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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie über ein elektrisches Netz. In dem Übertragungsvorgang wird aus zumindest einem Abgabegerät eine Abgabemenge an elektrischer Energie (z.B. gemessen in kWh) einer jeweils vorgegebenen Energiesorte über einen jeweiligen Abgabezähler in das Netz eingespeist und währenddessen eine Entnahmemenge an elektrischer Energie aus dem Netz über einen Entnahmezähler durch zumindest ein Entnahmegerät entnommen und dabei in dem Entnahmezähler ein jeweiliges Zählerregister angepasst, also z.B. hochgezählt. Ein solches Zählerregister kann auch in einer zentralen Servereinrichtung, z.B. einem Servercomputer des Internets, bereitgestellt sein. Die Erfindung betrifft auch einen Stromzähler (Strommessinstrument), der als Entnahmezähler betrieben werden kann.
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Ein Zählerregister kann vor Ort an einem Netzanschluss und/oder zentral in einer Servereinrichtung bereitgestellt sein, denn es gibt in der Energiewirtschaft zwei Energiezähler-Varianten: Die Standardlastprofil Messung SLP mit Tarifregistern lokal im Zähler (Standardkunde). Einem Energiezählregister ist dabei heutzutage einem Tarif zugeordnet (z.B. Bezugstarif Tag/Nacht, Einspeisetarif PV). Als zweite Variante gibt es die registrierende Leistungsmesser Zählung RLM (meist für Großkunden heutzutage, aber auch zukünftig für voll-dynamische Tarifkunden). Hier wird die Leistungsmessreihe über Tage, Monate oder einen anderen Zeitraum in 15min-Auflösung im Zähler gespeichert und regelmäßig an die Servereinrichtung des Energieversorgers gesendet, der dann basierend auf dem jeweiligen Tarif zum Bezugszeitpunkt die Stromrechnung erstellt. Man spricht von zentraler Tarifierung. Die Messung erfolgt zukünftig über elektronische Zähler oder über sogenannte Smart-Meter, welche die Messdaten über eine Kommunikationseinrichtung an eine Servereinrichtung senden können. Diese Geräte erlauben auch eine Messung und Übertragung des Last- bzw. Zählerstandsgangs mit weniger als 15min Auflösung an eine Servereinrichtung.
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Die Liberalisierung des Strommarkts ermöglicht heute mittels statischer Energieversorgerverträge in begrenztem Maße die Energiesorte oder Energieform, Strompreise und Anbieter auszuwählen. Diese Informationen liegen jedoch nicht digital im Haus als Information (z.B. als Datensatz oder Tag) vor. Folglich müssen bislang alle zur Optimierung notwendigen Inhalte vorher manuell im Energiemanagementsystem hinterlegt werden. Nur die lokale Eigenproduktion wird größtenteils digital erfasst und steht zur Verarbeitung zur Verfügung.
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Stromzähler haben heute meist nur ein einziges Register für die Erfassung der Stromversorgung rund um die Uhr. Bei Tag-Nacht-Tarifen liegen heute Stromzähler mit mehreren Registern vor, wobei nur eines der Register zur Zeit aktiv ist. Die Registerumschaltung erfolgt anhand der Tarifzeiten. Bei PV-Einspeiseanlagen (PV - Photovoltaik) liegen Register vor, die abhängig von der Stromflussrichtung im jeweiligen Register zählen. Heute können gleichzeitig bei gleicher Stromflussrichtung nicht mehrere Register aktiviert werden. Heute werden bei verschiedenen gleichzeitigen Stromtarifen teilweise zwei oder mehr Zähler eingebaut, über die die einzelnen Entnahmegeräte separat ihre Entnahmemenge erfassen können. Ein Beispiel hierfür ist die Dienstwagenabrechnung mit eigenem Stromtarif.
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Ein weiteres Problem bei einem Strommessinstrument oder Stromzähler mit nur einem zurzeit aktiven Register besteht darin, dass nicht unterschieden werden kann, welche Energiesorte (beispielsweise Ökostrom oder Strom aus einem Nuklearkraftwerk) aktuell über den Stromzähler buchungstechnisch entnommen wird. Dies kann deshalb nur einmalig bei Abschluss eines Energieversorgungsvertrages mit dem Energieversorger festgelegt werden (sogenannter Strommix des Energieversorgers). Möchte man die Energiesorte wechseln oder zeitgleich Energie aus unterschiedlichen Quellen, also unterschiedliche Energiesorgen, im Mix beziehen, so kann dies nicht dynamisch verwaltet oder angepasst werden.
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Aus der
WO 2012/058421 A2 ist bekannt, dass zwei Energiezähler sich gegenseitig mittels eines sogenannten RFID-Tags (RFID - Radio Frequency Identification) detektieren können, sodass hierdurch bekannt ist, dass beide Energiezähler den gleichen Zählerwert ergebe müssten, weil sie gekoppelt sein müssen und dieselbe Energiemenge übertragen, nämlich ein Zähler als Abgabezähler und ein Zähler als Entnahmezähler.
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Aus der
DE 10 2010 046 105 A1 ist bekannt, dass ein Abgabegerät, wie beispielsweise eine Windkraftanlage, signalisieren kann, dass sie aktuell elektrische Leistung liefern kann und dieses Signal dazu genutzt wird, einen korrespondierenden Verbraucher, beispielsweise eine Waschmaschine, zu starten.
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Aus der
DE 10 2016 000 920 A1 ist bekannt, dass zu einer Batteriespeicheranlage erfasst werden kann, welche Stromsorte aktuell zu welchem Prozentsatz darin eingespeichert ist. So kann beispielsweise eine bestimmte Menge X von grünem Strom in der Batteriespeicheranlage einer Ladestation eingespeichert sein, in der insgesamt aber eine wesentlich größere Menge als die Grünstrommenge X eingespeichert werden kann, beispielsweise die Strommenge 10 X. Durch eine bilanzielle Verschiebung kann eine bestimmte Strommenge einer gegebenen Stromsorte von einer Ladestation auf eine andere Ladestation umgebucht werden. Ein Elektrofahrzeug, das über eine solche Ladestation geladen wird, kann entsprechend Strom einer gegebenen Stromsorte anfordern, was dann den entsprechenden Bestand in der Ladestation während des Ladevorgangs bilanztechnisch verringert. Diese Lösung erfordert eine einzelne zentrale Steuereinrichtung, in der die bilanztechnische Verwaltung der Strommengen erfolgt. Das Koordinieren von Geräten unterschiedlicher Betreiber über ein öffentliches Stromnetz hinweg ist dagegen aufwändig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betrieb eines Entnahmegeräts (Gerät, das Energie aus einem elektrischen Netz bezieht) flexibel in Bezug auf die Energiesorte der entnommenen oder bezogenen Energie gestalten zu können und die Energiesorte/Herkunft/Emissionswerte des Verbrauchs des Entnahmegerätes nachweisen zu können.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung wird es möglich gemacht, einen Nachweis darüber zu führen, welcher Energiesorte die Energie, die ein Entnahmegerät aus dem elektrischen Netz bezieht, aktuell tatsächlich entspricht. So kann beispielsweise nachgewiesen werden, dass ein Entnahmegerät Energie genau in dem Zeitraum aus dem Netz bezogen hat, zu welchem gleichzeitig ein Abgabegerät Energie einer vorgegebenen Energiesorte, beispielsweise Windenergie, auch tatsächlich eingespeist hat. Somit kann dem Entnahmegerät gutgeschrieben werden oder zugeordnet werden, dass es Energie dieser Energiesorte verbraucht hat oder gespeichert hält.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft hierzu ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie über ein elektrisches Netz (z.B. ein öffentliches Stromnetz oder eine Haushaltsnetz), wobei in einem Übertragungsvorgang aus zumindest einem Abgabegerät (Energiequelle oder Energiespeicher) eine Abgabemenge an Energie einer jeweils vorgegebenen Energiesorte über einen jeweiligen Abgabezähler in das Netz eingespeist wird und währenddessen eine Entnahmemenge an Energie über einen Entnahmezähler durch zumindest ein Entnahmegerät aus dem Netz entnommen wird und in dem Entnahmezähler und/oder in einer zentralen Servereinrichtung ein jeweiliges Zählerregister angepasst wird. Die vorliegende Beschreibung umfasst neben der Registrierung der Energieflüsse dezentral und lokal im lokalen Zählerregister (SLP), auch das zentrale RLM-Modell. Das bedeutet, dass hier die Zusammenführung der Leistungsmessreihe des Entnahmegerätes (Abnahmegeräts) oder Einspeisegerätes mit der Energiesorte und Herkunft nicht „nur“ im Zählerregister des Entnahmezählers erfolgt, sondern auch oder alternativ in einem „Backend-Register“, also einem Zählerregister einer Zentrale (z.B. Energieversorger, Flexibilitätsplattform), d.h. in einer zentralen Servereinrichtung, und dann dort zur Bilanzierung, Rechnungserstellung, Nachweiserbringung abgerufen werden kann.
