Beschreibung
Netzlastabhängiges Einschalten von Endgeräten Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz in Verbindung stehendes elektrisches Verteilnetz eines Gebäudes mit einer Schalteinrichtung, über die eine elektrische Last ein- und ausschaltbar ist.
Bestehende elektrische Energieversorgungsnetze auf Hoch- oder Mittelspannungsebene sind prinzipiell dazu eingerichtet, elektrische Energie von wenigen zentralen Energieerzeugern, z.B. Kohlekraftwerken, zu den Endverbrauchern zu liefern. Die Übertragungsrichtung solcher Energieverteilsysteme ist im We¬ sentlichen konstant; ferner wird die Energieerzeugung dem - prognostizierten und/oder tatsächlichen - Energiebedarf durch die Endverbraucher angepasst. Jüngste Bestrebungen und politische Vorgaben haben zu einer
Liberalisierung des elektrischen Energiemarktes geführt. Dies bewirkt, dass seit einigen Jahren verstärkt regenerative Energiequellen, wie z.B. Windenergieanlagen und Photovoltaik- anlagen, erzeugte elektrische Energie dezentral in Mittel- oder Niederspannungsnetze einspeisen, was einen Umbruch der bisher üblichen Übertragungsrichtungen zur Folge hat. Solche regenerative Energiequellen zeichnen sich insbesondere durch starke Schwankungen hinsichtlich der von ihnen bereitgestellten elektrischen Energiemengen aus, beispielsweise kann eine Windkraftanlage bei starkem Wind eine vergleichsweise große elektrische Leistung ins Energieversorgungsnetz abgeben, während bei schwachem Wind oder sogar Windstille die abgegebene elektrische Leistung bis auf Null absinken kann.
Diesem Problem wurde in der Vergangenheit beispielsweise durch das Vorhalten sogenannter Spitzenlastkraftwerke begeg¬ net, die zu Zeiten von Lastspitzen, die nicht durch die vor- handenen Energieeinspeisungen bedient werden können, in Betrieb genommen werden. Das Vorhalten und der Betrieb solcher nur vergleichsweise selten benötigten Spitzenlastkraftwerke sind jedoch mit hohen Kosten verbunden. Eine weitere Möglichkeit zur Nivellierung der durch volatile Energieeinspeisungen ungleichmäßig durch das Energieversorgungsnetz bereitgestell¬ ten elektrischen Energie besteht im Betreiben von Energiespeichern, wobei insbesondere sogenannte Pumpspeicherwerke zum Einsatz kommen. Bei einem Überangebot elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz werden die Speicherkapazitäten, z.B. durch den Betrieb eines Pumpspeicherwerkes während des Pumpens, aufgeladen, während bei einem Mangel elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz die Kapazitäten des Energiespeichers entladen werden, z.B. durch den Betrieb des Pumpspeicherwerkes als Wasserkraftwerk. Solche Pumpspeicher- werke können jedoch aufgrund spezieller Umgebungsanforderungen (zwei benachbarte unterschiedliche Höhenniveaus) nicht überall vorgesehen werden; weitere Energiespeicher, z.B.
elektrische Akkumulatoren sind noch vergleichsweise teuer. Deswegen werden in jüngster Zeit verstärkt Konzepte disku¬ tiert, nach denen die Nachfrage nach elektrischer Energie durch die Endverbraucher beeinflusst werden soll.
Eine vergleichsweise alte Methode zur gezielten Steuerung der Nachfrage nach elektrischer Energie ist durch das Vorsehen spezieller verbilligter Nachtstromtarife zu sehen, bei denen zu bestimmten Uhrzeiten - üblicherweise nachts, wenn die Nachfrage nach elektrischer Energie gering ist - der Bezug elektrischer Energie zu verbilligten Preisen angeboten wurde.
