ITUD20110092A1

ITUD20110092A1 - Apparecchiatura elettronica per la gestione della potenza elettrica disponibile

Info

Publication number: ITUD20110092A1
Application number: IT000092A
Authority: IT
Inventors: Dino Zanette
Original assignee: Aisa Di Zanette Dino
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-17

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"APPARECCHIATURA ELETTRONICA PER LA GESTIONE DELLA POTENZA ELETTRICA DISPONIBILE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un’apparecchiatura elettronica per la gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico che fornisce elettricità ad utenze elettriche e connesso ad una rete di distribuzione elettrica. In particolare, il presente trovato si applica sia ad impianti elettrici tipicamente connessi ad un punto di fornitura elettrica di una tradizionale rete di distribuzione elettrica, sia anche alle utenze elettriche di tipo privato o commerciale che dispongono anche di mezzi generatori autonomi di energia elettrica da fonte rinnovabile, quali possono essere, ad esempio, impianti fotovoltaici, impianti eolici, o altro in regime di scambio sul posto di energia elettrica.

STATO DELLA TECNICA

Sono note le reti elettriche che costituiscono gli impianti elettrici per il funzionamento di utenze elettriche per edifici domestici, o di altro tipo, che sono connesse ad una o più reti esterne di fornitura di energia elettrica e la cui potenza utile è normalmente regolamentata con una soglia massima definita dal contratto di fornitura in essere con il gestore del servizio elettrico. Ad esempio, una tipica potenza utile per un impianto domestico può essere di 3 kW, con potenza di stacco generalmente di 3,3 kW.

Tale soglia, nel caso in cui siano attive contemporaneamente più utenze elettriche per lo stesso impianto, può venire superata accidentalmente, il che, per motivi di sicurezza, può determinare il distacco dell’impianto dalla rete di distribuzione elettrica esterna da parte del contatore, il che, a sua volta, necessita dell’intervento diretto dell’utente per il riarmo. Di conseguenza, per evitare di oltrepassare detta soglia l’utente, suo malgrado, deve scegliere di non attivare una voluta utenza elettrica, quando siano attive contemporaneamente altre, tuttavia con ovvi disagi di gestione.

E’ noto che, negli impianti domestici di cui si discute, le utenze elettriche che maggiormente assorbono potenza sono quelle preposte al riscaldamento, ad esempio dell’acqua sanitaria o di riscaldamento o altro, tipo scaldabagni, caldaie, lavastoviglie o lavatrici, oppure quelle utilizzate per la cottura, tipicamente forni elettrici.

Sono anche noti impianti elettrici simili a quanto finora discusso, ed inoltre associati a mezzi generatori di energia elettrica da fonte rinnovabile, quali ad esempio pannelli fotovoltaici, impianti eolici, o altro.

E’ noto che tali impianti elettrici operano in regime di scambio sul posto dell’energia elettrica istantaneamente prodotta con la rete di distribuzione elettrica esterna. Per controllare tale regime di scambio sul posto, questi impianti sono provvisti di contatori bidirezionali che, in sostanza, misurano l’energia elettrica prodotta sul posto, l’energia immessa nella rete elettrica esterna, una volta che quota parte della stessa è stata direttamente utilizzata dall’utente per le sue esigenze, e l’energia prelevata da parte dell’utente dalla rete elettrica esterna quando la generazione di elettricità da fonte rinnovabile non è attiva, ad esempio in assenza di luce o di vento.

Un inconveniente di tale soluzione è che, generalmente, in regime di scambio sul posto risulterebbe molto più conveniente consumare direttamente tutta l’energia elettrica istantaneamente prodotta da fonte rinnovabile, in quanto, una volta che essa viene immessa in rete, viene contabilizzata a favore dell’utente, compensando l’energia che l’utente preleva dalla rete nei momenti di necessità, ma con un costo unitario che è inferiore al costo unitario dell’energia che l’utente stesso preleva dalla rete esterna.

