NL2016736B1 - Systeem voor het verdelen van stroom en werkwijze. - Google Patents

Abstract

Systeem voor het verdelen van elektrische stroom, omvattende een eerste en een tweede stroomverdeelinrichting, elk omvattende een ingang voor het aan de stroomverdeelinrichting toevoeren van door een daarop aan te sluiten stroombron te leveren stroom, een stroomverdeler voor het in stroomdelen verdelen van de te leveren stroom, en een aantal uitgangen voor het uit de stroomverdeelinrichting uitvoeren van de stroomdelen naar een respectievelijk aantal stroomafname-eenheden, waarbij de eerste en tweede stroomverdeelinrichting zijn ingericht om door respectievelijk een eerste en een tweede daarop aan te sluiten stroombron te leveren stroom over respectievelijk een eerste en een tweede groep stroomafname-eenheden te verdelen, waarbij het systeem is ingericht om door de eerste stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de tweede groep en/of door de tweede stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de eerste groep.

Description

Systeem voor het verdelen van stroom en werkwijze

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem en werkwijze voor het verdelen van stroom. Meer in het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een systeem voor het verdelen van elektrische stroom, omvattende een eerste en een tweede stroomverdeelinrichting, elk omvattende een ingang voor het aan de stroomverdeelinrichting toevoeren van door een daarop aan te sluiten stroombron te leveren stroom, een stroomverdeler voor het in stroomdelen verdelen van de te leveren stroom, en een aantal uitgangen voor het uit de stroomverdeelinrichting uitvoeren van de stroomdelen naar een respectievelijk aantal stroomafname-eenheden, waarbij de eerste stroomverdeelinrichting is ingericht om door een daarop aan te sluiten eerste stroombron te leveren stroom over een eerste groep stroomafname-eenheden te verdelen en de tweede stroomverdeelinrichting is ingericht om door een daarop aan te sluiten tweede stroombron te leveren stroom over tweede eerste groep stroomafname-eenheden te verdelen. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het verdelen van stroom, waarbij door een stroombron geleverde stroom in stroomdelen wordt verdeeld, waarvan elk stroomdeel aan een stroomafname-eenheid wordt geleverd.

Appartementencomplexen hebben doorgaans een uitermate geschikt dak voor zonnepanelen. Echter, een gezamenlijke investering in zonnepanelen tot nu toe weinig rendabel, niet te organiseren of door vigerende wetgeving, waaronder belastingwetgeving, onuitvoerbaar. Om een financieel gunstige verrekening te bewerkstelligen dient de zelf opgewekte zonnestroom rechtstreeks te worden ingevoed op het energiesysteem van een appartement en niet op een collectieve meter. Een oplossing is om grote installaties van zonnepanelen op daken van appartementencomplexen te splitsen in meerdere kleine installaties met eigen omvormers. Dit is echter onpraktisch, inefficiënt, kostbaar en in de meeste gevallen juridisch onhaalbaar.

Een bekende oplossing is een stroomverdeelinrichting die zorgt voor een verdeling van de door zonnepanelen opgewekte stroom vanuit een omvormer over de individuele meters van de deelnemende appartementen. Hierdoor is de benodigde splitsing hardware-matig gezien op een eenvoudigere wijze gerealiseerd en wordt de opgewekte stroom niet alleen op een collectieve voorziening ingevoed.

Deze bekende stroomverdeelinrichtingen leveren aan een vaste vooraf bepaalde groep stroomafname-eenheden (in het bovenstaande voorbeeld zijn dit de deelnemende appartementen) vanuit een omvormer stroom. Echter, er kunnen situaties ontstaan waarin een groep stroomafname-eenheden meer of minder energie behoeft dan door de stroomverdeelinrichting kan worden geleverd. Op een dergelijk moment bezit de stroomverdeelinrichting respectievelijk een ondercapaciteit of een overcapaciteit.

