PT1670115E

PT1670115E - Fornecimento ininterrupto de energia eléctrica para limitação de picos de carga

Info

Publication number: PT1670115E
Application number: PT5111469T
Authority: PT
Inventors: Giuseppe Simonazzi
Original assignee: Bticino Spa
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2013-08-02
Also published as: EP1670115B1; ES2411974T3; US20060119183A1; US7523333B2; PL1670115T3; EP1670115A1; ITMO20040325A1

Description

ΡΕ1670115 1 DESCRIÇÃO "FORNECIMENTO ININTERRUPTO DE ENERGIA ELECTRICA PARA LIMITAÇÃO DE PICOS DE CARGA" 0 presente invento diz respeito a um aparelho de fornecimento de energia eléctrica para dispositivos de utilizador eléctricos e/ou electrónicos. É sabido que os elementos de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica, ou UPS (acrónimo do inglês "Uninterruptible Power Supplies"), são aparelhos capazes de fornecer energia eléctrica para dispositivos de utilizador ligados (cargas de saída) quando a linha principal de fornecimento de energia eléctrica falha.

Na prática, estes aparelhos são ligados electri-camente a duas fontes de fornecimento de energia eléctrica separadas e distintas: por um lado, a rede eléctrica normal e, por outro lado, uma ou mais baterias dispostas numa configuração em série ou em paralelo.

No entanto, os elementos de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica conhecidos extraem a energia eléctrica requerida pelos dispositivos de utilizador a partir de apenas uma dessas fontes de fornecimento de energia eléctrica, e em particular da rede eléctrica em condições 2 ΡΕ1670115 normais de funcionamento e das baterias em condições de emergência. A ocorrência destas condições de emergência é muitas vezes devida ao facto de que a rede eléctrica normal tem limitações de fornecimento impostas pelos contratos de utilizador, pelo dimensionamento das instalações de fornecimento de energia eléctrica e pela potência máxima que pode ser fornecida a uma área geográfica pelo distribuidor (ENEL).

Essas limitações, por exemplo, determinam que a potência absorvida para utilizadores domésticos é inferior a 3,2 kW; a ultrapassagem deste nível implica o pagamento de taxas mais elevadas por parte do utilizador e nalguns casos implica o desligar da corrente devido à sobrecarga da rede eléctrica e o início do fornecimento de energia eléctrica por parte das baterias. 0 documento US 6 134 124 divulga o uso de uma UPS própria para o nivelamento de cargas e para o corte de picos de carga, no entanto não fornece quaisquer pormenores acerca da distribuição de potência entre a rede de distribuição e a UPS.

Estes tipos de aparelhos tradicionais não estão livres de inconvenientes, incluindo o facto de que em condições de emergência são incapazes de fornecer uma particularmente grande quantidade de energia durante um período de 3 ΡΕ1670115 tempo muito longo e contínuo. Nessas circunstâncias, eles devem de facto fornecer por si sós as necessidades totais de energia por parte dos dispositivos de utilizador e portanto têm tendência para se esgotarem rapidamente; quanto maior for a potência eléctrica a ser fornecida mais rapidamente eles se irão esgotar.

Além disso, a fim de serem capazes de proporcionar um melhor desempenho de potência e de duração, estas baterias devem ser dimensionadas de forma adequada, instalando um grupo maior e mais volumoso, por conseguinte implicando custos de instalação e de manutenção consideravelmente mais elevados.

Outro inconveniente dos aparelhos convencionais é o de que, se o limite de potência contratado for ultrapassado sem que haja falha da rede eléctrica, o utilizador não tem conhecimento do considerável consumo de energia e dos custos particularmente elevados ligados a esse consumo; por conseguinte é improvável que ele reduza a sua demanda de potência eléctrica. A finalidade do presente invento consiste em eliminar os aqui anteriormente mencionados inconvenientes da técnica anterior, proporcionando um aparelho de fornecimento de energia eléctrica para dispositivos de utilizador eléctricos e/ou electrónicos que permita utilizar de uma maneira particularmente prática e inteligente as fontes de fornecimento de energia disponíveis no mercado para alimen- 4 ΡΕ1670115 tar os dispositivos de utilizador, permitindo atingir níveis particularmente elevados de energia fornecida por períodos de tempo mais longos do que os aparelhos de tipo tradicional e ao mesmo tempo dando origem a uma redução dos custos relacionados com o consumo de energia eléctrica.

