ITRM20120039A1 - Modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione con possibile funzione di rilevazione di manomissione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

««Modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione con possibile funzione di rilevazione di manomissione»».

La presente invenzione riguarda un modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione con possibile funzione di rilevazione di manomissione, In particolare, la presente invenzione è relativa alla realizzazione di un modulo fotovoltaico con integrato un dispositivo inamovibile perché integrato nella cassetta di terminazione di detto modulo, con funzioni di controllo della produzione di energia a cui può essere associata anche la segnalazione dì manomissione, al centro di telecontrollo del campo fotovoltaico.

Come è noto, la verifica della rispondenza costante fra producibilità attesa e produzione di energia di un campo fotovoltaico associato anche al controllo di manomissione dei singoli pannelli rappresenta una fra le principali esigenze che permettono un’ottimale conduzione dello stesso.

Nell’esercìzio di un campo fotovoltaico diviene infatti essenziale per il gestore avere la garanzia che eventuali anomali cali di produzione - specialmente per impianti di medie grandi dimensioni, tenuto conto dei correlati aspetti economico finanziari legati ai vari contributi governativi sulla produzione - vengano tempestivamente risolti.

In tal senso l’esperienza attualmente maturata nella conduzione degli impianti di medie grandi dimensioni non presidiati, è tale da far ritenere che fra le principali cause di calo di produzione degli impianti si possano annoverare oltre ai tentativi di furto, i guasti non immediatamente individuabili perché riferibili ad un singolo modulo.

In tal senso diverse soluzioni sono state proposte ma tutte con inevitabili onerosi interventi successivi all'istallazione dei pannelli, attraverso la collocazione di specifici dispositivi che possono operare o a livello di gruppi di moduli (stringa) per il controllo della produzione o 'sul singolo modulo per la segnalazione di manomissione.

Pertanto, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione, che può essere vantaggiosamente utilizzato anche per la segnalazione di manomissione che consenta di ridurre drasticamente sia gli inevitabili errori di cablaggio che i conseguenti onerosi costi di montaggio dei singoli dispositivi di controllo.

Questi scopi ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della descrizione che segue, vengono raggiunti da un modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione e per la eventuale segnalazione di manomissione, comprendente le caratteristiche espresse nella rivendicazione 1 e nelle rivendicazioni da questa dipendenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma realizzativa preferita, ma non esclusiva, di un modulo fotovoltaico con integrato dispositivo secondo la presente invenzione.

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è una vista in alzato frontale schematica dei principali elementi del sistema, realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in alzato frontale schematica assieme al dispositivo nelle due viste fronte e retro;

- la figura 3 è uno schema a blocchi del dispositivo 2 e del dispositivo 5 di figure 1 e 2

Con riferimento alla figura 1 , con 1 è stato complessivamente indicato il modulo fotovoltaico con integrato - nella cassetta di terminazione - il dispositivo 2 di controllo della produzione di energia.

In particolare il modulo 1 proposto prevede con riferimento allo schema di figura 1 l’assemblaggio di un dispositivo 2 di controllo direttamente in fabbrica secondo le seguenti modalità costruttive e caratteristiche funzionali.

II dispositivo 2 integrato al pannello fotovoltaico 1 è controllato da remoto da un'unità di controllo 3 (che di seguito è denominata ‘master’), la quale offre la possibilità dì verificare in tempo reale il regolare funzionamento di ogni singolo pannello 1 (tramite i dispositivi 2 di controllo posti sul pannello e di seguito denominati anche come ‘slave’) e che vantaggiosamente può consentire la verifica dell’effettiva presenza fisica del pannello 1 nell’impianto 4.

Il dispositivo ‘slave’ 2 integrato al pannello fotovoltaico 1 è un apparato automatico che trasmette un messaggio predeterminato ad un’unità ‘master<1>3 di gestione locale a livello di gruppi di moduli o stringhe dell’impianto 4..

Tale apparato ‘slave’ 2 è costituito dalle seguenti principali unità (nella descrizione si assumerà, solo al fine di semplificare la descrizione delle principali funzionalità d<~>‘ dispositivo, l’utilizzo come sistema di comunicazione della tecnologia RFID, in alternativa anche in relazione alle caratteristiche dell’impianto è previsto l’uso dei sistemi di comunicazione ad onde convogliate):

- un micro-controllore 16 dotato di un trasmettitore 17 per il trasferimento dei dati 22 (matricola o ID pannello, misura della tensione prodotta, eventuale data e ora, o altre informazioni aggiuntive) contenuti nella propria memoria interna 19 verso l’unità ‘master’ 3, e di un’unità ricevente 18 atta a rilevare Γ identificativo ID dell’unità di controllo esterna 3;

