ES2845675T3 - Unidad de almacenamiento para un consumidor, sistema de almacenamiento, así como procedimiento para controlar un sistema de almacenamiento - Google Patents

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Abstract

Unidad de almacenamiento (10) para un consumidor, con a) un acumulador de energía (12) en el que puede almacenarse energía eléctrica, b) una interfaz de corriente (16), mediante la cual la unidad de almacenamiento (10) puede conectarse a una red de corriente (20) conectada a una red de suministro, c) una disposición de circuito (14) que está dispuesta en la dirección de flujo de corriente, entre el acumulador de energía (12) y la interfaz de corriente (16), de manera que la unidad de almacenamiento (10) puede almacenar energía eléctrica desde la red de corriente (20), y en caso necesario puede suministrar energía eléctrica almacenada a la red de corriente (20), y d) una interfaz de control (18) para controlar la unidad de almacenamiento (10), caracterizada porque la unidad de almacenamiento (10) puede ser controlada solamente mediante la interfaz de control (18), que se comunica sólo con un dispositivo de control externo (48), en donde la unidad de almacenamiento (10), mediante la interfaz de control (18), obtiene señales de control cuando la unidad de almacenamiento (10) debe suministrar energía a la red de corriente (20) desde el acumulador de energía (12), así como cuando debe almacenar energía, desde la red de corriente (20), de forma intermedia, en el acumulador de energía (12), en donde el consumidor en sí mismo no tiene ninguna influencia en cuánta energía se almacena de forma intermedia, así como en si la energía almacenada de forma intermedia se pone a disposición.

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de almacenamiento para un consumidor, sistema de almacenamiento, así como procedimiento para controlar un sistema de almacenamiento
La presente invención se refiere a una unidad de almacenamiento para un consumidor, a un sistema de almacenamiento con al menos una unidad de almacenamiento, así como a un procedimiento para controlar un sistema de almacenamiento.
En los últimos años ha aumentado la conciencia ecológica de los seres humanos, por lo cual se proporciona cada vez más energía a través de fuentes de energía renovables, para cubrir la demanda de energía de las personas y reducir la parte de las fuentes de energía fósiles. Las fuentes de energía renovables pueden tratarse por ejemplo de energía eólica o de energía solar. Se utilizan turbinas eólicas o módulos solares para generar energía mediante el viento o la luz del sol.
Puesto que la demanda de energía no depende de las condiciones climáticas deben crearse posibilidades con las cuales la energía generada a partir de las fuentes de energía renovables pueda almacenarse y pueda accederse a la misma en caso necesario.
Usualmente se utilizan centrales de bombeo para crear capacidades de esa clase y almacenar energía de forma intermedia. En tanto mediante las fuentes de energía renovables se genere más energía que la requerida, la energía excedente puede usarse para bombear agua a un nivel de energía potencial más elevado. Tan pronto como aumente la demanda de energía y ya no sea cubierta por la energía actualmente generada, el agua bombeada puede dejarse salir para generar energía eléctrica mediante turbinas. Con las centrales de bombeo, de este modo, pueden compensarse fluctuaciones en la red de suministro, así como pueden reducirse los excesos de capacidad.
Ha resultado desventajoso el hecho de que las centrales de bombeo necesitan mucho lugar, y la construcción, así como el mantenimiento, son costosos.
Otro aspecto hace referencia al suministro que cubre superficies, que se asocia con una red de suministro estable. Debido a las condiciones geográficas, por ejemplo en el sur de Alemania puede generarse menos energía proveniente de la energía eólica, que en Alemania del norte. De ello resulta una disparidad en cuanto a las capacidades que se encuentran a disposición, las que son esenciales para un suministro de la red estable.
En el estado de la técnica se conocen además unidades de almacenamiento descentralizadas que se emplean en consumidores, por ejemplo cuando un módulo solar está proporcionado sobre el techo de un edificio del consumidor. Esas unidades de almacenamiento se utilizan para abastecer la red de corriente interna de la energía solar obtenida, de forma directa. Los excesos de capacidad generados, además, pueden ser suministrados directamente a una red de suministro por las unidades de almacenamiento. El usuario privado, en las unidades de almacenamiento de esa clase, puede decidir cuánta energía puede suministrarse a la red de suministro, o usarse de forma directa. Conforme a ello, varía la energía suministrada a la red de suministro, sin que la compañía operadora de la red o la empresa de suministro pueda influir en ello. Conforme a ello, las unidades de esa clase no representan una posibilidad fiable para compensar fluctuaciones en la red de suministro. La compañía operadora, así como la empresa de suministro, a lo sumo puede solicitar datos de la unidad de almacenamiento correspondiente.
Por las solicitudes US 2014/236369 A1, EP 2830145 A1 y US 2015/059527 A1 se conocen respectivamente unidades de almacenamiento conforme al género, para consumidores en los cuales el consumidor, sin embargo, tiene acceso al control o influencia en cuánta energía se almacena de forma intermedia, o si en la energía almacenada de forma intermedia se pone a disposición.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar una posibilidad conveniente en cuanto a los costes, con la cual, de forma conveniente en cuanto a los costes y de manera eficiente, puedan compensarse fluctuaciones en la red de suministro.
El objeto, según la invención, se soluciona mediante una unidad de almacenamiento para un consumidor según la reivindicación 1.