No âmbito desta finalidade, um objectivo do presente invento é o que consiste em proporcionar um aparelho que seja simples, relativamente fácil de proporcionar na prática, de utilização segura, de funcionamento eficaz e de custo relativamente baixo.

Esta finalidade e este e outros objectivos, que a seguir se irão tornar mais evidentes, são alcançados pelo presente aparelho de fornecimento de energia eléctrica para dispositivos de utilizador eléctricos e/ou electrónicos, que compreende um sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica que pode ser ligado electricamente a pelo menos uma fonte de fornecimento de energia eléctrica primária, a pelo menos uma fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária e a pelo menos um dispositivo de utilizador eléctrico e/ou electrónico ao qual deverá ser fornecida a energia eléctrica proveniente da pelo menos uma das referidas fontes de fornecimento de energia eléctrica, caracterizado por o referido sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica compreender pelo menos uma unidade de gestão de corrente eléctrica que é própria para ligar electricamente a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica primária ao referido dispositivo de uti- 5 ΡΕ1670115 lizador, a fim de fornecer potência eléctrica até um predeterminado valor limite e de activar/desactivar a ligação eléctrica da referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária ao referido dispositivo de utilizador para fornecer a restante potência eléctrica absorvida pelo referido dispositivo de utilizador.

Outras caracteristicas e vantagens do presente invento irão tornar-se mais evidentes através da leitura da seguinte descrição pormenorizada de um modo de realização preferido, mas não exclusivo, de um aparelho de fornecimento de energia eléctrica para dispositivos de utilizador eléctricos e/ou electrónicos ilustrado por meio de um exemplo não limitativo nos desenhos anexos, em que: a Figura 1 é uma vista esquemática de uma primeira etapa do funcionamento do aparelho de acordo com o invento; a Figura 2 é uma vista esquemática de uma segunda etapa do funcionamento do aparelho de acordo com o invento; e a Figura 3 é uma vista esquemática de uma terceira etapa do funcionamento do aparelho de acordo com o invento.

Com referência às figuras, vemos que o número de referência 1 designa geralmente um aparelho de fornecimento 6 ΡΕ1670115 de energia eléctrica para dispositivos de utilizador eléc-tricos e/ou electrónicos, que compreende um sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica 2 que pode ser electricamente acoplado, de uma maneira selectiva, a uma fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3, a uma fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária 4 e a um dispositivo de utilizador eléctrico e/ou electrónico 5, ao qual deverá ser fornecida a energia eléctrica gerada pelas fontes de fornecimento de energia eléctrica 3 e 4.

Convenientemente, a fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3 é constituída pela rede eléctrica normal, que é de âmbito nacional e distribui energia eléctrica a residências, a escritórios, a indústrias, etc.; em vez disso, a fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária 4 é formada por uma ou mais baterias recarregáveis que são próprias para acumular energia a ser fornecida a pedido.

Em alternativa às baterias, a fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária 4 pode ser constituída por um gerador eléctrico que compreende, por exemplo, um motor diesel ligado a um alternador ou a um painel solar próprio para gerar energia eléctrica por efeito fotovoltai-co.

De acordo com o invento, o sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica 2 compreende uma unidade de gestão de corrente eléctrica, não representada em 7 ΡΕ1670115 pormenor nas figuras, que é própria para ligar electrica-mente a fonte de fornecimento de energia eléctrica principal 3 ao dispositivo de utilizador 5, a fim de permitir fornecer potência eléctrica até um predeterminado valor limite T e para activar/desactivar a ligação eléctrica da fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária 4 ao dispositivo de utilizador 5, a fim de fornecer a restante potência eléctrica absorvida pelo referido dispositivo de utilizador.

De forma vantajosa, o valor limite T é substancialmente menor do que o limite contratado da potência máxima que pode ser fornecida pelo distribuidor de energia eléctrica, estabelecido pelos contratos de fornecimento em função do tipo de dispositivos de utilizador a serem alimentados .

