BR102019006634A2

BR102019006634A2 - Sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas

Info

Publication number: BR102019006634A2
Application number: BR102019006634-2A
Authority: BR
Inventors: Lauro Bianchin
Original assignee: Lauro Bianchin
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-13

Abstract

"sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas", refere-se o presente invento ao campo técnico de sistemas e dispositivos elétricos / eletrônicos para luminárias de leds, mais especificamente a um sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas. o invento apresenta como novidade, um sistema de fornecimento de energia elétrica solar (1) a rede elétrica (c), que é gerada por meio de uma pluralidade de luminárias fotovoltaicas solar (a), compostas por conversores híbridos (2), que ao detectarem o carregamento total das baterias, passam a desviar e fornecer energia elétrica a rede da concessionária (c), através de cabos aéreos ou subterrâneos (3), que interligam todas as luminárias, a um conversor (4) e um medidor bidirecional (5). os mesmos conversores híbridos (2) são programados para utilizar a energia da rede elétrica da concessionária (c) e manter as luzes acesas das luminárias (a), quando detectar baixa carga nas baterias (d) ou quando essas apresentarem algum tipo de problema.

Description

SISTEMA INTEGRADO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR A REDE ELÉTRICA, POR MEIO DE CONVERSORES HÍBRIDOS INSTALADOS EM LUMINÁRIAS FOTOVOLTAICAS

Apresentação

[0001] Refere-se o presente invento ao campo técnico de sistemas e dispositivos elétricos / eletrônicos para luminárias de Leds, mais específicamente a um sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas. O invento apresenta como novidade, um sistema de fornecimento de energia elétrica solar a rede elétrica, que é gerada por meio de uma pluralidade de luminárias fotovoltaicas solar, compostas por conversores híbridos, que ao detectarem o carregamento total das baterias, passam a desviar e fornecer energia elétrica a rede da concessionária, através de cabos aéreos ou subterrâneos, que interligam todas as luminárias, a um conversor e um medidor bidirecional. Os mesmos conversores híbridos são programados para utilizar a energia da rede elétrica da concessionária e manter as luzes acesas das luminárias, quando detectar baixa carga nas baterias ou quando essas apresentarem algum tipo de problema.

Estado da técnica e problemas apresentados

[0002] Como é do conhecimento dos técnicos no assunto, no mercado atual existem vários modelos de luminárias de LED fotovoltaicas solar, aplicadas em postes da rede pública. Entre esses exemplos podemos citar: a US 8.425,071 B2; a US 2009/0303703 A1; a CN203423832U; a BR202017000098-8.

[0003] A US 8.425,071 B2, descreve e reivindica uma luminária de LED, utilizada na rede pública de iluminação, a qual depende exclusivamente da energia da rede elétrica para o seu funcionamento. As luminárias com luz de LED levam grande vantagem sobre os modelos de lâmpadas tradicionais, por consumirem menos energia e serem mais duradouras. Atualmente estes modelos estão sendo substituídos por luminárias de Leds Fotovoltaicas solar, que oferece ainda mais economia ao sistema de iluminação pública.

[0004] A US 2009/0303703 A1, descreve e reivindica um poste composto por uma luminária com lâmpada de LED; uma placa solar; um controlador de carga e uma bateria. O controlador de carga é eletricamente conectado entre a placa solar e a bateria, e possui uma fonte de alimentação que converte a energia CA em CC, para fornecer energia a luminária de LED e/ou câmera de vigilância. Este invento não recebe a energia elétrica da rede e foi projetado para utilizar apenas a energia solar. Por essa razão, as baterias necessitam de uma capacidade de carga maior, para poder aguentar mais tempo de trabalho, em casos de dias de tempo ruim. Estes modelos de baterias possuem um volume, que não cabe nas luminárias e por essa razão, elas são instaladas no subsolo, em armários aéreos ou no interior do próprio poste. Já os problemas apresentados ficam por conta do alto custo destas baterias, e da grande incidência de roubos das mesmas.

