| Ansprüche Adapter (20; 120; 220) zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers (10 110; 210) an eine Ladestation (30; 130; 230) eines Stromnetzes (1 , 101 ; 201), zur Identifizierung des Verbrauchers (10 110; 210) und zur Einbindung des Verbrauchers (10 110; 210) in ein Regelnetzwerk (11; 111; 211), wobei der Adapter (20; 120; 220) gesondert von dem Verbraucher (10; 110; 210) und gesondert von der Ladestation (30; 130; 230) ausgebildet ist, der Adapter (20; 120; 220) umfassend: - mindestens einen Ladestation-Anschluss (4b; 104b; 204b), vermittels dessen durch einen Nutzer des Adapters (20; 120; 220) eine lösbare, energieübertragungsmäßige Verbindung des Adapters (20; 120; 220) mit der Ladestation (30; 130; 230) herstellbar ist, - mindestens einen Verbraucher-Anschluss (4c; 104c; 204c), vermittels dessen durch einen Nutzer des Adapters (20; 120; 220) eine lösbare, energieübertragungsmäßige Verbindung des Adapters (20; 120; 220) mit dem Verbraucher (10; 110; 210) herstellbar ist, - einen in dem Adapter (20; 120; 220) integrierten, zumindest zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand schaltbaren Schalter (6; 106; 206), wobei dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im EIN-Zustand befindet, eine energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss (4b; 104b; 204b) und dem Verbraucher-Anschluss (4c; 104c; 204c) besteht, und wobei die energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation- Anschluss (4b; 104b; 204b) und dem Verbraucher-Anschluss (4c; 104c; 204c) im AUS-Zustand des Schalters (6; 106; 206) gegenüber dem EIN-Zustand modifiziert ist, - eine Verbraucher-Identifizierungseinrichtung (5; 105; 205), die dazu ausgebildet ist, den Verbraucher (10; 110; 210) zu identifizieren und dem identifizierten Verbraucher (10; 110; 210) eine Verbraucherkennung zuzuordnen, - eine Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung (7; 107; 207) die dazu ausgebildet ist, dem Regelnetzwerk (11 ; 111 ; 211 ) die Verbrau- cherkennung zu senden und Anweisungen von dem Regelnetzwerk (11; 111 ; 211 ) zu empfangen, - eine Transaktions-Steuer-/Regeleinrichtung (8; 108; 208), die dazu ausgebildet ist, den Schalter (6; 106; 206) gemäß den Anweisungen des Regelnetzwerks (11 ; 111 ; 211 ) zu schalten. Adapter (20; 120; 220) nach Anspruch 1 , wobei bei Anschluss des Adapters (20; 120; 220) an die Ladestation (30; 130; 230) des Stromnetzes (1; 101 ; 201) dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im AUS- Zustand befindet, am Verbraucher-Anschluss (4c; 104c; 204c) des Adapters (20; 120; 220) eine geringere Leistung abgreifbar ist, als dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im EIN-Zustand befindet. Adapter (20; 120; 220) nach Anspruch 1 , wobei bei Anschluss des Adapters (20; 120; 220) an den Verbraucher (10;110; 210) dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im AUS-Zustand befindet, am Ladestati- on-Anschluss (4c; 104c; 204c) des Adapters (20; 120; 220) eine geringere Leistung abgreifbar ist, als dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im EIN-Zustand befindet. Adapter (20; 120; 220) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dann, wenn der Schalter (6; 106; 206) sich im AUS-Zustand befindet, die energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem La- destation-Anschluss (4b; 104b; 204b) und dem Verbraucher-Anschluss (4c; 104c; 204c) unterbrochen ist. Adapter (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend einen Datenspeicher (115), vorzugsweise einen nichtflüchtigen Datenspeicher zum Speichern von Daten, welche die zugeordnete Verbraucherkennung oder/und die Anweisungen des Regelnetzwerks (111) oder/und Zeitpunkte umfassen, zu denen die Identifikation des Verbrauchers (110) oder/und der Empfang der Anweisungen durch den Adapter (120) oder/und ein Schalten des Schalters ( 06) erfolgen. Adapter (120) nach Anspruch 5, weiter umfassend einen Auslese-An- schluss (117), über den die auf dem Datenspeicher (115) gespeicherten Daten auslesbar sind. Adapter (220) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Verbraucher-Kommunikationseinrichtung (219), die zumindest dazu ausbildet ist, dem Verbraucher (210) Steuerdaten zu senden, um den Verbraucher (210) gemäß Steuer-Anweisungen des Regelnetzwerks (211) zu steuern. Adapter (220) nach Anspruch 7, wobei die Verbraucher-Kommunikationseinrichtung (219) weiter dazu ausgebildet ist, Verbraucherdaten vom Verbraucher (210) zu empfangen und die Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung (207) weiter dazu ausgebildet ist, dem Regelnetzwerk (21 ) die Verbraucherdaten oder daraus abgeleitete Daten zu senden. System (50; 150; 250) zur Steuerung/Regelung der Energieübertragung in einem Stromnetz (1 ; 101; 201 ), umfassend: - mehrere Adapter (20; 120; 220) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Anschließen von bei einem Regelnetzwerk (11 ; 111 ; 211 ) registrierten Verbrauchern (10; 110; 210) an Ladestationen (30; 130; 230) des Stromnetzes (1 ; 101 ; 201) und - das Regelnetzwerk (11; 111 ; 211 ) - mit einer Datenbank (21; 121 ; 221), in der den registrierten Verbrauchern (10; 110; 210) zugeordnete Verbraucherkennungen und Verbraucherinformationen, insbesondere Typeninformationen und Betriebsparameter, gespeichert sind, - mit einer Kommunikationseinrichtung (13; 113; 213) zum Empfang von Verbraucherkennungen von den Adaptern (20; 120; 220) und zum Empfang von Stromnetz-Informationen von dem Betreiber oder von Kunden des Stromnetzes (1 ; 101; 201), - mit einem Datenverarbeitungssystem (25; 125; 225), das dazu ausgebildet ist, die über die Adapter (20; 120; 220 ) an dem Stromnetz (1 ; 101 ; 201) angeschlossenen Verbraucher (10; 110; 210) anhand der Verbraucherkennungen zu identifizieren, die empfangenen Stromnetzinformationen mit den Verbraucherinformationen zu vergleichen und auf Grundlage des Vergleichs Anweisungen an einen oder mehrere Adapter (20; 120; 220) zu senden, den oder die darin integrierten Schalter (6; 106; 206) zu schalten. |
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Ladestation eines Stromnetzes, zur Identifizierung des Verbrauchers und zur Einbindung des Verbrauchers in ein Regel- netzwerk.