El objeto se soluciona además mediante un sistema de almacenamiento 8 según la invención.
Además, el objeto se soluciona mediante un procedimiento según la invención para controlar un sistema de almacenamiento según la reivindicación 10.
La idea central de la invención consiste en proporcionar una unidad de almacenamiento descentralizada, que pueda ser utilizada para un consumidor, que actúe como acumulador intermedio y que pueda conectarse de forma sencilla a la red de corriente. La unidad de almacenamiento, conforme a ello, se trata de un así llamado aparato "plug and play" (enchufar, conectar y usar), que puede conectarse desde un consumidor en sí mismo, mediante un enchufe, a su red de corriente, por tanto, a la red de corriente en el consumidor, que también puede denominarse como red de corriente doméstica. Un técnico, tal como se necesita para la instalación de unidades de almacenamiento que trabajan junto con instalaciones fotovoltaicas, usualmente no es requerido aquí (exceptuando los casos en los que en el lugar de instalación no se encuentra presente ningún enchufe y un electricista debe montar e instalar allí un enchufe). La unidad de almacenamiento forma parte de un acumulador de conjunto que se forma mediante el sistema de almacenamiento, el cual puede comprender el dispositivo de control y varias unidades de almacenamiento, mediante las cuales se conforma un acumulador virtual de gran tamaño.
Puesto que la unidad de almacenamiento sólo se comunica con el dispositivo de control externo, y sólo puede controlarse mediante el mismo, se asegura que ni el consumidor ni una persona no autorizada tengan acceso al control de la unidad de almacenamiento. El dispositivo de control externo puede estar proporcionado en una empresa de suministro de energía o compañía operadora de la red, de una red de suministro, que está conectada a la red de corriente. La empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red, mediante la interfaz de control, tienen acceso a por lo menos una unidad de almacenamiento descentralizada, de manera que pueden controlar la unidad de almacenamiento desde el exterior. Debido a esto es posible que la empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red decidan si se almacena energía de forma intermedia, desde la red de suministro, en la unidad de almacenamiento, o si energía almacenada de forma intermedia debe ser consumida por la unidad de almacenamiento en el consumidor correspondiente, por tanto, si debe suministrarse a la red de corriente del consumidor (red de corriente doméstica), gracias a lo cual se reduce la carga de la red de suministro. La empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red, con ello, opera el acumulador de conjunto.
Además, de manera opcional, puede preverse que la energía almacenada por la unidad de almacenamiento sea suministrada a la red de suministro.
Preferentemente, la energía almacenada de forma intermedia, sin embargo, se usa solamente en la red de corriente del consumidor, para reducir las cargas de referencia, en donde la unidad de almacenamiento pone energía a disposición de la red de corriente, en caso necesario, debido a lo cual se reduce la carga de la red de suministro. La red de suministro entonces no debe proporcionar energía precisamente para el consumidor que tiene la unidad de almacenamiento.
El control del acceso al acumulador de conjunto, desde la empresa de suministro de energía o desde la compañía operadora de la red, también puede transferirse a un prestador de servicios externo. Ese prestador de servicios de control controla entonces el acceso al acumulador de conjunto según lo especificado por su contratante, por tanto, según lo especificado por la empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red.
La empresa de suministro de energía puede tratarse al mismo tiempo de la compañía operadora de la red, que opera y mantiene la red de suministro. Pero éste no es el caso de forma obligatoria. Independientemente de quién opere la red, el control del acumulador de conjunto puede ser asumido por un prestador de servicios de control, que active el acumulador de conjunto según lo especificado por el "propietario".
De manera alternativa, la compañía operadora de la red y la empresa de suministro de energía pueden tener al mismo tiempo acceso a la unidad de almacenamiento. En este caso puede preverse que la compañía operadora de la red y la empresa de suministro de energía puedan controlar áreas diferentes. Para excluir controles contradictorios puede preverse que la compañía operadora de la red otorgue derechos de acceso a la empresa de suministro de energía, o de forma inversa. En general, sin embargo, sólo uno de los dos tendrá acceso a la unidad de almacenamiento.
Según otra alternativa, o de forma complementaria, el dispositivo de control externo puede estar proporcionado en un prestador de servicios seleccionado que se encargue del control para la empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red.
A continuación, para una mayor claridad, se remite a la empresa de suministro de energía o a la compañía operadora de la red. De las situaciones antes mencionadas, sin embargo, resulta que son posibles otras constelaciones.
En tanto en la red de suministro o en la red de corriente se encuentren presentes capacidades en exceso, la unidad de almacenamiento puede ser activada por el dispositivo de control externo, de manera que la misma almacene energía eléctrica de forma intermedia. Si la energía eléctrica que se encuentra a disposición en la red de corriente no llegara a ser suficiente para cubrir la demanda de energía, el dispositivo de control puede activar la unidad de almacenamiento de manera que la misma suministre a la red de corriente la energía eléctrica almacenada de forma intermedia. Debido a esto, se reduce la carga de la red de suministro (de forma indirecta).