[0005] A CN203423832U, descreve e reivindica um sistema solar de iluminação pública, dotado de painéis solares que alimentam as baterias de chumbo, as quais fornecem energia elétrica as luminárias com luz de LED, sendo o sistema dotado de um microcontrolador, um circuito de detecção de luminância programável de acordo com a intensidade necessária, um circuito de detecção de falhas, um dispositivo de comunicação e uma central de comunicação, que detectam possíveis falhas nas luminárias. Neste invento as baterias são dispostas fora da luminária, o que permite uma autonomia maior, se comparadas as baterias internas as luminárias utilizadas no invento proposto, e por essa razão elas descartam o uso da energia fornecida pela rede da concessionária. Este exemplo é similar ao descrito anteriormente e por essa razão apresenta os mesmos problemas em relação aos custos e aos riscos de roubos das baterias.

[0006] A BR202017000098-8, descreve uma luminária fotovoltaica com lâmpada de LED, um painel fotovoltaico integrado, sensor controlador e bateria de lítio, tudo em um único módulo, o qual carrega a bateria durante o dia e a disponibiliza a energia para a luminária de LED, durante a noite, bem como para outros dispositivos (câmera de segurança e radar eletrônico). Este modelo leva uma vantagem por ser totalmente independente, de fácil instalação e reduzem a incidência de roubos das baterias, como ocorrem no sistema com baterias eternas de tamanhos maiores, dispostas nos armários aéreos, no solo ou no poste. Já os problemas apresentados, ficam por conta da perda de eficiência em dias de baixa luminosidade, devido a fatores climáticos, como: chuvas, neblinas, nevascas, entre outros. Quando isso ocorre, os painéis fotovoltaicos perdem a sua eficiência de recargas das baterias, fazendo que elas percam autonomia rapidamente e deixem de fornecer energia as luminárias entre outros equipamentos.

Melhorias apresentadas sobre o atual estado da técnica

[0007] O invento proposto foi desenvolvido para se diferenciar ou aperfeiçoar os sistemas de iluminação pública que utilizam luminárias de Leds fotovoltaicas solar, entre as principais diferenças ou melhorias, podemos citar:

- um sistema que otimiza o uso de luminárias fotovoltaicas solar, com bateria de lítio embutidas, através da instalação de um conversor híbrido, que utiliza a energia da rede elétrica, quando a bateria estiver com carga baixa ou apresentar problemas;
- um sistema integrado de luminárias fotovoltaicas solar, que após o carregamento das baterias internas, passam a fornecer energia a rede elétrica da concessionária, gerando assim, economia no consumo de energia, a qual poderá beneficiar, os consumidores e as prefeituras, lucros aos administradores das usinas solares e benefícios as concessionárias de energia, por ampliar o seu fornecimento, em especial com a demanda de veículos elétricos;
- com o uso de cabos, um conversor, um medidor bidirecional e conversores híbridos aplicados nas luminárias de Led's fotovoltaicas solar da rede de iluminação, permitem a formação de usinas de geração de energia solar, as redes elétricas das concessionárias, que também poderá ser utilizada pelas luminárias, em casos de falta de carga ou defeitos nas baterias; e
- por meio do sistema de captação e fornecimento de energia, ele também poderá fornecer energia a outros dispositivos, como: câmeras, radares, redes de wifi, tomadas, entre outros.

Revelação do invento

[0008] O presente invento trata-se de um sistema de geração e fornecimento de energia solar, que utiliza preferencialmente as luminárias de Leds fotovoltaicas solar instaladas em postes da rede pública, compreendido por um sistema integrado de fornecimento de energia elétrica solar a rede elétrica da concessionária, formado por: uma pluralidade de conversores híbridos instalados no interior de luminárias fotovoltaicas solar, sendo cada conversor constituído de um dispositivo de detecção de luminosidade ambiente e das condições da carga da bateria interna da luminária, e uma fonte de alimentação, que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V), os quais, ao detectarem o carregamento total das baterias durante o dia ou a falta de energia das baterias durante a noite, passam a fornecer energia solar excedente a rede elétrica da concessionária ou utilizar a energia da rede para manter as luminárias acesas; uma pluralidade de cabos aéreos ou subterrâneos, que interligam todos os conversores das luminárias a um conversor e a um medidor bidirecional, que mede a entrada ou saída de energia a rede elétrica da concessionária.