- un’antenna ricetrasmittente miniaturizzata 14-15;

- batteria tampone 20 in continua di alimentazione del dispositivo 'slave' 2;

- voltmetro integrato 12 per ula misura della tensione prodotta dal pannello fotovoltaico 1 ;

- memoria interna 19 per l'archiviazione del valore di tensione prodotta;

- timer interno o generatore di clock;

- case di contenimento 24;

Mentre l'unità ‘master’ 3 è un apparato ricetrasmittente costituito da:

- un’antenna ricevente 7 miniaturizzata per la ricezione dei dati dal dispositivo 'slave' 2 integrato nel pannello fotovoltaico 1;

- un’antenna trasmittente 6 miniaturizzata per la trasmissione dell’ID univoco e di eventuali altri dati dell’unità di controllo esterna 3;

- un ricevitore RF 10 per le comunicazioni con le unità slave 2;

- un trasmettitore RF 9 per le comunicazioni con le unità slave 2;

- un microcontrollore 16 per le funzioni di controllo produzione e manomissione, con memoria 19 per l'archiviazione dei dati acquisiti dai singoli dispositivi integrati 2;

ricetrasmettitore 21 per le comunicazioni dati 27 con il centro di controllo 5; case di contenimento 25;

Dopo quanto descritto dal punto di vista strutturale, viene ora presentato il principio di funzionamento del dispositivo 2 per il controllo della produzione di energia fotovoltaica.

La stazione 'master’ 3 emette in RFID (Radio Frequency IDentification) ciclicamente, con una data cadenza temporale configurabile da remoto, un segnale 22 che contiene le informazioni relative all’identificativo della stazione medesima 3. Tale flusso informativo 22 emesso dall’unità di controllo 3, captato dall’antenna ricevente 15 del dispositivo ‘slave’ 2 e successivamente elaborato dal microcontrollore 16 dello stesso dispositivo 2, viene utilizzato come comando di invio dei dati riferiti al pannello fotovoltaico 1 (come indicato di seguito i dati riguardano tra l'altro: matricola o ID pannello 1, misura rilevata dal voltmetro integrato 12, etc). Infatti, attraverso il segnale RFID 22 trasmesso dall’unità ‘master’ 3, il dispositivo ‘slave’ 2 integrato al pannello 1 riconoscendo il codice univoco dell’unità ‘master’ 3 ad esso associato, abilita la trasmissione 22 dei seguenti dati: codice univoco pannello 1 e valore di tensione prodotta dal pannello rilevata dal voltmetro 12.

In maggior dettaglio, l'unità ‘master’ 3 effettua ad un dato istante temporale ed in modo ciclico il confronto tra i valori di tensione prodotta da pannelli contigui, al fine di individuare una eventuale anomalia di funzionamento di un dato pannello 1.

Quando la differenza (V|p pannello i-esimo<—>V|p pannello (j+i)-esimo<—>AVpanne||jcontigui. ΟΟΠ Ϊ Che varia da 1 a N, ovvero nel range dei valori delle unità ‘slave’ 2 assegnate all’unità ‘master’ 3) delle tensioni prodotte da pannelli 1 contigui supera un determinato valore, allora l’unità di controllo ‘master’ 3 produce un allarme di anomalia dello stato del pannello 1 che viene inviato tramite un canale 27 di comunicazione dati al stato del pannello 1 che viene inviato tramite un canale 27 di comunicazione dati al centro di controllo 5. Infatti l’unità ‘master<1>3 riesce a riconoscere il determinato pannello 1 che è in stato di avaria, andando a confrontare il valore più basso tra i due Valori di tensione ricevuti; VID pannello i-esimo ® V|Q pannello (i+1)-esimo-Al fine di evitare la generazione di falsi allarmi è previsto un controllo almeno riferibile a ‘n’ letture su un arco temporale di ‘m’ minuti impostabili arbitrariamente da remoto.

Vantaggiosamente, tale soluzione adottata è di grande rilevanza poiché evita di dover caricare per le diverse ore giornaliere i dati di produzione attesi per ciascun modulo fotovoltaico (che è poi condizionato dalle condizioni meteo tempo, etc) per la determinazione dell’anomalia. '<'>

Preferibilmente, un’unità di controllo esterna ‘master’ 3 è assegnata ad un dato numero di pannelli fotovoltaici 1 (da 1 a n), ove ‘n’ dipende dalla loro disposizione nell’impianto fotovoltaico 4 (la scelta non condiziona la funzionalità; si può ipotizzare a livello di stringa).

Ovviamente le varie unità di controllo ‘master’ 3 sono connesse via telematica 27 ad un centro di elaborazione dati 5, per la trasmissione di due tipologie di allarmi:

- allarme di guasto tecnico;

- allarme di manomissione.

