ITTO20080676A1 - Dispositivo antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici ed impiantofotovoltaico comprendente detto dispositivo antifurto - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione Industriale avente per titolo:

"DISPOSITIVO ANTIFURTO PER STRINGHE DI PANNELLI FOTOVOLTAICI ED IMPIANTO FOTOVOLTAICO COMPRENDENTE DETTO DISPOSITIVO ANTIFURTO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si colloca nell’ambito dei dispositivi antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici.

E’ noto che le energie rinnovabili sono quelle forme di energia generate da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono esauribili nella scala dei tempi umani e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future.

Sono dunque considerate rinnovabili il sole, il vento ed il mare, il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro.

Tra le energie rinnovabili, l’energia solare è quella che si è maggiormente diffusa grazie anche ai progressi tecnici ottenuti negli ultimi anni riguardo all’efficienza dei pannelli fotovoltaici.

I pannelli fotovoltaici sono elementi modulari che possono essere elettricamente collegati tra loro in modo da offrire una maggiore superficie al sole e quindi ottenere maggiori quantità di energie.

Sono state quindi realizzate installazioni di pannelli fotovoltaici comprendenti più stringhe di pannelli fotovoltaici, dove per stringa si intende una pluralità di pannelli fotovoltaici, tipicamente fino a venti, collegati tra loro in serie.

Tali installazioni sono generalmente previste in zone scarsamente popolate ed, in ogni caso, sono talmente grandi che richiederebbero ingenti risorse per sorvegliarli notte e giorno.

Proprio per questo motivo ed a causa del notevole costo unitario di un pannello fotovoltaico, si è ultimamente diffuso il furto di pannelli fotovoltaici che, una volta disinstallati dall’impianto in cui si trovano, possono essere facilmente rivenduti.

Sono noti nell’arte dispositivi antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici che prevedono due distinti modi di funzionamento, uno per il giorno ed uno per la notte. Ciò perché durante il giorno è possibile utilizzare una parte dell’energia che i pannelli fotovoltaici generano per scopi di sorveglianza e monitoraggio, mentre di notte, in assenza di sole, tale parte di energia non è disponibile.

Un esempio di dispositivo antifurto che funziona in due distinte modalità, diurna e notturna, è noto dalla domanda di brevetto internazionale WO 2008/046370. Secondo tale domanda di brevetto internazionale, una pluralità di pannelli fotovoltaici è collegata ad un modulo di test che, durante il giorno, è collegata direttamente ad un raddrizzatore che immette l’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici nell’alimentazione di rete. Durante la notte, il modulo di test collega i pannelli fotovoltaici tramite un relé ad un generatore di corrente collegato in serie ad una resistenza. In caso di furto di un pannello fotovoltaico, la tensione misurata ai capi della resistenza diventa nulla e viene di conseguenza attivato un allarme. Il passaggio tra modalità diurna e modalità notturna avviene quando la tensione di uscita dell’impianto di pannelli fotovoltaici scende al di sotto di una soglia, ad esempio di 42 V.

Tuttavia, il dispositivo antifurto descritto nella suddetta domanda di brevetto internazionale presenta alcuni inconvenienti, come ad esempio:

- non è in grado di riconoscere un furto di un malintenzionato che incrementi la tensione di uscita dei pannelli fotovoltaici inserendo nel circuito un generatore di tensione, per poi asportare un pannello fotovoltaico dalla stringa di pannelli, dal momento che il sistema rileva unicamente se la tensione generata dai pannelli scende al di sotto di una certa soglia;

- nel caso di un’aggiunta di una nuova stringa di pannelli fotovoltaici all’impianto preesistente, è necessario scollegare i pannelli fotovoltaici dal modulo di test ed aprire il circuito elettrico;

- viene utilizzato per la commutazione un relé meccanico, che comporta inevitabilmente problemi di usura e malfunzionamento;

- non è grado di indicare eventuali cortocircuiti o guasti ad un pannello e la loro ubicazione.

