JP2018517393A - 消費者のための貯蔵ユニット、貯蔵システム、貯蔵システムを制御する方法 - Google Patents

Abstract

消費者のための貯蔵ユニット（１０）が記載されている。この貯蔵ユニットは、
電気エネルギが貯蔵され得るエネルギ貯蔵部（１２）と、電流インタフェース（１６）とを備え、この電流インタフェースを介して貯蔵ユニット（１０）は電力グリッド（２０）に接続され得る。貯蔵ユニット（１０）はさらに、エネルギ貯蔵部（１２）と電流インタフェース（１６）との間に、電流の流れ方向に配置された回路装置（１４）と、貯蔵ユニット（１０）を制御するための制御インタフェース（１８）とを備える。貯蔵ユニット（１０）は、外部の制御手段（４８）とのみ通信する制御インタフェース（１８）を介してのみ制御可能である。貯蔵システム（４６）および貯蔵システム（４６）を制御する方法がさらに説明される。
【選択図】図２

Description

この発明は消費者のための貯蔵ユニット、少なくとも１つの貯蔵ユニットを含む貯蔵システム、貯蔵システムを制御する方法に関する。

近年、人々の環境保護意識が高まっており、その結果、人々のエネルギ需要の増加をカバーし、化石エネルギ源の部分を低減するために、ますます多くのエネルギが再生可能エネルギ源によって提供されている。再生可能エネルギ源は、例えば風力発電または太陽エネルギ発電である。風があり、太陽が輝いているときに、風力タービンや太陽電池モジュールがエネルギを生成するのに用いられる。

エネルギ需要は気象条件とは無関係であるため、再生可能エネルギ源から生成されたエネルギが貯蔵され、かつ必要に応じて取り出され得る可能性を創出する必要がある。

通常、揚水発電所は、そのような容量を作り、一時的に貯蔵するために使用される。必要以上に多くのエネルギが再生可能エネルギ源を介して生成される場合、余分なエネルギは、水をより高い位置エネルギレベルに汲み上げるのに用いられ得る。エネルギ需要が増加し、現在生成されているエネルギではカバーされなくなるとすぐに、汲み上げられた水はタービンを介してエネルギを発生するために排水され得る。揚水発電所を使用することにより、供給グリッドにおける変動を均衡させ、または、余剰な容量を削減することが可能になる。

揚水発電所には広い場所が必要であり、建設やメンテナンスが高価であるという欠点が明らかになった。

さらなる態様は、安定した供給グリッドに伴う完全なカバレッジ供給に関する。地理的条件のせいで、例えば、風力発電によって生成されるエネルギは、北部ドイツにおけるのよりも南部ドイツでは、より少ない。これにより、安定した主電源に不可欠な、利用可能な容量の差が生じる。

先行技術はさらに、例えば太陽光モジュールが消費者の建物の屋根に設けられている場合に、消費者によって使用される分散型貯蔵ユニットを開示している。これらの貯蔵ユニットは、発生された太陽光エネルギを屋内の電力グリッドに直接供給するために使用される。さらに、貯蔵ユニットは、余剰な容量を供給グリッドに直接供給することができる。そのような貯蔵ユニットでは、個人ユーザは、どれだけのエネルギが供給グリッドに供給されるべきか、または、直接使用されるべきかを決定することができる。その結果、供給グリッドに供給されるエネルギは、グリッド操作者またはエネルギ供給者がこれに影響を与えることなく、変化する。それゆえ、そのような貯蔵ユニットは、供給グリッドにおける変動を均衡させるための、信頼できる可能性を構成しない。グリッド操作者またはエネルギ供給者は、せいぜい、対応する貯蔵ユニットのデータを検索できる程度である。

本発明の目的は、費用対効果の高い効率的な方法で、供給グリッド内の変動が均衡され得る、費用対効果の高い可能性を提供することにある。

上記目的は、本発明による、消費者のための貯蔵ユニットによって達成される。
この貯蔵ユニットは、
電気エネルギが貯蔵され得るエネルギ貯蔵部と、
電流インタフェースとを備え、この電流インタフェースを介して上記貯蔵ユニットは電力グリッドに接続され得、
上記エネルギ貯蔵部と上記電流インタフェースとの間に、電流の流れ方向に配置された回路装置と、
上記貯蔵ユニットを制御するための制御インタフェースとを備え、
上記貯蔵ユニットは、外部の制御手段とのみ通信する制御インタフェースを介してのみ制御可能である。

さらに、上記目的は、本発明による貯蔵システムであって、制御手段と、少なくとも１つの上述したタイプの貯蔵ユニットとを有し、上記制御手段が上記貯蔵ユニットを制御するものによって達成される。

さらに、上記目的は、貯蔵システムを制御する本発明による方法であって、
上記貯蔵システムは、外部の制御手段と、制御インタフェースおよびエネルギ貯蔵部を含む少なくとも１つの貯蔵ユニットとを備え、
上記貯蔵ユニットが電力グリッドから上記エネルギ貯蔵部に電気エネルギを一時的に貯蔵し、および／または、上記エネルギ貯蔵部から上記電力グリッド中に電気エネルギを供給するように、上記少なくとも１つの貯蔵ユニットが上記制御手段によって操縦されるもの
によって達成される。

