ES2630252T3

ES2630252T3 - Controlador de dispositivo de acumulación térmica

Info

Publication number: ES2630252T3
Application number: ES11731288.4T
Authority: ES
Inventors: Alan Mcdonald
Original assignee: Basic Holdings
Current assignee: Basic Holdings
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: WO2011154521A2; CL2012003468A1; DK2580832T3; AU2011263698B2; ZA201209378B; EP2580832B1; CA2801973A1; CN103190049B; EP2580832A2; AU2011263698A1; CN103190049A; US9370044B2; JP2013528349A; JP5898184B2; US20130146587A1; CA2801973C; KR20130048223A; WO2011154521A3

Abstract

Controlador (120, 520, 720) para gestionar la activación de por lo menos un elemento de calentamiento dentro de un dispositivo de acumulación térmica (600, 740), comprendiendo el controlador (120, 520, 720): a. una primera interfaz (200, 530) para recibir una señal desde un operador de red remoto (710) en relación con la disponibilidad de potencia dentro de una red de distribución de electricidad para la captación por el dispositivo de acumulación térmica (600, 740); b. un procesador (220, 730) configurado en la recepción de la señal para determinar si conmutar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) para captar la potencia disponible y proporcionar una señal de activación en respuesta positiva de dicha determinación; c. un conmutador (210, 710) en comunicación con el procesador y configurado en la recepción de la señal de activación para energizar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745), caracterizado por que el controlador (120, 520, 720) está configurado para: ajustar un punto de consigna preestablecido del dispositivo de acumulación térmica (600, 740) para permitir que el dispositivo reciba un calentamiento adicional por encima de lo que se requiere para la utilización normal del dispositivo; energizar selectivamente el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) dependiendo del estado actual del dispositivo de acumulación térmica (600, 740); y interrogar sobre los parámetros de funcionamiento actuales del dispositivo de acumulación térmica (600, 740) para establecer si se requiere un calentamiento adicional para satisfacer el punto de consigna preestablecido y para interaccionar en una interacción de señal bidireccional con el dispositivo de acumulación térmica (600, 740) en el momento de la decisión en cuanto a si energizar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745), estando el procesador (220) configurado para monitorizar, en la recepción de la señal desde el operador de red (710), si se requiere la activación del elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) para satisfacer el punto de consigna preestablecido del dispositivo de acumulación térmica (600, 740).

Description

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DESCRIPCION

Controlador de dispositivo de acumulacion termica.

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a redes de distribucion electrica y a la gestion de carga dentro de las mismas. La invencion se refiere mas particularmente a dispositivos de acumulacion termica proporcionados dentro de una red electrica y en particular a controladores para los mismos. Dentro del contexto de las presentes ensenanzas, el termino dispositivo de acumulacion termica incluye unos acumuladores de calor electrico que proporcionan calentamiento de espacios y acumuladores de agua que se calientan utilizando un elemento electrico. La invencion se refiere asimismo al control del funcionamiento de tales dispositivos de acumulacion termica en respuesta a variaciones en la carga esperada dentro de una red de distribucion electrica.

Antecedentes

Con el desarrollo de las tecnologfas ecologicas y la utilizacion de recursos renovables tales como la energfa eolica y de las olas para la provision de electricidad de la red principal cada vez mas compamas electricas estan considerando la utilizacion de tales recursos en la composicion de su suministro.

Aunque estos recursos renovables presentan muchas ventajas, incluyendo su sostenibilidad, son afectados por su falta de contribucion constante a la composicion global del suministro de la red. Por ejemplo, los aerogeneradores solo pueden proporcionar energfa cuando esta soplando viento y los convertidores de energfa de las olas requieren un patron de olas para proporcionar energfa. Ambos presentan consideraciones meteorologicas y climaticas que no coinciden necesariamente con los requisitos de carga de la red.

Como resultado de la fluctuacion en el suministro a partir de estos recursos de energfa renovable, los operadores de red tambien proporcionan normalmente fuentes de energfa tradicionales cuando definen la composicion global del origen de la energfa. Sin embargo estas fuentes de energfa “basadas en carbono” normalmente no pueden activarse inmediatamente y requieren tiempo para ponerse en marcha para garantizar que la red de distribucion no experimenta cafdas de tension o, de manera mas crftica, una falta de energfa completa. Para garantizar la existencia de energfa suficiente para la carga en un momento cualquiera, las fuentes de alimentacion predecibles normalmente siempre se hacen funcionar con la energfa transitoria que esta disponible durante el dfa a partir de los recursos renovables que se utilizan segun esten disponibles y segun se requiera. Sin embargo, cuando la energfa disponible a partir de tales recursos supera la carga en la red, el operador de la companfa de red normalmente desechara esa energfa desactivando la turbina eolica o similar con preferencia a la detencion de la fuente de alimentacion predecible. Este dilema de gestion de carga da como resultado que no se utilice toda la energfa disponible a partir del recurso renovable.

Se han considerado diferentes soluciones para tales problemas incluyendo las consideradas generalmente como dispositivos de acumulacion de energfa de red de distribucion en los que se acumula energfa electrica en horas en las que la producdon (a partir de centrales electricas) supera el consumo y las reservas se utilizan en horas en las que el consumo supera la produccion. Las soluciones consideradas contemplan alimentar baterfas para vehfculos electricos, comprimir aire y la utilizacion de volantes de inercia. Todos los anteriores, aunque son utiles para abordar las variaciones en la carga mejorando de ese modo la eficiencia y disminuyendo las perdidas de energfa, requieren una conversion a una red de distribucion de electricidad principal de acumulacion de energfa, lo que representa una solucion muycostosa.

Por tanto, existe un problema en la gestion de tales cargas de red para garantizar que pueda optimizarse la utilizacion de recursos renovables dentro de una red de distribucion interconectada.

El documento US5956462 da a conocer un sistema de distribucion de energfa electrica que utiliza senales de radio procedentes del distribuidor de energfa a un aparato tal como un calentador de agua, para informar a traves de un receptor, un microprocesador de la dasificacion de priori dad de energfa del distribuidor de energfa. El calentador de agua presenta una disposicion de sensores de temperatura que determina la temperatura promedio del tanque y permite que el microprocesador genere una clasificacion de necesidades de energfa para el calentador de agua. El microprocesador se programa con un algoritmo de decision que utiliza las dasificaciones de necesidades y prioridad para o bien encender o bien apagar el aparato.

Sumario

Se abordan estos y otros problemas mediante un controlador de dispositivo de acumulacion termica segun las ensenanzas de la presente invencion.

La presente invencion proporciona un controlador de acumulacion termica segun las reivindicaciones siguientes. Un controlador de este tipo permite la activacion selectiva de dispositivos de acumulacion termica que se distribuyen

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dentro de una red electrica de modo que se correlacione su funcionamiento con la energfa disponible a partir de recursos renovables.

Por lo tanto, la invencion proporciona un controlador de dispositivo de acumulacion termica segun la reivindicacion 1. Se proporcionan unas formas de realizacion ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

Estas y otras caracterfsticas de la presente invencion se pondran mas claramente de manifiesto haciendo referenda a los siguientes dibujos.

Breve descripcion de los dibujos

La presente invencion se describe a continuacion haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 representa en forma esquematica una parte de una red de la red de distribucion electrica segun las presentes ensenanzas.

La figura 2 representa un controlador segun las presentes ensenanzas.

La figura 3 representa en forma grafica el efecto de elevar el punto dentro de un calentador de agua sobre la captacion de energfa disponible.

La figura 4 representa en forma grafica una forma ejemplificativa de un calculo de tiempo de retardo segun las presentes ensenanzas.

La figura 5 representa un diagrama de bloques de un controlador alternative segun la presente memoria descriptiva.

