JP2019106878A - エネルギを分散蓄積する技術 - Google Patents

Abstract

【課題】中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置２００によって生成されるエネルギを分散蓄積する方法を提供する。【解決手段】本方法は、エネルギ生成装置に対して分散配置され、かつエネルギ生成装置に電気的に接続される、少なくとも１つの蓄熱装置１００を用意するステップと、エネルギ生成装置から供給される、当該エネルギ生成装置での余剰電気エネルギの存在を示唆する信号を、少なくとも１つの蓄熱装置によって受信するステップと、蓄熱装置の現在の放電状態を検出するステップと、受信された信号および検出された放電状態に応答して、エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で蓄熱装置に蓄積するステップと、を含む。さらに、上述した方法を実現するための蓄熱装置、ならびに複数の蓄熱装置を含むシステムも提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、エネルギを蓄積する分野に関する。具体的には、中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置によって生成されるエネルギを分散蓄積する技術を説明する。

再生可能エネルギ源、例えば太陽光発電システムまたは集合型風力発電所は、その意義をますます大きくしている。これらは、従来の発電施設、例えば原子力発電プラントまたは化石燃料の燃焼を基礎とする火力発電プラントに段階的に置き換わってきている。従来の発電施設は、所望量の電気エネルギを常に（つまり時間帯または季節に関係なく）生成して電力網に供給できるという利点を有している。従来の発電施設では、電気エネルギの生成および電力網への供給が需要に応じて（オンデマンドで）行われる。最終消費者に常に充分な電気エネルギを供給できるようにするには、あらゆる時間帯および季節で電力網でのエネルギ需要を予測可能にする確実な予測モデルが必要である。従来の発電施設は予測されるエネルギ需要にしたがって運転可能である。

従来の発電施設に関連して説明した、需要に応じた電気エネルギ生成は、再生可能エネルギ源、例えば太陽光発電システムまたは風力発電プラントによっては実現が困難である。というのは、再生可能エネルギ源では、エネルギ生成が、自然エネルギ資源、例えば太陽光発電システムでの太陽光入射または風力発電プラントでの風力に依存するからである。自然エネルギ資源は、時間帯（昼間／夜間）、季節および天候（太陽光、雨、風）に依存しており、人間が制御することはできない。したがって、再生可能エネルギ源によって生成および供給される電気エネルギ量は、大きな変動を受ける。例えば、特定の時間帯には、再生可能エネルギ源が生成する電気エネルギが、電力網内の最終消費者のエネルギ需要を大幅に上回ることがある。同様に、自然エネルギ資源の欠如もしくは消失（例えば夜間の太陽光の欠如、風止み）のために、エネルギ生成量がエネルギ消費量よりも著しく小さくなってしまう時間帯も存在しうる。

したがって、こうしたことにもかかわらず再生可能エネルギ源の効率的な利用を可能にするには、生成時に発生しているものの利用されていないエネルギ生産ピークを一時的に蓄積しておき、エネルギ生成量の小さい時間帯に最終消費者へ供給することが望ましい。余剰エネルギまたはエネルギピークの蓄積には、好ましくは化学バッテリセルが使用されている。しかし、化学バッテリセルの入手には費用がかかる。さらに、バッテリセルの蓄積容量は新たな充電サイクルのたびに低下する。なお、水力発電プラントを利用した再生可能エネルギ源からの余剰エネルギを一時的に蓄積することも公知である。

本発明の課題は、好ましくは再生可能エネルギ源によって生成される余剰電気エネルギをフレキシブルに長期にわたって損失なく蓄積するように構成された、代替蓄積技術を提供することである。

この課題は、第１の態様によれば、中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置によって生成されるエネルギを分散蓄積する方法によって解決される。ここで、本発明の方法は、エネルギ生成装置に対して分散配置され、かつエネルギ生成装置に電気的に接続される、少なくとも１つの蓄熱装置を用意するステップと、エネルギ生成装置から供給される、当該エネルギ生成装置での余剰電気エネルギの存在を示唆する信号を、少なくとも１つの蓄熱装置によって受信するステップと、蓄熱装置の現在の放電状態を検出するステップと、受信された信号および検出された充電状態に応答して、エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で蓄熱装置に蓄積するステップと、を含む。

