ES2365778A1 - Sistema integral de gestión y vigilancia de huertos solares. - Google Patents
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Abstract
El objeto de esta Patente es describir un "Sistema Integral de Gestión y Vigilancia de Huertos Solares" (SIGVHUS) estando implícitamente definido su uso en el propio título.Este sistema de gestión de eficiencia, vigilancia y protección está destinado a los huertos o campos solares, desde una perspectiva de seguridad integral, construida sobre una estructura de control basada en varios niveles de protección, que nos garantizan una prevención de hurtos, protegiendo no sólo el perímetro y el recinto, sino las instalaciones de captación de energía, y que son las placas solares, y algunos elementos auxiliares.Este sistema es un diseño basado en Micro-controladores digitales de altas prestaciones, que permiten la comunicación de datos entre los paneles solares y el centro de control o central de alarmas que puede estar ubicado localmente en la instalación o remotamente en cualquier lugar.
Description
Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares.
La presente invención se refiere a la
implementación de un sistema de gestión de eficiencia, vigilancia y
protección destinado a los huertos o campos solares, desde una
perspectiva de seguridad integral, construida sobre una estructura
de control basada en varios niveles de protección, que nos
garantizan una prevención de hurtos efectiva, protegiendo no sólo el
perímetro y el recinto, añadiendo la protección a lo fundamental y
objetivo primario de los intrusos de las instalaciones de captación
de energía, y que son las placas solares, y algunos elementos
auxiliares.
El sistema SIGVHUS (sistema integral de gestión
y vigilancia de huertos solares, es decir, el sistema objeto de la
invención) es un diseño de ingeniería basado en
Micro-controladores digitales de altas prestaciones,
que permiten la comunicación de datos entre los paneles solares y el
centro de control o central de alarmas que puede estar ubicado
localmente en la instalación o remotamente en cualquier lugar. El
sistema utiliza para la comunicación las propias líneas de energía
del campo solar lo cual redunda en un bajo coste de instalación y en
un control añadido de la integridad de las propias líneas de
transmisión de la energía generada por las placas solares.
Dicha comunicación entre los elementos de
captación de energía, y la central de alarmas o de control permite
la verificación continua del estado de la instalación, así como de
las líneas, permitiendo a la vez la obtención de datos de telemetría
de cada uno de los elementos (placas solares), y por tanto de la
planta solar completa.
Dado que el sistema está basado en la
utilización de Micro-controladores digitales, que
son fácilmente programables según las necesidades de cada caso, se
prevé la creación de una versión de bajo coste que no se base en una
comunicación digital a través de las líneas de energía entre el
Micro-controlador de Cabecera y las propias placas.
Esta versión está basada en la programación de los
Micro-controladores de cabecera con un software que
calcule y compare de forma cíclica la impedancia del circuito de
carga que suponen las placas solares conectadas a él. Con este
software, el Micro-controlador muestrea y compara el
nivel de impedancia de la línea de placas solares y detecta cambios
bruscos de este valor, los cuales sólo pueden ser debidos a averías
de la línea o a la falta de una o más placas solares si son
sustraídas. En los casos en los que las variaciones bruscas de
impedancia sean debidas a sobretensiones del sistema, fenómenos
atmosféricos u otros efectos temporales, el software de control
aplica algoritmos de detección de cada caso. Dado que en esta
versión no se realiza una comunicación entre
Micro-controlador de Cabecera y
Micro-controladores de Placas, no será posible
obtener datos de telemetría de las placas solares pero se dispondrá
de un sistema de alertas ante hurtos o averías de alta fiabilidad y
bajo coste.
El campo de aplicación de esta solución sería
cualquier instalación a base de placas de solares fotovoltaicas,
cualquiera que sea su tipología y potencia:
- \bullet
- Instalaciones pequeñas de 3 kW
- \bullet
- Instalaciones medianas con un rango entre 5 y 100 Kw
- \bullet
- Instalaciones grandes con un rango entre 100 Kw y 1 MW
- \bullet
- Centrales fotovoltaicas con un rango entre 1 y 50 MW.
Dado que el sistema se integra en cada una de
las placas solares que componen la instalación, el procedimiento de
implantación es independiente de la tipología y potencia del campo
solar. De igual forma, la versión reducida a un único
Micro-controlador por Cabecera de línea, también es
independiente de la tipología y potencia del campo solar.
Por tanto este invento es aplicable a toda la
escala de instalaciones de captación de energía fotovoltaica, desde
la instalación doméstica al gran huerto solar, proporcionando no
sólo seguridad en la instalación, sino también información sobre el
correcto funcionamiento de los distintos elementos de las
instalaciones.
El sistema objeto de la invención es aplicable a
cualquier tipo de instalación fotovoltaica.