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Unter dem Begriff Energiesorte ist im Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere der Quellentyp für die Energie zu verstehen, also beispielsweise Energie aus einer regenerativen Energiequelle (sogenannter Grünstrom) oder Energie aus nuklearen oder fossilen Energieträgern (sogenannter Graustrom) oder in weiterer Detaillierung z.B.: Windenergie, Solarenergie, Gasenergie, Kohleenergie, Nuklearenergie. Zusätzlich oder alternativ dazu kann durch die Energiesorte auch beispielsweise der Energiepreis (Preis pro Kilowattstunde) und/oder der Energieanbieter angegeben sein (Anlagenbetreiber des zumindest einen Abgabegeräts), also z.B. Energiesorte und Herkunft (beispielsweise die eigene PV Anlage mit Einspeisetarif xy ct/kWh). Zusätzlich oder alternativ kann die Energiesorte eine spezifische Emissionsmenge, z.B. CO2-Menge je kWh, und/oder die insgesamt bei der Energieerzeugung emittierte Emissionsmenge, z.B. die Menge an CO2 (Kohlendioxid), angegeben sein. Wie beschrieben, setzt das Verfahren auf der an sich bekannten Anordnung aus zumindest einem Abgabegerät, einem elektrischen Netz und dem zumindest einen Entnahmegerät auf. Das jeweilige Abgabegerät kann in an sich bekannter Weise an das elektrische Netz über einen gemeinsamen oder einen jeweiligen Stromzähler angeschlossen sein, der hier als Abgabezähler bezeichnet ist, weil er während des Verfahrens die in das Netz abgegebene Energiemenge (Abgabemenge) erfasst. Entsprechend kann das zumindest eine Entnahmegerät über einen gemeinsamen oder eine jeweiligen Stromzähler an das Netz angeschlossen sein, wobei dieser Stromzähler als Entnahmezähler bezeichnet ist, weil er eine aus dem Netz entnommene Energiemenge erfasst. Als Abgabegerät kann eine Energiequelle (beispielsweise ein Kraftwerk oder eine Photovoltaikanlage / PV-Anlage oder eine Windkraftanlage) vorgesehen sein. Als Abgabegerät kann zusätzlich oder alternativ ein Energiespeicher (beispielsweise eine Batterie eines Elektrofahrzeugs oder eines Stationärspeichers oder ein Pumpspeicherkraftwerk) vorgesehen sein. Als Entnahmegerät kann jeweils ein Energieverbraucher (beispielsweise eine Klimaanlage oder eine Heizung oder eine Produktionsanlage) und/oder ein elektrischer Energiespeicher (beispielsweise eine elektrische Batterie eines Elektrofahrzeugs oder ein Erzeuger von Wasserstoff oder ein Pumpspeicherkraftwerk) vorgesehen sein. Bei dem elektrischen Netz kann es sich um ein öffentliches Stromnetz (sogenanntes zentrales Stromnetz) oder um ein elektrisches Netz beispielsweise für einen Inselbetrieb und/oder einen Haushalt und/oder eine Industrieanlage und/oder ein Microgrid handeln. Das besagte jeweilige Zählerregister im Entnahmezähler kann digital realisiert sein, das heißt in dem Entnahmezähler kann die entnommene Energiemenge (Entnahmemenge) gemessen und als digitaler Zählerwert angegeben werden, beispielsweise in der Einheit Kilowattstunden (kWh). Ein Stromzähler kann abwechselnd als Entnahmezähler und als Abgabezähler betrieben werden.
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Zu beachten ist nun, dass die Abgabemenge eines bestimmten Abgabegeräts (z.B. eine bestimmen Photovoltaikanlage) ins Netz nicht gleich der Entnahmemenge sein muss. Damit ist eine direkte Zuordnung der Abgabemenge und der Entnahmemenge so nicht möglich. Fällt z.B. ein Abgabegerät aus, so wird hierdurch nicht die Entnahmemenge verändert, weil das Netz den Ausfall ausgleichen wird, denn an dem Netz können noch weitere Abgabegeräte in Betrieb sein.
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Um für das zumindest eine Entnahmegerät die elektrische Energie aus einem bestimmten Abgabegeräte oder aus mehreren bestimmten Abgabegeräten und/oder zu unterschiedlichen Lieferbedingungen (Energiesorte) beziehen zu können, ist vorgesehen, dass während des Übertragungsvorgangs zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweils Zertifikatsdaten oder Bestätigungsdaten von dem jeweiligen Abgabezähler erfasst und dem Entnahmezähler und/oder der Servereinrichtung bereitgestellt werden, damit das jeweilige Zählerregister aktualisiert wird. Die Bestätigungsdaten beschreiben die bisher erfasste oder abgegebene Abgabemenge des jeweiligen zumindest einen Abgabegeräts, wie sie vom Abgabezähler erfasst oder gemessen wurde. Eine andere Bezeichnung für einen einzelnen Datensatz an Bestätigungsdaten (für den jeweiligen Zeitpunkt) ist hier auch „Ticket“ oder EOI-Tag (EOI - Energy Origin Indicator).
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In dem Entnahmezähler und/oder der Servereinrichtung wird entsprechend von der erfassten Entnahmemenge jeweils derjenige Anteil, der durch die Bestätigungsdaten des jeweiligen Abgabegeräts bestätigt ist, in ein jeweiliges eigenes Zählerregister registriert. Dieses eigene Zählerregister ist dem jeweiligen Abgabegerät und/oder der Energiesorte des Abgabegeräts zugeordnet. In dem Zählerregister ist also der Wert der Energiemenge des jeweiligen Abgabegeräts und/oder der jeweiligen Energiesorte registriert. Die Bestätigungsdaten bestätigen also, dass das zumindest eine Abgabegerät tatsächlich erfolgreich Energie der vorgegebenen Energiesorte in das Netz abgegeben hat, während der Entnahmezähler die Entnahmemenge an Energie aus dem Netz erfasst hat. Da die Bestätigungsdaten an den Entnahmezähler übergeben oder übermittelt werden, kann also der Entnahmezähler die von ihm erfasste Entnahmemenge an Energie den Abgabegerät und/oder Energiesorten zuordnen, die gleichzeitig auch tatsächlich erfolgreich in das Netz eingespeisten. Gleiches gilt hier und im Weiteren auch für Zählerregister in einer Servereinrichtung. Insbesondere werden die Bestätigungsdaten einmalig oder eindeutig oder individuell nur für den einen Entnahmezähler bereitgestellt, also nicht für zwei Entnahmezähler, sodass die durch ein einzelnes Abgabegerät eingespeiste Energie einer vorgegebenen Energiesorte an keinem anderen Entnahmezähler ein zweites Mal gewertet oder berücksichtigt werden kann. Empfängt der Entnahmezähler als Entnahmemenge beispielsweise die Energiemenge X und wird durch die Bestätigungsdaten zum einen signalisiert, dass durch zumindest ein Abgabegerät die Energiemenge X/2 (X Halbe) der Energiesorte E1 (beispielsweise Energie aus Windkraft) und die Energiemenge X/2 der Energiesorte E2 (beispielsweise Graustrom) eingespeist wurde, so kann in dem Entnahmezähler ein Zählerregister für die Energiesorte E1 um die Energiemenge X/2 und ein weiteres Zählerregister für die Energiesorte E2 um die Energiemenge X/2 jeweils erhöht oder gezählt werden. Dieses Verändern des Zählerstands ist hier als „Registrieren“ bezeichnet, da der zugehörige Zählerwertspeicher hier als Zählerregister oder in Kurzform als Register bezeichnet ist, wie es im Stand der Technik üblich ist.