中央に配置されたエネルギ生成装置とは、最終消費者から空間的に離れて配置されたエネルギ生成装置を意味する。エネルギ生成装置として、ここでは、風力発電プラント（例えば集合型風力発電所）、太陽光発電施設（例えば太陽光発電システム）、または再生可能エネルギを利用して電気エネルギを大量に生成可能な他のエネルギ生成装置を使用可能である。また、エネルギ生成装置は、従来の発電施設、例えば原子力発電プラントもしくは火力発電プラントを含んでいてもよい。

余剰電気エネルギとは、エネルギ生成装置が生成し、生成時点で最終消費者が直接に消費しない電気エネルギもしくは電気エネルギ成分を意味する。つまり、設定時点で余剰電気エネルギが存在するか否かは、エネルギ生成装置が生成して供給したエネルギ量と、設定時点で最終消費者が消費するエネルギ量とに依存する。余剰エネルギは、再生可能エネルギ生成装置においては特に、再生可能エネルギ生成装置に関連する天候パラメータ、例えば太陽光発電システムでの太陽光入射強度または風力発電機での風力および風方向が当該エネルギ生成装置にとって最適な値を取る場合に発生しうる。この場合、再生可能エネルギ生成装置は、最大エネルギ生産量およびこれにともなう各エネルギ生成装置に対応する最大エネルギ量（いわゆるエネルギ生産ピーク）の生成を達成可能である。エネルギ生産ピークが生じると、最終消費者が直接には消費しない大きな余剰エネルギが発生しうる。

少なくとも１つの蓄熱装置は、エネルギ生成装置に対して分散配置される。これに関連して、分散とは、蓄熱装置が最終消費者のもとにもしくはその近傍に配置される（または組み込まれる）ことを意味する。中央から複数の最終消費者にエネルギ供給するように構成された、中央に配置されるエネルギ生成装置とは異なり、分散配置される少なくとも１つの蓄熱装置は、最終消費者にその場で熱エネルギを供給するように構成されている。複数の蓄熱装置が設けられる場合、各蓄熱装置は、相互に間隔を置き、複数の最終消費者に対して分散配置可能である。

エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で蓄積するステップは、さらに、電気エネルギを取り出して熱エネルギに変換することを含むことができる。電気エネルギの変換は、少なくとも１つのエネルギ生成装置でローカルに行うことができる。このために、エネルギ生成装置は、電気エネルギを熱エネルギに変換するように構成されたエネルギ変換ユニットを含む。エネルギ変換ユニットとして、例えばヒータロッド、ヒータコイルまたは電気エネルギによって加熱可能な他のエレメントを使用することができる。

中央に配置されたエネルギ生成装置と分散配置された少なくとも１つの蓄熱装置との電気的接続は、既存の（従来の）電力網を介して行うことができる。

この場合、（例えばエネルギ生産ピーク時の）余剰電気エネルギの存在は、中央に配置されたエネルギ生成装置から分散配置された少なくとも１つの蓄熱装置へ報知可能である。報知は信号によって行うことができる。当該信号は、別個のネットワークを介して（例えばＩＰ信号によるインタネットを介して）または電力網を介して、少なくとも１つの蓄熱装置へ通信可能である。

エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を熱の形態で蓄積することは、分散配置された、余剰電気エネルギを蓄積する少なくとも１つの蓄熱装置が準備完了している場合にのみ行うことができる。一般に、分散配置された少なくとも１つの蓄熱装置の準備完了は、少なくとも１つの蓄熱装置の放電状態が少なくとも１つの設定閾値に達するかまたはこれを上回る場合にのみ存在する。

少なくとも１つの蓄熱装置は、中央のエネルギ生成装置に対し、余剰電気エネルギの受け取り準備完了を報知できる。余剰エネルギの受け取り準備完了の報知は、エネルギ生成装置から受信される、余剰エネルギの存在を示唆する信号に応答して行うことができる。少なくとも１つの蓄熱装置は、余剰エネルギの受け取り準備完了を、信号（応答信号）により、中央に配置されたエネルギ生成装置へ通信可能である。準備完了のほか、当該応答信号は、中央のエネルギ生成装置から受け取り可能かつ蓄積可能なエネルギ量に関する情報も含んでいてよい。蓄熱装置が受け取り可能なエネルギ量は、当該蓄熱装置の放電状態に依存する。