Het is derhalve een doel van de uitvinding om de capaciteit van stroomverdeelinrichtingen beter te benutten.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een systeem van de in de aanhef vermelde soort, met als bijzonderheid dat het systeem is ingericht om door de eerste stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de tweede groep en/of door de tweede stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de eerste groep. Een dergelijk systeem voorziet erin dat een of meerdere stroomafname-eenheden, zoals appartementen in een appartementencomplex, kunnen worden voorzien van stroom van andere of meerdere stroombronnen. Op deze manier kan ondercapaciteit van een stroombron worden gecompenseerd door een overcapaciteit van een of meer andere stroombronnen. Hierdoor kan door meerdere stroombronnen opgewekte energie op lange termijn beter verdeeld worden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een schakelinrichting voor het met de ten minste ene stroomafname-eenheid verbinden van een van de eerste en tweede stroomverdeelinrichtingen op basis van een aan de ten minste ene stroomafname-eenheid toe te wijzen door een vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaald stroomdeel. Hierdoor kan een stroomafname-eenheid, die in beginsel aan een eerste of tweede stroomverdeelinrichting toebehoort, als het ware door de tweede c.q. eerste stroomverdeelinrichting worden geadopteerd. Een dergelijk systeem heeft als bijzonder voordeel dat aan alle stroomafname-eenheden van een bepaalde groep stroomafname-eenheden de gewenste hoeveelheid stroom kan worden geleverd, ook al kan de in beginsel aan deze stroomafname-eenheden toegewezen stroombron hierin niet voorzien. Zo wordt de al dan niet door zonnepanelen opgewekte stroom optimaal verdeeld, ook in situaties waarin op een bepaald moment een stroomafname-eenheid of een groep stroomafname-eenheden meer stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd, terwijl op datzelfde moment een andere groep stroomafname-eenheden minder stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een voorschakelinrichting voor het op basis van aan de stroomafname-eenheden van de eerste en de tweede groep toe te wijzen door de vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaalde stroomdelen verbinden van de eerste stroombron met de tweede stroomverdeelinrichting en/of de tweede stroombron met de eerste stroomverdeelinrichting, zodanig dat de eerste stroomverdeelinrichting door de tweede stroombron te leveren stroom kan verdelen over de eerste groep stroomafname-eenheden en/of de tweede stroomverdeelinrichting door de eerste stroombron te leveren stroom kan verdelen over de tweede groep stroomafname-eenheden. Op deze wijze is aansluiting van verschillende stroombronnen op een groep stroomafname-eenheden mogelijk. Hierdoor kunnen de stroomafname-eenheden worden voorzien van stroom van een andere stroombron. Een bijzonder voordeel van een dergelijke voorschakelinrichting is dat een gehele groep stroomafname-eenheden kan worden gevoed door een andere stroombron. Bij voorkeur kan de andere stroombron tevens stroom leveren aan zijn eigen groep van stroomafname-eenheden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een met de stroomverdelers van de eerste en de tweede stroomverdeelinrichting verbonden stuur- en regeleenheid voor het aansturen van de stroomverdelers teneinde de verdeling in de uit te voeren stroomdelen te regelen op basis van de verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom. Een bijzonder voordeel van een dergelijke stuur- en regeleenheid is dat de door de stroombronnen geleverde stroom naar rato van het te verwachten verbruik van elke afzonderlijke stroomafname-eenheid worden verdeeld. Op deze wijze wordt teruglevering van stroom naar de meter(s) (lees: aan het elektriciteitsnet) geminimaliseerd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de schakelinrichting en/of de voorschakelinrichting met een invoer-uitvoeraansluitpunt van de stuur- en regeleenheid verbonden. Op deze manier kan de stuur- en regeleenheid de schakelinrichting en/of de voorschakelinrichting aansturen teneinde op basis van de verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom, de beschikbare hoeveelheid stroom optimaal over de stroomafname-eenheden te verdelen. Dit voorziet in een verdere optimalisatie van het gebruik van de beschikbare hoeveelheid stroom.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een tussen de eerste stroombron en de eerste stroomverdeelinrichting en/of de tweede stroombron en de tweede stroomverdeelinrichting aangebrachte solid-state-schakelaar voor het afschakelen van de eerste en/of tweede stroombron. Een bijzonder voordeel van een dergelijke solid-state-schakelaar is dat de spanning van een of meerdere stroombronnen kan worden afgeschakeld zonder daarvoor een of meerdere magnetische schakelaars van een stroomverdeler te gebruiken. Hierdoor kan onder vollast worden geschakeld zonder dat vlambogen en/of schade aan de magnetische schakelaars en/of andere componenten ontstaat.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de stuur- en regeleenheid is ingericht om de verdeelsleutel automatisch aan te passen aan een momentane stroomvraag van de eerste en tweede groep stroomafname-eenheden en een momentane door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom. Een bijzonder voordeel van een dergelijke ‘real-time’ afstemming tussen het aanbod, d.w.z. de leverbare hoeveelheid stroom, en de vraag, d.w.z. de gewenste stroomafname van de stroomafname-eenheden, is dat teruglevering naar de meter(s), d.w.z. aan het elektriciteitsnet, zo veel mogelijk wordt geminimaliseerd. Dit is in het bijzonder voordelig in situaties waarin het stroomaanbod van een stroombron en/of de stroomvraag van een stroomafname-eenheid sterk veranderlijk is.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de stuur- en regeleenheid ingericht om te communiceren met een server. Een dergelijke server maakt het mogelijk om op de server opgeslagen gegevens op ieder moment te raadplegen. Op de server kunnen gegevens zijn opgeslagen met betrekking tot de configuratie van de stroomverdeelinrichtingen of van het systeem alsmede updates die benodigd zijn voor het juist functioneren van het systeem. Evenzo kan het systeem loggegevens naar de server sturen, zoals foutmeldingen, maar ook gegevens met betrekking tot de stroomopbrengst en de stroomafname.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de stuur- en regeleenheid een zender-ontvanger-eenheid voor het draadloos zenden en ontvangen van signalen. Op deze wijze is het mogelijk om het systeem op afstand aan te sturen. Hierdoor kunnen de stroomafname-eenheden (bijv. bewoners van een appartementencomplex) op en gemakkelijke wijze hun stroomvraag aan het systeem doorgeven. Dit maakt het systeem bijzonder gebruiksvriendelijk.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem voorts een energiemeter, die met een invoer-uitvoeraansluitpunt van de stuur- en regeleenheid is verbonden. Een bijzonder voordeel van een dergelijke energiemeter is dat deze de hoeveelheid door de stroombron geleverde energie kan meten. Deze meetwaarde kan vervolgens ten behoeve van stroomverdelingsoptimalisatie worden ingevoerd in de stuur- en regeleenheid.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het systeem ingericht om ten minste een van de eerste en de tweede stroombron via een omvormer daarop aan te sluiten. De omvormer is bijvoorbeeld een gelijkstroom-wisselstroomomvormer. Een dergelijke omvormer stelt in staat om de stroom van stroombronnen die een gelijkstroom produceren, om te zetten in wisselstroom teneinde deze geschikt te maken voor velerlei al dan niet huishoudelijke toepassingen