Puesto que solamente la compañía operadora de la red o la empresa de suministro de energía tiene acceso a la unidad de almacenamiento, la unidad de almacenamiento puede usarse de forma fiable para almacenar energía de forma intermedia, que puede ser requerida por la compañía operadora de la red o por la empresa de suministro de energía. De manera correspondiente, un acumulador de energía fiable se pone a disposición de la compañía operadora de la red o de la empresa de suministro de energía, del cual sólo puede disponer la compañía operadora de la red o la empresa de suministro de energía. En particular, la unidad de almacenamiento, así como el controlador, no están diseñados de manera que los mismos suministren a la red de suministro automáticamente la energía almacenada de forma intermedia, o que almacenen de forma intermedia desde la red de suministro,
En general, la corriente almacenada de forma intermedia en la unidad de almacenamiento se trata de la así llamada energía gris, que previamente fue suministrada desde la empresa de suministro de energía hacia la red de suministro. La energía eléctrica que se almacena en al menos una unidad de almacenamiento se almacena sólo de forma intermedia mediante la red de corriente, desde la red de suministro, y no se encuentra directamente a disposición del consumidor. Esto significa que el consumidor, por sí mismo, no puede disponer de la energía almacenada de forma intermedia. De manera correspondiente, la corriente almacenada de forma intermedia en la unidad de almacenamiento (energía gris) tampoco se trata de la corriente generada por sí sola (energía verde), que por ejemplo se genera mediante una instalación fotovoltaica y es almacenada de forma intermedia por el consumidor.
En un aspecto se prevé que la red de corriente sea una red de baja tensión monofásica o una red de corriente trifásica. Conforme a ello, la red de corriente a la cual se conecta la unidad de almacenamiento puede tratarse de una red de corriente doméstica que está acoplada a una red de suministro. La red de corriente doméstica generalmente está conectada a la red de suministro mediante una caja de conexión doméstica. Debido a las diferentes posibilidades de conexión, la unidad de almacenamiento puede colocarse en diferentes lugares, gracias a lo cual la flexibilidad es elevada, de modo correspondiente.
Las unidades de almacenamiento pueden colocarse en viviendas particulares o en edificios industriales, en tanto los mismos no estén diseñados para el almacenamiento de energía eléctrica. Conforme a ello, una unidad de almacenamiento puede estar proporcionada también en una empresa mediana.
Según un aspecto, la disposición de circuito comprende un convertidor y un rectificador, en donde el rectificador transforma en corriente continua la corriente recibida mediante la interfaz de corriente, para el acumulador de energía y/o el convertidor transforma en corriente alterna la energía que debe suministrarse a la red de corriente, mediante
la interfaz de corriente. Mediante la configuración de la disposición de circuito está asegurado que la unidad de almacenamiento pueda almacenar corriente desde la red de corriente y, en caso necesario, pueda suministrar a la red de corriente la energía eléctrica almacenada.
El acumulador de energía puede tener una capacidad de almacenamiento de entre 1 kWh y 10 kWh, preferentemente de 2 kWh. Además, el acumulador de energía puede tratarse de un acumulador de plomo, de gel de plomo, de iones de litio, de LiFEPO, Lipo, NiCd, NiFe o NiMH. Mediante la capacidad de almacenamiento reducida del acumulador de energía está asegurado que la unidad de almacenamiento se trate de un aparato que pueda ser usado en un consumidor. De esto resulta además el hecho de que con una unidad de almacenamiento solamente puede cubrirse una fracción de la demanda diaria que se presenta en general en una vivienda particular.
De manera correspondiente, la unidad de almacenamiento se trata de una unidad móvil, con la cual la empresa de suministro puede reaccionar rápidamente a situaciones variables en el mercado de suministro. Por una parte, esto hace referencia a las fluctuaciones de la red de suministro y, por otra parte, al precio de la electricidad. La unidad de almacenamiento, de este modo, puede cargarse con energía y descargarse durante el transcurso del día, en tanto eso sea necesario.
En otro aspecto de la invención se prevé que la interfaz de control sea una interfaz inalámbrica o una interfaz con cables, que también esté diseñada para la transmisión de datos. La interfaz de control en particular puede tratarse de una interfaz WLAN, Z-Wave, ZigBee, Enocean, Bluetooth, aérea, LAN, Ethernet, Powerline, coaxial o de fibra de vidrio. Mediante la interfaz de control correspondiente, el dispositivo de control puede activar de forma externa la unidad de almacenamiento. Mediante la conformación de la interfaz de control como interfaz inalámbrica se asegura además que la unidad de almacenamiento, en el consumidor, pueda instalarse en un lugar en el cual por lo demás no se encuentra presente ninguna conexión de cable, además de la conexión de corriente.
En otro aspecto de la invención se prevé que otros aparatos puedan conectarse a la unidad de almacenamiento. Para ello, en particular, la unidad de almacenamiento presenta otras interfaces de comunicaciones. Los otros aparatos pueden tratarse por ejemplo de aparatos multimedia y/o de aparatos domésticos que pueden conectarse a la unidad de almacenamiento mediante la interfaz de control.
En este caso, sin embargo, los otros aparatos no pueden activar la unidad de almacenamiento. Esa variante de realización en particular es importante cuando la interfaz de control se trata de una interfaz inalámbrica, mediante la cual varios aparatos pueden conectarse al mismo tiempo. Las otras interfaces de comunicaciones opcionales pueden tratarse por ejemplo de interfaces USB, LAN, Ethernet, HDMI- o NFC. En general, la unidad de almacenamiento puede estar diseñada para la unidad de comunicaciones central en el consumidor, en particular en un hogar privado, mediante la cual se comunican todos los aparatos multimedia y/o aparatos domésticos. Los aparatos conectados a la unidad de almacenamiento, entre otros, pueden transmitir valores de consumo a la unidad de almacenamiento, que son leídos directamente desde la empresa de suministro de energía. La unidad de almacenamiento, para ello, entre otras cosas, puede conformar un sistema bus.