本発明の基本的な考え方は、消費者によって使用可能で、一時的な貯蔵部として機能し、電力グリッドに容易に接続され得る分散された貯蔵ユニットを提供することである。したがって、上記貯蔵ユニットは、いわゆる「プラグ・アンド・プレイ」装置であり、消費者自身によって、消費者自身の電力グリッド、すなわち、消費者の家にある電力グリッド（それは家庭内電力グリッドとも呼ばれる。）内のソケットを介して接続され得る。太陽光発電設備と協働する貯蔵ユニットを設置するのに要求される技術者は、ここでは通常は必要とされない（ただし、設置場所にソケットが存在せず、電気工事者がそこにソケットを取り付けて接続する必要がある場合を除く。）。上記貯蔵ユニットは、上記貯蔵システムによって形成されるクラスタ貯蔵域の一部である。上記貯蔵システムは、上記制御手段と、複数の貯蔵ユニットとを備える。それを介して、大きな仮想的貯蔵域が形成される。

上記貯蔵ユニットは、外部の制御手段とのみ通信し、この制御手段を介してのみ制御され得るので、消費者も許可されていない者も上記貯蔵ユニットの制御にアクセスできないことが保証される。上記外部の制御手段は、エネルギ供給者の所、または、上記電力グリッドに接続された供給グリッドのグリッド操作者の所に設けられ得る。エネルギ供給者またはグリッド操作者は、上記制御インタフェースを介して少なくとも１つの分散された貯蔵ユニットにアクセスし、それにより、上記貯蔵ユニットを外部から制御することができる。したがって、エネルギ供給者またはグリッド操作者は、上記供給グリッドからのエネルギが上記貯蔵ユニットに一時的に貯蔵されるべきか、または、上記貯蔵ユニットから一時的に貯蔵されたエネルギが対応する消費者によって消費されるべきか、すなわち、その消費者の電力グリッド（家庭内電力グリッド）に供給されるべきかを決定することが可能である。その結果、上記供給グリッドが緩和される。このように、エネルギ供給者またはグリッド操作者は、上記クラスタ貯蔵域を操作する。

任意で、上記貯蔵ユニットから貯蔵されたエネルギが上記供給グリッド中へ供給されることがさらに提供されてもよい。

しかしながら、上記貯蔵ユニットが必要に応じて上記電力グリッドにエネルギを利用可能にするという点で、一時的に貯蔵されたエネルギは、基準バラストを最小限に抑えるために消費者の電力グリッドにおいてのみ使用されるのが好ましい。その結果、上記供給グリッドが緩和される。つまり、上記供給グリッドは、上記貯蔵ユニットを有する消費者にエネルギを供給する必要がない。

上記クラスタ貯蔵域へのアクセスの制御は、エネルギ供給者またはグリッド操作者から外部のサービス提供者へ委譲され得る。この制御サービス提供者は、顧客の仕様に従って、すなわち、エネルギ供給者またはグリッド操作者の仕様に従って、上記クラスタ貯蔵域へのアクセスを制御する。

エネルギ供給者は、同時に、上記供給グリッドを運用し維持するグリッド操作者であることができる。しかし、このことは必須ではない。誰がグリッドを操作するかにかかわらず、上記クラスタ貯蔵域の制御は、「所有者」の仕様に従って上記クラスタ貯蔵域を操縦する制御サービス提供者によって引き受けられ得る。

それに代えて、グリッド操作者とエネルギ供給者が同時に上記貯蔵ユニットにアクセスしてもよい。ここでは、グリッド操作者とエネルギ供給者は、異なる領域を操縦することができる。矛盾した操縦操作を排除するために、グリッド操作者がエネルギ供給者にアクセス権を割り当てるか、またはその逆を行うことができる。しかし、通例、両者のうちの一方だけが或る貯蔵ユニットにアクセスできる。

さらに代替的または追加的に、上記外部の制御手段は、エネルギ供給者および／またはグリッド操作者のための制御を引き受ける選択されたサービス提供者の所に設けられてもよい。

より分かり易いように、以下では、参照はエネルギ供給者またはグリッド操作者についてなされる。しかし、それは、他の状況が可能であるという上記のシナリオに起因する。

余剰容量が上記供給グリッドまたは上記電力グリッドに存在する限り、上記貯蔵ユニットは、上記外部の制御手段によって、その貯蔵ユニットが電気エネルギを一時的に貯蔵するように操縦され得る。上記電力グリッド内で利用可能な電気がエネルギ需要をカバーするのに十分でない場合、上記制御手段は、一時的に貯蔵された電気エネルギを上記電力グリッド中へ供給するように、上記貯蔵ユニットを操縦することができる。したがって、上記供給グリッドは（間接的に）緩和される。

グリッド操作者またはエネルギ供給者だけが上記貯蔵ユニットにアクセスできるので、上記貯蔵ユニットは、必要に応じてエネルギ供給者のグリッド操作者によって回収され得るエネルギを一時的に保管するように、確実に使用され得る。信頼可能なエネルギ貯蔵部が、グリッド操作者またはエネルギ供給者に対応して利用可能であり、グリッド操作者またはエネルギ供給者のみがそれを担当するようになっている。上記貯蔵ユニットまたは制御は、一時的に貯蔵されたエネルギを上記供給グリッド中へ自動的に供給し、または、上記供給グリッドから一時的に貯蔵するようには、特に構成されていない。