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Energie wird somit nicht doppelt gezählt, aber andererseits kann vorgesehen sein, dass mehrere Verbraucher oder allgemein Entnahmegeräte (über unterschiedliche Entnahmezähler und/oder Zählerregister) gleichzeitig von ein und demselben Erzeuger oder allgemein Abgabegerät Energie aufnehmen und/oder anders herum mehrere Abgabegeräte ein Entnahmegerät versorgen.
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Damit eine Energielieferung von einem Abgabegerät zeitgleich an mehrere Entnahmegeräte erfolgen kann und für alle Entnahmegeräte und/oder deren individuellen Entnahmezähler und/oder deren individuelles Zählerregister die Energiesorte bestätigt oder nachgewiesen wird, ist bevorzugt vorgesehen, dass vom Abgabezähler getrennte, unterschiedliche Bestätigungsdaten versendet werden, in denen die erfasste Abgabemenge anteilig für mehrere unterschiedliche Empfängergeräte versendet werden. Die anteilige Aufteilung kann derart erfolgen, dass entweder die für die jeweiligen Entnahmegeräte vorgesehene und/oder von diesen bestätigte Entnahmeleistung (kW) ins Verhältnis zur gesamten Abgabeleistung des Abgabegeräts gesetzt wird (z.B. 1 kW von insgesamt 3 kW ergibt einen Anteil von 1/3) und/oder der jeweilige Entnahmezähler und/oder das jeweilige Entnahmegerät eine empfangene Energiemenge bestätigt und das Verhältnis der empfangenen Energiemenge zur Abgabemenge den Anteil festlegt (also z.B. 1 kWh von insgesamt 3 kWh ergibt einen Anteil von 1/3). Somit ist selbst dann verhindert, dass Energie doppelt gezählt oder registriert wird, wenn mehrere Entnahmegerät zeitgleich vom selben Abgabegerät versorgt werden. Die beschriebene Bestätigungslogik kann auch bei nur einem Entnahmegerät angewendet werden. Sofern eine Blockchain bereit steht, kann als Bestätigungseinrichtung genutzt werden.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass mittels der Bestätigungsdaten zumindest ein Abgabezähler und der Entnahmezähler dahingehend koordiniert werden, dass eine Abgabemenge an Energie einer vorgegebenen Energiesorte auch tatsächlich in das Netz eingespeist wird, während über den Entnahmezähler eine entsprechende Entnahmemenge an Energie entnommen wird und dieser Energiesorte zugeordnet wird, sodass die Abgabe an Energie des zumindest einen Abgabegeräts und die Entnahme an Energie durch zumindest ein Entnahmegerät als zusammengehörig oder koordiniert gewertet oder gezählt werden können. Somit kann angegeben werden, dass das zumindest eine Entnahmegerät tatsächlich Energie der jeweiligen Energiesorte verbraucht hat oder gespeichert hält. So kann beispielsweise auf diese Weise nachgewiesen werden, dass in einem Energiespeicher, beispielsweise einer elektrischen Batterie (andere Bezeichnung für elektrochemischer Akkumulator) zu einem Prozentsatz P1 % Energie der Energiesorte E1 und zu einem Prozentsatz P2 % Energie der Energiesorte E2 gespeichert ist. Entsprechend kann daraus beispielsweise der Anspruch hergeleitet werden, die Energie aus diesem Energiespeicher in Bezug auf den Prozentsatz P1% zu den Konditionen für die Energiesorte E1 und zum Prozentsatz P2% zu den Konditionen der Energiesorte E2 wieder abzugeben oder zu verkaufen, z.B. mit einem bestimmten CO2-Emissionswert und/oder einer bestimmten Herkunft. Wird als Entnahmegerät beispielsweise ein solcher Energiespeicher zu 50 Prozent (allgemein P1 %) mit Energie aus einer regenerativen Energiequelle geladen (allgemein Energiesorte E1), so kann dies nun mittels des Entnahmezählers nachgewiesen werden und eine entsprechende Energiemenge von beispielsweise N kWh aus dem Energiespeicher als Energie der Energiesorte E1 wieder abgegeben, beispielsweise verkauft, werden, obwohl der Energiespeicher selber die Energie dieser Energiesorte nicht selbst hergestellt oder erzeugt hat.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass während des Übertragungsvorgangs gleichzeitig mehrere Abgabegeräte eine jeweilige Abgabemenge an Energie einer jeweils anderen Energiesorte einspeisen und in dem Entnahmezähler die der Summe der Abgabemengen entsprechende Entnahmemenge aufgeteilt nach Energiesorte und/oder Abgabegerät in mehreren Zählerregistern registriert wird. Somit sind also während des Übertragungsvorgangs mehrere Register dahingehend aktiv, dass die entnommene Energiemenge nicht nur in einem einzelnen Zählerregister registriert wird, sondern der Mengenwert der Entnahmemenge auf mehrere Zählerregister aufgeteilt wird. Wird beispielsweise eine Energiemenge von N kWh empfangen und durch die Bestätigungsdaten aus den Abgabezählern angegeben, dass davon ein bestimmter Anteil, beispielsweise N/4 kWh der Energiesorte E1 zuzuordnen ist und der restliche Anteil, im Beispiel also 3/4 N kWh, der Energiesorte E2, so kann die entsprechende Energiemenge in zwei Zählerregistern für die Energiesorte E1 und E2 registriert werden. Somit ist nur das gemeinsame Messen der Entnahmemenge notwendig, die Aufteilung kann anhand der Bestätigungsdaten rechentechnisch erfolgen.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass mehrere Entnahmegeräte gleichzeitig jeweils einen Teil der Entnahmemenge aus dem Netz über den Entnahmezähler entnehmen. Somit ist es auch möglich, mehrere Entnahmegeräte gleichzeitig an dem Netz zu betreiben und die insgesamt entnommene Energiemenge (Entnahmemenge) über einen einzelnen oder gemeinsamen Entnahmezähler zu erfassen. Wie oben beschrieben, kann jedes Entnahmegerät sogar mit Energie, die einer anderen Energiesorte zugeordnet ist, versorgt werden.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass am Ende des Übertragungsvorgangs oder nach dem Übertragungsvorgang Quittungsdaten (Receipt-Ticket oder Receipt-Tag) betreffend die jeweilige Abgabemenge des jeweiligen Abgabegeräts und/oder die jeweilige Energiesorte für das jeweilige Entnahmegerät erzeugt werden. Somit kann für das Entnahmegerät nachgewiesen werden, welche Energiesorte für den Betrieb des Entnahmegeräts genutzt wurde. Insbesondere lassen sich zwei Entnahmegeräte mit unterschiedlichen Energiesorten betreiben, beispielsweise ein Entnahmegerät mittels Energie einer Energiesorte E1, z.B. regenerative Energiequelle, und ein Entnahmegerät mittels Energie einer Energiesorte E2, z.B. aus einem Kraftwerk für Graustrom.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass vor dem Übertragungsvorgang aus dem jeweiligen Entnahmegerät durch den Entnahmezähler und/oder Servereinrichtung ein Signal empfangen wird, welches angibt, über welches Zählerregister und/oder welche Energiesorte das jeweilige Entnahmegerät in dem Übertragungsvorgang die Energie aus dem Netz empfangen möchte. D.h.. das jeweilige Entnahmegerät kündigt an, welche Energiesorte oder welches Abgabegerät es nutzen möchte. Entsprechend werden nach dem Übertragungsvorgang die Quittungsdaten anhand des jeweils entsprechenden Zählerregisters für das jeweilige Entnahmegerät erzeugt. Mit anderen Worten kann durch das Entnahmegerät oder durch einen Benutzer des Entnahmegeräts gewählt werden, welche Energiesorte beim Betrieb des jeweiligen Entnahmegeräts genutzt werden soll.