ITMI20100417A1 - Sistema per l illuminazione pubblica - Google Patents

Description

“SISTEMA PER L’ILLUMINAZIONE PUBBLICAâ€

DESCRIZIONE

- CAMPO TECNICO -La presente invenzione si riferisce ai sistemi per l’illuminazione pubblica, ed in particolare a quelli che integrano pannelli solari, generatori eolici, o generatori di tensione in generale, per la raccolta di energia da immettere nella rete.

L’invenzione si riferisce in modo particolare a sistemi secondo il preambolo della rivendicazione 1.

- ARTE NOTA -Sono noti sistemi per l’illuminazione pubblica, in cui una pluralità di lampioni vengono provvisti di rispettive lampade a scarica alimentate attraverso una linea (monofase o trifase) in corrente alternata.

La tensione di questa linea viene regolata da un regolatore di tensione che, posto a monte della linea, preleva una tensione da una rete di distribuzione dell’energia elettrica. Allo scopo di ridurre l’impatto ambientale ed i costi di gestione, sono state proposte diverse soluzioni che integrano pannelli solari o generatori eolici al fine di raccogliere energia in modo distribuito per utilizzarla localmente tramite l’uso di accumulatori o fornirla alla rete elettrica tramite l’uso d’inverter.

Alcune di queste soluzioni prevedono anche l’uso di lampade a LED per ridurre i consumi elettrici.

La domanda di brevetto US2008/0137327A1 rende noto che i lampioni possono avere lampade a LED e prevedere dei pannelli solari. Per la raccolta dell’energia, US2008/0137327 propone due diverse soluzioni: in una forma di realizzazione si prevede l’uso di un inverter per lampione che converte la tensione in continua in uscita dal pannello solare e genera una corrente alternata che viene immessa nella rete elettrica di alimentazione; in un’altra forma di realizzazione i lampioni vengono collegati ad un bus in corrente continua che li collega ad un inverter che provvede poi ad immettere in rete una corrente alternata. Le soluzioni note da US2008/0137327 richiedono nel primo caso un costo molto alto a livello di prodotto, mentre nel secondo caso un sezionamento del sistema d’illuminazione in zone, l’installazione di un inverter per ogni zona e il cablaggio dedicato in corrente continua fra i pali di ogni zona.

La domanda di brevetto inglese GB 2388974 A rende noto un sistema nel quale ogni lampione à ̈ dotato di un inverter ed ha un sistema di commutazione per il quale l’inverter viene disabilitato quando non à ̈ più in grado di fornire energia alla rete alternata; tale sistema di commutazione accende automaticamente la lampada quando l’energia raccolta dal pannello solare scende sotto una soglia predeterminata. Nella soluzione nota da GB2388974, l’inverter viene previsto di un’interfaccia RS485 per trasmettere ad un sistema di monitoraggio la potenza dell’energia immessa in rete, la temperatura interna dell’inverter, il valore RMS della corrente immessa in rete, e le misure di tensione DC in uscita dal pannello solare. Questo sistema presenta l’inconveniente che i lampioni possono accendersi in tempi diversi. Inoltre questo sistema presenta lo svantaggio di richiedere un inverter per ogni palo ed un sistema di comunicazione seriale RS485 che richiede un cablaggio dedicato.

La domanda di brevetto GB2449102A rende noto riutilizzare i cablaggi esistenti per collegare gruppi di lampioni in una rete DC di bassa tensione (48V) che fa capo ad un unico inverter che collega la rete di bassa tensione alla rete elettrica AC. I lampioni sono provvisti di pannelli solari o turbine eoliche che mandano corrente nella rete di bassa tensione, e fanno uso di lampade a LED. Inoltre i lampioni possono montare un’antenna wi-fi per trasmettere dati attraverso un modem collegato da un lato alla rete di bassa tensione e dall’altro ad un collegamento Internet. Questo sistema appare efficiente quando tutti i lampioni collegati alla rete di bassa tensione sono gestiti come un unico gruppo, ma diventa inefficiente nel caso in cui questi debbano essere divisi in sottogruppi che devono essere controllati separatamente; in quest’ultimo caso si renderebbe, infatti, necessario un inverter per ogni sottogruppo.

Sia US2008/0137327, sia GB 2449102, sia GB 2388974, presentano poi l’inconveniente di non prevedere misure di sicurezza nel caso in cui la linea subisca danni mettendo così l’impianto a rischio di eventuali incendi e il personale di servizio a rischio di folgorazione.

E’ quindi chiara la necessità di sistemi d’illuminazione pubblica che siano sicuri e permettano di immettere in rete energia (prodotta da generatori ausiliari come pannelli solari o turbine eoliche) in modo efficiente.

OBIETTIVI E BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

E’ uno scopo della presente invenzione, quello di superare alcuni inconvenienti dei sistemi per l’illuminazione pubblica noti.

