PL229822B1 - Sposoby przetwarzania zasobów energii z fotowoltaicznych źródeł odnawialnych oraz układ przetwarzania zasobów energii odnawialnej - Google Patents

Abstract

W sposobie przetwarzania energii odnawialnej przetwarzaniu pozyskiwanych zasobów energii odnawialnej nadaje się zmienne priorytety, zasoby energii odnawialnej dzieli się według zmiennych zależności na zmienną ilość części z których każdą przetwarza się oddzielnie. Definiuje się przedziały czasu w których prowadzi się zasilanie elektrycznych sieci wydzielonych. W układzie przetwarzania zasobów energii wyjścia źródeł energii odnawialnej łączy się z układem sumująco-dzielącym energii, a jego wyjścia łączy się z układami odbiorczymi. Wyjścia źródeł energii odnawialnej łączy się z detektorem pojawienia się energii odnawialnej, a wyjścia sterujące detektora pojawienia się energii odnawialnej łączy się z układem zasilania kontroli i sterowania. Do układu zasilania kontroli i sterowania łączy się zegar. W sposobie sterowania układem przetwarzania odbiera się informacje sterujące, reaguje się na nie i jednocześnie zmienia się funkcje elementu sterującego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania zasobów energii z fotowoltaicznych źródeł odnawialnych, w którym pozyskiwaną energię magazynuje się, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł, bada się jej pozyskiwaną ilość, stosuje się przynajmniej kilka odbiorników zasilanych prądem stałym oraz sposób przetwarzania zasobów energii odnawialnej z fotowoltaicznych źródeł odnawialnych, w którym pozyskiwaną energię magazynuje się, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł, bada się jej pozyskiwaną ilość, stosuje się przynajmniej kilka odbiorników zasilanych prądem stałym o zróżnicowanych względem siebie mocach oraz układ przetwarzania zasobów energii odnawialnej, w którym dekoduje się obecność energii odnawialnej, magazynuje się ją, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł energii odnawialnej i bada się jej pozyskiwaną ilość i w którym do tego samego układu ogniw fotowoltaicznych poprzez układ włączników podłącza się kilka grzałek, pracę układu sterowania zasila się także z innego źródła i w którym dokonuje się włączania zasilania odbiorników podłączonych do sieci AC.

Opisane już rozwiązania w publikacjach „Hybrydowe układy wytwórcze i mikrosieci sposobem na rozwój generacji rozproszonej” Prof.dr hab.inż Józef Paska 2013, „Jakość energii w układach generacji rozproszonej” Tomasz Sikorski, Grzegorz Kosobudzki 2011, „Design and implementation of a hybrid regenerative power system combining grid-tie and uninterruptible power supply functions” H.C.Chiang, T.T.Ma, Y.H.Cheng, J.M.Chang, W.N.Chang 2009, „Modeling, control and simulation of a PV/FC/UC based hybryd power generation system for stand-alone applications” M.Uzonoglu, O.C.Onar, M.S.AIam Renewable Energy 34 (2009) 509-520 pokazują jak zwiększyć możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii stosując hybrydy. W tych i innych rozwiązaniach umożliwia się pozyskiwanie energii odnawialnej przy użyciu takich przykładowych źródeł odnawialnych jak energia wiatrowa czy słoneczna. Część tych rozwiązań jest stale zasilona z baterii akumulatorów, a w trakcie pojawienia się energii odnawialnej doładowuje się akumulatory, pozyskaną energią elektryczną grzeje się wodę użytkową, ogrzewa się pomieszczenia, wytwarza się energię elektryczną do zasilania urządzeń elektrycznych lub oddaje się ją do sieci zasadniczej. Przy pozyskiwaniu energii odnawialnej śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł odnawialnych i w oparciu o ten punkt pracy dąży się do optymalnego ich dociążenia aby pozyskać największą ilość energii w jednostce czasu. Do tego celu realizuje się zmianę PWM. Część inaczej skonstruowanych urządzeń przetwarza energię odnawialną nie magazynując jej w akumulatorach, jeszcze inne wyposażone są w akumulatory, które zazwyczaj doładowuje się, a energia w nich zgromadzona jest wykorzystywana do przetwarzania do postaci oczekiwanej przez końcowego użytkownika w innym terminie. Użytkownik może traktować takie systemy jako źródło zasilania podstawowego lub rezerwowego. Zazwyczaj w takich systemach akumulatory stanowią bufor włączony pomiędzy układ pozyskiwania energii odnawialnej a układ przetwarzający energię odnawialną lub energię akumulatorów do postaci wymaganej przez końcowego użytkownika. Część z takich urządzeń zapewnia tylko nadzór i sterowanie bezpośrednie przez operatora, inne umożliwiają włączenie ich w system, ich zdalną kontrolę i sterowanie w sposób przewodowy lub bezprzewodowy.