Sarebbe desiderabile, quindi, quand’anche non fosse possibile utilizzare istantaneamente tutta l’energia prodotta, accumulare la stessa per le future necessità, senza che essa sostanzialmente perda di valore.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un’apparecchiatura elettronica per la gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico che fornisce elettricità ad utenze elettriche e connesso ad una rete di distribuzione elettrica che consenta di aumentare le possibilità di utilizzo delle utenze elettriche, ottenendo un compromesso tra il rispetto della soglia limite della potenza installata e la semplificazione e maggiore libertà da parte dell’utente finale nell’utilizzo delle utenze elettriche attivabili.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un‘ apparecchiatura elettronica che permetta di sfruttare completamente l’energia elettrica prodotta istantaneamente da fonte rinnovabile, evitando di doverla cedere, e quindi deprezzare, alla rete elettrica esterna.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le relative rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale. In accordo con i suddetti scopi, un’apparecchiatura elettronica secondo il presente trovato è utilizzabile per il controllo e la gestione della potenza elettrica disponibile. L’apparecchiatura del presente trovato è installata in un impianto elettrico configurato per assorbire una potenza istantanea da una rete di distribuzione elettrica adatta a fornire una determinata potenza massima, per alimentare utenze elettriche. L’impianto elettrico comprende almeno una prima utenza elettrica che assorbe una determinata prima potenza istantanea, almeno una seconda utenza elettrica avente una determinata potenza di targa e che assorbe una determinata seconda potenza istantanea, almeno un contatore per la rilevazione almeno della potenza istantanea complessiva che il suddetto impianto elettrico preleva dalla rete e data almeno dalla somma della prima potenza istantanea e della seconda potenza istantanea. La suddetta prima utenza elettrica può comprendere uno o più elettrodomestici, o carichi di altro tipo.

Secondo un aspetto del presente trovato, l’apparecchiatura elettronica comprende un primo dispositivo misuratore adatto a misurare almeno la potenza istantanea complessiva e a trasmettere un correlato segnale, un secondo dispositivo regolatore associato almeno alla seconda utenza elettrica e adatto a ricevere il segnale correlato alla potenza istantanea complessiva dal primo dispositivo misuratore e a regolare, di conseguenza, il funzionamento della seconda utenza elettrica in base almeno alla potenza massima ed alla quota residua di potenza disponibile all’ impianto elettrico, in modo che la seconda potenza istantanea erogata alla seconda utenza elettrica sia almeno parte della, o tutta la, potenza di targa della seconda utenza elettrica.

In questo modo, il presente trovato consente di aumentare le possibilità di utilizzo delle utenze elettriche, ottenendo un compromesso tra il rispetto della soglia limite della potenza installata e la semplificazione e maggiore libertà da parte dell’utente finale nell’utilizzo delle utenze elettriche attivabili.

In accordo con una forma di realizzazione del presente trovato, il primo dispositivo misuratore comprende un misuratore di corrente, una prima unità di controllo ed un trasmettitore.

Secondo una forma di realizzazione del presente trovato, il suddetto misuratore di corrente è configurato per misurare la corrente a valle del contatore in modo da determinare la potenza istantanea almeno assorbita dalla rete, il suddetto misuratore di corrente è posto in comunicazione con la prima unità di controllo per fornire i dati rilevati, la suddetta prima unità di controllo è adatta ad elaborare i dati e ad inviarli al secondo dispositivo regolatore per mezzo del trasmettitore.

In forme di realizzazione, il suddetto secondo dispositivo regolatore comprende un ricevitore, una seconda unità di controllo, un circuito correttore del fattore di potenza ed un abbassatore di tensione adatto a fornire un’uscita di potenza del secondo dispositivo regolatore che è connessa alla seconda utenza elettrica.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, il ricevitore è adatto a comunicare con il trasmettitore ed è collegato alla seconda unità di controllo, la quale è configurata per comunicare con il circuito correttore del fattore di potenza e l’abbassatore di tensione ed è adatta a ricevere ed elaborare i dati di potenza istantanea assorbita dalla rete e a calcolare istante per istante la potenza da fornire alla seconda utenza elettrica in funzione dei dati di potenza istantanea assorbita dalla rete.

In forme di realizzazione, il circuito correttore del fattore di potenza è adatto a mantenere sostanzialmente in fase fra loro la corrente e la tensione alternata di una propria uscita connessa all’abbassatore di tensione.

In forme di realizzazione, i suddetti trasmettitore e ricevitore sono ad onde convogliate, oppure sono adatti a stabilire fra loro una connessione di tipo senza fili, ad esempio di tipo WiFi, Bluetooth, Zigbee, o altro.

Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, quando il suddetto impianto elettrico comprende, inoltre, mezzi di generazione di potenza da fonte rinnovabile adatti a generare una potenza variabile, il suddetto primo dispositivo misuratore è adatto a misurare, inoltre, la quota di potenza che viene immessa nella suddetta rete. Ulteriormente, il suddetto secondo dispositivo regolatore è adatto, in base alla misura del primo dispositivo misuratore, a regolare la seconda potenza istantanea erogata alla seconda utenza elettrica in modo che la somma delle potenze assorbite corrisponda almeno alla potenza generata dai mezzi di generazione. La somma delle potenze assorbite comprende almeno la prima potenza istantanea e la seconda potenza istantanea.

In questa forma di realizzazione, l’apparecchiatura del presente trovato permette di sfruttare completamente l’energia elettrica prodotta istantaneamente da fonte rinnovabile, evitando di doverla cedere, e quindi deprezzare, alla rete elettrica esterna.

In forme di realizzazione, la seconda utenza elettrica è adatta al riscaldamento dell’acqua, sanitaria e/o di riscaldamento. L’energia prodotta dai mezzi di generazione all’interno dell’impianto elettrico e non utilizzata dalla prima utenza elettrica, anziché essere ceduta alla rete, viene vantaggiosamente accumulata sotto forma di calore dalla seconda utenza elettrica.

Il presente trovato comprende, inoltre, un metodo per il controllo della gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico che assorbe una potenza istantanea da una rete di distribuzione elettrica adatta a fornire una determinata potenza massima, per alimentare utenze elettriche. L’impianto elettrico comprende almeno una prima utenza elettrica che assorbe una determinata prima potenza istantanea ed almeno una seconda utenza elettrica avente una determinata potenza di targa e che assorbe una determinata seconda potenza istantanea. Il suddetto metodo prevede di rilevare, mediante almeno un contatore, almeno la potenza istantanea complessiva che rimpianto elettrico preleva dalla rete che è data almeno dalla somma della suddetta prima potenza istantanea e della suddetta seconda potenza istantanea.

In accordo con il presente trovato, il metodo prevede di misurare, mediante un primo dispositivo misuratore, almeno la potenza istantanea complessiva e trasmettere un correlato segnale. Il metodo prevede inoltre di ricevere il suddetto segnale correlato alla potenza istantanea complessiva dal primo dispositivo misuratore mediante un secondo dispositivo regolatore associato almeno alla seconda utenza elettrica e di regolare, di conseguenza, il funzionamento della seconda utenza elettrica mediante il secondo dispositivo regolatore in base almeno alla potenza massima ed alla quota residua di potenza disponibile all’impianto elettrico, in modo che la seconda potenza istantanea erogata alla seconda utenza elettrica sia almeno parte della, o tutta la, potenza di targa della seconda utenza elettrica.

In forme di esecuzione del presente trovato, il suddetto metodo prevede di generare una potenza variabile mediante mezzi di generazione di potenza da fonte rinnovabile e di misurare, mediante il primo dispositivo misuratore, la quota di potenza che viene immessa nella suddetta rete e, in base alla misura del primo dispositivo misuratore, regolare, mediante il secondo dispositivo regolatore, la seconda potenza istantanea erogata alla seconda utenza elettrica in modo che la somma delle potenze assorbite corrisponda almeno alla potenza generata dai mezzi di generazione.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui: - la fìg. 1 è uno schema di un’apparecchiatura elettronica di controllo secondo il presente trovato;

- la fig. 2 è uno schema di un primo dispositivo dell’apparecchiatura elettronica di fig. 1 ;

- la fig. 3 è uno schema di un secondo dispositivo dell’apparecchiatura elettronica di fig. 1.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA PREFERENZIALE DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figure allegate, un’apparecchiatura elettronica 10 secondo il presente trovato è utilizzabile per la gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico 11 che fornisce elettricità ad utenze elettriche e connesso ad una rete 23 esterna di distribuzione elettrica.

Nella fattispecie, con riferimento alla fig. 1, l’impianto elettrico 11 ha una tensione di alimentazione a 220 V efficaci in regime alternato a 50 Hz.