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass das jeweilige Entnahmegerät die entnommene Energie zwischenspeichert und sie später als Abgabegerät wieder abgibt und hierbei an einen Abgabezähler mittels der Quittungsdaten signalisiert, welche Abgabemenge von welcher Energiesorte abgegeben wird. Insbesondere kann somit nachgewiesen werden, dass in einem Energiespeicher eine bekannte Energiemenge einer vorgegebenen Energiesorte gespeichert ist. Somit kann anhand der Quittungsdaten nachgewiesen werden, dass der Energiespeicher mit Energie dieser Energiesorte aufgeladen wurde - und zwar bis zu der quittierten Energiemenge. Wird dann der Energiespeicher später als Abgabegerät betrieben, indem er die gespeicherte Energie wieder an das Netz abgibt, so kann er bis zu der quittierten Energiemenge die entsprechende Energiesorte in das Netz als Abgabemenge abgeben. Es kann in dem Abgabezähler eine entsprechende Sperrfunktion vorgesehen sein, die entsprechende Bestätigungsdaten beim Abgeben in das Netz nur bis zu der durch die Quittungsdaten nachgewiesenen Energiemenge für die entsprechende Energiesorte erzeugt und bei Überschreiten dieser Energiemenge die Energieabgabe blockiert und/oder das Erzeugen entsprechender Bestätigungsdaten abbricht. So kann beispielsweise aus einem Energiespeicher, der N kWh mit Energie der Energiesorte E1 und mit M kWh der Energiesorte E2 geladen ist, durch die entsprechende Quittungsdaten dem Abgabezähler signalisieren, dass für die Energiemenge N kWh der Energiesorte E1 vorliegen und entsprechend viel Energie dieser Energiesorte E1 abgegeben werden soll. Während des Energieflusses oder während der Energieabgabe in das Netz erzeugt dann der Abgabezähler entsprechende Bestätigungsdaten, bis die Energiemenge N kWh erreicht ist. Danach oder darüber hinaus kann die beschriebene Sperrfunktion das Erzeugen weiterer Bestätigungsdaten für die Energiesorte E1 blockieren oder unterbrechen. Diese Sperrfunktion kann auch (ganz oder zum Teil) im Abgabegerät implementiert sein, z.B. in Kombination mit einer Steuerlogik im Abgabezähler, falls nur das Abgabegerät selbst den Energiefluss stoppen kann (ein Abgabezähler weist in diesem Fall keine Abschalteinrichtung auf).
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Eine Ausführungsform umfasst, dass vor dem Übertragungsvorgang Angebotsdaten des Abgabegeräts ermittelt werden, wobei die Angebotsdaten einen Gesamtwert der Abgabemenge und/oder einen Abgabezeitraum und/oder eine Abgabeleistung (z.B. angegeben in kW) angeben, und das jeweilige Entnahmegerät durch Annahmedaten bestätigt, seinen Teil der Entnahmemenge innerhalb der durch die Angebotsdaten festgelegten Grenzwerte zu entnehmen. Somit lässt sich der Betrieb zumindest eines Abgabegeräts und der Betrieb zumindest eines Entnahmegeräts in Bezug auf die Energiesorte und/oder Energiemenge und/oder Übertragungszeitraum und/oder Entnahmeleistung koordinieren. Mit anderen Worten erfolgt der Betrieb koordiniert und/oder gleichzeitig und/oder mit gleicher elektrischer Leistung, wie es gemäß den Angebotsdaten und den Annahmedaten abgestimmt ist. Somit kann für ein Entnahmegerät sogar ausgewählt werden, welches Abgabegerät die Energie für den Betrieb des Entnahmegeräts während dessen Betriebs im Netz bereitstellen soll. Für das Entnahmegerät wird also die entsprechende Energiequelle oder der entsprechende Energiespeicher als Abgabegerät gewählt und durch die Annahmedaten ausgewählt oder angemeldet. Die Angebotsdaten können beispielsweise als Datensatz oder Tag auf einer entsprechenden Plattform für Energiehandel angeboten werden. Für ein Entnahmegerät kann dann ein geeigneter Angebotsdatensatz oder ein geeignetes Angebots-Tag auf der Plattform ausgesucht oder ermittelt werden und durch entsprechende Annahmedaten, also einen Datensatz oder ein Annahme-Tag für die Annahme des Angebots der eines Teils des Angebots (also einen Teil der angebotenen Energie), reserviert oder gesichert werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich darin, dass ein Gleichgewicht zwischen Energieeinspeisung (Abgabe) und Energieentnahme sich hierdurch ergibt. Die bereits beschriebene anteilige Ausgabe von Bestätigungsdaten an zeitgleich empfangende Entnahmegeräte kann für die Berechnung der Anteile auf die Annahmedaten zurückgreifen, um z.B. die leistungsbezogene Anteilsberechnung durchzuführen (z.B. 3 kW Abgabeleistung aufgeteilt auf 1 kW und 2 kW Entnahmeleistung zweier Entnahmegeräte).
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Eine verfügbare Energiemengen muss aber nicht auf einer Server-Handelsplattform aktiv (vom Generator, Abgabegerät) angeboten werden und (vom Verbraucher, Entnahmegerät) bestellt werden, sondern es kann zusätzlich oder alternativ dazu auch umgekehrt ermöglicht sein, dass Nachfragen (vom Verbraucher) auf einer solchen Plattform in Form von Nachfragedaten platzierbar sind, die dann von Erzeugern oder Abgabegeräten bedient werden, bei Einigung über die Konditionen (z.B. Energiemenge, Abgabeleistung, Energiesorte, Kosten, Emissionen). Somit ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass vor dem Übertragungsvorgang Nachfragedaten des Entnahmegeräts ermittelt werden, wobei die Nachfragedaten einen Gesamtwert der Entnahmemenge und/oder einen Entnahmezeitraum und/oder eine Entnahmeleistung angeben, und das jeweilige Abgabegerät durch Annahmedaten bestätigt, seinen Teil der Entnahmemenge innerhalb der durch die Angebotsdaten festgelegten Grenzwerte als Abgabemenge zu abzugeben. Es kann somit ein bidirektionaler Angebot/Nachfrage-Handel ermöglicht werden, mit dem Ziel Verbrauch mit Erzeugung zu decken. Das Erzeugen der Angebotsdaten, Nachfragedaten und Annahmedaten kann jeweils in dem jeweiligen Abgabegerät oder Entnahmegerät oder in einem diesem jeweils zugeordneten Steuercomputer oder in der Servereinrichtung erfolgen, wie es an sich vom elektrischen Energiehandel bekannt ist.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass die Angebotsdaten und die Annahmedaten durch einen zentralen Server vermittelt werden, welcher hierzu die besagte Plattform für Energiehandel betreibt. Ein solcher Server kann beispielsweise durch einen Computer oder einen Computerverbund des Internets realisiert werden. Ein Vorteil durch einen zentralen Server ist dadurch gegeben, dass Abgabegeräte und Entnahmegeräte unterschiedlicher Betreiber oder Besitzer miteinander koordiniert werden können.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass die Angebotsdaten und/oder die Annahmedaten und/oder die Nachfragedaten durch eine Überwachungsschaltung eine Netzbetreibers des Netzes auf ein Verträglichkeitskriterium betreffend eine Netzstabilität des Netzes hin geprüft werden und bei Erkennen einer Verletzung des Verträglichkeitskriteriums zurückgewiesen oder derart angepasst werden, dass sie das Verträglichkeitskriterium erfüllen. Somit ist eine Zurückweisung durch den Netzbetreiber des elektrischen Netzes möglich. Durch das Anpassen kann der Netzbetreiber mittels seiner Überwachungsschaltung die Daten überstimmen und den Betrieb von Abgabegeräten und Entnahmegeräten an den Bedarf des elektrischen Netzes anpassen, um dessen stabilen Betrieb (beispielsweise Frequenzstabilität) zu gewährleisten.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass der Entnahmezähler über einen Anschlusspunkt einer Elektroinstallation eines Haushalts oder Unternehmens an das elektrische Netz angeschlossen ist und die Entnahmemenge für die Elektroinstallation insgesamt erfasst. Zusätzlich ist vorgesehen, dass auch innerhalb der Elektroinstallation, also ohne Nutzung des Netzes jenseits des Anschlusspunkts, interne Quittungsdaten erstellt werden, wofür über den Entnahmezähler auch eine installationsinternen Energieübertragung von einem installationsinternen Abgabegerät zu einem installationsinternen Entnahmegerät erfasst und mittels interner Quittungsdaten für das Entnahmegerät quittiert wird. Somit kann auch innerhalb einer Elektroinstallation, also beispielsweise innerhalb eines Hausnetzes oder des elektrischen Unternehmensnetzes eines Unternehmens, elektrische Energie umgeladen oder ausgetauscht werden, beispielsweise zwischen einer Photovoltaikanlage und einem Energiespeicher, und mittels des Entnahmezählers wird auch für diese Energie mittels der Quittungsdaten quittiert, dass sie einer vorbestimmten Energiesorte entspricht, beispielsweise Energie einer regenerativen Energiequelle (z.B. Photovoltaikenergie). Wird danach dieser Energiespeicher am Netz als Abgabegerät betrieben, so kann der Energiespeicher mittels der internen Quittungsdaten nachweisen oder bestätigen, dass die von ihm ins Netz abgegebene Energie dieser Energiesorte entspricht. Damit kann also ein Eneergiespeicher auch Photovoltaikenergie oder Windkraftenergie abgeben, sogar nachts bzw. bei Windstille.