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem voorts energieopslagmiddelen. Een bijzonder voordeel van dergelijke energieopslagmiddelen is dat de stroom die niet rechtstreeks door stroomafname-eenheden wordt gebruikt, wordt opgeslagen en niet als overschot aan de me ter (s) wordt teruggeleverd. Op een later moment kan de energie die is opgeslagen in dergelijke energieopslagmiddelen worden gebruikt, wanneer de stroombehoefte groter is dan de leverbare hoeveelheid stroom. Op deze vloeit zo min mogelijk stroom terug naar de meter, hetgeen bij draagt aan maximalisatie van de rentabiliteit van het systeem. Dergelijke energieopslagmiddelen zijn bij voorkeur met de omvormer verbonden aan een gelijkstroomzijde of aan een wisselstroomzijde daarvan. Optioneel zijn de energieopslagmiddelen als stroomafname-eenheid met de stroomverdeelinrichting aan een uitgangszijde daarvan zijn verbonden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat ten minste een van de eerste en de tweede stroombron een duurzame stroombron. Een dergelijk bron onttrekt energie uit elementen van de aarde en is nagenoeg onuitputtelijk. Voorbeelden van dergelijke bron zijn zonnepanelen, windmolens, waterkrachtcentrales en geothermische centrales.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de duurzame stroombron een paneel van fotovoltaïsche cellen. Het systeem volgens de onderhavige uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing in combinatie met panelen van fotovoltaïsche cellen, m.a.w. zonnepanelen, daar dergelijke panelen duur zijn en rentabiliteit derhalve een belangrijk aspect is in de overweging om zonnepanelen aan te schaffen. Het systeem maximaliseert het gebruik van door zonnepanelen opgewekte duurzame stroom en minimaliseert daarmee de terugverdientijd van de investering.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze van de in de aanhef vermelde soort, met als bijzonderheid dat de stroom door ten minste een eerste en een tweede stroombron, die elektrisch parallel ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, wordt geleverd en op basis van een vooraf bepaalde verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom wordt verdeeld. Een dergelijk werkwijze voorziet erin dat een of meerdere stroomafname-eenheden, zoals appartementen in een appartementencomplex, kunnen worden voorzien van stroom van andere of meerdere stroombronnen. Op deze manier kan ondercapaciteit van een stroombron worden gecompenseerd door een overcapaciteit van een of meer andere stroombronnen. Hierdoor kan door meerdere stroombronnen opgewekte energie op lange termijn beter verdeeld worden. Bij voorkeur kan aan alle stroomafname-eenheden van een bepaalde groep stroomafname-eenheden de gewenste hoeveelheid stroom worden geleverd, ook al kan de in beginsel aan deze stroomafname-eenheden toegewezen stroombron hierin niet voorzien. Zo wordt de al dan niet door zonnepanelen opgewekte stroom optimaal verdeeld, ook in situaties waarin op een bepaald moment een stroomafname-eenheid of een groep stroomafname-eenheden meer stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd, terwijl op datzelfde moment een andere groep stroomafname-eenheden minder stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd. Bij voorkeur maakt de werkwijze aansluiting van verschillende stroombronnen op een groep stroomafname-eenheden mogelijk. Hierdoor kunnen de stroomafname-eenheden worden voorzien van stroom van een andere stroombron. Een bijzonder voordeel van een dergelijke schakelinrichting is dat een gehele groep stroomafname-eenheden kan worden gevoed door een andere stroombron. Bij voorkeur kan de andere stroombron tevens stroom leveren aan zijn eigen groep van stroomafname-eenheden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat een van het veelvoud aan stroombronnen een paneel van fotovoltaïsche cellen. De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing in combinatie met panelen van fotovoltaïsche cellen, m.a.w. zonnepanelen, daar dergelijke panelen duur zijn en rentabiliteit derhalve een belangrijk aspect is in de overweging om zonnepanelen aan te schaffen. De werkwijze maximaliseert het gebruik van door zonnepanelen opgewekte duurzame stroom en minimaliseert daarmee de terugverdientijd van de investering.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een systeem voor het verdelen van elektrische stroom, bij voorkeur een systeem volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Typisch omvat het systeem op een met de stuur- en regeleenheid al dan niet draadloos in verbinding staande server (niet getoond in de figuren) geïnstalleerde server-software ten behoeve van communicatie met op de stuur- en regeleenheid geïnstalleerde client-software en een webinterface. De primaire componenten van de server-software bestaan uit een client-application-program-interface (“cliënt-API”), een database en een graphical user interface (“GUI”), die gegevens presenteert aan gebruikers (zoals bewoners van een appartementencomplex) en hen diverse functionaliteiten biedt.

Voorkeursuitvoeringsvormen van het systeem en de werkwijze volgens de uitvinding omvatten voorts een of meer van de volgende kenmerken, die zowel afzonderlijk als in combinatie met een of meer andere van de volgende kenmerken kunnen zijn toegepast:

De energiemeter(s) zijn verschaft in de vorm van Wh-pulsenteller(s) (of kWh-pulsentellers / S0- pulsentellers).

De server-software geeft voor ieder kanaal een doelwaarde ("target-value") door. De doelwaardes voor alle kanalen worden opgeteld, en de client-software berekent aan de hand van de doelwaardes en de totale leverbare hoeveelheid stroom een doelfractie ("target-fraction") voor ieder kanaal.

De server-software geeft een maximumwaarde (bijvoorbeeld in kWh) door voor ieder kanaal. Deze waarde specificeert hoeveel stroom een kanaal maximaal geleverd mag krijgen.

De server-software geeft een "dagmasker" door voor ieder kanaal. Deze waarde specificeert op welke dagen een kanaal stroom geleverd mag krijgen (bijvoorbeeld indien een gebruiker een lager stroomtarief in het weekend heeft).

Een beheerder geeft op de graphical user interface de maximumwaarde per kanaal op, bijvoorbeeld in kWh, en selecteert de dagen waarop geleverd mag worden. Een beheerder bepaalt direct of indirect ook de doelwaarden (als percentages van de totale hoeveelheid stroom die verwacht wordt in een jaar).