In particolare, à ̈ uno scopo della presente invenzione, quello di presentare un sistema per l’illuminazione pubblica che permetta in modo efficiente di raccogliere ed immettere nella rete elettrica energia pulita, ad esempio prodotta mediante pannelli solari o turbine eoliche.

E’ poi scopo della presente invenzione, presentare un sistema per l’illuminazione stradale che permetta un facile ed economico adeguamento di sistemi d’illuminazione già esistenti che li porti ad una migliore efficienza energetica. E’ anche scopo della presente invenzione, presentare un sistema per l’illuminazione pubblica che sia sicuro in caso di danneggiamento della rete elettrica che lo alimenta.

E’ anche scopo della presente invenzione presentare un sistema per l’illuminazione pubblica che permetta di controllare in modo efficiente i diversi lampioni del sistema.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un sistema per l’illuminazione pubblica incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

Gli inventori hanno pensato ad un sistema efficiente che permetta di riutilizzare i cablaggi già esistenti in un sistema d’illuminazione pubblica.

Il sistema per l’illuminazione pubblica comprende almeno un lampione del tipo comprendente un dispositivo d’illuminazione, un dispositivo (nel seguito anche detto convertitore) per convertire energia rinnovabile in energia elettrica (ad esempio un pannello solare o un generatore eolico), ed un interruttore di palo per collegare alternativamente la lampada o il generatore ad una linea di alimentazione. Questa linea di alimentazione può essere ad esempio quella che normalmente va dalla cabina di trasformazione (che preleva e stabilizza la tensione presa dalla rete) ai lampioni.

Quando durante il giorno i lampioni sono spenti, allora l’interruttore di palo commuta in una posizione che permette di collegare il convertitore di energia rinnovabile alla linea di alimentazione; in questo modo l’energia raccolta può essere immessa in rete. Di sera, invece, l’interruttore di palo collega la lampada alla linea di alimentazione per prelevare corrente ed alimentarla.

Il sistema d’illuminazione prevede, poi, un interruttore di linea che commuta tra una prima posizione in cui la linea à ̈ collegata ad una rete di alimentazione, ed una seconda posizione in cui la linea di alimentazione à ̈ collegata ad un inverter (ossia un convertitore DC/AC) interposto tra l’interruttore di linea e la rete di alimentazione.

Di giorno, l’interruttore di linea collega la linea all’inverter così la corrente continua generata dai generatori posti sui lampioni, viene convertita in corrente alternata ed immessa nella rete.

Di sera, l’interruttore di linea collega la linea direttamente alla rete, così da permettere l’alimentazione dei lampioni.

Questa soluzione, alternativa a quelle note, permette di riutilizzare efficacemente i cablaggi già esistenti senza richiedere interventi costosi, ad esempio perché i lampioni devono essere inseriti in un bus DC come per GB 2449102 o US2008/0137327.

In una forma di realizzazione preferita, si sfrutta uno dei cavi che vanno dalla cabina ai lampioni per trasmettere un segnale di sicurezza la cui assenza o interruzione viene interpretata dagli interruttori di palo per scollegare il convertitore di energia rinnovabile ed evitare incendi o situazioni pericolose per le persone.

Tale segnale può ad esempio essere trasmesso attraverso onde convogliate nel caso di cablaggio monofase o su un cavo dedicato nel caso di cablaggio trifase, e può essere utilizzato anche come segnale di sincronismo per regolare l’accensione delle lampade dei lampioni.

In una forma di realizzazione, ogni lampione viene previsto di un generatore di corrente e di uno stabilizzatore DC/DC che permettono di regolare la corrente immessa in rete dal lampione in modo tale da massimizzare il trasferimento di potenza dai convertitori di energia rinnovabile alla rete. Preferibilmente, nel caso in cui la linea non sia monofase, e comprenda quindi almeno tre cavi conduttori, gli interruttori di palo sono configurabili in modo che sia possibile utilizzare una coppia di fasi a scelta per alimentare la lampada in modo tale da consentire un corretto bilanciamento del carico. Questa soluzione permette di migliorare il trasferimento di energia dalla rete ai lampioni. Preferibilmente queste fasi vengono selezionate manualmente da un operatore in fase d’installazione dell’impianto, tuttavia in una forma di realizzazione, gli interruttori di palo possono essere controllati da remoto per collegare la lampada ad una coppia di fasi selezionate da remoto.

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue di alcuni esempi di realizzazione forniti a titolo esplicativo e non limitativo.

- BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE -Alcuni esempi di realizzazione preferiti e vantaggiosi vengono descritti a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle figure allegate, in cui:

- La figura 1 mostra un sistema d’illuminazione pubblica secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. - La figura 2 mostra uno schema a blocchi del collegamento di un pannello solare alla rete di alimentazione in un sistema secondo la presente invenzione.

- La figura 3 mostra una variante del sistema di figura 1. Le figure illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento simili.

- DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE –

In figura 1 viene mostrato schematicamente un sistema per l’illuminazione pubblica secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione.