Jeszcze inne urządzenia badają wydajność ogniw fotowoltaicznych poprzez pomiar nasłonecznienia z użyciem dodatkowych przetworników światła, a dociążenie ogniw może odbywać się poprzez stopniową zmianę obciążenia co realizowane jest poprzez podłączanie lub odłączanie odbiorników rezystancyjnych o różnych mocach. W wyniku przełączania odbiorników uzyskuje się układ podłączonych odbiorników o mocy najbardziej zbliżonej do wydajności ogniw fotowoltaicznych.

W sposobie przetwarzania energii odnawialnej według wynalazku także przy braku energii odnawialnej z układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiera się sygnały uaktywnienia zegara (12) i sprawdza się czy wytworzyć sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8) lub/i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8). Wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania w wyniku czego z akumulatora (1) zasila się układ przetwarzania DCAC (5) i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8) i wytwarza się sygnały uaktywniania układu przetwarzania DCAC (5) zasilając obciążenie AC (8). Przy braku energii odnawialnej odbiera się sygnały interwencji użytkownika lub/i sygnały interwencji ze zdalnego systemu nadzorującego i przełącza się zasilanie z sieci AC (9) do obciążenia AC (8) lub z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8) lub jednocześnie z sieci AC (9) i z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8).

W sposobie przetwarzania energii odnawialnej według wynalazku w odstępach czasu bada się sygnały świadczące o ilości pozyskiwanej energii i gdy układ ogniw fotowoltaicznych (3) jest dociążony

PL 229 822 B1 nieoptymalną mocą dobiera się odbiorniki, których moc łączna jest bardziej zbliżona do punktu maksymalnej wydajności układu ogniw fotowoltaicznych, wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z ogniw fotowoltaicznych do odbiorników stałoprądowych w wyniku czego do układu ogniw fotowoltaicznych podłącza się tylko tak dobrane odbiorniki. Wybiera się odbiorniki takie jak układ przetwarzania DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) lub/i grzałki (7), którym nadaje się większy priorytet podłączenia do układu ogniw fotowoltaicznych. Gdy układ ogniw fotowoltaicznych (3) jest dociążony nieoptymalną mocą zmienia się moc pobieraną przynajmniej jednego z kilku dołączonych do układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiorników takich jak układ przetwarzania DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) w taki sposób, że uzyskuje się obciążenie łączne o wartości zbliżonej do punktu maksymalnej wydajności układu ogniw fotowoltaicznych. Zależnie od sygnałów obecności sieci zasilania AC (9) i/lub naładowania akumulatorów (1) i/lub wydajności układu ogniw fotowoltaicznych (3) dobiera się kombinację odbiorników jak układ przetwarzania energii DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) lub/i grzałek (7), przełącza się sygnały zasilania z (turbiny wiatrowej (2) lub układu ogniw fotowoltaicznych (3) lub akumulatorów (1)) lub (turbiny wiatrowej (2) i/lub z układu ogniw fotowoltaicznych (3) i/lub akumulatorów (1)) na tak dobraną kombinację odbiorników. Także przy braku energii odnawialnej z układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiera się sygnały aktywności zegara (12) i sprawdza się czy wytworzyć lub/i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8).