熱エネルギの形態での余剰エネルギの蓄積の準備完了を確認するために、本方法は、さらに、少なくとも１つの蓄熱装置の現在の放電状態を検出するステップを含むことができる。当該少なくとも１つの蓄熱装置の現在の放電状態を検出するステップは、中央のエネルギ生成装置から受信された信号に応答して行うことができる。つまり、電気エネルギは、蓄熱装置が最小量のエネルギを受け取りうる放電状態を有する場合には常に電力網から取り出して熱エネルギに変換することができる。

本方法は、さらに、少なくとも１つの蓄熱装置内に蓄積された熱エネルギをローカルの最終消費者へ需要に応じて供給するステップを含むことができる。言い換えれば、本方法により、余剰電気エネルギを熱エネルギの形態で分散蓄積し、必要に応じて分散した最終消費者へ再び送出することができる。

一構成によれば、分散配置されかつエネルギ生成装置に電気的に接続された複数の蓄熱装置を用意することができる。当該複数の蓄熱装置のそれぞれが、エネルギ生成装置から供給される信号を受信し、自身の現在の放電状態を検出し、受信された信号および検出された自身の充電状態に応答して、エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を熱エネルギの形態で蓄積することができる。

別の態様によれば、中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置に電力網を介して接続可能な、エネルギ蓄積装置が提供される。本装置は、エネルギ生成装置から供給される、このエネルギ生成装置での余剰電気エネルギの存在を示唆する信号を受信するように構成された受信器と、蓄熱装置の現在の放電状態を検出するように構成されたセンサユニットと、熱エネルギを潜熱の形態で蓄積するように構成された蓄熱ユニットと、受信された信号および検出された放電状態に基づいて、エネルギ生成装置から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で蓄積すべく蓄熱ユニットを制御するように構成された制御ユニットと、を含む。

蓄熱装置は、潜熱蓄積装置として構成される。当該潜熱蓄積装置は、エネルギを潜熱の形態で蓄積するように構成された潜熱蓄積媒体を含む。潜熱蓄積媒体として、塩水和物、好ましくはナトリウムアセテート‐トリハイドレートを使用することができる。こうした塩水和物は、一方で入手しやすく、他方で高い蓄熱能力を有するため、有意であると判明している。潜熱の形態で熱を蓄積することにより、特に、エネルギを熱の形態で損失なく長期にわたって蓄積することができる。

蓄熱装置はさらに、電気エネルギを熱エネルギに変換するように構成されたエネルギ変換ユニットを含む。こうしたエネルギ変換ユニットは、例えば、通電状態で発熱して熱を外部へ放出するヒータロッドであってよい。この場合、エネルギ変換ユニットは、蓄熱装置の潜熱蓄積媒体に（熱的に）結合可能である。こうして、エネルギ変換ユニットによって生成された熱は、直接に（つまり中間損失なしで）潜熱蓄積媒体へ放出される。代替的に、エネルギ変換ユニットを蓄熱装置の熱輸送媒体に（熱的に）結合してもよい。この場合、エネルギ変換ユニットによって生成された熱は、まず熱輸送媒体へ放出され、ついで熱輸送媒体から潜熱蓄積媒体へ放出される。ここでは、熱輸送媒体として水、油または他の担体剤を使用可能である。

受信器として、無線信号または有線信号を受信（および復号化）するように構成された従来の信号受信器を使用可能である。

センサユニットとして、潜熱蓄積器で取り出される（および供給される）熱エネルギを測定する熱エネルギ消費カウンタを使用可能である。測定された熱エネルギ取り出し量と蓄熱装置での最大エネルギ容量の知識とから、蓄熱装置の現在の放電状態を求めることができる。

制御ユニットは、さらに、検出された信号と検出された放電状態とに応答してエネルギ変換ユニットを制御し、当該エネルギ変換ユニットに、電力網内で生成された余剰電気エネルギの少なくとも一部を取り出させて熱エネルギに変換させるように構成可能である。言い換えれば、制御ユニットは、検出された放電状態に基づいて、そもそもどれだけの余剰エネルギを蓄熱装置によって蓄積できるかを計算可能である。当該計算に基づき、制御ユニットは、エネルギ変換ユニットに対し、どれだけの電気エネルギを電力網から取り出すべきかを報知することができる。