Preferentemente, la unidad de almacenamiento presenta un módem y/o un rúter, de manera que la unidad de almacenamiento puede integrarse de manera sencilla en la red del consumidor, o es usada por el usuario para crear su red doméstica. El módem y/o el rúter, de manera correspondiente, presentan al menos la interfaz de control y/o una de las interfaces de comunicaciones.
Los datos recibidos por los otros aparatos, mediante la interfaz diseñada también para la transmisión de datos, pueden transmitirse a la empresa de suministro de energía, a la compañía operadora de la red y/o al prestador de servicios. Los datos, entre otros, pueden tratarse de datos de uso de otros aparatos que se encuentren en la red WLAN del usuario, que se ha conectado a la unidad de almacenamiento.
En particular, la unidad de almacenamiento forma parte de un sistema de almacenamiento de orden superior. El sistema de almacenamiento asegura que puedan compensarse fluctuaciones en la red de suministro, ya que una única unidad de almacenamiento presenta una capacidad de almacenamiento relativamente reducida, que no sería suficiente para compensar las fluctuaciones que se presentan usualmente en la red de suministro, así como para proporcionar energía suficiente en casos de necesidad. Mediante una pluralidad de unidades de almacenamiento es posible conformar el acumulador de conjunto, por tanto, un acumulador virtual de gran tamaño, que en realidad está formado por muchas unidades de almacenamiento pequeñas. De ello resulta además la posibilidad, para la empresa de suministro de energía o para la compañía operadora de la red, de reaccionar de forma rápida y precisa, puesto que las mismas pueden activar unidades de almacenamiento pequeñas individuales.
En particular, el dispositivo de control es un dispositivo de control central, externo, mediante el cual pueden controlarse varias unidades de almacenamiento. El dispositivo de control, del modo ya explicado, puede estar proporcionado en una empresa de suministro de energía o en una compañía operadora de la red de suministro, que puede activar todas las unidades de almacenamiento que pertenezcan a su área de recarga. Debido a esto es posible que la compañía operadora de la red monitoree la red de suministro y que compense fluctuaciones en la red de suministro, de modo correspondiente, cubriendo la demanda de energía de los consumidores individuales mediante las unidades de almacenamiento que se encuentran en los consumidores.
De manera alternativa, esto puede ser realizado también por un prestador de servicios o una empresa de suministro de energía, a la cual la compañía operadora de la red otorga un acceso correspondiente al área de suministro. De este modo, los picos de capacidad en la red de suministro pueden atenuarse de manera sencilla mediante la pluralidad de unidades de almacenamiento.
Esto garantiza una red de suministro estable, ya que la empresa de suministro de energía puede disponer que las unidades de almacenamiento puedan proporcionar las capacidades proporcionadas por la misma, cuando esto sea lo deseado. La gran cantidad de unidades de almacenamiento dispuestas, que respectivamente presentan una capacidad de almacenamiento relativamente reducida, conforman un almacenamiento virtual de gran tamaño, que sólo puede ser controlado por la empresa de suministro de energía, por la compañía operadora de la red o por un prestador de servicios contratado. En particular, esto contribuye a la estabilización de la red de suministro, ya que la gran cantidad de unidades de almacenamiento pequeñas, descentralizadas, pueden proporcionarse en cualquier parte.
De este modo se cubre la demanda de energía de los hogares privados individuales o consumidores, mediante las unidades de almacenamiento allí proporcionadas, gracias a lo cual se reduce la carga de la red de suministro. En este caso no se prevé una realimentación hacia la red de suministro. A este respecto se encuentra presente una estabilización indirecta o una reducción de la carga de la red de suministro.
Según una forma de realización determinada puede preverse que las unidades de almacenamiento suministren corriente hacia la red de suministro. Gracias a esto puede realizarse una estabilización directa de la red de suministro. Expresado de manera figurativa, la energía de una unidad de almacenamiento, mediante la red de suministro, puede transmitirse a otro consumidor u hogar privado, cuya demanda de energía sea más elevada que la energía almacenada de forma intermedia en el mismo, o que incluso no tenga ninguna unidad de almacenamiento.
La unidad de almacenamiento puede estar diseñada de manera que exclusivamente la compañía operadora de la red, la empresa de suministro y/o un prestador de servicios contratado, tenga o tengan acceso a la unidad de almacenamiento y a la energía almacenada de forma intermedia desde la red de suministro. De este modo, la empresa de suministro de energía y/o un prestador de servicios contratado pueden controlar la cantidad de la energía almacenada en la unidad de almacenamiento, activando la unidad de almacenamiento de manera que energía se almacene de forma intermedia en la unidad de almacenamiento, o se suministre a la red de corriente que está conectada a la unidad de almacenamiento.
El consumidor en sí mismo no influye en modo alguno en cuánta energía se almacena de forma intermedia, o en la energía almacenada de forma intermedia que se pone a disposición, tal como es el caso usualmente en las unidades de almacenamiento descentralizadas, que funcionan con una instalación fotovoltaica, así como que están acopladas a la misma. Tampoco un acceso remoto del consumidor, mediante telefonía móvil, Internet o una aplicación en el teléfono inteligente posibilitan al cliente un acceso a la unidad de almacenamiento o a la energía almacenada en la unidad de almacenamiento.