Der Endkunde elektrischer Energie ist hierbei selbst dazu aufgerufen, zur Einsparung von Energieverbrauchskosten seine elektrischen Geräte zu Niedrigtarifzeiten zu betreiben. Diese Methode ist durch die feste Vorgabe von Zeitbereichen für Hoch- und Niedrigtarife jedoch vergleichsweise starr und kann sich ändernden Gegebenheiten nur in sehr begrenztem Maße an- gepasst werden. Eine Verfeinerung der Nachfragesteuerung stellt die sogenannte Rundsteuertechnik dar, bei der bestimmte Verbraucher, z.B. Nachtspeicherheizungen, über ein der Netzspannung aufmoduliertes Signal zu Zeiten eines Überange¬ botes an elektrischer Energie zentral eingeschaltet werden können; dies kann zusätzlich mit vergünstigten Tarifen verbunden sein. Viele elektrische Gerät kleiner und mittlerer Leistung in Haushalt, Handwerk und Industrie wurden von diesen Rundsteuerungen bisher nicht erreicht. Ihre Zuschal- tung erfolgt weiterhin durch den Endkunden bei
Bedarf und rein zufällig ohne Berücksichtigung des aktuellen Angebots elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz. Der Umbau der Energieversorgung auf dezentrale regenerative Energiequellen mit ihrem stark schwankenden Energieangebot macht daher neue Steuerungskonzepte für erforderlich, die die Verteilung elektrischer Energie sowohl auf Hoch- und Mittelspannungsebene als auch auf Niederspannungsebene bis hin zum Endverbraucher elektrischer Energie betreffen. Solche Steuerungskonzepte werden in letzter Zeit häufig unter dem Namen „Smart Grid" zusammengefasst . Ein Ziel solcher Smart Grid Konzepte ist es, eine effiziente Steuerung der Nachfrage nach elektrischer Energie in Abhängigkeit der im Energieversor- gungsnetz vorgehaltenen elektrischen Energie vorzunehmen, so dass beispielsweise weniger Spitzenlastkraftwerke bereitste¬ hen müssen. Innerhalb des Sammelbegriffs „Smart Grid" werden
solche speziellen Konzepte zur Nachfragesteuerung auch als „Demand Response" Konzepte bezeichnet.
Aus der US Patentschrift US 7,188,260 Bl ist in diesem Zusam- menhang beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem zur
Steuerung elektrischer Lasten in einem elektrischen Verteilnetz eines Gebäudes Steuersignale zwischen einem zentralen Server, den jeweiligen elektrischen Lasten und einem elektrischen Zähler ausgetauscht werden. Die elektrischen Lasten melden gemäß dem bekannten Verfahren einen Bedarf elektrischer Energie beim zentralen Server an, der im Zuge eines Auktionsverfahrens einen geeigneten Anbieter elektrischer Energie für den speziellen Energiebezug ermittelt. Dieses Verfahren ist vergleichsweise aufwendig und benötigt zwingend Kommunikationsmittel parallel zum eigentlichen Ener¬ gieversorgungsnetz, um die Steuerungssignale zwischen den elektrischen Lasten, dem elektrischen Zähler und dem zentralen Server übertragen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät der eingangs angegebenen Art derart weiterzubil¬ den, dass eine vergleichsweise einfache Nachfragesteuerung einer elektrischen Last möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Ge¬ rät der eingangs angegebenen Art gelöst, bei dem das elektri¬ sche Gerät eine Überwachungseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzseitig an dem elektrischen Gerät anliegende Spannung und/oder Frequenz zu überwachen und ein Einschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung und/oder Frequenz einen oberen Schwellenwert übersteigt, und ein Ausschaltsignal zu erzeugen, wenn die überwachte Spannung
und/oder Frequenz einen unteren Schwellenwert unterschreitet, und die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, bei vorlie¬ gendem Einschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteil¬ netz und der elektrischen Last herzustellen und bei vorlie- gendem Ausschaltsignal einen Stromfluss zwischen dem Verteil¬ netz und der elektrischen Last zu unterbrechen.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass je nach Netzbelastung und Energieangebot die Spannung und/oder die Frequenz (im Folgenden einzeln oder zusammenfassend auch als „Netzparameter" bezeichnet) des elektrischen Energieversorgungsnetzes - und damit auch des Verteilnetzes des Gebäu¬ des - in genormten Toleranzbändern um einen Nennwert
schwankt. Bei einem Überangebot elektrischer Energie ist eine gegenüber dem Nennwert überhöhte Spannung bzw. Frequenz zu erkennen, während bei einem Mangel elektrischer Energie die Spannung bzw. Frequenz im Vergleich zum Nennwert leicht absinkt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes besteht darin, dass zur Steuerung des Ein- und Ausschaltens der elektrischen Last keine zusätzliche Kommuni¬ kationsverbindung mit einem in dem Verteilnetz des Gebäudes vorhandenen elektrischen Zähler und/oder einer übergeordneten Steuerung im Energieversorgungsnetz notwendig ist, da das Steuerverhalten direkt aus den überwachten Netzparametern im Verteilnetz des Gebäudes abgeleitet wird. Durch die Erfindung wird folglich ein elektrisches Gerät angegeben, dass dezentral und selbstständig erkennt, wann ein
Energieüberangebot und wann Energiemangel im Energieversor¬ gungsnetz herrscht, und seine Nachfrage nach elektrischer Energie entsprechend anpasst.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes sieht vor, dass die Schalteinrichtung ein
Verzögerungsglied aufweist, das derart eingerichtet ist, dass es bei vorliegendem Einschaltsignal die Herstellung des
Stromflusses durch die Schalteinrichtung um eine mittels ei¬ nes Zufallszeitgebers vorgegebene Zeitdauer verzögert.