La figura 6 representa una disposicion de redes segun las presentes ensenanzas.

Descripcion detallada de los dibujos

Se describiran a continuacion en la presente memoria unas disposiciones ejemplificativas proporcionadas segun las presentes ensenanzas para ayudar a la comprension de los beneficios de la presente invencion. Se entendera que tales disposiciones son ejemplificativas del tipo de controladores que podrfan proporcionarse y no pretende limitar la presente invencion a ninguna disposicion especffica ya que podrfan introducirse modificaciones a lo descrito en la presente memoria sin apartarse del alcance de la invencion.

Al abordar los problemas asoaados con la gestion de carga dentro de una red de distribucion electrica interconectada, los presentes inventores se han dado cuenta de que dentro de los dispositivos de acumulacion termica de red tales como acumuladores de calor electrico y acumuladores de agua podrfan alimentarse selectivamente para que coincidan con la energfa disponible dentro de la red de distribucion.

Los acumuladores de calor se conocen bien y comprenden generalmente un nucleo que consiste en un medio de acumulacion de calor (“elementos refractarios”) en una carcasa aislada. Los elementos de calentamiento se disponen en medio de los elementos refractarios para calentar los elementos refractarios. Generalmente, los acumuladores de calor se controlan localmente de modo que los elementos de calentamiento se enciendan durante unas horas en las que el suministro de electricidad es mas barato (horas “valle”), que es habitualmente durante la noche. Esto se ha programado convencionalmente en la instalacion de los calentadores, coinadiendo el momento de activacion de los elementos de calentamiento con unas horas anunciadas proporcionadas por el operador de red.

A partir de algunos proveedores de electricidad, pueden definirse uno o mas periodos valle durante el dfa, de modo que, por ejemplo el dfa incluye dos o mas periodos punta relativamente mas cortos con periodos valle entre ellos. Durante el periodo valle, se calientan los elementos refractarios por los elementos de calentamiento, normalmente hasta una temperatura de aproximadamente 650°C de modo que se acumula calor en los elementos refractarios. El aislamiento garantiza que la tasa de perdida de calor desde los elementos refractarios se reduzca hasta un nivel deseado. Durante el dfa, cuando la electriadad es mas cara, los elementos de calentamiento se apagan y el calor de los elementos refractarios de acumulacion de calor se irradia a la sala para calentar la sala. La cantidad de aislamiento afecta a la tasa de perdida de calor desde el nucleo a la sala. Este metodo de calentamiento es ventajoso porque es relativamente sencillo y economico de instalar, limpio durante la utilizacion y relativamente economico de hacer funcionar. Sin embargo, exsten varias desventajas.

Por ejemplo, dado que se acumula calor en los elementos refractarios durante el periodo valle (durante la noche), el nucleo alcanza su mayor temperatura por la manana temprano, normalmente a las 7:00 a.m. aproximadamente. Por consiguiente, la potencia calorffica procedente del acumulador de calor es la mayor a esta hora. Esto no es lo ideal puesto que la mayor parte de las personas son mas activas por la manana temprano (preparandose para ir al trabajo o al colegio, etc.) y asf se requiere menos calor. Despues de alcanzar su temperatura maxima por la manana, se

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pierde calordel nudeo durante el dia. La potencia calorifica disminuye de manera aproximadamente exponencial de modo que por la tarde, antes de que el nudeo se recargue con calor, la potencia calorifica puede ser bastante baja.

De modo analogo, se sabe como calentar agua dentro de un acumuladorde agua caliente domestico utilizando un elemento de calentamiento de inmersion. De manera deseable, tal calentamiento de agua es hasta un punto de consigna, normalmente de aproximadamente 60°C para abordar posibles problemas referentes a la contaminacion por bacterias Legionella. Normalmente, los acumuladores de agua domesticos presentan una capacidad de aproximadamente 150 litros y al estar bien aislados pueden calentarse en cualquier momenta durante el dia en la anticipacion de que a menos que se extraiga agua del acumulador, tal calor permanecera en el acumulador hasta que se requiera. Se sabe que utilizar la demanda en horas valle proporciona tal calentamiento a traves de la activacion de la bobina electrica que forma parte del calentador de inmersion durante los periodos valle.

En el contexto de la presente invencion se ha reparado en que en vez de alimentar los dispositivos en periodos predeterminados ajustados durante el dia, alimentandolos selectivamente durante periodos de alto suministro de energia a partir de recursos renovables tales como aerogeneradores es posible maximizar la captacion de la electricidad de fuentes renovables dentro de la red. Los poderes calorificos tipicos asociados con los acumuladores de calor son de 18 kW-hora al dia. Considerando que existen aproximadamente 8 millones de acumuladores de calor en el Reino Unido, esto representa una carga disponible para la red de distribucion de 100 MW-hora dentro de cada periodo de 24 horas.

Con el fin de proporcionar esta alimentacion selectiva de los dispositivos, la presente invencion proporciona un controlador que esta configurado para interconectarse entre el suministro de electricidad de la red principal y los elementos de calentamiento de los dispositivos de acumulacion termica, definiendo el controlador el suministro de electricidad a los elementos de calentamiento y, como resultado, la carga captada por los dispositivos de acumulacion termica en cualquier periodo del dia. De este modo, el controlador actua como un conmutador o valvula entre la energia electrica de la red principal y los elementos de calentamiento. El controlador responde a una serial recibida desde el operador de red en cuanto a la disponibilidad de energia en exceso dentro de la red y esta configurado para activar, con la recepcion de la serial, los elementos de calentamiento para que absorban parte de esa carga en exceso.

Se apreciara que esta funcion de captacion de carga del dispositivo de acumulacion termica representa una funcion secundaria del dispositivo. En el contexto ejemplificativo en el que el dispositivo de acumulacion termica es un acumulador de calor o un acumulador de agua, la funcion principal es proporcionar al usuario del dispositivo, respectivamente, calentamiento de espados o agua caliente segun se desee. Para ello, aunque es util que la captacion de energia disponible de la red pueda basarse en senales recibidas del operador de red, los presentes inventores se han dado cuenta de que es importante que dictaminar cuando recibir energia y efectuar un calentamiento del dispositivo de acumulacion termica no de como resultado una situacion en la que el dispositivo de acumulacion termica no haya recibido la energia apropiada como para permitirle satisfacer su demanda esperada. Para ello, el controlador se configura de manera deseable para monitorizar la capacidad disponible del dispositivo de acumulacion termica para satisfacer las demandas esperadas a lo largo de un periodo de tiempo futuro para garantizar que la capacidad satisface por lo menos esa demanda. Cuando se determina que la capacidad no satisface la demanda esperada, el controlador puede estar configurado para activar selectivamente la alimentacion del/de los elemento(s) de calentamiento, anulando cualquier serial recibida del operador de red para garantizar que se satisface la fundon principal del dispositivo de acumulacion termica. Esta funcion de anulacion puede configurarse para establecer periodos futuros de alta carga esperada dentro de la red y garantizar que la alimentacion de los elementos de calentamiento no coincide con esas altas cargas dentro de la red.

El controlador puede estar configurado ademas para seleccionar periodos de tiempo predeterminados dentro de cualquier dclo temporal, por ejemplo una duracion de 24 horas, como periodos de baja carga dentro de la red y activar selectivamente los elementos de calentamiento durante tiempos dentro de estos periodos de carga predeterminados independientemente de la recepcion de senales procedentes de la red. Por ejemplo, se sabe como alimentar convencionalmente estos dispositivos de acumulacion termica durante las horas de las 00:00 a las 07:00 en las que la carga de red es convencionalmente baja. Un controlador dentro del contexto de las presentes ensenanzas tambien podria estar configurado para seleccionar periodos de tiempo dentro de estos periodos predeterminados para activar selectivamente los elementos de calentamiento de tal manera que dentro de cualquier ciclo temporal, por ejemplo 24 horas, los elementos de calentamiento se activaran durante un periodo minimo para garantizar que el dispositivo de acumulacion termica nuncase agote hasta niveles completamente bajos.