Grundsätzlich kann es sich dabei um beliebige elektrische Verbraucher handeln, beispielsweise Klimaanlagen, Kühlaggregate oder Kompressoren, oder auch Verbraucher mit leistungsstarken Batterien, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge (Plug-In-Vehicle, kurz PIV), die elektrische Energie aus dem Stromnetz beziehen, speichern und wieder einspeisen können. Es können aber auch "Verbraucher" angeschlossen werden, die elektrische Energie erzeugen, z.B. Brennstoffzellen, Block-Heizkraftwerke oder Photo- voltaikanlagen.
Entsprechend wird unter einer Ladestation ein Anschluss an das Stromnetz verstanden, über den Energie aus dem Stromnetz bezogen oder/und über den Energie in das Stromnetz eingespeist werden kann. Unter der Einbindung in ein Regelnetzwerk wird verstanden, dass dem Verbraucher bei Anschluss an die Ladestation die Teilnahme an Transaktionen über das Stromnetz oder im Zusammenhang mit dem Stromnetz ermöglicht wird. Als Transaktionen werden zusammenfassend Vorgänge bezeichnet, die über das Stromnetz abgewickelt werden, also insbesondere Produkte und Dienstleistungen, die über das Stromnetz oder im Zusammenhang damit bezogen oder angeboten werden können, insbesondere Bezug bzw. Kauf aber auch Abgabe bzw. Verkauf von elektrischer Energie, Systemdienstleistungen wie etwa Bezug oder Abgabe von Regelenergie oder Regelleistung, die Beeinflussung einer Lade- bzw. Entladegeschwindigkeit oder/und eines Ladebzw. Entladezeitintervalls sowie eines Lade- bzw. Entladezeitpunkts oder das Vermarkten von Speicherkapazität. Insbesondere können durch solche Transaktionen der Zeitpunkt des Bezugs oder/und der Abgabe von Energie durch einen oder mehrere Verbraucher, ggf. die Dauer der Energieübertragung oder/und die übertragene Energiemenge oder/und Leistung geregelt bzw. gesteuert werden. Als Regelnetzwerk wird schließlich das System verstanden, welches die
Durchführung und Abrechnung der Transaktionen ermöglicht, also beispielsweise die Identifikation der Teilnehmer, die Autorisierung des Vorganges, die Aufnahme der Verkaufsdaten (z.B. des Lastganges), die Aufnahme von Daten bezüglich der Verbraucher (maximale Energieaufnahme bzw. -abgäbe etc.) und bezüglich des Stromnetzes (Auslastung, Strompreise etc.), die
Übertragung und Verarbeitung der Daten und sowie die Abrechnung der jeweiligen Transaktion mit allen Beteiligten. Das Regelnetzwerk ist in der Lage, eine Vielzahl von Verbrauchern zu integrieren und die Möglichkeiten der Energieaufnahme und -abgäbe durch die Verbraucher sowie die Mög- lichkeiten der Energieübertragung durch das Stromnetz mit Zustandsdaten des Stromnetzes (Belastung und Nachfrage) und Marktdaten (z. B. Strompreisen, Regelenergie- oder Regelleistungspreisen) zu vergleichen und die Energieübertragung nach bestimmten Regeln zu optimieren bzw. zu vermarkten.
Die Betreiber von Stromnetzwerk und Regelnetzwerk werden häufig identisch sein, dies ist jedoch nicht in allen Fällen notwendig, solange zumindest eine gewisse Kooperation oder Absprache zwischen den Betreibern vorliegt, so dass der Betreiber des Regelnetzwerks die Transaktionen über das Stromnetz abwickeln kann.
Strom ist ein außergewöhnliches Produkt, das zur gewünschten Zeit an dem gewünschten Ort und in der gewünschten Menge verfügbar sein muss. Eine Über- oder Unterversorgung ist nicht akzeptabel. Es ist die Aufgabe der Elektrizitätswirtschaft, dieses Gleichgewicht von Nachfrage (Last) und Erzeugung (verfügbare Kraftwerksleistung) zuverlässig aufrecht zu erhalten. Lade- und Speichermanagement können diese Aufgabe entscheidend erleichtern.
PIVs können in ihren Akkus Elektrizität aus dem Stromnetz speichern und zu einem späteren Zeitpunkt selbst verbrauchen (elektrisch Fahren) oder auch wieder ins Stromnetz einspeisen. Das Regelnetzwerk kann diese Fähigkeit gezielt steuern und so das gezielte Laden von Akkus und das Speichern und Wiedereinspeisen von Elektrizität als Produkt erschließen und vermarkten.
Das Lademanagement kann viele einzelne Verbraucher mit integrierten Energiespeichern, z. B. PIVs, zu einer großen regelbaren Verbrauchergruppe für elektrische Energie zusammenschließen. Das Regelnetzwerk kann die einzelnen Ladevorgänge gezielt stoppen, starten oder zeitlich verschieben und so die vom gesamten Ladesystem bezogene Energie variieren.