In una prima forma di realizzazione esemplificativa, rimpianto elettrico 11 comprende almeno una prima utenza elettrica 15, costituita ad esempio, da uno o più elettrodomestici, o carichi di altro tipo come lampadine, motori, o altro, aventi complessivamente un dato assorbimento di una prima potenza istantanea PI.

Inoltre, rimpianto elettrico 11 comprende una seconda utenza elettrica 19, avente una determinata potenza di targa PT e che assorbe una seconda potenza istantanea P2.

Nel caso illustrato la seconda utenza elettrica 19 comprende una caldaia elettrica 21 per il riscaldamento dell’acqua, che include, in un contenitore, od involucro, 37 esterno un circuito di controllo a termostato, non rappresentato nelle figure, ed una resistenza interna R che, alimentata dalla tensione di rete, assorbe una data potenza PR, sostanzialmente pari a P2.

In una forma di realizzazione di base del presente trovato, l’impianto elettrico 11 è connesso alla rete 23 esterna di distribuzione dell’energia attraverso un contatore 27, in questo caso di tipo tradizionale, che è adatto a misurare l’assorbimento istantaneo di potenza ed il consumo di energia. Come meglio spiegato nel prosieguo, una seconda forma di realizzazione del presente trovato prevede l’integrazione con mezzi generatori 31 di energia elettrica da fonte rinnovabile ed in tal caso il contatore 27 sarà del tipo bidirezionale, atto a misurare sia l’energia prelevata dalla rete 23, ma anche l’energia prodotta e immessa nella rete 23, ai fini della quantificazione dello scambio sul posto.

Con riferimento alla forma di realizzazione di base, la rete 23 può fornire all’impianto elettrico 11 una certa potenza utile, o potenza massima PM istantanea, definita dal contratto di fornitura in essere con il gestore del servizio elettrico. Ad esempio, una tipica potenza massima PM per un impianto elettrico 11 di tipo domestico può essere di 3 kW. Se la prima utenza elettrica 15 e la seconda utenza elettrica 19 dell’impianto elettrico 11 assorbono complessivamente una potenza superiore ad una potenza di soglia PS, che ad esempio può essere di 3,3 kW, il contatore 27 provoca il distacco dell’impianto elettrico 11 dalla rete 23. L’erogazione di corrente può riprendere solo a seguito del riarmo del contatore 27.

Sempre con riferimento alla fig. 1, e secondo un aspetto del presente trovato, l’apparecchiatura elettronica 10 comprende un primo dispositivo misuratore 33, il quale è disposto subito a valle del contatore 27, essendo collegato da un lato con quest’ultimo, e dall’altro con tutte le utenze 15, 19 dell’impianto elettrico 11, ed è adatto a misurare la potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23.

Inoltre, l’apparecchiatura elettronica 10 comprende un secondo dispositivo regolatore 35, il quale è adatto a regolare la potenza P2 assorbita dalla seconda utenza elettrica 19. In particolare, il secondo dispositivo regolatore 35 regola il funzionamento di detta seconda utenza elettrica 19 in base almeno a detta potenza massima PM ed alla quota residua di potenza disponibile all’impianto elettrico 11, in modo che la seconda potenza istantanea P2 erogata a detta seconda utenza elettrica 19 sia almeno parte della, o tutta la, potenza di targa PT di detta seconda utenza elettrica 19.

Nel caso di specie, il secondo dispositivo regolatore 35 è interno al contenitore 37 della caldaia elettrica 21, ed è connesso da un lato ad una presa di alimentazione dell’impianto elettrico 11, dall’altro alla resistenza R di riscaldamento dell’acqua.

Il primo dispositivo misuratore 33 è adatto, in particolare, a comunicare la lettura del dato della potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23 al secondo dispositivo regolatore 35 il quale regola, di conseguenza, la potenza PR erogata alla resistenza R della caldaia elettrica 21 .

Nella fattispecie, se il termostato della caldaia elettrica 21 rileva che la temperatura dell’acqua è inferiore alla temperatura impostata dall’utente, verrà erogata alla resistenza R una potenza PR pari alla differenza fra la potenza massima PM assorbibile dalla rete 23 e la potenza PI assorbita dalla prima utenza elettrica 15.