上記貯蔵ユニットに一時的に貯蔵された電流は、概ね、エネルギ供給者によって上記供給グリッドに供給された、いわゆるグレー電力である。少なくとも１つの貯蔵ユニットに貯蔵された電気エネルギは、上記供給グリッドから上記電力グリッドを介して一時的に貯蔵されており、消費者が直接利用することはできない。これは、一時的に保管されたエネルギが消費者の処分そのものに供されていないことを意味する。したがって、上記貯蔵ユニットに一時的に貯蔵された電流（グレー電力）は、自己生成電流（グリーン電力）ではなく、例えば太陽光発電設備によって生成され、消費者によって一時的に貯蔵されるものでもない。

１つの態様は、上記電力グリッドが単相低電圧グリッドまたは三相電力グリッドであることを提供する。結果として、上記貯蔵ユニットが接続されている上記電力グリッドは、上記供給グリッドに結合された家庭内電力グリッドであってもよい。上記家庭内電力グリッドは、通常、ハウス接続ボックスを介して供給グリッドに接続されている。異なる接続可能性によって、上記貯蔵ユニットは異なる場所に取り付けられ得、その結果、柔軟性がそれに応じて高くなる。

上記貯蔵ユニットは、個別家庭または工業用建物に収容され得る。ただし、それらの建物が電気エネルギの貯蔵用に構成されていないことを条件とする。したがって、貯蔵ユニットは、例えば、中規模の会社にも設けられ得る。

１つの態様によれば、
上記回路装置は、整流器とインバータとを備え、
上記整流器は、上記電流インタフェースを介して受け取られた電流を上記エネルギ貯蔵部のための直流に変換し、および／または、上記インバータは、上記電流インタフェースを介して上記電力グリッド中へ供給されるべき電流を交流に変換する。
上記回路装置の構成によって、上記貯蔵ユニットは、上記電力グリッドからの電流を貯蔵することができ、必要に応じて、貯蔵された電気エネルギを上記電力グリッド中へ供給することができることが、保証される。

上記エネルギ貯蔵部は、１ｋＷｈ〜１０ｋＷｈ、好ましくは２ｋＷｈの貯蔵容量を有することができる。また、上記エネルギ貯蔵部は、鉛、鉛ゲル、リチウムイオン、ＬｉＦＥＰＯ、Ｌｉｐｏ、ＮｉＣｄ、ＮｉＦｅまたはＮｉＭＨ電池であってもよい。上記エネルギ貯蔵部の低貯蔵能力のせいで、上記貯蔵ユニットは消費者の所で使用され得る設備であることが保証されている。また、そのことから、上記貯蔵ユニットを使用することで、一般家庭の通常の日常的な需要の一部だけがカバーされ得る、という結果も得られる。

したがって、上記貯蔵ユニットは移動ユニットであり、これにより、エネルギ供給者は供給市場の変化する状況に迅速に対応することができる。これは、一方では上記供給グリッドの変動に、他方では電力価格に当てはまる。必要ならば、上記貯蔵ユニットに、１日のうちに数回、エネルギが貯蔵され、排出され得る。

さらなる態様は、上記制御インタフェースが、データ伝送用にも構成された無線インタフェースまたはケーブル接続インタフェースであることを提供する。上記制御インタフェースは、特にＷＬＡＮ、Ｚ−Ｗａｖｅ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線、ＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、電力線、同軸またはガラスファイバインタフェースである。上記制御手段は、対応する制御インタフェースを介して外部から上記貯蔵ユニットを操縦することができる。無線インタフェースとしての制御インタフェースの実現により、電気接続以外のケーブル接続が存在しない場所で消費者の所に上記貯蔵ユニットが設置され得る、ということがさらに保証される。

さらなる態様は、さらなる装置が上記貯蔵ユニットに接続され得ることを提供する。この目的のために、特に、上記貯蔵ユニットは、さらなる通信インタフェースを含む。上記さらなる装置は、例えば、上記制御インタフェースを介して上記貯蔵ユニットに接続可能なマルチメディア装置および／または家庭用装置であってもよい。しかし、上記さらなる装置は、上記貯蔵ユニットを操縦することはできない。この実施形態の変形は、上記制御インタフェースが無線インタフェースである場合に、特に重要である。その無線インタフェースによって、複数の装置が同時に接続され得る。さらなる追加的な通信インタフェースは、例えば、ＵＳＢ、ＬＡＮ、イーサネット（登録商標）、ＨＤＭＩ（登録商標）またはＮＦＣインタフェースであり得る。一般的に、上記貯蔵ユニットは、消費者の所、特に個別家庭の中央通信ユニットとして構成され得る。その中央通信ユニットを介して、全てのマルチメディア装置および/または家庭電化製品が通信する。上記貯蔵ユニットに接続されている機器は、とりわけ、上記貯蔵ユニットへ消費値を送信することができる。その消費値は、エネルギ供給者によって直接読み出される。この目的のために、上記貯蔵ユニットは、とりわけ、バスシステムを形成することができる。