Das Speichermanagement kann die auf viele PIVs oder andere "Verbraucher" verteilten Akkus zu einem großen Speichersystem für Elektrizität zu- sammenfassen und so gezielt Speicherkapazität für die kommerzielle Vermarktung schaffen. Speichermanagement nutzt auch die Wiedereinspeisung von Elektrizität aus dem PIV ins Stromnetz (vehicle-to-grid). Speicher können grundsätzlich für alle Arbitragegeschäfte eingesetzt werden. Es ist daher anzunehmen, dass Speicherkapazität in Zukunft auf Energiemärkten als Er- gänzung zu Kraftwerkskapazität gehandelt wird.
Auch für Verbraucher ohne eigenen Energiespeicher (echte Verbraucher wie Kühlanlagen aber auch Vorrichtungen, die Energie erzeugen) kann das Regelnetzwerk, eine entsprechende Infrastruktur vorausgesetzt, den Zeitpunkt des Bezugs von Energie aus dem Stromnetz oder der Einspeisung von
Energie in das Stromnetz, die Dauer der Energieübertragung, die übertragene Energiemenge und die zu einem Zeitpunkt übertragene Leistung nach geeigneten Vorgaben steuern bzw. regeln. Auch hierbei können die Verbrau- cher einzeln angesteuert oder zu Verbrauchergruppen zusammengeschlossen werden.
Die vorstehend beschriebenen Steuer- und Regelprozesse wie auch das zu- vor erläuterte Lade- und Speichermanagement werden im Folgenden zusammenfassend als Energiemanagement bezeichnet.
Ein interessantes Anwendungsbeispiel für Energiemanagement durch ein Regelnetzwerk ist das sogenannte Demand Site Management (DSM), bei dem zum Ausgleich von Lastspitzen oder Versorgungsengpässen bzw. von zeitweiser Energie-Überproduktion im Stromnetz die Energieversorgung von bestimmten Verbrauchern oder Verbrauchergruppen aus dem Stromnetz bzw. die Energieerzeugung oder -einspeisung ins Stromnetz durch bestimmte Verbraucher oder Verbrauchergruppen zeitweise gezielt unterbrochen, gestartet, herauf- oder herabgesetzt wird.
Insbesondere zum Ausgleich von Lastspitzen können solche Verbraucher eingesetzt werden, für deren bestimmungsgemäßen Betrieb kurzfristige Unterbrechungen oder zeitliche Verschiebungen der Energieversorgung oder eine kurzfristige Reduktion der abgreifbaren Leistung nur eine geringe oder keine Rolle spielen, beispielsweise Kühlregale in Supermärkten.
Zwischen dem Eigentümer der teilnehmenden Verbraucher und dem Betreiber des Stromnetzes bzw. Regelnetzwerks kann dabei vertraglich vereinbart werden, welche Verbraucher wie oft und wie lange vom Netz genommen oder auf andere Weise geregelt werden dürfen. Als Gegenleistung für die Teilnahme wird dem Eigentümer der teilnehmenden Verbraucher üblicherweise eine kommerzielle Kompensation, z. B. ein reduzierter Stromtarif angeboten.
Bisher ist DSM allerdings nur nach umfangreichen Installationen bzw. Erweiterungen der Energieversorgungssysteme für die teilnehmenden Verbraucher möglich, beispielsweise an speziellen Ladestationen, die vom Betreiber des Regelnetzwerks bzw. des Stromnetzes gezielt an- und abgeschaltet werden können.
Die Druckschrift DE 69509529 T2 beschreibt ein Stromnetz bzw. Ladenetz mit einer Vielzahl von Abgriffsvorrichtungen, denen jeweils eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, sowie mit einer zentralen Computereinheit. Wenn ein beim Regelnetzwerk registrierter Verbraucher an eine solche Abgriffsvorrichtung angeschlossen wird, kann ein in dem Verbraucher integrierter Mikrocomputer mit der Steuereinrichtung kommunizieren, welche der Abgriffs- Vorrichtung zugeordnet ist. Die Steuereinrichtungen wiederum stehen in Kommunikationsverbindung mit der zentralen Computereinheit. Auf diese Weise kann der Verbraucher von der Steuereinrichtung identifiziert werden und bei erfolgreicher Identifikation können Lade- oder Entladeprozesse von der Steuereinrichtung oder gegebenenfalls von der zentralen Computerein- heit gesteuert oder geregelt werden.
Damit der Verbraucher an dem Regelnetzwerk teilnehmen kann, müssen jedoch alle Komponenten entweder in der Abgriffsvorrichtung, dem Stromverteilnetz oder dem Verbraucher selbst installiert und weiterhin voll kompatibel zueinander sein.
Derzeit besteht ein Hauptproblem für die Teilnahme an einem Regelnetzwerk darin, dass die Kosten (Technologie und Arbeitsaufwand) für die Integration von elektrischen Verbrauchern in DSM Systeme hoch sind. Daher ist es für "kleinere" oder einzelne Verbraucher oft ökonomisch nicht sinnvoll, an einem DSM-System teilzunehmen. Es wird noch einige Zeit dauern, bis Smartmeter oder andere preiswerte Massenanwendungen mit standardisierten Lösungen für diese Verbraucher verfügbar sein werden. Auch wächst die Anzahl verfügbarer Elektrofahrzeuge oder anderer, speziell für eine Teilnah- me am Regelnetzwerk ausgestatteter Verbraucher wie auch die Anzahl entsprechend ausgestatteter Ladestationen nur langsam und es wird daher noch einige Zeit dauern, bis sich industrieweite Standards durchgesetzt haben und über solche Systeme größere Umsätze generiert werden können. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Zugriffsmöglichkeit auf elektrische Energie zu erhöhen, den Integrationsaufwand und die -kosten zu senken und die Teilnahme an einem bestehenden Regelnetzwerk zu verein- fachen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Adapter mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Der erfindungsgemäße Adapter ist gesondert von dem Verbraucher und gesondert von der Ladestation ausgebildet, also weder in den Verbraucher noch in die Ladestation integriert oder fest (unlösbar) mit einem von diesen verbunden. Der Adapter umfasst mindestens einen Ladestation-Anschluss vermittels dessen durch einen Nutzer des Adapters eine lösbare, energieübertragungsmäßige Verbindung des Adapters mit der Ladestation herstellbar ist, sowie mindestens einen Verbraucher-Anschluss, vermittels dessen durch einen Nutzer des Adapters eine lösbare, energieübertragungsmäßige Verbindung des Adapters mit dem Verbraucher herstellbar ist.