Hierdurch kann erreicht werden, dass es auch bei Zuschaltung vieler elektrischer Lasten bei einem Spannungs- bzw. Frequenzanstieg über den oberen Schwellenwert nicht zu einer un¬ gewollten Nachfragespitze kommt, die wiederum selbst zu einem Spannungs- bzw. Frequenzeinbruch im elektrischen Energieversorgungsnetz führen könnte. Hierzu weist die Schalteinrichtung ein Verzögerungsglied mit einem Zufallszeitgeber auf, der als Reaktion auf das Einschaltsignal eine zufällige Zeit¬ dauer vorgibt, um die die Einschaltung der elektrischen Last verzögert wird. Hierdurch wird dafür gesorgt, dass die elekt¬ rischen Lasten nicht gleichzeitig, sondern nach und nach eingeschaltet werden.
In diesem Zusammenhang kann zudem vorgesehen sein, dass das Verzögerungsglied dazu eingerichtet ist, den Ablauf der vor¬ gegebenen Zeitdauer abzubrechen, wenn während der vorgegebenen Zeitdauer die überwachte Spannung und/oder Frequenz den oberen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann die Zuschaltung weiterer elektrischer Lasten, die wegen des Andauerns der für sie vorgegebenen Zeitdauer noch nicht eingeschaltet worden sind, abgebrochen werden, wenn kein Überangebot elektrischer Energie mehr im Energieversorgungsnetz vorliegt. Eine Einschaltung weiterer elektrischer Lasten erfolgt folglich nur, solange durch eine Spannung bzw. Frequenz oberhalb des oberen Schwellenwertes ein Energieüberschuss angezeigt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht in diesem Zu¬ sammenhang vor, dass der Zufallszeitgeber zur Ermittlung der Zeitdauer derart eingerichtet ist, dass die vorgegebene Zeit¬ dauer umso kürzer ist desto höher der Wert der überwachten Spannung und/oder Frequenz ist.
Durch diese Abstimmung des Zufallszeitgebers auf die Höhe der überwachten Netzparameter kann vorteilhaft erreicht werden, dass mit steigenden Werten der überwachten Netzparameter eine schnellere Zuschaltung der einzelnen elektrischen Lasten erfolgt, da höhere Werte der überwachten Netzparameter auf entsprechend höhere überschüssige Energiemengen hinweisen, die im elektrischen Energieversorgungsnetz vorgehalten werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes kann auch vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, das Ein¬ schaltsignal auch dann zu erzeugen, wenn ein Einschaltbefehl vorliegt, der angibt, dass der Stromfluss zwischen dem Ver- teilnetz und der elektrischen Last unabhängig von der überwachten Spannung und/oder Frequenz herzustellen ist.