上記貯蔵ユニットは、モデムおよび／またはルータを含むことが好ましい。それにより、上記貯蔵ユニットは、消費者のネットワークに容易に組み込まれ得、または、ユーザが自分のホームネットワークを設置するために使用され得る。上記モデムおよび／またはルータは、少なくとも上記制御インタフェースおよび／または上記通信インタフェースの１つを適切に含む。

上記さらなる装置から受信されたデータは、上記データ送信用にも構成された上記制御インタフェースを介して、エネルギ供給者、グリッド操作者、および／または、サービス提供者に転送され得る。上記データは、とりわけ、上記貯蔵ユニットを接続したユーザのＷＬＡＮ内にあるさらなる装置の利用データであってもよい。

特に、上記貯蔵ユニットは、マスター貯蔵システムの一部である。上記貯蔵システムは、上記供給グリッドにおける変動を均衡させ得るということを確実にする。１つの貯蔵ユニットが比較的低い貯蔵容量を持つので、上記供給グリッド内で通常発生する変動を均衡させるのに、または、必要が生じた場合に十分なエネルギを発生させるのには不十分である。複数の貯蔵ユニットを使用することで、上記クラスタ貯蔵域、すなわち、大きな仮想的貯蔵域を形成することが可能である。それは、実際には、多数の小さな上記貯蔵ユニットによって形成される。このことは、エネルギ供給者またはグリッド操作者が、迅速かつ正確に対応することができる可能性につながる。その者が個々の小さな貯蔵ユニットを操縦できるからである。

特に、上記制御手段は、中央の外部の制御手段である。その制御手段を介して、複数の貯蔵ユニットが制御され得る。既に説明したように、上記制御手段は、受け持ち領域に属する全ての貯蔵ユニットを操縦できるエネルギ供給者または供給グリッドのグリッド操作者の所に設けられ得る。したがって、個々の消費者のエネルギ需要が消費者の所にある貯蔵ユニットによってカバーされるという点において、グリッド操作者は上記供給グリッドを監視し、それに対応して上記供給グリッドの変動を均衡させる。

それに代えて、このことは、グリッド操作者による供給エリアへの対応するアクセスを取得したサービス提供者またはエネルギ供給者によってもなされ得る。したがって、上記供給グリッド内の容量ピークは、上記複数の貯蔵ユニットを介して簡単な仕方で緩衝され得る。

このことは、エネルギ供給者は上記貯蔵ユニットが意図された容量を発生できる（これが望まれるとき）という事実に頼ることができるので、供給グリッドの安定を確実にする。分散型に配置され、各々が比較的低い貯蔵容量だけを持つ上記複数の貯蔵ユニットは、エネルギ供給者、グリッド操作者、または指示されたサービス提供者だけが検査および制御できる大きな仮想的貯蔵域を形成する。上記複数の小さな且つ分散された貯蔵ユニットはどこにでも設けられ得るので、このことは、特に供給グリッドの安定化に寄与する。

個々の家庭や消費者のエネルギ需要は、そこに設けられた上記貯蔵ユニットによってカバーされ、その結果、上記供給グリッドが緩和される。ここでは、上記供給グリッドへの供給戻しは提供されない。それゆえ、上記供給グリッドの間接的な安定化または緩和が含まれる。

特定の実施形態によれば、上記貯蔵ユニットが上記供給グリッド中へ電流を供給することが提供され得る。したがって、上記供給グリッドの直接的な安定化を実現することが可能である。比喩的に言えば、上記貯蔵ユニットのエネルギは、上記供給グリッドを介して、自分の所に一時的に貯蔵されているエネルギよりも高いエネルギ需要を有するか、または貯蔵ユニットを全く持たない、さらなる消費者または家庭へ送られ得る。

上記貯蔵ユニットは、グリッド操作者、エネルギ供給者、および／または、指示されたサービス提供者が排他的に、上記貯蔵ユニット、および、上記供給グリッドから上記制御インタフェースを介して一時的に貯蔵されたエネルギにアクセスできるように、構成され得る。したがって、グリッド操作者、エネルギ供給者、および／または、指示されたサービス提供者は、エネルギが上記貯蔵ユニットに一時的に貯蔵され、または、上記貯蔵ユニットが接続されている電力グリッドに配送されるように、上記貯蔵ユニットが操縦されるという点で、上記貯蔵ユニットに貯蔵されたエネルギの量を制御することができる。

消費者自身は、太陽光発電設備とともに動作するか又は太陽光発電設備に結合された通常の分散型貯蔵ユニットの場合と同様に、一時的に貯蔵されたエネルギの量、または、一時的に貯蔵されたエネルギが利用可能になったかどうかに影響を与えない。モバイルラジオ、インターネット、またはスマートフォン上のアプリケーションを介した消費者のリモートアクセスは、顧客が上記貯蔵ユニットまたは上記貯蔵ユニットに貯蔵されたエネルギにアクセスするのを許可しない。

もし上記貯蔵ユニットからのエネルギが上記電力グリッド中へ供給されるならば、これはメータの顧客側で実行される。したがって、グリッド全体への供給は負荷低減として機能する。