De client-software houdt bij hoeveel stroom er per aangesloten stroombron geleverd wordt, en per kanaal. Aan de hand hiervan berekent de client-software een fractie geleverde stroom per kanaal.

De server-software bevat interne tellers, die op afstand kunnen worden gewijzigd, bijvoorbeeld voor het bijhouden van de geleverde energie binnen een verdeling.

Aan de invoer-uitvoeraansluitpunten van de stuur-en regeleenheid zijn verbonden: een Wh-pulsenteller en de kanalen, die bestaan uit magnetische schakelaars, die elk uit een magnetisch relais en een meeschakelcontact bestaan.

De magnetische schakelaars zijn geplaatst binnen het systeem (centrale schakeling) of buiten het systeem (decentrale schakeling, oftewel een extern kastje nabij het aansluitobject) Aansluitobjecten zijn: een groep/automaat in een meterkast van een woning, of een collectieve-voorzieningenaansluiting (“CVZ”).

De server-software specificeert de relatieve prioriteit van een kanaal ten opzichte van andere kanalen.

De server-software gebruikt informatie over de topologie en de capaciteit van de verschillende aansluitingen in het systeem: o Per kanalengroep specificeert de server-software het type en het maximale vermogen van de stroombronnen die zijn aangesloten. o Per kanaal specificeert de server-software een unieke identificatie voor de bijbehorende aansluiting. o Per kanaal specificeert de server-software het maximale vermogen dat geleverd mag worden (totaal en per fase, evenals het maximaal toegestane vermogensverschil tussen de fasen). o Per kanaal specificeert de server-software bij een 1-fase-aansluiting de fase waarop deze is aangesloten (LI, L2, L3), indien deze informatie beschikbaar en relevant is.

De server-software gebruikt informatie over de aansluiting en aansturing van de stuur- en regeleenheid en de via de invoer-uitvoeraansluitpunten aangesloten onderdelen: o Per kanalengroep specificeert de server-software welke kanalen zijn aangesloten op welke invoer-uitvoeraansluitpunten van de stuur- en regeleenheid. o Per kanalengroep specificeert de server-software of een voorschakelinrichting aanwezig is, en zo ja, op welk invoer-uitvoeraansluitpunt van de stuur- en regeleenheid. o Per kanalengroep specificeert de server-software welke Wh-pulsenteller gebruikt wordt (op welke input van de stuur- en regeleenheid).

De server-software specificeert hoe configuraties van output-signalen op de stuur- en regeleenheid zich vertalen naar mogelijke combinaties van stroombronnen en kanalengroepen. De server-software specificeert de aansluiting en betekenis van eventuele extra schakelaars, input-signalen en Wh-pulsentellers.

De client-software houdt statistieken bij per stroombron, waarmee het werkelijke relatieve vermogen van de stroombronnen onderling bepaald wordt.

Systemen op hetzelfde netwerk wisselen met elkaar informatie uit, met name over het gebruik van en de levering van stroom op eventuele gedeelde kanalen.

De server-software geeft een of meerdere malen overdag aan om te schakelen naar een ander kanaal op basis van het momentane of aanstaande stroomverbruik van de aansluitobjecten (bijvoorbeeld het stroomverbruik van een woning).

Per systeem wordt er meer dan een stroombron aangesloten.

Aparte kanalengroepen zijn gedefinieerd om te voorkomen dat een stroombron gelijktijdig aan meer dan een actief kanaal levert, waardoor er aansluitingen achter de meter met elkaar worden verbonden. Dit voorkomt onveilige situaties, zoals een grote stroom tussen woningen of verbinding van verschillende fasen met elkaar, waardoor hoge spanningen kunnen optreden.

Op een kanalengroep zijn een of meerdere stroombronnen aangesloten, maar een stroombron mag op enig moment slechts contact maken met een kanalengroep.

Op basis van de hardware van de stuur-en regeleenheid worden er per systeem meerdere kanalengroepen met ieder een eigen energiemeter, zoals een Wh-pulsenteller, gedefinieerd.

De hardware en software maken aansluiting van meerdere stroombronnen op meerdere kanalengroepen mogelijk (“multiplexing” van stroombronnen).

Tussen de stroombronnen en een kanalengroep is een solid-state-schakelaar geplaatst, waarmee de spanning van de stroombronnen afgeschakeld kan worden zonder de magnetische schakelaars te gebruiken. Dit wordt gebruikt om onder vollast (bijvoorbeeld overdag) te schakelen, waarbij vlambogen en schade aan de magnetische schakelaars worden voorkomen.

De client-software zorgt ervoor dat binnen een kanalengroep slechts een kanaal ingeschakeld wordt.

De client-software maakt het mogelijk om twee kanalen (uit twee verschillende kanalengroepen met ieder een aparte stroombron) met een aansluitobject te verbinden.

De client-software controleert doorlopend de status van alle meeschakelcontacten, en schakelt alle relais in een kanalengroep uit, indien er in de groep meer dan een kanaal actief is (d.w.z. meer dan een kanaal staat open), of indien een stroombron gekoppeld is aan meer dan een kanalengroep (bijvoorbeeld door een defect relais).

Indien er gedeelde aansluitingen aanwezig zijn in een installatie, controleert de client-software de status van de relais van andere kanalengroepen en/of stroomverdeelinrichtingen die zijn aangesloten op de gedeelde aansluiting.

Er is een beveiligde communicatieverbinding tussen de server-software en de client-software, zodat zowel cliënt als server het initiatief kunnen nemen tot communicatie.