Il sistema di figura 1 comprende un gruppo di lampioni 1, ognuno dei quali comprende un palo 2 sul quale sono montati una lampada 3 ed un pannello solare 4.

Nel prosieguo della presente descrizione, col termine lampada s’intende fare riferimento ad un qualsiasi dispositivo d’illuminazione in grado di generare un flusso luminoso. Ai fini della presente invenzione, la lampada può essere, ad esempio, una lampada ad incandescenza, a scarica, ad arco, al neon, a LED (Light Emitting Diodes), a OLED (Organic LED), ecc…

Nell’esempio di figura 1 la lampada à ̈ una lampada a LED che ha un ridotto consumo energetico e richiede un’alimentazione in continua. Dato che nell’esempio di figura 1 i lampioni sono alimentati da una linea di alimentazione 5 in corrente alternata (AC), la lampada 3 viene prevista di un raddrizzatore AC/DC 30 che ne permette il collegamento ad una linea di corrente alternata.

Il pannello solare 4 di figura 1 à ̈ del tipo fotovoltaico e prevede una pluralità di celle che trasformano i fotoni della radiazione solare in energia elettrica. In uscita dal pannello si ha quindi una tensione continua il cui valore dipende dalla quantità di energia raccolta.

Preferibilmente sui pali dei lampioni 1 vengono montati pannelli solari 4 di circa 0,5 mq, che possono fornire in uscita una potenza stimata in circa 80W.

Il pannello solare e la lampada sono collegati alla linea d’alimentazione 5 attraverso un interruttore di palo 6 che collega alternativamente il pannello solare 4 o la lampada 3 alla linea 5.

In una forma di realizzazione, l’interruttore di palo 6 comprende la possibilità di bilanciare il carico sulla linea 5 collegando quindi la lampada su una combinazione a scelta di due conduttori della linea 5.

Quest’ultima può essere una linea monofase o plurifase (ossia con più fasi).

In caso di linea monofase, l’interruttore di palo 6 collega sempre la lampada 3 alla fase e al neutro della linea monofase senza possibilità di scelta.

Nel caso di linea con più fasi, ad esempio una linea trifase, allora l’interruttore di palo può selezionare una coppia di fasi a scelta tra quelle disponibili in modo tale da bilanciare il carico visto dalla linea. Per fare ciò viene previsto un sistema di comunicazione tra gli interruttori di palo atto a permettere la selezione dell’interruttore che deve commutare in caso di sbilanciamento.

In una forma di realizzazione preferita più semplice e meno costosa, gli interruttori di palo sono configurati in fase d’installazione in modo tale da collegare la lampada sempre alla medesima coppia di fasi. In fase di installazione, o durante la manutenzione, l’installatore (o il manutentore) provvederà a configurare i diversi interruttori di palo in modo tale da bilanciare il carico.

Nella forma di realizzazione di figura 1, la linea 5 Ã ̈ una linea trifase e comprende quindi tre fasi (50, 51 e 52) ed una linea di terra (53) opzionale.

In questo esempio le tre fasi vengono portate nel palo per essere collegate all’interruttore di palo 6, mentre la terra per la lampada 3 o il pannello 4 viene presa localmente ad esempio dalla carcassa del palo. Alternativamente anche la linea di terra può essere presa dalla linea 5.

La lampada 3 richiede invece un’alimentazione monofase, pertanto, come detto sopra, essa viene collegata solamente ad una coppia delle fasi 50, 51 e 52 della linea 5.

La linea 5 à ̈ poi collegata ad un interruttore di linea 70 che, nell’esempio non limitativo di figura 1 à ̈ posto all’interno della cabina di trasformazione 7.

L’interruttore di linea 70 permette il collegamento diretto della linea 5 (sia essa monofase o trifase) alla rete di distribuzione dell’energia elettrica 8 (tipicamente una rete AC a 220-230V rms), o il collegamento alla rete 8 attraverso l’inverter 71.

In una forma di realizzazione, all’interno della cabina di trasformazione possono essere previsti opportuni mezzi di trasformazione atti a fornire alla linea 5 una tensione variabile in funzione di politiche di controllo centralizzate per il gruppo di lampioni. Ad esempio, a seconda delle condizioni atmosferiche e di luce misurate (ad esempio mediante un sensore crepuscolare) à ̈ possibile regolare la tensione media (RMS, Root Mean Sqare) fornita alla linea 5, così da regolare il flusso luminoso della lampada 3.

Questi mezzi di trasformazione sono preferibilmente interposti tra la rete 8 ed un ingresso della cabina di trasformazione 7; in questo caso, non mostrato in figura 1, l’interruttore di linea 70 e l'inverter 71 sono collegati ai mezzi di trasformazione, che a loro volta sono collegati alla rete di distribuzione 8.

Anche se non mostrato in figura 1, il sistema d’illuminazione pubblica secondo la presente invenzione può comprendere ulteriori gruppi di lampioni associati a rispettive linee di alimentazione e cabine di trasformazione come sopra descritto per il gruppo di lampioni di figura 1.