La alta demanda en el mercado de paneles
solares, el importante esfuerzo en la inversión inicial y los
periodos de aproximadamente 7-10 años para amortizar
la inversión (dependiendo de la producción de energía, ubicación,
topología de los paneles, eficiencia, etc.), ha provocado una alta
demanda en el mercado de paneles solares y escasez de los mismos.
Por otro lado, el inversor busca minimizar, en la medida de lo
posible, el coste inicial de inversión para reducir el periodo de
amortización y comenzar a obtener beneficios.
Estos factores han propiciado la aparición de un
"mercado negro" de paneles solares provenientes del robo de
otras instalaciones ya realizadas.
Frente a todo esto, las compañías de seguros,
con el fin de proteger sus intereses, han impuesto franquicias en
los seguros de protección frente a robo y vandalismo de aquellas
instalaciones desatendidas que se encuentren sin medidas de
seguridad.
Para el inversor, el perjuicio por el robo de
paneles solares o la rotura de los mismos por actos vandálicos,
genera un doble sobrecoste, no previsto en los estudios de
rentabilidad que motivan la inversión. En un primer lugar el coste
de reposición de los paneles robados o dañados y en segundo lugar
las pérdidas provocadas por la falta de producción de energía hasta
que los paneles sean repuestos.
Cabe comentar además de los costes mencionados
el posible daño adicional sobre la infraestructura mecánica o
eléctrica del propio seguidor que puede ocasionar incluso la pérdida
total de la inversión.
Frente al problema de seguridad por robo o
vandalismo y las franquicias de las aseguradoras frente a estos
conceptos, resulta lógico el planteamiento de considerar en el
estudio de viabilidad, instalaciones específicas de seguridad que
protejan y disuadan de marcar como objetivo del pillaje o
gamberrismo las instalaciones solares fotovoltaicas.
El sistema objeto de la invención se establece
como un sistema de control de instalaciones de captación de energía
solar fotovoltaica, a través de un nivel principal de protección que
garantiza que las placas solares no pueden ser sustraídas en ningún
caso.
El nivel principal de protección lo constituye
un diseño de ingeniería basado en un
Micro-controlador digital de control (MCDC) que,
alojado en cada placa solar, permite la comunicación de datos de
cada uno de los paneles solares y el centro de control o central de
alarmas, ubicado localmente en la instalación o en remoto desde
cualquier lugar, utilizando para ello, las propias líneas de energía
del huerto solar. La información que fluye por las propias líneas de
energía está protegida contra interferencias radioeléctricas o de
cualquier otra naturaleza.
El despliegue de una pluralidad de dispositivos
MCDC permite generar cinco redes-anillos de
protección del huerto o planta solar:
- \bullet
- La primera red de protección está constituida por los MCDC localizados en las propias placas, cuya ubicación en la caja de conexiones de la propia placa, dispone de un sistema anti apertura conectado al MCDC, lo que generaría un aviso ante cualquier intento de violentar la misma.
- \bullet
- La segunda red de protección la establece la ubicación de un MCDC en el concentrador de cada sector de placas.
- \bullet
- El tercer anillo de protección está garantizado por la ubicación de los MCDC en los inversores de corriente.
- \bullet
- La cuarta barrera de protección queda garantizada por las líneas de energía de la propia instalación, dado que cualquier interrupción forzada de la misma, es inmediatamente detectada por el MCDC instalado en la cabecera que detecta fallos en las comunicaciones o variaciones bruscas de impedancia.
- \bullet
- El quinto anillo de protección es perimetral y se ubica en la valla de protección de la instalación por la que se hará discurrir una mínima intensidad de corriente, ubicándose varios MCDC.
La fiabilidad de la comunicación entre los
distintos elementos de captación de energía permite la verificación
constante de la presencia física y del funcionamiento normal de
dichos elementos, y por tanto de la instalación completa. Un MCDC
instalado en la cabecera (cuarto anillo de protección) se encarga de
realizar un chequeo continuo (cada 0,1 segundos) de la presencia de
cada componente de la instalación, así como de la obtención de datos
de telemetría de dichos componentes (radiación solar, rendimiento
del panel, etc.)
El MCDC del primer anillo se ubica en la caja de
conexiones de la placa solar, sin afectar a la estructura original
de fabricación de la misma. Como se ha indicado, un MCDC se puede
ubicar también en los concentradores de cada sector, en los
inversores, en los reguladores de carga, y en los acumuladores. Un
MCDC de cabecera y un software específico para la obtención,
almacenamiento y explotación de la información, gestiona todo el
despliegue de dispositivos de seguridad, en el cuarto anillo
descrito. Por tanto cualquier intento de manipular o violentar un
componente de la estructura de captación y transformación de
energía, así como sus líneas de transmisión, generará un aviso que
será gestionado por un software específico, que analiza la
naturaleza y procedencia de la incidencia, y la transmite a un
centro de control o central de alarmas, que dará la respuesta
oportuna.