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Da allgemein die Quittungsdaten dem Entnahmegerät, also beispielsweise einem Energiespeicher, zugeordnet werden können, kann es sich auch um ein mobiles Entnahmegerät, beispielsweise den Energiespeicher eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, handeln. Wird dann das Entnahmegerät bewegt und an einem anderen Abgabezähler betrieben, so kann mittels der Quittungsdaten auch gegenüber diesem Abgabezähler bestätigt werden, dass die von dem Abgabegerät abgegebene Energie einer vorbestimmten Energiesorte entspricht.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass durch einen Besitzer des Abgabegeräts und des Entnahmegeräts die Energie über das Netz übertragen wird und in dem Entnahmezähler ein Register für den Besitzer zum Registrieren der übertragenen Energiemenge bereitgestellt wird. Dem Besitzer gehören also Abgabegerät und Entnahmegerät, aber der Besitzer verbindet diese beiden Geräte über das Netz, z.B. das öffentliche Stromnetz. Wenn der Entnahmezähler zu einem fremden Haushalt oder dem Arbeitgeber des Besitzers gehört, muss der Besitzer dennoch für sein Entnahmegerät individuell abrechnen können. Durch das Koordinieren von Abgabezähler und Entnahmezähler kann der Besitzer des Abgabegeräts und des Entnahmegeräts diese beiden Geräte über das elektrische Netz hinweg betreiben, ohne dass er auf einen fremden Energiezähler oder Stromzähler in der Weise angewiesen wäre, dass er die entnommene Energie dort entschädigen oder bezahlen müsste. Vielmehr kann der Besitzer des Abgabegeräts sein Entnahmegerät an dem fremden Entnahmezähler betreiben und sich dort ein eigenes Register für seine eigene Energierechnung bereitstellen lassen und hierbei nachweisen, dass die von seinem Entnahmegerät über den Entnahmezähler entnommene Energiemenge derjenigen Energiemenge entspricht, die zeitgleich sein Abgabegerät in das Netz abgegeben hat, sodass in seinem Bilanzkreis gegenüber dem Netz keine Netto-Entnahme (bis auf Übertragungsverluste) erfolgt. So kann ein Benutzer beispielsweise seine regenerative Energiequelle, beispielsweise seine Photovoltaikanlage, in seinem Eigenheim betreiben und die Abgabeenergie dieses Abgabegeräts in das Netz speisen und zeitgleich ein Entnahmegerät, beispielsweise ein Elektrofahrzeug mit elektrischer Batterie, an einem Entnahmezähler des Netzes, beispielsweise im Büro oder beim Arbeitgeber, betreiben oder aufladen. Damit kann also das Entnahmegerät, beispielsweise das Elektrofahrzeug, mit Energie aus dem Eigenheim gespeist werden, obwohl sich das Entnahmegerät außerhalb des Eigenheims, beispielsweise beim Arbeitgeber, befindet.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass zumindest ein Abgabegerät und/oder zumindest ein Entnahmegerät ein Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie ist. Wie bereits ausgeführt, kann somit für einen Energiespeicher der Nachweis geführt werden, dass darin eine bekannte Energiemenge einer bestimmten Energiesorte gespeichert ist, die dann in das Netz als Energie dieser Energiesorte auch wieder abgegeben werden kann. Der Energiespeicher kann also abwechselnd als Entnahmegerät und als Abgabegerät betrieben werden.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass in dem Entnahmezähler und/oder in der Servereinrichtung ein Grundregister oder Ausgleichsregister (Default-Register) bereitgestellt wird, in welchem eine Differenz zwischen der erfassten Entnahmemenge und der durch die Bestätigungsdaten insgesamt angegebenen Abgabemenge verbucht wird. Somit können auch Abgabegeräte und/oder Entnahmegeräte ohne EOI-Ticket betrieben werden. Somit kann auch für solche Abgabegeräte und/oder Entnahmegeräte, für die der Nachweis nicht durch Bestätigungsdaten geführt werden kann, die also keinen Nachweis ihrer Energiesorte bereitstellen können, dennoch weiter ermöglicht werden. Dies ermöglicht somit insbesondere Rückwärtskompatibilität zu herkömmlichen Stromnetzen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann über ein Ausgleichsregister auch diejenige Energie, die durch Übertragungsverluste verloren geht, erfasst werden.
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Eine Ausführungsform umfasst, dass für mehrere Abgabegeräte deren Abgabemenge an Energie durch gemeinsame, aggregierte Bestätigungsdaten angegeben werden. Somit kann für ein einzelnes Abgabegerät jeweils die Abgabemenge durch Bestätigungsdaten quittiert werden oder, wie hier beschrieben, für mehrere Abgabegeräte jeweils beispielsweise ein gemeinsames Bestätigungsticket mit Bestätigungsdaten erzeugt werden, das die zusammengefasste Abgabemenge bestätigt. Ein solches Aggregatormodell mehrerer Energiequellen weist den Vorteil auf, dass auch eine Vielzahl von einzelnen Abgabegeräten, beispielsweise Kleinkraftwerke, als ein einzelnes virtuelles Kraftwerk am Netz betrieben werden können.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Strommessinstrument, d.h. einen Stromzähler zum Anschließen an ein elektrisches Netz, wobei der Stromzähler dazu eingerichtet ist, als Entnahmezähler mittels einer Prozessorschaltung in einem Datenspeicher mehrere Register bereitzustellen und während eines Übertragungsvorgangs jeweilige gleichzeitig empfangene Anteile an einer erfassten Entnahmemenge an Energie in Abhängigkeit von jeweiligen Bestätigungsdaten auf die Register aufgeteilt zu registrieren, wobei das Aufteilen in Abhängigkeit von einer Energiesorte des jeweiligen Anteils und/oder eines jeweiligen Abgabegeräts, das den jeweiligen Anteil in das Netz abgegeben hat, erfolgt. Ein solcher Stromzähler kann als einzelnes Gerät beispielsweise für einen Anschlusspunkt eines öffentlichen Stromnetzes ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann der Stromzähler auch durch mehrere Gerätekomponenten, beispielsweise eine Messschaltung und einen Computer, realisiert sein. Mittels des Stromzählers kann bei oder während der Energieübertragung die erfasste Entnahmemenge unterschiedlichen Energiesorten oder Abgabegeräten anteilig zugeordnet werden, wie es durch die empfangenen Bestätigungsdaten, die beispielsweise über eine Internetverbindung empfangen werden können, belegen. Der Stromzähler kann als Entnahmezähler für ein ganzes Haushaltsnetz (Verbindung zwischen elektrischem Netz und Haushaltsnetz) oder als Einbauteil oder Zusatzschaltung für ein einzelnes Entnahmegerät ausgestaltet sein. Zu beachten ist, dass hier für eine Strommessinstrument der in Fachkreisen übliche Begriff „Stromzähler“ verwendet wird, ohne dass diese hier eine Einschränkung auf ein spezifisches Messprinzip bedeuten soll. Es ist hierunter ein Messinstrument zu verstehen, das mit einer an sich verfügbaren Technologie die Menge der übertragenen Energie misst.
