Método para la monitorización de módulos fotovoltaicos individuales en un sistema que comprende una pluralidad de módulos fotovoltaicos, así como un dispositivo para ejecutar el método anteriormente mencionado.

Método para la monitorización de módulos fotovoltaicos (1, 2) que se utilizan en un sistema conformado por unapluralidad de módulos fotovoltaicos conectados particularmente en serie,

a través de una línea eléctrica (3),en donde al respectivo módulo fotovoltaico (1, 2) se asocia un microcontrolador propio (5),

se realiza una determinación particularmente continua de, al menos, un parámetro de estado del respectivo módulofotovoltaico (1, 2) mediante el microcontrolador (5),

los datos en relación con el parámetro de estado se transmiten a una unidad de evaluación (10),

los datos proporcionados para la transmisión a la unidad de evaluación (10) están diseñados en forma de bloques dedatos (7, 8),

para la transmisión de los bloques de datos (7, 8) se utilizan las líneas eléctricas (3) existentes para la conexión delos módulos fotovoltaicos (1) individuales,

los bloques de datos (7, 8) se transmiten independientemente unos de otros, de manera que la probabilidad decolisión de los bloques de datos (7, 8) entre sí, es mayor a 0,

cada microcontrolador (5) espera un tiempo de latencia Tw que se genera aleatoriamente, hasta que se proporcionaun bloque de datos (7, 8) a la línea eléctrica (3), caracterizado porque el tiempo de latencia medio aleatorio ΔTwcumple con la siguiente condición

en donde N representa el número de módulos fotovoltaicos en la serie, TD es el tiempo requerido para la transmisiónde un bloque de datos, y ΔCR representa la tasa media de errores debidos a la colisión de bloques de datos.

Método para la monitorización de módulos fotovoltaicos individuales en un sistema que comprende una pluralidad de módulos fotovoltaicos, así como un dispositivo para ejecutar el método anteriormente mencionado.

Objeto de la presente invención La presente invención hace referencia, por una parte, a un método para la monitorización de módulos fotovoltaicos individuales en un sistema que comprende una pluralidad de módulos fotovoltaicos, a un módulo fotovoltaico, así como a un sistema para generar corriente eléctrica.

Estado del arte Un método conforme a la clase se conoce previamente a partir de la patente DE 101 36 147 B4. El método comprende un convertidor modular como componente de cada módulo solar, que presenta una pluralidad de sensores separados unos de otros, para la medición de determinadas propiedades del módulo solar, como por ejemplo, tensión continua, corriente continua, temperatura o vibraciones. Los valores medidos se suministran a un microprocesador como señales analógicas, el cual convierte las señales analógicas en señales digitales, y suministra en forma de un valor real a un regulador de potencia que se encuentra conectado con una barra colectora. Dicho método conocido presenta la desventaja que consiste en que la instalación necesaria requiere de un trabajo considerable y resulta costosa.

La patente WO 2008/125915 revela un sistema y un método para la monitorización de paneles solares individuales en una estructura. La transmisión de datos se realiza en una unidad de evaluación central, en forma de bloques de datos que se transmiten independientemente unos de otros.

El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un método conforme a la clase o bien, un sistema correspondiente, que permita una monitorización de los módulos fotovoltaicos con medios simples en relación con la técnica de circuitos, y con costes reducidos.

El objeto mencionado anteriormente se resuelve en relación con el método reivindicado, mediante un método de acuerdo con la reivindicación 1, en relación con el módulo fotovoltaico reivindicado, mediante un módulo fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 23, así como en relación con el sistema reivindicado, mediante un sistema de acuerdo con la reivindicación 27.

Las reivindicaciones relacionadas restantes hacen referencia a acondicionamientos ventajosos de la presente invención.

La transmisión independiente de los bloques de datos significa que la transmisión de los conjuntos de datos desde un módulo fotovoltaico a través de las líneas eléctricas, no considera si simultáneamente también otro módulo o una pluralidad de módulos fotovoltaicos adicionales transmiten sus bloques de datos. De manera intencionada, no se realiza direccionamiento alguno de los módulos fotovoltaicos individuales, desde la unidad de evaluación. El microcontrolador no experimenta direccionamiento alguno por parte de la unidad de evaluación, el microcontrolador es más bien autárquico. Por consiguiente, mediante costes de inversión comparativamente reducidos, la presente invención permite realizar una comprobación eficiente de la capacidad de rendimiento de los módulos fotovoltaicos individuales en sistemas que comprenden una pluralidad de módulos fotovoltaicos. Dado que el sistema no requiere de hilos o cableados, o fuentes de energía propias asociadas al módulo fotovoltaico, existe la posibilidad de reequipar en correspondencia también instalaciones existentes, mediante costes de inversión reducidos. De esta manera, se puede incrementar de manera considerable la eficacia de instalaciones fotovoltaicas con medidas de reequipamiento simples.