La figura 1 representa una disposicion de red 100 ejemplificativa segun las presentes ensenanzas. Un proveedorde compahia de red 110 quesimboliza la red de distribucion de electricidad principal esta configurado para proporcionar energia a uno o mas usuarios dentro de la red de distribucion segun se requiera. En el esquema de la figura 1, se muestra un unico usuario 115, perose apreciara que este usuario es representative de una pluralidad de usuarios de electricidad dentro de la estructura de la red de distribucion. El usuario 115 comprende en esta disposicion ejemplificativa dispositivos de acumulacion termica primero 130 ysegundo 140. En este esquema ejemplificativo, los dispositivos primero 130 y segundo 140 se proporcionan como un acumulador de calor y un acumulador de agua, respectivamente, pero se apreciara que determinados usuarios poseeran multiples de cada uno de estos

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dispositivos y determinados usuarios no poseeran ninguno de ningun tipo particular. Se proporciona un controlador 120 en la trayectoria de energfa entre los dispositivos 130, 140 para controlar la provision de energfa a los elementos de calentamiento dentro de cada uno de los dos dispositivos. Aunque esta forma de realizacion muestra un unico controlador que controla cada uno de los dos dispositivos, se apreciara que cada dispositivo puede presentar su propio controlador dedicado.

La figura 2 representa con mayor detalle los componentes del controlador 120. El controlador presenta una interfaz de entrada 200 para recibir una serial procedente del operador de red referente a la disponibilidad de energfa para la captacion por los dispositivos de acumulacion termica. Esta serial puede proporcionarse en uno de varios tipos de senales diferentes. Por ejemplo la serial podna proporcionarse en un protocolo de comunicacion por cable o inalambrica. Los ejemplos de senales por cable incluyen utilizar las lmeas de energfa de red principal para transmitir una senal o incorporar un hilo piloto dedicado. Los ejemplos de senales inalambricas incluyen las utilizadas para redes de telecomunicaciones moviles, senales de radiofrecuencia, WiMax (RTM) o similares. Se apreciara que podnan utilizarse uno o mas de estos tipos de senales y no pretenden limitarse las presentes ensenanzas a un ejemplo especfico cualquiera de tipo de transmision de senales.

Podnan proporcionarse senales en una cualquiera de varias maneras diferentes. Por ejemplo, podna utilizarse una senal digital que comprende una pluralidad de bits para transmitir ordenes procedentes del operador de red al controlador. El controlador puede estar configurado para reconocer que una senal especfica es apropiada para ese controlador o ese tipo de controlador. Una disposicion de este tipo podna emplearse de la manera mas util cuando una pluralidad de controladores reciben simultaneamente senales procedentes del operador de red pero el operador desea activar selectivamente algunos controladores individuales de los controladores. Configurando inicialmente los controladores para reconocer y actuar sobre senales espedficas, entonces podnan transmitirse una pluralidad de senales de manera concurrente, pero cada uno de los controladores actuana segun lo apropiado para la senal destinada para ese controlador. De este modo, la pluralidad de controladores podnan agruparse en grupos o subconjuntos similares, y cada subconjunto reaccionana de manera diferente a la senal transmitida desde la red. De este modo, la carga tomada de la red podna controlarse selectivamente mediante activacion temporizada de los subconjuntos espedficos de dispositivos de acumulacion termica.

Con la recepcion de una senal que confirma que se desea que el dispositivo de acumulacion termica se active tomando de ese modo energfa disponible de la red, el controlador esta configurado para, segun sea apropiado y tal como se expone adicionalmente a continuacion, activar uno o mas de los dispositivos de acumulacion que estan acoplados a ese controlador. De manera deseable, esta activacion es a traves de un mecanismo de conmutacion 210 que acopla selectivamente los elementos de calentamiento de los dispositivos de acumulacion termica acoplados a la energfa disponible para energizar los mismos.

En una primera configuracion, la energizacion de los elementos de calentamiento se efectua inmediatamente con la recepcion de una senal de orden procedente del operador de red. Sin embargo, una segunda configuracion permite la energizacion selectiva dependiendo del estado actual del dispositivo de acumulacion termica. Tal como se expone anteriormente, cada dispositivo de acumulacion termica presenta normalmente un punto de consigna que define la capacidad de ese dispositivo. Calentar por encima de este punto de consigna puede provocar un dano al dispositivo a traves de sobrecalentamiento. Por ejemplo, en un acumulador de calor termico, normalmente requiere que se active el elemento de calentamiento durante un periodo de 7 horas en cualquier periodo de 24 horas para proporcionar el calentamiento necesario en las demas horas. Si el dispositivo de acumulacion se calienta de manera constante, las temperaturas de los elementos refractarios de acumulacion pueden superar su valor nominal.

En un acumulador de agua, una vez que la temperatura del agua ha alcanzado los 60 grados (o algun otro valor preajustado) el calentador normalmente no se activara para garantizar que el agua no se calienta excesivamente. En un entorno de calentamiento de agua en el que el agua va a utilizarse en un abastecimiento de agua domestico, tambien es importante garantizar que el usuario no puede sufrir quemaduras a traves de una provision de agua que esta demasiado caliente.

Siendo conscientes de estos dos posibles peligros, el controlador esta configurado de manera deseable para monitorizar, con la recepcion de una senal procedente del operador de red, si se requiere cualquier calentamiento adicional para satisfacer el punto de consigna preajustado. Si no se requiere calentamiento, por ejemplo cuando ya se han proporcionado 7 horas de calentamiento continuo o el dispositivo esta a su maxima temperatura, el controlador puede elegir no activar los elementos de calentamiento independientemente de la orden recibida. Esta capacidad del controlador para anular instrucciones recibidas de manera remota garantiza el funcionamiento seguro del dispositivo. El controlador incluye un procesador 220 que esta configurado para monitorizar la alimentacion de los dispositivos de acumulacion termica a lo largo de un periodo predeterminado. Esta monitorizacion puede ser uno o ambos de registrar el funcionamiento temporizado de los elementos de calentamiento durante un periodo de tiempo historico o establecer los parametros operatives actuales de los dispositivos de acumulacion termica para establecer si se requiere calentamiento adicional para satisfacer las condiciones del punto de consigna o no. Esta ultima disposicion puede requerir interrogar a los dispositivos reales por parte del controlador a traves de senales bidireccionales en el momento de la decision en cuanto a si enviar energfa a los elementos de calentamiento o no. En otra disposicion, un sensor ubicado conjuntamente con los dispositivos de acumulacion termica individuales

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puede transmitir de manera periodica el estado del dispositivo al controlador. Este estado, por ejemplo una temperature, puede almacenarse localmente en el controlador en una o mas memorias intermedias 225. Las memorias intermedias tambien pueden proporcionar un almacenamiento de datos para tablas de consulta o similares cuando se define una relacion entre la carga en porcentaje del dispositivo y la temperature. De este modo, el controlador puede procesar la temperatura real con relacion a la capacidad o el punto de consigna del dispositivo y definir el nivel de carga necesario para disponer del dispositivo a plena capacidad.

Tabla 1: Relacion ejemplificativa entre el % de carga y la temperatura del nucleo de un acumulador de calor.