グリッド負荷を軽減するために公共の電力グリッド（供給グリッド）に供給戻しをすることは、追加的な可能性を構成するだけである。

消費者にとって上記貯蔵ユニットへのアクセス、特にその制御が制限されているので、たとえ消費者の所に上記貯蔵ユニットが設けられていても、上記貯蔵ユニットは、エネルギ供給者またはグリッド操作者の財産のままであることが好ましい。それに代えて、上記貯蔵ユニットは、異なるエネルギ供給者の財産でもあり得る。例えば、エネルギ供給者Ｂが消費者へエネルギを配給し、この目的のためにグリッド操作者Ｃの上記供給グリッドを使用するけれども、貯蔵ユニットが、エネルギ供給者Ａによって提供され得る。また、エネルギ供給者Ｂが消費者へエネルギを供給するけれども、上記貯蔵ユニットは、グリッド操作者Ｃの所有物でもあり得る。

上記貯蔵ユニットは、例えば、消費者に無料で提供されてもよいし、現代の通信サービスに関連して提供されてもよい。それにより、中央バスシステムが追加コストなしで設置され得る。上記クラスタ貯蔵域のせいで、エネルギ供給者は、電力市場に積極的に参加し、エネルギを費用対効果の高い仕方で購入して一時的に保管できる、という利点を有する。このエネルギは後に高価格で販売されるようになっている。これとは対照的に、グリッド操作者は、クラスタ貯蔵域に利を有する。その理由は、そのクラスタ貯蔵域がグリッド一体型貯蔵ユニットのせいで瞬間的な保留量を保持することができ、電圧と周波数の節約の可能性を得ることができ、また、供給の再構築が簡単になるからである。

一態様によれば、上記貯蔵ユニットは、上記電力グリッドが接続されている供給グリッド内の変動を緩衝する。したがって、上記貯蔵ユニットは、エネルギ供給者またはグリッド操作者によって操縦されている上記供給グリッドのためのエネギ緩衝部であると考えられ得る。それにより、上記貯蔵ユニットが上記供給グリッドの安定的動作に寄与するか、または、グリッド操作者が上記供給グリッドを安定した態様で動作させることができる。エネルギ供給者またはグリッド操作者だけが上記貯蔵ユニットにアクセスできるので、信頼性の高い制御が保証される。それにより、上記供給グリッドは耐久性のある信頼性のある仕方で動作され得る。消費者自身が上記貯蔵ユニットにアクセスできる場合、これは当てはまらない。その理由は、上記供給グリッドを間接的に緩和するために上記電力グリッドに供給され得たであろう電気エネルギが、おそらく利用できなくなるからである。

特に、エネルギが上記電力グリッドに配送され、そのエネルギが上記電力グリッドの消費者によって消費されるという点で、上記電力グリッドに接続された上記貯蔵ユニットは、上記供給グリッドを緩和する。したがって、エネルギが上記供給グリッドに供給戻しされないので、上記供給グリッドの間接的な緩和が含まれる。消費者によって一時的に保管されたエネルギは消費者の所で使用され、その結果として、上記供給グリッドは緩和される。その理由は、上記供給グリッドからその供給グリッドに接続された上記電力グリッドへエネルギを供給する必要がないからである。対応する電力グリッドは、少なくとも短時間、上記貯蔵ユニットによって供給される。

好ましくは、上記貯蔵ユニットは、グリッド操作者、エネルギ供給者、および／または、指示されたサービス提供者によって排他的に操作され、その結果、上記グリッド操作者、上記エネルギ供給者、および／または、上記指示されたサービス提供者のみが、上記貯蔵ユニット、および、上記供給グリッドから上記制御インタフェースを介して上記貯蔵ユニットに一時的に貯蔵されたエネルギにアクセスする。したがって、上記貯蔵ユニットを有する消費者は、上記貯蔵ユニット自身を操作する可能性がない。上記貯蔵ユニットは排他的に外部から操作されるか、外部から操縦される。

上記貯蔵ユニットの給電は、上記供給グリッドと、上記介在された家庭内電力グリッド（それに対して上記貯蔵ユニットが接続されている）とを介して、排他的に実行される。その結果、上記貯蔵ユニットは、太陽光発電設備によってエネルギが供給されない。太陽光発電設備のための接続部は、上記貯蔵ユニットには設けられていない。そのことは、太陽光発電設備のためのコネクションレスと呼ばれる理由である。

特に、上記貯蔵システムは、上記制御手段によって同時に操縦される複数の貯蔵ユニットを備えることが条件とされる。したがって、クラスタ貯蔵域とも呼ばれる（それが複数の実際の貯蔵ユニットを含むので）大きな仮想的貯蔵域を形成することが可能である。上記個々の貯蔵ユニットは、上記供給グリッドにおける変動を均衡させるように操縦され得る。したがって、上記供給グリッドの安定性を確保することができる。

本発明のさらなる利点および特徴は、以下の説明および参照がなされる図面から明らかになるであろう。図面は次の通りである。
本発明による貯蔵ユニットの概略図である。 本発明による貯蔵システムの概略図である。 本発明による方法を説明するためのフローチャートである。

図１は、消費者のための貯蔵ユニット１０を示している。この貯蔵ユニットは、エネルギ貯蔵部１２と、回路装置１４と、電流インタフェース１６と、制御インタフェース１８とを備え、データ送信のために一般的に構成されている。図示の例示的な実施形態では、消費者は家庭である。