No se cuenta con las desventajas esperadas en una primera instancia, de un método de transmisión de datos unidireccional, como la colisión de bloques de datos durante la transmisión, partiendo de la ausencia de direccionamiento de los módulos fotovoltaicos individuales por parte de una unidad de evaluación central, dado que predominan mayormente las ventajas a obtener.

A continuación, se explica en detalle un acondicionamiento conveniente de la presente invención mediante los dibujos. Muestran:

Fig. 1 una representación completa esquemática de una instalación fotovoltaica de acuerdo con un acondicionamiento de la presente invención,

Fig. 2 un esquema básico de conexiones, representado esquemáticamente y simplificado de manera considerable, de un módulo fotovoltaico de acuerdo con un acondicionamiento de la presente invención,

Fig. 3 una representación esquemática, simplificada de manera considerable, de bloques de datos para la transmisión a la unidad de evaluación,

Fig. 4 una representación, simplificada de manera considerable, de un esquema de conexiones para garantizar una monitorización contra robo.

La figura 1 muestra una instalación fotovoltaica 20 para generar energía eléctrica a partir de energía solar. La instalación fotovoltaica comprende una pluralidad de módulos fotovoltaicos 1, 2 que se encuentran conectados entre sí a través de líneas eléctricas convencionales 3 ó 4, de manera que conforman una hilera (conexión en serie) . El sistema que se observa en la representación de acuerdo con la figura 1, comprende en conjunto dos hileras de módulos fotovoltaicos, en donde los módulos fotovoltaicos 1, 2 se encuentran conectados entre sí a través de las líneas eléctricas 3, y los módulos fotovoltaicos restantes representados en la figura 1, se encuentran conectados entre sí a través de las líneas eléctricas 4. En la figura 1 se observa que también resultan concebibles otras conexiones en serie de módulos fotovoltaicos.

Las líneas eléctricas 3 y 4 se utilizan para alimentar la corriente generada mediante la pluralidad de fotocélulas 9 del respectivo módulo fotovoltaico, por ejemplo, 1 ó 2, a un consumidor (no representado) , acumulador o similares.

A cada módulo fotovoltaico, por ejemplo, 1 ó 2, se asocia un dispositivo de comprobación 12 ó 13. Dicho dispositivo de comprobación 12, 13 se encuentra convenientemente en la denominada caja de conexiones (caja de derivación) 14, 15, que conecta el módulo fotovoltaico con la línea eléctrica 3 o bien, 4.

Con el respectivo módulo fotovoltaico, por ejemplo, 1 ó 2 de la instalación fotovoltaica 20, se encuentra conectada una unidad de evaluación central 10 a través de las líneas eléctricas en cuestión, por ejemplo, 3 ó 4. La unidad de evaluación 10 se proporciona para recibir información en relación con el estado (por ejemplo, tensión, temperatura y/o intensidad de la corriente, etc.) desde los módulos fotovoltaicos individuales, por ejemplo, 1 ó 2, para evaluar la información mencionada y, en el caso necesario, iniciar las medidas indicadas (reemplazo de fotocélulas o módulos fotovoltaicos, recorte de plantaciones de árboles que ensombrecen, limpieza de superficies, reparación de daños en las líneas causados por tormenta, etc.) .

La unidad de evaluación presenta diferentes interfaces 16, 17, 18, 19 para la conexión de la unidad de evaluación 10 con los dispositivos requeridos de salida de datos o bien, de transmisión de datos, como por ejemplo, un puerto COM 21, una interfaz óptica 22, una conexión a Internet 23 y/o una conexión GSM 24.

Para el funcionamiento de la unidad de evaluación 10, se proporciona una fuente de energía 25. Mediante un dispositivo de conmutación 26 se puede conmutar la unidad de evaluación 10 a la respectiva serie de módulos fotovoltaicos individuales, por ejemplo, 1 ó 2.

La unidad de evaluación 10 presenta entradas (entrada de tensión 27) , (entrada de datos 28) , así como (entrada de señales de corriente 29) . Las entradas anteriormente mencionadas 27 a 29 se encuentran conectadas con las líneas eléctricas 3.

La energía necesaria para el funcionamiento del dispositivo de comprobación 12, 13 se proporciona, conforme a la presente invención, directamente como energía eléctrica desde los módulos fotovoltaicos 1, 2. Por consiguiente, no se requiere de ninguna fuente de energía adicional o de ningún cableado de alimentación adicional en la zona de los módulos fotovoltaicos. Más bien, se pueden utilizar los hilos o bien, el cableado estándar existente.

No obstante, en tanto no haya luz solar, tampoco se dispone de potencia para el dispositivo de comprobación 12, 13. Sin embargo, dicha falta de potencia es aceptable, dado que resulta suficiente el establecimiento de los parámetros de estado del respectivo módulo fotovoltaico en un periodo de tiempo, en el que se dispone de luz solar.

