ITRM20090084A1 - Dispositivo per il telecontrollo del consumo e della produzione di energia elettrica. - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO PER IL TELECONTROLLO DEL CONSUMO E DELLA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA;

La presente invenzione riguarda il settore energetico ed in particolare fa riferimento ad un dispositivo wireless per il telecontrollo del consumo e della produzione di energia elettrica, sia in ambiente domestico che industriale, atto a consentire ad un utente di conoscere, preferibilmente in tempo reale, l’effettivo consumo di energia elettrica oppure, nel caso di un impianto fotovoltaico, l’energia elettrica effettivamente prodotta da detto impianto.

Attualmente, per controllare i consumi di energia elettrica si fa affidamento al contatore e alle fatture emesse dall’ente preposto alla fornitura di energia elettrica.

Tuttavia, è difficile comprendere da tali fatture la reale distribuzione dei consumi energetici, la validità degli interventi che vengono svolti e soprattutto non è possibile effettuare un controllo dello stato dei consumi in tempo reale poiché il contatore è solitamente di difficile accesso e le bollette, che arrivano in seguito, sono basate principalmente su consumi presunti. Ciò comporta lo svantaggio che non è possibile ottenere un livello di dettaglio maggiore di quello fornito dal contatore e, di conseguenza, l’utente non può sapere quanto consuma una determinata stanza o un’ala di una fabbrica se non è presente un contatore dedicato.

Per quanto riguarda i dati relativi all’energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico già esistente, sebbene questi possano essere forniti da degli inverter tramite un apposito software di interrogazione, è necessaria la presenza di una scheda di comunicazione che può essere opzionale con lo svantaggio che detta scheda non è disponibile per tutti i modelli di inverter. Quindi, se si vuole controllare l’energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico già realizzato, bisogna verificare la presenza di detta scheda di comunicazione ed eventualmente ordinarla, in caso sia disponibile. Ciò rende complicata la raccolta dei dati relativi alla produzione di energia elettrica da parte di impianti già esistenti, e non appositamente progettati.

Un altro svantaggio è dato dal fatto che non esiste uno standard sul formato dei dati degli inverter: ogni produttore di inverter fornisce i dati con formati differenti e pertanto occorre sempre un contatto con il produttore stesso per richiedere le specifiche dei dati. Bisogna poi adattare infatti detto software di interrogazione secondo il formato dei dati in uscita, che varia appunto da produttore a produttore.

Un ulteriore svantaggio è costituito dal fatto che in ogni caso i dati raccolti mediante inverter sono soggetti a possibili errori o imprecisioni che sono impossibili da verificare.

Pertanto, scopo principale della presente invenzione è quello di superare detti svantaggi, fornendo un dispositivo wireless installabile su cavi in prossimità di un contatore, di un inverter, dei sezionatori o su una qualunque linea elettrica da controllare, e atto consentire il monitoraggio, preferibilmente in tempo reale, dei consumi energetici oppure della produzione di energia elettrica, raggiungendo un elevato dettaglio (fino a livello di singolo carico) dell’informazione relativa a detti consumi energetici o detta produzione di energia elettrica.

Secondo il trovato, detto scopo è stato raggiunto prevedendo che un dispositivo comprendente un modulo trasmissivo wireless che utilizza un protocollo di tipo noto per la comunicazione dati, nonché una pluralità di sensori, i quali trasmettono i dati letti ad un punto di raccolta dati cosiddetto “Gateway Wireless” (GWi) atto a essere connesso ad un PC o ad una rete locale LAN in modo tale che detti dati siano disponibili per la consultazione o l’elaborazione, preferibilmente in tempo reale.

Una migliore comprensione del trovato si avrà con la seguente descrizione dettagliata e con riferimento alle figure allegate che mostrano, a puro titolo esemplificativo, una preferita forma di realizzazione.

Nei disegni:

la figura 1 mostra uno schema a blocchi del dispositivo wireless oggetto dell’invenzione;

la figura 2 mostra uno schema a blocchi di un punto di raccolta dati o Gateway Wireless;

le figure 3 e 4 mostrano rispettivamente uno schema di un’applicazione del dispositivo wireless per il telecontrollo del consumo di energia, dove detto dispositivo è posizionato tra il contatore ed il carico;

le figure 5 e 6 mostrano rispettivamente uno schema di un’applicazione del dispositivo wireless per il telecontrollo della produzione di energia elettrica, dove detto dispositivo è posizionato a monte e/o a valle di un inverter.

