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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben
zumindest eines elektrischen Verbrauchers, welcher mit einem Übertragungsnetz
elektrisch gekoppelt ist.
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Aus
dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, dass elektrische
Energie nur in begrenztem Maße speicherbar ist. Somit ist
es erforderlich, dass der größte Teil der erzeugten
elektrischen Energie zeitgleich verbraucht wird. Aus der Einbeziehung
einer wachsenden Menge von alternativen Energiequellen in ein Energieverteilsystem,
welche beispielsweise wie Windenergie oder Solarenergie nicht ständig,
nicht vorhersehbar und nicht in konstanter Höhe erzeugbar
sind, und einer ebenfalls häufig nicht vorhersehbaren und
nicht konstanten Abnahme durch Endverbraucher, resultiert eine sehr
hohe Lastdynamik im Energieverteilsystem.
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Diese
hohe Lastdynamik kann sowohl zu technischen Nachteilen, wie beispielsweise
zu einer Überlastung eines Übertragungsnetzes
des Energieverteilsystems, als auch zu wirtschaftlichen Nachteilen
für einen Betreiber des Übertragungsnetzes, wie z.
B. Vertragsstrafen aufgrund ungeplanter Lastflussverschiebungen,
führen.
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Zusätzlich
ist es nachteilig, dass elektrische Verbraucher mit einem nahezu
ohmschen Lastverhalten, bei welchen die entnommene elektrische Leistung
quadratisch von der elektrischen Spannung des Übertragungsnetzes
abhängt, nach und nach durch elektrische Verbraucher ersetzt
werden, welche innerhalb großer Spannungs- und/oder Frequenzbereiche
des Übertragungsnetzes eine konstante elektrische Leistung
aus diesem entnehmen. Zu diesen Verbrauchern zählen beispielsweise
Geräte, deren interne Versorgungsspannung mittels Schaltnetzteilen
erzeugt wird.
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Ferner
werden elektrische Verbraucher, welche ihre Leistung in Abhängigkeit
von der Frequenz des Übertragungsnetzes aus diesem beziehen,
wie beispielsweise direkt mit dem Übertragungsnetz gekoppelte
Synchron- oder Asynchronmaschinen, mehr und mehr durch elektrische
Verbraucher ersetzt, deren elektrische Antriebe mittels Wechselrichtern
gespeist werden. Dabei ist eine Leistungsaufnahme dieser Verbraucher
möglich, welche überquadratisch von der Frequenz
abhängig ist.
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Hierdurch
ist die Wirksamkeit aus dem Stand der Technik bekannter Netzregelverfahren,
welche beispielsweise darauf beruhen, dass elektrische Generatoren
mit den elektrischen Verbrauchern in einem Gegenkopplungsverhältnis
stehen, redziert. Dabei werden die Generatoren gebremst, wenn die Leistungsentnahme
aus dem Übertragungsnetz steigt. Somit sinken die Frequenz
und Spannung des Übertragungsnetzes ab, was wie bereits
erläutert bei elektrischen Verbrauchern mit ohmschem Verhalten im
Gegensatz zu über Wechselrichter und/oder Schaltnetzteile
betriebenen Verbrauchern zu einer Verringerung der aus dem Netz
entnommenen elektrischen Leistung führt und infolge dessen
zu einer Einstellung eines stabilen elektrischen Gleichgewichtes
des Übertragungsnetzes führt.
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Aus
diesem Grund ist eine verstärkte Bereitstellung von so
genannter Regelleistung, insbesondere anhand von Spitzenlastkraftwerken,
erforderlich, deren Produktionskosten für elektrische Energie vergleichsweise
hoch sind.
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Da
die Lastdynamik aus den genannten Gründen allein mit einer
erzeugerseitigen Leistungsregelung kostenintensiv und sehr aufwändig
ist, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorrichtungen und
Verfahren bekannt, welche die Lastdynamik insbesondere auch verbraucherseitig
weiter verringern sollen.