% de carga: Temperatura del nucleo (°C)

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Tabla 2: Disposicion ejemplificativa entre el % de carga y la temperatura del agua de un calentador de agua

% de carga: Temperatura del agua (°C)

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En una modificacion de la disposicion descrita anteriormente, el controlador puede estar configurado para cambiar el punto de consigna del dispositivo de acumulacion termica para permitir que el dispositivo reciba calentamiento adicional por encima de lo que se requiere para la utilizacion normal del dispositivo. Un ejemplo de una disposicion de este tipo es cuando una caldera de agua presenta un primer punto de consigna de 60 grados centfgrados y el agua dentro del acumulador esta a 60 grados. El controlador puede estar configurado para proporcionar de manera temporal un segundo punto de consigna por encima del primer punto de consigna, por ejemplo 80 grados, y permitir un calentamiento del agua dentro del acumulador hasta esa temperatura para aumentar la carga dentro de la red para compensar la energfa disponible a partir de los recursos renovables. Se apreciara que tales disposiciones pueden realizarse tras la recepcion de senales especfficas de la red. La figura 3 representa un ejemplo de una disposicion de este tipo mediante la cual elevando la temperatura del punto de consigna del agua en 20°C, pueden acumularse 3,5 kWh adicionales de energfa adicional al dfa en un acumulador de 150 litros tfpico.

Otro ejemplo es en el contexto de un acumulador de calor en el que el punto de consigna es un calentamiento durante 7 horas dentro de un periodo recomendado de 24 horas pero la utilizacion del dispositivo, por ejemplo durante el invierno, permite la activacion de los elementos de calentamiento durante periodos de tiempo adicionales a medida que el calor acumulado se distribuye de manera activa durante el dfa. El controlador en esta configuracion se optimiza para monitorizar la temperatura real del dispositivo de acumulacion y permitir horas de calentamiento adicionales hasta una temperatura de punto de consigna en oposicion a que se alcance la hora.

De manera deseable, el controlador tambien esta configurado para garantizar que la funcion principal de los dispositivos de acumulacion termica se satisface siempre. Cabe recordar que estas funciones principales son la provision de calentamiento de espacios y agua caliente domestica segun sea apropiado. Utilizando el ejemplo de calentamiento de espacios, con el fin de proporcionar calor durante el dfa, es importante que el dispositivo de acumulacion se haya calentado previamente. En el caso en el que el calentamiento de los elementos se base unicamente en la provision de una senal procedente del operador de red, es posible en horas de poco viento o similares que la capacidad de la red no sea tal como para requerir la activacion de los dispositivos de acumulacion termica. En tal caso, el periodo de tiempo entre la activacion de los dispositivos de acumulacion termica podrfa superar el requerido para que el dispositivo de acumulacion mantenga suficiente calor para la distribucion como

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calentadorde espacios. Para garantizar que esto nosuceda, el controlador puede estar configurado para monitorizar la capacidad actual del dispositivo de acumulacion termica para proporcionar energia y el requisito esperado para el calor a lo largo de un periodo de tiempo futuro. Cuando el requisito esperado supera la capacidad, el controlador puede estar configurado para activar los elementos de calentamiento independientemente del hecho de que no se haya recibido ninguna serial desde la red que requiere activacion.

Se apreciara que tal carga esperada puede solaparse con periodos de alta carga tradicional dentro de la red. Por ejemplo, los periodos de las 17:00-19:00 son normalmente horas de alta carga dentro de una red electrica cuando se activan simultaneamente multiples dispositivos de cocdon. Estas tambien son unas horas en las que se requiere calentamiento. Para garantizar que el dispositivo de acumulacion termica se carga apropiadamente para proporcionar el calentamiento necesario, el controlador puede estar configurado para monitorizar la capacidad y la carga futuras y realizar un calentamiento de los elementos de calentamiento basandose en este pronostico. Este pronostico puede garantizar que el calentamiento del dispositivo de acumulacion termica para satisfacer la funcion principal no se solape con periodos ya de alta carga dentro de la red, ayudando asi a la gestion de carga de la red.

Se apreciara que con la recepcion de una serial para activar los elementos de calentamiento en una pluralidad de dispositivos de acumulacion termica que la activacion simultanea de esta pluralidad de dispositivos puede provocar un pico de tension temporal en la frecuencia de la red. Para mejorar esto, cada uno de los controladores puede estar configurado para activar sus elementos de calentamiento respectivos tras el transcurso de un periodo de retardo para garantizar que no se proporciona una activacion concurrente. Esto puede computarse basandose en una variable aleatoria, un tiempo fijo o similar. Tal cambio del momenta de inicio de una pluralidad de dispositivos puede ayudaren la gestion de carga a nivel de red.

Hasta este momenta, la activacion de los elementos de calentamiento se ha descrito haciendo referenda a la recepcion de una serial de inicio recibida desde la red en el controlador. Con la recepcion de una serial de estetipo, el controlador esta configurado para permitir el calentamiento hasta uno o mas de la recepcion de una serial de detencion posterior desde la red, el que se alcance un punto de consigna que representa la capacidad del dispositivo, o por ejemplo en el contexto de un calentador de espacios cuando la temperatura ambiente haya alcanzado un nivel deseado. En una modificacion de lo descrito hasta este momenta, la serial de activacion puede incluir un momenta de inicio y uno de detencion para el controlador o un momenta de inicio con una peticion de que se continue con el calentamiento del dispositivo hasta quese alcance un nivel de acumulacion recomendado.

La figura 4 muestra una disposicion de este tipo ejemplificativa mediante la cual el controlador recibe una serial a las 16:00 que representa una peticion para que el controlador proporcione al dispositivo de acumulacion termica a una carga del 65% a lo largo de un funcionamiento durante 4 horas (tiempo de carga). El controlador interroga al dispositivo y determina que su carga actual como porcentaje de la carga global en el nudeo del calentador a las 16:00 es del 55%.

El controlador de carga calculara entonces un momenta de inicio de retardo basandose en una tabla de consulta (tal como se tabula, por ejemplo, a partir de la tabla 1 anterior). En este caso, la diferencia en el nivel de carga es del 10% (65%-55%) de modo que esto es igual a un tiempo de retardo de 10 min. El controlador iniciara entonces un temporizador de cuenta atras ((CT, “countdown timer”) en este caso 4 horas). El calentador no se cargara hasta que haya transcurrido el tiempo de retardo (10 min). Al concluir los 10 minutos, el controlador de carga comparara la temperatura ambiente frente al punto de consigna de temperatura ambiente. Como esto es un periodo de dias 2, el punto de consigna de temperatura ambiente es el punto de consigna en la interfaz de usuario + 2°C (esto es para permitir un refuerzo en el periodo vespertino). Si la temperatura ambiente es <0,2°C por debajo de la temperatura ajustada, entonces se cargara el calentador. El calentador detendra la carga si cualquiera de las siguientes condidones es cierta:

la temperatura ambiente es igual a la temperatura ajustada.

la temperatura del nucleo esta por encima de la temperatura objetivo

ha transcurrido el tiempo de carga.

Se apreciara que un controlador segun las presentes ensenanzas permite una interfaz flexible entre los requisitos del operador de red para equilibrar la carga disponible con la carga en la red activando selectivamente dispositivos de acumulacion termica dentro de la red y los requisitos del usuario para gestionar su calentamiento (ya sea de espacios o abastecimiento de agua domestico). Convencionalmente, esta relacion se definio mediante definiciones estaticas de cuando podrian activarse los elementos de calentamiento, normalmente en horas de baja utilizacion de red tales como entre las 00:00 y las 07:00. Segun las presentes ensenanzas, el controlador permite un equilibrio adicional durante periodos del dia en los que la red presenta una capacidad adicional debido a la incorporacion de fuentes de energia renovable basandose en condidones meteorologicas favorables. Dado que el dispositivo de acumulacion termica puede comenzar a funcionar rapidamente para compensar la capacidad adicional, por ejemplo en un plazo de a proxi mad amenta 10 segundos, esto representa un recurso rapido de gran capacidad para contrarrestar el aumento de energia disponible dentro de la red. Para garantizar que la activacion selective de los elementos de calentamiento no da como resultado el deterioro en la funcion principal de estos dispositivos, el controlador se dota de una funcion de anulacion para garantizar que los dispositivos de acumulacion termica se

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alimentan adecuadamente en un periodo cualquiera para satisfacer sus requisitos de calentamiento futuros. Esto tambien podrfa realizarse en combinacion con tiempos de carga fijos. Por ejemplo si la companfa de red proporciona un mfnimo de 4 horas entre las 0:00 y las 7:00 y hasta 6 horas adicionales entre las 9:00 y las 24:00 (evitando de las 17:00 a las 19:00) el controlador puede optimizar la utilizacion de esa energfa hasta un punto de consigna de carga durante 7 horas para garantizar confort durante los periodos de calentamiento principales.

