ITCS20120029A1 - BUILDING INCLUDING ELEMENTS OF PRODUCTION OF ELECTRIC ENERGY FROM THE SOLAR SOURCE EQUIPPED WITH THE ENERGY MANAGEMENT SYSTEM - Google Patents

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ITCS20120029A1
ITCS20120029A1 IT000029A ITCS20120029A ITCS20120029A1 IT CS20120029 A1 ITCS20120029 A1 IT CS20120029A1 IT 000029 A IT000029 A IT 000029A IT CS20120029 A ITCS20120029 A IT CS20120029A IT CS20120029 A1 ITCS20120029 A1 IT CS20120029A1
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Description

Edificio comprendente elementi di produzione di energia elettrica da fonte solare dotato di sistema di gestione dell’energia. Building comprising elements for the production of electricity from solar sources equipped with an energy management system.

Campo tecnico dell’invenzione Technical field of invention

La presente invenzione riguarda un edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia, in cui gli elementi di produzione dell’energia elettrica da fonte solare sono elementi edilizi diversi comprendente un insieme di generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche. The present invention relates to a building comprising elements for producing solar energy equipped with an energy management system, in which the elements for producing electricity from a solar source are different building elements comprising a set of luminescent solar static generators at whose perimeter are coupled photovoltaic cells.

Stato dell’arte State of the art

I generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche sono elementi noti allo stato della tecnica. The luminescent solar static generators to whose perimeter photovoltaic cells are coupled are elements known in the state of the art.

La domanda di brevetto WO2012063651A1 descrive un esempio di elemento edilizio che utilizza generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche. Patent application WO2012063651A1 describes an example of a building element that uses luminescent solar static generators to whose perimeter photovoltaic cells are coupled.

Se diversi elementi edilizi come quello descritto in WO2012063651A1 venissero disposti su differenti pareti dell’edificio avrebbero diversi irraggiamenti e gli inverter dell’edificio venissero tarati sul massimo irraggiamento delle pareti avremo che l’edificio lavora con il massimo dell’efficienza solo su una parete, mentre gli inverter degli altri elementi funzionerebbero con rendimenti non ottimali in quanto hanno irraggiamenti diversi. If different building elements such as the one described in WO2012063651A1 were arranged on different walls of the building they would have different irradiations and the inverters of the building were calibrated on the maximum irradiation of the walls we will have that the building works with maximum efficiency only on one wall, while the inverters of the other elements would work with suboptimal yields as they have different irradiations.

Uno degli obbiettivi della presente invenzione à ̈ di dotare il sistema di gestione dell’energia di un edificio di un microprocessore in grado di far funzionare ogni singolo inverter al massimo del rendimento per l’irraggiamento di ogni singolo elemento edilizio di ogni ora di ogni giorno dell’anno. One of the objectives of the present invention is to equip the energy management system of a building with a microprocessor capable of operating each individual inverter at maximum efficiency due to the irradiation of each single building element at every hour of every day of the year.

L’obbiettivo viene realizzato attraverso un edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia, in cui gli elementi di produzione dell’energia elettrica da fonte solare sono elementi edilizi diversi posizionati sulla superficie dell’edificio, ognuno dei quali à ̈ costituito da un insieme di generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche, caratterizzato dal fatto che ogni elemento edilizio ha un inverter collegato alla rete di distribuzione o ad un sistema di immagazzinamento dell’energia elettrica prodotta,che detto edificio ha un microprocessore che gestisce gli inverter in modo da posizionare ogni singolo inverter nella condizione di massimo rendimento in funzione dell’irraggiamento di ogni singolo elemento edilizio, in ogni diversa ora di ogni diverso giorno dell’anno, e di immagazzinare o di immettere in rete l’energia prodotta secondo un modello definito dall’utente. The goal is achieved through a building comprising elements of solar energy production equipped with an energy management system, in which the elements of production of electricity from solar source are different building elements positioned on the surface of the building, each of which consists of a set of luminescent solar static generators to whose perimeter photovoltaic cells are coupled, characterized by the fact that each building element has an inverter connected to the distribution network or to an electrical energy storage system produced, that said building has a microprocessor that manages the inverters in order to position each individual inverter in the condition of maximum efficiency according to the irradiation of each individual building element, at each different hour of each different day of the year, and to store or feed into the grid the energy produced according to a model defined by the user And.