W układzie przetwarzania zasobów energii odnawialnej według wynalazku do wejścia uaktywniającego pracę układu przetwarzania zasobów energii łączy się wyjście sterujące zegara. Wyjścia źródeł energii odnawialnej takich jak turbina wiatrowa (2) i/lub układ ogniw fotowoltaicznych (3) łączy się z wejściem detektora pojawienia się energii odnawialnej (11), a wyjścia sterujące detektora pojawienia się energii odnawialnej łączy się z wejściem uaktywniającym pracę.

Zaletą takiego sposobu przetwarzania jest zapewnienie najwyższego priorytetu użycia źródeł odnawialnych zarówno w systemach on- i off- gridowych do zasilania odbiorników i jednoczesne ograniczenie zużycia energii AC z sieci, właściwe dbanie o stan naładowania akumulatorów przy jednoc zesnym zapewnieniu zasilania gwarantowanego u odbiorcy przynajmniej w przydzielonych przedziałach czasowych. To wszystko może być realizowane zarówno przy braku obecności energii z sieci jak i energii odnawialnej poprzez realizowanie zadań w zaprogramowanych przedziałach czasowych, na żądanie użytkownika czy systemu nadrzędnego, zasilanie odbiorników o największym priorytecie zasilania zależnie od dostępu do energii odnawialnej czy stopnia naładowania akumulatora.

Zaletą drugiego sposobu przetwarzania jest zmniejszenie kosztów układów przekształtnikowych oraz zmniejszenie wymiarów, zwiększenie niezawodności a jednocześnie w niektórych przypadkach zmniejszenie strat przy jednoczesnym zwiększeniu lub utrzymaniu sprawności przetwarzania i zwiększenie lub utrzymanie śledzenia maksymalnej wydajności źródeł odnawialnych.

W trakcie pracy w celu pozyskania maksymalnej dostępnej ilości energii odnawialnej i optymalnego jej przekształcenia uwzględniając zmienne losowo warunki jej pozyskiwania jak i zmienne losowo potrzeby odbiorców nadaje się w sposób zmienny priorytety takie jak zmniejszenie kosztów pobieranej energii z sieci zasadniczej, zapewnienie największej sprawności pozyskiwania energii, zapewnienie ciągłości zasilania. Podział pozyskiwanej energii odnawialnej na zmienną ilość części, z których każdą przetwarza się w inny sposób umożliwia optymalne zagospodarowanie całości dostępnej energii odnawialnej. Odbywa się to w wyniku przekierowania energii tylko do podłączonych odbiorników o zmiennie nadawanych priorytetach ważności co optymalizuje dociążanie źródeł odnawialnych w pełnym zakresie ich pracy oraz zapewnia realizację zmiennych preferencji użytkownika. Pośrednio umożliwia to także zwiększenie sprawności przetwarzania energii.

Podłączenie wyjść źródeł energii odnawialnej z układem przełączania a jego wyjść z układami odbiorczymi umożliwia przekierowywanie ilości energii dopasowanych do potrzeb odbiorników i bieżącej optymalnej wydajności źródeł z dowolnych źródeł do dowolnych odbiorników dokonując dzielenia poz yskiwanej energii na dopasowane do potrzeb części, a gdy pozyskuje się energię jednocześnie z kilku źródeł odnawialnych to przekierowuje się ją ze źródła o największej wydajności do odbiornika o największym priorytecie, a gdy tej energii brakuje, braki energii pobiera się z drugiego źródła, a jego nadwyżki energii przekazuje się kolejno do odbiorników o niższych priorytetach. Efektem dodatkowym jest zapewnienie optymalnego dociążenia źródeł energii co optymalizuje punkt ich pracy zwiększając efektywność pozyskiwania energii odnawialnej, zmniejsza to straty przekształcania energii, umożliwia pobieranie i wykorzystanie energii odnawialnej zarówno ze źródła o chwilowej szczątkowej wydajności

PL 229 822 B1 (nawet poniżej 1% mocy znamionowej) jak i ze źródła pracującego przy punkcie pracy zbliżonym do 100% wydajności, co w długim okresie podnosi bardzo znacznie współczynnik zwrotu z inwestycji.