Der Einschaltbefehl kann hierbei beispielsweise manuell durch einen Benutzer der elektrischen Last oder automatisch von der elektrischen Last selbst erzeugt werden. Es kann z.B. vorge¬ sehen sein, dass eine elektrische Last in Form einer Kühltru¬ he bei Überschreitung einer maximal erlaubten oberen Temperatur eine Einschaltung über den Einschaltbefehl unabhängig von der Lastsituation im elektrischen Energieversorgungsnetz er- zwingt. Ebenso kann beispielsweise eine Waschmaschine nach ihrer Beladung nach Ablauf einer maximalen Wartezeit einen Beginn des Waschvorgangs durch den Einschaltbefehl unabhängig
von der Lastsituation im elektrischen Energieversorgungsnetz hervorrufen .
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen elektrischen Gerätes sieht zudem vor, dass das elektrische Gerät eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die das Vorlie¬ gen eines Einschaltsignals und/oder das Vorliegen eines Aus¬ schaltsignals optisch anzeigt. Hierdurch kann vorteilhaft ein Endkunde der elektrischen
Energie auf den jeweiligen Lastzustand des elektrischen Energieversorgungsnetzes hingewiesen werden, damit er sein
Verbrauchsverhalten dementsprechend anpassen kann und z.B. bei einem Überschuss elektrischer Energie im Energieversor- gungsnetz weitere elektrische Lasten zuschaltet, für die oh¬ nehin in der nächsten Zeit eine Zuschaltung vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes ist weiterhin vorgesehen, dass die elektrische Last und das elektrische Gerät eine ge¬ meinsame Baueinheit bilden.
In diesem Fall umfasst die elektrische Last, beispielsweise ein Kühlschrank, ein Warmwassererzeuger oder eine Waschma- schine, das elektrische Gerät mit der Überwachungseinrichtung und kann somit direkt an das elektrische Verteilnetz des Ge¬ bäudes angeschlossen werden.
Um auch bestehende elektrische Lasten netzlastabhängig ein- und ausschalten zu können, wird gemäß einer alternativen Ausführungsform vorgeschlagen, dass das elektrische Gerät mit der Schalteinrichtung in Verbindung stehende Ausgangskontakte
aufweist, die zum elektrischen Anschluss der elektrischen Last geeignet sind.
In diesem Fall bildet das elektrische Gerät quasi ein Vor- schaltgerät, das beispielsweise an eine Steckdose des elekt¬ rischen Verteilnetzes des Gebäudes angeschlossen werden kann und selbst einen weiteren, durch die Schalteinrichtung in Abhängigkeit von den überwachten Netzparametern schaltbaren Anschluss für die elektrische Last aufweist. Da die für die Überwachungseinrichtung und die Schalteinrichtung vorzusehenden Bauteile vergleichsweise klein ausgeführt werden können, können die Ausmaße eines solchen Vorschaltgerätes ebenfalls klein (beispielsweise entsprechend herkömmlicher Steckdosenadapter) gehalten werden.
Schließlich kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Gerätes vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den für die Bildung des Ausschaltsignals verwendeten un- teren Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der elektrischen Last zu bilden.
Beispielsweise kann in diesem Fall ein Ausschalten der elektrischen Last davon abhängig gemacht werden, ob durch das Aus- schalten ein ungewünschter Betriebszustand eintreten könnte. Beispielsweise könnte im Falle einer Gefriertruhe als elekt¬ rische Last die Höhe des unteren Schwellenwertes von einer „Speicherreserve" der Gefriertruhe, also dem Abstand der mo¬ mentanen Gefrierguttemperatur von der maximal erlaubten Tem- peratur, gebildet werden. Bei einer hohen Speicherreserve, also z.B. niedriger Gefrierguttemperatur, kann ein höherer Wert für den unteren Schwellenwert verwendet werden, so dass
das Ausschaltsignal auch schon bei geringeren Schwankungen der Netzparameter unterhalb des Nennwertes erzeugt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbe spielen näher erläutert. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines elekt¬ rischen Gerätes mit einer angeschlossenen elektrischen Last;
Figur 2 eine schematische Blockdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elekt¬ rischen Gerätes, das in eine elektrische Last integriert ist; und
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Ge¬ bäudes mit einem elektrischen Verteil¬ netz, an das mehrere elektrische Lasten angeschlossen sind.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Gerät 10, das eingangsseitig an ein im Weiteren nicht näher dargestelltes elektrisches Verteilnetz 11 eines Gebäudes angeschlossen ist. Das elektri- sehe Gerät 10 weist Ausgangskontakte 12 auf, an die über eine elektrische Verbindung eine elektrische Last 13 angeschlossen ist, die in Figur 1 lediglich beispielhaft in Form eines Elektromotors dargestellt ist. Elektrische Lasten können sämtliche an ein Verteilnetz eines Gebäudes anschließbare elektrische Lasten sein (in Haushalten beispielsweise Kühloder Heizgeräte, Warmwassererzeuger, Klimaanlagen, Pumpen, Waschmaschinen und Geschirrspülmaschinen, aber auch z.B. Industrieöfen und andere Anlagen in Industriebetrieben) .
