DE102014200464A1 - Device and method for the combined operation of an electrical load with mains power and / or electrical energy from an independent energy source - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers (102) mit Netzstrom (104) aus einem Stromnetz (106) und/oder elektrischer Energie (108) aus einer von dem Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110), insbesondere einer regenerativen Energiequelle (110). Die Vorrichtung (100) umfasst eine PV-Eingang-Schnittstelle (112) zum Einspeisen der elektrischen Energie (108) aus der von dem Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110), eine Netzanschluss-Schnittstelle (114) zum Einspeisen des Netzstroms (104), eine Verbraucherausgang-Einrichtung (116) zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers (102), wobei in einem Koppelpunkt (118) die PV-Eingang-Schnittstelle (112), die Netzanschluss-Schnittstelle (114) und die Verbraucherausgang-Einrichtung (116) verbunden und/oder elektrisch gekoppelt und/oder elektrisch koppelbar sind und eine Leitungsschutz-Einrichtung (120), der ein Teil der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) ist, wobei die Leitungsschutz-Einrichtung (120) ausgebildet ist, bei überschreiten eines Schwellwerts für eine elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) die elektrische Verbindung zu trennen.The invention relates to a device (100) for the combined operation of at least one electrical load (102) with mains current (104) from a power grid (106) and / or electrical energy (108) from an energy source (110) independent of the power grid (106). , in particular a regenerative energy source (110). The apparatus (100) comprises a PV input interface (112) for feeding the electrical energy (108) from the power source (110) independent of the power grid (106), a grid connection interface (114) for feeding the grid current (104 A consumer output device (116) for connecting the at least one electrical load (102), wherein in a crosspoint (118) the PV input interface (112), the grid connection interface (114) and the consumer output device ( 116) and / or are electrically coupled and / or electrically coupled and a line protection device (120) which is part of the consumer output device (116), wherein the line protection device (120) is formed, when exceeding a threshold value for electrical power in the consumer output device (116) to disconnect the electrical connection.

Description

Translated fromGerman

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers mit Netzstrom aus einem Stromnetz und/oder elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, auf ein entsprechendes Verfahren zum Schützen einer Zuleitung zu einem elektrischen Verbraucher, der mit elektrischer Energie aus Netzstrom aus einem Stromnetz und/oder elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, versorgbar ist sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a device for the combined operation of at least one electrical load with mains power from a power grid and / or electrical energy from a power source independent energy source, in particular a regenerative energy source, to a corresponding method for protecting a supply line to an electrical load which can be supplied with electrical energy from mains electricity from a power grid and / or electrical energy from an energy source independent of the power grid, in particular a regenerative energy source, and to a corresponding computer program product.

Es sind bereits kleine Fotovoltaik-Systeme zum Selbstbauen verfügbar. Diese Systeme können online bestellt werden und es wird eine Laien-Installation nahegelegt. Ein derartiges System weist in der Regel einen standardmäßigen Schuko-Stecker auf, der in die Haushalts-Steckdose eingesteckt werden kann. Bei dieser Art der Installation wird nicht berücksichtigt, dass das System von Leitungen im Haushalt ursprünglich nur für eine Leistungsrichtung gedacht war. Werden zusätzliche Generatoren wie Fotovoltaikmodule an die Leitungen angeschlossen, so kann eine Leitungsüberlastung entstehen, die der Leistungsschutz nicht detektieren kann. Eine dauerhafte Leitungsüberlastung kann zu einem Hausbrand führen. Daher sind die heutigen Systeme bezüglich ihrer Sicherheit nicht zufriedenstellend.There are already small self-assembly photovoltaic systems available. These systems can be ordered online and a lay installation is suggested. Such a system usually has a standard Schuko plug that can be plugged into the household power outlet. This type of installation does not take into account that the system of domestic wiring was originally intended for one power direction only. If additional generators such as photovoltaic modules are connected to the lines, a line overload may occur which the power protection can not detect. A permanent line overload can lead to a house fire. Therefore, today's systems are unsatisfactory in their safety.

Die OffenlegungsschriftEP 1 965 483 A1 beschreibt eine Schaltung zur Verbindung einer Energieerzeugungsanlage mit dem Stromnetz.The publication EP 1 965 483 A1 describes a circuit for connecting a power generation plant to the power grid.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers mit Netzstrom aus einem Stromnetz und/oder elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, weiterhin ein Verfahren zum Schützen einer Zuleitung zu einem elektrischen Verbraucher, der mit elektrischer Energie aus Netzstrom aus einem Stromnetz und/oder elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, versorgbar ist sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a device for the combined operation of at least one electrical load with mains power from a power grid and / or electrical energy from a power source independent of the power grid, in particular a regenerative power source, further a method for protecting a supply line to a electrical consumer, which is supplied with electrical energy from mains electricity from a power grid and / or electrical energy from a power source independent energy source, in particular a regenerative energy source, and finally presented a corresponding computer program product according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Fotovoltaische Kleinsysteme können einfach von Endverbrauchern installiert werden, eine Einspeisung in das öffentliche Stromnetz ist, wenn auch finanziell teilweise interessant, mit höherem Aufwand verbunden. Gleichzeitig bieten derartige Systeme, wie auch andere autarke Stromerzeuger, nicht immer genug Strom beziehungsweise elektrische Energie, um einen Verbraucher kontinuierlich zu versorgen. Somit ist eine kombinierte Versorgung über einen Netzanschluss und ein fotovoltaisches Kleinsystem oder eine andere von dem Stromnetz unabhängige Energiequelle sinnvoll, wobei die Leitung zwischen dem Punkt des Zusammenschaltens und dem elektrischen Verbraucher nicht überlastet werden darf. Hier kann ein entsprechender Leitungsschutz den Anwender absichern.Photovoltaic small systems can be easily installed by end users, a feed into the public grid is, albeit financially interesting in part, associated with greater effort. At the same time, such systems, like other self-sufficient generators, do not always provide enough power or electrical energy to supply a consumer continuously. Thus, a combined supply via a mains connection and a small photovoltaic system or other power source independent of the power source makes sense, the line between the point of interconnection and the electrical load must not be overloaded. Here a corresponding line protection can protect the user.

Es wird eine Vorrichtung vorgestellt zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers mit Netzstrom aus einem Stromnetz und ergänzend oder alternativ elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine PV-Eingang-Schnittstelle zum Einspeisen einer elektrischen Energie aus der von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle;
eine Netzanschluss-Schnittstelle zum Einspeisen des Netzstroms;
eine Verbraucherausgang-Einrichtung zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers, wobei in einem Koppelpunkt die PV-Eingang-Schnittstelle, die Netzanschluss-Schnittstelle und die Verbraucherausgang-Einrichtung verbunden und ergänzend oder alternativ elektrisch gekoppelt und ergänzend oder alternativ elektrisch koppelbar sind; und
eine Leitungsschutz-Einrichtung, der ein Teil der Verbraucherausgang-Einrichtung ist, wobei die Leitungsschutz-Einrichtung ausgebildet ist, bei überschreiten eines Schwellwerts für eine elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung die elektrische Verbindung zu trennen.A device is presented for the combined operation of at least one electrical load with mains power from a power grid and, additionally or alternatively, electrical energy from a power source independent of the power source, in particular a regenerative power source, the device having the following features:
a PV input interface for supplying electrical energy from the power source independent of the power supply;
a network interface for feeding the network power;
a consumer output device for connecting the at least one electrical load, wherein in a crosspoint, the PV input interface, the power supply interface and the consumer output device are connected and additionally or alternatively electrically coupled and additionally or alternatively electrically coupled; and
a line protection device that is part of the consumer output device, wherein the line protection device is designed to disconnect the electrical connection when exceeding a threshold value for an electrical power in the consumer output device.

Unter dem Netzstrom kann Strom aus einem Hausnetz oder einem öffentlichen Stromnetz verstanden werden. Über die Netzanschluss-Schnittstelle kann der Strom der Vorrichtung zugeführt werden oder Strom von der Vorrichtung in das Hausnetz oder öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Dabei kann die Netzanschluss-Schnittstelle einen Schuko-Stecker aufweisen, oder einen anderen üblichen Stecker aufweisen, um in eine normale, im Haushalt oder Hausnetz verfügbare, Steckdose eingesteckt zu werden und somit die Verbindung zu dem Hausnetz und/oder dem öffentlichen Stromnetz zu schaffen. Unter einer PV-Eingang-Schnittstelle kann eine PV-Schnittstelle oder eine Schnittstelle zum Anschluss einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, verstanden werden. Dabei kann es sich bei der regenerativen Energiequelle beispielsweise um ein Fotovoltaik-Modul oder eine Fotovoltaik-Anlage handeln. Die Leitungsschutz-Einrichtung kann als Teil der Verbraucherausgang-Einrichtung oder zwischen dem Koppelpunkt und der Verbraucherausgang-Einrichtung angeordnet sein. Unter einer Leitungsschutz-Einrichtung kann ein Leitungsschutzschalter, kurz LS-Schalter, umgangssprachlich auch Sicherungsautomat oder kurz Automat, beziehungsweise Sicherung verstanden werden. Die Leitungsschutz-Einrichtung kann eine Überstromschutzeinrichtung realisieren. Die Leitungsschutz-Einrichtung kann Leitungen vor Beschädigung durch Erwärmung infolge zu hohen Stroms schützen. Dabei kann die Verbraucherausgang-Einrichtung eine Schuko-Steckdose aufweisen, über die einfach, als standardisierte Steckdose ein elektrischer Verbraucher angeschlossen werden kann. So kann vorteilhaft die beschriebene Vorrichtung zwischen eine Steckdose in einem Hausnetz und einen elektrischen Verbraucher geschaltet werden und schafft dabei eine Einspeisung eines Stroms aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle.Power can be understood to mean power from a home network or a public power grid. The power can be supplied to the device via the mains connection interface or current can be fed from the device into the household network or public power grid. In this case, the power connection interface may have a Schuko plug, or have other conventional plug to be plugged into a normal, available in the household or home network, power outlet and thus to provide the connection to the home network and / or the public power grid. Under a PV input interface, a PV interface or an interface for connecting a power source independent of the power source, in particular a regenerative Energy source, to be understood. In this case, the regenerative energy source may be, for example, a photovoltaic module or a photovoltaic system. The line protection device may be arranged as part of the consumer output device or between the crosspoint and the consumer output device. Under a line protection device can be a circuit breaker, short LS switch, colloquially also automatic circuit breaker or short automatic, or fuse understood. The line protection device can realize an overcurrent protection device. The line protection device can protect lines from damage due to heating due to excessive current. In this case, the consumer output device may have a Schuko socket, which can be easily connected as a standardized outlet, an electrical consumer. Thus, advantageously, the described device can be switched between a socket in a home network and an electrical load and thereby creates a feed of a current from a power source independent of the power supply.