Cuando se suministra energía desde las unidades de almacenamiento hacia la red de corriente, esto tiene lugar en el contador, del lado del cliente. De este modo, la alimentación en la red total actúa como reducción de la carga.
La realimentación hacia la red de corriente pública (red de suministro), para reducir cargas de la red, representa sólo una posibilidad opcional.
Puesto que el acceso a la unidad de almacenamiento, en particular a su controlador, está limitado para los consumidores, la unidad de almacenamiento preferentemente permanece en propiedad de la empresa de suministro de energía o de la compañía operadora de la red que opera la red de suministro, aún cuando la unidad de almacenamiento esté proporcionada en el consumidor. De manera alternativa, la unidad de almacenamiento también puede estar en posesión de otra empresa de suministro. Por ejemplo, una unidad de almacenamiento puede ser ofrecida por una empresa de suministro de energía A, aunque la empresa de suministro de energía B abastezca de energía al consumidor, y para ello recurra a la red de suministro de la compañía operadora C. La unidad de almacenamiento también puede ser propiedad de la compañía operadora de la red C, aunque la empresa de suministro B proporcione energía al consumidor.
La unidad de almacenamiento puede ofrecerse al consumidor por ejemplo de forma gratuita o en combinación con un servicio de comunicaciones, de manera que un sistema de bus central pueda estructurarse sin gastos adicionales. La empresa de suministro de energía, mediante el acumulador de conjunto, tiene la ventaja de que la misma puede participar de forma activa en el mercado de la electricidad, puede adquirir energía de forma conveniente y puede almacenarla de forma intermedia, en donde esa energía puede venderse posteriormente más cara. En cambio, la compañía operadora de la red tiene interés en el acumulador de conjunto, ya que éste, debido a las unidades de almacenamiento integradas en la red, entre otras cosas, puede poner a disposición temporalmente reservas momentáneas, consigue posibilidades para mantener la tensión y la frecuencia, y está simplificado el restablecimiento del suministro.
Según un aspecto, la unidad de almacenamiento atenúa fluctuaciones en una red de suministro, a la cual se encuentra conectada la red de corriente. La unidad de almacenamiento, conforme a ello, puede considerarse como amortiguación de energía para la red de suministro, que es activada por la empresa de suministro de energía o por la compañía operadora de la red, de manera que la unidad de almacenamiento contribuye al funcionamiento estable de la red de suministro, así como la compañía operadora de la red puede operar la red de suministro de forma estable. Puesto que sólo la empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red tienen acceso a la unidad de almacenamiento, está asegurado además un control fiable, mediante el cual la red de suministro puede funcionar de forma duradera y fiablemente estable. Si los propios consumidores tuvieran acceso a las unidades de almacenamiento, entonces ése no sería el caso, puesto que entonces probablemente ya no habría energía eléctrica a disposición que pueda suministrarse a la red de corriente, para reducir la carga de la red de suministro, de forma indirecta.
En particular, la unidad de almacenamiento conectada a la red de corriente reduce la carga de la red de suministro, proporcionando energía a la red de corriente, que es consumida por el consumidor de la red de corriente. Por lo tanto, se trata de una descarga indirecta de la red de suministro, ya que la energía en este caso no se realimenta a la red de suministro. La energía almacenada de forma intermedia en el consumidor se utiliza allí, debido a lo cual se reduce la carga de la red de suministro, ya que a la red de corriente conectada a la red de suministro no debe suministrarse nada de energía desde la red de suministro. La red de corriente correspondiente es abastecida al menos a corto plazo por la unidad de almacenamiento.
La unidad de almacenamiento preferentemente es operada de manera exclusiva por la compañía operadora de la red, por la empresa de suministro de energía y/o por un prestador de servicios contratado, de manera que exclusivamente la compañía operadora de la red, la empresa de suministro de energía y/o el prestador de servicios contratado, mediante la interfaz de control, tiene o tienen acceso a la unidad de almacenamiento y a la energía almacenada de forma intermedia, desde la red de suministro, en la unidad de almacenamiento. El consumidor, en el que se encuentra la unidad de almacenamiento, por lo tanto, no tiene ninguna posibilidad de operar por sí mismo la unidad de almacenamiento. La unidad de almacenamiento es operada exclusivamente de forma externa o es activada de forma externa.
La alimentación de la unidad de almacenamiento tiene lugar exclusivamente mediante la red de suministro y la red de corriente doméstica interconectada, a la cual está conectada la unidad de almacenamiento. Conforme a ello, la unidad de almacenamiento no es abastecida de energía mediante una instalación fotovoltaica. En la unidad de almacenamiento no está proporcionada una instalación fotovoltaica, por lo cual la misma puede denominarse como libre de conexiones para una instalación fotovoltaica.
En particular se prevé que el sistema de almacenamiento comprenda varias unidades de almacenamiento que puedan ser controladas al mismo tiempo por el dispositivo de control. Debido a esto es posible formar un acumulador virtual de gran tamaño que se denomina también como acumulador de conjunto, ya que el mismo comprende varias unidades de almacenamiento reales. Las unidades de almacenamiento individuales pueden activarse para compensar fluctuaciones en la red de suministro, procurando así la estabilidad de la red de suministro.