Scopo principale della presente invenzione è pertanto quello di indicare un dispositivo antifurto per stringhe di pannelli solari che sia operativo 24 ore su Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici che consenta di rilevare tempestivamente le più comuni tecniche di furto, quali il distacco, la cortocircuitazione di un pannello ed il collegamento di una sorgente di tensione in sostituzione di un pannello da asportare illecitamente.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo antifurto per stringhe di pannelli solari che consenta di monitorare in modo semplice e senza complicazioni circuitali una nuova stringa di pannelli aggiunta ad un impianto preesistente.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di indicare un dispositivo antifurto per stringhe di pannelli solari che consenta di individuare precisamente l’ubicazione di una stringa di cui un pannello fotovoltaico è risultato soggetto a furto, cortocircuito o guasto.

Questi ed altri scopi dell’invenzione vengono ottenuti con il dispositivo come rivendicato nelle unite rivendicazioni che costituiscono parte integrante della presente descrizione.

In sintesi, il dispositivo antifurto secondo l’invenzione è realizzato in modo tale che la tensione sulle stringhe di pannelli venga continuamente sorvegliata e che un circuito di controllo rilevi le variazioni della tensione in uscita verificando se sono dovute a cause naturali oppure a furti.

Il circuito di controllo è inoltre in grado di adattare automaticamente i suoi parametri alla tipologia ed al numero di pannelli utilizzati nella stringa.

Durante la mancanza di illuminazione solare (notte o situazioni similari), il circuito di controllo commuta nella modalità di “generatore di corrente” ed è in grado di adattarsi ai parametri di stringa per generare una tensione di riferimento definita.

Il circuito di controllo comprende, oltre al circuito di monitoraggio della stringa, un circuito di segnalazione dell’allarme.

L’installazione del controllo dispositivo antifurto è semplificata dal fatto che è previsto l’attestaggio delle stringhe all’interno di un apposito quadro di controllo delle stringhe.

Gli scopi suddetti risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione dettagliata del dispositivo secondo l’invenzione, con particolare riferimento alle Figure allegate in cui:

- la Figura 1 rappresenta uno schema di principio di un impianto fotovoltaico comprendente un dispositivo antifurto secondo l’invenzione;

- la Figura 2 rappresenta uno schema circuitale del dispositivo antifurto secondo l’invenzione;

- le Figure 3a-3c illustrano tre grafici esemplificativi di misure ottenute utilizzando il dispositivo antifurto secondo l’invenzione.

Con riferimento alla Figura 1, viene illustrato un impianto fotovoltaico 1 comprendente una o più stringhe 3 di pannelli fotovoltaici 5.

Ciascuna stringa 3 di pannelli fotovoltaici 5 può essere collegata a ciascuna altra stringa 3 dell’impianto 1 tramite una linea a potenziale negativo 9 ed una linea a potenziale positivo 7.

Qualora l’impianto fotovoltaico 1 comprenda una pluralità di stringhe 3, esse vengono attestate in un quadro di controllo 11, dove ogni stringa 3 viene elettricamente isolata dalle altre stringhe tramite l’utilizzo di un rispettivo diodo 13.

La previsione di un quadro di controllo 11 è vantaggiosa perché permette di inserire una nuova stringa 3 in un impianto fotovoltaico 1 già operativo oppure di escludere una stringa 3, ad esempio per lavori di manutenzione, senza pregiudicare il funzionamento dell’impianto fotovoltaico 1.

Tramite due linee di derivazione 17 e 19 che si dipartono da rispettivi morsetti 15 e 18 di una morsettiera, o equivalente, situata all’interno del quadro di controllo 11, viene riportata all’ingresso del dispositivo antifurto 20 la tensione generata fotovoltaicamente da una stringa 3 di pannelli fotovoltaici 5 facente parte dell’impianto 1.

Con riferimento alla Figura 2, viene illustrato in dettaglio lo schema circuitale del dispositivo antifurto 20.