Nel caso in cui la prima utenza elettrica 15 stia già assorbendo una potenza elettrica pari a PM, l’apparecchiatura elettronica 10 non erogherà alcuna potenza alla caldaia elettrica 2 1 al fine di impedire il superamento della soglia massima di potenza PS assorbita che provocherebbe il distacco dell’impianto dalla rete 23.

L’apparecchiatura elettronica 10 effettua quindi un bilancio di potenza istante per istante fornendo, se necessario, alla caldaia elettrica 21 una potenza PR variabile, che può essere ridotta od aumentata in modo dinamico, in funzione della potenza PI istantanea assorbita, nel caso di specie, dalla prima utenza elettrica 15 o da altre.

Questo compromesso fra la potenza istantanea PI assorbita e la potenza PR fornita alla caldaia elettrica 21 permette di riscaldare l’acqua contenuta in quest’ultima anche quando l’assorbimento dell’intera potenza nominale della caldaia elettrica 21 provocherebbe il superamento della soglia massima del contratto di fornitura, limitando, ma non escludendo, opportunamente il funzionamento della caldaia elettrica 21 in modo che sia possibile fornire, comunque, una determinata quota di energia termica all’acqua, anche se non tutta quella potenzialmente possibile da parte della caldaia elettrica 21.

In accordo con la succitata seconda forma di realizzazione, rimpianto elettrico 11 comprende, inoltre, detti mezzi generatori 31 di energia elettrica da fonte rinnovabile, i quali sono schematizzati con un tratteggio in fig. 1 e sono adatti a generare una potenza PG variabile e che, nel caso di specie, comprendono un impianto a pannelli fotovoltaici, ma in forme di realizzazione possono comprendere anche impianti di tipo eolico, o altro.

I mezzi generatori 31 sono adatti a generare una differenza di potenziale elettrico pari alla differenza di potenziale fornita dalla rete 23 esterna, e coordinata con quest’ ultima.

In regime di scambio sul posto, se la potenza prodotta dai mezzi generatori 31 non viene completamente utilizzata dalle utenze elettriche 15, 19 deirimpianto elettrico 11, cioè quando la potenza generata PG è maggiore della somma delle potenze PI e P2, una potenza pari a PG - (PI P2) viene ceduta dall’impianto elettrico 11 alla rete 23. Viceversa, quando la potenza assorbita dalle utenze elettriche 15, 19 è maggiore della potenza generata PG, viene assorbita dalla rete 23 una potenza pari a (PI P2) - PG. Il contatore 27, che in questo caso è di tipo bidirezionale, è adatto a misurare sia la potenza istantanea PI fornita dalla rete 23 all’impianto elettrico 11, sia la potenza fornita dall’impianto elettrico 11 alla rete 23.

In accordo con tale seconda forma di realizzazione il presente trovato, in base alla misura del primo dispositivo misuratore 33, se la potenza generata PG nell’impianto elettrico 11 è superiore alla somma delle potenze PI e P2 assorbite dalla prima e dalla seconda utenza elettrica 15 e 19, l’apparecchiatura elettronica 10 regola, se necessario, la potenza P2 erogata alla seconda utenza elettrica 19 mediante il secondo dispositivo regolatore 35 in modo che la somma delle potenze PI e P2 assorbite corrisponda alla potenza generata PG. In questo modo, tutta l’eventuale potenza prodotta in eccedenza, e che non verrebbe istantaneamente consumata dall’utente, invece che essere ceduta ed immessa nella rete 23, viene direttamente utilizzata per il funzionamento, vantaggiosamente alla massima capacità, della seconda utenza elettrica 19. Favorevolmente, quindi, prevedendo che la seconda utenza elettrica 19 sia atta a riscaldare acqua, sanitaria e/o di riscaldamento, ed accumulare, vantaggiosamente in modo coibentato, tale acqua riscaldata, sarà possibile, con il presente trovato, accumulare gran parte della potenza elettrica eccedente, invece di cederla alla rete 23, trasformandola in energia termica dell’acqua, sanitaria e/o di riscaldamento, accumulata.

Nella fattispecie, se il termostato della caldaia elettrica 21 rileva che la temperatura dell’acqua è inferiore alla temperatura impostata, verrà erogata alla resistenza R una potenza PR pari alla differenza fra la potenza generata PG e la potenza PI assorbita dalla prima utenza elettrica 15.