Die Teilnahme an verschiedenen Regelnetzwerken, etwa in verschiedenen Ländern kann dadurch ermöglicht werden, dass der Adapter entsprechende verschiedene Ladestation-Anschlüsse aufweist und bei den einzelnen Regel- netzwerken registriert ist. Dabei ist auch eine Absprache zwischen den verschiedenen Regelnetzwerken nach Art eines Roaming-Vertrages denkbar, wie er bei Telefonnetzwerken üblich ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Adapter auch verschiedene Verbraucher- Anschlüsse aufweisen, um es auch Verbrauchern verschiedener Hersteller und mit verschiedenen Anschlusssystemen zu ermöglichen, am Regelnetzwerk teilzunehmen. Vorzugsweise sind die Anschlüsse so gestaltet, dass der Nutzer (also die Person, die den Adapter benutzt) die Verbindung manuell, d.h. ohne Werkzeuge, beispielweise durch einfaches Zusammenschließen einer Steck- oder Schraubverbindung, oder unter Zuhilfenahme einfacher Werkzeuge wie ei- nes Schraubendrehers herstellen und wieder lösen kann.
Der Begriff der lösbaren Verbindung bedeutet dabei, dass die Verbindung ohne eine betriebsbeeinträchtigende Beschädigung von Adapter, Ladestation und Verbraucher gelöst und wieder hergestellt werden kann.
Der Adapter ist für alle beim Regelnetzwerk registrierten Verbraucher frei nutzbar und grundsätzlich sowohl von der Ladestation als auch vom Verbraucher räumlich unabhängig. Eine physische Verbindung ist nur zum Zeitpunkt des Ladevorgangs notwendig, danach kann der Adapter wieder ent- fernt und für andere Verbraucher oder auch für andere Ladestationen genutzt werden. Insbesondere ist der Adapter unabhängig von Typ und Hersteller des Verbrauchers. Vor der Teilnahme am Regelnetzwerk ist lediglich eine Registrierung des Verbrauchers notwendig, die, wie nachstehend näher erläutert, beispielsweise telefonisch oder per Internet durchgeführt werden kann.
Verbraucher- und Ladestation-Anschluss können direkt an einem Adapter- Körper vorgesehen sein oder über Kabelverbindungen fest mit diesem verbunden sein, was unter Umständen ein Anschliessen des Adapters an Ver- braucher und Ladestation erleichtern kann.
Weiter umfasst der erfindungsgemäße Adapter einen in dem Adapter integrierten, zumindest zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand schaltbaren Schalter, wobei dann, wenn der Schalter sich im EIN-Zustand befindet, eine energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss und dem Verbraucher-Anschluss besteht und wobei die energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss und dem Verbraucher-Anschluss im AUS-Zustand des Schalters ge- genüber dem EIN-Zustand des Schalters modifiziert ist.
Durch Betätigung des Schalters kann also die energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss und dem Verbraucher-An- schluss modifiziert werden.
Diese Modifikation kann so erfolgen dass bei Anschluss des Adapters an die Ladestation des Stromnetzes dann, wenn der Schalter sich im AUS-Zustand befindet, am Verbraucher-Anschluss des Adapters eine geringere Leistung abgreifbar ist, als dann, wenn der Schalter sich im EIN-Zustand befindet.
Beispielsweise für Adapter, an die in erster Linie Energiequellen als "Verbraucher" angeschlossen werden sollen, die Energie ins Stromnetz einspeisen, kann alternativ vorgesehen sein, dass bei Anschluss des Adapters an den Verbraucher dann, wenn der Schalter sich im AUS-Zustand befindet, am Ladestation-Anschluss des Adapters eine geringere Leistung abgreifbar ist, als dann, wenn der Schalter sich im EIN-Zustand befindet.
Dies kann jeweils durch Vor- bzw. Nachschaltung einer geeigneten Vorrich- tung im AUS-Zustand des Schalters erfolgen, z.B. eines geeigneten Dimmers, einer Vorrichtung zur Pulsweitenmodulation oder Ähnlichem.
Auch ist es möglich, dass im EIN-Zustand nur eine Energieübertragung vom Ladestation-Anschluss zum Verbraucher-Anschluss und im AUS-Zustand nur eine Energieübertragung von Verbraucher-Anschluss zum Ladestation- Anschluss möglich ist (oder umgekehrt).
Insbesondere ist dabei aber an eine Reduktion der abgreifbaren Leistung bzw. der übertragbaren Energie auf Null durch eine einfache Unterbrechung der energieübertragungsmäßigen Verbindung im AUS-Zustand des Schalters gedacht. Somit kann durch Schalten des Schalters in den AUS-Zustand insbesondere eine Energiezufuhr zu einem an dem Adapter angeschlossenen Verbraucher gezielt reduziert bzw. unterbrochen werden. Ausserdem umfasst der erfindungsgemäße Adapter eine Verbraucher-Identifizierungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Verbraucher zu identifizieren und dem identifizierten Verbraucher eine Verbraucherkennung zuzu- ordnen. Beispielsweise kann die Verbraucher-Identifizierungseinrichtung eine an dem Verbraucher angebrachte Verbraucherkennung auslesen oder den Verbraucher durch Auslesen anderer Daten wie einer Identifikationsnummer identifizieren und dem identifizierten Verbraucher dann die zugehörige Verbraucherkennung zuordnen. Vorzugsweise kann eine solche Identifi- kation erfolgen, wenn der Adapter an die Ladestation oder/und an den Verbraucher angeschlossen ist.