[0009] De acordo com o sistema ele poderá ser aplicado em qualquer modelo de luminária fotovoltaicas solar, com painéis fotovoltaicos solar embutido ou externo as luminárias.

[0010] De acordo com o sistema, as luminárias fotovoltaicas solar são integradas por blocos de geração de energia, sendo uma quantidade de 50 a 1.000 luminárias por blocos.

[0011] De acordo com o invento é compreendido por um conversor híbrido formado por uma fonte de alimentação, que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V); e um dispositivo com processador interno, que detecta a luminosidade externa através de um sensor de fotocélula e a carga da bateria por meio de fios conectados a placa controladora de carga da bateria da luminária.

Funcionamento

[0012] O conversor hibrido instalado no interior da luminária solar fotovoltaica, possui as funções de converter a energia de entrada da rede elétrica local, em energia compatível com a bateria interna da luminária (geralmente 12V), detectar a luminosidade ambiente (dia ou noite) e detectar as condições da carga da bateria (carregada ou nível baixo). Com essas informações ele atua de acordo com a sua programação, onde:

- ao detectar a luz do dia, o conversor aguarda o carregamento completo da bateria, após esta fase, ele corta o fornecimento a bateria e passa a transferir a energia elétrica gerada pelo painel solar, para a rede elétrica da concessionária; e
- ao detectar a escuridão da noite, ele interrompe o processo de fornecimento de luz a rede elétrica e fica monitorando a carga da bateria, quando esta estiver baixa, ele aciona a fonte de alimentação, que passa a receber e a converter a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V).

Breve descrição das figuras

[0013] Os objetivos, vantagens e demais características importantes do invento em apreço poderão ser mais facilmente compreendidas quando lidos em conjunto com os desenhos em anexos, nos quais:

[0014] A figura 01 representa uma vista de um diagrama em blocos do sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas.

[0015] A figura 02 representa uma vista esquemática da instalação do conversor híbrido no interior de uma luminária de Led fotovoltaica solar.

[0016] A figura 03 representa uma vista esquemática do conversor híbrido do sistema integrado de geração de energia solar a rede elétrica, por meio de conversores híbridos instalados em luminárias fotovoltaicas.

Descrição detalhada das figuras

[0017] Como se infere nas figuras em anexo que ilustram e integram o presente relatório descritivo da invenção em apreço de "Sistema Integrado de Geração de Energia Solar a Rede Elétrica, por meio de Conversores Híbridos Instalados em Luminárias Fotovoltaicas", trata-se de um sistema de geração e fornecimento de energia solar, que utiliza preferencialmente as luminárias de Leds fotovoltaicas solar (A) instaladas em postes da rede pública (B), compreendido por um sistema integrado de fornecimento de energia elétrica solar (1) a rede elétrica da concessionária (C), formado por: uma pluralidade de conversores híbridos (2) instalados no interior de luminárias fotovoltaicas solar (A), sendo cada conversor constituído de um dispositivo de detecção por sensor de fotocélula (2A1) de luminosidade ambiente e um dispositivo por meio de fios (2A2), das condições da carga da bateria interna (D) da luminária, e uma fonte de alimentação (2B), que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V), os quais, ao detectarem o carregamento total das baterias (D) durante o dia ou a falta de energia das baterias durante a noite, passam a fornecer energia solar excedente a rede elétrica da concessionária (C) ou utilizar a energia da rede para manter as luminárias (A) acesas; uma pluralidade de cabos (3) aéreos ou subterrâneos, que interligam e integram todos os conversores híbridos (2) das luminárias a um conversor (4) e a um medidor bidirecional (5), que mede a entrada ou saída de energia elétrica solar, a rede elétrica da concessionária (C).