Como é sabido, por exemplo o distribuidor ENEL pode garantir o fornecimento de uma potência máxima de 3,2 kW a residências, e por conseguinte o valor limite proporcionado pelo presente invento pode, de preferência, ser igual a 3 kW; evidentemente que se a potência fornecida pela rede eléctrica for diferente, isto é, se permitir absorver uma quantidade de energia eléctrica maior ou menor do que os 3,2 kW garantidos a residências, o valor limite pode ser diferente, embora se mantenha inferior ao limite de potência contratado. A unidade de gestão de corrente eléctrica forne- 8 ΡΕ1670115 cida pelo sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica 2 acha-se equipada com um microprocessador que se acha ligado a uns meios próprios para detectar a potência eléctrica total absorvida pelo dispositivo de utilizador 5, como por exemplo um potenciómetro ou qualquer outro aparelho adequado, que permita monitorizar a demanda de energia por parte do referido dispositivo de utilizador, a fim de a comparar com o valor limite.

Se a potência eléctrica absorvida pelo dispositivo de utilizador 5 for maior do que o valor limite, a unidade de gestão de corrente eléctrica pode activar o fornecimento de energia eléctrica por parte da fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária 4; se, pelo contrário, a potência eléctrica absorvida for menor do que o valor limite, as baterias 4 podem ser desligadas do dispositivo de utilizador 5, indo a sua demanda de energia ser completamente satisfeita pela fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3.

De uma maneira conveniente, a unidade de gestão de corrente eléctrica acha-se ainda dotada de uns meios de ligação eléctrica próprios para promover a ligação eléctrica da rede eléctrica 3 às baterias 4, como por exemplo aparelhos de comutação eléctricos ou electrónicos, que são próprios para permitir o fornecimento de energia eléctrica por parte da fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3, a fim de recarregar as referidas baterias, indo a soma da energia eléctrica fornecida ao dispositivo de 9 ΡΕ1670115 utilizador 5 e da energia eléctrica fornecida às baterias 4 ser inferior ao, ou no máximo igual ao, valor limite.

Na prática, quando não é necessário que as baterias 4 alimentem o dispositivo de utilizador 5, estas podem ser recarregadas utilizando a fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3, em qualquer dos casos de uma maneira a que a energia eléctrica total por ela fornecida não ultrapasse o predeterminado valor limite. 0 funcionamento do dispositivo 1 é mostrado esquematicamente nas figuras: de uma maneira mais pormenorizada, a Figura 1 mostra o presente invento durante uma etapa de funcionamento em que a potência requerida pelo dispositivo de utilizador 5 é menor do que o valor limite T e é fornecida integralmente pela fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3.

Quando o valor limite T é ultrapassado (Figura 2), a unidade de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica 2 permite compensar a demanda de energia mais elevada provocando a intervenção da fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária e fazendo com que a energia eléctrica fornecida pela fonte primária 3 se vá limitar ao valor limite, de maneira a que nunca seja ultrapassado o limite contratado da potência máxima que pode ser fornecida pela rede eléctrica normal 3.

Finalmente, a Figura 3 ilustra uma etapa de fun- 10 ΡΕ1670115 cionamento em que o dispositivo de utilizador 5, depois de ter sido alimentado por ambas as fontes de fornecimento de energia eléctrica 3 e 4, vai de novo precisar de ser alimentado com uma potência que é menor do que o valor limite; nestas circunstâncias, a fonte de fornecimento de energia eléctrica primária 3 é usada para fornecer uma potência igual ao valor limite, parte da qual se destina a alimentar o dispositivo de utilizador 5 e parte da qual se destina a recarregar as baterias 4.

Na prática descobriu-se que o invento aqui ante-riormente descrito atinge a finalidade e o objectivo propostos, e em particular chama-se a atenção para o facto de que permite gerir de forma inteligente as fontes de fornecimento de energia a partir das quais deverá ser extraída a energia necessária para alimentar dispositivos de utilizador .

Em particular, o presente invento é capaz de gerir uma fonte primária a partir do qual deverá ser extraída energia eléctrica e uma ou mais fontes secundárias que podem intervir no sentido de ajudar a fonte primária no caso de um súbito pedido de energia adicional por parte da carga.

Na prática, isso permite utilizar plenamente a rede de fornecimento de energia eléctrica normal, mesmo que o limite contratado, que define a potência máxima capaz de poder ser fornecida, seja particularmente restritivo. 11 ΡΕ1670115

Além disso, não se deve esquecer que o presente invento permite uma considerável poupança de dinheiro para o utilizador, uma vez que impede que a extracção de energia da rede eléctrica possa ser susceptível de causar a introdução de elevadas taxas ligadas à ultrapassagem do limite de potência contratado.