Um die elektrische Last 13 abhängig von der jeweiligen Lastsituation eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, an das das Verteilnetz des Gebäudes angeschlossen ist, anzusteuern, weist das elektrische Gerät 10 eine Schalteinrichtung 14 auf, die den Stromfluss zwischen dem Verteilnetz 11 und der elektrischen Last 13 herstellen oder unterbrechen kann. Zudem um- fasst das elektrische Gerät 10 eine Überwachungseinrichtung 15, die dazu eingerichtet ist, die verteilnetzseitig am elektrischen Gerät 10 anliegenden Netzparameter in Form von Spannung und/oder Frequenz zu überwachen.
Anhand der überwachten Netzparameter kann nämlich auf die Lastsituation des elektrischen Energieversorgungsnetzes ge¬ schlossen werden, die sich auch in dem an das Energieversorgungsnetz angeschlossenen Verteilnetz des Gebäudes widerspiegelt. Spannung bzw. Frequenz entsprechen üblicherweise einem Nennwert, dürfen aber um den Nennwert in einem schmalen Toleranzband schwanken. Liegt die überwachte Spannung bzw. Fre¬ quenz im oberen Bereich des Toleranzbandes (oberhalb des Nennwertes) , besteht ein Überschuss elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz. Entsprechend kann bei im unteren Bereich des Toleranzbandes (unterhalb des Nennwertes) liegenden Werten der überwachten Netzparameter auf einen Mangel an elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz geschlossen werden .
Diesen Effekt nutzt das elektrische Gerät 10 aus, indem die Überwachungseinrichtung 15 bei oberhalb eines oberen Schwel- lenwertes (im oberen Bereich des Toleranzbandes) liegenden
Werten der überwachten Spannung bzw. Frequenz ein Einschaltsignal S ein an einen Steuereingang 16 der Schalteinrichtung 14 abgibt, wodurch diese zum Herstellen einer elektrischen Ver-
bindung (z.B. durch Schließen eines Kontaktes) zwischen dem Verteilnetz 11 und den Ausgangskontakten 12 veranlasst wird und somit einen Stromfluss zu der elektrischen Last 13 zu- lässt. Entsprechend erzeugt die Überwachungseinrichtung 15 bei unterhalb eines unteren Schwellenwertes (im unteren Be¬ reich des Toleranzbandes) liegenden Werten von Spannung bzw. Frequenz ein Ausschaltsignal Saus und gibt dieses an den Steu¬ ereingang 16 der Schalteinrichtung 14 ab, wodurch diese zum Unterbrechen des Stromflusses zwischen dem Verteilnetz 11 und der elektrischen Last 13 veranlasst wird.
Durch diese Funktionsweise des elektrischen Gerätes 10 wird erreicht, dass die nachgeschaltete elektrische Last 13 einer¬ seits bei einem Überangebot elektrischer Energie im elektri- sehen Energieversorgungsnetz eingeschaltet und andererseits bei einem Mangel an elektrischer Energie im elektrischen Energieversorgungsnetz (z.B. aufgrund geringer oder sogar fehlender Einspeisung durch regenerative Energieerzeuger) ausgeschaltet wird. Ein besonderer Vorteil des elektrischen Gerätes besteht darin, dass zur Ansteuerung der Schalteinrichtung keine Kommunikationsverbindung mit einem elektrischen Zähler oder einer Steuereinrichtung des elektrischen Energieversorgungsnetzes notwendig ist. Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines elektri¬ schen Gerätes 20. Während das elektrische Gerät 10 gemäß Fi¬ gur 1 quasi als Vorschaltgerät für eine separate elektrische Last 13 dient, bilden das elektrische Gerät 20 und eine nach¬ geschaltete elektrische Last 21 gemäß Figur 2 eine gemeinsame Einheit.