In questo modo, l’energia prodotta localmente, cioè all’interno dell’impianto elettrico 11, anziché essere ceduta alla rete 23, può essere vantaggiosamente accumulata sotto forma di calore. L’acqua ha, infatti, un elevato calore specifico e se la caldaia elettrica 21 ha un’adeguata coibentazione, sarà possibile accumulare grandi quantità di energia sotto forma di calore anche per un’elevata quantità di tempo. L’acqua calda accumulata nella caldaia elettrica 2 1 può essere utilizzata ad esempio da un impianto sanitario e/o di riscaldamento di un’utenza pubblica o privata, domestica o industriale.

Se il termostato della caldaia elettrica 21 rileva che la temperatura dell’acqua è all’interno di un intervallo di temperature impostate dall’utente, non viene fornita ulteriore potenza alla caldaia elettrica 21, ma la potenza generata PG e non assorbita dall’impianto elettrico 11 viene ceduta alla rete 23 in regime di scambio sul posto dell’energia.

Con riferimento alla fig. 2, si descrive una forma di realizzazione del primo dispositivo misuratore 33 del presente trovato, che comprende un misuratore di corrente 41, una prima unità di controllo 43 ed un trasmettitore 45, nel caso di specie ad onde convogliate.

Il misuratore di corrente 41, misurando la corrente a valle del contatore 27, è adatto a determinare la potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23, o ceduta a quest’ ultima. Il misuratore di corrente 41 comunica con la prima unità di controllo 43, che è adatta ad elaborare i dati di potenza e ad inviarli al secondo dispositivo regolatore 35 per mezzo del trasmettitore 45 ad onde convogliate. Vantaggiosamente, quest’ultimo è posto in serie e a valle del misuratore di corrente 41 ed è adatto alla trasmissione di dati di potenza attraverso i conduttori per l’alimentazione delle utenze elettriche 15, 19. Il primo dispositivo misuratore 33 ed il secondo dispositivo regolatore 35 possono quindi comunicare fra loro in modo sicuro senza richiedere il cablaggio di una rete di comunicazioni.

Con riferimento alla fig. 3, si descrive una forma di realizzazione del secondo dispositivo regolatore 35 adatta ad alimentare un carico di tipo puramente resistivo.

Il secondo dispositivo regolatore 35 comprende un ricevitore 47, nel caso di specie ad onde convogliate, una seconda unità di controllo 49, un circuito PFC 51 (Power Factor Correction, ovvero Correzione del Fattore di Potenza) ed un abbassatore di tensione, chiamato circuito Buck, 53 il quale fornisce un’uscita di potenza 57 del secondo dispositivo regolatore 35 che è connessa alla resistenza R della caldaia elettrica 21.

Il ricevitore 47 è adatto a comunicare con il trasmettitore 45 ed è collegato alla seconda unità di controllo 49, la quale è adatta a ricevere ed elaborare i dati di potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23.

II circuito PFC 51 è adatto a mantenere sostanzialmente in fase fra loro la corrente e la tensione alternata di una propria uscita che è connessa al suddetto circuito Buck 53. La seconda unità di controllo 49 è comunicante con il circuito PFC 51 ed il circuito Buck 53 ed è adatta a calcolare istante per istante la potenza PR da fornire alla resistenza R in funzione dei dati di potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23.

La seconda unità di controllo 49 è inoltre connessa a sensori atti a fornire segnali esterni al secondo dispositivo regolatore 35 tra cui un’uscita di un termostato 61, la quale è adatta a segnalare se l’acqua della caldaia elettrica 21 è all’interno di un voluto intervallo di temperature impostate dall’utente, un sensore di abilitazione 63, il quale può abilitare o meno l’utilizzo dell’apparecchiatura elettronica 10, ed un sensore di regolazione 65, il quale è adatto a regolare il funzionamento del secondo dispositivo regolatore 35.

Ad esempio, il sensore di regolazione 65 può impostare la forma d’onda della tensione e/o della corrente sull’uscita di potenza 57.

La tensione ai capi della resistenza R è generata dal circuito Buck 53 e può essere variabile. Ad esempio, tale tensione può essere continua con un’ampiezza proporzionale alla potenza PR, oppure può essere modulata in PWM (Pulse Width Modulation, Modulazione a Larghezza d’impulso). In quest’ultimo caso la tensione ha una forma d’onda ad impulsi, i quali hanno un’ampiezza costante ed una durata temporale, ovvero un “duty cycle”, proporzionali alla potenza PR.