さらに別の態様によれば、電気エネルギを熱エネルギの形態で分散蓄積するシステムが提供される。本システムは上述した蓄熱装置を複数含み、これら複数の蓄熱装置は、１つもしくは複数の電気エネルギ生成装置に対して分散配置されており、かつ（従来の）電力網を介して電気エネルギ生成装置に電気的に接続されている。

一変形形態によれば、システムの蓄熱装置のそれぞれが、エネルギ最終消費者のもとに配置される。エネルギ最終消費者は、従来の家庭、工業施設または他の民間もしくは公共の建造物であってよい。つまり、複数の蓄熱装置を分散配置することにより、既存の共通の電力網を介して、中央に配置されたエネルギ生成装置に接続された、蓄熱装置の接続複合体を提供することができる。分散配置された蓄熱装置のシステムまたはネットワークをこのように形成することにより、余剰エネルギを複数の蓄熱装置にフレキシブルに分散蓄積することができる。他方、エネルギ生成装置は余剰エネルギを複数の蓄熱装置にフレキシブルに分配可能である。つまり、ここで説明している分散型のエネルギ蓄積システムは、フレキシブルに適用でき、故障に対してロバストであって、１つの蓄熱装置の故障を残りの蓄熱装置によって補償できる。

一変形形態によれば、ここで説明しているシステムは、分散配置されかつ電力網を介して相互に電気的に接続された複数の蓄熱装置のほか、さらに、エネルギ生成装置を含んでいてよい。電気エネルギを生成するエネルギ生成装置は、再生可能エネルギを基礎としたエネルギ生成装置、例えば集合型風力発電所、太陽光発電システム、または従来の発電施設、例えば原子力発電プラントもしくは火力発電プラントであってよい。

本発明のさらなる詳細および利点を、図示の実施形態に即して以下に説明する。

本発明を実現するためのエネルギ供給網を示す概略図である。 本発明による、エネルギを分散蓄積する蓄熱装置を示すブロック図である。 本発明による、エネルギを分散蓄積する方法を示すフローチャートである。

図１に関連して、エネルギを分散蓄積するための本発明をさらに説明する。図１には、電気エネルギを伝送するように構成された複数の電気エネルギ線１０ａ〜１０ｄを含む、従来の電力網１０（または接続網）が示されている。電力網１０には、中央に配置された少なくとも１つのエネルギ生成装置２００（図１では“ＥＥＥ”と略記されている）と、複数の蓄熱装置１００（図１では“ＷＳＶ”と略記されている）と、が電気的に接続されている。各蓄熱装置１００は、少なくとも１つのエネルギ生成装置２００に対して分散配置されている。各蓄熱装置１００は、最終消費者（図１には示されていない）、例えば民間もしくは公共の建造物、工場施設または他の装置の内部もしくはその近傍に配置されている。

エネルギ生成装置２００は、従来の発電施設または再生可能エネルギ源、例えば集合型風力発電所（沖合もしくは沿岸の集合型風力発電所）または大規模太陽光発電システムであってよい。エネルギ生成装置２００は、電気エネルギを生成して電力網１０に供給するように構成されている。

最終消費者の位置もしくはその近傍に配置された蓄熱装置１００は、電力網１０に電気的に接続されている。蓄熱装置１００は、エネルギを熱エネルギの形態で蓄積するように構成されている。蓄熱装置１００は、特に、少なくとも１つのエネルギ生成装置２００が生成した電気エネルギを相応の熱エネルギへ変換し、長期にわたって可能なかぎり損失なく蓄積するように構成されている。特に、蓄熱装置１００は、エネルギ生成装置２００が生成した余剰電気エネルギを熱エネルギに変換し、長期にわたって蓄積するように構成されている。各蓄熱装置１００はさらに、蓄積した熱エネルギを、自身に対応する消費者へ必要に応じて送出するように構成されている。

図２に関連して、図１に示されている蓄熱装置１００をさらに説明する。各蓄熱装置１００は、蓄熱ユニット１１０、エネルギ変換ユニット１２０およびセンサユニット１３０を含む。蓄熱装置１００はさらに、制御ユニット１４０および受信器１５０（図２では“Ｒｘ”と略記されている）を含む。また、任意に、蓄熱装置１００が送信器１６０（図２では“Ｔｘ”と略記されている）を含んでもよい。