In una forma di realizzazione, il pannello solare 4 à ̈ collegato direttamente (tramite i contatti dell’interruttore 6) alla linea d’alimentazione 5.

Tuttavia questa soluzione non permette di ottimizzare il trasferimento di energia dal pannello solare alla rete, pertanto in una forma di realizzazione preferita, in uscita al pannello solare viene collegato un modulo 400, comprendente un generatore di corrente ed uno stabilizzatore di tensione, qui di seguito descritto con riferimento alla figura 2.

La tensione sulla linea d’alimentazione 5 à ̈ determinata dal contributo di corrente dei diversi lampioni e dal carico collegato alla linea; quando i lampioni immettono corrente nella linea, il carico à ̈ sostanzialmente costituito dall’inverter 71 che permette di immettere nelle rete elettrica 8 l’energia raccolta dai pannelli solari 4.

L’inverter 71 à ̈ un dispositivo attivo che adatta la propria impedenza d’ingresso per ottimizzare il trasferimento d’energia dalla linea 5 alla rete elettrica 8; ad esempio ciò viene ottenuto variando tentativamente l’impedenza d’ingresso, misurando la potenza in ingresso e quella in uscita e verificando se il cambio d’impedenza ha portato miglioramenti nel trasferimento di potenza. L’inverter 71 massimizza il trasferimento di potenza verso la rete per tensioni continue d’ingresso comprese in un certo intervallo di tensioni ottimali (V1ott-V2ott), ad es. tra 400V e 600V. Ai fini della presente invenzione sono considerate tensioni ottimali le tensioni tali che l’efficienza di trasferimento dell’inverter (intesa come rapporto tra potenza in uscita e potenza in ingresso) à ̈ superiore o uguale al 90% dell’efficienza massima dell’inverter.

Il generatore 40 rileva tramite appositi sensori di tensione e corrente (genericamente rappresentati dal ramo 42) la potenza disponibile in uscita dal pannello solare 4, e regola la corrente generata in funzione di questa rilevazione.

In particolare, dopo un transitorio d’accensione, la corrente generata sarà pari a:

IOUT=Pdisp/Vline

Dove IOUTÃ ̈ la corrente generata dal generatore 40, Pdispla potenza fornita dal pannello solare, e Vlinela tensione di linea attuale.

La corrente Ioutin uscita da tutti i generatori 40 dei diversi lampioni 1, viene immessa nella linea 5 ed arriva all’inverter 71, il quale, come si diceva prima, tenderà a modificare la propria impedenza d’ingresso per portare la tensione di linea Vlinead un valore ottimale Vline-ottcompreso nel range di tensioni (V1ott-V2ott) per cui si ottimizza il trasferimento d’energia verso la rete.

Per permettere al generatore 40 di lavorare correttamente, lo stabilizzatore DC/DC 41 innalza la sua tensione d’uscita fino ad un valore di tensione uguale al valore atteso della tensione di linea, ossia al valore Vline-ottverso cui tenderà l’inverter 71. Dato che Vline-ottnon à ̈ definibile con precisione in fase di progettazione, in una forma di realizzazione lo stabilizzatore DC/DC fornisce in ingresso al generatore di corrente 40 una tensione continua predefinita compresa tra V1otte V2ott, e preferibilmente pari a V2ott. Alternativamente, lo stabilizzatore 41 può rilevare anch’esso la tensione di linea ed adattare la sua uscita alla tensione di linea.

Lo stabilizzatore DC/DC 41 può essere di vario tipo, ad esempio può comprendere un trasformatore surdevoltore o uno stabilizzatore a circuiti integrati. Lo stabilizzatore DC/DC ed il generatore di corrente 40 possono essere integrati nel pannello solare o essere collegati all’uscita di quest’ultimo.

Nella forma di realizzazione mostrata in figura 2, lo stabilizzatore 41 rileva le tensioni e correnti fornite dal pannello solare 4 ed adatta la sua impedenza d’ingresso in modo tale da ottimizzare il trasferimento di potenza verso il generatore di corrente 40. In particolare, lo stabilizzatore 41 viene previsto di un sistema di controllo che, mediante esecuzione di un algoritmo di MPPT (Maximum Power Poing Track), varia l’impedenza d’ingresso dello stabilizzatore per massimizzare la potenza in uscita dal pannello solare.

Operativamente, di giorno, quando le lampade 3 sono spente, il sistema d’illuminazione permette di raccogliere energia in modo distribuito attraverso i pannelli solari 4.

Gli interruttori di palo 6 vengono controllati in modo tale da collegare le uscite dei generatori di corrente dei pannelli solari 4 ai cavi della linea d'alimentazione 5, che viene quindi utilizzata in continua. In particolare, se la linea 5 à ̈ una linea trifase, essa comprende un numero di cavi superiore rispetto a quelli necessari per trasportare una tensione continua. Preferibilmente tutti i pannelli solari 4 dei lampioni 1 sono collegati in modo coerente alla medesima coppia di cavi della linea 5, così da risultare collegati in parallelo.