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Die Prozessorschaltung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die dem Entnahmezähler zugeordneten Verfahrensschritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessorschaltung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessorschaltung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die dem Entnahmezähler zugeordneten Verfahrensschritte der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessorschaltung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehört auch das beschriebene System aus Abgabezählern, Entnahmezählern für ein elektrisches Stromnetz. In dem System kann auch die beschriebene Servereinrichtung bereitgestellt sein, um Zählerregister zu betreiben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromzählers; und
- 2 eine weitere Skizze zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt ein elektrisches Netz 10, bei dem es sich um ein zentrales oder öffentliches Stromnetz, beispielsweise ein elektrisches Stromnetz für Niederspannung und/oder Mittelspannung und/oder Hochspannung, handeln kann. Somit können mittels des Netzes 10 beispielsweise Haushalte und/oder Unternehmen mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Netz 10 kann zusätzlich oder alternativ dazu beispielsweise auch ein werksinternes Stromnetz eines Unternehmens umfassen. An das Netz 10 können elektrische Verbraucher und/oder elektrische Energiespeicher als Entnahmegeräte 11 angeschlossen sein und betrieben werden. Hierzu können die Entnahmegeräte 11 beispielsweise über eine Elektroinstallation 12 mit dem Netz 10 gekoppelt sein. Um eine entnommene Energie 13 zu erfassen oder zu messen, kann ein Stromzähler als Entnahmezähler 14 zwischen das zumindest eine Entnahmegerät 11 und das Netz 10 geschaltet sein. Der Entnahmezähler 14 kann eine Messschaltung 15 zum Ermitteln einer Entnahmemenge 16 der entnommenen Energie 13 umfassen. Der Entnahmezähler 14 kann des Weiteren mehrere Register 17 bereitstellen, die beispielsweise durch einen Datenspeicher einer Prozessorschaltung 18 realisiert sein können.
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Die entnommene Energie 13 kann in das Netz 10 durch zumindest ein Abgabegerät 19 bereitgestellt oder eingespeist werden, bei dem es sich jeweils beispielsweise um eine Energiequelle, beispielsweise ein Kraftwerk oder eine Photovoltaikanlage, und/oder um einen Energiespeicher handeln kann. Das jeweilige Abgabegerät 19 kann über einen jeweiligen Stromzähler an das Netz 10 angeschlossen sein, wobei dieser Stromzähler dann als Abgabezähler 20 zum Erfassen der abgegebenen elektrischen Energie 21 eine Messschaltung 22 zum Messen der Abgabemenge 23 aufweisen kann. Es können auch mehrere Abgabegeräte 19 über einen Abgabezähler 20 an das Netz 10 angeschlossen sein.
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Für den Betrieb der Entnahmegeräte 11 kann flexibel beispielsweise durch eine jeweilige Steuerschaltung der Entnahmegeräte 11 und/oder durch einen Benutzer der Entnahmegeräte 11 für jeden Betrieb oder jeden Übertragungsvorgang für entnommene Energie 13 festgelegt werden, welche Abgabegeräte 19 genutzt werden sollen. Mit anderen Worten ist für den Betrieb der Entnahmegeräte 11 nicht einmalig bei Installation des Entnahmezählers 14 dauerhaft festzulegen, welcher Betreiber und/oder welcher Energiemix zugrunde gelegt werden soll.
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Vielmehr kann vorgesehen sein, dass beispielsweise über einen Server 24 beispielsweise im Internet 25 eine Plattform 26 für Energiehandel bereitgestellt wird, auf welcher oder in welchem Server 24 Angebotsdaten 27 der durch die Abgabegeräte 19 bereitstellbaren abgebbaren elektrischen Energie 21 vorhanden sind.
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Ein Abgabegerät 19 kann beispielsweise eine Photovoltaikanlage oder eine Windkraftanlage oder ein Pumpspeicherkraftwerk oder ein stationärer Energiespeicher beispielsweise auf Basis von Batterien oder ein Nuklearkraftwerk oder ein Kohlekraftwerk sein, um nur Beispiele zu nennen. Ein Entnahmegerät kann beispielsweise ein elektrischer Verbraucher, wie beispielsweise eine Klimaanlage oder eine Produktionsstraße oder eine Heizung, sein. Ein Entnahmegerät 11 kann ein Energiespeicher sein, beispielsweise eine Speicherenergie eines Stationärspeichers oder eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs.
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Anhand der Angebotsdaten 27 kann eine Auswahl der verfügbaren abgebbaren Energie 21 für die Entnahmegeräte 11 erfolgen. Dies kann durch entsprechende Annahmedaten 28 signalisiert werden, die beispielsweise eine Energiemenge, eine Energiesorte, eine Entnahmezeit festlegen. Die Kommunikation zwischen den Abgabegeräten 19 oder einer Bedieneinrichtung für die Abgabegeräte 19, beispielsweise ein Internetbrowser, und dem Server 24 kann beispielsweise über eine entsprechende Kommunikationsverbindung 29 erfolgen, die beispielsweise eine Internetverbindung umfassen kann. Die Kommunikation zwischen den Entnahmegeräten 11 und dem Server 24 oder einer Bedieneinrichtung für die Entnahmegeräte 11, beispielsweise ein Internetbrowser, kann über entsprechende Kommunikationsverbindung 30 erfolgen, die beispielsweise eine Internetverbindung umfassen kann. Durch den Server 24 kann dann eine Zuordnung oder eine Auftragsbestätigung erfolgen, sodass für einen vorgegebenen Zeitraum 31, beispielsweise vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T2 (T1 - T2), ein koordinierter Betrieb zwischen zumindest einem Abgabegerät 19 und zumindest einem Entnahmegerät 11 vorgesehen ist.
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Während des Übertragungsvorgangs der Energie über das Netz 10 in dem Übertragungszeitraum 31 kann durch den jeweiligen Abgabezähler 20 die Abgabemenge 23 der abgegebenen Energie 21 erfasst werden und die Abgabemenge 23 durch entsprechende Bestätigungsdaten 32 signalisiert werden an den Entnahmezähler 14. Dies kann über den Server 24 oder durch eine Direktverbindung 33 oder durch eine andere Kommunikationsverbindung, beispielsweise über einen weiteren Server, erfolgen. Der Entnahmezähler 14 kann die Entnahmemenge 16 erfassen und anhand der Bestätigungsdaten 32 in den Registern 17 abspeichern oder akkumulieren, welcher Anteil der entnommenen Energie 13 welchem Abgabegerät 19 oder welcher Energiesorte E1, E2 zuzuordnen ist. So kann es beispielsweise ein Register 17 für eine Energiesorte E1 und ein Zählerregister für eine Energiesorte E2 vorgesehen sein, um nur Beispiele zu nennen.
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Die Zählerstände der Register 17 können durch entsprechende Registerdaten 35 angegeben oder beschrieben sein. Aus den Registerdaten 35 können Quittungsdaten 36 erzeugt werden, welche bestätigen können oder beschreiben, dass ein Anteil 37 der entnommenen Energie 13, wie er durch ein jeweiliges Entnahmegerät 11 aufgenommen wurde, einer vorbestimmten Energiesorte E1, E2 entstammt und/oder aus einem bestimmten Abgabegerät 19 stammt. Die Ausgestaltung der Quittungsdaten 36 kann natürlich von den Registerdaten 35 und/oder den Bestätigungsdaten 32 abhängen, da die Quittungsdaten 36 die Informationen widerspiegeln, die in den Bestätigungsdaten 32 und/oder den Registerdaten 35 gespeichert sind. Somit werden dieselben Quittungsdaten 36 nicht an zwei Entnahmegeräte 11 ausgestellt, weil dies einer doppelten Zählung entspräche. Hier kommt dem Entnahmezähler eine hoheitliche Aufgabe der Betrugsverhinderung zu.
