basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes (30) und basie¬ rend auf zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude (30) zu bestimmen und eine zweite
Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem
Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge zu bestimmen, und
einer Steuereinheit (14) zum Steuern des Gebäudeautomati- onssystems (31) durch zumindest ein Stellsignal, wobei das
Stellsignal auf der ersten Lastgangsprognose und der zweiten Lastgangsprognose basiert.
2. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Kommunikationseinheit (11) zum Empfangen der ersten Umgebungsbedingungen und zum Empfangen der zweiten Umgebungsbedingungen von zumindest einem weiteren Gebäude (30) .
3. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ersten Umgebungsbedingungen zumindest eine Eigenschaft des Energieerzeugungssystems (40) aufweisen.
4. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinheit dazu eingerichtet ist, die ersten Umgebungsbedingungen von einer Ermittlungseinheit (13) des Gebäudes (30) zu empfangen.
5. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlungseinheit (13) zumindest eine Sensoreinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Lufttemperatur, die Windrichtung und/oder die Windgeschwindigkeit zu messen.
6. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ermittlungseinheit (13) eine Bilderfassungsvorrich¬ tung aufweist, um eine Wolkenbedeckung und/oder eine Zuggeschwindigkeit von Wolken über dem Energieerzeugungssystem (40) zu ermitteln.
7. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinheit (11) dazu eingerichtet ist, die zweiten Umgebungsbedingungen von einem externen Server (20) zu empfangen.
8. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinheit (11) dazu eingerichtet ist, die ersten Umgebungsbedingungen an den externen Server (20) zu senden.
9. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinheit (11) dazu eingerichtet ist, von dem externen Server (20) eine Berechnung einer direkten Sonneneinstrahlung auf das Energieerzeugungssystem (40) unter Verwendung der ersten Umgebungsbedingungen und der zweiten Umgebungsbedingungen für den Prognosezeitraum zu empfangen.
10. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kommunikationseinheit (11) dazu eingerichtet ist, von dem externen Server (20) die Berechnung der direkten Sonneneinstrahlung auf das Energieerzeugungssystem (40) für einen aktuellen Zeitpunkt und/oder einen vergangenen Zeitraum zu empfangen.
11. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bestimmungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, eine direkte Sonneneinstrahlung des Energieerzeugungssystems (40) basierend auf den ersten Umgebungsbedingungen und den zweiten Umgebungsbedingungen zu bestimmen, um die erste geschätzte Menge und/oder die zweite geschätzte Menge für die durch das Energieerzeugungssystem (40) erzeugte Leistung zu bestimmen.
12. Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Prognosezeitraum zumindest einen Tag umfasst, der auf den aktuellen Tag folgt.
13. Steuervorrichtung (10) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Prognosezeitraum einen Zeitraum am selben Tag, insbesondere ab dem aktuellen Zeitpunkt, umfasst.
14. Automationssystem (31) eines Gebäudes (30) mit zumindest einem Verbraucher (32) und zumindest einem Energieerzeugungs¬ system (40), wobei das Gebäudeautomationssystems mit einer Steuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 - 13 gekop- pelt ist, mit:
einer Empfangseinheit zum Empfangen des zumindest einen Stellsignals von der Steuervorrichtung (14), um die erste Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang einzuhalten.
15. Verfahren zum Steuern eines Gebäudeautomationssystems (31) eines Gebäudes (30) mit zumindest einem Verbraucher (32) und zumindest einem Energieerzeugungssystem (40), mit:
Bestimmen (101) einer ersten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssystem (40) erzeugter Leistung für einen Prognosezeiträum,
Bestimmen (102) einer ersten Lastgangsprognose für einen Gebäude-Lastgang für den Prognosezeitraum unter Verwendung der ersten geschätzten Menge,
Bestimmen (103) einer zweiten geschätzten Menge an durch das Energieerzeugungssystem (40) erzeugter Leistung in dem Prognosezeitraum basierend auf ersten Umgebungsbedingungen des Gebäudes (30) und basierend auf zweiten Umgebungsbedin- gungen von zumindest einem weiteren Gebäude (30),
Bestimmen (104) einer zweiten Lastgangsprognose für den Gebäude-Lastgang in dem Prognosezeitraum unter Verwendung der zweiten geschätzten Menge, und
Steuern (105) des Gebäudeautomationssystems (31) durch zumindest ein Stellsignal, wobei das Stellsignal auf der ers¬ ten Lastgangsprognose und der zweiten Lastgangsprognose ba¬ siert .
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