Alternativamente, à ̈ possibile sfruttare tutti e tre i cavi della linea trifase: uno dei tre cavi viene utilizzato come riferimento, pertanto tutti i poli negativi delle uscite dei pannelli solari vengono collegati a questo cavo, mentre i poli di segno opposto vengono collegati alternativamente agli altri due cavi della linea. Anziché utilizzare due inverter per immettere in rete l’energia raccolta, l’interruttore di linea 70 viene modificato in modo tale che quando deve collegare la linea 5 all’inverter 71, lo fa cortocircuitando i due cavi positivi; ciò può essere ottenuto ad esempio grazie all’uso di relà ̈ o interruttori SCR. Questa soluzione appare vantaggiosa nel caso di un numero elevato di lampioni che immettono corrente nella medesima linea d’alimentazione 5. Le correnti possono, infatti, raggiungere valori elevati e diventa quindi opportuno e preferibile distribuire l’energia raccolta sul maggior numero possibile di cavi. In questa forma di realizzazione, quindi, l'interruttore di palo 6 seleziona i cavi della linea 5 cui applicare la tensione d’uscita dello stabilizzatore DC/DC in funzione di alcune misure effettuate sui cavi, in particolare in funzione della corrente che circola sulla linea. In questa forma di realizzazione, il cavo che viene utilizzato come riferimento può essere dimensionato per supportare correnti maggiori rispetto agli altri cavi.

Indipendentemente dal fatto che si usino due o tre cavi, in questa fase di raccolta d’energia, l’interruttore di linea 70 viene commutato in posizione tale da collegare la linea 5 all’inverter 71, che trasforma le correnti continue prodotte dai lampioni 1 in correnti alternate che vengono immesse sulla rete 8 previa sincronizzazione di fase con le correnti presenti sulla rete 8.

Di sera, quando le lampade 3 vengono accese per illuminare le strade o altri luoghi pubblici, gli interruttori di palo 6 vengono controllati in modo tale da collegare le lampade 3 ad una fase della linea 5 selezionata in modo tale da ridurre lo sbilanciamento del carico visto dalla linea 5. Come detto sopra, la selezione può avvenire dinamicamente o essere prefissata in fase d’installazione dei lampioni.

Di sera, l’interruttore di linea 70 viene invece commutato in posizione tale da permettere l’assorbimento di corrente dalla rete 8. In questa posizione, la linea 5 viene percorsa da una corrente alternata (AC) che viene portata fino alle lampade 3 che, se richiesto, saranno provviste di un opportuno raddrizzatore AC/DC come spiegato sopra con riferimento all’esempio di figura 1.

Da quanto sopra descritto, appaiono chiari i vantaggi della presente invenzione.

Il sistema prevede l’uso di un unico inverter per ogni gruppo di lampioni e l’uso della linea di distribuzione alternativamente in DC o AC a seconda dell’uso richiesto (immissione di energia in rete o assorbimento di energia dalla rete). In questo modo i cablaggi normalmente esistenti tra cabina di trasformazione e lampioni possono essere pienamente riutilizzati.

Inoltre, l’architettura di questo sistema d’illuminazione pubblica permette d’implementare in modo semplice un sistema di sicurezza che intervenga in caso di danno alla linea d’alimentazione.

In una forma di realizzazione preferita, un tale sistema di sicurezza viene implementato mediante un dispositivo di sicurezza (preferibilmente integrato o associato all’interruttore di linea 70) che genera un segnale di sicurezza che viene trasmesso ad ogni lampione 1 attraverso uno o più dei cavi della linea di alimentazione 5.

Ogni lampione 1 viene quindi previsto di un corrispondente sistema di controllo che verifica la presenza del segnale di sicurezza sulla linea 5 e scollega i pannelli solari 4 in caso di assenza o anomalia del segnale stesso. In questo modo, se durante il giorno si verificassero dei danni alla linea, i pannelli solari verrebbero scollegati togliendo così tensione alla linea ed evitando rischi alle persone o alle cose che venissero in contatto con la linea danneggiata.

In una forma di realizzazione, se la linea à ̈ una linea trifase, gli interruttori di palo 6 collegano i pannelli solari 4 a due fasi prefissate della linea, ad esempio le fasi 50 e 51 di figura 1. Ai capi di queste due fasi si troverà quindi una differenza di potenziale dipendente dalla resistenza di linea e dalla corrente generata dai generatori di corrente 40 presenti nei diversi lampioni collegati alla linea 5.

La terza fase della linea trifase (nell’esempio di sopra la fase 52) viene invece dedicata alla trasmissione del segnale di sicurezza. Tale segnale può prendere la forma di un segnale di corrente alternata o, più preferibilmente, di un segnale di tensione continua, la cui assenza viene interpretata dagli interruttori di palo 6 come un guasto alla linea cui deve seguire l’azione di scollegare i pannelli solari 4.