Er is een beveiligde communicatieverbinding tussen de stroomverdeelinrichtingen onderling, zodat gegevensuitwisseling mogelijk is tussen alle stroomverdeelinrichtingen in een systeem en/of een samenstel van systemen, zelfs in afwezigheid van een verbinding met de server-software.

Beveiliging van de communicatieverbinding gebeurt op basis van een public/private-key-infrastructuur en point-to-point versleuteling (ma.w. encryptie).

Communicatie tussen cliënt- en server-software geschiedt op basis van een datamodel, waarmee gestructureerde informatie gemakkelijk uitgewisseld kan worden.

De server- en client-software houden informatie bij over de fysieke topologie van de installatie, en over de eigenschappen van stroombronnen en aansluitingen.

De server- en/of client-software omvat aanpasbare verdeelalgoritmes ten behoeve van schakelflexibiliteit en verwerking van extra informatie en randvoorwaarden.

Verdeling van stroom gebeurt op basis van een gehele installatie, d.w.z. een samenstel van systemen waarin meerdere stroombronnen en zonnestroomverdelers aanwezig kunnen zijn. Dit maakt een optimale verdeling van stroom mogelijk, met name als er gedeelde aansluitingen aanwezig zijn in een installatie.

De server- en/of client-software maakt de uitlezing en/of de aansturing, via de invoer-uitvoeraansluitpunten van de stuur- en regeleenheid, van meerdere Wh-pulsentellers, maar ook van externe hardware (bijvoorbeeld een accu of omvormer) mogelijk. Hiermee kan opslagtechnologie, zoals een accu, worden toegevoegd als aansluitobject.

Het systeem schakelt in beginsel alleen naar een ander kanaal indien de stroombron geen stroom levert. Dit is voor zonsopgang en na zonsondergang, of bij aanwezigheid van een solid-state-voorschakelrelais. Redenen om eerder te schakelen kunnen zijn: o Het herstarten van hard- of software. o Aansturing van het systeem op afstand (bijvoorbeeld via SMS). o Detectie van problemen (met schakelaars of de levering van stroom), o Het bereiken van de maximumwaarde (de maximale hoeveelheid te leveren stroom) op een kanaal.

Handmatige of automatische aansturing van schakelaars vanuit de server-software is mogelijk op ieder gewenst moment via een optioneel aanwezige beveiligde communicatieverbinding.

Op een schakelmoment kan het systeem meerdere kanalen onafhankelijk selecteren en extra schakelaars aansturen indien nodig. Optioneel kiest het systeem op basis van vooraf gedefinieerde configuraties per kanalengroep welke stroombron de stroom levert.

Op enig moment mag maximaal een kanaal actief zijn. Op het moment van schakelen, bepaalt de huidige client-software het kanaal waarop geleverd gaat worden, op basis van: o Eventuele problemen die de client-software heeft gedetecteerd (niet-functionerende schakelaars, problemen met de levering van energie etc.). Bij problemen wordt een kanaal, afhankelijk van de situatie, uitgeschakeld, overgeslagen of alleen kortstondig ingeschakeld om te testen. o De overschrijding van een eventuele maximumwaarde (maximum-hoeveelheid te leveren energie). Bij overschrijding van het maximum wordt een kanaal uitgeschakeld, of niet ingeschakeld. o De dag van de week en het” dagmasker”. Indien de dag niet overeen komt met het dagmasker van een kanaal, wordt het kanaal niet ingeschakeld, o De afwijking tussen de doelfractie (de fractie van het totaal te leveren energie) en de fractie werkelijk geleverde energie. Indien aan andere bovengenoemde randvoorwaarden is voldaan, dan wordt er geschakeld naar het kanaal met de grootste afwijking.

Naast de bovengenoemde randvoorwaarden (doelfractie-afwijking, maximumwaarde, dagmasker-afwijking en hardware-status), gebruikt de client-software de volgende randvoorwaarden om te bepalen welk kanaal actief wordt: o De relatieve prioriteit van een kanaal.

Indien zowel een prioriteit als een maximumwaarde wordt gedefinieerd voor een of meerdere kanalen, dan krijgt het kanaal met de hoogste prioriteit alle stroom (binnen de andere randvoorwaarden met uitzondering van afwijking), totdat het maximum is bereikt.

Indien geen maximum wordt gegeven en meerdere kanalen in aanmerking komen om ingeschakeld te worden, dan wordt het kanaal gekozen met de hoogste prioriteit. o De fysieke topologie en capaciteit van de aansluitingen in het systeem en de stroombronnen:

Indien meer dan een kanaal stroom levert op dezelfde aansluiting (d.w.z. er zijn meerdere kanalen die dezelfde identificatie hebben in de client-software, meestal in verschillende kanalengroepen). In dergelijke gevallen: • zorgt de client-software ervoor dat het aantal in te schakelen stroombronnen op dezelfde aansluiting beperkt blijft op basis van het maximumvermogen van de stroombronnen en de maximumcapaciteit van de aansluiting; en • zorgt de client-software ervoor, indien mogelijk en relevant, dat de geleverde stroom goed wordt verdeeld over de aangesloten fasen.

Indien er binnen een kanalengroep of kanaal gekozen kan worden uit meer dan een stroombron: •kiest de client-software een of meerdere stroombronnen, zodanig dat het maximum te leveren vermogen van een kanaal niet overschreden wordt, •kiest de client-software de stroombronnen per kanaal of kanalengroep, zodanig dat de te verwachten afwijking van de doelwaarden geminimaliseerd wordt.

