ITTO20130137A1

ITTO20130137A1 - SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY AND FOR THE MANAGEMENT AND OPTIMIZATION OF A NETWORK OF ENERGY FLOWS

Info

Publication number: ITTO20130137A1
Application number: IT000137A
Authority: IT
Inventors: Marco Bucar
Original assignee: Marco Bucar
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2014-08-20

Description

Sistema per la produzione di energia elettrica e per la gestione e l' ottimizzazione di una rete di flussi energetici DESCRIZIONE System for the production of electricity and for the management and optimization of a network of energy flows. DESCRIPTION

Forma oggetto del presente trovato un innovativo sistema per la gestione e l' ottimizzazione di flussi energetici. Tale sistema Ã ̈ composto da un insieme di elementi collegati tra loro in un circuito, per il recupero dei flussi energetici generati da un impianto fotovoltaico e/o eolico. Detto sistema comprende un impianto fotovoltaico, costituito essenzialmente dall'assemblaggio di piÃ¹ moduli fotovoltaici, e/o eolico costituito da aerogeneratori (torri o pale eoliche), i quali sfruttano l'energia solare incidente o l' energia del vento per produrre energia elettrica muniti di una necessaria elettronica ed eventualmente di sistemi meccanici-automatici ad inseguimento solare e/o eolico. Detto sistema Ã ̈ stato ideato sia per essere connesso ad una rete di distribuzione esistente e gestita da terzi, sia per uno sfruttamento diretto e in loco dell'energia elettrica prodotta. Il cuore del sistema Ã ̈ una centralina elettronica dotata di opportuni moduli atti a smistare l' energia elettrica prodotta dall' impianto fotovoltaico ad una rete di utenze e a ricevere dalla medesima rete energia elettrica in caso di necessitÃ . The present invention relates to an innovative system for the management and optimization of energy flows. This system is composed of a set of elements connected to each other in a circuit, for the recovery of the energy flows generated by a photovoltaic and / or wind power plant. This system includes a photovoltaic system, essentially consisting of the assembly of several photovoltaic modules, and / or wind power consisting of wind turbines (towers or wind turbines), which exploit the incident solar energy or wind energy to produce electricity equipped with a necessary electronics and possibly mechanical-automatic solar and / or wind tracking systems. This system was designed both to be connected to an existing distribution network and managed by third parties, and for direct and on-site exploitation of the electricity produced. The heart of the system is an electronic control unit equipped with suitable modules to distribute the electricity produced by the photovoltaic system to a network of users and to receive electricity from the same network in case of need.

Lâ€™energia prodotta puÃ² essere quindi utilizzata in diversi modi: per alimentare un gruppo elettrogeno il quale potrÃ fornire energia alla rete in condizioni di emergenza; per caricare delle batterie, la cui energia Ã ̈ accumulata come riserva e puÃ² essere utilizzata durante i periodi notturni o di scarso soleggiamento; sfruttata da una pompa di calore operazionale, in grado di fornire calore ad un impianto di accumulo termico di acqua; ceduta nel suo surplus ad una rete di distribuzione esistente (per esempio ENEL); per impiego nella normale utenza elettrica domestica. Non sono noti allo stato della tecnica sistemi per la gestione e l' ottimizzazione di flussi energetici cosÃ¬ vantaggiosi e poco costosi. The energy produced can therefore be used in different ways: to power a generator which can supply energy to the grid in emergency conditions; to charge batteries, whose energy is stored as a reserve and can be used during the night or when there is little sunshine; exploited by an operational heat pump, capable of supplying heat to a thermal water storage system; sold in its surplus to an existing distribution network (for example ENEL); for use in normal household electrical users. Systems for the management and optimization of such advantageous and inexpensive energy flows are not known to the state of the art.