Połączenie wyjść źródeł energii odnawialnej z detektorem pojawienia się energii odnawialnej, a wyjścia sterującego detektora pojawienia się energii odnawialnej z układem zasilania, kontroli i sterowania umożliwia wybudzenie układu ze stanu czuwania i rozpoczęcie pozyskiwania energii odnawialnej tylko wtedy kiedy jest to konieczne. Zmniejsza się w ten sposób straty energii na podtrzymanie pracy bezproduktywnie działającego urządzenia, zapewniając jego aktywność, gdy urządzenie powinno pracować. Połączenie zegara oraz sygnałów interwencji użytkownika i sygnału ze zdalnego systemu nadzorującego z układem zasilania, kontroli i sterowania umożliwia zasilanie sieci wydzielonej i realizację zasadniczych celów instalacji w ważnych dla użytkownika przedziałach czasu, gdy energia odnawialna nie jest pozyskiwana a sieć zasilania zasadniczego uległa awarii co przyczynia się do bardziej efektywnego i długotrwałego wykorzystania zmagazynowanej w akumulatorach energii. Optymalizuje się w ten sposób zarówno gromadzenie jak i przetwarzanie energii czyniąc układ działającym pewnie i przewidywalnie.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony w przykładowym opisie działania urządzenia - nieograniczającym jego zakresu stosowania - do pozyskiwania i przetwarzania energii odnawialnej, w którym źródła energii takie jak akumulatory (1), turbina wiatrowa (2), układ ogniw fotowoltaicznych (3), połączone są do układu przełączania (4) oraz układu zasilania, kontroli i sterowania (13). Dodatkowo turbina wiatrowa (2), układ ogniw fotowoltaicznych (3) jest połączony także do detektora pojawienia się energii odnawialnej (11). Wyjścia układu przełączania (4) połączone są do wejść odbiorników energii takich jak układ przetwarzania DCAC z przełącznikiem sieci (5), układ ładowania akumulatorów (6), grzałki (7). Sieć zasilania AC (9) podłączona jest do drugiego wejścia układu przetwarzania DCAC z przełącznikiem sieci (5) oraz detektora zaniku sieci (10) i wejścia układu zasilania, kontroli i sterowania (13), a wyjście przetwarzania DCAC z przełącznikiem sieci (5) łączy się do obciążenia AC (8). Wyjścia sterujące detektora zaniku sieci (10), detektora pojawienia się energii odnawialnej (11) i zegara (12) łączy się do wejść sterujących układu zasilania, kontroli i sterowania (13). Dwukierunkową magistralę komunikacyjną zegara (12) łączy się do układu kontroli i sterowania (13), wyjścia sterujące układu kontroli i sterowania (13) łączy się do układu sumująco-dzielącego (4), układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5), układu ładowania akumulatorów (6). Wyjście układu ładowania akumulatorów (6) łączy się do akumulatorów (1).

W czasie gdy sieć zasilania AC (9) jest obecna i źródła energii odnawialnej takie jak turbina wiatrowa (2) i układ ogniw fotowoltaicznych (3) nie wytwarzają energii odnawialnej, układ zasilania kontroli i sterowania (13) utrzymuje urządzenie w stanie czuwania tj. takim, w którym pobór energii z akumulatorów (1) jest znikomy. Aktywne są tylko układy detektora zaniku sieci (10), detektora pojawienia się energii odnawialnej (11) i zegara (12). W stanie tym obciążenie AC (8) poprzez układ przetwarzania DCAC z przełącznikiem sieci (5) jest zasilone z sieci zasilania AC (9).