Indien een of meer van de aangesloten stroombronnen een accu betreft, houdt de client-software bij het in- of uitschakelen van stroombronnen rekening met de resterende capaciteit van de accu. De client-software zorgt, naast een optimale stroomverdeling op basis van de doelwaarden per kanaal en aansluitobject, ook voor real-time afstemming tussen het aanbod van de stroombron(nen) en de vraag van de stroomafname-eenheden/aansluitobjecten. Zo wordt teruglevering van stroom/energie aan het elektriciteitsnet geminimaliseerd.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de volgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekeningen, waarin tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een dwarsdoorsnede van een gebouw, waarin een systeem volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding op zonnepanelen is aangesloten; figuren 2-4 diagrammatische overzichten van systemen volgens voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding; en figuur 5 een schematisch overzicht van een systeem volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 1 toont een perspectivisch aanzicht van een gebouw 100, bijvoorbeeld een appartementencomplex, waarop stroombronnen 201, 202, 203, 204, zoals zonnepanelen, staan opgesteld. Uitgangen van zonnepanelen 201- 204 zijn verbonden met een stroomverdeelsysteem 500, bestaande uit verscheidene stroomverdeelinrichtingen 601, 602, teneinde de door zonnepanelen 201-204 opgewekte stroom over appartementen en/of collectieve ruimtes 101, 102, 103, 104 te verdelen. De door zonnepanelen 201-204 opgewekte stroom wordt via ingangen 1711, 1721 ingevoed op stroomverdeelinrichtingen 601, 602 van stroomverdeelsysteem 500. Tussen ingangen 1711, 1721 en zonnepanelen 201-204 zijn gelijkstroom-wisselstroomomvormers 301, 302 geplaatst om de gelijkstroom alkomstig van zonnepanelen 201-204 om te zetten naar voor de huishoudens bruikbare wisselstroom. Voorts verdeelt stroomverdeelsysteem 500 op basis van een door de stroomvraag van de appartementen/collectieve ruimtes 101-104 en het stroomaanbod van de zonnepanelen 201-204 bepaalde stroomverdeelsleutel de door zonnepanelen 201-204 opgewekte stroom en voedt deze via uitgangen 1811, 1821 in op elektriciteitsmeters 1001, 1002, 1003, 1004 van de individuele appartementen/collectieve ruimte(s) 101-104. Tussen stroomverdeelsysteem 500 en iedere elektriciteitsmeter 1001-1004 is optioneel een schakelkast 2001-2004 opgenomen om de door stroomverdeelinrichtingen 601, 602 van stroomverdeelsysteem 500 verdeelde wisselstroom door te leiden naar elektriciteitsmeters 1001-1004 van andere appartementen/collectieve ruimte(s) 101-104.

Figuur 2 toont een schematisch overzicht van een systeem 500 van stroomverdeelinrichtingen 601, 602, 603 volgens de stand van de techniek, waarbij stroom van drie verschillende stroombronnen 201, 202, 203, zoals zonnepanelen, wordt verdeeld over vijf verschillende stroomafname-eenheden 1001-1005, zoals appartementen in een appartementencomplex of huishoudens in een woonwijk. Hierbij wordt door stroombron 201 opgewekte stroom verdeeld over stroomafname-eenheden 1001 en 1002, door stroombron 202 opgewekte stroom verdeeld over stroomafname-eenheid 1003 en door stroombron 203 opgewekte stroom verdeeld over stroomafname-eenheden1004 en 1005. Tussen de stroombronnen 201-203 en ingangen 1711, 1721, 1731 van de stroomverdeelinrichtingen 601-603 van het stroomverdeelsysteem 500 zijn omvormers 301, 302, 303 aangebracht, bijvoorbeeld om door de stroombronnen 201-203 opgewekte gelijkstroom om te vormen naar voor de huishoudens bruikbare wisselstroom. Voorts omvatten de stroomverdeelinrichtingen 601-603 energiemeters 801, 802, 803, die de hoeveelheid door de stroombronnen 201-203 geleverde energie kunnen meten. De meetwaardes kunnen vervolgens ten behoeve van stroomverdelingsoptimalisatie door het systeem 500 worden aangewend. In de stroomverdeelinrichtingen 601-603 kunnen aparte kanalen 911, 912, 921,931, 932 van elkaar worden onderscheiden. Kanalen 911, 912, 921,931, 932 zijn vervolgens aangesloten op uitgangen 1811, 1812, 1821, 1831, 1832 van de stroomverdeelinrichtingen 601-603, die de verdeelde stroom invoeden op de elektriciteitsmeters/aansluitobjecten 1001, 1002, 1003, 1004, 1005 van de stroomafname-eenheden/appartementen 101, 102, 103.

Figuur 3 toont een schematisch overzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij stroomverdeelinrichting 602 en stroomverdeelinrichting 603 beide met een en dezelfde aansluitobject 1004 zijn verbonden. Het stroomverdeelsysteem 500 is ingericht om door stroombron 202 te leveren stroom uit te voeren naar aansluitobject 1004 en/of door stroombron 203 te leveren stroom uit te voeren naar aansluitobject 1004. Hiertoe bevat het systeem een schakelinrichting voor het met aansluitobject 1004 verbinden van een van stroomverdeelinrichtingen 602 en 603 op basis van een aan aansluitobject 1004 toe te wijzen door een vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaald stroomdeel. Hierdoor kan aansluitobject 1004, die in beginsel aan stroomverdeelinrichting 602 toebehoort, als het ware door stroomverdeelinrichting 603 worden geadopteerd. Een dergelijk systeem heeft als bijzonder voordeel dat aan alle stroomafname-eenheden van een bepaalde groep stroomafname-eenheden de gewenste hoeveelheid stroom kan worden geleverd, ook al kan de in beginsel aan deze stroomafname-eenheden toegewezen stroombron hierin niet voorzien. Zo wordt de al dan niet door zonnepanelen opgewekte stroom optimaal benut, ook in situaties waarin op een bepaald moment een stroomafname-eenheid of een groep stroomafname-eenheden meer stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd, terwijl op datzelfde moment een andere groep stroomafname-eenheden minder stroom behoeft dan door de in beginsel daaraan toegewezen stroombron kan worden geleverd. Op deze manier kan ondercapaciteit van een stroombron worden gecompenseerd door een overcapaciteit van een of meer andere stroombronnen. Hierdoor wordt de beschikbare stroom zo veel mogelijk rechtstreeks gebruikt en niet teruggeleverd aan de meter, waardoor de rentabihteit van bijvoorbeeld zonnepanelen wordt vergroot.