Il dispositivo antifurto 20 comprende mezzi 22,24 per rilevare la variazione della tensione di ingresso Viin funzione del tempo e mezzi di processamento 21, in particolare un processore, per analizzare detta variazione della tensione di ingresso Viin modo da decidere l’eventuale attivazione di un circuito di allarme 29.

Detti mezzi 22,24 per rilevare la tensione di ingresso Viin funzione del tempo comprendono un modulo di analisi della tensione ad alto livello 22 ed un modulo di analisi della tensione a basso livello 24, mentre detti mezzi di processamento 21 per analizzare detta variazione della tensione di ingresso Vicomprendono un modulo di elaborazione dei segnali e gestione della scala di analisi.

Sia il modulo di analisi della tensione ad alto livello 22 che il modulo di analisi della tensione a basso livello 24 comprendono mezzi di adattamento 33,34 per adattare la tensione di ingresso Viall’intervallo di tensioni processabile dai mezzi di processamento 21. In una forma preferita di realizzazione dell’invenzione, detti mezzi di adattamento 33,34 comprendono rispettivi array di resistenze, ciascuna resistenza di ogni array di resistenze avente opportuni valori distinti.

Il dispositivo antifurto 20 comprende inoltre un circuito di isolamento 28 che isola elettricamente, preferibilmente per almeno 1000 V, i mezzi di processamento 21 dal circuito di segnalazione dell’allarme 29, ed un’uscita 30. Verrà ora descritto il principio di funzionamento del dispositivo antifurto 20. Come detto in precedenza, la tensione Viall’ingresso del dispositivo antifurto 20 rappresenta la tensione d’uscita di una stringa 3 di pannelli fotovoltaici 5, dal momento che il dispositivo antifurto 20 viene collegato in parallelo ad una stringa 3 di pannelli fotovoltaici 5.

Il dispositivo antifurto 20 misura con continuità la tensione generata dalla stringa 3 tramite il modulo di analisi della tensione ad alto livello 22, accettando tensioni comprese tra un valore massimo Vmax, preferibilmente 800 V, ed un valore minimo VLL, preferibilmente 7 V.

Allorquando la tensione generata da una stringa 3 scende al di sotto del valore minimo di tensione VLL, i mezzi di processamento 21 commutano operando un generatore di corrente 25, in modo da permettere di continuare a rilevare la presenza della stringa 3 anche in mancanza di irraggiamento dei pannelli fotovoltaici 5 che la compongono. Il generatore di corrente 25 è collegato in serie ad un diodo 27 che impedisce che la corrente fluisca verso il generatore di corrente quando questo è spento.

Durante il periodo di irraggiamento, e cioè a generatore di corrente 25 spento, i mezzi di processamento 21 controllano il livello di tensione in uscita della stringa 3 tramite un segnale 23 che è una partizione della tensione di stringa 3 regolata automaticamente dai mezzi di processamento 1.

Tale regolazione automatica, o autoadattamento, è effettuato dai mezzi di processamento 21. Infatti, la tensione Virilevata ai capi di ingresso del dispositivo antifurto 20 varia a seconda dell’energia luminosa che impatta sui pannelli fotovoltaici 5 e sul numero di stringhe 3 comprese nell’impianto 1. Dal momento che i mezzi di processamento 21 devono operare in un intervallo di tensioni predefinito, tipicamente 0-5 V, essi comandano l’array di resistenze 33 in modo che la tensione analizzata dai mezzi di processamento 21 sia adattata all’intervallo di tensioni processabili dai mezzi di processamento 21.

Il livello di tensione in ingresso Viviene continuamente monitorato in modo da poter distinguere variazioni di livello dovute a cause atmosferiche (variazioni di tensione inferiori al 0,2% in 100 ms), da variazioni di tensione dovute ad un tentativo di furto (variazioni di tensione superiori al 5 % in 100 ms). In quest’ultimo caso viene generata una segnalazione d’allarme tramite il circuito d’uscita 29.