Die grundsätzliche Funktionsweise des elektrischen Gerätes 20 gemäß Figur 2 stimmt mit der bereits zu Figur 1 erläuterten
Funktionsweise überein, so dass bei der Beschreibung zu Figur 2 besonderer Wert auf die vorhandenen Unterschiede gelegt wird . Wie das elektrische Gerät 10 gemäß Figur 1 weist auch das elektrische Gerät gemäß Figur 2 eine Schalteinrichtung 22 auf, die einerseits über ein von einer Überwachungseinrichtung 23 erzeugtes Einschaltsignal Sein und andererseits über ein von der Überwachungseinrichtung 23 erzeugtes Ausschalt- signal Saus angesteuert wird. Das Einschaltsignal Sein wird ab¬ weichend zur Darstellung gemäß Figur 1 jedoch zunächst einem Verzögerungsglied 24 zugeführt, das die Weitergabe des Ein¬ schaltsignals Sein an die Schalteinrichtung 22 um eine vorge¬ gebene Zeitdauer verzögert. Dabei wird die Zeitdauer durch einen von der Verzögerungseinheit umfassten Zufallszeitgeber (nicht explizit dargestellt) bestimmt, der einen Zufallsgene¬ rator enthält und als Reaktion auf ein eingangsseitig am Ver¬ zögerungsglied 24 anliegendes Einschaltsignal Se±n eine zufäl¬ lig ermittelte Zeitdauer als Parameter für das Verzögerungs- glied 24 bestimmt. Um diese zufällig ermittelte Zeitdauer wird die Weitergabe des Einschaltsignals Sein an die Schalt¬ einrichtung 22 verzögert. Dies hat den Zweck, dass auch bei einer Vielzahl elektrischer Lasten, die wie die elektrische Last 21 in Abhängigkeit von den überwachten Netzparametern eingeschaltet werden, keine Lastspitzen durch ein gleichzei¬ tiges Einschalten aller elektrischer Lasten erzeugt werden. Durch die zufällig vorgegebene Verzögerungszeit werden die elektrischen Lasten hingegen nach und nach eingeschaltet, so dass die Stabilität des Energieversorgungsnetzes gewahrt bleibt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einem Absinken der überwachten Netzparameter während des Ablaufs der vorgegebe-
nen Zeitdauer unter den oberen Schwellenwert (d.h. das Überangebot elektrischer Energie ist beendet) der Ablauf der Zeitdauer unterbrochen wird, ohne dass das Einschaltsignal Sein an die Schalteinrichtung 22 weitergeleitet wird. Dies bewirkt, dass bei einem bestehenden Überangebot elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz jeweils nur so viele elekt¬ rische Lasten eingeschaltet werden, wie durch das Überangebot bedient werden können. Weiterhin kann das Verzögerungsglied 24 derart eingerichtet sein, dass die ermittelte Zeitdauer umso kleiner ausfällt, desto höher der Wert der überwachten Spannung bzw. Frequenz ist. Auf diese Weise können bei einem großen Überangebot elektrischer Energie vergleichsweise schnell viele elektri- sehe Lasten zugeschaltet werden.