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno chiari dalla descrizione, qui appresso, di un modo di realizzazione dato a titolo d'esempio non limitativo dalle figure 1-6. Other characteristics and advantages of the invention will become clear from the description, hereinafter, of an embodiment given by way of non-limiting example of Figures 1-6.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

La figura 1 mostra un generatore statico solare luminescente al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche utilizzato nella presente invenzione; La figura 2 mostra un elemento edilizio composto da diversi generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche utilizzato nella presente invenzione; Figure 1 shows a luminescent solar static generator to whose perimeter photovoltaic cells are coupled used in the present invention; Figure 2 shows a building element composed of several luminescent solar static generators to whose perimeter photovoltaic cells used in the present invention are coupled;

La figura 3 mostra un edificio su cui sono presenti elementi edilizi secondo la presente invenzione; Figure 3 shows a building on which building elements according to the present invention are present;

La figura 4 mostra un generatore un inverter utilizzato per ogni elemento edilizio nella presente invenzione; Figure 4 shows a generator and inverter used for each building element in the present invention;

La figura 5 mostra un dispositivo di controllo dinamico (DYNAC) dei parametri di conversione GIPC (Grid Interface Power Converter) utilizzato nella presente invenzione; Figure 5 shows a dynamic control device (DYNAC) of the GIPC (Grid Interface Power Converter) conversion parameters used in the present invention;

La figura 6 mostra un dispositivo di controllo dinamico (DYNAC) dei parametri di conversione GIPC (Grid Interface Power Converter) utilizzato nella presente invenzione che controlla i diversi inverter del sistema. Figure 6 shows a dynamic control device (DYNAC) of the GIPC (Grid Interface Power Converter) conversion parameters used in the present invention which controls the different inverters of the system.

Descrizione di un modo di realizzare l’invenzione Description of a way of realizing the invention

Gli elementi edilizi di un edificio di cui alla presente invenzione sono dotati di un sistema di produzione dell’energia comprendente un insieme di generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche (PV) preferibilmente ma non esclusivamente in silicio. Con l’aiuto delle figure 1-6 sarà illustrato un modo di realizzazione dell’invenzione, mentre l’intero edificio sarà dotato di un sistema di gestione dell’energia al fine di massimizzarne la produzione sia in termini quantitativi che in termini di valore. The building elements of a building according to the present invention are equipped with an energy production system comprising a set of luminescent solar static generators whose perimeter are coupled photovoltaic cells (PV) preferably but not exclusively in silicon. With the help of figures 1-6, a way of implementing the invention will be illustrated, while the entire building will be equipped with an energy management system in order to maximize production both in terms of quantity and terms of value.

Con riferimento alla figura 1 Ã ̈ rappresentato un concentratore solare luminescente 1 che presenta sui bordi le celle solari fotovoltaiche 2 che sono attaccate al concentratore solare luminescente 1 per mezzo di colle 3 con indice di rifrazione corrispondente. With reference to Figure 1, a luminescent solar concentrator 1 is shown which has on its edges the photovoltaic solar cells 2 which are attached to the luminescent solar concentrator 1 by means of glues 3 with a corresponding refractive index.

La figura 2 rappresenta un insieme di concentratori solari luminescenti 1 accoppiati sui bordi a celle fotovoltaiche (PV) 2. L’insieme di concentratori solari luminescenti 1 e celle fotovoltaiche 2 viene integrato su elementi edilizi diversi, vedi fig.3, come ad esempio tetto, pareti, finestre ecc. Figure 2 represents a set of luminescent solar concentrators 1 coupled on the edges to photovoltaic cells (PV) 2. The set of luminescent solar concentrators 1 and photovoltaic cells 2 is integrated on different building elements, see fig. 3, such as for example roof, walls, windows etc.