Haciendo referenda a la figura 5 y las tablas 3 y 4, se describe una disposicion de red 500 ejemplificativa adicional, con un proveedor de red u operador de red 110, un unico usuario 515 y un controlador 520 segun la presente memoria. Se apreciara que la disposicion de red 500 es similar a la disposicion de red 100 descrita anteriormente. En el esquema de la figura 5, se muestra un unico usuario 515, pero se apreaara que este usuario es representativo de una pluralidad de usuarios de electricidad dentro de la estructura de la red de distribucion. El usuario 515 comprende un primer dispositivo de acumulacion termica. En este esquema ejemplificativo, el primer dispositivo de acumulacion termica o aparato 600 es un acumulador de agua. Sin embargo, tal como se describio anteriormente, pueden utilizarse alternativamente diferentes dispositivos de acumulacion termica o pueden utilizarse en combinacion, por ejemplo, los acumuladores de calor. Se apreaara ademas que determinados usuarios pueden presentar multiples de cada uno de estos dispositivos y determinados usuarios no presentaran ninguno de ningun tipo particular. Un controlador 520 se proporciona en la trayectoria de energfa entre la red y el dispositivo de acumulacion termica 600 para controlar la provision de energfa al dispositivo 600 y los elementos de calentamiento 601,602 y 603 dentro del dispositivo.

El controlador 520, similar al controlador 120 descrito anteriormente, es operativo para recibir senales desde un operador de red 110 referentes a la disponibilidad de energfa para la captacion por el dispositivo de acumulacion termica y para proporcionar senales de control al dispositivo domestico o aparato 600 para controlar el funcionamiento del mismo segun se requiera.

El controlador 520 comprende varias entradas/fmedios de entrada. El controlador 520 esta configurado para recibir senales de gestion de la demanda energetica procedentes del operador de red mediante la interfaz 530 a la que se proporciona la senal 540. El controlador 520 esta configurado ademas para monitorizar y recibir la temperatura/temperatura del agua y/o capacidad disponible en el dispositivo de acumulacion termica/acumulador de agua mediante la entrada/interfaz 560. El controlador 520 puede comprender adicionalmente unos medios para recibir y monitorizar senales/datos de respuesta de frecuencia de red principal y/o variacion de respuesta de frecuencia mediante la entrada/interfaz 550.

Por tanto, de manera similar al controlador 120, el controlador 520 puede hacerse funcionar para proporcionar gestion de la demanda energetica basandose en senales recibidas desde el proveedor de red y la monitorizacion de la capacidad disponible. Ademas, el controlador 520 puede proporcionar regulacion de la respuesta de frecuencia mediante el control del/de los dispositivo(s) de acumulacion termica local(es) 600. Pueden proporcionarse regulaciones de la respuesta de frecuenaa teniendo en cuenta las senales del proveedor de red. La regulacion de la respuesta de frecuencia puede proporcionarse teniendo en cuenta otras entradas, concretamente la capacidad disponible 560 y entrada de respuesta de frecuenaa 550.

En efecto, el controlador 520 esta configurado para recibir datos/senales del proveedor de red y las otras entradas 550, 560, para interpretarlas, priorizarlas y enviar senales de control 580 mediante un conmutador 570 al dispositivo de acumulacion termica 600. El controlador 520 permite el funcionamiento del aparato 600 en diferentes modos y comprende medios para variar la entrada de energfa al dispositivo de acumulacion termica 600 desde 0 hasta la carga maxima segun se requiera. El controlador 520 esta configurado para recibir e interpretar una senal del proveedor de red en un punto de consigna y entrada de energfa y emitir una senal de control al dispositivo. Basandose en la senal de control 580 procedente del controlador 520, el dispositivo 600 puede hacerse funcionar a una entrada de energfa de desde 0 hasta la carga maxima, segun se requiera.

El controlador 520 comprende ademas unos medios para definir por lo menos dos puntos de consigna para el dispositivo de acumulacion termica 600, un punto de consigna por defecto/nominal y un punto de consigna maXmo. En un primer ajuste por defecto o ajuste nominal, el acumulador de agua 600 se hace funcionar en un modo de “carga lenta” para mantener una temperatura interna constante. La temperatura interna se ajusta de tal manera que sea lo suficientemente alta como para garantizar que el aparato 600 puede proporcionar calentamiento de confort o agua caliente si se requiere pero, de manera importante, que todavfa presente capacidad para aumentar la temperatura (demanda) si se requiere.

Este punto de consigna/ajuste por defecto o nominal proporciona ventajosamente flexibilidad en el funcionamiento del dispositivo de acumulacion termica y permite una respuesta en el caso de que el proveedor de red envfe una senal para aumentar el punto de consigna y la entrada de energfa por ejemplo, si el proveedor de red indica que esta disponible un excedente en la generaaon renovable. A la inversa, el ajuste por defecto o nominal tambien permite una respuesta en el caso de que la senal del proveedor de red indique que se requiere una reduccion de carga y entrada de energfa. Por tanto, el controlador esta configurado para proporcionar senales de control al dispositivo de acumulaaon termica basandose en los datos recibidos desde el proveedor de red. Las senales de control pueden incluir un aumento de la entrada de energfa o una disminucion de la entrada de energfa. El modo de

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funcionamiento por defecto o de carga lenta facilita una respuesta desde el unico usuario y el controlador en el caso de una senal para aumentar el punto de consigna y la entrada de energfa y en el caso de una senal para disminuir el punto de consigna y la entrada de energfa.

Aunque en la forma de realizacion ejemplificativa, se proporcionan senales al controlador 520 del proveedor de red mediante la interfaz 530, se apreciara que en una disposicion alternative, el controlador 520 puede estar configurado para recibir senales del proveedor de red mediante Wi Fi o GSM y tal como se describio previamente, para interpretar las senales, priorizarlas y luego enviar senales de control al dispositivo de acumulacion termica 600.

En la disposicion ejemplificativa de la figura 5, el dispositivo de acumulacion termica, en este caso un acumulador de agua 600, comprende multiples elementos de inmersion y en este caso tres elementos de inmersion 601,602 y 603. Se proporcionan multiples elementos de inmersion para soportar y lograr una energfa de entrada variable segun se requiera y para evitar la conmutacion rapida de altas cargas y los problemas de CEM asociados. Los elementos 601, 602 y 603 de la presente forma de realizacion son 2 x 750 vatios y 1 x 1500 vatios. Haciendo referencia a la tabla 3 a continuacion, se proporcionan escalones de carga de capacidad en exceso como ejemplo asociados con los elementos 601,602 y 603.