Vantaggiosamente il valore di soglia oltre la quale attivare l’allarme di anomalia di funzionamento è impostabile da remoto dal centro telematico 4 sull’unità esterna 3. Dopo quanto descritto dal punto di vista funzionale della produzione di energia, viene ora presentato il principio di funzionamento del dispositivo che può assolvere anche a funzione di controllo della manomissione/furto. In tal senso il dispositivo ‘slave’ 2 essendo utilizzato anche come sistema antifurto per pannelli fotovoltaici 1, permette la completa messa in sicurezza dell'intero impianto fotovoltaico 4.

L’unità ‘master’ 3, oltre al confronto dei valori di tensione tra pannelli 1 contigui dell’impianto 4, effettua con polling ciclico un confronto tra i codici ID ricevuti via RFID dai singoli pannelli 1 e quelli archiviati nella sua unità di memoria 11.

L’allarme di manomissione o furto del pannello 1 viene lanciato direttamente dall’unità di controllo ‘master’ 3 alla sala tecnica 5 di gestione dell’impianto fotovoltaico 4, quando la stessa unità ‘master’ 3 non riceve il segnale di ritorno 23 da tutti i pannelli 1 (tramite il dispositivo integrato 2) ad essa assegnati.

L’unità ‘master’ 3 oltre ad individuare lo stato di anomalia riesce a riconoscere l’esatto pannello 1 manomesso trdrfiite il codice ID. Infatti tale unità 3 dal confronto con la lista degli ID ad esso assegnati e memorizzati nella propria unità di memoria 11 , esclude automaticamente dalla segnalazione di manomissione tutti i codici ID che ha ricevuto dai dispositivi ‘slave’ 2 dei vari pannelli.

La sala tecnica 5 diventa dunque un semplice collettore delle segnalazioni 27 inviate dalle unità di controllo ‘master’ 3.

Vantaggiosamente non sono richieste particolari caratteristiche per l’hardware della sala tecnica 5, e lo stato di funzionamento dell’intero impianto fotovoltaico 4 (pannello 1 per pannello 1) può essere facilmente recuperato e visualizzato a monitor, o comodamente da casa su un PC , sfruttando canali di comunicazione standard e a basso costo.

Opzionalmente può essere creata una pagina web informativa sul servizio.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Modulo fotovoltaico con integrato dispositivo per il controllo della produzione con possibile funzione di rilevazione di manomissione (1), caratterizzato dal fatto che è completamente integrato nel modulo fotovoltaico (1), e che comprende: • i sistemi di misura (12) per il controllo della produzione di energia elettrica (V); • i sistemi di elaborazione e archiviazione delle informazioni acquisite; • il sistema di connessione telematica operativamente interposti tra detti mezzi di elaborazione e detti mezzi di rilevamento per collegare gli stessi fra loro.
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre una unità per la misura (12) e diffusione (17) di detto valore (V) di riferimento operativamente connesso tramite sistemi di comunicazione ad un ulteriore mezzo di elaborazione riferibile ad un dispositivo master (3).
3. 3. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema di elaborazione del dispositivo ‘master’ (3) consente la determinazione di eventuale guasto del modulo fotovoltaico (1) dal semplice confronto del valore di produzione dei singoli dispositivi ‘slave’ (2) ad esso afferenti.
4. 4. Dispositivo ‘master’ (3) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre una unità per la ricezione e diffusione (21) ad un centro di coordinamento operativo (5) delle anomalie di produzione riscontrate, secondo criteri di verifica e controllo sulla attendibilità del dato, attraverso la elaborazione per confronto dei valori (V) dei moduli slave (2) attigui o comunque ad esso afferenti attraverso la generazione al centro (5) di una segnalazione di allarme essendo a questo operativamente connesso tramite canali di comunicazione (27).
5. 5. Dispositivo ‘master’ (3) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’unità di elaborazione (8) consente la determinazione della eventuale manomissione/rimozione del pannello (1) attuata attraverso la sconnessione fisica dei collegamenti elettrici dei singoli moduli (1) dalla rete elettrica e/o conseguente suo allontanamento fisico.
6. 6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 2, 3, 4 e 5 caratterizzato dal fatto che risulta essere completamente programmabile da un sistema centrale di controllo (5).
7. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti dispositivi (3) comprendono sistemi di comunicazione radio o ad onde convogliate (27), adeguati alla tipologia di impianto (4) e specificità del dispositivo (1).
8. 8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti dispositivi consentono una tempestiva rilevazione del modulo fotovoltaico guasto o sconnesso dalla rete elettrica e/o rimosso.