Ferner kann die Netzanschluss-Schnittstelle eine Freischaltstelle aufweisen. Die Freischaltstelle kann ausgebildet sein, das an der Netzanschluss-Schnittstelle anschließbare Stromnetz von der Vorrichtung elektrisch zu trennen. Insbesondere kann die Netzanschluss-Schnittstelle einen Schalter als Freischaltstelle aufweisen. Von Vorteil ist, dass über die Freischaltstelle die Vorrichtung potenzialfrei vom Netz, insbesondere dem Stromnetz, getrennt werden kann.Furthermore, the network connection interface can have an activation point. The activation point can be configured to electrically disconnect the power supply network that can be connected to the network connection interface from the device. In particular, the network connection interface can have a switch as an activation point. It is advantageous that the device can be isolated potential-free from the network, in particular the power supply via the activation point.

Die Vorrichtung kann einen elektrischen Speicher umfassen, der mit der PV-Eingang-Schnittstelle verbunden und ergänzend oder alternativ verbindbar ist. Bei dem elektrischen Speicher kann es sich um einen Akkumulator handeln. Der elektrische Speicher kann überschüssige elektrische Energie speichern, wenn mehr produziert wird, als verbraucht wird und kann diese bei höherem Bedarf wieder zur Verfügung stellen. Dadurch können Bedarfsspitzen und Zeiten niedriger Produktion der von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, ausgeglichen werden.The device may comprise an electrical memory which is connected to the PV input interface and is additionally or alternatively connectable. The electrical storage may be an accumulator. The electrical storage can store excess electrical energy when more is being produced than is consumed and can re-supply it when needed. As a result, demand peaks and times of low production of the power source independent energy source, in particular a regenerative energy source can be compensated.

Die Vorrichtung kann einen zuschaltbaren Generator aufweisen, der mit der PV-Eingang-Schnittstelle verbunden ist und ergänzend oder alternativ zuschaltbar ist. So kann ein zuschaltbarer Generator zu der PV-Eingang-Schnittstelle zuschaltbar sein. Alternativ kann ein zuschaltbarer Generator über eine Generatorschnittstelle mit der Vorrichtung verbunden sein oder verbindbar sein, wobei die Generatorschnittstelle mit dem Koppelpunkt verbunden sein kann, um elektrische Energie des Generators einzuspeisen.The device may have a switchable generator which is connected to the PV input interface and is additionally or alternatively connectable. Thus, a switchable generator can be switched to the PV input interface. Alternatively, a switchable generator may be connected to or connectable to the device via a generator interface, wherein the generator interface may be connected to the crosspoint to supply electrical energy to the generator.

Eine Steuerungseinrichtung kann ausgebildet sein, einen Energiefluss und ergänzend oder alternativ Strom zwischen der PV-Eingang-Schnittstelle, der Netzanschluss-Schnittstelle und der Verbraucherausgang-Einrichtung zu steuern. In einer Variante kann die Steuerungseinrichtung auch einen zuschaltbaren Generator und ergänzend oder alternativ einen elektrischen Speicher steuern. Dadurch können die Energieflüsse in der Vorrichtung optimiert werden. In einer Ausführungsform kann die Steuerungseinrichtung einen Wechselrichter eines Fotovoltaik-Moduls steuern, damit dieser nicht im optimalen Arbeitspunkt arbeitet und somit weniger elektrische Energie liefert, um die Vorrichtung und/oder den elektrischen Verbraucher zu schützen. Die Steuerungseinrichtung kann in die Vorrichtung integriert sein.A controller may be configured to control an energy flow and, additionally or alternatively, power between the PV input interface, the power supply interface and the consumer output device. In a variant, the control device can also control a switchable generator and additionally or alternatively an electrical memory. As a result, the energy flows in the device can be optimized. In one embodiment, the controller may control an inverter of a photovoltaic module so that it does not operate at the optimum operating point and thus provides less electrical energy to protect the device and / or the electrical load. The control device can be integrated in the device.

Von Vorteil ist auch, wenn die Vorrichtung zumindest eine zweite Verbraucherausgang-Einrichtung zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers aufweist. Dabei kann die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein, einen Energiefluss zu der zumindest einen zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung derart zu steuern, dass diese nur mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn an der PV-Eingang-Schnittstelle mehr elektrische Energie eingespeist wird, als an der Verbraucherausgang-Einrichtung verbraucht wird. So kann eine Priorität der Versorgung der Verbraucherausgang-Einrichtung und der zumindest einen zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung bestimmt werden. In einer Variante kann eine derartige Priorität von einem Benutzer einer Mehrzahl von Verbraucherausgang-Einrichtungen zugewiesen werden, beispielsweise über einen Schalter.It is also advantageous if the device has at least one second consumer output device for connecting an electrical consumer. In this case, the control device may be configured to control an energy flow to the at least one second consumer output device such that it is supplied with electrical energy only if more electrical energy is fed in at the PV input interface than at the consumer output device is consumed. Thus, a priority of the supply of the consumer output device and the at least one second consumer output device can be determined. In one variant, such a priority may be assigned by a user to a plurality of consumer output devices, for example via a switch.

Die Netzanschluss-Schnittstelle kann eine Netzüberwachungseinrichtung, aufweisen. Die Netzanschluss-Schnittstelle kann insbesondere einen Stromsensor aufweisen. So kann unter einer Netzüberwachungseinrichtung ein Stromsensor verstanden werden. Dabei kann die Netzüberwachungseinrichtung ein Netzüberwachungssignal bereitstellen. Das Netzüberwachungssignal kann eine Information über eine Stromstärke und ergänzend oder alternativ eine Spannung und ergänzend oder alternativ eine Stromrichtung repräsentieren. Das Netzüberwachungssignal kann der Steuerungseinrichtung bereitgestellt werden. So kann der Energiefluss in der Vorrichtung durch die Steuerungseinrichtung unter Verwendung des Netzüberwachungssignals bestimmt und ergänzend oder alternativ gesteuert werden.The grid connection interface may comprise a network monitoring device. The mains connection interface can in particular have a current sensor. Thus, a network monitoring device can be understood as a current sensor. In this case, the network monitoring device can provide a network monitoring signal. The network monitoring signal may represent information about a current intensity and additionally or alternatively a voltage and additionally or alternatively a current direction. The network monitoring signal may be provided to the controller. Thus, the energy flow in the device can be determined by the control device using the network monitoring signal and additionally or alternatively controlled.

Von Vorteil ist, wenn die PV-Eingang-Schnittstelle zwei induktiv koppelbare und ergänzend oder alternativ gekoppelte Spulen aufweist, die ausgebildet sind, die elektrische Energie zumindest abschnittsweise drahtlos von der vom Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere regenerativen Energiequelle, an die PV-Eingang-Schnittstelle zu übertragen. So kann beispielsweise ein Solarmodul auf dem Balkon aufgestellt sein und die hier erzeugte Energie durch eine geschlossene Fensterscheibe zu der PV-Eingang-Schnittstelle übertragen werden. Dabei kann eine Strom- und/oder Spannungswandlung erfolgen.It is advantageous if the PV input interface has two inductively coupled and additionally or alternatively coupled coils, which are formed, the electrical energy at least partially wirelessly from the power grid independent energy source, in particular regenerative energy source, to the PV input interface to transmit. For example, a solar module can be installed on the balcony and the energy generated here can be transmitted through a closed window to the PV input interface. In this case, a current and / or voltage conversion can take place.

Es wird ein Verfahren vorgestellt zum Schützen einer Zuleitung zu einem elektrischen Verbraucher, der mit elektrischer Energie aus Netzstrom aus einem Stromnetz und ergänzend oder alternativ elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, versorgbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen einer Information über eine elektrische Leistung in einer Verbraucherausgang-Einrichtung zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers, wobei die Verbraucherausgang-Einrichtung, eine PV-Eingang-Schnittstelle und eine Netzanschluss-Schnittstelle in einem Koppelpunkt verbunden sind, um die PV-Eingang-Schnittstelle, die Netzanschluss-Schnittstelle und die Verbraucherausgang-Einrichtung elektrisch zu koppeln;
Trennen einer elektrischen Verbindung der Verbraucherausgang-Einrichtung, wenn die Information über die elektrische Leistung einen Schwellwert für die elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung überschreitet.A method is presented for protecting a supply line to an electrical load, which is supplied with electrical energy from mains power from a power grid and supplementarily or alternatively electrical energy from a source independent of the power grid, in particular a regenerative power source, the method being the following Steps:
Reading information about electrical power in a consumer output device for connecting the at least one electrical load, the consumer output device, a PV input interface and a grid connection interface at a crosspoint being connected to the PV input interface to electrically couple the mains connection interface and the consumer output device;
Disconnecting an electrical connection of the consumer output device when the information about the electrical power exceeds a threshold value for the electrical power in the consumer output device.

Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Steuersignals für die regenerative Energiequelle umfassen. Dabei können im Schritt des Einlesens ein Netzüberwachungssignal und ein PV-Überwachungssignal eingelesen werden. Das Netzüberwachungssignal kann eine Information über eine Stromstärke und ergänzend oder alternativ eine Spannung und ergänzend oder alternativ eine Stromrichtung am Netzanschluss repräsentieren. Das PV-Überwachungssignal kann eine Information über eine elektrische Leistung an dem PV-Eingang repräsentieren. Dabei kann das Steuersignal unter Verwendung des Netzüberwachungssignals, des PV-Überwachungssignals und ergänzend oder alternativ der Information über die elektrische Leistung auf der Zuleitung bestimmt werden, um die elektrische Leistung auf der Zuleitung auf einen Wert unter dem Schwellwert für die elektrische Leistung auf der Zuleitung zu regeln.Further, the method may include a step of providing a control signal for the regenerative energy source. In this case, in the step of reading a network monitoring signal and a PV monitoring signal can be read. The network monitoring signal can represent information about a current intensity and additionally or alternatively a voltage and additionally or alternatively a current direction at the network connection. The PV monitoring signal may represent information about electrical power at the PV input. In this case, the control signal can be determined by using the network monitoring signal, the PV monitoring signal and additionally or alternatively the information about the electrical power on the supply line to the electric power on the supply line to a value below the threshold value for the electric power on the supply line regulate.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen beziehungsweise umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control unit which is designed to carry out or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program product is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a block diagram of a device according to an embodiment of the present invention;

2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic representation of a device according to an embodiment of the present invention;

3 eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic representation of the partial wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention;

4 eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung von AC-Netzspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic representation of the partial wireless power transmission of AC mains voltage according to an embodiment of the present invention;

5 eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung eines Solar-Panels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic representation of the sections wireless energy transfer of a solar panel according to an embodiment of the present invention;

6 eine schematische Darstellung einer induktiven Energieübertragung durch eine Fensterscheibe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a schematic representation of an inductive energy transmission through a window pane according to an embodiment of the present invention;

7 eine schematische Darstellung von zwei induktiv gekoppelten Spulen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 a schematic representation of two inductively coupled coils according to an embodiment of the present invention; and

8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8th a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung100 ist vorgesehen beziehungsweise ausgebildet zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers102 mit Netzstrom104 aus einem Stromnetz106 und ergänzend oder alternativ mit elektrischer Energie108 aus einer von dem Stromnetz106 unabhängigen Energiequelle110. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der unabhängigen Energiequelle110 um eine regenerative Energiequelle. Die Vorrichtung weist eine PV-Eingang-Schnittstelle112, eine Netzanschluss-Schnittstelle114 sowie eine Verbraucherausgang-Einrichtung116 auf. Die PV-Eingang-Schnittstelle112 ist ausgebildet zum Einspeisen der elektrischen Energie108 aus der von dem Stromnetz106 unabhängigen Energiequelle110. Die Netzanschluss-Schnittstelle114 ist ausgebildet, um mit dem Stromnetz106 verbunden zu werden und zum Einspeisen des Netzstroms104. Die Verbraucherausgang-Einrichtung116 ist ausgebildet zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers102. Die Vorrichtung100 weist einen Koppelpunkt118 auf, in dem die PV-Eingang-Schnittstelle112, die Netzanschluss-Schnittstelle114 und die Verbraucherausgang-Einrichtung116 verbunden sind. So sind die PV-Eingang-Schnittstelle112, die Netzanschluss-Schnittstelle114 und die Verbraucherausgang-Einrichtung116 in dem Koppelpunkt118 elektrisch gekoppelt. Die Verbraucherausgang-Einrichtung116 weist eine Leitungsschutz-Einrichtung120 auf, die bei Überschreiten eines Schwellwerts für eine elektrische Leistung122 beziehungsweise elektrische Energie122 in der Verbraucherausgang-Einrichtung120 eine elektrische Verbindung in der Verbraucherausgang-Einrichtung116 trennt, sodass der elektrische Verbraucher102 nicht weiter mit elektrischer Energie122 versorgt wird und eine physikalische Verbindung zwischen Stromnetz106 und gleichzeitig oder alternativ der unabhängigen Energiequelle110 unterbrochen ist. 1 shows a block diagram of adevice 100 according to an embodiment of the present invention. Thedevice 100 is provided or designed for the combined operation of at least oneelectrical load 102 with mains power 104 from apower grid 106 and additionally or alternatively withelectrical energy 108 from one of thepower grid 106independent energy source 110 , In a preferred embodiment, the independent energy source is 110 a regenerative energy source. The device has aPV input interface 112 , apower connection interface 114 and aconsumer output device 116 on. ThePV input interface 112 is designed to feed theelectrical energy 108 from the from themains 106independent energy source 110 , Thepower connection interface 114 is trained to work with thepower grid 106 to be connected and to feed themains power 104 , Theconsumer outlet facility 116 is designed to connect the at least oneelectrical load 102 , Thedevice 100 has a crosspoint 118 on, in which thePV input interface 112 , thepower connector interface 114 and theconsumer outlet facility 116 are connected. So are thePV input interface 112 , thepower connector interface 114 and theconsumer outlet facility 116 in the crosspoint 118 electrically coupled. Theconsumer outlet facility 116 has aline protection device 120 on when exceeding a threshold forelectrical power 122 orelectrical energy 122 in theconsumer outlet facility 120 an electrical connection in theconsumer output device 116 separates so that theelectrical consumer 102 not continue withelectrical energy 122 is supplied and a physical connection betweenpower grid 106 and simultaneously or alternatively theindependent energy source 110 is interrupted.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Vorrichtung100 kann es sich um eine Variante der in1 gezeigten und beschriebenen Vorrichtung100 zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers102 mit Netzstrom104 aus einem Stromnetz106 und ergänzend oder alternativ mit elektrischer Energie108 aus einer von dem Stromnetz106 unabhängigen Energiequelle110 handeln. Die Vorrichtung umfasst eine PV-Eingang-Schnittstelle112, eine Netzanschluss-Schnittstelle114 und eine Verbraucherausgang-Einrichtung116. Die Schnittstellen112,114 sind über einen Koppelpunkt118 mit der Verbraucherausgang-Einrichtung116 verbunden. 2 shows a schematic representation of adevice 100 according to an embodiment of the present invention. In thedevice 100 it can be a variant of in 1 shown and describeddevice 100 for the combined operation of at least oneelectrical consumer 102 with mains power 104 from apower grid 106 and additionally or alternatively withelectrical energy 108 from one of thepower grid 106independent energy source 110 act. The device comprises aPV input interface 112 , apower connection interface 114 and aconsumer output device 116 , Theinterfaces 112 . 114 are over a crosspoint 118 with theconsumer output facility 116 connected.

Die Netzanschluss-Schnittstelle114 weist eine Freischaltstelle230 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Freischaltstelle230 als ein Schalter230 ausgeführt. Alternative Varianten können beispielsweise Taster, Weichen oder Sicherungen darstellen. Die Freischaltstelle230 ist ausgebildet, das an der Netzanschluss-Schnittstelle114 anschließbare Stromnetz106 von der Vorrichtung100 elektrisch zu trennen.Thepower connection interface 114 has anactivation point 230 on. In the embodiment shown, the unlockingpoint 230 as aswitch 230 executed. Alternative variants can represent, for example, buttons, switches or fuses. Therelease point 230 is trained, that at themains connection interface 114connectable power grid 106 from thedevice 100 to disconnect electrically.

Die Vorrichtung100 ist mit einem elektrischen Speicher232 verbunden. Der elektrische Speicher232 ist über einen Schalter234 mit der PV-Eingang-Schnittstelle112 verbunden. Die Vorrichtung100 ist mit einem zuschaltbaren Generator236 verbunden, der mit der PV-Eingang-Schnittstelle112 über einen Schalter234 verbunden ist.Thedevice 100 is with anelectrical storage 232 connected. Theelectric storage 232 is over aswitch 234 with thePV input interface 112 connected. Thedevice 100 is with aswitchable generator 236 connected to thePV input interface 112 via aswitch 234 connected is.

Die Vorrichtung100 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Steuerungseinrichtung238, die ausgebildet ist, einen Energiefluss und ergänzend oder alternativ Strom zwischen der PV-Eingang-Schnittstelle112, der Netzanschluss-Schnittstelle114 und der Verbraucherausgang-Einrichtung116 zu steuern. So kann der Anteil des Netzstroms104 aus einem Stromnetz106 und der Anteil der elektrischen Energie108 aus einer von dem Stromnetz106 unabhängigen Energiequelle110, die zusammen die einem elektrischen Verbraucher102 bereitgestellte elektrische Energie122 ergeben, variiert werden. Dabei kann zwischen 100% Netzstrom104 und 100% elektrischer Energie108 von der unabhängigen Energiequelle110 beliebig variiert werden.Thedevice 100 comprises in the embodiment shown acontrol device 238 that is designed to provide a power flow and, in addition or alternatively, power between thePV input interface 112 , thepower connection interface 114 and theconsumer outlet facility 116 to control. So can the share of the mains current 104 from apower grid 106 and the proportion ofelectrical energy 108 from one of thepower grid 106independent energy source 110 Together they are the oneelectrical consumer 102 providedelectrical energy 122 be varied. It can be between 100% power 104 and 100%electrical energy 108 from theindependent energy source 110 can be varied as desired.

Die Vorrichtung100 weist eine zweite Verbraucherausgang-Einrichtung240 zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers102 auf. Dabei sind die zweite Verbraucherausgang-Einrichtung240 und die zweite Verbraucherausgang-Einrichtung240 parallel angeordnet. Dabei besteht eine Verbindung zu dem Koppelpunkt118 über die Leitungsschutz-Einrichtung120. Die zweite Verbraucherausgang-Einrichtung240 weist einen Schalter242 auf, der ausgebildet ist, ansprechend auf ein von der Steuerungseinrichtung238 ausgegebenes Schaltsignal die elektrische Verbindung zu der zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 zu unterbrechen. Somit ist die Steuerungseinrichtung238 ausgebildet, einen Energiefluss zu der zumindest einen zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 derart zu steuern, dass diese nur mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn an der PV-Eingang-Schnittstelle112 mehr elektrische Energie eingespeist wird, als an der Verbraucherausgang-Einrichtung116 verbraucht wird. Dabei ist in einer Variante die Steuerungseinrichtung238 ausgebildet, das Schaltsignal zum Ansteuern des Schalters242 unter Verwendung einer Information über einen Zustand des Speichers232 und ergänzend oder alternativ des elektrischen Generators236 zu steuern.Thedevice 100 has a secondconsumer output device 240 for connecting anelectrical consumer 102 on. Here are the secondconsumer output device 240 and the secondconsumer output device 240 arranged in parallel. There is a connection to the crosspoint 118 over theline protection device 120 , The secondconsumer output device 240 has aswitch 242 on the is formed responsive to one of thecontroller 238 output switching signal, the electrical connection to the secondconsumer output device 240 to interrupt. Thus, the controller is 238 formed, a flow of energy to the at least one secondconsumer output device 240 such that it is only supplied with electrical energy when connected to thePV input interface 112 more electrical energy is fed in than at theconsumer output device 116 is consumed. In one variant, thecontrol device 238 designed, the switching signal for driving theswitch 242 using information about a state of thememory 232 and additionally or alternatively theelectric generator 236 to control.