Além disso, o presente invento permite uma melhor utilização das baterias, o que pode consequentemente assegurar um desempenho máximo da potência e da duração, que é distintamente superior ao dos aparelhos tradicionais de igual dimensão.

No caso em que as caracteristicas técnicas mencionadas em qualquer reivindicação são seguidas por simbolos de referência, deverá entender-se que esses simbolos de referência foram incluídos com o único propósito de aumentar a inteligibilidade das reivindicações e consequentemente esses simbolos de referência não têm qualquer efeito limitativo sobre a interpretação de cada elemento identificado a titulo de exemplo por esses simbolos de referência.

Lisboa, 26 de Julho de 2013

Claims

ΡΕ1670115 1 REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho de fornecimento de energia eléctri-ca próprio para ser utilizado com dispositivos de utilizador eléctricos e/ou electrónicos, compreendendo um sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctri-ca (2) que pode ser ligado electricamente a pelo menos uma fonte de fornecimento de energia eléctrica primária (3), em particular à rede eléctrica normal, a pelo menos uma fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) e a pelo menos um dispositivo de utilizador eléctrico e/ou electrónico (5) ao qual deverá ser fornecida a energia eléctrica proveniente de pelo menos uma das referidas fontes de fornecimento de energia eléctrica (3, 4), o referido sistema de fornecimento ininterrupto de energia eléctrica (2) compreendendo pelo menos uma unidade de gestão de corrente eléctrica que é própria para ligar electricamente a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica primária (3) ao referido dispositivo de utilizador (5), em que a referida unidade (2) de gestão de corrente eléctrica compreende uns meios próprios para detectar a potência absorvida pelo referido dispositivo de utilizador (5), e em que a referida unidade de gestão de corrente eléctrica é própria para desactivar a ligação eléctrica da referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) ao referido dispositivo de utilizador (5) quando a potência absorvida pelo referido dispositivo de utilizador (5) for 2 ΡΕ1670115 inferior a um predeterminado valor limite (T), pelo que a demanda de energia por parte do referido dispositivo de utilizador (5) irão ser completamente satisfeitas pela referida fonte de fornecimento de energia eléctrica primária (3), ou para activar a ligação eléctrica da referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) ao referido dispositivo de utilizador (5) quando a potência absorvida pelo referido dispositivo de utilizador (5) for superior ao referido predeterminado valor limite (T), a fim de fornecer a restante potência eléctrica absorvida pelo referido dispositivo de utilizador, caracterizado por a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) compreender pelo menos uma bateria recarregável (4) e por a referida unidade (2) de gestão de corrente eléctrica compreender uns meios próprios para a ligação eléctrica da referida fonte de fornecimento de energia eléctrica primária (3) à referida pelo menos uma bateria (4), em que quando o dispositivo de utilizador (5), depois de ter sido alimentado por ambas as fontes de fornecimento de energia eléctrica primária e secundária (3, 4) , voltar novamente a precisar de ser alimentado com uma potência que é menor do que o valor limite, a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica primária (3) é usada para fornecer uma potência substancialmente igual ao valor limite, uma parte da qual é destinada a alimentar o dispositivo de utilizador (5) e uma parte da qual é destinada a recarregar a bateria (4). 3 ΡΕ1670115
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida unidade (2) de gestão de corrente eléctrica compreender pelo menos um microprocessador.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido valor limite (T) corresponder a e ser menor do que um limite de potência contratado que, quando for ultrapassado, irá implicar o pagamento de uma taxa mais elevada para a energia eléctrica fornecida pela fonte de fornecimento de energia eléctrica primária, em particular pela rede eléctrica normal.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) compreender pelo menos um gerador eléctrico.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida fonte de fornecimento de energia eléctrica secundária (4) compreender pelo menos um painel solar.
6. Aparelho de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido valor limite (T) ser substancialmente menor do que o limite contratado da potência máxima que pode ser fornecida pelo distribuidor de energia eléctrica.
7. Aparelho de acordo com uma ou mais das rei- 4 ΡΕ1670115 vindicações anteriores, caracterizado por o referido valor limite ser substancialmente igual a 3 kW. Lisboa, 26 de Julho de 2013