Die Identifikation des Verbrauchers kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisiert werden, indem der Verbraucher mit einem RFID-Chip oder Barcode versehen und der Adapter mit einem entsprechenden Lesegerät als Verbraucher-Identifizierungseinrichtung ausgestattet ist.
Schließlich umfasst der Adapter eine Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung die dazu ausgebildet ist, dem Regelnetzwerk die Verbraucherken- nung zu senden und Anweisungen von dem Regelnetzwerk zu empfangen, sowie eine Transaktions-Steuer-/Regeleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Schalter gemäß Anweisungen des Regelnetzwerks zu schalten. Bei der Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein GSM-Modem handeln.
Vermittels des erfindungsgemäßen Adapters können also registrierte Verbraucher durch Anschluss an eine beliebige Ladestation wie eine herkömmliche Steckdose an einem Regelnetzwerk, insbesondere an einem DSM-Sys- tem teilnehmen.
Hierbei kann der Adapter den Verbraucher erkennen und die Verbraucherkennung dem Regelnetzwerk übermitteln, welches dann bei Bedarf durch Senden entsprechender Anweisungen an den Adapter die Energieübertra- gung zwischen dem Verbraucher und dem Stromnetz modifizieren kann, beispielsweise indem der an den Adapter angeschlossene Verbraucher zeitweise vom Netz getrennt oder zumindest seine Leistungsaufnahme aus dem Netz reduziert wird.
Konstruktiv besonders einfach kann der Schalter so ausgebildet sein, dass im AUS-Zustand die energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss und dem Verbraucher-Anschluss unterbrochen ist, beispielsweise als einfacher Leistungsschalter.
Um auf einfache Weise zu dokumentieren, welche Verbraucher mittels eines bestimmten erfindungsgemäßen Adapters an Transaktionen mit dem Regelnetzwerk teilgenommen haben, und wann, wie häufig und wie lange die angeschlossenen Verbraucher durch Betätigung des Schalters im Adapter vom Stromnetz getrennt waren, kann der Adapter weiter einen Datenspeicher zum Speichern von Daten aufweisen, welche die zugeordnete Verbraucherkennung oder/und die Anweisungen des Regelnetzwerks oder/und Zeitpunkte umfassen, zu denen die Identifikation des Verbrauchers oder/und der Empfang der Anweisungen oder/und ein Schalten des Schalters erfolgen.
Zur Vermeidung von Datenverlusten kann es sich dabei bevorzugt um einen nichtflüchtigen Speicher, beispielsweise um einen EPROM oder einen Flash- Speicher handeln. Alternativ oder zusätzlich kann die Speicherung dieser Daten aber auch in einem Datenspeicher des Regelnetzwerks erfolgen. Die für einen bestimmten Nutzer relevanten Daten können diesem dann per Post oder E-Mail übersandt werden, oder der Nutzer könnte die entsprechenden Daten auf der Webseite des Regelnetzwerks einsehen.
Um dem Nutzer einen einfachen Zugriff auf die im Adapter gespeicherten Daten zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass der Adapter weiter einen Auslese-Anschluss umfasst, über den die auf dem Datenspeicher gespei- cherten Daten auslesbar sind, beispielsweise einen USB-Anschluss oder einen Anschluss zur drahtlosen Datenübertragung.
Es kann vorteilhaft sein, den Verbraucher mittels des Adapters nicht nur ge- zielt und zeitgesteuert an das Stromnetz anschliessen und von diesem trennen zu können, sondern den Verbraucher auch auf andere Weise durch Anweisungen vom Regelnetzwerk anzusteuern, beispielsweise in einen Ruhezustand zu versetzen, oder, im Falle von Verbrauchern, welche auch Energie ins Netz einspeisen können, vom Lade- in den Entlademodus (oder um- gekehrt) umzuschalten.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass der Adapter weiter eine Verbraucher- Kommunikationseinrichtung umfasst, die zumindest dazu ausgebildet ist, dem Verbraucher Steuerdaten zu senden, um den Verbraucher gemäß Steuer-Anweisungen des Regelnetzwerks zu steuern.
Um dem Regelnetzwerk zu beliebigen Zeitpunkten weitere Informationen über den Verbraucher übermitteln zu können, beispielsweise über einen Ladezustand des Verbraucher, oder eine Anforderung, dass zu bestimmten Zeiten die Energieversorgung des Verbrauchers nicht reduziert werden soll, kann die Verbraucher-Kommunikationseinrichtung weiter dazu ausgebildet sein, Verbraucherdaten vom Verbraucher zu empfangen und die Regelnetz- werk-Kommunikationseinrichtung weiter dazu ausgebildet sein, dem Regelnetzwerk die Verbraucherdaten oder aus den Verbraucherdaten abgeleitete Daten zu senden.
Schließlich kann der zuvor beschriebene Adapter auf vorteilhafte Weise in ein System zur Steuerung/Regelung der Energieübertragung in einem Stromnetz integriert werden.
Daher wird weiterhin Schutz beantragt für ein System zur Steuerung/Regelung der Energieübertragung in einem Stromnetz, wobei das System sowohl mehrere erfindungsgemäße Adapter zum Anschließen von bei einem Regel- netzwerk registrierten Verbrauchern an Ladestationen des Stromnetzes als auch das Regelnetzwerk umfasst.