In una forma di realizzazione, il segnale di sicurezza viene anche utilizzato come segnale di sincronismo per l’accensione delle lampade 3. Quando arriva l’orario di accendere le lampade, il sistema di comunicazione di linea interrompe il segnale di sicurezza e quindi gli interruttori di palo 6 commutano in posizione tale da scollegare i pannelli solari e collegare le lampade alla linea d’alimentazione.

A seconda che l’interruzione del segnale di sicurezza sia dovuto ad un guasto o ad un evento prestabilito (ad es. orario di accensione delle lampade) l’interruttore di linea si comporta in modo diverso.

In caso di guasto resta in posizione tale da collegare la linea all’inverter 71, cosicché la linea resta senza tensione.

In caso di evento prestabilito, l’interruttore di linea 70 viene portato in posizione tale da permettere il prelievo di corrente dalla rete 8 e quindi l’alimentazione dei lampioni. Al fine di rilevare possibili guasti alla linea, l’interruttore di linea 70 viene previsto di appositi strumenti di misura, quali un rilevatore di corrente, attraverso i quali rileva situazioni anomale quali una corrente nulla o di cortocircuito.

In una forma di realizzazione, il cavo 52 (non impegnato per la trasmissione della corrente DC generata dai pannelli solari viene utilizzato come bus dati, con ciò consentendo una comunicazione bidirezionale tra interruttori di palo 6 ed interruttore di linea 70. Più in generale, la comunicazione bidirezionale avviene tra un sistema di comunicazione di linea (associato o integrato all’interruttore di linea 70) e dei sistemi di comunicazione di palo previsti in ognuno dei lampioni 1 e preferibilmente integrati nell’interruttore di palo.

Tale comunicazione bidirezionale consente ai lampioni 1 di informare l’interruttore di linea 70 (o il sistema di comunicazione di linea ad esso associato) sullo stato dei componenti del lampione, quali ad esempio le lampade 3, i pannelli solari 4 e gli interruttori di palo 6. Viceversa l’interruttore di linea 70 può trasmettere ai lampioni un segnale di sincronismo per permettere la commutazione degli interruttori di palo da una posizione in cui i lampioni 1 immettono energia sulla linea 5, ad un'altra in cui assorbono energia.

Preferibilmente, il sistema di comunicazione di linea permette alla rete dei lampioni 1 di interfacciarsi con delle reti esterne, ad esempio per permettere la comunicazione dell’interruttore 70 o dei lampioni 1 con un centro servizi remoto (non mostrato in figura), così da permettere la manutenzione (anche preventiva) del sistema d’illuminazione pubblica. Tale sistema di comunicazione può comprendere, ad esempio, un dispositivo per il collegamento via internet al centro servizi remoto. Tale dispositivo può essere un modem o un router (o un gateway in generale) e permettere un collegamento wireless o via cavo, ad esempio può essere un access-point wi-fi oppure un modem ad onde convogliate che comunica col server remoto attraverso la rete di distribuzione 8.

In una forma di realizzazione, il bus di comunicazione tra i lampioni e la cabina di trasformazione viene utilizzato anche per altre applicazioni differenti da quelle dell’illuminazione pubblica. Per esempio, i lampioni possono essere dotati di una pluralità di dispositivi, quali telecamere, antenne (ad esempio per la copertura radio di una rete di dati o di telefonia), display (per la visualizzazione di pubblicità o informazioni sul traffico), sistemi di rilevazione meteo ecc… che possono ricevere e/o trasmettere informazioni da/verso centri servizi remoti opportunamente connessi con questi dispositivi attraverso il sistema di comunicazione sopra descritto.

Nell’esempio di figura 3, il centro servizi remoto viene indicato genericamente con il numero di riferimento 9 e comprende un database 90, un gateway 91 ed opportuni mezzi di elaborazione e controllo 92 (ad esempio un personal computer) in comunicazione con il database 90 ed il gateway 91 per elaborare e trasmettere ai lampioni dati presenti nel database 90 o per elaborare dati ricevuti dai lampioni ed inserirli nel database 90.

Nell’esempio di figura 3 il gateway 91 permette il collegamento tra una rete privata (ad es. una LAN) del centro servizi ed una rete pubblica 10 (ad es. una rete di telefonia mobile UMTS o GPRS o EDGE o LTE). Attraverso di questo il centro servizi trasmette e riceve i dati di cui sopra che sono trasmessi/ricevuti dal router 11 che à ̈ collegato alla rete di lampioni 1.

Il router 11 viene preferibilmente collegato o integrato all’ interruttore di palo 6 come mostrato in figura 3 in modo tale da ridurre il numero di cablaggi richiesti per l’installazione del router.

Il router 11 riceve i dati dal centro servizi 9 e li trasmette ai lampioni 1 via onde convogliate o in altro modo come sopra decritto con riferimento alla comunicazione tra interruttore di linea ed interruttori di palo. Nell’esempio di figura 3 il router 11 à ̈ montato su un lampione, ma, come detto sopra, potrebbe essere montato anche a livello di interruttore di linea.