貯蔵ユニット１０は、電流インタフェース１６を介して家庭内電力グリッド２０に接続されており、図示の実施形態では、電流インタフェース１６は家庭用ソケット２２に電気的に接続されている。それゆえ、貯蔵ユニット１０は、いわゆる「プラグ・アンド・プレイ」装置であり、単に家庭用ソケット２２に差し込まれて作動する。

家庭内電力グリッド２０は、接続部２４を介して、ここでは図示されていない供給グリッドに接続されている。接続部２４は、ハウス接続ボックス２６上に設けられてもよい。一般に、家庭内電力グリッド２０は、接続部２４と家庭用ソケット２２との間に、とりわけ、電力計２８と、ＮＺ抵抗器３０と、残留電流回路遮断器３２とを有する。

貯蔵ユニット１０は、供給グリッドから家庭内電力グリッド２０を介して一時的にエネルギを貯蔵することができる。このために、回路装置１４は、家庭内電力グリッド２０に供給される交流を直流に変換する整流器３４を備え、これにより、電気エネルギはエネルギ貯蔵部１２に供給されて貯蔵され得る。

エネルギ貯蔵部１２は、１ｋＷｈ〜１０ｋＷｈ、好ましくは２ｋＷｈの貯蔵容量を有する小規模ないし中規模のエネルギ貯蔵部である。これは一般家庭の典型的な日々のニーズの一部に相当するだけである。エネルギ貯蔵部１２は、鉛、鉛ゲル、リチウムイオン、ＬｉＦＥＰＯ、Ｌｉｐｏ、ＮｉＣｄ、ＮｉＦｅ、またはＮｉＭＨ電池として構成され得る。

貯蔵ユニット１０は、家庭内電力グリッド２０からの、または、家庭内電力グリッド２０に供給する供給グリッドの電気エネルギを一時的に貯蔵するために設けられているだけなので、貯蔵ユニット１０は、一時的に貯蔵された電気エネルギを、エネルギ貯蔵部１２から家庭内電力グリッド２０中へ供給するようになっている。このために、回路装置１４は、エネルギ貯蔵部１２からの直流を交流に変換するインバータ３６を有し、これにより、電気エネルギは家庭内電力グリッド２０に供給され得る。

整流器３４およびインバータ３６は、それらが回路装置１４の一体部分であることから、点線で表されている。

貯蔵ユニット１０の制御は、後述する外部の制御手段と通信する制御インタフェース１８を介してのみ行われる。貯蔵ユニット１０は、制御インタフェース１８を介して、どの時点で、貯蔵ユニット１０がエネルギ貯蔵部１２からエネルギを家庭内電力グリッド２０に供給しなければならないか、または、家庭内電力グリッド２０からのエネルギをエネルギ貯蔵部１２に一時的に貯蔵しなければならないか、の制御信号を取得する。

図示された実施形態における貯蔵ユニット１０はさらに、２つの通信インタフェース３８，４０を有し、それを介して、マルチメディアおよび／または家電製品であり得るさらなる装置４２，４３が、貯蔵ユニット１０に接続される。さらなる通信インタフェース３８，４０は、ＵＳＢ、ＷＬＡＮまたはＬＡＮインタフェースのようなケーブル接続または無線の通信インタフェースであってもよい。それに代えて、Ｚ−Ｗａｖｅ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ラジオ、イーサネット（登録商標）、電力線、同軸またはガラスファイバのインタフェースが含まれてもよい。

マルチメディアおよび／または家電製品であり得るさらなる装置４４は、初めに説明したようにデータ伝送のために構成された制御インタフェース１８に結合される。

したがって、さらなる装置４２〜４４は、テレビ装置、コンピュータ、ノートブック、タブレットまたは携帯電話などのマルチメディア装置であってもよい。さらに、通信に適応した家電製品は、対応するインタフェース１８，３８，４０を介して貯蔵ユニット１０に接続され得る。通信に適応した家電製品は、洗濯機、乾燥機、コーヒーマシン、冷蔵庫、食器洗浄機、オーブンなどであってもよい。さらなる装置４２〜４４は、家庭内に集中している貯蔵ユニット１０に情報を送信することができる。例えば、エネルギ消費データが含まれ得る。これらのデータは、制御インタフェース１８を介して送信され得る。

個別家庭の所有者は、制御ユニット１０を介してさらなる装置４２〜４４を制御することができる。しかしながら、個別家庭の所有者は、エネルギ貯蔵部１２および貯蔵されているエネルギにアクセスすることはできない。

特に、貯蔵ユニット１０は、少なくとも制御インタフェース１８および／または通信インタフェース３８，４０のうちの１つを有するモデムおよび／またはルータを備える。また、ユーザは、このルータを使用して自分のホームネットワーク（ＷＬＡＮ）をインストールすることもできる。

図２は、図示の実施形態における、２つの貯蔵ユニット１０を有する貯蔵システム４６を示しており、各貯蔵ユニットは制御インタフェース１８を介して共通の中央の制御手段４８に接続されている。