L’edificio rappresentato in fig. 3 mostra ad esempio diversi elementi edilizi dotati di sistemi di produzione di energia con concentratori solari luminescenti e celle fotovoltaiche. Nel caso illustrato a puro titolo illustrativo ma non limitativo gli elementi edilizi sono rappresentati dal tetto, dalle finestre che possono essere anche a facciata continua, da pareti. The building represented in fig. 3 shows, for example, various building elements equipped with energy production systems with luminescent solar concentrators and photovoltaic cells. In the case illustrated purely for illustrative but not limiting purposes, the building elements are represented by the roof, by the windows that can also be continuous façades, by walls.

L’elevato potere di generazione per i concentratori solari luminescenti integrati con celle fotovoltaiche sarà pertanto raggiunto attraverso l'uso e l'utilizzo di entrambi i componenti della luce, diffusa e diretta. Precisamente ciò che può essere ottenuto con l’impiego degli LSC trasparenti à ̈ un significativo assorbimento della frazione di lunghezza d'onda inferiore a 459nm della luce diffusa a cui l'occhio umano non à ̈ sensibile. The high generation power for the luminescent solar concentrators integrated with photovoltaic cells will therefore be achieved through the use and use of both components of diffused and direct light. Precisely what can be achieved with the use of transparent LSCs is a significant absorption of the wavelength fraction less than 459nm of scattered light to which the human eye is not sensitive.

Gli LSC sono particolarmente adatti per rispondere in maniera ottimale alla radiazione diffusa perché accettano luce da tutti gli angoli di incidenza (con riferimento alla normale della superficie). La luce diffusa vedrà un significativo aumento dell’ assorbimento dal momento che incide su un range angolare molto elevato. LSCs are particularly suitable for responding optimally to diffused radiation because they accept light from all angles of incidence (with reference to the normal of the surface). Diffused light will see a significant increase in absorption as it affects a very large angular range.

È molto importante ottimizzare le tecnologie in termini di performance, estetica e costi. It is very important to optimize technologies in terms of performance, aesthetics and costs.

Gli LSC impiegano una tecnologia a basso costo perché riducono le superfici dei costosi componenti fotovaltaici in silicio e non richiedono il tracciamento della luce solare, in quanto sono concentratori statici. LSCs employ low-cost technology because they reduce the surfaces of expensive silicon photovoltaic components and do not require tracking of sunlight, as they are static concentrators.

Tuttavia essendo concentratori statici presentano il problema di avere diversi valori di irraggiamento e quindi diversi valori di rendimento delle celle fotovoltaiche nei diversi elementi edilizi di cui à ̈ composto l’edificio, nelle diverse ore del giorno e nei diversi giorni dell’anno. However, being static concentrators, they present the problem of having different irradiation values and therefore different yield values of the photovoltaic cells in the different building elements of which the building is composed, at different times of the day and on different days of the year.

Un obiettivo della presente invenzione à ̈ di dotare almeno ciascun elemento edilizio di un inverter 4 (vedi Fig. 4) provvisto di un elemento di stoccaggio che può essere un supercondensatore o una batteria di accumulazione ad alto rendimento. An objective of the present invention is to equip at least each building element with an inverter 4 (see Fig. 4) provided with a storage element which can be a supercapacitor or a high-performance storage battery.

Il dispositivo elettronico di conversione sarà costituito da micro inverter MIC (Module Integrated Converter). L’accumulo dell’energia sarà affidato preferibilmente ma non esclusivamente ad un sistema compatto di accumulazione dell’energia (Li-polybattery), combinato con controlli elettronici distribuiti attraverso il sistema. The electronic conversion device will consist of MIC (Module Integrated Converter) micro inverters. Energy storage will be preferably but not exclusively entrusted to a compact energy storage system (Li-polybattery), combined with electronic controls distributed throughout the system.

L’intero sistema energetico dell’edificio sarà controllato e gestito da un dispositivo di controllo dinamico (DYNAC) dei parametri di conversione GIPC (Grid Interface Power Converter) che assicurerà un rendimento ottimale del sistema, vedi fig.5. The entire energy system of the building will be controlled and managed by a dynamic control device (DYNAC) of the GIPC (Grid Interface Power Converter) conversion parameters which will ensure optimum efficiency of the system, see fig.5.