蓄熱ユニット１１０は、潜熱蓄積ユニットとして構成されている。蓄熱ユニット１１０は、熱エネルギを潜熱（および顕熱）の形態で蓄積するように構成されている。このために、潜熱蓄積ユニットは、設定量の潜熱蓄積媒体を貯蔵した少なくとも１つの潜熱蓄積要素を含んでいてよい（図２のブロック図には示されていない）。少なくとも１つの潜熱蓄積要素の潜熱蓄積媒体は、熱エネルギの供給時にその相状態を変化させ、相変化の際に必要なエネルギを潜熱の形態で蓄積するように形成されている。ここで、潜熱の形態で蓄積可能な熱量は、利用される潜熱蓄積媒体の種類および量に依存する。潜熱蓄積媒体として、好ましくは塩水和物、例えばナトリウムアセテート‐トリハイドレートが使用される。塩水和物は、多量の熱を潜熱の形態で蓄積することができる。

蓄熱ユニット１１０の少なくとも１つの蓄熱要素は、熱輸送媒体に熱的に結合されている。熱輸送媒体として水を使用可能である。蓄熱ユニット１１０の充電時に、熱輸送媒体を介して少なくとも１つの蓄熱要素（ひいては蓄熱媒体）に熱が供給される。供給された熱は、蓄熱媒体に吸収され、その全てまたは大部分が潜熱の形態で蓄積される。逆に、蓄熱媒体に潜熱の形態で蓄積された熱エネルギは、相状態の変化によって再解放可能であり、蓄熱要素を包囲する蓄熱媒体へ放出可能である。その後、蓄熱媒体へ放出された熱エネルギは、熱輸送媒体回路を介して最終消費者（例えば住宅の暖房設備）へ送出可能である。最終消費者と蓄熱ユニット１１０とを流体的に結合している熱輸送媒体回路は、図２のブロック図では、矢印１１５ａ，１１５ｂ（順方向および戻り方向を表す）によって概略的に示されているのみである。

蓄熱ユニット１１０はさらに、ローカルの熱源、例えば太陽熱発電システムに熱的に結合されている（図２には概略的にしか示されていない）。つまり、蓄熱ユニット１１０は、ローカルの熱源が生成した熱エネルギによって充電可能である。ここでの充電プロセスは、図２では、破線矢印１１５ｃによって示されている。

さらに、蓄熱ユニット１１０は、エネルギ変換ユニット１２０を介して、図１に示されている従来の電力網１０に接続されている。エネルギ変換ユニット１２０は、電力網１０を介して供給される電気エネルギを取り出して（図２の矢印１１５ｄ）熱エネルギに変換し、変換した熱エネルギを蓄熱ユニット１１０に供給する（矢印１１５ｅ）ように構成されている。つまり、蓄熱ユニット１１０は、電力網１０を介して供給される電気エネルギを熱エネルギに変換することによっても充電可能である。

電気エネルギを熱エネルギに変換できるようにするために、エネルギ変換ユニット１２０は、電気的に駆動可能であって電気エネルギを熱に変換する少なくとも１つのヒータロッドまたは他のヒータエレメントを含む。変換された熱エネルギを可能なかぎり損失なく蓄熱媒体へ放出できるようにするために、変換ユニットは、熱輸送媒体または蓄熱媒体に直接に接触していてよい。

センサユニット１３０は、蓄熱ユニット１１０から最終消費者へ送出される熱量を測定するように構成されている。センサユニット１３０はさらに、ローカルの熱源および／またはエネルギ変換ユニット１２０を介して蓄熱ユニット１１０に供給される熱量を測定するように構成されている。図２に示されているように、センサユニット１３０は、このために、蓄熱ユニットを最終消費者に流体的に結合した相応の熱輸送回路、および蓄熱ユニットをローカルの熱源またはエネルギ変換ユニット１２０に流体的に結合した相応の熱輸送回路に、結合されている。測定された蓄熱ユニット１１０への供給熱量と蓄熱ユニット１１０からの取り出し熱量との差から、蓄熱ユニット１１０の放電状態または充電状態を常に求めることができる。

送信器１６０および受信器１５０は、中央のエネルギ生成装置２００との通信のために設けられている。送信器１６０および受信器１５０は、エネルギ生成装置２００との無線または有線での通信（すなわち通信信号の送受信）を行うように構成可能である。