貯蔵ユニット１０は各々、家庭内電力グリッド２０に組み込まれている。２つの家庭内電力グリッド２０が、それぞれの接続部２４を介して共通の供給グリッド５０に接続されている。それゆえ、両方の家庭内電力グリッド２０は、グリッド操作者によって操作される供給グリッド５０によって供給され、そのグリッド操作者の場所に制御手段４８が設けられ得る。それに代えて、制御手段４８は、供給グリッド５０を介して家庭内電力グリッド２０にエネルギを供給するエネルギ供給者の場所に設けられてもよい。ここで、グリッド操作者は、エネルギ供給者のサービス提供者として働く。

さらに、制御手段４８は、貯蔵システム４６の制御を引き受けている制御サービス提供者の所に、特にエネルギ供給者またはグリッド操作者のために配置される。

例示的に言えば、図２は、２つの分離した個別家庭、例えば住宅地にある２つの単一の家屋を示している。それらは、それぞれ、自身の家庭内電力グリッド２０を有している。それらの家庭内電力グリッドは、中央の制御手段４８を操作するグリッド操作者の共通の供給グリッド５０に接続されている。さらに、両方の個別家庭は、共通のエネルギ供給者によってエネルギを供給され得る。

また、中央の制御手段４８は、供給グリッド５０を監視するために供給グリッド５０に結合されている。そして、制御手段４８は、緩衝されるべき必要がある容量ピークが供給グリッド５０内に存在するか否かを決定する。さらに、中央の制御手段４８は、エネルギ需要が供給グリッド５０内または対応する家庭内電力グリッド２０で利用可能なエネルギを超えているかどうかを決定する。したがって、概ね、供給グリッド５０内の変動を均衡させることが可能である。

中央の制御手段４８は、この制御手段が好ましく貯蔵ユニット１０に接続されているので、エネルギ需要を決定することができる。これにより、中央の制御手段４８は、供給グリッド５０に接続された個別家庭、したがって全ての家庭内電力グリッド２０のエネルギ需要を直接的に決定することができる。さもなければ、これは供給グリッド５０それ自体によって決定され得る。これは、例えば、データ送信用に構成された制御インタフェース１８を介して行われる。さらに、さらなるデータ、特に接続された装置４２〜４４の使用データを、エネルギ供給者またはグリッド操作者に利用可能にすることも可能である。

中央の制御手段４８は、全体的なエネルギ需要が利用可能な電力エネルギより高いかどうかを決定する。そうである場合、中央の制御手段４８は、個々の貯蔵ユニット１０に一時的に貯蔵されている電気エネルギが、貯蔵ユニット１０に対応する家庭内電力グリッド２０中へ供給されて、エネルギ需要をカバーするように、個々の制御ユニット１０を操縦する。このように、貯蔵ユニット１０からの一時的に貯蔵されたエネルギの供給によって、消費者の家庭内電力グリッド２０が必要エネルギを供給されるので、供給グリッド５０は直接に緩和される。一時的に貯蔵されたエネルギは、供給グリッド５０から以前に得られたエネルギ、すなわち、いわゆるグレー電力である。

中央の制御手段４８が、エネルギ需要が供給グリッド５０で利用可能な電力エネルギよりも低いということを決定した場合、その制御手段は、供給グリッド５０からの余剰電気エネルギが、家庭内電力グリッド２０を介してそれぞれの貯蔵ユニット１０のエネルギ貯蔵部１２に一時的に貯蔵されるように、貯蔵ユニット１０を操縦する。

家庭内電力グリッド２０への供給は、エネルギ供給者が安価なエネルギを購入でき、後の消費のためにそのエネルギを一時的に貯蔵ユニット１０、特にエネルギ貯蔵部１２に貯蔵する場合にも、可能である。

貯蔵ユニット１０内での電気エネルギの貯蔵、および、貯蔵ユニット１０の放電は、
グリッド状況によらず実行され得る。

このように、各貯蔵ユニット１０の制御は、中央の制御手段４８を介してのみ実行される。個別家庭の所有者は、エネルギ貯蔵部１２にアクセスできるように貯蔵ユニット１０を操縦することはできない。通信インタフェース３８，４０および制御インタフェース１８に接続されている他の装置４２〜４４を操縦することが可能なだけである。

特に、供給グリッド５０中への供給戻しは不可能になっている。したがって、貯蔵ユニット１０に一時的に貯蔵されたエネルギは、家庭内電力グリッド２０に排他的に利用可能となり、その結果、供給グリッド５０の基準バラストは間接的に均衡され得る。

一般に、貯蔵ユニット１０に一時的に貯蔵されるエネルギは、エネルギ供給者によって提供されるエネルギであり、グリッド操作者によって消費者に転送される、いわゆるグレー電力である。したがって、貯蔵ユニット１０に一時的に貯蔵されたエネルギは、接続された太陽光発電設備の場合のような、自己発電エネルギ（グリーン電力）ではない。

貯蔵ユニット１０を使用したい消費者は、高価な太陽光発電設備を設ける必要はない。結果的に、貯蔵ユニット１０の潜在的なユーザについての市場はかなり大きくなり、適切な貯蔵システム４６はより迅速に設置され得る。

さらに、消費者は、自分の家庭内電力グリッド２０のソケットに貯蔵ユニット１０を差し込むだけであるから、設置は容易になる。貯蔵ユニット１０を設置するための技術者は、通常は必要とされない。

このように、貯蔵システム４６を用いることにより、多くの分散された貯蔵ユニット１０ができるだけ多くの供給グリッド５０の個別家庭に設けられることを条件として、クラスタ貯蔵域を形成することが可能になる。