Dabei weist das Regelnetzwerk eine Datenbank auf, in der den registrierten Verbrauchern zugeordnete Verbraucherkennungen und Verbraucherinformationen, insbesondere Typeninformationen und Betriebsparameter gespeichert sind, eine Kommunikationseinrichtung zum Empfang von Verbraucherkennungen von den Adaptern und zum Empfang von Stromnetz-Informationen von dem Betreiber oder von Kunden des Stromnetzes,
und ein Datenverarbeitungssystem, das dazu ausgebildet ist, die über die Adapter an dem Stromnetz angeschlossenen Verbraucher anhand der Verbraucherkennungen zu identifizieren, die empfangenen Stromnetzinformationen mit den Verbraucherinformationen zu vergleichen und auf Grundlage des Vergleichs Anweisungen an einen oder mehrere Adapter zu senden, die darin integrierten Schalter zu schalten.
Die Stromnetz-Informationen können dabei Informationen über die Auslastung und den Zustand des Stromnetzes, über die Strompreise, Anforderungen von Kunden (große Verbraucher, Stadtwerke, Energiebörsen, Broker) etc. umfassen.
Zur Teilnahme an dem Regelnetzwerk genügt es, dass der Nutzer des Verbrauchers diesen beispielsweise per Internet oder Telefon beim Regelnetzwerk registriert, indem er etwa die Typenbezeichnung des Verbrauchers an- gibt oder eine Fotografie des Typenschilds übersendet.
Der Betreiber des Regelnetzwerks kann dann dem Verbraucher eine Kennung zuordnen und diese Kennung und ggf. weitere Verbraucherinformationen in seiner Datenbank abspeichern. Bei diesen Informationen kann es sich beispielsweise um die normale Leistungsaufnahme des Verbrauchers, Rahmenbedingungen von Produktionsprozessen oder andere technische Informationen handeln, die der Betreiber entweder vom Nutzer erhalten oder durch Vergleich einer Typenbezeichnung mit entsprechenden Katalogdaten ermitteln kann. Weiterhin können in der Datenbank auch Informationen darüber gespeichert sein, wie häufig und wie lange ein bestimmter Verbraucher vom Netz getrennt werden darf, etwa aufgrund technischer Vorgaben oder aufgrund einer entsprechenden Vereinbarung mit dem Nutzer des Verbrau- chers.
Um eine einfache und kostengünstige Identifikation des registrierten Verbrauchers durch den Adapter zu ermöglichen, kann der Betreiber dem Nutzer nach der Registrierung des Verbrauchers beispielsweise einen RFID- Tag oder Barcode (z.B. auf einem Klebe-Ettikett) senden, auf dem die Verbraucherkennung gespeichert ist, und den der Nutzer so an dem Verbraucher anbringen kann (etwa durch Aufkleben auf den Gerätestecker), dass er von der Verbraucher-Identifizierungseinrichtung des erfindungsgemäßen Adapters ausgelesen werden kann.
Durch Kommunikation mit den Adaptern kann das Regelnetzwerk feststellen, welche registrierten Verbraucher zu einem bestimmten Zeitpunkt am Stromnetz angeschlossen sind. Die Identifikation des Verbrauchers in Kombination mit den gespeicherten Verbraucherdaten, die auch vorgegebene Regelpara- meter umfassen können, verringert die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Regelung oder Abrechnung erheblich, da jederzeit überprüft werden kann, welcher Verbraucher an einem Adapter angeschlossen ist. Bei immobilen Verbrauchern kann auch der geographische Standort bzw. der Standort im Netz auf diese Weise festgestellt werden. Beispielsweise besteht auch die Möglichkeit, dass der Nutzer eines Verbrauchers vom Regelnetzwerk automatisch, z. B. per E-Mail, eine Rückmeldung erhält, wenn ein Verbraucher von einem Adapter abgenommen und z.B. ein anderer Verbraucher angeschlossen worden ist. Über die Datenbank und das Datenverarbeitungssystem des Regelnetzwerks können die Stromnetz-Informationen, beispielsweise Informationen über die Auslastung des Stromnetzes, insbesondere über Versorgungsengpässe und Lastspitzen sowie über Lastanforderungen von Großkunden des Stromnetzes und die Preise auf den Strommärkten mit den Verbraucherinformationen der zu diesem Zeitpunkt an das Stromnetz angeschlossenen Verbrauchern verglichen werden. Insbesondere können die technischen und operativen Parameter mit der Nachfrage der DSM-Kunden verglichen und die Energieübertragung nach kommerziellen Vorgaben optimiert werden. Die Stromnetz-Informationen können vom Betreiber des Stromnetzes oder auch von Großkunden übermittelt werden.