Dalla descrizione di cui sopra, à ̈ chiaro che molte varianti sono possibili all’uomo esperto del ramo della tecnica che volesse realizzare un sistema d’illuminazione secondo gli insegnamenti della presente invenzione quali risultano dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, ferma restando l’impostazione del sistema con un interruttore di linea ed un inverter centrale, e con diversi interruttori di palo, in aggiunta o sostituzione dei pannelli solari 4 ogni lampione può essere previsto di differenti tipi di dispositivi che consentano la conversione di energia rinnovabile in energia elettrica. Ad esempio al posto di questi pannelli à ̈ possibile prevedere una turbina eolica, sistemi a concentrazione solare (CSP, Concentrated Solar Power) o altro sistema atto a convertire energia rinnovabile in energia elettrica che possa essere immessa nella rete elettrica.

Ai fini della presente descrizione, con il termine energia rinnovabile s’intende fare riferimento ad un tipo di energia prodotta da fonti che possono essere naturalmente rinnovate, quali l’energia solare, l’energia eolica, l’energia delle maree, il calore naturale, l’energia ricavata dalla pioggia, ecc…

Ugualmente, à ̈ chiaro che la linea d’alimentazione che porta la corrente dalla rete elettrica ai lampioni, non deve essere necessariamente una linea trifase come nell’esempio di figura 1, ma può essere una linea monofase. In questo caso, l’interruttore di linea 70 può trasmettere un segnale di sicurezza sulla fase, ad esempio utilizzando un sistema ad onde convogliate in cui il segnale di sicurezza viene trasmesso ad una frequenza superiore a quella dell’alimentazione, così da poter essere filtrato e decodificato da ogni interruttore di palo.

Ancora, le funzioni dei dispositivi e delle apparecchiature elettriche/elettroniche del sistema d’illuminazione pubblica sopra descritto, possono essere realizzate da uno o più dispositivi tra loro integrati, collegati o comunque operativamente connessi. Ad esempio l’interruttore di linea 70, il sistema di sicurezza ed il sistema di comunicazione di linea possono essere realizzati come un unico dispositivo. Allo stesso modo, l’interruttore di palo 6 può essere integrato alla lampada, in modo tale da permettere un successivo upgrade del lampione. In questo modo in una prima fase à ̈ possibile installare i lampioni con l’interruttore di palo integrato, mentre in un secondo momento à ̈ possibile aggiungere in modo semplice i pannelli solari o altri generatori di tensione che verranno collegati ad un apposito ingresso della lampada.

E’ poi chiaro che l’ambito di protezione della presente invenzione non à ̈ limitato al sistema d’illuminazione pubblica preso nel suo complesso, ma anche ai singoli componenti che lo costituiscono, quali i lampioni, la cabina di trasformazione ed i dispositivi che svolgano le funzioni dell’interruttore di palo e dell’interruttore di linea.

In particolare, l’invenzione si riferisce quindi ad un dispositivo per uso in un lampione, comprendente:

primi mezzi per il collegamento ad una rete di alimentazione, secondi mezzi per il collegamento ad almeno due unità esterne, una prima di dette due unità essendo atta ad assorbire corrente, una seconda di dette due unità essendo atta a generare una differenza di potenziale,

un interruttore atto a commutare tra

una prima posizione in cui detta prima unità à ̈ collegata a detta linea di alimentazione per assorbire corrente da detta linea di alimentazione, ed

una seconda posizione in cui detta seconda unità à ̈ collegata a detta linea di alimentazione per applicare detta differenza di potenziale a cavi di detta linea d’alimentazione,

un sistema di comunicazione atto a rilevare la presenza di un segnale di sicurezza su detta linea di alimentazione e a commutare detto interruttore in detta prima posizione in caso di assenza o anomalia di detto segnale di sicurezza.