Allorquando nottetempo la tensione della stringa 3, rilevata all’ingresso del dispositivo antifurto 20, scende al di sotto di una soglia, tipicamente 7 V, i mezzi di processamento 21 passano ad analizzare il livello di tensione della stringa 3 tramite un segnale 26.

In questa modalità viene attivato il generatore di corrente 25 che viene regolato automaticamente dai mezzi di processamento 21 in modo da mantenere il livello di tensione in un intervallo predefinito.

Tale regolazione automatica, o autoadattamento, è effettuato dai mezzi di processamento 21. Come precedentemente descritto, la tensione rilevata ai capi di ingresso del dispositivo antifurto 20 varia a seconda dell’energia luminosa che impatta sui pannelli fotovoltaici 5 e sul numero di stringhe 3 comprese nell’impianto 1. Dal momento che i mezzi di processamento 21 devono operare in un intervallo di tensioni predefinito, tipicamente 0-5 V, essi comandano l’array di resistenze 34 in modo da regolare la corrente che viene immessa sulla linea 26. Così facendo, la tensione analizzata dai mezzi di processamento 21 viene adattata all’intervallo di tensioni processabili dai mezzi di processamento 21. A titolo di esempio, una stringa 3 comprendente 10 pannelli fotovoltaici 5 necessita di una corrente sulla linea 17 dieci volte più bassa rispetto ad un impianto che comprende un solo pannello fotovoltaico 5.

Anche in questo caso il livello di tensione in ingresso Viviene verificato con continuità in modo da poter distinguere variazioni di livello dovute a cause ambientali (variazioni di tensione inferiori al 0,2% in 100 ms) da variazioni dovute ad un tentativo di furto (variazioni di tensione superiori al 5 % in 100 ms). In quest’ultimo caso viene generata una segnalazione d’allarme tramite il circuito d’uscita 29.

Con riferimento alle Figure 3a-3c, vengono illustrati tre grafici ottenuti rilevando la tensione di ingresso, rappresentata in ordinate, ai capi del dispositivo antifurto 20 in funzione del tempo, rappresentato in ascisse.

Con riferimento alla Figura 3a, viene illustrata una condizione atmosferica in cui su una stringa 3 viene progressivamente a calare l’ombra, condizione tipica del tramonto. Come si può osservare, la curva 41 che rappresenta la tensione d’ingresso decade lentamente e pertanto questa condizione viene considerata normale dal dispositivo antifurto 20.

Con riferimento alla Figura 3b, viene illustrata una condizione atmosferica in cui su una stringa 3 cade improvvisamente un’ombra, generata ad esempio da una nuvola passeggera. In questo caso, si può notare una variazione 43 della curva 42. Tale variazione 43 della tensione di ingresso non è tuttavia ritenuta tale da innescare il circuito d’allarme 29, dal momento che i mezzi di processamento 21 analizzano sia la variazione di tensione che l’intervallo di tempo in cui tale variazione avviene e pertanto giudicano questa condizione normale.

Con riferimento alla Figura 3c, viene invece simulata una condizione di furto di un pannello fotovoltaico 5 facente parte di una stringa 3 di pannelli fotovoltaici 5. Come si può notare, la curva 45 illustra una caduta 46 netta e repentina della tensione d’ingresso ai capi del dispositivo antifurto 20 che viene riconosciuta come condizione anomala dai mezzi di processamento 21. Tale condizione anomala genera un segnale di allarme tramite il circuito di allarme 29.

Dalla descrizione effettuata risultano pertanto chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi.