Auf Grundlage dieses Vergleichs kann dann gezielt die Energieversorgung von einzelnen Verbrauchern oder Gruppen von Verbrauchern bzw. die Ein- speisung von Energie ins Stromnetz durch einzelne Verbraucher oder Gruppen von Verbrauchern zeitweise reduziert, erhöht, verschoben bzw. unterbrochen oder gestartet werden, indem, ferngesteuert vom Regelnetzwerk, die in den Adaptern integrierten Schalter bedarfsgemäß in den AUS-Zustand bzw. in den EIN-Zustand geschaltet werden. Bei erfindungsgemäßen Adaptern, bei welchen die integrierten Schalter zwischen mehr als zwei Zuständen schaltbar sind kann bedarfsgemäß (falls vorgesehen auch stufenlos) in jeden möglichen Zustand geschaltet werden. Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine einfache, fehlerresistente und preiswerte Einbindung vieler Verbraucher, auch kleiner Verbraucher oder eines Clusters von Verbrauchern, in ein Regelnetzwerk, beispielsweise ein DSM-System. Insbesondere können mit dem erfindungsgemäßen System schon bald erste reale Transaktionen durchgeführt werden, ohne dass zuerst die flächendeckende Verbreitung von geeignet ausgestatteten Verbrauchern und Ladestationen (mit Smartmetern) abgewartet werden muss.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine stark schematisierte und vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Adapters. Figur 2 zeigt eine stark schematisierte und vereinfachte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Adapters. Figur 3 zeigt eine stark schematisierte und vereinfachte Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Adapters.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ad- apter 20, eine Ladestation 30 eines nur angedeuteten Stromnetzes 1 sowie einen Gerätestecker 9 eines ebenfalls nur angedeuteten Verbrauchers 10. Weiterhin ist, stark schematisiert und vereinfacht, das Regelnetzwerk 11 dargestellt, bei welchem der Verbraucher 10 registriert ist. In der in Figur 1 illustrierten Situation ist der Adapter 20 noch nicht an die Ladestation 30 und an den Verbraucher 10 angeschlossen, um die Bestandteile des Adapters 20 besser darstellen zu können.
Der Adapter 20 weist einen Ladestation-Anschluss 4b und einen Verbrau- cher-Anschluss 4c in Form von Steckverbindungselementen auf, die dazu ausgebildet sind, eine energieübertragungsmäßige Verbindung des Adapters mit einer Ladestation 30 und einem Verbraucher 10 herzustellen.
Der Verbraucher 10, hier angedeutet durch ein Anschlusskabel, kann mit dem Adapter 20 über den Gerätestecker 9 verbunden werden. Die Verbindung wird dabei über den Verbraucher-Anschluss 4c des Adapters 20 und den dazu kompatiblen Anschluss 4d des Steckers 9 hergestellt.
Die in Figur 1 dargestellte Ladestation 30 umfasst einen Anschluss 4a, der zu dem Ladestation-Anschluss 4b des Adapters 20 kompatibel ist und kann z. B. über ein 230 V Wechselstrom- oder 400 V Drehstromanschluss mit dem Stromnetz 1 verbunden sein, welches in der Figur durch eine Anschlussleitung angedeutet ist. Anzumerken ist hierzu, dass ggf. auch andere Anschlüsse, z. B. Hochleistungsanschlüsse zum Einsatz kommen können.
Der Adapter 20 kann so ausgeführt werden, dass er über die Anschlüsse 4b und 4c verschiedene Steckverbindungen aufnehmen kann. So können Ver- braucher und Ladestationen mit unterschiedlichen Steckverbindungen an dem Regelnetzwerk teilnehmen.
Welche Leistung von der Ladestation 30 vermittels des Adapters 20 an einen an dem Adapter 20 angeschlossenen Verbraucher 10 übertragen wer- den kann (bzw. von einem Verbraucher 10, welcher Energie erzeugt, ins
Stromnetz 1 eingespeist werden kann), wird von dem Schaltzustand des hier nur schematisch angedeuteten Schalter 6 bestimmt, der in den Adapter 20 integriert ist, und der zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand schaltbar ist.
Befindet sich der Schalter 6 im EIN-Zustand, so besteht eine energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss 4b und dem Verbraucher-Anschluss 4c des Adapters 20. Befindet sich der Schalter 6 im AUS-Zustand ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel die energieüber- tragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation-Anschluss 4b und dem Verbraucher-Anschluss 4c unterbrochen, so dass auch dann, wenn der Verbraucher 10 an den Adapter 20 und der Adapter 20 an die Ladestation 30 angeschlossen ist, der Verbraucher 10 keine Energie aus dem Stromnetz 1 bezieht.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass im AUS-Zustand zwar eine energieübertragungsmäßige Verbindung zwischen dem Ladestation- Anschluss 4b und dem Verbraucher-Anschluss 4c besteht, diese jedoch, etwa durch Vorschalten einer geeigneten Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsaufnahme, so modifiziert ist, dass dann, wenn der Schalter 6 sich im AUS-Zustand befindet, am Verbraucher-Anschluss 4c des Adapters 20 eine geringere Leistung abgreifbar ist, als dann, wenn der Schalter 6 sich im EIN-Zustand befindet. An dem in der Figur dargestellten Verbraucher 10 ist ein RFID-Chip 3 vorgesehen, auf dem Daten zur Identifikation des Verbrauchers 10, beispielsweise eine Identifikationsnummer und ggf. weitere Informationen über den Ver- braucher gespeichert sind.
Zumindest dann, wenn der Adapter 20 mit der Ladestation 30 und dem Verbraucher 10 verbunden ist, können diese Daten von einem an dem Adapter 20 vorgesehenen RFID-Lesegerät als Verbraucher-Identifizierungseinrich- tung 5 ausgelesen werden, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass es zum Auslesen der Daten vom Verbraucher 10 reicht, wenn sich dieser in einem bestimmten räumlichen Abstand vom Adapter 20 befindet.
Die ausgelesenen Daten können die Verbraucherkennung umfassen, oder die Adapter-Identifizierungseinrichtung 5 kann den ausgelesenen Daten eine Verbraucherkennung zuordnen bzw. aus diesen eine Verbraucherkennung ableiten, wobei die Verbraucherkennung, ggf. einschließlich weiterer Daten, anschließend über eine an dem Adapter 20 vorgesehene Regelnetzwerk- Kommunikationseinrichtung 7 an eine Kommunikationseinrichtung 13 des Regelnetzwerks 11 (d.h. des zentralen Energiemanagement- und Abrechnungssystems) übertragen werden kann.
Datenübertragungsverbindungen sind in den Figuren durch gestrichelte Pfeile veranschaulicht.