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2 veranschaulicht, wie das in 1 gezeigte System betrieben werden kann. 2 veranschaulicht hierzu das Netz 10, wie es unterschiedliche Haushalte 40 und ein Hochspannungsnetz 41 beispielhaft verbinden kann. Die Haushalte 40 sind nur repräsentativ, es kann sich generell um jeweilige, über einen Stromzähler 42 angeschlossene Entitäten oder Elektroinstallationen handeln, die über den Stromzähler 42 an das Netz 10 angeschlossen sind.
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Beispielhaft sind zwei Kunden C1, C2 des Netzes 10 veranschaulicht. Dargestellt sind zwei Übertragungsvorgänge.
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Ein erster, interner Übertragungsvorgang kann vorsehen, dass bei dem Kunden C1 eine regenerative Energiequelle, beispielsweise eine Photovoltaikanlage, elektrische Energie über den Stromzähler 42 in einen Energiespeicher 44 beispielsweise eines Elektrofahrzeugs 45 abgibt. Durch entsprechende Quittungsdaten 36 aus dem Stromzähler 42 kann somit nachgewiesen oder bestätigt werden, dass in dem Energiespeicher 44 Energie aus der Photovoltaikanlage gespeichert ist.
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In einem zweiten Übertragungsvorgang kann der Stromzähler 42 des Kunden C1 als Abgabezähler betrieben werden und die Energie 46 durch Angebotsdaten 27 beispielsweise dem Kunden C2 über den Server 24 angeboten werden. Nimmt der Kunde C2 durch Annahmedaten 28 das Angebot an, so kann sein Stromzähler 42 als Entnahmezähler 14 betrieben werden, während die Energie 46 aus dem Energiespeicher 44 über den Stromzähler 42 als Abgabezähler 20 in das Netz 10 abgegeben wird. Beim Kunden C2 kann dessen Entnahmezähler 14 die entnommene Energiemenge, d.h. die Entnahmemenge 16, erfassen. Die Entnahmemenge 16 kann beispielsweise dann in einem weiteren Energiespeicher 47 beispielsweise eines weiteren Elektrofahrzeugs 48 gespeichert werden. Somit ist anhand der Quittungsdaten 36 nachgewiesen, dass in dem Energiespeicher 47 elektrisch Energie aus der Photovoltaikanlage 43 gespeichert ist, obwohl die Photovoltaikanlage 43 diese Energie nicht direkt in das Netz 10 gespeist haben muss, sondern die Energie 46 in dem Energiespeicher 44 zwischengespeichert worden sein kann.
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Insgesamt wird somit die Übertragung von Energie 46 begleitet von Quittungsdaten, deren Authentizität oder Wahrheitsgehalt durch das Koordinieren des Betriebs des Abgabezählers 20 und des Entnahmezählers 14 mittels der Bestätigungsdaten 32 belegt ist. Die zu den einzelnen Zeitpunkte gesendeten Datensätze an Bestätigungsdaten 32 stellen somit Markierungen oder Tags dar, mit denen die abgegebene Energie 46 „getagt“ oder kenntlich gemacht wird. Es handelt sich also jeweils um ein sogenanntes Energie-Ursprungs-Tag oder EOI - Tag (Energy Origin Indicator Tag).
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Zudem kann mittels der Bestätigungsdaten 32 sichergestellt werden, dass das Abgeben der Energie 46 in das Netz 10 und das Entnehmen der Energie aus dem Netz 10 gleichzeitig oder koordiniert erfolgt.
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Bisher wurde beschrieben, dass der jeweilige Stromzähler 42, also der Abgabezähler 20 und/oder Entnahmezähler 14, jeweils ein offizieller Zähler für die gesamte Elektroinstallation eines Haushalts oder eines Unternehmens sein kann. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliges Abgabegerät 19 und/oder ein jeweiliges Entnahmegerät 11 eine eigene Messschaltung 15, 22 zum Erfassen der jeweils eigenen Abgabemenge 23 beziehungsweise Entnahmemenge 16 aufweist. Entsprechend kann ein Entnahmegerät 11 in seinem eigenen Entnahmezähler 14 mehrere Zählerregister 17 zum Akkumulieren des jeweiligen Anteils 37 der erfassten Entnahmemenge 16 speichern. Dies kann auch außerhalb des Entnahmegeräts 11 in einer Prozessorschaltung für das jeweilige Entnahmegerät 11 erfolgen, beispielsweise in einem Server des Internets, an welchen die Daten der Entnahmemenge 16 aus der Messschaltung 15 des Entnahmegeräts 11 gesendet werden können. Auch die Zählerregister 17 selbst können zusätzlich oder alternativ in einer Servereinrichtung bereitgestellt sein (nicht dargestellt). Eine solche Servereinrichtung kann durch einen Internetserver realisiert sein. Sie kann auf einem Computer oder einem Computerverbund beruhen. Eine Kommunikation mit einer solchen Servereinrichtung kann in bekannter Weise über eine Internetverbindung erfolgen.
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Im Folgenden ist ein Beispiel für Angebotsdaten 27, Annahmedaten 28, ein beispielhafter Datensatz für Bestätigungsdaten 32 und ein beispielhafter Datensatz für Quittungsdaten 36 angegeben. Dieses Beispiel kann dem zweiten Übertragungsvorgang aus 2 zugrunde liegen:
- Angebotsdaten: C1_Cx
- - Energie: 5 kWh
- - Maximalleistung: 10 kW
- - Abgabezeitraum: 10 am - 12 am (am - vormittags)
- - Energiesorte: C1_PV_EV
- Annahmedaten: C1_C2
- - Energie: 5 kWh
- - Entnahmeleistung: 5 kW
- - Abgabezeitraum: 11 am - 12 am
- - Ursprung: C1_PV_EV
- - Entnahmegerät: C2_EV
- Beispielhafter Datensatz für Bestätigungsdaten: C1_C2
- - Fortschritt Übertragungsvorgang: 0/40 %
- - Abgabeleistung: 5 kW
- - Ursprung: C1_PV_EV
- - Entnahmegerät: C2_EV
- - Status: andauernd / Übertragung läuft
- Quittungsdaten: #C1_C2
- - Anteilige Entnahmemenge: 5 kWh
- - Maximalleistung: 5 kW
- - Ursprung: C1_PV_EV
- - Entnahmegerät: C2_EV
- - Status: geliefert:
- - EOI-Tag: C1_PV_EV_C2_EV
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Somit ist gesteuert, wie von dem Kunden C1 an einen zunächst unbekannten Kunden Cx (Kunde x) die Angebotsdaten auf dem Server 24 angeboten werden können und durch die Annahmedaten bestätigt wird, dass der Kunde C2 einen Teil der Energie des Kunden C1 mit einer Entnahmeleistung von 5 kW in einem bestimmten Abgabezeitraum entnehmen möchte (hier nur 11am bis 12am). Der Kunde C1 kann signalisieren, dass die Energie aus der Photovoltaikanlage PV kommt und in seinem elektrischen Fahrzeug 45, EV, gespeichert ist. Der Kunde C2 kann durch die Annahmedaten signalisieren, dass als Entnahmegerät das Elektrofahrzeug 48, EV, beim Kunden C2 genutzt wird. In den Quittungsdaten kann beispielhaft die gesamte Historie der Entstehung und Übertragung der Energie 46 als neuer EOI-Tag angegeben sein, der angibt, dass die im Energiespeicher 47 gespeicherte Energie von der Photovoltaikanlage des Kunden C1 kommt und zwischendurch im Elektrofahrzeug EV des Kunden C1 gespeichert war, bevor die Energie zum Kunden C2 in dessen Elektrofahrzeug 48 übertragen wurde.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst, dass für jeden Übertragungsvorgang zwischen einem Abgabegerät und einem Entnahmegerät jeweils ein Zählerregister angelegt oder verwaltet wird. Somit enthält also dieses Zählerregister die Quittungsdaten für einen einzelnen Übertragungsvorgang, wie er durch Angebots- und Annahmedaten geplant worden sein kann. Pro Zählerregister ergibt sich somit einzelnes Quittungs-EOI-Tag. Diese Registerdaten können dann als Quittungsdaten beispielsweise für eine Abrechnung zugrunde gelegt werden. Somit stellen also die Quittungsdaten ein einzelnes EOI-Tag für einen einzelnen Übertragungsvorgang dar.