Paralelamente como apoyo al despliegue del
sistema integral de seguridad, se instalará un sistema de análisis
inteligente de imágenes, cuya misión principal consistirá en
proteger de actos vandálicos las placas solares, y el resto de
sistemas e instalaciones. Todo a través de cámaras digitales PTZ en
domos, conectados a un centro de control o central de alarmas.
Fig 1. Muestra la ubicación de un MCDC en una
placa solar, concretamente en el interior de la caja de
conexiones.
Fig 2. Esquema de las distintas instalaciones y
medios que componen una planta de energía fotovoltaica, y la
introducción del sistema SIGVHUS en la misma.
A la vista de la mencionada figura, y de acuerdo
con la numeración adoptada, se puede observar en ella un ejemplo de
realización preferente de la invención, la cual comprende las partes
y elementos que se indican y describen en detalle a continuación, no
pretendiendo en absoluto limitar el alcance de la invención.
Tal y como queda indicado en la figura 1, se
observa la ubicación de un MCDC (2) dentro de la placa solar
(1).
En la figura dos, se observa el sistema
integrado en un campo solar, distinguiendo lo siguiente:
- -
- Red de protección primaria y gestión de eficiencia (3), consistente en la ubicación de los dispositivos directamente en las placas solares.
- -
- Segundo perímetro de protección, conectando los MCDC a los concentradores de sector (4), controlando así la eficiencia de producción de cada sector.
- -
- Tercer anillo de protección, ubicando los MCDC en los dispositivos de cabecera de la planta (5), informándonos del correcto funcionamiento de toda la planta fotovoltaica.
- -
- Cuarto dispositivo de seguridad y control, integrado con MCDC en las líneas internas de conducción de energía (6).
- -
- Instalación en la valla perimetral de dispositivos MCDC anti intrusión (7), conformando el quinto perímetro de seguridad del recinto de la planta fotovoltaica.
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de
los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando ello
no suponga una alteración a la esencialidad del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria
deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.
Claims (6)
1. Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares compuesto esencialmente por un
micro-controlador digital de control (2), que está
adosado en la caja de conexiones de las placas solares (1) que
conforman el huerto solar, caracterizado por estar formando
por cinco redes de protección:
a) una primera red de protección (3), en la que
el micro-controlador (2) queda incorporado en la
caja de conexión de las placas solares (1);
b) segunda red de protección (4), en la que un
micro-controlador digital de control (2) queda
incorporado en los concentradores de potencia, de cada sector del
huerto solar;
c) tercera red de protección (5), conformada por
un micro-controlador digital de control (2) en cada
inversor de corriente;
d) cuarta red de protección (6) estará formada
por un micro-controlador (2) instalado en la
cabecera de las líneas de energía del propio huerto solar, y estará
habilitada para detectar a su vez, los fallos en las comunicaciones
o las variaciones bruscas de la impedancia, dentro la
instalación;
e) quinta red de protección (7), que será
perimetral, y en la que se ubicarán una pluralidad de
micro-controladores (2) en la valla de protección
del huerto solar, y en la que se hará discurrir una mínima
intensidad de corriente.
2. Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares, según reivindicación 1, caracterizado porque
el micro-controlador digital de control (2), en la
primera red de protección (3) habilita la comunicación de datos
entre las placas solares (1) con un centro de control o central de
alarmas, ubicado generalmente dentro del propio huerto solar o bien
mediante telemetría, en cualquier posición, utilizando para ello un
software específico de control.
3. Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el micro-controlador
digital de control (2), instalado en la cabecera, en la cuarta red
de protección (6) realiza un chequeo continuo, cada 0,1 segundos, de
la presencia de cada componente de la instalación, así como de la
obtención de datos de telemetría de dichos componentes.
4. Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque para conseguir la comunicación, se
utilizan las propias líneas de energía del propio huerto solar.
5. Sistema integral de gestión y vigilancia de
huertos solares, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque los micro-controladores
digitales de control (2), disponen de un sistema de
anti-apertura conectado al propio
micro-controlador (2).
6. Sistema Integral de Gestión y Vigilancia de
Huertos Solares, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque paralelamente, como apoyo al sistema se
instalará un sistema de análisis inteligente de imágenes, mediante
cámaras digitales PTZ en domos, conectados al centro de control.
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|---|---|---|---|
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- 2009-09-23 ES ES200930722A patent/ES2365778B1/es not_active Withdrawn - After Issue
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|---|---|
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