制御ユニット１４０は、蓄熱ユニット１１０、エネルギ変換ユニット１２０およびセンサユニット１３０と通信する。制御ユニット１４０は、蓄熱ユニット１１０への流入熱量および蓄熱ユニット１１０からの流出熱量を示唆するセンサ信号を、センサユニット１３０に検出させるように構成されている。制御ユニット１４０はさらに、センサユニット１３０が検出した熱流量に基づき、蓄熱ユニット１１０の充電状態または放電状態を求めるように構成されている。制御ユニット１４０はさらに、蓄熱ユニット１１０につき求められた放電状態または充電状態に基づいてエネルギ変換ユニット１２０を制御し、当該エネルギ変換ユニット１２０に、蓄熱ユニット１１０の完全なまたは少なくとも部分的な充電をもたらす変換熱量に相当する設定電気エネルギ量を電力網１０から取り出させるように構成されている。

制御ユニット１４０はさらに、中央のエネルギ生成装置２００からの信号Ｓ_ｉｎを取得（および評価）するために、受信器１５０に接続されている。また、制御ユニット１４０は、自身が形成した応答信号Ｓ_ｏｕｔをエネルギ生成装置２００に送信するために、送信器１６０にも接続可能である。

上述した機能を実行するために、制御ユニット１４０はプロセッサおよびメモリを含む。メモリには、通信信号および測定値が一時記憶される。プロセッサは、制御機能を処理するように構成されている。

図３に関連して、本発明による、既存の従来の電力網（例えば図１に示されている）においてエネルギを分散蓄積する方法を説明する。図３に示されている方法は、図２に示されている蓄熱装置１００を用いて実現される。

第１のステップでは、少なくとも１つの蓄熱装置１００が用意される。用意とは、少なくとも１つの蓄熱装置１００を電力網１０に接続することを意味する。用意された少なくとも１つの蓄熱装置１００は、その要素および特性の点で、図２に関連して説明した蓄熱装置に対応する。少なくとも１つの蓄熱装置１００は、既存の電力網１０内で、エネルギ生成装置２００に対して分散配置されている。分散とは、蓄熱装置１００が、図１に示されているように、電力網１０内の最終消費者の内部もしくはその近傍に配置されることを意味する。蓄熱装置１００は、既存の（従来の）電力網１０を介して、中央に配置されたエネルギ生成装置２００に電気的に接続されている。

次のステップＳ２０では、蓄熱装置１００の受信器１５０により、エネルギ生成装置２００から供給された信号Ｓ_ｉｎが受信される。信号Ｓ_ｉｎは、エネルギ生成装置２００での余剰電気エネルギの存在を示唆している。言い換えれば、信号Ｓ_ｉｎは、電力網内の消費者に直接に必要とされない余剰電気エネルギがエネルギ生成装置２００に存在している場合、常に、エネルギ生成装置２００から送信される。

続くステップＳ３０では、蓄熱装置１００のセンサユニット１３０および制御ユニット１４０により、当該蓄熱装置１００の（厳密には蓄熱ユニット１１０の）現在の放電状態または充電状態が検出される。ここで、検出するステップは、蓄熱ユニット１１０への熱流入量および蓄熱ユニット１１０からの熱流出量を測定するセンサユニット１３０を読み出すことを含む。検出するステップはさらに、制御ユニット１４０により、測定された熱流入量および熱流出量から放電状態または充電状態を計算することを含んでよい。放電状態の計算は、例えば、測定された熱流入量と熱流出量との差形成により求めることができる。当該検出するステップは、受信された信号Ｓ_ｉｎに応答して行うことができる。

検出された放電状態または充電状態に依存して、かつ受信された信号Ｓ_ｉｎに応答して、続く第４のステップＳ４０では、制御ユニット１４０により、エネルギ生成装置２００から供給される余剰エネルギの一部を潜熱の形態で蓄熱ユニット１１０に蓄積すべきか否かが判別される。ここで、制御ユニット１４０が、センサユニット１３０の測定信号に基づき、蓄熱ユニット１１０の放電状態または充電状態が設定閾値を上回ることを確認した場合、当該制御ユニット１４０は、部分的にまたは完全に放電した蓄熱ユニット１１０によって蓄積可能なエネルギ量を計算する。当該計算に基づいて、制御ユニット１４０はエネルギ変換ユニット１２０を制御し、蓄熱ユニット１１０を完全にまたは少なくとも部分的に再充電するのに必要なエネルギ量を電力網１０から取り出させる。