Pojawienie się energii odnawialnej na jednym ze źródeł takich jak turbina wiatrowa (2) lub układ ogniw fotowoltaicznych (3) w ilości powodującej przekroczenie ustalonego poziomu tej energii odnawialnej jest dekodowane przez detektor pojawienia się energii odnawialnej (11), który przez swoje wyjście uaktywnia zasilanie układu zasilania, kontroli i sterowania (13). Układ zasilania, kontroli i sterowania (13) włącza się do stanu aktywnego i uaktywnia zasilanie wszystkich układów, czerpiąc energię z akumulatorów (1). Po włączeniu zasilania układ zasilania, kontroli i sterowania (13) dekoduje stan swoich wejść i poznaje przyczynę włączenia zasilania jako włączenie wynikające z pojawienia się energii z turbiny wiatrowej (2) lub odpowiednio układu ogniw fotowoltaicznych (3). Układ zasilania, kontroli i sterowania (13) uaktywnia swoje wyjście podłączone do układu sumująco-dzielącego (4) i poprzez ten układ przekierowuje już te niewielkie dawki energii ze źródła energii (2) lub (3) do układu ładowania akumulatorów (6), a jednocześnie wyjściem układu podłączonym do układu ładowania akumulatorów (6) uaktywnia ten układ i rozpoczyna ładowanie akumulatorów (1). Układ zasilania, kontroli i sterowania (13) za pomocą wejść podłączonych do turbiny wiatrowej (2), układu ogniw fotowoltaicznych (3) bada ilości pozyskiwanej energii odnawialnej i zmieniając parametry pracy układu ładowania akumulatorów (6) dociąża optymalnie aktywne źródło tej energii. Układ zasilania, kontroli i sterowania (13) za pomocą wejść podłączonych do akumulatorów (1) monitoruje ich stan naładowania.

Gdy akumulatory (1) nie wykazują stanu rozładowania, a w trakcie optymalnego dociążania aktywnego źródła energii (2) lub (3) układ zasilania, kontroli i sterowania (13) stwierdzi, że ilość energii przekazywanej do akumulatorów (1) przekracza wartość znamionowego prądu ładowania to układ ten przerywa ładowanie akumulatorów (1) i uaktywni układ przetwarzania DCAC i przełącznik sieci (5)

PL 229 822 B1 a poprzez układ przełączników (4) przekazuje energię odnawialną na wejście układu przetwarzania DCAC (5). Układ przetwarzania DCAC i przełącznik sieci (5) po rozpoczęciu działania synchronizuje się do sieci zasilania AC (9), a po dokonaniu synchronizacji poprzez przełącznik sieci w (5) odłącza sieć zasilania AC (9) i przetworzoną energią odnawialną zasila on obciążenie AC (8). Po zasileniu obciążenia AC (8) układ zasilania, kontroli i sterowania (13) bada punkt dociążenia podłączonego źródła energii odnawialnej turbiny wiatrowej (2) lub układu ogniw fotowoltaicznych (3). Gdy podłączone źródło (2) lub (3) jest przeciążone układ zasilania kontroli i sterowania (13) dociąża je bardziej optymalnie przekierowując poprzez układ sumująco-dzielący (4) dodatkową energię z akumulatorów (1) na wejście układu przetwarzania DCAC(5).

Gdy ilość energii ze źródeł energii odnawialnej (2) lub (3) wzrasta ponad potrzeby obciążenia AC (8) układ zasilania, kontroli i sterowania (13) przerywa przekierowywanie dodatkowej energii z akumulatorów (1) do wejścia układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5) i zmieniając parametry pracy układu ładowania akumulatorów (6) dociąża optymalnie aktywne źródło tej energii (2) lub (3) i ładuje akumulatory (1). Gdy ilość pozyskiwanej energii odnawialnej ze źródeł (2) lub (3) przekracza potrzeby zasilania obciążenia AC (8) i ładowania akumulatorów (1) układu zasilania, kontroli i sterowania (13) dekoduje ten stan i poprzez układ przełączników (4) przekierowuje nadwyżki energii ze źródła (2) lub (3) na grzałki (7).