Tabla 3 - Escalones de carga de capacidad en exceso

Escalones de energfa: 750 W 750 W 1500 W Carga total

1: 0 0 0 0

2: 0,5 0 0 375

3: 1 0 0 750

4: 0,5 1 0 1125

5: 0 0 1 1500

6: 0,5 0 1 1875

7: 1 0 1 2250

8: 0,5 1 1 2625

9: 1 1 1 3000

Se apreciara que para que actuen el sistema 500 y el usuario 515, el dispositivo de acumulacion termica 600 debe estar altamente aislado. Esto permite la acumulacion a alta temperatura sin desperdiciar energfa ni influir en la temperatura ambiental circundante. Se apreciara que aunque en la forma de realizacion descrita los elementos de inmersion se proporcionan como unidades independientes, en una disposicion alternativa pueden combinarse en una unidad.

Tal como se menciona anteriormente, el controlador 520 puede comprender ademas medios para recibir datos y/o monitorizar la frecuencia y/o variacion de frecuencia de la electricidad entrante de la red de distribucion mediante la entrada 550. El controlador 520 puede estar configurado ademas para proporcionar una senal de salida para regular la energfa del dispositivo de acumulacion termica en respuesta a la variacion de frecuencia detectada. Una disposicion de este tipo esta configurada para soportar la regulacion de frecuencia en la red. En la disposicion ejemplificativa, el conmutador 570 se proporciona como un dispositivo de tipo TRIAC que puede hacerse funcionar para conmutar energfa en proporcion a la frecuencia de la red de distribucion electrica.

Aunque los generadores tradicionales presentan una respuesta de frecuencia incorporada en los mismos, esto garantiza que la frecuencia de la red de distribucion se mantiene en 50 Hz +/- 0,5 Hz, la aerogeneracion por ejemplo, no presenta tal respuesta de frecuencia. El controlador 520 esta configurado para soportar la regulacion de frecuencia dentro de una red energetica mediante la regulacion de energfa del/de los dispositivo(s) de acumulacion termica 600 que estan(n) utilizandose para acumular la energfa. En un ejemplo, el controlador 520 regula apropiadamente la energfa al dispositivo de acumulacion termica 600 mediante el conmutador 570 cuando la frecuencia de la red de distribucion electrica se desvfa de 50 Hz +/- 0,5 Hz. El controlador 520 esta programado de tal manera que cuando la frecuencia de la red de distribucion electrica se desvfa de 50 Hz +/- 0,5 Hz, la carga del dispositivo de acumulacion termica 600 cambia gradualmente a lo largo de un periodo de tiempo. Por ejemplo, cuando disminuye la frecuencia de la red de distribucion electrica, la carga del dispositivo de acumulacion termica 600 se reduce gradualmente en oposicion a un cambio rapido que podrfa provocar inestabilidad en la red de distribucion electrica.

La respuesta a los datos de frecuencia/variacion de los datos de frecuencia proporcionada mediante la entrada 550 al controlador 520 puede ser dinamica porque la senal del proveedor de red puede ser un gradiente de una curva de frecuencia frente a energfa. El controlador 530 puede estar configurado para almacenar diferentes gradientes y para responder en consecuencia.

El controlador 520 puede estar configurado en un primer modo de regulacion de la respuesta de frecuencia para mantener una capacidad de respuesta de frecuencia en el dispositivo de acumulacion termica 600. En este modo, el dispositivo de acumulacion termica 600 no se apagara por completo cuando no existe demanda de calor pero se

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conmutara por el controlador 520 a una carga que coincide con la perdida de calor estatica del dispositive. Por ejemplo, un acumulador de agua 600 puede presentar una perdida de calor estatica en el intervalo de 75 a 90 vatios dependiendo de la temperatura del agua acumulada, por tanto se mantendra la posicion de “apagado” a 75 vatios por el controlador 520.

Aunque esto puede parecer que es una carga muy baja con respecto a un unico o unos pocos aparatos o dispositivos de acumulacion termica domesticos o locales, cuando se consideran tal como se describio anteriormente los aparatos domesticos locales en el contexto de una red global, entonces la carga global en la red puede considerarse como posiblemente de miles de dispositivos de acumulacion termica o aparatos domesticos y por tanto de manera global proporciona una respuesta de frecuencia significative dentro de la red. Haciendo referencia a la tabla 4 a continuacion, se presentan unos escalones de carga de frecuencia ejemplificativos.

Tabla 4 - Escalones de carga de frecuencia

Escalones de energfa: 750 W Carga total

Apagado: 0 0

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1: 75

2: 1 150

3: 1 225

4: 1 300

5: 1 375

6: 1 450

7: 1 525

8: 1 600

9: 1 675

10: 1 750

El controlador 520 puede hacerse funcionar para ajustar el nivel operativo de energfa del dispositivo de acumulacion termica 600 desde un primer nivel de energfa hasta un segundo nivel de energfa en una pluralidad de escalones a lo largo de un periodo de tiempo en el que cada escalon representa un ajuste de nivel de energfa discreto. Por ejemplo, si se desea cambiar el nivel de energfa del dispositivo de acumulacion termica 600 desde 1 kW hasta 500 W como resultado de que disminuya la frecuencia de la red de distribucion electrica, el controlador 520 disminuye en escalones el nivel de energfa operativo del dispositivo de acumulacion 600 a lo largo de un periodo de tiempo. El tamano de escalon puede ser cualquier tamano nominal tal como 100 W, por tanto la reduccion desde 1 kW hasta 500 W requerirfa 5 escalones. La demora temporal entre escalones puede ser cualquier periodo de tiempo nominal, por ejemplo, puede producirse la conmutacion a intervalos de 200 ms.

Se apreciara que aunque se han descrito diferentes caracterfsticas del controlador haciendo referencia a las diferentes formas de realizacion, las diferentes funciones pueden combinarse segun sea apropiado o segun se requiera dentro de una disposicion de controlador individual. El controlador 520 proporciona varias ventajas en el mismo. El controlador esta configurado para mantener la flexibilidad dentro del sistema y la red global. Al presentar un ajuste nominal o por defecto en el que el dispositivo de acumulacion termica se hace funcionar a una carga lenta, el sistema permite una respuesta en el caso de que un proveedor de red indique que existe una energfa excedente y que la entrada de energfa debe aumentarse pero tambien en el caso de que sea necesario disminuir la entrada de energfa en respuesta a una senal del proveedor de red. De manera similar, el sistema soporta la regulacion de frecuencia en la red, estando el sistema y el controlador configurados para mantener una capacidad de respuesta de frecuencia a traves del funcionamiento del dispositivo de acumulacion termica a una carga que coincida con la perdida de calor estatica del dispositivo.

Haciendo referencia a la figura 6, se proporciona una disposicion de red 700 adicional ejemplificativa. La disposicion de red 700 incluye un proveedor de red u operador de red 710, una unidad incorporada 715 y un controlador 720. El circuito de suministro de electricidad de la unidad incorporada 715 incluye varios dispositivos de acumulacion termica 740 de los que se ilustra solamente uno por comodidad. El controlador 720 esta configurado para interconectarse entre el suministro de electricidad de la red principal y los elementos de calentamiento 745 de los dispositivos de acumulacion termica 740. La energfa a por lo menos un elemento de calentamiento 745 dentro del dispositivo de acumulacion termica se controla por el controlador 720 de tal manera que el dispositivo de acumulacion termica 740 se mantiene con una reserva de calor continua. Dicho de otro modo, se impide que el dispositivo de acumulacion termica 740 caiga por debajo de la temperatura umbral y permanezca por lo menos parcialmente cargado. El controlador 720 comprende una interfaz 725 para recibir una senal de control desde el operador de red remoto 710. Se proporciona un procesador 730 en el controlador 720 y esta configurado para seleccionar, con la recepcion de la senal de control, uno de una pluralidad de niveles de energfa y para proporcionar una senal de carga asociada con el nivel de energfa seleccionado. Puede proporcionarse un deposito de datos en el controlador 720 para almacenar la pluralidad de niveles de energfa. Una unidad de carga 735 esta en comunicacion con el procesador 730 y esta configurada para suministrar, con la recepcion de la senal de carga, por lo menos un elemento de calentamiento 745 en el nivel de energfa seleccionado de un suministro de red principal.