制御ユニット１４０はさらに、エネルギ生成装置２００から受信された信号Ｓ_ｉｎに応答して、送信器１６０を介し、応答信号Ｓ_ｏｕｔをエネルギ生成装置２００に送信することができる。ここで、応答信号Ｓ_ｏｕｔは、蓄熱装置１００が取り出して潜熱の形態で蓄積できるエネルギ量を示唆する情報を含んでよい。代替的に、エネルギ生成装置２００が、信号Ｓ_ｉｎとして、自身が設定する電気エネルギ量を提示してもよい。その後、制御ユニット１４０は、蓄熱ユニット１１０につき検出された放電状態に基づいて、中央のエネルギ生成装置２００が提示したエネルギ量を取り出して潜熱の形態で一時蓄積すべきか否かを判別できる。この場合、応答信号Ｓ_ｏｕｔは、サービスの受容または拒絶を示唆する情報のみを含むことができる。

一構成によれば、電力網１０において上述した蓄熱装置１００を複数設けることができ、ここで、図３に関連して説明した方法は、複数の蓄熱装置１００のそれぞれにおいて構成される。つまり、複数の蓄熱装置１００が分散配置された蓄熱器システムまたは蓄熱器クラスタを形成する。複数の蓄熱装置１００のそれぞれは、電力網１０内に設けられた少なくとも１つのエネルギ生成装置２００に接続されており、これと通信可能である。少なくとも１つのエネルギ生成装置２００で発生するエネルギ生産ピーク時に、エネルギ生成装置２００は、当該エネルギ生産ピークを示唆する信号Ｓ_ｉｎを各蓄熱装置１００へ送信することができる。この場合、複数の蓄熱装置１００のそれぞれが、各蓄熱装置１００につき測定された放電状態に基づいて、電気エネルギを潜熱の形態で一時蓄積するためにエネルギを受け取るべきか否か、およびどれだけのエネルギを受け取るべきかを判別することができる。

ここで説明している発明により、余剰電気エネルギを熱エネルギの形態で最終消費者の近傍に分散蓄積することできる。ここで説明している分散蓄積技術は、さらに、従来の電力網１０においてのように需要に応じて（オンデマンドで）制御されるのでなく、サービス側で制御される。よって、生産された余剰エネルギを、迅速かつフレキシブルに、網内の複数のもしくは多数の蓄熱装置１００へ分配可能である。こうして、電気エネルギ生産ピークを効率的に活用することができる。

ここで説明している分散型のエネルギ蓄積技術のフレキシビリティは、網内に用意される蓄熱装置１００の数にともなって増大する。多数の蓄熱装置１００（例えば数百個もしくは数千個の蓄熱装置）が用意されて相互にクラスタ化されれば、もちろん全蓄積容量が増大する。よって、蓄熱装置のクラスタは、大規模な電気エネルギ生成装置のエネルギ生産ピークを一時蓄積することができる。さらに、蓄熱装置のクラスタ化は、（例えば欠陥もしくはメンテナンスによる）１つの蓄熱装置１００の故障を残りの蓄熱装置１００の存在によって良好に補償できるため、有利である。

さらに、用意される各蓄熱装置１００が潜熱蓄積装置として構成されるので、余剰電気エネルギを長期にわたって可能なかぎり損失なく、大きな消耗なしに蓄積できるというさらなる利点も得られる。発生しうる可能な損失は、第一義的には、電気エネルギから熱エネルギへのエネルギ変換によって生じる。潜熱の形態での電気エネルギの蓄積は、化学蓄積セルに比べて著しい利点を有する。というのは、塩水和物をベースとした潜熱蓄積器は、劣化せず（メモリ効果を有さず）、任意の頻度で充放電可能であるからである。この場合、蓄熱装置１００の蓄積容量は注意を要するほどには低下しない。この点で、ここで説明している発明により、ロバストかつ長寿命であって、さらに化学蓄積セルに比べて低コストの技術が提供される。

Claims (14)