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Dabei
ist allgemein bekannt, dass von Kunden des Energieverteilungssystems
nicht genutzte Energiekapazitäten in Schwachlastzeiten
als Nachstrom zu vergünstigten Tarifen angeboten werden,
so ein Teil der elektrischen Last in die Schwachlast zeiten verschoben
wird. Somit wird während der Schwachlastzeiten eine Grundlast
bereitgestellt und die elektrische Last zu Spitzenlastzeiten reduziert.
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Zusätzlich
ist aus der 2007200377 WO (Nr. der Erfindungsmeldung: 2007E09479
DE, amtl. Aktenzeichen
PCT/EP2007/005260 )
ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung mit zumindest einer
Energieverteileinrichtung, einer Mehrzahl an Energieverbrauchseinrichtungen
und einem Übertragungsnetz, an das zumindest eine Energieverteileinrichtung
und die Mehrzahl an Energieverbrauchseinrichtungen angeschlossen
sind, bekannt, welches eine Regelung der elektrischen Last in dem Übertragungsnetz
durch die elektrischen Verbraucher, insbesondere eine Verschiebung
der elektrischen Last in Schwachlastzeiten, ermöglichen
soll. Dabei stehen die Energieverbrauchseinrichtungen und die Energieverteileinrichtung über
eine Kommunikationseinrichtung mittelbar oder unmittelbar in Verbindung.
Die Energieverteileinrichtung ermittelt in Abhängigkeit
einer jeweiligen Netzlast oder Netzlastschwankungen des Übertragungsnetzes
und zeitabhängig Energielieferbedingungen, so dass den
Energieverbrauchseinrichtungen gemäß individuell
für diese abgespeicherter Energieabnahmebedingungen individuell
Energie bereitgestellt wird oder nicht.
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Weiterhin
beschreibt die 200712047 amtliches Aktenzeichen: 10 2007 043 888.7
eine Vorrichtung zur Versorgung mindestens eines elektrischen Verbrauchers,
umfassend ein Versorgungsnetz mit mindestens einer Speisestelle,
mindestens einer Versorgungseinheit und einer Anzahl von zumindest
mit einer dieser Speisestellen über eine Übertragungseinheit
verbundenen Entnahmestellen einer oder mehrerer Verbraucherabnahmestellen.
Zumindest eine dieser Verbraucherabnahmestellen ist über
eine Kommunikationsübertragungseinheit mit zumindest einer
der Versorgungseinheiten verbunden ist, über die die Versorgung
an der Entnahmestelle entnahmeseitig und/oder speiseseitig steuerbar
ist. Weiterhin ist eine Verbraucherabnahmestelle dargestellt, welche
mindestens eine zugehörige Entnahmenstelle zur Versorgung
von mindestens einem zugehörigen Verbraucher und einen
Datenspeicher umfasst, in welchem der oder die zugehörigen
Verbraucher mit zugeordneten Versorgungsdaten, zugeordnetem Versorgungsereignis
und/oder zugeordneter Versorgungszeit hinterlegt sind. Weiterhin
ist eine Steuereinheit vorgesehen, mittels welcher die Versorgung an
der Entnahmestelle steuerbar ist. Auch die Vorrichtung und die Verbraucherabnahmestelle
sollen eine Regelung der elektrischen Last in dem Übertragungsnetz
durch die elektrischen Verbraucher, insbesondere eine Verschiebung
der elektrischen Last in Schwachlastzeiten, ermöglichen.
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Ferner
offenbart die
US
2001/0010032 A1 ein Energie-Management-System, welches
Mittel zu einer Visualisierung von elektrischen Lastverläufen eines
oder mehrere elektrischer Verbraucher umfasst, welche mit diesem
verbunden sind. Dabei besteht die Möglichkeit, dass ein
Nutzer manuell Lastanteile der elektrischen Verbraucher in Schwachlastzeiten
verschiebt oder Betriebszeiten der elektrischen Verbraucher vorgibt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem
Stand der Technik verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zum
Betreiben eines elektrischen Verbrauchers anzugeben, welche eine effiziente,
einfach ausführbare und schnelle Lastregelung ermöglichen.