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El controlador 720 puede hacerse funcionar para proporcionar una gestion de la demanda energetica basandose en senales de control recibidas desde el proveedor de red 710. Ademas, el controlador 720 puede proporcionar una rapida regulacion de la respuesta de frecuencia aumentando o disminuyendo la energfa a los dispositivos de acumulacion termica 740. Manteniendo el dispositivo de acumulacion termica 740 por lo menos parcialmente cargado se garantiza que esta disponible de manera continua una reserva de calor reduciendo de ese modo el posible pico en la demanda como resultado de dispositivos de acumulacion termica que se encienden si las condiciones climaticas se deterioran repentinamente. Se apreciara que se requiere menos energfa para cargar los dispositivos 740 con calor si los dispositivos se mantienen de manera constante parcialmente cargados en comparacion con si estuvieran completamente vacfos. Los dispositivos 740 vacfos tampoco permiten que el operador 710 regule la respuesta de frecuencia de la red electrica disminuyendo la demanda de energfa. Por tanto, disponiendo de dispositivos 740 parcialmente cargados, el operador 710 puede regular la respuesta de frecuencia en ambos sentidos aumentando o disminuyendo la demanda de energfa.

El controlador 720 puede funcionar como un cargador lento o un cargador de flotacion. Cuando el controlador 720 funciona como cargador lento, la unidad de carga 735 proporciona una cantidad continua de energfa a los dispositivos 740 de modo que se cargan con calor a una tasa similar a su tasa de calor de autodescarga. Dicho de otro modo, la unidad de carga 735 proporciona una carga que coincide con la perdida de calor estatica de los dispositivos de acumulacion termica. Cuando el controlador 720 funciona como cargador de flotacion, la unidad de carga 735 proporciona energfa a los dispositivos 740 de manera intermitente impidiendo de ese modo que el dispositivo de acumulacion termica se caliente mas alla de un punto preajustado. La unidad de carga 735 puede detectar la temperatura del dispositivo de acumulacion termica y/o la temperatura del aire ambiental. Cuando se detecta una temperatura predeterminada por la unidad de carga 735, cesa temporalmente la energfa al dispositivo 740. En una disposicion, cuando la unidad de carga 735 detecta una determinada temperatura, se reanuda el suministro de energfa a la acumulacion termica 740. La unidad de carga 735 puede incluir componentes electricos tales como un termostato y uno o mas conmutadores. El nivel de energfa en el que el controlador 720 hace funcionar el dispositivo 740 puede estar asociado con condiciones climaticas pronosticadas, condiciones climaticas en tiempo real, condiciones climaticas historicas, patrones de demanda historicos, demanda de electricidad predicha, demanda actual o estadfsticas. Las condiciones climaticas pueden incluir por lo menos uno de temperatura, viento, precipitaciones, humedad, presion atmosferica y recuento de partfculas atmosfericas. Ademas, los niveles de energfa pueden estar asociados con una epoca particular del ano, por ejemplo el mes o la estacion. El controlador 720 puede estar configurado para ajustar la temperatura maxima del dispositivo 740 basandose en senales de control recibidas desde el proveedor de red 710. Estas senales de control tambien pueden relacionarse con las condiciones climaticas.

El controlador 720 puede hacerse funcionar para leer una condicion detectada tal como la temperatura del dispositivo de acumulacion termica y/o la temperatura del aire ambiental. La interfaz 725 puede incluir un enlace de comunicacion bidireccional con el operador 710 para facilitar la transmision de las condiciones detectadas al operador 710. El operador 710 si lo desea puede basar por lo menos parcialmente las senales de control que envfa al controlador 720 en las condiciones detectadas recibidas desde el controlador 720. El controlador 720 tambien puede incluir un subsistema de comunicacion que permita que el controlador interrogue al operador de red para solicitar la senal de control.

El controlador 720 proporciona varias ventajas en el mismo. El controlador esta configurado para mantener la flexibilidad dentro del sistema y la red global. Controlando los dispositivos de acumulacion termica 740 para que presenten una reserva de calor continua manteniendo los dispositivos para que esten por lo menos parcialmente cargados permite una respuesta en el caso de que un proveedor de red indique que existe una energfa excedente y que la entrada de energfa debe aumentarse pero tambien en el caso de que sea necesario disminuir la entrada de energfa en respuesta a una senal del proveedor de red. De manera similar, el sistema soporta la regulacion de frecuencia en la red, estando el sistema y el controlador configurados para mantener una capacidad de respuesta de frecuencia a traves del funcionamiento del dispositivo de acumulacion termica a una carga que coincida con la perdida de calor estatica del dispositivo. Las presentes ensenanzas tambien se refieren a una herramienta de gestion de carga de red de distribucion electrica que incluye una pluralidad de controladores 720, permitiendo los controladores alimentar selectivamente una red de dispositivos de acumulacion termica 740 para proporcionar una reserva de calor. Se apreciara que puede utilizarse la herramienta para regular la respuesta de frecuencia de una red de distribucion electrica aumentando o disminuyendo el nivel de energfa a los dispositivos de acumulacion termica 740.

En una disposicion alternativa, las senales de control al controlador 720 procedentes del operador de red 710 pueden estar asociadas con informacion sobre tarifas. El nivel de energfa al que el controlador 720 hace funcionar el dispositivo 740 puede estar asociado con informacion sobre el precio de la electricidad. Por ejemplo si el precio de una unidad de electricidad es < 5 p el controlador 720 ordenara al dispositivo 740 que se cargue si esta disponible capacidad de acumulacion. Sin embargo, si el precio de una unidad de electricidad es mayor de 5 p el controlador 720 ordenara al dispositivo 740 que no se cargue. El controlador 720 podrfa estar programado para reaccionar a una fluctuacion del precio de la electricidad. En una disposicion ejemplificativa, puede haber tres niveles de tarificacion, por ejemplo < 5 p siempre hay carga, de 5 a 7 p hay carga si la temperatura del nucleo esta por debajo de un

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determinado nivel, >7 p nunca hay carga. En este caso, el dispositivo 740 puede hacerse funcionar como dispositive de doble estado con un modo encendido y un modo apagado. El controlador 740 tambien puede hacerse funcionar para recibir informacion sobre el precio de la electricidad desde fuentes de terceros.