[0018] Nas figuras 01 e 02 é demonstrado o sistema integrado de fornecimento de energia elétrica solar (1), onde são evidenciadas: as luminárias de Leds fotovoltaicas solar (A); os postes da rede pública (B); a representação da rede elétrica da concessionária (C); os conversores híbridos (2), com o sensor de fotocélula (2A1) de luminosidade ambiente e o dispositivo com os fios (2A2), conectados a placa controladora de carga (E) da bateria (D) e a fonte de alimentação (2B); os cabos (3) aéreos ou subterrâneos, que interligam e integram todos os conversores híbridos (2) e luminárias (A); o conversor (4) e o medidor bidirecional (5).

[0019] Na figura 03 é demonstrado o conversor híbrido (2) onde são evidenciadas: a fonte de alimentação (2B), que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V); e o dispositivo detector (2A) com processador interno, que detecta a luminosidade externa através de um sensor de fotocélula (2A1) e a carga da bateria por meio de um dispositivo com os fios (2A2) conectados a placa controladora de carga da bateria da luminária.

[0020] O sistema integrado de fornecimento de energia elétrica solar (1), aqui descrito, não se limita a estas disposições e configurações, desde que se mantenham as mesmas características preponderantes.

Claims

"SISTEMA INTEGRADO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR A REDE ELÉTRICA, POR MEIO DE CONVERSORES HÍBRIDOS INSTALADOS EM LUMINARIAS FOTOVOLTAICAS", trata-se de um sistema de geração e fornecimento de energia solar, que utiliza preferencialmente as luminárias de Leds fotovoltaicas solar (A) instaladas em postes da rede pública (B), caracterizado por compreender um sistema integrado de fornecimento de energia elétrica solar (1) a rede elétrica da concessionária (C), formado por: uma pluralidade de conversores híbridos (2) instalados no interior de luminárias fotovoltaicas solar (A), sendo cada conversor constituído de um dispositivo de detecção por sensor de fotocélula (2A1) de luminosidade ambiente e um dispositivo por meio de fios (2A2), das condições da carga da bateria interna (D) da luminária, e uma fonte de alimentação (2B), que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária (geralmente 12V), os quais, ao detectarem o carregamento total das baterias (D) durante o dia ou a falta de energia das baterias durante a noite, passam a fornecer energia solar excedente a rede elétrica da concessionária (C) ou utilizar a energia da rede para manter as luminárias (A) acesas; uma pluralidade de cabos (3) aéreos ou subterrâneos, que interligam e integram todos os conversores híbridos (2) das luminárias a um conversor (4) e a um medidor bidirecional (5), que mede a entrada ou saída de energia elétrica solar, a rede elétrica da concessionária (C).
"SISTEMA INTEGRADO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR A REDE ELÉTRICA, POR MEIO DE CONVERSORES HÍBRIDOS INSTALADOS EM LUMINÁRIAS FOTOVOLTAICAS", de acordo a reivindicação 1 é caracterizado por o conversor híbrido (2) ser aplicado em qualquer modelo de luminária fotovoltaicas solar (A), com painéis fotovoltaicos solar embutido ou externo as luminárias.
"SISTEMA INTEGRADO DE GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR A REDE ELÉTRICA, POR MEIO DE CONVERSORES HÍBRIDOS INSTALADOS EM LUMINÁRIAS FOTOVOLTAICAS", de acordo a reivindicação 1 e 2 é caracterizado por as luminárias fotovoltaicas solar serem integradas por blocos de geração de energia, sendo uma quantidade de 50 a 1.000 luminárias por blocos.
"PRODUTO", de acordo com o sistema da reivindicação 1 é caracterizado por o conversor híbrido (2), ser composto por uma fonte de alimentação (2B), que converte a energia da rede elétrica local, em energia compatível com a luminária; e por um dispositivo detector (2A) com processador interno, que detecta a luminosidade externa através de um sensor de fotocélula (2A1) e a carga da bateria por meio de um dispositivo com os fios (2A2) conectados a placa controladora de carga (E) da bateria (D) da luminária (A).