Come detto sopra, tale sistema può essere integrato in una lampada.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per l’illuminazione pubblica, comprendente almeno un lampione (1) del tipo comprendente un dispositivo d’illuminazione (3), un dispositivo per convertire energia rinnovabile in energia elettrica (4), ed un interruttore di palo (6) per collegare alternativamente la lampada (3) o il dispositivo per convertire energia rinnovabile in energia elettrica (4) ad una linea di alimentazione (5), caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente un interruttore di linea (70) atto a commutare tra una prima posizione in cui detta linea di alimentazione (5) à ̈ collegata ad una rete di alimentazione (8), ed una seconda posizione in cui detta linea di alimentazione (5) à ̈ collegata ad un inverter (71) interposto tra detto interruttore di linea (5) e detta rete di alimentazione (8).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo per convertire energia rinnovabile in energia elettrica à ̈ un pannello solare o un generatore eolico.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, ulteriormente comprendente un generatore di corrente (40) atto a fornire in uscita una corrente dipendente dalla potenza erogata da detto dispositivo per convertire energia rinnovabile in energia elettrica (4) e dalla tensione di detta linea di alimentazione (5).
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, ulteriormente comprendente un circuito stabilizzatore (41) connesso tra detto dispositivo per convertire energia rinnovabile (4) e detto generatore di corrente (40) in modo tale da ricevere in ingresso una tensione generata da detto dispositivo per convertire energia rinnovabile (4) ed a fornire a detto generatore di corrente (40) una tensione continua predefinita, detta tensione continua predefinita essendo pari ad un valore di tensione in cui l’efficienza di trasferimento dell’inverter (71) à ̈ superiore o uguale al 90% dell’efficienza massima di detto inverter (71).
5. 5. Sistema secondo la rivendicazione 3, ulteriormente comprendente un circuito stabilizzatore (41) connesso tra detto dispositivo per convertire energia rinnovabile (4) e detto generatore di corrente (40) in modo tale da ricevere in ingresso una tensione generata da detto dispositivo per convertire energia rinnovabile (4) ed a fornire a detto generatore di corrente (40) una tensione continua uguale alla tensione di linea.
6. 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, ulteriormente comprendente un dispositivo di sicurezza atto a generare un segnale di sicurezza ed a trasmetterlo attraverso almeno uno dei cavi di detta linea di alimentazione (5), ed in cui detto almeno un lampione (1) Ã ̈ previsto di un sistema di controllo atto a verificare la presenza di detto segnale di sicurezza sulla linea di alimentazione (5) e a scollegare detto dispositivo per convertire energia rinnovabile in energia elettrica (4) in caso di assenza o anomalia di detto segnale di sicurezza.
7. 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detto segnale di sicurezza à ̈ trasmesso quando detto interruttore di linea (70) à ̈ in detta seconda posizione, ed in cui detto segnale à ̈ trasmesso su un cavo dedicato di detta linea di alimentazione (5).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui detto segnale à ̈ un segnale di tensione continua.
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detto segnale di sicurezza à ̈ trasmesso quando detto interruttore di linea (70) à ̈ in detta seconda posizione, ed in cui detto segnale à ̈ trasmesso su un cavo di detta linea di alimentazione (5) che trasporta una tensione generata da detto dispositivo per convertire energia rinnovabile (4).
10. 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, in cui detto interruttore di palo (6) à ̈ atto a collegare detta lampada (3) a detta linea d’alimentazione (5) in caso di assenza o anomalia di detto segnale di sicurezza.
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui detto interruttore di linea (70) comprende mezzi di misura atti a rilevare un guasto di detta linea d’alimentazione (5) ed in cui detto interruttore di linea (70) à ̈ atto a commutare in detta seconda posizione in caso di guasto di detta linea.
12. 12. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui detto interruttore di linea (70) à ̈ atto a commutare in detta prima posizione se non si rileva un guasto alla linea e se detto segnale di sicurezza à ̈ assente.
13. 13. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sistema d’illuminazione comprende una pluralità di lampioni (1) ognuno comprendente un sistema di comunicazione di palo, ed in cui detto sistema d’illuminazione comprende ulteriormente un sistema di comunicazione di linea per permettere la comunicazione bidirezionale tra detto almeno un lampione ed un centro servizi remoto, in cui detto sistema di comunicazione comprende almeno un dispositivo collegato a detta linea di alimentazione e atto a ricevere informazioni da una pluralità di lampioni (1) collegati a detta linea d’alimentazione.
14. 14. Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui almeno un lampione di detta pluralità comprende un dispositivo atto a ricevere e/o trasmettere informazioni da/verso un centro servizi e/o controllo remoto, detto dispositivo essendo compreso nel gruppo di dispositivi costituito da: una telecamera, un’antenna, un display, un sistema di rilevazione meteo.
15. 15. Dispositivo per uso in un lampione, comprendente: primi mezzi per il collegamento ad una rete di alimentazione (5), secondi mezzi per il collegamento ad almeno due unità esterne (3,4), una prima (3) di dette due unità essendo atta ad assorbire corrente, una seconda di dette due unità (4) essendo atta a generare una differenza di potenziale, un interruttore (6) atto a commutare tra una prima posizione in cui detta prima unità (3) à ̈ collegata a detta linea di alimentazione (5) per assorbire corrente da detta linea, ed una seconda posizione in cui detta seconda unità (4) à ̈ collegata a detta linea di alimentazione per applicare detta differenza di potenziale a cavi di detta linea, un sistema di comunicazione atto a rilevare la presenza di un segnale di sicurezza su detta linea di alimentazione e a commutare detto interruttore (6) in detta prima posizione in caso di assenza o anomalia di detto segnale di sicurezza.
16. 16. Lampada comprendente almeno un dispositivo secondo la rivendicazione 15.
17. 17. Lampione comprendente almeno una lampada (3) ed almeno un dispositivo secondo la rivendicazione 15.