Im Unterschied zum Einschaltsignal Se±n wird das Ausschaltsig¬ nal Saus von der Überwachungseinrichtung 23 direkt - d.h. ohne die Zwischenschaltung des Verzögerungsgliedes - an die
Schalteinrichtung 22 übermittelt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist zudem vorgese¬ hen, dass die elektrische Last 21 selbst einen Einschaltbe¬ fehl Bein erzeugt, wenn sie ein Einschalten durch die Schalt- einrichtung 22 erzwingen will. Die Schalteinrichtung 22 ist derart eingerichtet, dass sie auch bei Vorliegen des Ein¬ schaltbefehls Bein den Stromfluss zur elektrischen Last her¬ stellt. Ein solcher Einschaltbefehl Bein kann durch die elekt¬ rische Last 21 beispielsweise dann erzeugt werden, wenn an- dernfalls ein unerwünschter Betriebszustand der elektrischen Last 21 erreicht werden würde, beispielsweise wenn eine in einer Kühltruhe vorliegende Temperatur den maximal zulässigen Wert angenommen hat. Außerdem kann ein Einschaltbefehl Bein
auch nach Ablauf einer zulässigen Wartezeit, z.B. nach dem Bestücken eines Waschmaschine, erzeugt werden, um dem Benut¬ zer der elektrischen Last 21 ein akzeptables Ergebnis bereit¬ stellen zu können (z.B. ein Abschluss eines Waschvorgangs in- nerhalb von höchstens drei Stunden nach Bestückung der Waschmaschine) .
Ein Einschaltbefehl Bein kann ferner auch manuell vom Benutzer der elektrischen Last 21, z.B. über einen an dem elektrischen Gerät 20 vorgesehenen Taster, erzeugt werden.
Das elektrische Gerät 20 gemäß Figur 2 weist außerdem eine optische Anzeigeeinrichtung 25 auf, die von der Überwachungs¬ einrichtung 23 angesteuert werden kann, um dem Benutzer des elektrischen Gerätes 20 das Vorliegen eines Einschaltsignals Sein und/oder eines Ausschaltsignals Saus anzuzeigen. Dies kann beispielsweise über eine grüne (Einschaltsignal liegt vor) und/oder rote (Ausschaltsignal liegt vor) LED erreicht wer¬ den. Der Benutzer des elektrischen Gerätes 20 kann in Abhän- gigkeit von dem Zustand der optischen
Anzeigeeinrichtung 25 sein Energieverbrauchsverhalten entsprechend anpassen und weitere elektrische Verbraucher ge¬ zielt ein- bzw. ausschalten. Figur 3 zeigt schließlich in schematischer Ansicht ein Gebäude 30 mit einem elektrischen Verteilnetz 31, das an einem Übergabepunkt 32 an ein im Weiteren nicht näher dargestelltes elektrisches Energieversorgungsnetz 33 angeschlossen ist. In der Nähe des Übergabepunktes 32 ist ein zentraler elektri- scher Zähler 34 vorgesehen, der die von dem Verteilnetz 31 des Gebäudes 30 bezogene elektrische Energie ermittelt.
An das Verteilnetz 31 des Gebäudes 30 sind - in Figur 3 le¬ diglich beispielhaft herausgestellte - elektrische Lasten in Form einer Waschmaschine 35 und einer Gefriertruhe 36 ange¬ schlossen. Weitere elektrische Lasten sind in Figur 3 nicht dargestellt, können aber selbstverständlich vorgesehen sein.
Während die Gefriertruhe 36 ein integriertes elektrisches Ge¬ rät (z.B. gemäß einem der beiden voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele) umfasst, ist die Waschmaschine 35 über ein als Vorschaltgerät ausgeführtes elektrisches Gerät 37 mit dem Verteilnetz verbunden. Die Funktionsweise der Ansteuerung der elektrischen Lasten 35 und 36 entspricht den zu Figuren 1 und 2 bereits gemachten Ausführungen und soll daher an dieser Stelle nicht wiederholt werden. Besonders ist darauf hinzu- weisen, dass für die beschriebene netzlastabhängige Ansteue¬ rung der elektrischen Lasten 35 und 36 keinerlei Kommunikati¬ onsverbindung zum elektrischen Zähler 34 oder zu einer Steuereinrichtung des elektrischen Energieversorgungsnetzes 33 notwendig ist.