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Somit erfolgt insgesamt die Erfassung und Erstellung von Energy-Origin-Indicator (EOI) „Tags“ durch die Bestätigungsdaten 32 und/oder die Quittungsdaten 36 am jeweiligen Strommessinstrument (Stromzähler). Ein EOI stellt dabei einen Datensatz mit Bestätigungsdaten zu einer vorbestimmten Zeiteinheit, z.B. einem Zeitraum von 15 Minuten, dar oder einen Datensatz von Quittungsdaten für einen abgeschlossenen Übertragungsvorgang eines vorgegebenen, gesamten vereinbarten Übertragungszeitraums 31. Das Strommessinstrument hat als Entnahmezähler verschiedene Register 17 zum Akkumulieren der Bestätigungsdaten 32 aus verschiedenen EOI-Tags. Dies bedeutet z.B. für einen Kunden, dass dieser gleichzeitig Grünstrom vom Wasserkraftwerk und Graustrom vom Gaskraftwerk beziehen kann. Es werden hierfür zwei Register 17 aktiviert. Im Speziellen kann auch zwischen einem „Default“ Stromvertrag (Default-Register oder Ausgleichsregister) und einem Spezialregister (z.B. für eine PeerToPeer-Energieübertragung) unterschieden werden. Der „Default“-Stromvertrag greif immer dann, wenn kein direkter Handel stattgefunden hat. (z.B. Grundversorgungstarif mit Y Cent/kWh). Die Datensätze oder Tags werden als „Anfrage“ (Anfragedaten), „Angebot“ (Angebotsdaten), „Bestellung“ (Annahmedaten), „Ticket“ (Bestätigungs-Ticket oder Datensatz an Bestätigungsdaten) oder „Quittung“ (Quittungsdaten) angelegt. Eine vollständig digitalisierte Energiebilanz von der Erzeugung bis zum Verbrauch wird dadurch ermöglicht.
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Eine Übergangsphase kann durch aggregierte Tags oder aggregierte Bestätigungsdaten erfolgen. Es können somit verschiedene Quellen oder Abgabegeräte durch einen Aggregator-Tag oder aggregierte Bestätigungsdaten repräsentiert werden.
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Es wird somit ein ständiges Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch sichergestellt. Die Bestätigungsdaten können als „Live-Daten“ / Echtzeitdaten oder in vorgegebenen Zeitabständigen, z.B. als 15min-Werte, im Bestätigungsprozess oder Ticketprozess erzeugt und bereitgestellt werden. Ein Abgleich zwischen dem tatsächlichem Verbrauch und Einspeisung erfolgt somit während des Übertragungsvorgangs. Das Timing kann flexibel gehandhabt werden, z.B. durch ein entsprechendes Koordinationssignal zwischen Entnahmezähler und Abgabezähler (z.B. zeitliche Flexiblität von „real time“ bis „viertel Stunde“).
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Anfrage, Angebot und Bestätigungs-Ticket sind noch behaftet von Prognosewerten, d.h. es kann zwischen den Angebotsdaten/Annahmedaten einerseits und den resultierenden Quittungsdaten andererseits eine Abweichung aufgrund des Echtzeitverhaltens geben. Tickets / Datensätze der Bestätigungsdaten und Quittungsdaten für die Rechnung spiegeln dann die tatsächlichen Bedarfe wieder. Hierdurch ergibt sich analog zu einem HEMS (Home-Energy-Management-System) eine Regelung „behind the meter“ im Einfamilienhaus mit Eigenversorgung eine das Netz 10 einbeziehende „Big loop“ bis zum externen Kraftwerk oder anderen Energieversorgern. Bei einem Aggregatormodell (Sammelbezug von mehreren „Kraftwerken“ oder allgemein Abgabegeräten) werden die Tickets oder Bestätigungsdaten in Gruppen gleicher Abgabegeräte und/oder Energiesorte sortiert.
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Die Auswahl des zu aktivierenden Registers kann für jedes Entnahmegerät individuell erfolgen. Beispiel: Ein Toaster nutzt Grundversorgungsregister als ein Zählerregister 17; ein E-Fahrzeug nutzt das beschriebene P2P-Register als Zählerregister 17. Auf der Grundlage von mehreren Zählerregistern zur gleichzeitigen Hausversorgung und Dienstwagennutzung können individuell Tarife gewählt werden, ohne mehrere Messschaltungen (Zähler) einzubauen. Bei mehreren Zählern werden die Zuleitungen bevorzugt eichrechtskonform gemessen und die Menge im Register hinterlegt. Abgabegeräte, die nicht in der Lage sind oder dazu ausgestattet sind, ein EOI-Ticket zu erzeugen (weil z.B. eine Strommessung für die geräteindividuellen Bestätigungsdaten fehl), werden automatisch über das „Default-Register“ abgerechnet.
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Eine dynamische Handhabung der x-fach vorhandenen Zählerregister ist vorgesehen. Beispiel: Eine Strommessvorrichtung im Stromzähler versorgt gleichzeitig immer nur ein Hauptregister. In einer Unterverteilung können eigene Messvorrichtungen zur Beschreibung (Tags) weiterer Zählerregister im „Hauptanschluss“-Zähler genutzt werden, d.h. das Aufteilen auf mehrere Zählerregister kann im Nachhinein auf der Grundlage eines im Hauptregister zentral erfassten Verbrauchswerts erfolgen.
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Es ergeben sich zahlreiche Vorteile:
- • Mehrfachinstallation von Zählern mit Verwaltungs- und Installationsgebühr entfällt. Ein Hauptzähler mit Mehrfachregistern übernimmt die Erfassung der Energieverbräuche.
- • Eigenerzeugter Strom von Zuhause kann über Registereintrag als EOI - Tag (Bestätigungsdaten) angeboten und gleichzeitig vom eigenen E-Fahrzeug im Büro gekauft werden. Somit kann eine Benutzer seine eigenen Bestätigungsdaten und Quittungsdaten gegenrechnen (keine Nettoentnahme aus dem Netz).
- • Kunde kann sich frei und zu jeder Zeit für eine Energieform, den Energiepreis, den Anbieter entscheiden (also zusammengefasst die Energiesorte). Auch gleichzeitig mehrere anwendungsspezifische Angebote lassen sich nutzen.
- • Im gesamten Energiesystem herrscht ein Gleichgewicht aus Verbrauch und Versorgung. Intransparenzen existieren nicht mehr.
- • Vollständig planbare und kontrollierbare Netzlasten. Der Netzbetreiber könnte bei drohender Überlast auch Transaktionen (Angebotsdaten und/oder Annahmedaten) beeinflussen.
- • Transparente Transaktionskosten.
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Eine bevorzugte technische Umsetzung umfasst insbesondere die folgenden Komponenten:
- • Multiregister-Stromzähler mit einer einzigen oder mehreren Zähleinheiten in der Unterverteilung, die EOI-Tags als Datensatz für Quittungsdaten erstellen können.
- • Kraftwerke / Einspeiseanlagen / Stromzähler, die bei Netzeinspeisung einen EOI-Tag (Datensatz von Bestätigungsdaten für eine vorgebebene Zeiteinheit, z.B. 15 min) erzeugen. Sie können am Vermarktungsprozess über eine digitales Ökosystem / eine Plattform für Energiehandel teilnehmen.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie für eine Energieübertragung über ein elektrisches Netz ein Indikator für den Ursprung der übertragenen Energie bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/058421 A2 [0006]
- DE 102010046105 A1 [0007]
- DE 102016000920 A1 [0008]