Figuur 4 toont een schematisch overzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij stroomverdeelsysteem 500 voorschakelinrichtingen 701, 702 bevat voor het op basis van aan de stroomafname-eenheden 1003-1005 toe te wijzen door de vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaalde stroomdelen verbinden van stroombron 202 met stroomverdeelinrichting 603 en/of stroombron 203 met stroomverdeelinrichting 602, zodanig dat stroomverdeelinrichting 603 in toevoeging op door stroombron 203 te leveren stroom althans een gedeelte van door stroombron 202 te leveren stroomkan verdelen over de stroomafname-eenheden 1004, 1005 en/of stroomverdeelinrichting 602 in toevoeging op door stroombron 202 te leveren stroom althans een gedeelte van door stroombron 203 te leveren stroom kan verdelen over stroomafname-eenheid 1003. Op deze wijze is aansluiting van meerdere stroombronnen op een of meerdere groepen stroomafname-eenheden mogelijk. Hierdoor kan een groep stroomafname-eenheden van stroom van een andere stroombron worden voorzien. Een bijzonder voordeel van dergelijke voorschakelinrichtingen is dat een gehele groep stroomafname-eenheden kan worden gevoed door een andere stroombron. Optioneel heeft systeem 500 een tussen stroombron 203 en stroomverdeelinrichting 603 aangebrachte solid-state-schakelaar 400 voor het afschakelen van de stroombron 203. Een bijzonder voordeel van een solid-state-schakelaar 400 is dat de spanning van stroombron 203 kan worden afgeschakeld zonder daarvoor een of meerdere magnetische schakelaars van stroomverdeelinrichting 603 te gebruiken. Hierdoor kan onder vollast worden geschakeld zonder dat vlambogen en/of schade aan de magnetische schakelaars en/of andere componenten ontstaat.

Figuur 5 toont een schematisch overzicht van een systeem 500 volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding, waarin de relevante componenten van systeem 500 zijn weergeven. Figuur 5 toont wederom een drietal stroombronnen 201-203 die via omvormers 301-303 op ingangen 1711, 1721, 1731 van systeem 500 zijn aangesloten. Stroombronnen 201-203 kunnen bijvoorbeeld op een dak van een appartementencomplex 100 of ander gebouw geplaatste zonnepanelen 201-203 zijn, waarbij zonnepanelen 201-203 kunnen zijn ingericht om 1-fasestroom of 3-fasestroom aan systeem 500 te leveren. Omvormers 301-303 kunnen typisch gelijkstroom-wisselstroomomvormers zijn voor het omvormen van door zonnepanelen 201-203 opgewekte gelijkstroom in voor huishoudens bruikbare wisselstroom. Systeem 500 bevat een viertal kanalengroepen 910, 920, 930, elk bestaande uit meerdere kanalen, die respectievelijk schakelaars 911-913, 921-923, 931-933 omvatten. Groep 940 omvat twee magnetische schakelaars, die onafhankelijk van elkaar en van de andere groepen kunnen worden bediend, voor het schakelen van externe apparatuur. Elk van de schakelaars 911-913, 921-923, 931-933 is via een van de uitgangen 1811-1813, 1821-1823, 1831-1833 verbonden met een elektrische meetinrichting van een stroomafname-eenheid (ook wel aansluitobject genoemd), typisch via een schakelaar. Voorts omvat systeem 500 energiemeters 801-803, waarvan elk de hoeveelheid energie meet die geleverd wordt door een of meerdere daarmee verbonden stroombronnen 201-203. Optioneel kan systeem 500 ook zonder energiemeters 801-803 werken, waarbij de hoeveelheid door stroombronnen 201-203 opgewekte energie wordt uitgelezen uit de omvormers 301-303. Een belangrijk onderdeel van systeem 500 is stuur- en regeleenheid 1100 voor het aansturen van de stroomverdeeliniichtingen 601-603 teneinde de gewenste stroomverdeling te regelen. Invoer-uitvoeraansluitpunten 1510 van stuur- en regeleenheid 1100 zijn daartoe aangesloten op ingangen 1901-1903 van energiemeters 801-803, waardoor stuur- en regeleenheid 1100 kan meten wat de door de stroombronnen 201-203 geleverde hoeveelheid stroom op een bepaald moment is. Voorts zijn invoer-uitvoeraansluitpunten 1520 van stuur- en regeleenheid 1100 verbonden met de schakelaars 911-913, 921-923, 931-933 teneinde de verdeling in de uit te voeren stroomdelen te regelen op basis van een vooraf bepaalde verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de stroombronnen 201-203 leverbare hoeveelheid stroom. Stuur- en regeleenheid 1100 wordt gevoed door voeding 1600 en voedt op zijn beurt energiemeters 801-803 middels aansluitpunten 1530. Stuur- en regeleenheid 1100 is typisch een samenstel van programmeerbare componenten waarmee de diverse invoer-uitvoeraansluitpunten 1510, 1520 kunnen worden aangestuurd en/of uitgelezen en die communicatie met een niet in de figuren getoonde server regelen. In een typisch ontwerp omvat stuur- en regeleenheid 1100 een custom-made printplaat (“PCB”) met als belangrijkste onderdelen een zogeheten System On a Chip 1300 ( “SOC”), een microcontroller 1200 en een GPRS-module / GSM-modem 1400 ten behoeve van draadloze aansturing/communicatie op afstand. Meer in het bijzonder kan stuur- en regeleenheid 1100 een schakelmodule, een embedded ARM-module en een losse GPRS-modem omvatten. Stuur- en regeleenheid 1100 is derhalve pluriform in te richten.