Questi ed altri vantaggi appariranno nel corso della descrizione dettagliata dell' invenzione che farÃ riferimento specifico alle tavole 1- 3 Figure 1 - 3 , nelle quali si mostra un esempio di realizzazione del presente trovato assolutamente non limitativo. In particolare: These and other advantages will appear in the course of the detailed description of the invention which will make specific reference to tables 1- 3 Figures 1 - 3, in which an absolutely non-limiting embodiment of the present invention is shown. In particular:

· la Fig.l mostra uno schema principale del sistema secondo l' invenzione; Fig. 1 shows a main diagram of the system according to the invention;

â€¢ la Fig.2 mostra uno schema dellâ€™accumulo termico di acqua; â € ¢ Fig.2 shows a diagram of the thermal accumulation of water;

â€¢ la Fig.3 mostra uno schema della distribuzione acqua per uso sanitario. â € ¢ Fig. 3 shows a diagram of the distribution of water for sanitary use.

Come mostrato in Figura 1, lo schema principale del sistema oggetto del presente trovato, comprende un impianto fotovoltaico o eolico 1, per la produzione di energia elettrica, la quale Ã ̈ gestita e smistata da una centralina elettronica di controllo 2, dotata di moduli (inverter, trasformatori ecc.) atti a erogare lâ€™energia elettrica a una rete di utenze e di opportune strategie di controllo della distribuzione dellâ€™energia elettrica. As shown in Figure 1, the main scheme of the system according to the present invention comprises a photovoltaic or wind power plant 1, for the production of electricity, which is managed and sorted by an electronic control unit 2, equipped with modules ( inverters, transformers, etc.) suitable for supplying electricity to a network of users and suitable control strategies for the distribution of electricity.

Dette utenze comprendono un gruppo elettrogeno 3 il quale potrÃ fornire energia alla rete in condizioni di emergenza, delle batterie 4, la cui energia Ã ̈ accumulata come riserva e puÃ² essere utilizzata durante i periodi notturni o di scarso soleggiamento, una pompa di calore operazionale 5, in grado di fornire calore ad un impianto di accumulo termico di acqua 6, una rete di distribuzione esistente 8, la normale utenza elettrica domestica 9. La rete di distribuzione esistente 8, puÃ² essere un qualsiasi gestore di energia elettrica, ad esempio lâ€™ENEL. Con lâ€™ENEL il sistema interagisce in modo bidirezionale, fornendo energia elettrica allorquando vi Ã ̈ un surplus di energia prodotta dallâ€™impianto fotovoltaico 1 e acquisendo energia allorquando nÃ© rimpianto fotovoltaico 1 nÃ© le batterie 4 sono in grado di soddisfare le richieste delle utenze elettriche e termiche ) Una porzione 1â€™ dellâ€™impianto fotovoltaico 1 puÃ² essere asservita alla gestione di un impianto di riscaldamento ad aria per gli ambienti domestici 10. Detto impianto Ã ̈ caratterizzato dal fatto di utilizzare una valvola a due vie 11, per cui i flussi di aria possono andare o verso gli ambienti da riscaldare 10 in inverno, o verso un radiatore/scambiatore 12 collegato allâ€™accumulo termico 6 quando gli ambienti da riscaldare si portano al di sopra di una predeterminata temperatura di soglia. These utilities include a generator 3 which will be able to supply energy to the network in emergency conditions, batteries 4, whose energy is stored as a reserve and can be used during the night or when there is little sunshine, an operational heat pump 5 , capable of supplying heat to a thermal water storage system 6, an existing distribution network 8, the normal domestic electricity user 9. The existing distribution network 8, can be any electricity manager, for example the ™ ENEL. The system interacts with ENEL in a bidirectional way, supplying electricity when there is a surplus of energy produced by the photovoltaic system 1 and acquiring energy when neither the photovoltaic system 1 nor the batteries 4 are able to meet the requests of electrical and thermal utilities) A portion 1â € ™ of the photovoltaic system 1 can be used for the management of an air heating system for domestic environments 10. Said system is characterized by the use of a two-way valve 11, for which the air flows can go either towards the rooms to be heated 10 in winter, or towards a radiator / exchanger 12 connected to the thermal storage 6 when the rooms to be heated reach above a predetermined threshold temperature .