Con riferimento alle figure da 1 e 4, nella preferita forma di realizzazione che si descrive, si prevede un dispositivo wireless 1 per il telecontrollo dei consumi energetici installato a monte di un contatore C, in particolare tra detto contatore C ed il carico Z da testare (luci, apparecchiature, condizionatori, ecc), che comprende:

- un misuratore di tensione e di corrente 3 comprendente almeno due sensori: un primo sensore di tensione ed un secondo sensore di corrente;

- un modulo trasmissivo wireless 4;

- un microcontrollore 5 per la gestione di detti sensori, della logica, dell’interfaccia wireless e dei dati rilevati;

- una memoria 6 per la memorizzazione dei dati; - un’antenna 7 per trasmettere detti dati; e - mezzi di alimentazione 8.

È preferibile che il modulo trasmissivo 4 per la comunicazione dei dati utilizzi il protocollo di tipo noto conosciuto con il nome di “Zigbee” che viene impiegato, in particolare, in reti a basso bit rate e basso consumo che devono collegare elementi, quali ad esempio interruttori di luce, serrature, allarmi, ecc. Questi elementi non richiedono una particolare banda trasmissiva per essere integrati in una rete domotica, avendo poche informazioni da trasmettere, ma hanno bisogno di consumare poca energia e consentire ai terminali di funzionare per lungo tempo con le batterie incorporate.

Secondo l’invenzione, il dispositivo wireless 1 è atto ad acquisire tramite il misuratore 3 ed il microcontrollore 5 i dati relativi ai consumi energetici del carico Z da testare, a memorizzarli nella memoria 6 ed a trasmetterli ad un punto di raccolta dati o Gateway wireless 2 atto a riceverli.

Detto Gateway wireless 2 può essere collegato ad un computer consentendo quindi ad un utente di monitorare in tempo reale i consumi energetici.

Il Gateway wireless 2 comprende:

- un modulo trasmissivo wireless 10;

- un microcontrollore 11 atto ad automatizzare alcune funzionalità, come ad esempio interrogare periodicamente il misuratore 3 al fine di leggere e/o memorizzare i dati rilevati dai sensori;

- una memoria 12 per la memorizzazione dei dati inviati dal dispositivo wireless 1;

- un’antenna 13 per la ricezione di detti dati ed eventualmente la trasmissione ad altri dispositivi;

- una interfaccia ingresso/uscita 14; e

- mezzi di alimentazione 15.

All’interno del dispositivo wireless 1 è possibile prevedere la presenza di ulteriori componenti elettrici e/o elettronici, quali relè, interruttori, fotocellule, ecc. al fine di automatizzare alcune funzioni e diminuire i consumi superflui. Ad esempio, è possibile prevedere lo spegnimento delle luci in un ambiente, la chiusura automatizzata delle porte, ecc.

Il dispositivo 1 può automatizzare dette funzioni indipendentemente o su comando di altri dispositivi ad esso connessi.

Con particolare riferimento alla fig. 3, il misuratore di tensione e di corrente 3 del dispositivo wireless 1 per il telecontrollo dei consumi energetici comprende un primo sensore di tensione continua ed un secondo sensore di corrente continua.

Con particolare riferimento alla fig. 4, il misuratore di tensione e di corrente 3 del dispositivo wireless 1 per il telecontrollo dei consumi energetici comprende un primo sensore di tensione alternata ed un secondo sensore di corrente alternata.

Con particolare riferimento alla figura 5, il dispositivo wireless 1 è utilizzato per il telecontrollo dell’energia elettrica prodotta da un generatore di energia elettrica costituito da un impianto fotovoltaico P.

In questo caso, il dispositivo è posizionato a monte di un inverter N, tra detto inverter N e detto impianto fotovoltaico P.

In questo caso specifico, il misuratore di tensione e corrente 3 del dispositivo wireless 1 comprende un sensore di tensione continua ed un secondo sensore di corrente continua.

Come già accennato, è possibile raggiungere un elevato dettaglio delle informazioni relative ai consumi energetici o alla produzione di energia elettrica. Ad esempio è possibile conoscere l’energia elettrica prodotta da una parte dell’impianto fotovoltaico P come ad esempio a livello di una stringa.

Come mostrato in fig. 6, un ulteriore dispositivo wireless 1 è posizionato a valle dell’inverter N. Ciò permette all’utente di avere anche informazioni sull’energia immessa nella rete elettrica e confrontando i dati rilevati dai due dispositivi wireless è possibile stimare la reale efficienza di conversione dell’inverter stesso N.