Gdy akumulatory (1) wykazują stan rozładowania, a w trakcie optymalnego dociążania aktywnego źródła energii (2) lub (3) układ zasilania, kontroli i sterowania (13) stwierdzi, że ilość energii przekazywanej do akumulatorów (1) jest zbyt duża, to nadwyżki energii poprzez układ sumująco-dzielący (4) przekaże na grzałki (7) utrzymując proces ładowania akumulatorów (1) jako nadrzędny. Układ zasilania, kontroli i sterowania (13) badając ilość energii przekazywanej do akumulatorów (1) i grzałek (7) przy utrzymywaniu optymalnego punktu pracy źródeł (2) lub (3) oblicza, czy pozyskiwana energia wystarczy do pewnego zasilania obciążenia AC (8). Jeżeli wynik tych obliczeń będzie pozytywny, to układ zasilania, kontroli i sterowania (13) poprzez układ sumująco-dzielący (4) przekieruje energię ze źródeł energii (2) lub (3) na wejście układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5), po dokonaniu synchronizacji odłączy sieć AC (9) od obciążenia AC (8) i przekieruje pozyskaną energię do obciążenia AC (8). Tylko nadwyżki pozyskiwanej energii odnawialnej będą doładowywały akumulatory (1). Gdy ilość pozyskiwanej energii odnawialnej ze źródeł (2) lub (3) przekracza potrzeby układu przetwarzania DCAC i przełącznik sieci (5) i ładowania akumulatorów (1) układu zasilania, kontroli i sterowania (13) dekoduje ten stan i poprzez układ przełączania (4) przekierowuje nadwyżki energii na grzałki (7).

Zanik energii odnawialnej na obydwu źródłach energii takich jak turbina wiatrowa czy układ ogniw fotowoltaicznych (3) spowoduje dociążenie akumulatorów (1) a po ustalonym czasie koniecznym do synchronizacji układu przetwarzania DCAC i przełącznik sieci (5) do sieci zasilania AC (9) zaprzestanie zasilania obciążenia AC (8) z układu przetwarzania DCAC w (5), zasilenie tej sieci z sieci zasilania AC (9) i przejście układu zasilania, kontroli i sterowania (13) do stanu czuwania.

Jeżeli pojawia się energia odnawialna na każdym ze źródeł takich jak turbina wiatrowa (2) i układ ogniw fotowoltaicznych (3) pozyskane ilości tej energii układ przełączający (4) zsumuje a układ zasilania, kontroli i sterowania (13) wynikową energię przekaże i przetworzy w układzie ładowania akumulatorów (6), układzie przetwarzania DCAC w (5) oraz grzałkach (7).

Jeżeli przy braku energii odnawialnej układ zasilania, kontroli i sterowania (13) zostanie uaktywniony wskutek ingerencji użytkownika lub zewnętrznego zdalnego systemu nadrzędnego to zasili się z akumulatorów (1) i pozostanie aktywny do czasu aż użytkownik lub zdalny system nadrzędny nie zezwoli na wyłączenie zasilania z akumulatorów (1). Jeżeli w trakcie stanu aktywnego układu zasilania, kontroli i sterowania (13) otrzyma on polecenie użytkownika lub polecenie zewnętrzne uaktywnienia zasilania obciążenia AC (8) to będzie realizował to polecenie do czasu zmiany tego polecenia lub do czasu kiedy stwierdzi stan rozładowania akumulatorów (1). Jeżeli w czasie stanu aktywnego pojawi się energia odnawialna na jednym lub obydwu źródłach układ zasilania, kontroli i sterowania (13) rozpocznie jej pozyskiwanie i przetwarzanie w sposób opisany powyżej. Zanik tej energii odnawialnej nie spowoduje przejścia układu zasilania, kontroli i sterowania (13) do stanu czuwania podtrzymując wcześniej realizowane zadania. Jeżeli w trakcie pozyskiwania energii odnawialnej użytkownik lub zdalny system nadrzędny przekaże do układu zasilania, kontroli i sterowania (13) polecenie wyłączenia stanu aktywnego, polecenie to zostanie wykonane po zaniku energii odnawialnej na turbinie wiatrowej (2) i układzie ogniw fotowoltaicznych (3). W trakcie przetwarzania energii odnawialnej użytkownik lub zdalny system nadrzędny może zaprzestać przekierowywania energii odnawialnej do obciążenia AC (8). Wówczas

PL 229 822 B1 energia ta będzie przekierowywana wyłącznie do ładowania akumulatorów (1) i grzałek (7), a obciążenie AC (8) będzie zasilane z sieci AC (9).