Die Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung 7 ist weiter dazu ausgebildet, Anweisungen vom Regelnetzwerk 11 zu empfangen. Eine ebenfalls im Adapter vorgesehene Transaktions-Regel/Steuer-Einrichtung 8 kann den Schalter 6 gemäß diesen Anweisungen des Regelnetzwerks in den EIN- und in den AUS-Zustand schalten und so beeinflussen, wieviel Energie der Verbraucher 10 zu einem bestimmten Zeitpunkt aus dem Stromnetz 1 aufnimmt oder in dieses abgibt. Die Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung 7 kann eine Spannungsquelle 74 umfassen, die von allen Komponenten des Adapters 20 genutzt werden kann, beispielsweise eine Batterie, vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie. Die Anordnung der Spannungsquelle 74 innerhalb des Adapters 20 kann jedoch frei gewählt werden, sie muss nicht der Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung 7 zugeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Adapter 20 über die Ladestation 30 mit Energie versorgt werden.
Das Regelnetzwerk 11 kann eine Datenbank 21 umfassen, in der die Ver- braucherkennungen registrierter Verbraucher und ggf. weitere Verbraucherinformationen gespeichert sind. Es steht über eine Kommunikationseinrichtung 13 in Verbindung mit üblicherweise mehreren erfindungsgemäßen Adaptern und erkennt auf diese Weise, wie viele und welche Verbraucher am Stromnetz angeschlossen sind. Die Kommunikationseinrichtung 13 kann weiterhin zum Empfang von Stromnetz-Informationen etwa vom Netzbetreiber oder von Großkunden dienen. In einem Datenverarbeitungssystem 25 können die Stromnetz-Informationen ( z.B. Auslastung des Netzes, Energieanforderungen von Großkunden, Strompreise auf den Energiemärkten) mit den Verbraucherinformationen der Verbraucher 10 verglichen werden, die am Netz 1 angeschlossen sind, und auf Grundlage dieses Vergleichs kann die Kommunikationseinrichtung 13 Anweisungen an Adapter 20 mit daran angeschlossenen, geeigneten Verbrauchern 10 schicken, um die in den Adaptern 20 integrierten Schalter 6 in den EIN- oder den AUS-Zustand (oder, falls vorgesehen, jeden mögliche Zwischenzustand) zu schalten. Auf diese Weise kann die Energieübertragung im Stromnetz gemäß Zielvorgaben des Regelnetzwerk-Betreibers optimiert werden.
Die Transaktionen, beispielsweise die zeitweise Trennung des Verbrauchers vom Netz aufgrund von Anweisungen des Regelnetzwerks im Rahmen eines DSM-Systems können dann zwischen dem Nutzer des Verbrauchers 10 und dem Betreiber des Ladenetzewerks 11 abgerechnet werden.
Das Regelnetzwerk 11 bildet zusammen mit mehreren Adaptern 20, wie sie beispielsweise in Figur 1 dargestellt sind, ein System 50 zur Steuerung/Regelung der Energieübertragung in einem Stromnetz 1.
Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten zweiten bzw. dritten Ausfür- hungsbeispiel sind Bauteile, die solchen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, mit Bezugszeichen versehen, die durch Addition der Zahl 100 bzw. 200 aus den Bezugszeichen der entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels hervorgehen. Die weiteren Ausführungsbeispiele werden nur insofern erläutert, als sie sich vom ersten Ausführungsbeispiel unter- scheiden, auf dessen vorstehende Beschreibung ansonsten ausdrücklich verwiesen wird.
Der in Figur 2 dargestellte Adapter 120 unterscheidet sich vom Adapter 20 dadurch, dass er zusätzlich einen Datenspeicher 115 aufweist, in dem z.B. die Verbraucherkennung, empfangene Anweisungen vom Regelnetzwerk
111 , Schalter-Zustände oder/und Zeitpunkte gespeichert sein können, zu denen bestimmte Aktionen wie das Schalten des Schalters 106, die Identifikation des Verbrauchers 110, der Empfang von Anweisungen vom Regelnetzwerk 111 oder der Anschluss des Adapters 120 an eine Ladestation 130 er- folgt sind.
Über einen Auslese-Anschluss 117, hier in Form eines USB-Anschlusses kann so der Nutzer des Verbrauchers 110 auf einfache Weise die gespeicherten Daten auslesen und so nachvollziehen, in welcher Weise ein über den Adapter 120 an der Ladestation 130 angeschlossener Verbraucher 110 an dem Regelnetzwerk 111 teilgenommen hat.
Der in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Adapter 220 umfasst weiter eine Verbraucher-Kommunikationseinrichtung 219, welche dem Verbraucher 210 Steuerdaten senden kann, um diesen gemäß Steuer-Anweisungen des Regelnetzwerks 211 zu steuern, beispielsweise in einen Ruhezustand zu versetzen. Weiterhin kann die Verbraucher-Kommunikationseinrichtung 219 auch Verbraucherdaten vom Verbraucher empfangen, die dann über die Regelnetzwerk-Kommunikationseinrichtung an das Regelnetzwerk weitergeleitet werden können. Auf diese Weise kann beispielsweise die Datenbank 221 des Regelnetzwerks 211 aktualisiert werden.
Schließlich unterscheidet sich der Adapter 220 von den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Adaptern 20 und 120 dadurch, dass der Ladestation-An- schluss 204b und der Verbraucher-Anschluss 204c nicht direkt an einem Adapter-Körper 220k vorgesehen sondern durch Verbindungskabel 220I fest mit diesem verbunden sind. Diese Ausbildung des Adapters aus Adapterkörper und durch Kabel mit diesem verbundenen Anschlüssen 204b, 204c ist natürlich auch für die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Adapter möglich. Die Kabel 220k können dabei deutlich länger sein, als in der Figur dargestellt, um das Anschliessen des Adapters 220 an die Ladestation 230 und den Verbraucher 210 zu erleichtern.