In dem in2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Netzanschluss-Schnittstelle114 eine Netzüberwachungseinrichtung244 auf. Bei der Netzüberwachungseinrichtung244 handelt es sich insbesondere um einen Stromsensor244. Die Netzüberwachungseinrichtung244 stellt ein Netzüberwachungssignal246 bereit, wobei das Netzüberwachungssignal246 eine Information über eine Stromstärke und ergänzend oder alternativ eine Spannung und ergänzend oder alternativ eine Stromrichtung repräsentiert.In the in 2 illustrated embodiment, the power supply interface 114 anetwork monitoring device 244 on. At thenetwork monitoring device 244 it is in particular acurrent sensor 244 , Thenetwork monitoring device 244 provides anetwork monitoring signal 246 ready, with thenetwork monitoring signal 246 an information about a current and additionally or alternatively a voltage and additionally or alternatively represents a current direction.

Die von dem Stromnetz106 unabhängige Energiequelle110 umfasst einen abregelbaren modulintegrierten Wechselrichter248 sowie ein Solarmodul250.The from themains 106independent energy source 110 includes a variable modulus-integratedinverter 248 as well as asolar module 250 ,

Die Steuerungseinrichtung238 ist über eine Steuerleitung mit dem zu schaltbaren Generator236 über eine weitere Steuerleitung mit dem Speicher232 über eine zusätzliche Steuerleitung mit der unabhängigen Energiequelle110 sowie weiterhin über eine Steuerleitung mit dem Schalter242 verbunden. Der Schalter230 ist ebenso wie die Netzüberwachungseinrichtung244 mit der Steuerungseinrichtung238 verbunden.Thecontrol device 238 is via a control line with theswitchable generator 236 via another control line with thememory 232 via an additional control line with theindependent energy source 110 and continue via a control line with theswitch 242 connected. Thedesk 230 is as well as thenetwork monitoring device 244 with thecontrol device 238 connected.

Mit der zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 sind elektrische Verbraucher252 verbunden beziehungsweise verbindbar, die als nicht notwendige elektrische Verbraucher charakterisierbar sind. So kann es sich bei den an der zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 angeschlossenen elektrischen Verbrauchern252 beispielsweise um Ladegeräte handeln, die nur bedient werden beziehungsweise die nur mit elektrischer Energie oder Strom versorgt werden, wenn die unabhängige Energiequelle110 beziehungsweise die mit dieser parallel geschalteten Speicher232 und ergänzend oder alternativ der zu schaltbaren Generator236 ausreichend elektrische Energie zur Versorgung der an der Verbraucherausgang-Einrichtung116 und zusätzlich der an der zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 angeschlossenen elektrischen Verbraucher252 zur Verfügung stellen.With the secondconsumer output device 240 areelectrical consumers 252 connected or connectable, which are characterized as unnecessary electrical consumers. So it may be at the secondconsumer output device 240 connectedelectrical consumers 252 For example, to act chargers that are only operated or are only supplied with electrical energy or electricity, if theindependent energy source 110 or the memory connected in parallel with this 232 and additionally or alternatively theswitchable generator 236 sufficient electrical energy to supply to theconsumer output device 116 and additionally at the secondconsumer output device 240 connectedelectrical consumers 252 provide.

In einer Variante der vorgestellten Vorrichtung können Verbraucherausgang-Einrichtungen116,240 elektronisch und ergänzend oder alternativ mechanisch, wie beispielsweise mit einem Schiebeschalter, umgeschaltet werden, um von einem einer Verbraucherausgang-Einrichtung116 zugeordneten Verhalten zu einem einer zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung240 zugeordneten Verhalten umzuschalten und umgekehrt.In a variant of the presented deviceconsumer output devices 116 . 240 electronically and additionally or alternatively mechanically, such as with a slide switch, to be switched from one of aconsumer output device 116 associated behavior to a secondconsumer output device 240 switch associated behavior and vice versa.

Ferner weist in der gezeigten Variante die PV-Eingang-Schnittstelle112 zwei induktiv koppelbare Spulen254 auf, die ausgebildet sind, die elektrische Energie abschnittsweise drahtlos von der vom Stromnetz106 unabhängigen Energiequelle110 an die PV-Eingang-Schnittstelle112 zu übertragenFurthermore, in the variant shown, thePV input interface 112 two inductively coupled coils 254 on, which are formed, the electrical energy in sections wirelessly from thepower grid 106independent energy source 110 to thePV input interface 112 transferred to

Mit anderen Worten ist in2 eine neuartige Funktionsbox100 zum sicheren kombinierten Betrieb von Verbrauchern102,252 mit Strom108 aus PV-Kleinsystemen110 und Netzstrom104 dargestellt.In other words, in 2 anovel function box 100 for safe combined operation ofconsumers 102 . 252 withelectricity 108 fromsmall PV systems 110 and mains power 104 shown.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung beschreibt ein Konzept für die elektrisch abgesicherte Installation eines Fotovoltaik-Kleinsystems110 durch einen Heimwerker oder Laien. Jeder Laie kann dieses System100 zuhause installieren, und der Leitungsschutz beziehungsweise Leistungsschutz bleibt weiterhin gewahrt.One aspect of the present invention describes a concept for the electrically secured installation of a smallphotovoltaic system 110 by a home improvement or layman. Every layman can use thissystem 100 at home, and the line protection or power protection remains in place.

Vorteilhaft bietet die Vorrichtung100 einen Aufbau ohne einen Elektriker und eine leichte Handhabung. Dabei ist keine Leitungsüberlastung möglich durch eine interne Absicherung nach Zusammenführung von Netzstrom104 und PV-Strom108. So ist ein Betreiben von Verbrauchern über Solarmodul(e)250 und/oder Netz106 möglich, je nach aktuell zur Verfügung stehender Solarleistung. Eine Priorisierung von an der Box100 angeschlossenen Verbrauchern ist möglich. Entweder wird nur Solarstrom108 genutzt, oder alternativ Solarstrom108 und Netzstrom104. Alternativ wird nur Netzstrom104 genutzt. Eine Steuerung236 ist ausgebildet unter der Vorgabe, dass Verbraucher102 immer versorgt werden müssen. Optional ist ein Anschluss von einem Generator236 und einem Speicher232 möglich. Optional kann eine berührungslose Strom-Übertragung durch Fensterscheiben mittels zwei induktiv koppelbarer Spulen254 integriert oder kombiniert werden.Advantageously, the device offers 100 a setup without an electrician and easy handling. In this case, no line overload is possible due to an internal fuse after the connection ofmains power 104 andPV power 108 , So is a consumer operation via solar module (s) 250 and / ornetwork 106 possible, depending on the currently available solar power. A prioritization of thebox 100 Connected consumers is possible. Either onlysolar power 108 used, or alternativelysolar power 108 andmains power 104 , Alternatively, onlymains power 104 used. Acontroller 236 is educated under the requirement thatconsumers 102 always have to be supplied. Optional is a connection from agenerator 236 and amemory 232 possible. Optionally, a non-contact power transmission through windows by means of two inductively coupledcoils 254 integrated or combined.

Im Folgenden wird die von der elektrischen Energiequelle110 bereitgestellte elektrische Energie108 auch entsprechend einer Variante des gezeigten Ausführungsbeispiels als PV-Strom108 bezeichnet. Weiterhin werden für die Vorrichtung100 auch die Begriffe Funktionsbox100 oder System100 genutzt.The following is the source ofelectrical energy 110 providedelectrical energy 108 also according to a variant of the embodiment shown as aPV power 108 designated. Furthermore, for thedevice 100 also theterms function box 100 orsystem 100 used.

Die in der2 dargestellte Funktionsbox100 verfügt über zwei bis drei Eingänge112,114 und ein bis zwei Ausgänge116,240 sowie über einen angeschlossenen Speicher232: Der eine Eingang112 besteht aus der Leitung, die den Stromfluss108 aus dem Fotovoltaik-Modul250 überträgt. Diese Übertragung kann beispielsweise durch eine induktive Übertragung über die Fensterscheibe realisiert werden. Dies stellt eine optionale Premium-Lösung dar. Der Anschluss kann stattdessen auch konservativ über ein normales, durchgängiges Kabel gelöst werden.The in the 2 illustratedfunction box 100 has two to threeentrances 112 . 114 and one to twooutputs 116 . 240 as well as via a connected memory 232 : The oneentrance 112 consists of the wire that controls the flow ofelectricity 108 from thephotovoltaic module 250 transfers. This transmission can be realized for example by an inductive transmission through the window pane. This is an optional premium solution. Instead, the connection can also be achieved conservatively via a standard, continuous cable.