W przypadku braku dostatecznych zasobów energii odnawialnej i zaniku sieci AC (9) układ zegara (12) po odmierzeniu wcześniej zaprogramowanego czasu uaktywnienia, uaktywnia swoim sygnałem sterującym układ zasilania kontroli i sterowania (13), który to przechodzi do stanu aktywnego i zasila się z akumulatorów (1). Po uaktywnieniu układ zasilania kontroli i sterowania (13) bada stan wejść sterujących i określa przyczynę uaktywnienia jako uaktywnienie zegara (1) i bada stan sieci AC (9). Jeżeli układ zasilania kontroli i sterowania (13) stwierdzi awarię sieci AC (9) przekierowuje energię akumulatorów (1 poprzez układ przełączający (4) do układu przetwarzania DCAC (5), odłącza sieć zasilania AC (9) i zasila obciążenie AC (8) przetworzoną energią akumulatorów (1) w układzie przetwarzania DCAC (5). Jeżeli po tym uaktywnieniu układ zasilania kontroli i sterowania (13) zdekoduje obecność energii odnawialnej ze źródeł turbina wiatrowa (2) lub układ ogniw fotowoltaicznych (3) to przekierowuje tą energię do układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5), układu ładowania akumulatorów (6), grzałek (7) w sposób już wcześniej opisany. Jeżeli energia odnawialna zaniknie, obciążenie AC (8) będzie zasilone dalej energią z układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5) zasilanej z akumulatorów (1). Jeżeli obciążenie AC (8) zasilane jest energią z układu przetwarzania DCAC (5) zasilanego z akumulatorów (1), a układ zasilania, kontroli i sterowania (13) stwierdzi pojawienie się sieci zasilania AC (9) to zsynchronizuje układ przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5) do sieci zasilania AC (9), podłączy obciążenie AC (8) do sieci zasilania AC (9). Jeżeli nie zdekoduje możliwości poboru energii odnawialnej ze źródeł turbina wiatrowa (2) lub układ ogniw fotowoltaicznych (3) układ zasilania, kontroli i sterowania (13) przejdzie do stanu czuwania. Jeżeli zdekoduje możliwość poboru energii odnawialnej będzie ją przetwarzał w sposób wcześniej opisany.

Jeżeli w trakcie zasilania obciążenia AC (8) z układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5) zasilanego z akumulatorów (1) zegar (12) odmierzy czas wyłączenia to układ zasilania, kontroli i sterowania (13) przerwie zasilanie obciążenia AC (8) energią układ przetwarzania DCAC i przełącznik sieci (5) zasilanego z akumulatorów (1) i układ zasilania, kontroli i sterowania (13) przełączy się do stanu czuwania. W stanie czuwania obciążenie AC (8) jest podłączone do sieci AC (9), tak więc pojawienie się energii w sieci zasilania AC (9) natychmiast zasili obciążenie AC (8).

Jeżeli w trakcie zasilania obciążenia AC (8) z układu przetwarzania DCAC i przełącznika sieci (5) zasilanego ze źródeł energii odnawialnej (2) lub (3) zegar (12) odmierzy czas wyłączenia to układ zasilania, kontroli i sterowania (13) będzie kontynuował zasilanie obciążenia AC (8) energią odnawialną ze źródeł (2) i/lub (3). Zmniejszenie ilości pozyskiwanej energii odnawialnej spowoduje podłączenie obciążenia AC (8) do sieci zasilania AC (9) i kontynuowanie ładowania akumulatorów (1), a całkowity zanik energii odnawialnej spowoduje że układ zasilania, kontroli i sterowania (13) przełączy się do stanu czuwania.

Claims (10)

1. Sposób przetwarzania zasobów energii z fotowoltaicznych źródeł odnawialnych, w którym pozyskiwaną energię magazynuje się, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł, bada się jej pozyskiwaną ilość, stosuje się przynajmniej kilka odbiorników zasilanych prądem stałym, znamienny tym, że także przy braku energii odnawialnej z układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiera się sygnały uaktywnienia zegara (12) i sprawdza się czy wytworzyć sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8) lub/i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8).

2. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania w wyniku czego z akumulatora (1) zasila się układ przetwarzania DCAC (5) i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8) i wytwarza się sygnały uaktywniania układu przetwarzania DCAC (5) zasilając obciążenie AC (8).

3. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 1, znamienny tym, że przy braku energii odnawialnej odbiera się sygnały interwencji użytkownika lub/i sygnały interwencji ze zdalnego systemu nadzorującego i przełącza się zasilanie z sieci AC (9) do obciążenia AC (8) lub z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8) lub jednocześnie z sieci AC (9) i z układu przetwarzania DCAC (5) do obciążenia AC (8).

PL 229 822 B1

4. Sposób przetwarzania zasobów energii odnawialnej z fotowoltaicznych źródeł odnawialnych, w którym pozyskiwaną energię magazynuje się, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł, bada się jej pozyskiwaną ilość, stosuje się przynajmniej kilka odbiorników zasilanych prądem stałym o zróżnicowanych względem siebie mocach, znamienny tym, że w odstępach czasu bada się sygnały świadczące o ilości pozyskiwanej energii i gdy układ ogniw fotowoltaicznych (3) jest dociążony nieoptymalną mocą dobiera się odbiorniki, których moc łączna jest bardziej zbliżona do punktu maksymalnej wydajności układu ogniw fotowoltaicznych, wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z ogniw fotowoltaicznych do odbiorników stałoprądowych w wyniku czego do układu ogniw fotowoltaicznych podłącza się tylko tak dobrane odbiorniki.

5. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 4, znamienny tym, że wybiera się odbiorniki takie jak układ przetwarzania DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) lub/i grzałki (7), którym nadaje się większy priorytet podłączenia do układu ogniw fotowoltaicznych.

6. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 4, znamienny tym, że gdy układ ogniw fotowoltaicznych (3) jest dociążony nieoptymalną mocą, zmienia się moc pobieraną przynajmniej jednego z kilku dołączonych do układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiorników takich jak układ przetwarzania DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) w taki sposób, że uzyskuje się obciążenie łączne o wartości zbliżonej do punktu maksymalnej wydajności układu ogniw fotowoltaicznych.

7. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 4, znamienny tym, że zależnie od sygnałów obecności sieci zasilania AC (9) i/lub naładowania akumulatorów (1) i/lub wydajności układu ogniw fotowoltaicznych (3) dobiera się kombinację odbiorników jak układ przetwarzania energii DCAC (5) lub/i układ ładowania akumulatorów (6) lub/i grzałek (7), przełącza się sygnały zasilania z (turbiny wiatrowej (2) lub układu ogniw fotowoltaicznych (3) lub akumulatorów (1)) lub (turbiny wiatrowej (2) i/lub z układu ogniw fotowoltaicznych (3) i/lub akumulatorów (1)) na tak dobraną kombinację odbiorników.

8. Sposób przetwarzania zasobów energii według zastrz. 4, znamienny tym, że także przy braku energii odnawialnej z układu ogniw fotowoltaicznych (3) odbiera się sygnały aktywności zegara (12) i sprawdza się czy wytworzyć lub/i wytwarza się sygnały sterujące przełączaniem zasilania z sieci AC (9) do obciążenia AC (8).

9. Układ przetwarzania zasobów energii odnawialnej, w którym dekoduje się obecność energii odnawialnej, magazynuje się ją, śledzi się punkt maksymalnej wydajności źródeł energii odnawialnej i bada się jej pozyskiwaną ilość i w którym do tego samego układu ogniw fotowoltaicznych poprzez układ włączników podłącza się kilka grzałek, pracę układu sterowania zasila się także z innego źródła i w którym dokonuje się włączania zasilania odbiorników podłączonych do sieci AC, znamienny tym, że do wejścia uaktywniającego pracę układu przetwarzania zasobów energii łączy się wyjście sterujące zegara.

10. Układ przetwarzania zasobów energii według zastrz. 9, znamienny tym, że wyjścia źródeł energii odnawialnej takich jak turbina wiatrowa (2) i/lub układ ogniw fotowoltaicznych (3) łączy się z wejściem detektora pojawienia się energii odnawialnej (11), a wyjścia sterujące detektora pojawienia się energii odnawialnej łączy się z wejściem uaktywniającym pracę.