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Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Verfahrens durch
die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben zumindest
eines elektrischen Verbrauchers, welcher mit einem elektrischen Übertragungsnetz elektrisch
gekoppelt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem elektrischen
Verbraucher und dem Übertragungsnetz eine Steuereinheit
geschaltet ist, welche Mittel zur Erfassung einer Netzspannung und/oder
einer Netzfrequenz des Übertragungsnetzes umfasst, wobei
mittels der Steuereinheit eine elektrische Leistungsentnahme des
Verbrauchers aus dem Übertragungsnetz in Abhängigkeit
von der erfassten Netzspannung und/oder Netzfrequenz steuerbar ist.
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Daraus
ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass auch elektrische Verbraucher,
die kein ohmsches Verhalten aufweisen, derart steuerbar sind, dass
ein proportionales Lastverhalten erzeugbar ist und somit bei geringer
Netzspannung und/oder Netzfrequenz eine Anpassung der Leistungsentnahme der
Verbraucher möglich ist. d. h. ein Leistungsfaktor variabel
ist. Auch ist kein zusätzliches Datennetz, wie aus dem
Stand der Technik zur Kommunikation zwischen einer Energieerzeugungseinheit
und dem Verbraucher bekannt ist, notwendig, so dass eine schnelle
Steuerung und/oder Regelung der Lastentnahme mit einer hohen Steuer-
bzw. Regeldynamik erzielbar ist.
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Zur
Steuerung der Leistungsentnahme umfasst die Steuereinheit eine Schaltereinheit,
in welcher zumindest ein Schalter angeordnet ist. Bei den Schaltern
handelt es sich insbesondere um Schütze, Relais und/oder
Halbleiterschalter, mittels welchen die Leistungsentnahme effektiv
und einfach steuerbar ist.
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Zur
Einstellung einer Betriebsspannung des elektrischen Verbrauchers
umfasst die Steuereinheit in einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung einen oder mehrere Transformatoren, Hochsetzsteller und/oder
Tiefsetzsteller.
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Gemäß einer
gewinnbringenden Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Steuereinheit
einen oder mehrere Gleichrichter und/oder Filter zur Leistungsfaktorkorrektur.
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Alternativ
oder zusätzlich umfasst die Steuereinheit Mittel, welche
zu einer Phasenanschnittssteuerung vorgesehen sind. Dabei weist
eine Phasenanschnittssteuerung zur Steuerung der Leistungsentnahme
insbesondere den Vorteil auf, dass sie durch eine sehr geringe Verlustleistung
bei gleichzeitig ein fachem und kleinbauendem Aufbau sowie einer
geringen Störanfälligkeit gekennzeichnet ist.
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Ferner
ist die Steuereinheit vorzugsweise in den elektrischen Verbraucher
oder in ein Gerät integriert, welches einen oder mehrere
elektrische Verbraucher umfasst.
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Alternativ
ist die Steuereinheit als separates Vorschaltgerät ausgebildet,
so dass in vorteilhafter Weise auch bereits vorhandene elektrische
Verbraucher oder Geräte nachträglich mit der Steuereinheit zur
Steuerung der Leistungsentnahme koppelbar sind.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben
zumindest eines elektrischen Verbrauchers, welcher mit einem elektrischen Übertragungsnetz
elektrisch gekoppelt ist, werden erfindungsgemäß mittels
einer zwischen dem elektrischen Verbraucher und dem Übertragungsnetz
geschalteten Steuereinheit die Netzspannung und/oder die Netzfrequenz
des Übertragungsnetzes erfasst, wobei mittels der Steuereinheit
die elektrische Leistungsentnahme des Verbrauchers aus dem Übertragungsnetz in
Abhängigkeit von der erfassten Netzspannung und/oder Netzfrequenz
gesteuert wird.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird die Leistungsentnahme des Verbrauchers
zu einer Änderung der Netzspannung und/oder Netzfrequenz
zeitlich verzögert, unverzögert oder mit einem kontinuierlichen Übergang
verringert oder erhöht.
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Auch
ist es bevorzugt möglich, dass die Leistungsentnahme des
Verbrauchers bei einer Überschreitung oder Unterschreitung
von vorgegebenen Grenzwerten der Netzspannung und/oder Netzfrequenz
verringert oder erhöht wird.