Otras ventajas y propiedades de la invención se deducen de la siguiente descripción y de los dibujos que se adjuntan, a los que se hace referencia. En los dibujos muestran:
- Figura 1 una representación esquemática de una unidad de almacenamiento según la invención,
- Figura 2 una representación esquemática de un sistema de almacenamiento según la invención, y
- Figura 3 un diagrama de flujo para ilustrar el procedimiento según la invención.
En la figura 1 se muestra una unidad de almacenamiento 10 para un consumidor, que comprende un acumulador de energía 12, una disposición de circuito 14, una interfaz de corriente 16, así como una interfaz de control 18, que en general también está diseñada para la transmisión de datos. El consumidor, en el ejemplo de realización mostrado, se trata un hogar privado.
La unidad de almacenamiento 10, mediante la interfaz de corriente 16, está conectada a una red de corriente doméstica 20, en donde la interfaz de corriente 16, en la forma de realización mostrada, está acoplada eléctricamente con un enchufe doméstico 22. Conforme a ello, la unidad de almacenamiento 10 se trata de un así llamado aparato "plug and play", que se inserta de manera sencilla en el enchufe doméstico 22, para ser puesto en funcionamiento.
La red de corriente doméstica 20, mediante una conexión 24, está conectada a una red de suministro no representada. La conexión 24 puede estar proporcionada en una caja de conexión doméstica 26. En general, la red de corriente doméstica 20, entre la conexión 24 y el enchufe doméstico 22, entre otros, presenta un contador de corriente 28, una resistencia NZ 30, así como un interruptor de protección FI 32.
La unidad de almacenamiento 10 puede almacenar de forma intermedia energía mediante la red de corriente doméstica 20, desde la red de suministro, en donde la disposición de circuito 14 presenta para ello un rectificador 34 que transforma la corriente alterna proporcionada en la red de corriente doméstica 20 en una corriente continua, de manera que la energía eléctrica se suministra al acumulador de energía 12 y puede almacenarse allí.
El acumulador de energía 12 se trata de un acumulador de energía de pequeño a mediano, que tiene una capacidad de almacenamiento de entre 1 kWh y 10 kWh, preferentemente de 2 kWh. Esto corresponde solamente a una fracción de la demanda diaria típica de un hogar privado. El acumulador de energía 12 puede estar diseñado como un acumulador de plomo, de gel de plomo, de iones de litio, de LiFEPO, Lipo, NiCd, NiFe o NiMH.
Puesto que la unidad de almacenamiento 10 solamente está proporcionada para el almacenamiento intermedio de la energía eléctrica desde la red de corriente doméstica 20, así como desde la red de suministro que alimenta a la red de corriente doméstica 20, la unidad de almacenamiento 10 puede suministrar a la red de corriente doméstica 20 energía eléctrica almacenada de forma intermedia, desde el acumulador de energía 12. Para ello, la disposición de circuito 14 presenta un convertidor 36 que transforma la corriente continua que sale desde el acumulador de energía 12 en corriente alterna, de manera que la energía eléctrica puede suministrarse a la red de corriente doméstica 20.
El rectificador 34 y el convertidor 36 están representados con líneas discontinuas, ya que los mismos son componentes integrales de la disposición de circuito 14.
El control de la unidad de almacenamiento 10 tiene lugar solamente mediante la interfaz de control 18 que se comunica con un dispositivo de control externo, tal como se explica a continuación. Mediante la interfaz de control 18, la unidad de almacenamiento 10 recibe las señales de control que indican cuándo la unidad de almacenamiento 10 debe suministrar energía hacia la red de corriente doméstica 20 desde el acumulador de energía 12, así como cuándo debe almacenarse energía de forma intermedia, desde la red de corriente doméstica 20, en el acumulador de energía 12.
Además, la unidad de almacenamiento 10, en la forma de realización mostrada, presenta dos interfaces de comunicaciones 38, 40; mediante las cuales los otros aparatos 42, 43 están conectados a la unidad de almacenamiento 10, los que pueden tratarse de aparatos multimedia y/o de aparatos domésticos. Las otras interfaces de comunicaciones 38, 40 pueden ser interfaces de comunicaciones con cables o inalámbricas, por ejemplo una interfaz USB, WLAN o LAN. De manera alternativa pueden tratarse de interfaces Z-Wave, ZigBee, Enocean, Bluetooth, aéreas, Ethernet, Powerline, coaxial o de fibra de vidrio.
Otro aparato 44 que igualmente puede ser un aparato multimedia y/o doméstico, está acoplado a la interfaz de control 18, que está diseñada para la transmisión de datos, del modo descrito en la introducción.
De manera correspondiente, los otros aparatos 42 a 44 pueden tratarse de un aparato multimedia, como un aparato de TV, un ordenador, un ordenador portátil, una tableta o un teléfono móvil. Además, aparatos de uso doméstico con capacidad de comunicaciones pueden conectarse a la unidad de almacenamiento 10 mediante interfaces 18, 38,40 correspondientes. Los aparatos de uso doméstico con capacidad de comunicaciones pueden ser lavadoras, secadoras, cafeteras, frigoríficos, lavavajillas, hornos, etc. Los otros aparatos 42 a 44 pueden transmitir información a la unidad de almacenamiento central 10 en el hogar, en donde por ejemplo la misma puede tratarse de datos de consumo de energía. Esos datos pueden transmitirse mediante la interfaz de control 18.