Detto accumulo termico 6, come mostrato in Figura 2, ha una valvola a quattro vie 13 avente una posizione A in cui Ã ̈ alimentato rimpianto termosifoni 14 per mezzo della pompa di calore 5 e una posizione B in cui lâ€™impianto termosifoni 14 Ã ̈ alimentato tramite una pompa di alimento e lâ€™acqua proviene da una serpentina 7 posizionata nella porzione inferiore dellâ€™accumulo termico 6. Said thermal storage 6, as shown in Figure 2, has a four-way valve 13 having a position A in which the radiator system 14 is supplied by means of the heat pump 5 and a position B in which the radiator system 14 is It is fed by a feed pump and the water comes from a coil 7 positioned in the lower portion of the thermal storage 6.

Detto accumulo termico 6 comprende inoltre nella porzione superiore una serpentina 15 per il flusso di acqua per uso sanitario, come mostrato in Figura 3, in cui un flussometro 16 chiude unâ€™elettrovalvola 17 che attiva una pompa 18 per il ricircolo dellâ€™acqua in modo che si riscaldi; un sensore di temperatura 19 al raggiungimento di una determinata temperatura, riapre lâ€™elettrovalvola e a questo punto lâ€™acqua sarÃ calda. Said thermal accumulation 6 also comprises in the upper portion a coil 15 for the flow of water for sanitary use, as shown in Figure 3, in which a flow meter 16 closes a solenoid valve 17 which activates a pump 18 for the recirculation of the water so that it warms up; a temperature sensor 19 when a certain temperature is reached, reopens the solenoid valve and at this point the water will be hot.

Il funzionamento del sistema avviene secondo quanto segue: lâ€™energia derivata dallâ€™impianto fotovoltaico Ã ̈ utilizzata inizialmente dalle batterie 4, che alimentano anche il gruppo elettrogeno 3; successivamente dalle altre utenze quali, la pompa di calore 5 operazionale, la rete di distribuzione esistente 8 (per esempio ENEL) e la normale utenza elettrica domestica 9. The system operates as follows: the energy derived from the photovoltaic system is initially used by the batteries 4, which also power the generator 3; subsequently by the other users such as the operational heat pump 5, the existing distribution network 8 (for example ENEL) and the normal domestic electricity user 9.

Una parte dellâ€™energia derivata dallâ€™impianto fotovoltaico Ã ̈ utilizzata direttamente dallâ€™impianto di riscaldamento ad aria per riscaldare gli ambienti domestici 10, che una volta raggiunta la temperatura prestabilita andranno ad alimentare lâ€™accumulo termico 6. Part of the energy derived from the photovoltaic system is used directly by the air heating system to heat the domestic environments 10, which once the pre-established temperature is reached will feed the thermal storage 6.

In estate, non essendoci la necessitÃ di scaldare gli ambienti domestici 10, lâ€™energia derivata dallâ€™impianto fotovoltaico o eolico Ã ̈ utilizzata inizialmente dalle batterie 4 (che alimentano anche il gruppo elettrogeno 3) e successivamente Ã ̈ utilizzata per riscaldare il flusso di acqua per uso sanitario per mezzo dellâ€™accumulo termico 6. Lâ€™esubero di energia Ã ̈ utilizzato successivamente dalle altre utenze e dalla rete di distribuzione esistente. In summer, since there is no need to heat the domestic environments 10, the energy derived from the photovoltaic or wind power system is initially used by the batteries 4 (which also power the generator 3) and is subsequently used to heat the flow of water for sanitary use by means of thermal storage 6. The excess energy is subsequently used by other users and by the existing distribution network.

In inverno o in condizioni di basso soleggiamento, viene utilizzata lâ€™energia accumulata nelle batterie 4 per fornire calore alfaccumulo termico di acqua 6 e alla normale utenza elettrica domestica 9, oltre che per il riscaldamento degli ambienti domestici 10. In winter or in conditions of low sunshine, the energy stored in the batteries 4 is used to provide heat to the thermal water storage 6 and to the normal domestic electrical user 9, as well as to heat the domestic environments 10.