El controlador 720 tambien puede incluir un elemento de conmutacion 760 que puede hacerse funcionar para conmutar el dispositivo de acumulacion termica 740 a uno de una pluralidad de modos de funcionamiento, presentando cada modo de funcionamiento una temperature del nucleo por defecto asociada. En una disposicion ejemplificativa, el dispositivo de acumulacion termica puede conmutarse selectivamente entre un primer modo de funcionamiento, un segundo modo de funcionamiento y un modo de funcionamiento en espera. En el modo de funcionamiento en espera, el dispositivo de acumulacion termica 740 se apaga eficazmente pero puede activarse a demanda. Las temperaturas del nucleo por defecto asociadas con los modos de funcionamientos primero y segundo pueden ajustarse en anticipacion de temperaturas estacionales esperadas. Por ejemplo; el primer modo de funcionamiento puede estar asociado con la epoca invernal, ajustandose la temperatura del nucleo por defecto del dispositivo de acumulacion termica a 550°C. El segundo modo de funcionamiento puede estar asociado con la epoca primaveral, ajustandose la temperatura del nucleo por defecto del dispositivo de acumulacion termica a 400°C. La temperatura del aire ambiental durante la epoca primaveral sera normalmente mayor que durante la epoca invernal y, como consecuencia, los requisitos de calentamiento de espacios durante la epoca primaveral serfan normalmente menores que durante la epoca invernal. Por tanto conmutando activamente la temperatura del nucleo por defecto del dispositivo de acumulacion termica 740 entre temperaturas por defecto mayor y menor se permite que se ahorre energfa cuando el dispositivo de acumulacion termica se hace funcionar a la menor temperatura por defecto. La temperatura del nucleo por defecto del dispositivo de acumulacion termica puede conmutarse seleccionando activamente el modo de funcionamiento del dispositivo de acumulacion termica. Aunque se han descrito dos temperaturas del nucleo por defecto en la disposicion ejemplificativa, los expertos en la materia apreciaran que puede proporcionarse cualquier numero deseado de temperaturas del nucleo por defecto/modos de funcionamiento. Por ejemplo, en determinados entornos puede ser deseable disponer de una temperatura por defecto/modo de funcionamiento asociado con cada mes del ano natural. El elemento de conmutacion 760 puede ser un dispositivo inteligente que responde a una senal de control desde el operador de red remoto 710 para conmutar selectivamente el dispositivo de acumulacion termica a un modo de funcionamiento predeterminado. Alternativamente, el elemento de conmutacion puede hacerse funcionar manualmente para conmutar entre los modos. El elemento de conmutacion 760 y su funcionamiento tambien pueden incorporarse en el controlador de las figuras 2 y 5.

Los terminos comprende/que comprende cuando se utilizan en la presente memoria son para especificar la presencia de caracterfsticas, numeros enteros, etapas o componentes establecidos pero no excluye la presencia o adicion de uno o mas de otras caracterfsticas, numeros enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.

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1. Controlador (120, 520, 720) para gestionar la activacion de por lo menos un elemento de calentamiento dentro de un dispositivo de acumulacion termica (600, 740), comprendiendo el controlador (120, 520, 720):

a. una primera interfaz (200, 530) para recibir una senal desde un operador de red remoto (710) en relacion con la disponibilidad de potencia dentro de una red de distribucion de electricidad para la captacion por el dispositivo de acumulacion termica (600, 740);

b. un procesador (220, 730) configurado en la recepcion de la senal para determinar si conmutar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) para captar la potencia disponible y proporcionar una senal de activacion en respuesta positive de dicha determinacion;

c. un conmutador (210, 710) en comunicacion con el procesador y configurado en la recepcion de la senal de activacion para energizar el elemento de calentamiento (601,602, 603, 745),

caracterizado por que el controlador (120, 520, 720) esta configurado para:

ajustar un punto de consigna preestablecido del dispositivo de acumulacion termica (600, 740) para permitir que el dispositivo reciba un calentamiento adicional por encima de lo que se requiere para la utilizacion normal del dispositivo;

energizar selectivamente el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) dependiendo del estado actual del dispositivo de acumulacion termica (600, 740); y

interrogar sobre los parametros de funcionamiento actuales del dispositivo de acumulacion termica (600, 740) para establecer si se requiere un calentamiento adicional para satisfacer el punto de consigna preestablecido y para interaccionar en una interaccion de senal bidireccional con el dispositivo de acumulacion termica (600, 740) en el momento de la decision en cuanto a si energizar el elemento de calentamiento (601,602, 603, 745),

estando el procesador (220) configurado para monitorizar, en la recepcion de la senal desde el operador de red (710), si se requiere la activacion del elemento de calentamiento (601,602, 603, 745) para satisfacer el punto de consigna preestablecido del dispositivo de acumulacion termica (600, 740).
2. Controlador segun la reivindicacion 1, en el que en la determinacion de que no se requiere calentamiento, el controlador (120, 520, 720) esta configurado para seleccionar no activar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) independientemente de la senal recibida.
3. Controlador segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el controlador (120, 520, 720) esta configurado para registrar el funcionamiento temporizado del elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) a lo largo de un periodo de tiempo historico para determinar si se requiere un calentamiento adicional.
4. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el controlador (120, 520, 720) esta configurado para recibir una senal periodica desde un sensor ubicado conjuntamente con el dispositivo de acumulacion termica (600, 740) en relacion con un estado del dispositivo, estando el controlador configurado ademas para utilizar esta senal periodica en el momento de la decision en cuanto a si energizar el elemento de calentamiento (601,602, 603, 745).
5. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende por lo menos una memoria de datos (225) que proporciona una relacion definida entre una carga en porcentaje del dispositivo de acumulacion termica (600, 740) y la temperatura.
6. Controlador segun la reivindicacion 5, configurado para procesar una temperatura real detectada con relacion a la capacidad o punto de consigna del dispositivo y definir el nivel de carga necesaria que debe presentar el dispositivo a plena capacidad.
7. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que esta configurado de por lo menos una de las maneras siguientes:

configurado para monitorizar la capacidad actual del dispositivo de acumulacion termica (600, 740) para proporcionar energfa y el requisito esperado en el dispositivo para proporcionar calor a lo largo de un periodo de tiempo futuro; y

configurado para generar una demora al proporcionar la senal de activacion en respuesta positiva de dicha determinacion para conmutar el elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) para captar la potencia disponible.

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8. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la senal recibida de la red (100) incluye por lo menos uno de los siguientes:

un momento de inicio y detencion indicados para el controlador (120, 520, 720) o un momento de inicio con una peticion de que se prolongue el calentamiento del dispositivo hasta que se alcanza un nivel de acumulacion prescrito, estando el controlador (120, 520, 720) configurado para interrogar la senal y determinar una accion apropiada; o

una pluralidad de senales para diferentes controladores (120, 520, 720), estando el controlador (120, 520, 720) configurado para determinar una senal correcta para ese controlador.
9. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, configurado para efectuar la activacion de dicho por lo menos un elemento de calentamiento en unos momentos predeterminados.
10. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, acoplado a y que controla una pluralidad de dispositivos de acumulacion termica (600, 740).
11. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador (220) puede hacerse funcionar en la recepcion de la senal de control para seleccionar uno de una pluralidad de niveles de potencia y para proporcionar una senal de carga asociada con el nivel de potencia seleccionado.
12. Controlador segun la reivindicacion 11, que comprende ademas una unidad de carga (735) en comunicacion con el procesador (220, 730) y configurada en la recepcion de la senal de carga para alimentar dicho por lo menos un elemento de calentamiento (601, 602, 603, 745) al nivel de potencia seleccionado de una alimentacion de red garantizando asf que el dispositivo de acumulacion termica (600, 740) se mantiene por lo menos parcialmente cargado.
13. Controlador segun la reivindicacion 11 o 12, que esta configurado de por lo menos una de las maneras siguientes:

el controlador (720) comprende ademas un termostato;

la unidad de carga (735) comprende por lo menos un conmutador (710);

comprendiendo ademas un deposito de datos para almacenar la pluralidad de niveles de potencia;

los niveles de potencia estan asociados con condiciones climaticas pronosticadas, condiciones climaticas en tiempo real o condiciones climaticas historicas que incluyen por lo menos uno de viento, humedad, precipitacion, presion atmosferica y recuento de partfculas atmosfericas;

configurado para leer una condicion detectada;

configurado para leer una temperatura detectada del dispositivo de acumulacion termica (600, 740); y configurado para leer una temperatura ambiental detectada.
14. Controlador segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, ubicado conjuntamente con el dispositivo de acumulacion termica (600, 740) que controla.
15. Herramienta de gestion de carga de red de distribucion electrica que comprende una pluralidad de controladores segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, permitiendo los controladores la activacion selectiva de una red de dispositivos de acumulacion termica (600, 740) para absorber la capacidad en exceso dentro de la red de distribucion o para proporcionar una reserva de calor.