El dueño del hogar privado puede controlar los otros aparatos 42 a 44 mediante la unidad de almacenamiento 10. Pero para el dueño del hogar privado no es posible un acceso al acumulador de energía 12 y a la energía almacenada.
La unidad de almacenamiento 10 en particular comprende un módem y/o un rúter que presentan al menos la interfaz de control 18 y/o una de las interfaces de comunicaciones 38, 40. Con ese rúter, el usuario también puede crear su red para el hogar.
En la figura 2 se muestra un sistema de almacenamiento 46 que, en la forma de realización mostrada, presenta dos unidades de almacenamiento 10, que respectivamente mediante su interfaz de control 18 están conectadas a un dispositivo de control central 48 en común.
Las unidades de almacenamiento 10 respectivamente están integradas en una red de corriente doméstica 20, en donde las dos redes de corriente doméstica 20, mediante sus respectivas conexiones 24, están conectadas a una red de suministro 50 en común. Conforme a ello, ambas redes de corriente doméstica 20 son abastecidas por la red de suministro 50 que es operada por una compañía operadora de la red, en la cual puede estar proporcionado el dispositivo de control 48. De manera alternativa, el dispositivo de control 48 puede estar proporcionado en una empresa de suministro de energía que abastece de energía a la red de corriente doméstica 20, mediante la red de suministro 50. De este modo, la compañía operadora de la red se presenta como prestador de servicios para la empresa de suministro de energía.
Además puede preverse que el dispositivo de control 48, en el caso de un prestador de servicios de control seleccionado, se encargue del control del sistema de almacenamiento 46, en particular para la empresa de suministro de energía o la compañía operadora de la red.
Expresado de manera figurativa, en la figura 2 se muestran dos hogares privados separados, por ejemplo dos viviendas unifamiliares en una urbanización, las cuales tienen su propia red de corriente doméstica 20, que respectivamente están conectadas a la red de suministro 50 en común de la compañía operadora de la red, que maneja el dispositivo de control central 48. Los dos hogares privados, además, pueden ser abastecidos de energía por una empresa de suministro en común.
El dispositivo de control central 48 igualmente se encuentra acoplado a la red de suministro 50, para monitorear la red de suministro 50. De este modo, el dispositivo de control 48 determina si en la red de suministro 50 se encuentran presentes picos de capacidad que deben atenuarse. Además, el dispositivo de control central 48 determina si la demanda de energía supera la energía que se encuentra a disposición en la red de suministro 50, así como en la red de corriente doméstica 20 correspondiente. En general, con ello pueden compensarse fluctuaciones en la red de suministro 50.
El dispositivo de control central 48 puede determinar la demanda de energía, ya que el mismo preferentemente está conectado a las unidades de almacenamiento 10, de manera que el dispositivo de control central 48 puede determinar la demanda de energía de cada hogar privado y, con ello, la demanda de energía total de todas las redes de corriente doméstica 20 conectadas a la red de suministro 50, por vías directas. De lo contrario, esto puede ser determinado mediante la propia red de suministro 50. A modo de ejemplo, esto sucede mediante la interfaz de control 18 conformada para la transmisión de datos. Además, otros datos pueden ponerse a disposición de la empresa de suministro de energía, así como de la compañía operadora de la red, en particular datos de uso de los aparatos 42 a 44 conectados.
El dispositivo de control central 48 determina entonces si la demanda de energía total es mayor que la energía eléctrica que se encuentra a disposición. En tanto sea ése el caso, el dispositivo de control central 48 controla las unidades de almacenamiento 10 individuales de manera que energía eléctrica almacenada de forma intermedia en los respectivos acumuladores de energía 12 se suministre a la red de corriente doméstica 20 asociada a la unidad de almacenamiento 10, para cubrir la demanda de energía. Debido a eso se reduce de forma indirecta la carga de la red de suministro 50, puesto que a la red de corriente doméstica 20 del consumidor se suministra la energía necesaria mediante el suministro de la energía almacenada de forma intermedia desde la unidad de almacenamiento 10. La energía almacenada de forma intermedia se trata de la energía obtenida previamente desde la red de suministro 50, por tanto, de la así llamada energía gris.
Si el dispositivo de control central 48 llegara a determinar que la demanda de energía es menor que la energía eléctrica disponible en la red de suministro 50, el mismo puede activar las unidades de almacenamiento 10 de manera que la energía eléctrica excedente desde la red de suministro 50, mediante las redes de corriente doméstica 20, sea almacenada de forma intermedia en los respectivos acumuladores de energía 12 de las unidades de almacenamiento 10.
Una alimentación hacia la red de corriente doméstica 20 también es posible cuando la empresa de suministro puede adquirir energía de forma conveniente y la almacena de forma intermedia en la unidad de almacenamiento 10, en particular en el acumulador de energía 12, para un consumo posterior.
El almacenamiento de energía eléctrica en las unidades de almacenamiento 10 y la descarga de las unidades de almacenamiento 10, de este modo, pueden tener lugar independientemente de la situación de la red.
El control de las respectivas unidades de almacenamiento 10, conforme a ello, tiene lugar solamente mediante el dispositivo de control central 48. Los dueños de los hogares propios no pueden activar las unidades de almacenamiento 10 de manera que los mismos tengan acceso a los acumuladores de energía 12. Solamente es posible activar los otros aparatos 42 a 44 que están conectadas a las interfaces de comunicaciones 38, 40 y a la interfaz de control 18.