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Dabei
wird die Leistungsentnahme des Verbrauchers in vorteilhafter Weise
solange verringert oder erhöht, bis keine Überschreitung
oder Unterschreitung der vorgegebenen Grenzwerte der Netzspannung
und/oder Netzfrequenz vorliegt, die aktuelle Leistungsentnahme null
ist und/oder die aktuelle Leistungsentnahme einer maximalen Leistung
des Verbrauchers entspricht.
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Gemäß einer
gewinnbringenden Weiterbildung des Verfahrens wird die Leistungsentnahme verschiedener
elektrischer Verbraucher separat und/oder anwendungsbezogen gesteuert,
so dass das Steuergerät und dessen Steuerung in vorteilhafter
Weise für mehrere elektrische Verbraucher nutzbar ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 schematisch
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben eines elektrischen
Verbrauchers,
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2 schematisch
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben mehrerer elektrischer Verbraucher,
und
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3 schematisch
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betreiben mehrerer elektrischer Verbraucher,
wobei die Vorrichtung in ein elektrisches Gerät integriert
ist.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die
einzige 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum
Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers 2,
welcher mit einem Übertragungsnetz 3 elektrisch
gekoppelt ist, mittels welchem dem Verbraucher 2.1 elektrische
Energie einer Energieerzeugungseinheit 4, insbesondere
einem Kraftwerk, zuführbar ist.
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Dabei
umfasst das Übertragungsnetz 3 insbesondere sowohl
Höchst-, Hoch-, Mittel- und Niederspannungsnetze als auch
Mittel und Schaltelemente zur Wandlung und Übertragung
der elektrischen Energie.
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Die
Netzfrequenz des Übertragungsnetzes 3 und deren
Abweichungen spiegeln ein Verhältnis der mittels der Energieerzeugungseinheit 4 erzeugten elektrischen
Energie und dem Verbrauch der elektrischen Energie durch die Verbraucher 2.1 wider.
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Da
elektrische Energie in dem Übertragungsnetz, bei welchem
es sich insbesondere um ein so genanntes Verbundnetz handelt, nicht
speicherbar ist, muss der erzeugten Energie stets ein gleich großer
Energieverbrauch gegenüberstehen, wobei es bei Abweichungen
zischen der erzeugten Energiemenge und dem Energieverbrauch zu Abweichungen
der Netzfrequenz kommt.
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Wird
dabei mehr elektrische Energie erzeugt als verbraucht, kommt es
zu einer Steigerung der Netzfrequenz, wobei bei einem höheren
Verbrauch die Netzfrequenz sinkt.
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Bei
starken Schwankungen der Netzfrequenz, welche insbesondere aus einem
starken Über- oder Unterangebot von elektrischer Energie
resultieren, können starke Störungen im Übertragungsnetz 3 auftreten,
welche bis zu einem Ausfall dieses führen können.
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Ein
zusätzliches Maß für die Auslastung des Übertragungsnetzes 3 stellt
die verbraucherseitig messbare Netzspannung UOUT dar,
welche sich gemäß der ohmschen Gesetze vereinfacht
aus einer Differenz der Spannungshöhe UIN der
von der Energieerzeugungseinheit 4 erzeugten elektrischen
Energie und dem Produkt des in dem Übertragungsnetz 3 geführten
Stromes INETZ und dessen Widerstand RNETZ gemäß: UOUT – UIN – INETZ·RNETZ [1]ergibt.
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Da
bei elektrischen Verbrauchern 2 mit einem ohmschen Lastverhalten
eine dem Übertragungsnetz 3 entnommene elektrische
Leistung quadratisch von der elektrischen Spannung des Über tragungsnetzes
abhängt, verringert oder erhöht sich die Leistungsentnahme
des elektrischen Verbrauchers 2 bei einem Unterangebot
bzw. Überangebot von elektrischer Energie in dem Übertragungsnetz 3 automatisch.
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Es
existieren jedoch auch elektrische Verbraucher 2.1, welche
bei unterschiedlichen Netzspannungen und Netzfrequenzen eine konstante Leistungsentnahme
aus dem Übertragungsnetz 3 aufweisen. Dabei kann
es sich beispielsweise um mittels Schaltnetzteile und/oder Wechselrichtern
betriebene elektrische Verbraucher 2.1 handeln.