De uitvinding beperkt zich niet tot de weergegeven uitvoeringsvorm, doch strekt zich tevens uit tot andere voorkeursvarianten vallend binnen het bereik van de aangehechte conclusies.

Claims (17)

1. Systeem voor het verdelen van elektrische stroom, omvattende een eerste en een tweede stroomverdeelinrichting, elk omvattende: een ingang voor het aan de stroomverdeelinrichting toevoeren van door een daarop aan te sluiten stroombron te leveren stroom; een stroomverdeler voor het in stroomdelen verdelen van de te leveren stroom; en een aantal uitgangen voor het uit de stroomverdeelinrichting uitvoeren van de stroomdelen naar een respectievelijk aantal stroomafname-eenheden, waarbij de eerste stroomverdeelinrichting is ingericht om door een daarop aan te sluiten eerste stroombron te leveren stroom over een eerste groep stroomafname-eenheden te verdelen en de tweede stroomverdeelinrichting is ingericht om door een daarop aan te sluiten tweede stroombron te leveren stroom over tweede eerste groep stroomafname-eenheden te verdelen, met het kenmerk, dat het systeem is ingericht om door de eerste stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de tweede groep en/of door de tweede stroombron te leveren stroom uit te voeren naar ten minste een stroomafname-eenheid van de eerste groep.

2. Systeem volgens conclusie 1, voorts omvattende een schakelinrichting voor het met de ten minste ene stroomafname-eenheid verbinden van een van de eerste en tweede stroomverdeelinrichtingen op basis van een aan de ten minste ene stroomafname-eenheid toe te wijzen door een vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaald stroomdeel.

3. Systeem volgens conclusie 1 of 2, voorts omvattende een voorschakelinrichting voor het op basis van aan de stroomafname-eenheden van de eerste en de tweede groep toe te wijzen door de vooraf bepaalde verdeelsleutel bepaalde stroomdelen verbinden van de eerste stroombron met de tweede stroomverdeelinrichting en/of de tweede stroombron met de eerste stroomverdeelinrichting, zodanig dat de eerste stroomverdeelinrichting door de tweede stroombron te leveren stroom kan verdelen over de eerste groep stroomafname-eenheden en/of de tweede stroomverdeelinrichting door de eerste stroombron te leveren stroom kan verdelen over de tweede groep stroomafname-eenheden.

4. Systeem volgens een van de conclusies 2 of 3, voorts omvattende een met de stroomverdelers van de eerste en de tweede stroomverdeelinrichting verbonden stuur- en regeleenheid voor het aansturen van de stroomverdelers teneinde de verdeling in de uit te voeren stroomdelen te regelen op basis van de verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom.

5. Systeem volgens conclusie 2, 3 of 4, waarbij de schakelinrichting en/of de voorschakelinrichting met een invoer-uitvoeraansluitpunt van de stuur- en regeleenheid is verbonden.

6. Systeem volgens een van de conclusies 1-5, voorts omvattende een tussen de eerste stroombron en de eerste stroomverdeelinrichting en/of de tweede stroombron en de tweede stroomverdeelinrichting aangebrachte solid-state-schakelaar voor het afschakelen van de eerste en/of tweede stroombron.

7. Systeem volgens een van de conclusies 1-6, waarbij de stuur- en regeleenheid is ingericht om de verdeelsleutel automatisch aan te passen aan een momentane stroomvraag van de eerste en tweede groep stroomafname-eenheden en een momentane door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom.

8. Systeem volgens een van de conclusies 1-7, waarbij de stuur- en regeleenheid is ingericht om te communiceren met een server.

9. Systeem volgens een van de conclusies 1-8, waarbij de stuur- en regeleenheid een zender-ontvanger-eenheid omvat voor het draadloos zenden en ontvangen van signalen.

10. Systeem volgens een van de conclusies 1-9, voorts omvattende een energiemeter, die met een invoer-uitvoeraansluitpunt van de stuur- en regeleenheid is verbonden.

11. Systeem volgens een van de conclusies 1-10, die is ingericht om ten minste een van de eerste en de tweede stroombron via een omvormer daarop aan te sluiten.

12. Systeem volgens een van de conclusies 1-11, voorts omvattende energieopslagmiddelen.

13. Systeem volgens een van de conclusies 1-12, waarbij ten minste een van de eerste en de tweede stroombron een duurzame stroombron omvat.

14. Systeem volgens conclusie 13, waarbij de duurzame stroombron een paneel van fotovoltaïsche cellen omvat.

15. Werkwijze voor het verdelen van stroom, waarbij door een stroombron geleverde stroom in stroomdelen wordt verdeeld, waarvan elk stroomdeel aan een stroomafname-eenheid wordt geleverd, met het kenmerk, dat de stroom door ten minste een eerste en een tweede stroombron, die elektrisch parallel ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, wordt geleverd en op basis van een vooraf bepaalde verdeelsleutel en in afhankelijkheid van een door de eerste en tweede stroombron leverbare hoeveelheid te leveren stroom wordt verdeeld.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij een van het veelvoud aan stroombronnen een paneel van fotovoltaïsche cellen omvat.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij gebruik wordt gemaakt van een systeem volgens een van de conclusies 1-14.