1. 中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置（２００）によって生成されるエネルギを分散蓄積する方法であって、前記方法は、
   前記エネルギ生成装置（２００）に対して分散配置され、かつ前記エネルギ生成装置（２００）に電気的に接続される、少なくとも１つの蓄熱装置（１００）を用意するステップと、
   前記エネルギ生成装置（２００）から供給される、前記エネルギ生成装置（２００）での余剰電気エネルギの存在を示唆する信号を、前記少なくとも１つの蓄熱装置（１００）によって受信するステップと、
   前記蓄熱装置（１００）の現在の放電状態を検出するステップと、
   受信された信号および検出された放電状態に応答して、前記エネルギ生成装置（２００）から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で前記蓄熱装置（１００）に蓄積するステップと
   を含む方法。
2. 前記蓄積するステップは、さらに、電気エネルギを取り出して熱エネルギに変換するステップを含む、
   請求項１記載の方法。
3. 中央に配置された前記エネルギ生成装置（２００）と分散配置された前記少なくとも１つの蓄熱装置（１００）との間の電気的接続を、従来の電力網（１０）を介して行う、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記余剰電気エネルギは、再生可能電気エネルギ生成源によって電気エネルギが生成される際に発生する電気エネルギピークを含む、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記放電状態が少なくとも１つの設定閾値に達するかまたはこれを上回る場合にのみ、前記エネルギ生成装置（２００）から供給される前記余剰電気エネルギの少なくとも一部を熱の形態で蓄積する、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記蓄熱装置（１００）の現在の放電状態を検出するステップを、前記受信された信号に応答して行う、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記方法は、さらに、前記少なくとも１つの蓄熱装置（１００）内に蓄積された熱エネルギをローカルの最終消費者へ需要に応じて供給するステップを含む、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 分散配置されかつ前記エネルギ生成装置（２００）に電気的に接続された複数の蓄熱装置（１００）を用意し、
   前記複数の蓄熱装置（１００）のそれぞれが、前記エネルギ生成装置（２００）から供給される信号を受信して、自身の現在の放電状態を検出し、受信された信号および検出された自身の放電状態に応答して、前記エネルギ生成装置（２００）から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を熱エネルギの形態で蓄積する、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 中央に配置された、電気エネルギを生成する少なくとも１つのエネルギ生成装置（２００）に電力網（１０）を介して接続可能な、蓄熱装置（１００）であって、前記蓄熱装置（１００）は、
   前記エネルギ生成装置（２００）から供給される、前記エネルギ生成装置（２００）での余剰電気エネルギの存在を示唆する信号を受信するように構成された受信器（１５０）と、
   前記蓄熱装置（１００）の現在の放電状態を検出するように構成されたセンサユニット（１３０）と、
   熱エネルギを潜熱の形態で蓄積するように構成された蓄熱ユニット（１１０）と、
   受信された信号および検出された放電状態に基づいて、前記エネルギ生成装置（２００）から供給される余剰電気エネルギの少なくとも一部を潜熱の形態で蓄積すべく前記蓄熱ユニット（１１０）を制御するように構成された制御ユニット（１４０）と、
   を含む蓄熱装置（１００）。
10. 前記蓄熱装置（１００）は、さらに、電気エネルギを熱エネルギに変換するように構成されたエネルギ変換ユニット（１２０）を含む、
    請求項９記載の蓄熱装置（１００）。
11. 前記制御ユニットは、さらに、検出された信号および検出された放電状態に応答して前記エネルギ変換ユニット（１２０）を制御し、前記エネルギ変換ユニット（１２０）に、前記電力網（１０）内で生成された余剰電気エネルギの少なくとも一部を取り出させて熱エネルギに変換させるように構成されている、
    請求項１０記載の蓄熱装置（１００）。
12. 電気エネルギを熱エネルギの形態で分散蓄積するシステムであって、
    前記システムは、請求項９から１１までのいずれか１項記載の蓄熱装置（１００）を複数含み、
    前記複数の蓄熱装置（１００）は、電気エネルギ生成装置（２００）に対して分散配置されており、かつ電力網（１０）を介して前記電気エネルギ生成装置（２００）に電気的に接続されている、
    システム。
13. 前記蓄熱装置（１００）のそれぞれが、エネルギ最終消費者のもとに配置されている、
    請求項１２記載のシステム。
14. 前記システムは、さらに、電気エネルギを生成するエネルギ生成装置（２００）を含む、
    請求項１２または１３記載のシステム。

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