Il primo dispositivo misuratore 33 invia al secondo dispositivo regolatore 35 i dati relativi alla potenza istantanea PI assorbita dalla rete 23 ad intervalli di tempo ridotti, vantaggiosamente inferiori a 100 millisecondi, in modo che il controllo sulla potenza assorbita dalle utenze elettriche 15, 19 avvenga sostanzialmente in tempo reale.

Vantaggiosamente, l’apparecchiatura elettronica 10 permette l’installazione nell’impianto elettrico di caldaie elettriche 21, o comunque di altre utenze elettriche, aventi potenze nominali anche di molto superiori alla potenza massima PM prelevabile dalla rete 23.

Infatti, il presente trovato prevede che la caldaia elettrica 21 possa assorbire una potenza istantanea variabile fra zero ed un valore massimo pari alla somma fra la potenza massima PM prelevabile dalla rete e la potenza generata PG dai mezzi generatori 31.

Secondo ulteriori possibili forme di realizzazione, il trasmettitore 45 ed il ricevitore 47 del primo dispositivo misuratore 33 e del secondo dispositivo regolatore 35, anziché essere ad onde convogliate, possono essere realizzati da due moduli di comunicazione adatti a creare una connessione senza fili, che ad esempio può essere di tipo WiFi, Bluetooth, Zigbee, oppure con fili ad esempio RS232, RS485, LAN o altro.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura elettronica di controllo per la gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico (11) configurato per assorbire una potenza istantanea (PI) da una rete (23) di distribuzione elettrica adatta a fornire una determinata potenza massima (PM), per alimentare utenze elettriche (15, 19), detto impianto elettrico (11) comprendendo almeno una prima utenza elettrica (15) che assorbe una determinata prima potenza istantanea (PI), almeno una seconda utenza elettrica (19) avente una determinata potenza di targa (PT) e che assorbe una determinata seconda potenza istantanea (P2), almeno un contatore (27) per la rilevazione almeno della potenza istantanea complessiva (PI) che detto impianto elettrico (11) preleva dalla rete (23) e data almeno dalla somma di detta prima potenza istantanea (PI) e detta seconda potenza istantanea (P2), caratterizzata dal fatto che comprende: - un primo dispositivo misuratore (33) atto a misurare almeno detta potenza istantanea complessiva (PI) e trasmettere un correlato segnale; - un secondo dispositivo regolatore (35) associato almeno a detta seconda utenza elettrica (19) ed atto a ricevere detto segnale correlato a detta potenza istantanea complessiva (PI) da detto primo dispositivo misuratore (33) ed a regolare, di conseguenza, il funzionamento di detta seconda utenza elettrica (19) in base almeno a detta potenza massima (PM) ed alla quota residua di potenza disponibile all’impianto elettrico (11), in modo che la seconda potenza istantanea (P2) erogata a detta seconda utenza elettrica (19) sia almeno parte della, o tutta la, potenza di targa (PT) di detta seconda utenza elettrica (19).
2. Apparecchiatura elettronica come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto primo dispositivo misuratore (33) comprende un misuratore di corrente (41), una prima unità di controllo (43) ed un trasmettitore (45).
3. Apparecchiatura come nella rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto misuratore di corrente (41) è configurato per misurare la corrente a valle del contatore (27) in modo da determinare la potenza istantanea (PI) almeno assorbita dalla rete (23), detto misuratore di corrente (41) essendo posto in comunicazione con la prima unità di controllo (43) per fornire i dati rilevati, detta prima unità di controllo (43) essendo adatta ad elaborare i dati e ad inviarli al secondo dispositivo regolatore (35) per mezzo del trasmettitore (45).
4. Apparecchiatura come nella rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detto trasmettitore (45) è ad onde convogliate.
5. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo dispositivo regolatore (35) comprende un ricevitore (47), una seconda unità di controllo (49), un circuito correttore del fattore di potenza (51) ed un abbassatore di tensione (53) atto a fornire un’uscita di potenza (57) del secondo dispositivo regolatore (35) che è connessa alla seconda utenza elettrica (19).