Il dispositivo di controllo dinamico dei parametri di conversione dell’energia à ̈ sostanzialmente composto da un microprocessore che gestisce gli inverter in modo da posizionare ogni singolo inverter nella condizione di massimo rendimento in funzione dell’irraggiamento di ogni singolo elemento, in ogni diversa ora di ogni diverso giorno dell’anno, e di immagazzinare o di immettere in rete l’energia prodotta secondo un modello definito dall’utente. The dynamic control device of the energy conversion parameters is substantially composed of a microprocessor that manages the inverters in order to position each individual inverter in the condition of maximum efficiency according to the irradiation of each individual element, in each different hour of each different day of the year, and to store or feed into the grid the energy produced according to a model defined by the user.

In questo modo si massimizza la produzione e si massimizza il valore dell’energia prodotta in funzione delle necessità dell’edificio e del paese in cui l’edificio à ̈ costruito. In this way production is maximized and the value of the energy produced is maximized according to the needs of the building and the country in which the building is built.

Il trovato, bene inteso, non si limita alla rappresentazione data dalle tavole, ma può ricevere perfezionamenti e modifiche dall'uomo del mestiere senza uscire peraltro dal quadro del brevetto. The invention, well understood, is not limited to the representation given by the tables, but can receive improvements and modifications by the man of the trade without leaving the framework of the patent.

La presente invenzione consente numerosi vantaggi e di superare difficoltà che non potevano essere vinte con i sistemi attualmente in commercio. The present invention allows numerous advantages and to overcome difficulties that could not be overcome with the systems currently on the market.

Claims (4)

RIVENDICAZIONI 1. Edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia, in cui gli elementi di produzione dell’energia elettrica da fonte solare sono elementi edilizi diversi posizionati sulla superficie dell’edificio, ognuno dei quali à ̈ costituito da un insieme di generatori statici solari luminescenti al cui perimetro sono accoppiate celle fotovoltaiche, caratterizzato dal fatto che ogni elemento edilizio ha un inverter collegato alla rete di distribuzione o ad un sistema di immagazzinamento dell’energia elettrica prodotta, che detto edificio ha un microprocessore che gestisce gli inverter in modo da posizionare ogni singolo inverter nella condizione di massimo rendimento in funzione dell’irraggiamento di ogni singolo elemento edilizio, in ogni diversa ora di ogni diverso giorno dell’anno, e di immagazzinare o di immettere in rete l’energia prodotta secondo un modello definito dall’utente. CLAIMS 1. Building comprising elements of solar energy production equipped with an energy management system, in which the elements of production of electricity from solar source are different building elements positioned on the surface of the building, each of which is It consists of a set of luminescent solar static generators to whose perimeter photovoltaic cells are coupled, characterized by the fact that each building element has an inverter connected to the distribution network or to a storage system of the electricity produced, which said building has a microprocessor that manages the inverters in such a way as to position each individual inverter in the condition of maximum efficiency according to the irradiation of each single building element, at each different hour of each different day of the year, and to store or put in network the energy produced according to a model defined by the user. 2. Edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che gli elementi edilizi sono tetto, finestre, facciate continue, pareti ed elementi architettonici. 2. Building comprising solar energy production elements equipped with an energy management system according to claim 1 characterized in that the building elements are roof, windows, curtain walls, walls and architectural elements. 3. Edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il sistema di immagazzinamento dell’energia elettrica prodotta à ̈ costituito di Li-polybattery. 3. Building comprising elements of solar energy production equipped with an energy management system according to claim 2 characterized in that the storage system of the electric energy produced is made up of Li-polybattery. 4. Edificio comprendente elementi di produzione di energia solare dotato di sistema di gestione dell’energia secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il sistema di immagazzinamento dell’energia elettrica prodotta à ̈ costituito da supercondensatori.4. Building comprising elements of solar energy production equipped with an energy management system according to claim 2 characterized in that the storage system of the electric energy produced is constituted by supercapacitors.
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WO2010026437A2 (en) * 2007-08-07 2010-03-11 Carl B Andrews Focusing collector optical and energy system
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