In questo caso specifico, l’ulteriore dispositivo wireless 1 a valle dell’inverter N comprende un misuratore di tensione e di corrente 3 avente un primo sensore di tensione alternata ed un secondo sensore di corrente alternata.

In una variante (non mostrata nelle figure) è possibile prevedere che il dispositivo wireless 1 comprenda uno o più sensori di parametri ambientali come ad esempio un sensore di luce e/o di temperatura e/o di umidità e/o di irradianza.

Pertanto, se si prevede una stazione meteo dotata della stessa tecnologia wireless è possibile anche effettuare analisi di coerenza fra l’energia prodotta e la situazione metereologica (temperatura, irradianza).

Vantaggiosamente, come già accennato, il dispositivo è applicabile su ogni tipo di impianto, indipendentemente dal tipo di inverter che è presente sulla linea elettrica.

Un secondo vantaggio è dato dal fatto che possono essere usati uno o più dispositivi per visite di manutenzione o di controllo senza la necessità di rimanere permanentemente installati.

Alla luce di quanto sopra esposto, il trovato non solo fornisce un valido supporto alle politiche di risparmio energetico da intraprendere o intraprese, ma anche all’ottimizzazione della produzione di energia da fonti rinnovabili.

La presente invenzione è stata descritta ed illustrata in una preferita forma realizzativa, ma è evidente che il tecnico esperto del settore potrà apportarvi modifiche e/o sostituzioni tecnicamente equivalenti senza peraltro esulare dall’ambito di tutela della presente privativa industriale.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Dispositivo wireless (1) per il telecontrollo dei consumi energetici o della produzione di energia elettrica installabile su una qualsiasi linea elettrica da controllare a monte di un qualsiasi carico (Z) o di un qualsiasi generatore di energia elettrica (P) caratterizzato dal fatto che comprende: - un misuratore di tensione e di corrente (3) comprendente almeno due sensori: un primo sensore di tensione e un secondo sensore di corrente; - un modulo trasmissivo wireless (4); - un micro-controllore (5) per la gestione di detti sensori, della logica, dell’interfaccia wireless e dei dati rilevati da detti sensori; - un’antenna (7) per trasmettere detti dati ad un punto di raccolta o Gateway Wireless (2); - mezzi di alimentazione (8).
2. 2. Dispositivo wireless secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto primo sensore è un sensore di tensione continua e che detto secondo sensore è un sensore di corrente continua.
3. 3. Dispositivo wireless secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il modulo trasmissivo wireless (4) per la comunicazione dati utilizza il protocollo di tipo noto “Zigbee”.
4. 4. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto Gateway wireless (2) comprende: - un modulo trasmissivo wireless (10); - un microcontrollore (11) atto ad automatizzare alcune funzionalità, come ad esempio interrogare periodicamente il misuratore 3 al fine di leggere e/o memorizzare i dati rilevati dai sensori; - una memoria (12) per la memorizzazione di dati inviati dal dispositivo wireless (1); - un’antenna (13) per la ricezione di detti dati e la loro trasmissione ad ulteriori dispositivi; - una interfaccia ingresso/uscita (14); - mezzi di alimentazione (15); detto Gateway wireless essendo atto a essere collegato ad un computer in modo tale che detti dati siano disponibili per la consultazione o l’elaborazione.
5. 5. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto primo sensore è un sensore di tensione alternata e detto secondo sensore di corrente è un sensore di corrente alternata.
6. 6. Dispositivo wireless (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che nel caso di telecontrollo dei consumi energetici, detto dispositivo è posizionato tra un contatore (C) ed un carico (Z) da testare, quale ad esempio luci, apparecchiature, condizionatori, ecc.
7. 7. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che nel caso di telecontrollo della produzione di energia elettrica è posizionato tra un inverter (N) e detto generatore di energia elettrica (P) o impianto fotovoltaico.
8. 8. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che nel caso di telecontrollo della produzione di energia elettrica è posizionato a valle di un inverter (N).
9. 9. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende ulteriori componenti elettrici e/o elettronici, quali relè, interruttori, fotocellule, ecc. al fine di automatizzare alcune funzioni, quali ad esempio lo spegnimento delle luci in un ambiente, la chiusura automatizzata delle porte, ecc. e diminuire i consumi superflui.
10. 10. Dispositivo wireless (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende uno o più sensori di parametri ambientali, come ad esempio un sensore di luce e/o di temperatura e/o di umidità e/o di irradianza.