Generell ist festzuhalten, dass sich insbesondere elektrische Lasten mit Speichereigenschaft, wie zum Beispiel Kühl- und Gefriergeräte, Warmwassererzeuger, Industrieöfen oder Wärmepumpen, die zusammen mit einem Pufferspeicher arbeiten, dazu eignen, gemäß der hier vorgestellten Funktionsweise Lastspit¬ zen im elektrischen Energieversorgungsnetz zu vermeiden, indem ihr Energiebedarf weitestgehend in
Phasen eines Energieüberangebotes gedeckt und ihre erneute Zuschaltung in Zeiten knapper Energie im Energieversorgungs- netz soweit wie möglich verzögert wird. Aber auch andere elektrische Lasten, deren Einschaltung während des Tagesab¬ laufes in Grenzen verschoben werden kann, wie zum Beispiel Waschmaschinen und Geschirrspüler, können bei der vorgestell-
ten Ansteuerung einen wertvollen Beitrag zur Optimierung des Energie ersorgungsnetzes leisten .
Bei elektrischen Lasten, die über Grenzwerte gesteuert wer- den, zum Beispiel eine Gefrierguttemperatur, eine Erwärmung, ein Füllstand usw., ist es von Vorteil, wenn in Zeiten eines Energieüberschusses diese Grenzwerte bis zu einem maximal zu¬ lässigen Wert gesteigert werden, um eine Zuschaltung in einer anschließenden Zeitphase geringeren Energieangebotes aufgrund von Unterschreitung minimal zulässiger Werte weitestgehend zu vermeiden. Auch diese Minimalwerte können in Abhängigkeit des Energieangebotes durch das vorgestellte elektrische Gerät auf die untersten zulässigen Grenzwerte abgesenkt werden, um Zu- schaltungen in einer Energiesenke weitestgehend zu vermeiden.
Je nach Typ der elektrischen Last können außerdem sogenannte „Abwurfklassen" als Parameter der Überwachungseinrichtung eingestellt werden, um insbesondere die Höhe des unteren Schwellenwertes festzulegen. So ist es beispielsweise mög- lieh, elektrischen Lasten, deren Abschalten eher geringe Auswirkungen haben würde, einer Abwurfklasse zuzuordnen, für die entsprechend ein höherer Wert des unteren Schwellenwertes (also ein Schwellenwert, der auf niedrigere Abweichungen an¬ spricht) verwendet werden kann. Entsprechend können elektri- sehe Lasten, deren Abschalten eher unerwünscht ist, einer anderen Abwurfklasse zugeordnet werden, für die ein niedrigerer Wert des unteren Schwellenwertes Verwendung findet. Das Vor¬ gehen kann ebenso hinsichtlich des oberen Schwellenwertes eingesetzt werden.
Bei elektrischen Lasten mit Speicherfunktion kann zudem der untere Schwellenwert dynamisch an die jeweilige Betriebssitu¬ ation angepasst werden. Beispielsweise kann in diesem Fall
ein Ausschalten der elektrischen Last davon abhängig gemacht werden, ob durch das Ausschalten ein ungewünschter Betriebszustand eintreten könnte. Im Falle einer Gefriertruhe als elektrische Last könnte z.B. die Höhe des unteren Schwellen- wertes von einer „Speicherreserve" der Gefriertruhe, also dem Abstand der momentanen Gefrierguttemperatur von der maximal erlaubten Temperatur, gebildet werden. Bei einer hohen Speicherreserve, also z.B. niedriger Gefrierguttemperatur, kann ein höherer Wert für den unteren Schwellenwert verwendet wer- den, so dass das Ausschaltsignal auch schon bei geringeren Schwankungen der Netzparameter unterhalb des Nennwertes erzeugt wird.
Ferner können vom Betreiber des elektrischen Energieversor- gungsnetzes zum Anreiz des Endkunden, das beschriebene elekt¬ rische Gerät einzusetzen auch unterschiedliche Tarife für den Bezug elektrischer Energie angeboten werden, die der jeweiligen Netzsituation angepasst sind. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen elektrischen Gerätes besteht darin, dass seine Funktionsweise nicht wie bei ande¬ ren Systemen zur Optimierung des Betriebs eines Energieversorgungsnetzes aus der Situation des gesamten Energieversorgungsnetzes abgeleitet wird. Vielmehr erfolgt die Netzopti- mierung aus dem konkreten lokalen Energieangebot z.B. unter
Einbeziehung der Rückwirkungen nahe liegender Großverbraucher und nahe liegender regenerativer Energiequellen. Übertragungsverluste im Energieversorgungsnetz werden so weiter minimiert .