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Um
die Lastdynamik des Übertragungsnetzes 3 verbraucherseitig
zu begrenzen bzw. zu vermindern, ist erfindungsgemäß zwischen
dem elektrischen Verbraucher 2.1 und dem Übertragungsnetz 3 eine
Steuereinheit 5 geschaltet, welche Mittel 6 zur Erfassung
einer Netzspannung und/oder einer Netzfrequenz des Übertragungsnetzes 3 umfasst,
wobei die Steuereinheit 5 als separates Vorschaltgerät
ausgebildet ist und nicht näher dargestellten Mittel zur Kopplung
mit dem elektrischen Verbraucher 2.1 und dem Übertragungsnetz 3 aufweist.
In einer nicht näher dargestellten Weiterbildung der Erfindung
kann die Steuereinheit 5 in den elektrischen Verbraucher 2 integriert
sein.
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Dabei
ist anhand der Steuereinheit 5 die elektrische Leistungsentnahme
des Verbrauchers 2.1 aus dem Übertragungsnetz 3 in
Abhängigkeit von der erfassten Netzspannung und/oder Netzfrequenz steuerbar,
so dass auch elektrische Verbraucher 2.1, die kein ohmsches
Verhalten aufweisen, derart steuerbar sind, dass ein ohmsches Verhalten
erzeugbar ist und somit bei geringer Netzspannung und/oder Netzfrequenz
eine Anpassung der Leistungsentnahme der Verbraucher 2.1 möglich
ist.
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Zur
Variation der Leistungsentnahme des elektrischen Verbrauchers 2 umfasst
die Steuereinheit 5 eine Schaltereinheit 7, in
welcher ein oder mehrere nicht näher dargestellte Schalter
angeordnet sind.
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Weiterhin
weist die Steuereinheit 2 einen oder mehrere Transformatoren,
Hochsetzsteller und oder Tiefsetzsteller, welche im dargestellten
Ausführungsbeispiel als Wandler 8 zusammengefasst
sind, wobei die Hochsetzsteller und/oder Tiefsetzsteller in einer
nicht näher dargestellten Weiterbildung der Erfindung Gleichrichter
und/oder Filter zur Leistungsfaktorkorrektur umfassen können.
Der Wandler 8 ist zu einer Variation der elektrischen Spannung
des Verbrauchers 2 vorgesehen, wobei über die
Einstellung der elektrischen Spannung die Leistungsentnahme des
Verbrauchers 2 steuerbar ist. Somit ergibt sich bei vermindertem
elektrischem Strom und/oder verminderter Spannung eine ebenfalls
verminderte Leistungsentnahme und bei Erhöhung der Spannung eine
Vergrößerung der Leistungsentnahme des Verbrauchers 2.
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Gemäß der
dargestellten Ausführung der Vorrichtung 1 umfasst
die Steuereinheit ein separates Mittel 9, welches zu einer
Phasenanschnittssteuerung vorgesehen ist. Mittels dieser Phasenanschnittssteuerung
die Leistungsentnahme des Verbrauchers 2 anhand einer Beeinflussung
dessen Betriebsstromflusses steuerbar, wobei zur Realisierung der
Phasenanschnittsteuerung lediglich ein geringer Bauteilbedarf besteht
und die verwendeten Bauteile sich durch eine geringe Störanfälligkeit
auszeichnen.
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Je
nach Anwendungsfall bzw. je nach Art und Ausführung des
elektrischen Verbrauchers 2 kann dessen Abhängigkeit
der Leistungsentnahme von der Netzspannung und/oder Netzfrequenz
unterschiedlich sein. Dabei kann dessen Leistungsverhalten beispielsweise
proportional oder stufenweise von den Netzgrößen
Netzspannung und/oder Netzfrequenz abhängen. Auch weisen
verschiedene elektrische Verbraucher 2.1 ein unterschiedliches
Lastverhalten auf.
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Somit
wirken sich Veränderungen der elektrischen Betriebsgrößen,
wie Strom, Spannung bzw. Leistung des elektrischen Verbrauchers 2 je
nach dessen Ausbildung, beispielsweise als Fernsehgerät oder
als Leuchtmittel, unterschiedlich auf dessen Verhalten aus.