En particular se prevé que no sea posible una realimentación hacia la red de suministro 50. La energía almacenada de forma intermedia en la unidad o las unidades de almacenamiento 10, conforme a ello, se pone a disposición exclusivamente de la red de corriente doméstica 20, debido a lo cual se compensan de forma indirecta cargas de referencia de la red de suministro 50.
En general, la energía almacenada de forma intermedia en la o las unidades de almacenamiento 10 se trata de energía que proporciona la empresa de suministro de energía y que la compañía operadora de la red transfiere a los consumidores, por tanto, la así llamada energía gris. La energía almacenada de forma intermedia en la unidad o las unidades de almacenamiento 10, por lo tanto, no es una energía auto-generada (energía gris), tal como sucede en el caso de una instalación fotovoltaica conectada.
Los consumidores que desean usar una unidad de almacenamiento 10, de este modo, no deben tener obligatoriamente una instalación fotovoltaica costosa. De manera correspondiente, el mercado para usuarios potenciales de las unidades de almacenamiento 10 es marcadamente más grande y un sistema de almacenamiento 46 correspondiente puede estructurarse rápidamente.
Además, la instalación es marcadamente más sencilla, ya que el consumidor simplemente conecta la unidad de almacenamiento 10 a un enchufe en su red de corriente doméstica 20. Usualmente no se necesita un técnico para la instalación de la unidad de almacenamiento 10.
Con el sistema de almacenamiento 46, de este modo, puede conformarse un acumulador de conjunto, en tanto muchas unidades de almacenamiento 10 descentralizadas estén proporcionadas en la mayor cantidad posible de hogares privados de la red de suministro 50.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Unidad de almacenamiento (10) para un consumidor, con
a) un acumulador de energía (12) en el que puede almacenarse energía eléctrica,
b) una interfaz de corriente (16), mediante la cual la unidad de almacenamiento (10) puede conectarse a una red de corriente (20) conectada a una red de suministro,
c) una disposición de circuito (14) que está dispuesta en la dirección de flujo de corriente, entre el acumulador de energía (12) y la interfaz de corriente (16), de manera que la unidad de almacenamiento (10) puede almacenar energía eléctrica desde la red de corriente (20), y en caso necesario puede suministrar energía eléctrica almacenada a la red de corriente (20), y
d) una interfaz de control (18) para controlar la unidad de almacenamiento (10),
caracterizada porque la unidad de almacenamiento (10) puede ser controlada solamente mediante la interfaz de control (18), que se comunica sólo con un dispositivo de control externo (48),
en donde la unidad de almacenamiento (10), mediante la interfaz de control (18), obtiene señales de control cuando la unidad de almacenamiento (10) debe suministrar energía a la red de corriente (20) desde el acumulador de energía (12), así como cuando debe almacenar energía, desde la red de corriente (20), de forma intermedia, en el acumulador de energía (12), en donde el consumidor en sí mismo no tiene ninguna influencia en cuánta energía se almacena de forma intermedia, así como en si la energía almacenada de forma intermedia se pone a disposición.
2. Unidad de almacenamiento (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque la red de corriente (20) es una red de baja tensión monofásica o una red de corriente trifásica.
3. Unidad de almacenamiento (10) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la disposición de circuito (14) comprende un rectificador (34) y un convertidor (36), en donde el rectificador (34), mediante la interfaz de corriente (16), transforma en corriente continua la corriente recibida para el acumulador de energía (12) y/o el convertidor (36), mediante la interfaz de corriente (16), transforma en corriente alterna la corriente que debe suministrarse a la red de corriente (20).
4. Unidad de almacenamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el acumulador de energía (12) tiene una capacidad de almacenamiento de entre 1kWh y 10kWh.
5. Unidad de almacenamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la interfaz de control (18) es una interfaz inalámbrica o una interfaz con cables, que también está diseñada para la transmisión de datos.
6. Unidad de almacenamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque a la unidad de almacenamiento (10) están conectados otros aparatos (42, 43, 44).
7. Unidad de almacenamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unidad de almacenamiento (10) forma parte de un sistema de almacenamiento de orden superior (46).
8. Sistema de almacenamiento (46) con un dispositivo de control (48) y al menos una unidad de almacenamiento (10) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el dispositivo de control (48) controla la unidad de almacenamiento (10).
9. Sistema de almacenamiento (46) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de control (48) es un dispositivo de control central, externo, mediante el que pueden controlarse varias unidades de almacenamiento (10).
10. Procedimiento para controlar un sistema de almacenamiento (46) según la reivindicación 8 o 9, en donde al menos una unidad de almacenamiento (10) es controlada por el dispositivo de control (48) de manera que la unidad de almacenamiento (10) almacena de forma intermedia energía eléctrica desde una red de corriente (20) en el acumulador de energía (12) y/o suministra energía eléctrica, desde el acumulador de energía (12), hacia la red de corriente (20).
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la unidad de almacenamiento (10) atenúa fluctuaciones en una red de suministro (50), a la cual está conectada la red de corriente (20).
12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el sistema de almacenamiento (46) comprende varias unidades de almacenamiento (10) que son activadas al mismo tiempo por el dispositivo de control (48).
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