Der zweite Eingang114 der Funktionsbox100 ist ein Kabel, das an jede beliebige Steckdose in einem Haushalt angeschlossen werden kann. Die Funktionsbox100 selbst regelt auf intelligente Weise die Mischung zwischen PV-Strom108 und Netzstrom104. Diese Funktion übernimmt die eingebaute Regelung238. Ein wesentliches Prinzip ist, dass PV-Strom108 immer Vorrang gegenüber Netzstrom104 hat. Dies ist sinnvoll, da die Stromgestehungskosten von PV-Strom108 in Privathaushalten unter den Strombezugskosten für Netzstrom104 liegen. Technisch realisiert wird dieses Prinzip durch einen Stromsensor244 in der Leitung zum Stromnetz106 und durch die eingebaute Regelung238, die auf den Stromfluss in die gewünschte Richtung regelt. In die Funktionsbox100 ist ein zusätzlicher Leitungsschutz120 eingebaut, da der zusätzliche PV-Strom108 die nachfolgende Leitung ansonsten möglicherweise überlasten würde. Die angeschlossenen Verbraucher102,240 mit Priorität 1 oder Priorität 2 sind daher insgesamt über zwei Leistungsschutzautomaten120 oder Leitungsschutzautomaten120 abgesichert: der Leistungsschutz im Sicherungskasten und der Leistungsschutz oder Leitungsschutz120 in der Funktionsbox100. Der erste Leitungsschutz sichert die Leitung von Sicherung bis zu Funktionsbox100, der zweite Leitungsschutz120 die Leitung von Funktionsbox100 zu Verbrauchern102,252.Thesecond entrance 114 thefunction box 100 is a cable that can be connected to any outlet in a household. Thefunction box 100 itself intelligently controls the mix betweenPV power 108 andmains power 104 , This function takes over the built-incontrol 238 , An essential principle is thatPV power 108 always take precedence overmains power 104 Has. This makes sense, since the electricity generation costs ofPV electricity 108 in households under the electricity procurement costs forutility power 104 lie. Technically, this principle is realized by acurrent sensor 244 in the line to thepower grid 106 and through the built-inscheme 238 , which regulates the flow of current in the desired direction. In thefunction box 100 is anadditional line protection 120 built-in because of theextra PV power 108 Otherwise, the subsequent line would probably overload. Theconnected consumers 102 . 240 with priority 1 or priority 2 are therefore more than twopower protection machines 120 orautomatic circuit breakers 120 protected: the power protection in the fuse box and the power protection orline protection 120 in thefunction box 100 , The first line protection secures the line from fuse tofunction box 100 , thesecond line protection 120 the management offunction box 100 toconsumers 102 . 252 ,

Bei der Steckdose für die Verbraucher102 mit der Priorität 1 wird gewährleistet, dass die Verbraucher102 immer ausreichend Strom beziehen können. Reicht der PV-Strom108 temporär für die angeschlossenen Verbraucher102 nicht aus, so wird zusätzlicher Netzstrom104 verwendet. Dies ist sinnvoll für wichtige Verbraucher102 wie beispielsweise einen Kühlschrank. Außerdem können Verbraucher252 mit der Priorität 2 angeschlossen werden: Dieser Anschluss240 ist für sogenannte Komfortverbraucher252 gedacht, die laufen können, aber nicht laufen müssen. Ein Beispiel hierfür sind Akku-Ladegeräte, bei denen die Aufladung ihrer Akkus nicht zeitkritisch ist. Verbraucher mit der Priorität 2 werden nur dann mit Strom122 versorgt, wenn alle Verbraucher102 mit der Priorität 1 bereits ausreichend Strom erhalten haben. Bei hohem Kostendruck für die Produktion einer solchen Funktionsbox100 können die Verbraucheranschlüsse240 mit der Priorität 2 optional weggelassen werden. Die Regelung238 in der Funktionsbox100 ist für das Einspeise-Management ins öffentliche Stromnetz106 verantwortlich. Je nach Vertrag mit dem Energieversorgungsunternehmen kann die Regelung238 den temporär überflüssigen Strom vergütet oder unvergütet ins öffentliche Stromnetz106 einspeisen oder alternativ den Wechselrichter248 abregeln. Bei der Abregelung wird der Wechselrichter248 in einen anderen als den optimalen Betriebspunkt gefahren, sodass nur noch so viel Strom erzeugt wie verbraucht wird. In diesem Fall findet zu keinem Zeitpunkt eine Einspeisung statt.At the outlet for theconsumer 102 Priority 1 ensures thatconsumers 102 always be able to draw sufficient electricity. Reaches thePV power 108 temporarily for theconnected consumers 102 not out, so willadditional mains power 104 used. This makes sense forimportant consumers 102 such as a refrigerator. Besides, consumers can 252 to be connected with Priority 2: Thisport 240 is for so-calledcomfort consumers 252 thought that can run, but do not have to run. An example of this are battery chargers, in which the charging of their batteries is not time-critical. Consumers with Priority 2 only getpower 122 supplied when allconsumers 102 have already received sufficient electricity with priority 1. At high cost pressure for the production of such afunction box 100 can theconsumer connections 240 with the priority 2 optionally omitted. Theregulation 238 in thefunction box 100 is for the feed-in management in thepublic power grid 106 responsible. Depending on the contract with the utility, the scheme may 238 remunerated temporarily superfluous electricity or not discharged into thepublic grid 106 feed in or alternatively theinverter 248 abregeln. During the shutdown, the inverter is 248 moved to another than the optimal operating point, so that only generates as much power as is consumed. In this case, no feed takes place at any time.

In2 ist ein Schalter230 an der Netzleitung erkennbar. Dieser Schalter230 kann bei Bedarf geöffnet werden, um einen Inselbetrieb des Systems100 zu ermöglichen. Ohne diesen Schalter230 wäre die Stromfreiheit der Leitung beispielsweise bei nötigen Arbeiten an der Leitung beziehungsweise an dem Stromnetz106 in der Straße nicht gewährleistet. Mit dem eingebauten Schalter230 bietet die Funktionsbox100 den zusätzlichen Vorteil, dass die Funktionsbox100 eine Stromversorgung bei Stromausfall (des Stromnetzes106) im Inselbetrieb ermöglicht.In 2 is aswitch 230 recognizable on the power line. Thisswitch 230 can be opened on demand to an island operation of thesystem 100 to enable. Without thisswitch 230 For example, the absence of current in the line would be necessary for work on the line or on thepower grid 106 not guaranteed in the street. With the built-inswitch 230 offers thefunction box 100 the added benefit of having the function box 100 a power supply in case of power failure (of the mains 106 ) in island operation.

Neben den Verbrauchern252 mit der Priorität 2 gibt es weitere Optionen für eine Erweiterung der Funktionsbox100. Es kann ein weiterer Generator236, beispielsweise ein Dieselgenerator236, an die Funktionsbox100 angeschlossen werden. Diese Funktionalität ähnelt der Funktion des Netzanschlusses114 und kann entweder stattdessen oder zusätzlich eingebaut werden. Auch bei der Stromleitung zum Generator236 ist ein Schalter234 für eine Unterbrechung eingebaut, um auch mit dieser Option einen Inselbetrieb des Systems100 zu ermöglichen. Eine andere Option ist der Einbau eines Speichers232, der ein Ungleichgewicht in Erzeugung und Verbrauch über die Zeit ausgleichen kann.In addition toconsumers 252 with priority 2, there are further options for extending thefunction box 100 , It may be anothergenerator 236 , for example, adiesel generator 236 , to thefunction box 100 be connected. This functionality is similar to the function of thegrid connection 114 and can be installed either instead or additionally. Also with the power line to thegenerator 236 is aswitch 234 built-in for an interruption to even with this option an island operation of thesystem 100 to enable. Another option is to install amemory 232 which can offset an imbalance in production and consumption over time.

Gerade bei Strom aus Fotovoltaik-Modulen250 ist dies sinnvoll, da der maximale PV-Strom108 mittags um 12 Uhr erzeugt wird, und da zu dieser Zeit häufig wenig Verbrauch stattfindet. Eine Möglichkeit für den Speicher232 sind die Akkus von E-Bikes, womit eine Synergie zwischen verschiedenen Vorrichtungen geschaffen wird. Wenn das E-Bike gerade nicht verwendet wird, gleicht sein Akku die zeitlichen Stromschwankungen im häuslichen Stromnetz aus. Durch den Einbau eines Speichersystems232 wird der Eigenverbrauch des Fotovoltaik-Stroms108 erhöht. Eine weitere optionale Funktion ist ein Schalter an der Steckdose für jeden Verbraucher. Somit kann ohne ein Umstecken des Kabels für jeden Verbraucher102,252 entschieden werden, ob er derzeit ein Verbraucher102 mit Priorität 1 oder ein Verbraucher252 mit Priorität 2 ist.Especially with electricity fromphotovoltaic modules 250 This makes sense because the maximum PV current 108 At noon at 12 noon is generated, and since there is often little consumption at this time. A possibility for thememory 232 are the batteries of e-bikes, creating a synergy between different devices. When the e-bike is not in use, its battery compensates for the temporal fluctuations in the power grid. By installing astorage system 232 becomes the self-consumption of thephotovoltaic power 108 elevated. Another optional feature is a switch on the outlet for each consumer. Thus, without a plugging of the cable for eachconsumer 102 . 252 be decided if he is currently aconsumer 102 with priority 1 or aconsumer 252 with priority 2.

3 zeigt eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind zwei induktiv koppelbare und/oder gekoppelte Spulen254, die zwischen die in1 oder2 beschriebene PV-Eingang-Schnittstelle112 und die ebenda beschriebene unabhängige Energiequelle110 anordenbar sind, elektrische Energie von der unabhängigen Energiequelle abschnittsweise drahtlos an die PV-Eingang-Schnittstelle zu übertragen. Bei den zwei induktiv koppelbaren und ergänzend oder alternativ gekoppelten Spulen254 kann es sich um die in2 gezeigten zwei induktiv koppelbaren Spulen254 handeln. Die zwei induktiv koppelbaren Spulen254 können als ein Übertrager254 bezeichnet werden. 3 shows a schematic representation of the partial wireless energy transmission according to an embodiment of the present invention. Shown are two inductively coupled and / or coupledcoils 254 between the in 1 or 2 describedPV input interface 112 and the independent energy source described here 110 can be arranged to transmit electrical energy from the independent energy source in sections wirelessly to the PV input interface. In the case of the two inductively coupled and additionally or alternatively coupledcoils 254 can it be in the 2 shown two inductively coupledcoils 254 act. The two inductively coupledcoils 254 can as atransformer 254 be designated.