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Aufgrund
dessen sehen die Erfindung und deren Ausgestaltungen vor, dass die
Anpassung der Leistungsentnahme des Verbrauchers 2 in Abhängigkeit
von dessen Eigenschaften in unterschiedlicher Art und Weise vorgegeben
und angepasst wird.
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Dabei
wird in einem ersten Ausführungsbeispiel die Leistungsentnahme
des Verbrauchers 2 im Bezug zum Zeitpunkt der Änderung
der Netzspannung und/oder Netzfrequenz zeitlich verzögert,
unverzögert oder mit einem kontinuierlichen Übergang verringert
oder erhöht.
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Handelt
es sich bei dem elektrischen Verbraucher 2.1 z. B. um einen
handelsüblichen Kühlschrank, so ist es sinnvoll
bei einer relativ hohen Innentemperatur dessen, dessen Leistungsentnahme konstant
zu halten und somit erst zeitlich verzögert zu reduzieren,
wenn dessen Innentemperatur einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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Weist
der Kühlschrank jedoch während einer Unterschreitung
der Netzspannung und/oder Netzfrequenz von deren ”Normalwert” eine
Innenraumtemperatur, welche unterhalb dieses Grenzwertes liegt,
ist eine unverzögerte Verringerung der Leistungsminimierung
sinnvoll. Auch ist bei einem Ansteigen der Innenraumtemperatur über
den Grenzwert bei anhaltender verringerter Netzspannung und/oder Netzfrequenz
eine Erhöhung der Leistungsentnahme möglich.
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Handelt
es sich bei dem elektrischen Verbraucher 2.1 beispielsweise
um einen Herd, ist eine Absenkung der Leistungsentnahme bei verringerter Netzspannung
und/oder Netzfrequenz nur in begrenztem Maße erwünscht,
da eine Zubereitung von Speisen vorzugsweise in einer angemessenen
und für den Nutzer gewohnten Zeitdauer erfolgen sollte.
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Die
Anpassung der Leistungsentnahme mit einem kontinuierlichen Übergang,
d. h. mit einem so genannten PT1-Verhalten, eignet sich insbesondere bei
einer Ausbildung des elektrischen Verbrauchers als Fernsehgerät.
Dabei reduziert bzw. erhöht sich eine Helligkeit des von
diesem ausgestrahlten Bildes in Abhängigkeit von der Variation
der Leistungsentnahme nur langsam und somit für ein Betrachter kaum
merklich, so dessen Komfort nicht eingeschränkt wird. Auch
bei einer Leselampe bietet sich die Variation der Leistungsentnahme
mit diesem Verhalten an, da sonst unangenehme Flickererscheinungen
auftreten können.
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Bei
Lichtquellen, welche beispielsweise als Hintergrund- oder Orientierungsbeleuchtungen
vorgesehen sind, ist eine unverzögerte Anpassung der Leistungsentnahme
denkbar, da Helligkeitsveränderungen derartiger Beleuchtungen
im Allgemeinen nicht als negativ empfunden werden.
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Weiterhin
ist es auch sinnvoll, die Leistungsentnahme des Verbrauchers 2 bei
einer Überschreitung oder Unterschreitung von vorgegebenen
Grenzwerten der Netzspannung und/oder Netzfrequenz zu erhöhen
bzw. zu verringern. Somit kann die Leistungsentnahme des Verbrauchers 2 insbesondere bei
kurzzeitigen und geringen Schwankungen der Netzspannung und/oder
Netzfrequenz, wie sie häufiger auftreten, konstant gehalten
werden.
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Die
Leistungsentnahme wird dabei vorzugsweise nur solange verringert
oder erhöht, bis keine Über- bzw. Unterschreitung
der Grenzwerte mehr vorliegt, die aktuelle Leistungsentnahme des
elektrischen Verbrauchers 2 null ist oder der maximalen Leistungsentnahme
dieses entspricht, so dass Schäden an dem elektrischen
Verbraucher 2.1 vermieden werden.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zum
Betreiben mehrerer elektrischer Verbraucher 2.1 bis 2.5.