Grazie alla presente invenzione, è possibile segnalare 24 ore su 24 l’eventuale furto, distacco, collegamento di una sorgente di tensione in sostituzione di un pannello da rubare asportare illecitamente, cortocircuitazione o guasto di un pannello fotovoltaico facente parte di una stringa di pannelli fotovoltaici.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è la possibilità di monitorare in modo semplice e senza complicazioni circuitali una nuova stringa di pannelli aggiunta ad un impianto preesistente grazie alla presenza di un quadro di controllo che permette di realizzare un’operazione di attestaggio di una pluralità di stringhe.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è quello di individuare con precisione l’ubicazione di un pannello solare soggetto a furto, cortocircuito o guasto, dal momento che ogni stringa dell’impianto prevede un dispositivo antifurto dedicato.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è quello per cui i mezzi di processamento del dispositivo antifurto sono in grado di adattarsi ai parametri di stringa per generare una tensione di riferimento definita.

Numerose sono le varianti possibili al dispositivo antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici ed al relativo metodo descritti come esempio, senza per questo uscire dai principi di novità insiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che nella sua attuazione pratica le forme dei dettagli illustrati potranno essere diverse, e gli stessi potranno essere sostituiti con degli elementi tecnicamente equivalenti.

Dunque è facilmente comprensibile che la presente invenzione non è limitata al dispositivo antifurto per stringhe di pannelli fotovoltaici ed al relativo metodo descritti come esempio, ma è passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti senza però allontanarsi dall’idea dell’invenzione, così come è precisato meglio nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo antifurto (20) per stringhe di pannelli fotovoltaici comprendente un ingresso atto ad essere collegato in parallelo ad una stringa (3) di pannelli fotovoltaici (5), caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (22,24) per rilevare la variazione della tensione di ingresso (Vi) e mezzi di processamento (21) per analizzare detta variazione della tensione di ingresso (Vi) in funzione del tempo, in modo da decidere l’eventuale attivazione di mezzi di segnalazione di allarme (29).
2. 2. Dispositivo antifurto (20) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (22,24) per rilevare la variazione della tensione di ingresso (Vi) comprendono mezzi di adattamento (33,34) per adattare detta tensione di ingresso (Vi) all’intervallo di tensioni processabile da detti mezzi di processamento (21).
3. 3. Dispositivo antifurto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (33,34) per adattare detta tensione di ingresso (Vi) all’intervallo di tensioni processabile da detti mezzi di processamento (21) comprendono un array di resistenze aventi valori diversi.
4. 4. Dispositivo antifurto (20) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (22,24) per rilevare la variazione della tensione di ingresso (Vi) comprendono un modulo di analisi della tensione ad alto livello (22) ed un modulo di analisi della tensione a basso livello (24).
5. 5. Dispositivo antifurto (20) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di processamento (21) operano una commutazione tra detto modulo di analisi della tensione ad alto livello (22) e detto modulo di analisi della tensione a basso livello (24) a seconda della tensione di ingresso (Vi).
6. 6. Dispositivo antifurto (20) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di processamento (21) operano detta commutazione al raggiungimento di un valore minimo di soglia (VLL), preferibilmente 7 V.
7. 7. Dispositivo antifurto (20) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto modulo di analisi della tensione a basso livello (24) controlla un generatore di corrente (25) che fornisce una corrente a detti mezzi di processamento (21).
8. 8. Dispositivo antifurto (20) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che tra detti mezzi di processamento (21) e detti mezzi di segnalazione di allarme (29) è interposto un circuito di isolamento (28) per isolare elettricamente, preferibilmente per almeno 1000 V, detti mezzi di processamento (21) da detti mezzi di segnalazione di allarme (29).
9. 9. Impianto fotovoltaico (1) comprendente una pluralità di stringhe (3) ed un dispositivo antifurto (20) per ciascuna di dette stringhe (3) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di comprendere un quadro di controllo (11) in cui dette stringhe (3) sono attestate in modo che le polarità positive di dette stringhe (3) sono collegate tramite una linea a potenziale positivo (7) e le polarità negative di dette stringhe (3) sono collegate tra loro tramite una linea a potenziale negativo (9).
10. 10. Impianto fotovoltaico secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che dette stringhe (3) sono isolate elettricamente tra loro in detto quadro di controllo (11) tramite un rispettivo diodo (13).