Eine Quelle360 ist mit einem Wechselrichter362 verbunden. Der Wechselrichter362 ist mit einem Eingang der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 verbunden. Ein Ausgang der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 ist über einen weiteren Wechselrichter364 mit einem Verbraucher366 verbunden. Bei der Quelle360 kann es sich um eine in1 oder2 gezeigte und beschriebene unabhängige Energiequelle110 handeln. In dem Wechselrichter362 wird die Eingangsspannung in eine Hochfrequenz Spannung gewandelt und an den Übertrager254 beziehungsweise an eine Spule der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 geleitet. Die von der zweiten der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 aufgenommene Hochfrequenzspannung wird in dem Wechselrichter364 in eine Ausgangsspannung gewandelt und dem Verbraucher366 bereitgestellt.Asource 360 is with aninverter 362 connected. Theinverter 362 is with an input of the two inductively coupledcoils 254 connected. An output of the two inductively coupled coils 254 is about anotherinverter 364 with aconsumer 366 connected. At thesource 360 can it be an in 1 or 2 shown and describedindependent energy source 110 act. In theinverter 362 the input voltage is converted into a high frequency voltage and to thetransformer 254 or to a coil of the two inductively coupled coils 254 directed. The of the second of the two inductively coupledcoils 254 Recorded high-frequency voltage is in theinverter 364 converted into an output voltage and theconsumer 366 provided.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel in3 sind die zwei induktiv koppelbaren Spulen254 durch einen Isolator wie beispielsweise eine Fensterscheibe getrennt.In the embodiment shown in FIG 3 are the two inductively coupledcoils 254 separated by an insulator such as a windowpane.

4 zeigt eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung von AC-Netzspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die in3 beschriebene allgemeine Topologie ist in4 am Beispiel einer Topologie zur Übertragung einer AC-Netzspannung, das heißt einer Wechselspannung, dargestellt. Der in3 dargestellte Wechselrichter362 umfasst in der4 dargestellten Topologie einen Netzgleichrichter470, einen Zwischenkreis472 sowie einen HF-Inverter474 beziehungsweise Hochfrequenz-Wechselrichter474. Der in3 dargestellte weitere Wechselrichter364 umfasst einen Hochfrequenz-Gleichrichter476, auch als HF-Gleichrichter476 bezeichnet, einen weiteren Zwischenkreis478 sowie einen AC-Inverter480 beziehungsweise Wechselstrom-Inverter480. Bei dem Verbraucher366 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Wechselstrom-Last mit 50 Hz oder 60 Hz Netzfrequenz. 4 shows a schematic representation of the partial wireless power transmission of AC mains voltage according to an embodiment of the present invention. In the 3 described general topology is in 4 the example of a topology for transmitting an AC mains voltage, that is, an AC voltage represented. The in 3 illustratedinverter 362 includes in the 4 presented topology apower rectifier 470 , aDC link 472 as well as anHF inverter 474 orhigh frequency inverter 474 , The in 3 illustratedfurther inverters 364 includes ahigh frequency rectifier 476 , also asHF rectifier 476 denotes a furtherintermediate circuit 478 and anAC inverter 480 orAC inverter 480 , At theconsumer 366 In the exemplary embodiment shown, this is an AC load with 50 Hz or 60 Hz mains frequency.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbraucher366 um die in1 und2 beschriebene PV-Eingang-Schnittstelle112.In one embodiment, not shown, it is theconsumer 366 around the in 1 and 2 describedPV input interface 112 ,

5 zeigt eine schematische Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung eines Solar-Panels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung zur abschnittsweise drahtlosen Energieübertragung ist angelehnt an die in3 und4 dargestellten Topologien. Ein Solarmodul250 ist mit einem Wechselrichter248 verbunden. Der Wechselrichter248 ist über zwei induktiv koppelbare Spulen254 sowie einen weiteren Wechselrichter364 mit einem Verbraucher366 verbunden. Dabei steht der Verbraucher366 stellvertretend für eine Netzeinspeisung in ein Wechselstromnetz mit beispielsweise 50 Hz oder 60 Hz. Das Solarmodul250 stellt eine Gleichspannung in einem Bereich von 20 V bis 50 V bereit. Die von dem Solarmodul250 bereitgestellte Gleichspannung wird einem Wechselrichter248 in eine Hochfrequenz-Spannung gewandelt, von dem Übertrager254 über einen Isolator übertragen und in einem weiteren Wechselrichter364 in Wechselstrom mit der für die Netzeinspeisung geforderten 50 Hz oder 60 Hz gewandelt. 5 shows a schematic representation of the sections wireless energy transmission of a solar panel according to an embodiment of the present invention. The representation of the sections wireless energy transmission is based on the in 3 and 4 presented topologies. Asolar module 250 is with aninverter 248 connected. Theinverter 248 is via two inductively coupledcoils 254 as well as anotherinverter 364 with aconsumer 366 connected. This is theconsumer 366 representative of a grid connection to an AC grid with, for example, 50 Hz or 60 Hz. Thesolar module 250 provides a DC voltage in a range of 20V to 50V. The of thesolar module 250 provided DC voltage becomes aninverter 248 converted into a high-frequency voltage from thetransformer 254 transmitted via an isolator and in anotherinverter 364 converted into alternating current with the 50 Hz or 60 Hz required for the mains supply.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer induktiven Energieübertragung durch eine Fensterscheibe682 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Je eine der zwei induktiv koppelbaren oder gekoppelten Spulen254 ist auf sich gegenüberliegenden Seiten der Fensterscheibe682 angeordnet. Dabei kann die Fensterscheibe682 stellvertretend für einen Isolator682 oder eine elektrisch nicht-leitende Vorrichtung682 stehen, wie beispielsweise auch eine Trockenbauwand682 oder Ähnliches. 6 shows a schematic representation of an inductive energy transmission through awindow pane 682 according to an embodiment of the present invention. Depending on one of the two inductively coupled or coupledcoils 254 is on opposite sides of thewindowpane 682 arranged. In doing so, thewindowpane 682 representative of aninsulator 682 or an electricallynon-conductive device 682 stand, such as adrywall 682 or similar.

7 zeigt eine schematische Darstellung von zwei induktiv gekoppelten Spulen254 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Über einen ersten Anschluss784 ist die erste Übertragerspule786 der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 mit einem Netz oder einer Spannungsquelle verbindbar. So liegt in einem Ausführungsbeispiel an dem ersten Anschluss784 eine Wechselspannung mit 50 Hz oder 60 Hz an. Die erste Übertragerspule786 weist einen HF-Wechselrichter788 auf, der ausgebildet ist, eine am ersten Eingang784 anliegende Netzspannung in eine HF-Spannung/Strom zu wandeln. Die erste Übertragerspule786 ist an einem Isolator682 oder einer Fensterscheibe682 angeordnet. Auf einer der ersten Übertragerspule786 gegenüberliegenden Seite der Fensterscheibe682 ist eine zweite Übertragerspule790 der zwei induktiv koppelbaren Spulen254 angeordnet. Die zweite Übertragerspule790 weist einen weiteren HF-Wechselrichter792 auf, der ausgebildet ist, die über die zwei induktiv gekoppelten Spulen254 übertragbare HF-Spannung/Strom in eine Netzspannung mit 50 Hz, respektive 60 Hz zu wandeln und an einem zweiten Anschluss794 bereitzustellen. 7 shows a schematic representation of two inductively coupledcoils 254 according to an embodiment of the present invention. About afirst connection 784 is thefirst transformer coil 786 the two inductively coupledcoils 254 connectable to a mains or a voltage source. Thus, in one embodiment, the first port is located 784 an alternating voltage of 50 Hz or 60 Hz. Thefirst transformer coil 786 has anRF inverter 788 on which is formed, one at thefirst entrance 784 applied mains voltage to an RF voltage / current to convert. Thefirst transformer coil 786 is on aninsulator 682 or awindowpane 682 arranged. On one of thefirst transformer coil 786 opposite side of thewindowpane 682 is asecond transformer coil 790 the two inductively coupledcoils 254 arranged. Thesecond transformer coil 790 has anotherRF inverter 792 who is trained over the two inductively coupledcoils 254 transferable RF voltage / current into a mains voltage of 50 Hz, respectively 60 Hz and to asecond connection 794 provide.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zwei induktiv koppelbaren Spulen254, das heißt die erste Übertragerspule786 sowie die zweite Übertragerspule790 über eine Befestigung796, die hier als Saugnapf796 ausgeführt ist, mit der Fensterscheibe682 verbunden beziehungsweise an dieser lösbar befestigt. Die erste Übertragerspule786 weist in einer Achse der ersten Übertragerspule786 eine LED798 auf. Diese kann eine Montage und Ausrichtung der zweiten Übertragerspule790 erleichtern. So kann ein Anwender die erste Übertragungsspule786 an einer Fensterscheibe montieren und dann durch ein Loch im Bereich der Achse der zweiten Übertragerspule790 mittels einer Sichtkontrolle anhand der LED798 ausrichten.In the embodiment shown, the two inductively coupledcoils 254 that is thefirst transformer coil 786 as well as thesecond transmitter coil 790 over afortification 796 that's here as asuction cup 796 is executed, with thewindow 682 connected or attached to this releasably. Thefirst transformer coil 786 points in an axis of thefirst transformer coil 786 anLED 798 on. This can be an assembly and alignment of thesecond transmitter coil 790 facilitate. So a user can use thefirst transmission coil 786 Mount on a windowpane and then through a hole in the axis of thesecond transmitter coil 790 by means of a visual inspection using theLED 798 align.