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Hierbei
sind die Steuereinheit 2 und deren Komponenten derart ausgebildet,
dass die Leistungsentnahme der mehreren und insbesondere unterschiedlich
ausgebildeten elektrischen Verbraucher 2.1 bis 2,5 separat
und/oder anwendungsbezogen gesteuert wird. Somit ist eine Anpassung
der Steuerung sowohl an die Anwendung als auch an die Eigenschaften
des jeweiligen Verbrauchers 2.1 bis 2.5 möglich.
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In 3 ist
eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung 1 zum Betreiben
mehrerer elektrischer Verbraucher 2.1 bis 2.5 dargestellt,
wobei die Steuereinheit 5 in ein elektrisches Gerät 10 integriert
ist, welches einen oder mehrere elektrische Verbraucher 2.1 bis 2.5 umfasst.
Daraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass kein zusätzliches
Vorschaltgerät zur Anpassung der Leistungsentnahme der
elektrischen Verbraucher 2.1 bis 2.5 des Gerätes 10 erforderlich ist.
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Der
Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1,
des erfindungsgemäßen Verfahrens und Weiterbildungen
dieser ist besonders vorteilhaft und wirtschaftlich interessant,
wenn Energiebezugspreise von einen momentanen bzw. aktuellen Netzspannung
und/oder Netzfrequenz abhängen.
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Dabei
umfasst die Steuereinheit 5 zusätzlich nicht näher
dargestellte Mittel zu einer Stromzählung, welche einen
bei einer bei einer geringen Netzspannung, insbesondere zu Spitzenlastzeiten,
entnommenen Strom geringer bewerten als einen bei hoher Netzspannung,
insbesondere zu Schwachlastzeiten, entnommenen Strom. Somit kann
eine technisch sinnvolle Varianz eines Energiepreises von +/– 10% erzielt
werden.
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Um
eine höhere Varianz von Energiepreisen zu erhalten, ist
es vorteilhaft, den Energiepreis in Abhängigkeit von der
Netzspannung und/oder Netzfrequenz zu definieren, wobei beliebige,
auch nichtlineare Bezugskosten pro Arbeitseinheit für jede
Netzfrequenz festgelegt werden können.
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Zusammenfassend
ist es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1,
des erfindungsgemäßen Verfahrens und Weiterbildungen
dieser möglich, Mechanismen zur Verringerung der Lastdynamik
des Übertragungsnetzes von der Erzeugerseite auf die Verbraucherseite
zu übertragen.
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Analog
sind die zuvor beschriebenen Mechanismen auch auf der Erzeugerseite
anwendbar, so dass beispielsweise eingespeiste nicht konstante erneuerbare
Energie bei geringer Netzspannung und/oder Netzfrequenz höher
vergütet werden als bei hoher Netzspannung und/oder Netzfrequenz.
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Zusammenfassend
ist es mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1,
des erfindungsgemäßen Verfahrens und Weiterbildungen
dieser möglich, auch die Lastentnahme solcher elektrischer
Verbraucher 2.1 bis 2.5, welche kein ohmsches
Lastverhalten aufweisen, in Abhängigkeit von der Netzspannung und/oder
Netzfrequenz zu steuern. Dies kann insbesondere dann besonders vorteilhaft
genutzt werden, wenn eine Nachregelung der mittels der Energieerzeugungseinheit 4 eingespeisten
elektrischen Energie bzw. Leistung ein proportionales Regelverhalten aufweist.
Da bei einer zunehmenden Leistungsentnahme aus dem Übertragungsnetz 3 keine
vollständige erzeugerseitige Nachregelung stattfindet bzw. stattfinden
kann, sinkt die Netzfrequenz lastabhängig ab. Bei dieser
verringerter Netzfrequenz und der daraus resultierenden verringerten
Netzspannung stellt sich ein neues stabiles Gleichgewicht dadurch
ein, dass die Leistungsentnahme der Verbraucher 2.1 bis 2.5 aus
dem Übertragungsnetz 3 mittels der Vorrichtung 1 in
Abhängigkeit von der Netzspannung und/oder Netzfrequenz
variabel einstellbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 2007/005260 [0010]
- - US 2001/0010032 A1 [0012]