Claims (15)

1. 消費者のための貯蔵ユニット（１０）であって、
   ａ） 電気エネルギが貯蔵され得るエネルギ貯蔵部（１２）と、
   ｂ） 電流インタフェース（１６）とを備え、この電流インタフェースを介して上記貯蔵ユニット（１０）は電力グリッド（２０）に接続され得、
   ｃ） 上記エネルギ貯蔵部（１２）と上記電流インタフェース（１６）との間に、電流の流れ方向に配置された回路装置（１４）と、
   ｄ） 上記貯蔵ユニット（１０）を制御するための制御インタフェース（１８）とを備え、
   上記貯蔵ユニット（１０）は、外部の制御手段（４８）とのみ通信する制御インタフェース（１８）を介してのみ制御可能であることを特徴とする貯蔵ユニット。
2. 請求項１に記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記電力グリッド（２０）は、単相低電圧グリッドまたは三相電力グリッドであることを特徴とする貯蔵ユニット。
3. 請求項１または２に記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記回路装置（１４）は、整流器（３４）とインバータ（３６）とを備え、
   上記整流器（３４）は、上記電流インタフェース（１６）を介して受け取られた電流を上記エネルギ貯蔵部（１２）のための直流に変換し、および／または、上記インバータ（３６）は、上記電流インタフェース（１６）を介して上記電力グリッド（２０）中へ供給されるべき電流を交流に変換することを特徴とする貯蔵ユニット。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記エネルギ貯蔵部（１２）は、１ｋＷｈと１０ｋＷｈとの間の、好ましくは２ｋＷｈの貯蔵容量を有することを特徴とする貯蔵ユニット。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記制御インタフェース（１８）は、データ伝送用にも構成された無線インタフェースまたはケーブル接続インタフェースであることを特徴とする貯蔵ユニット。
6. 請求項１から５までのいずれか一つに記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   さらなる装置（４２，４３，４４）が上記貯蔵ユニット（１０）に接続されていることを特徴とする貯蔵ユニット。
7. 請求項１から６までのいずれか一つに記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記貯蔵ユニット（１０）はマスター貯蔵システム（４６）の一部であることを特徴とする貯蔵ユニット。
8. 請求項１から７までのいずれか一つに記載の貯蔵ユニット（１０）において、
   上記貯蔵ユニット（１０）は、グリッド操作者、エネルギ供給者、および／または、指示されたサービス提供者が排他的に、上記貯蔵ユニット（１０）、および、上記供給グリッド（５０）から上記制御インタフェース（１８）を介して一時的に貯蔵されたエネルギにアクセスできるように、構成されていることを特徴とする貯蔵ユニット。
9. 貯蔵システム（４６）であって、
   制御手段（４８）と、
   請求項１から８までのいずれか一つに記載の少なくとも１つの貯蔵ユニット（１０）とを備え、
   上記制御手段（４８）が上記貯蔵ユニット（１０）を制御することを特徴とする貯蔵システム。
10. 請求項９に記載の貯蔵システム（４６）において、
    上記制御手段（４８）は、分散された外部の制御手段であり、
    上記制御手段を介して複数の貯蔵ユニット（１０）が制御され得ることを特徴とする貯蔵システム。
11. 貯蔵システム（４６）を制御する方法であって、
    上記貯蔵システムは、外部の制御手段（４８）と、制御インタフェース（１８）およびエネルギ貯蔵部（１２）を含む少なくとも１つの貯蔵ユニット（１０）とを備え、特に、請求項９または１０に記載の貯蔵システム（４６）であり、
    上記貯蔵ユニット（１０）が電力グリッド（２０）から上記エネルギ貯蔵部（１２）に電気エネルギを一時的に貯蔵し、および／または、上記エネルギ貯蔵部（１２）から上記電力グリッド（２０）中に電気エネルギを供給するように、上記少なくとも１つの貯蔵ユニット（１０）が上記制御手段（４８）によって操縦されることを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    上記貯蔵ユニット（１０）は、上記電力グリッド（２０）が接続されている供給グリッド（５０）内の変動を緩衝することを特徴とする方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、
    上記電力グリッド（２０）に接続された上記貯蔵ユニット（１０）は、エネルギが上記電力グリッド（２０）へ配給される供給グリッド（５０）を緩和し、そのエネルギは上記電力グリッド（２０）の消費者によって消費されることを特徴とする方法。
14. 請求項１１から１３までのいずれか一つに記載の方法において、
    上記貯蔵システム（４６）は、上記制御手段（４８）によって同時に操縦される複数の貯蔵ユニット（１０）を備えていることを特徴とする方法。
15. 請求項１１から１４までのいずれか一つに記載の方法において、
    上記貯蔵ユニット（１０）は、グリッド操作者、エネルギ供給者、および／または、指示されたサービス提供者によって排他的に操作され、その結果、上記グリッド操作者、上記エネルギ供給者、および／または、上記指示されたサービス提供者が排他的に、上記貯蔵ユニット（１０）、および、上記供給グリッド（５０）から上記制御インタフェース（１８）を介して上記貯蔵ユニット（１０）に一時的に貯蔵されたエネルギにアクセスすることを特徴とする方法。

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