Ein Aspekt des vorgestellten Ausführungsbeispiels ist eine Durchführung von Energie durch einen Isolator682, beispielsweise ein Fenster682, eine Tür682 oder eine dünne Wand682. Angeboten werden kabelgebundene Durchführungen bisher nur im Bereich Satellitenempfang und Netzwerk oder Informationstechnik. Das Prinzip beruht darauf, die Leitungen möglichst flach und flexibel zu gestalten und durch die Dichtungen von Fenstern oder Türen zu legen. Bei dünnen Wänden (beispielsweise Gipskartonplatten) ist solch eine Spaltdurchführung jedoch nicht anwendbar. Der für Leistungsübertragung notwendige Leiterquerschnitt und die nötige Isolierung würden eine Anwendung leitungsgebundener Stromführungen in gleicher Weise durch den Rahmen eher unpraktikabel machen, da das Kabel dennoch relativ dick wäre.One aspect of the presented embodiment is a passage of energy through aninsulator 682 for example, awindow 682 , adoor 682 or athin wall 682 , So far, cable-based implementations are only offered in the area of satellite reception and network or information technology. The principle is based on making the lines as flat and flexible as possible and laying them through the seals of windows or doors. For thin walls (such as plasterboard), however, such a gap feedthrough is not applicable. The necessary for power transmission conductor cross-section and the necessary insulation would make an application of wired current leads in the same way through the frame rather impractical, since the cable would still be relatively thick.

In7 wird ein drahtlos realisierter Energietransport dargestellt. Mithilfe einer induktiven Übertragung, wie sie von drahtlosen Ladegeräten (beispielsweise elektrische Zahnbürste) bekannt ist, kann die Energie durch Fenster, Türen oder andere Isolatoren übertragen werden. Ein Aspekt ist die induktive Energie-Übertragung durch eine Tür oder ein Fenster oder ein beliebiges Bauteil, das nicht Mechanisch verändert werden soll. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist unabhängig von der eingespeisten Spannung an der Quelle oder der Spannung, die der Last zur Verfügung gestellt wird. Hier kann es sich von der Anwendung abhängig um AC- oder DC-Spannungen unterschiedlicher Höhe handeln. So ist es auch unabhängig von der übertragenen Leistung oder der dazu genutzten Frequenz.In 7 a wireless realized energy transport is shown. Using inductive transmission, as known from wireless chargers (such as electric toothbrushes), energy can be transmitted through windows, doors, or other insulators. One aspect is the inductive energy transfer through a door or window or any component that is not intended to be mechanically altered. The illustrated embodiment is independent of the applied voltage at the source or the voltage provided to the load. Here, the application can be dependent on AC or DC voltages of different heights. So it is also independent of the transmitted power or the frequency used.

Denkbare Anwendungen für die vorgestellte Idee sind eine Stromversorgung von Weihnachtsbeleuchtung, kleine Powertools beziehungsweise Ladestationen, Balkon-Bewässerungsautomaten, Regenwasser-Tauchpumpen, Terrassen-Beleuchtung oder Lampen. Wahlweise könnte die Sekundärseite direkt als Lampe (allg. Verbraucher) ausgeführt werden. Bei dem in5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Solar-Einspeisung wird ein von Solar-Panels generierter Strom durch die Fensterscheibe in eine Haussteckdose eingespeist. Für alle genannten Anwendungen kann die induktive Übertragung gleichzeitig als Schutztrennung nachDIN EN 61140 (VDE 0140-1) dienen.Conceivable applications for the presented idea are a power supply of Christmas lights, small power tools or charging stations, balcony watering machines, rainwater submersible pumps, patio lighting or lamps. Optionally, the secondary side could be run directly as a lamp (general consumer). At the in 5 shown embodiment of a solar power supply generated by solar panels power is fed through the window in a house socket. For all these applications, the inductive transmission can simultaneously as protection separation after DIN EN 61140 ( VDE 0140-1 ) serve.

Vorteilhaft ist keine Außensteckdose oder Loch für die Kabeldurchführung notwendig. Dies ist insbesondere auch in einer Mietwohnung anwendbar. Durch „fehlende“ Löcher oder anderer baulicher Durchführungen gibt es keine Probleme mit Feuchtigkeit (Abdichtung), keine Kältebrücke durch Zugluft, kein Sicherheitsproblem durch geknickte oder gequetschte Kabel. Dabei eignet sich eine Umsetzung der vorgestellten Idee für eine schnelle Montage und Demontage. Weiterhin ist eine galvanische Trennung vergleichbar mit einem Trenntrafo beziehungsweise Trenntransformator automatisch gegeben. Dadurch wird die Sicherheit auf der Außenseite erhöht. Eine Berührung eines defekten Leiters führt nicht zu gefährlichen Strömen nach Erde.Advantageously, no external socket or hole for the cable bushing is necessary. This is especially applicable in a rented apartment. With "missing" holes or other structural feedthroughs, there are no problems with moisture (sealing), no cold bridge due to drafts, no safety problem caused by kinked or crushed cables. In this case, an implementation of the proposed idea for a quick assembly and disassembly is suitable. Furthermore, a galvanic isolation is comparable to a separation transformer or isolation transformer automatically given. This increases safety on the outside. A touch of a defective conductor does not lead to dangerous currents to earth.

Die Energieübertragung wird über zwei lose gekoppelte Spulen254 realisiert. Diese bilden einen Trafo mit großem „Luftspalt“. Die jeweilige Verbindung zum Fenster682 kann beispielsweise über einen Saugnapf796 hergestellt werden. Feste Installationen können auch geklebt oder geschraubt werden. Die beiden Seiten müssen gegenüber zentriert werden. Dazu können verschiedene Vorrichtungen genutzt werden. Denkbar wären beispielsweise ein Loch mit gegenüberliegender Lichtquelle798 (bei durchsichtigen Isolatoren, Glas), Magnetfeld-Sensoren sowie eine Auswertung der Feldstärke und Anzeige (beispielsweise Balken, Ampelfarben, Richtungspfeile als Positionierhilfe). Grundsätzlich werden folgende Bestandteile zur Übertragung eingesetzt: Von dem ersten Anschluss784 aus betrachtet ein Inverter788, der die Eingangsspannung in eine Hochfrequenz-Spannung (HF) umrichtet. Diese Hochfrequenz-Spannung ist an den eingesetzten Übertrager angepasst. Der Inverter788 kann aus mehreren Schaltungs-Stufen zur Umwandlung der Quellenspannungsform in die Hochfrequenz-Spannung bestehen. Auf der gegenüberliegenden Seite, das heißt, auf der Seite des zweiten Anschlusses794 ist ein Inverter792, der die auf der Sekundärseite des Übertragers254 anstehende HF-Spannung in die gewünschte Ausgangsspannung umrichtet. Der Inverter792 kann aus mehreren Schaltungs-Stufen zur Umwandlung der HF-Spannung in die gewünschte Ausgangsspannung bestehen.The energy transfer is via two loosely coupledcoils 254 realized. These form a transformer with a large "air gap". The respective connection to thewindow 682 For example, via asuction cup 796 getting produced. Fixed installations can also be glued or screwed. The two sides have to be centered opposite. For this purpose, various devices can be used. For example, a hole with an opposing light source would be conceivable 798 (with transparent insulators, glass), magnetic field sensors and an evaluation of the field strength and display (for example, beams, traffic light colors, directional arrows as positioning aid). Basically, the following components are used for transmission: From thefirst connection 784 from considered aninverter 788 which converts the input voltage into a high frequency voltage (RF). This high-frequency voltage is adapted to the transformer used. Theinverter 788 may consist of several circuit stages for converting the source voltage waveform to the high frequency voltage. On the opposite side, that is, on the side of thesecond connector 794 is aninverter 792 that is on the secondary side of thetransformer 254 pending RF voltage in the desired output voltage umricht. Theinverter 792 can consist of several circuit stages to convert the RF voltage to the desired output voltage.

8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren800 zum Schützen einer Zuleitung zu einem elektrischen Verbraucher, der mit elektrischer Energie aus Netzstrom aus einem Stromnetz und ergänzend oder alternativ elektrischer Energie aus einer von dem Stromnetz unabhängigen Energiequelle, insbesondere einer regenerativen Energiequelle, versorgbar ist, weist einen Schritt810 des Einlesens einer Information über eine elektrische Leistung in einer Verbraucherausgang-Einrichtung zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers sowie einen Schritt820 des Trennens einer elektrischen Verbindung der Verbraucherausgang-Einrichtung, wenn die Information über die elektrische Leistung einen Schwellwert für die elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung überschreitet. Dabei sind die Verbraucherausgang-Einrichtung, eine PV-Eingang-Schnittstelle und eine Netzanschluss-Schnittstelle in einem Koppelpunkt verbunden, um die PV-Eingang-Schnittstelle, die Netzanschluss-Schnittstelle und die Verbraucherausgang-Einrichtung elektrisch zu koppeln;
In einem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen optionalen Schritt830 des des Bereitstellens eines Steuersignals für die regenerative Energiequelle. Dabei werden im Schritt810 des Einlesens ein Netzüberwachungssignal, welches eine Information über eine Stromstärke und ergänzend oder alternativ eine Spannung und ergänzend oder alternativ eine Stromrichtung am Netzanschluss repräsentiert, und ein PV-Überwachungssignal, welches eine Information über eine elektrische Leistung an dem PV-Eingang repräsentiert, eingelesen. Das Steuersignal wird unter Verwendung des Netzüberwachungssignals, des PV-Überwachungssignals und ergänzend oder alternativ der eine Information über die elektrische Leistung auf der Zuleitung bestimmt, um die elektrische Leistung auf der Zuleitung auf einen Wert unter dem Schwellwert für die elektrische Leistung auf der Zuleitung zu regeln. 8th shows a flowchart of amethod 800 according to an embodiment of the present invention. Theprocedure 800 for protecting a supply line to an electrical consumer, which is supplied with electrical energy from mains electricity from a power grid and supplementarily or alternatively electrical energy from a power source independent of the power source, in particular a regenerative energy source, has astep 810 reading in information about electrical power in a consumer output device for connecting the at least one electrical load and astep 820 disconnecting an electrical connection of the consumer output device when the information about the electrical power exceeds a threshold value for the electric power in the consumer output device. In this case, the consumer output device, a PV input interface and a grid connection interface are connected in a crosspoint to electrically couple the PV input interface, the grid connection interface and the consumer output device;
In an embodiment shown here, the method includes anoptional step 830 of providing a control signal for the regenerative power source. It will be in thestep 810 reading in a network monitoring signal, which represents information about a current strength and additionally or alternatively a voltage and additionally or alternatively represents a current direction at the mains connection, and a PV monitoring signal representing information about an electrical power at the PV input read. The control signal is determined using the grid monitoring signal, the PV monitor signal and, additionally or alternatively, information about the electrical power on the supply line to control the electrical power on the supply line to a value below the electrical power threshold on the supply line ,