6. Apparecchiatura come nella rivendicazione 2 e 5, 3 e 5 o 4 e 5, caratterizzata dal fatto che il ricevitore (47) è adatto a comunicare con il trasmettitore (45) ed è collegato alla seconda unità di controllo (49), la quale è configurata per comunicare con il circuito correttore del fattore di potenza (51) e l’abbassatore di tensione (53), è adatta a ricevere ed elaborare i dati di potenza istantanea (PI) assorbita dalla rete (23), ed è adatta a calcolare istante per istante la potenza da fornire alla seconda utenza elettrica (19) in funzione dei dati di potenza istantanea (PI) assorbita dalla rete (23).
7. Apparecchiatura come nella rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che detto circuito correttore del fattore di potenza (51) è adatto a mantenere sostanzialmente in fase fra loro la corrente e la tensione alternata di una propria uscita connessa all’abbassatore di tensione (53).
8. Apparecchiatura come nella rivendicazione 5, 6 o 7, caratterizzata dal fatto che detto ricevitore (47) è ad onde convogliate.
9. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto impianto elettrico (11) comprende, inoltre, mezzi di generazione (31) di potenza da fonte rinnovabile adatti a generare una potenza (PG) variabile, caratterizzata dal fatto che detto primo dispositivo misuratore (33) è adatto a misurare, inoltre, la quota di potenza (PG) che viene immessa in detta rete (23) e che detto secondo dispositivo regolatore (35) è adatto, in base alla misura del primo dispositivo misuratore (33), a regolare la seconda potenza istantanea (P2) erogata alla seconda utenza elettrica (19) in modo che la somma delle potenze (PI) e (P2) assorbite corrisponda almeno alla potenza (PG) generata dai mezzi di generazione (31).
10. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta seconda utenza elettrica (19) è adatta al riscaldamento dell’acqua, sanitaria e/o di riscaldamento.
1 1. Metodo di controllo della gestione della potenza elettrica disponibile in un impianto elettrico (11) che assorbe una potenza istantanea (PI) da una rete (23) di distribuzione elettrica adatta a fornire una determinata potenza massima (PM), per alimentare utenze elettriche (15, 19), detto impianto elettrico (11) comprendendo almeno una prima utenza elettrica (15) che assorbe una determinata prima potenza istantanea (PI), almeno una seconda utenza elettrica (19) avente una determinata potenza di targa (PT) e che assorbe una determinata seconda potenza istantanea (P2), detto metodo prevedendo di rilevare, mediante almeno un contatore (27), almeno la potenza istantanea complessiva (PI) che detto impianto elettrico (11) preleva dalla rete (23) e data almeno dalla somma di detta prima potenza istantanea (PI) e detta seconda potenza istantanea (P2), caratterizzato dal fatto che comprende le fasi di: - misurare, mediante un primo dispositivo misuratore (33), almeno detta potenza istantanea complessiva (PI) e trasmettere un correlato segnale; - ricevere detto segnale correlato a detta potenza istantanea complessiva (PI) da detto primo dispositivo misuratore (33) mediante un secondo dispositivo regolatore (35) associato almeno a detta seconda utenza elettrica (19); - regolare, di conseguenza, il funzionamento di detta seconda utenza elettrica (19) mediante detto secondo dispositivo regolatore (35) in base almeno a detta potenza massima (PM) ed alla quota residua di potenza disponibile all’impianto elettrico (11), in modo che la seconda potenza istantanea (P2) erogata a detta seconda utenza elettrica (19) sia almeno parte della, o tutta la, potenza di targa (PT) di detta seconda utenza elettrica (19).
12. Metodo come nella rivendicazione 11, che prevede di generare una potenza (PG) variabile mediante mezzi di generazione (31) di potenza da fonte rinnovabile, caratterizzato dal fatto che prevede di misurare, mediante detto primo dispositivo misuratore (33), la quota di potenza (PG) che viene immessa in detta rete (23) e, in base alla misura del primo dispositivo misuratore (33), regolare, mediante detto secondo dispositivo regolatore (35), la seconda potenza istantanea (P2) erogata alla seconda utenza elettrica (19) in modo che la somma delle potenze (PI) e (P2) assorbite corrisponda almeno alla potenza (PG) generata dai mezzi di generazione (31).