Un minimo di energia dallâ€™impianto solare viene comunque sempre garantita anche in condizioni di basso irraggiamento e questa vaâ€™ a caricare le stesse batterie 4. Una delle caratteristiche innovative del sistema Ã ̈ infatti rappresentata dai pannelli fotovoltaici in policarbonato quadristrato trafilato, che sono verniciati con una vernice ad hoc di colore nero in modo da conferirgli un notevole rendimento termico. However, a minimum of energy from the solar system is always guaranteed even in low irradiation conditions and this charges the batteries themselves 4. One of the innovative features of the system is in fact represented by the photovoltaic panels in drawn four-layer polycarbonate, which they are painted with an ad hoc black paint in order to give them a remarkable thermal efficiency.

In ogni caso, in inverno si utilizzano le code di energia e il surplus di energia solare non richiesto dalle utenze o da Enel per riscaldare lâ€™acqua nellâ€™accumulo termico 6 per mezzo di resistenze elettriche 7. In any case, in winter the energy queues and the surplus of solar energy not required by the users or by Enel are used to heat the water in the thermal storage 6 by means of electrical resistances 7.

Per ogni evenienza il gruppo elettrogeno 3 ha sempre la prioritÃ di carica sia in estate che in inverno, in modo da mantenere lâ€™autonomia della struttura anche in caso di prolungata assenza di irraggiamento solare o eolico e problemi della rete di distribuzione esistente. For any eventuality, the generator 3 always has priority for charging both in summer and in winter, in order to maintain the autonomy of the structure even in the event of prolonged absence of solar or wind radiation and problems of the existing distribution network.

I vantaggi del sistema proposto secondo quanto descritto, portano ad un notevole risparmio di acqua corrente e di energia derivante dal fornitore ENEL. The advantages of the system proposed as described, lead to a considerable saving of running water and energy deriving from the supplier ENEL.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. System for the management and optimization of energy flows comprising a photovoltaic or wind power plant (1) for the production of electricity, an electronic control unit (2), a network of users (4,5,8, 9) and a thermal storage (6) and being a portion (1â € ™) of the photovoltaic system (1) connected to an air heating system for domestic environments (10) characterized by a two-way valve (11) , which directs the flow of air towards the rooms to be heated (10) or towards a radiator / exchanger (12) connected to the thermal storage (6) when the rooms to be heated (10) go above a predetermined temperature .

2. System according to claim 1 in which said photovoltaic system (1, 1â € ™) is characterized by polycarbonate panels, painted with a black paint.

3. System according to claim 1 wherein said heat storage (6) comprises a four-way valve (13) having a position A in which a radiator system (14) is supplied by means of the heat pump (5) and a position B in which the radiator system (14) is fed by a feed pump and the water comes from a coil (7) positioned in the lower portion of the heat storage (6).

System according to one of the preceding claims, wherein said thermal accumulation (6) comprises in the upper portion a coil (15) for the flow of water for sanitary use.

5. System according to claim 4 wherein said coil (15) is connected to a water distribution circuit for sanitary use comprising a pump (18) for the recirculation of the water through the coil (15), a flow meter ( 16) which, by means of the electronic control unit (2), activates a flow interception solenoid valve (17) and said pump (18), a temperature sensor (19) which, upon reaching a certain temperature threshold and by means of the electronic control unit (2), reopen the solenoid valve (17).

6. Method of distribution of electricity derived from a photovoltaic or wind power plant (1) according to one of the preceding claims characterized by the fact that the electronic control unit (2) is configured in such a way as to assign a priority of distribution of the ™ energy to the batteries (4), and subsequently to other users such as the heat pump (5), the existing distribution network (8) and the domestic electricity user (9).

7. Method according to claim 6, where in the absence of sunshine, said electronic control unit (2) is also configured to manage the energy stored in the batteries (4) and distribute it towards the thermal water storage (6) and the normal household electrical user (9).

8. Method according to claim 6, where in the absence of sunshine, said electronic control unit (2) is also configured to manage the energy distributed by the existing distribution network (8) and distribute it towards the thermal water storage (6) and the normal household electrical user (9).