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 1965483 A1[0003]EP 1965483 A1[0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• DIN EN 61140[0063]DIN EN 61140[0063]
• VDE 0140-1[0063]VDE 0140-1[0063]

Claims (11)

Translated fromGerman

Vorrichtung (100) zum kombinierten Betreiben zumindest eines elektrischen Verbrauchers (102) mit Netzstrom (104) aus einem Stromnetz (106) und/oder elektrischer Energie (108) aus einer von dem Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110), insbesondere einer regenerativen Energiequelle (110), wobei die Vorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: eine PV-Eingang-Schnittstelle (112) zum Einspeisen der elektrischen Energie (108) aus der von dem Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110); eine Netzanschluss-Schnittstelle (114) zum Einspeisen des Netzstroms (104); eine Verbraucherausgang-Einrichtung (116) zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers (102), wobei in einem Koppelpunkt (118) die PV-Eingang-Schnittstelle (112), die Netzanschluss-Schnittstelle (114) und die Verbraucherausgang-Einrichtung (116) verbunden und/oder elektrisch gekoppelt und/oder elektrisch koppelbar sind; und eine Leitungsschutz-Einrichtung (120), der ein Teil der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) ist, wobei die Leitungsschutz-Einrichtung (120) ausgebildet ist, bei überschreiten eines Schwellwerts für eine elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) die elektrische Verbindung zu trennen.Contraption ( 100 ) for the combined operation of at least one electrical consumer ( 102 ) with mains power ( 104 ) from a power grid ( 106 ) and / or electrical energy ( 108 ) from one of the power grid ( 106 ) independent energy source ( 110 ), in particular a regenerative energy source ( 110 ), the device ( 100 ) has the following features: a PV input interface ( 112 ) for feeding the electrical energy ( 108 ) from the grid ( 106 ) independent energy source ( 110 ); a power connector interface ( 114 ) for feeding the mains current ( 104 ); a consumer output device ( 116 ) for connecting the at least one electrical load ( 102 ), where in a cross-point ( 118 ) the PV input interface ( 112 ), the power connector interface ( 114 ) and the consumer exit facility ( 116 ) and / or are electrically coupled and / or electrically coupled; and a line protection device ( 120 ), which forms part of the consumer exit facility ( 116 ), the line protection device ( 120 ) is formed when exceeding a threshold value for an electrical power in the consumer output device ( 116 ) to disconnect the electrical connection.Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Netzanschluss-Schnittstelle (114) eine Freischaltstelle (230), insbesondere einen Schalter (230) als Freischaltstelle (230), aufweist, die ausgebildet ist, das an der Netzanschluss-Schnittstelle (114) anschließbare Stromnetz (106) von der Vorrichtung (100) elektrisch zu trennen.Contraption ( 100 ) according to claim 1, wherein the network interface ( 114 ) an activation point ( 230 ), in particular a switch ( 230 ) as an activation point ( 230 ), which is formed at the power supply interface ( 114 ) connectable power grid ( 106 ) of the device ( 100 ) to be separated electrically.Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem elektrischen Speicher (232), der mit der PV-Eingang-Schnittstelle (112) verbunden und/oder verbindbar ist.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, with an electrical memory ( 232 ) connected to the PV input interface ( 112 ) is connected and / or connectable.Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem zuschaltbaren Generator (236), der mit der PV-Eingang-Schnittstelle (112) verbunden und/oder zuschaltbar ist.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, with a switchable generator ( 236 ) connected to the PV input interface ( 112 ) is connected and / or switchable.Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuerungseinrichtung (238), die ausgebildet ist, einen Energiefluss und/oder Strom zwischen der PV-Eingang-Schnittstelle (112), der Netzanschluss-Schnittstelle (114) und der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) zu steuern.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, with a control device ( 238 ), which is designed to control a flow of energy and / or electricity between the PV input interface ( 112 ), the power connector interface ( 114 ) and the consumer exit facility ( 116 ) to control.Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, mit zumindest einer zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung (116) zum Anschließen eines elektrischen Verbrauchers (102), wobei die Steuerungseinrichtung (238) ausgebildet ist, einen Energiefluss zu der zumindest einen zweiten Verbraucherausgang-Einrichtung (240) derart zu steuern, dass diese nur mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn an der PV-Eingang-Schnittstelle (112) mehr elektrische Energie (108) eingespeist wird, als an der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) verbraucht wird.Contraption ( 100 ) according to claim 5, with at least one second consumer output device ( 116 ) for connecting an electrical consumer ( 102 ), wherein the control device ( 238 ) is adapted, a flow of energy to the at least one second consumer output device ( 240 ) such that it is only supplied with electrical energy when at the PV input interface ( 112 ) more electrical energy ( 108 ) than at the consumer output facility ( 116 ) is consumed.Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Netzanschluss-Schnittstelle (114) eine Netzüberwachungseinrichtung (244), insbesondere einen Stromsensor (244), aufweist, wobei die Netzüberwachungseinrichtung (244) ein Netzüberwachungssignal (246) bereitstellt, wobei das Netzüberwachungssignal (246) eine Information über eine Stromstärke und/oder eine Spannung und/oder eine Stromrichtung repräsentiert.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the network connection interface ( 114 ) a network monitoring device ( 244 ), in particular a current sensor ( 244 ), wherein the network monitoring device ( 244 ) a network monitoring signal ( 246 ), wherein the network monitoring signal ( 246 ) represents information about a current intensity and / or a voltage and / or a current direction.Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die PV-Eingang-Schnittstelle (112) zwei induktiv koppelbare und/oder gekoppelte Spulen (254) aufweist, die ausgebildet sind, die elektrische Energie (108) zumindest abschnittsweise drahtlos von der vom Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110), insbesondere einer regenerativen Energiequelle (110), an die PV-Eingang-Schnittstelle (112) zu übertragen.Contraption ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the PV input interface ( 112 ) two inductively coupled and / or coupled coils ( 254 ), which are formed, the electrical energy ( 108 ) at least in sections wirelessly from the power grid ( 106 ) independent energy source ( 110 ), in particular a regenerative energy source ( 110 ), to the PV input interface ( 112 ) transferred to.Verfahren (800) zum Schützen einer Zuleitung zu einem elektrischen Verbraucher (102), der mit elektrischer Energie (108) aus Netzstrom (104) aus einem Stromnetz (106) und/oder elektrischer Energie (108) aus einer von dem Stromnetz (106) unabhängigen Energiequelle (110), insbesondere einer regenerativen Energiequelle (110), versorgbar ist, wobei das Verfahren (800) die folgenden Schritte aufweist: Einlesen (810) einer Information über eine elektrische Leistung in einer Verbraucherausgang-Einrichtung (116) zum Anschließen des zumindest einen elektrischen Verbrauchers, wobei die Verbraucherausgang-Einrichtung (116), eine PV-Eingang-Schnittstelle (112) und eine Netzanschluss-Schnittstelle (114) in einem Koppelpunkt (118) verbunden sind, um die PV-Eingang-Schnittstelle (112), die Netzanschluss-Schnittstelle (114) und die Verbraucherausgang-Einrichtung (116) elektrisch zu koppeln; Trennen (820) einer elektrischen Verbindung der Verbraucherausgang-Einrichtung (116), wenn die Information über die elektrische Leistung einen Schwellwert für die elektrische Leistung in der Verbraucherausgang-Einrichtung (116) überschreitet.Procedure ( 800 ) for protecting a supply line to an electrical consumer ( 102 ) powered by electrical energy ( 108 ) from mains ( 104 ) from a power grid ( 106 ) and / or electrical energy ( 108 ) from one of the power grid ( 106 ) independent energy source ( 110 ), in particular a regenerative energy source ( 110 ), the process ( 800 ) has the following steps: reading in ( 810 ) information about electrical power in a consumer output device ( 116 ) for connecting the at least one electrical load, wherein the consumer output device ( 116 ), a PV input interface ( 112 ) and a network interface ( 114 ) in a crosspoint ( 118 ) are connected to the PV input interface ( 112 ), the power connector interface ( 114 ) and the consumer exit facility ( 116 ) to couple electrically; Disconnect ( 820 ) an electrical connection of the consumer output device ( 116 ), when the information about the electrical power has a threshold value for the electric power in the consumer output device ( 116 ) exceeds.Verfahren (800) gemäß Anspruch 9, mit einem Schritt (830) des Bereitstellens eines Steuersignals für die regenerative Energiequelle, wobei im Schritt (810) des Einlesens ein Netzüberwachungssignal, welches eine Information über eine Stromstärke und/oder eine Spannung und/oder eine Stromrichtung an der Netzanschluss-Schnittstelle (114) repräsentiert, und ein PV-Überwachungssignal, welches eine Information über eine elektrische Leistung an der PV-Eingang-Schnittstelle (112) repräsentiert, eingelesen wird, und wobei das Steuersignal unter Verwendung des Netzüberwachungssignals, des PV-Überwachungssignals und/oder der eine Information über die elektrische Leistung auf der Zuleitung bestimmt wird, um die elektrische Leistung auf der Zuleitung auf einen Wert unter dem Schwellwert für die elektrische Leistung auf der Zuleitung zu regeln.Procedure ( 800 ) according to claim 9, with a step ( 830 ) of providing a control signal for the regenerative energy source, wherein in step ( 810 ) of reading in a network monitoring signal which contains information about a current intensity and / or a voltage and / or a current direction at the mains connection interface ( 114 ), and a PV monitor signal which contains information about electric power at the PV input interface ( 112 ), is read, and wherein the control signal is determined using the mains monitoring signal, the PV monitoring signal and / or the information about the electrical power on the supply line to the electrical power on the supply line to a value below the threshold for the regulate electrical power on the supply line.Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (800) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the method ( 800 ) according to one of claims 8 to 9, when the program product is executed on a device.

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