La figura 2 muestra el esquema básico de conexiones simplificado para el establecimiento de, al menos, un parámetro de estado del... [Seguir leyendo]

1. Método para la monitorización de módulos fotovoltaicos (1, 2) que se utilizan en un sistema conformado por una pluralidad de módulos fotovoltaicos conectados particularmente en serie, a través de una línea eléctrica (3) ,

en donde al respectivo módulo fotovoltaico (1, 2) se asocia un microcontrolador propio (5) ,

se realiza una determinación particularmente continua de, al menos, un parámetro de estado del respectivo módulo fotovoltaico (1, 2) mediante el microcontrolador (5) ,

los datos en relación con el parámetro de estado se transmiten a una unidad de evaluación (10) ,

los datos proporcionados para la transmisión a la unidad de evaluación (10) están diseñados en forma de bloques de datos (7, 8) ,

para la transmisión de los bloques de datos (7, 8) se utilizan las líneas eléctricas (3) existentes para la conexión de los módulos fotovoltaicos (1) individuales,

los bloques de datos (7, 8) se transmiten independientemente unos de otros, de manera que la probabilidad de colisión de los bloques de datos (7, 8) entre sí, es mayor a 0,

cada microcontrolador (5) espera un tiempo de latencia Tw que se genera aleatoriamente, hasta que se proporciona un bloque de datos (7, 8) a la línea eléctrica (3) , caracterizado porque el tiempo de latencia medio aleatorio fTw cumple con la siguiente condición en donde N representa el número de módulos fotovoltaicos en la serie, TD es el tiempo requerido para la transmisión de un bloque de datos, y fCR representa la tasa media de errores debidos a la colisión de bloques de datos.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el microcontrolador (5) de un módulo fotovoltaico (por ejemplo, 1) genera bloques de datos (7 o bien, 8) independientemente del microcontrolador del módulo fotovoltaico restante (por ejemplo, 2) , y proporciona dichos bloques de datos a las líneas eléctricas (3) .

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la tasa media de errores fCR se encuentra dentro de un rango de 10-1 a 10-6, preferentemente de 10-2 a 10-5.

4. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para la conformación de datos para los bloques de datos (7, 8) se modifica, particularmente se modula la corriente que se encuentra en la línea eléctrica (por ejemplo, 3) .

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque a partir de una cadena de bits en el microcontrolador (5) , se genera una cadena de pulsos de modulación en la línea eléctrica (por ejemplo, 3) .

6. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la energía para la transmisión de bloques de datos (7, 8) se recibe del propio módulo fotovoltaico (1, 2) .

7. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el bloque de datos (7, 8) está conformado por elementos de datos individuales (11, 31, 6) .

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el bloque de datos (7, 8) presenta elementos de datos (11) para la identificación de los respectivos módulos fotovoltaicos (1, 2) .

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el bloque de datos (7, 8) presenta elementos de datos (31) en relación con los parámetros de estado de los respectivos módulos fotovoltaicos (1, 2) .

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque la tensión eléctrica se establece como un parámetro de estado.

11. Método de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el bloque de datos (7, 8) presenta elementos de datos (6) para un control de plausibilidad.

12. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cadena de caracteres o la cadena de bits dentro del bloque de datos (7, 8) se genera en base al principio pseudoaleatorio.

13. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la transmisión de los respectivos bloques de datos (7, 8) se realiza en intervalos de tiempo establecidos, particularmente constantes.

14. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la comprobación de la existencia de bloques de datos (7, 8) , en los que se ha presentado un evento perjudicial, particularmente una colisión, se realiza mediante un control de plausibilidad mediante el elemento de datos (6) por parte de una unidad de evaluación (10) .

15. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número serial de cada módulo fotovoltaico (1) se utiliza para iniciar la conformación de la cadena de caracteres dentro del bloque de datos.

16. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en una unidad de evaluación (10) en común, se realiza una medición de la corriente continua.

17. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en una unidad de evaluación (10) en común, se realiza una medición de la capacidad.

18. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una medición de la tensión.

19. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se realiza una medición de la capacidad.

20. Método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como parámetros de estado se determinan la tensión, la temperatura y/o la intensidad de la corriente.

21. Módulo fotovoltaico para ejecutar el método de acuerdo a una de las reivindicaciones precedentes, que presenta

al menos una, preferentemente una pluralidad de células fotovoltaicas (9) conectadas entre sí,

una caja de conexión (14, 15) para la conexión de las células fotovoltaicas (9) con una línea eléctrica (3, 4) , un dispositivo de comprobación (12) que establece parámetros de estado del módulo fotovoltaico en cuestión (1) , y que proporciona dichos parámetros a las líneas eléctricas (3, 4) , en forma de bloques de datos (7) independientemente de la provisión de bloques de datos (8) desde los dispositivos de comprobación (13) de otros módulos fotovoltaicos (2) ,

el dispositivo de comprobación (12, 13) comprende un microcontrolador (5) que realiza la transmisión de los bloques de datos (7, 8) mediante la modulación de la corriente que se encuentra a disposición en la línea eléctrica (3, 4) , y el microcontrolador (5) presenta un dispositivo para la medición de la tensión, de la temperatura y/o de la intensidad de la corriente;

caracterizado porque el dispositivo de comprobación (12, 13) comprende un circuito en derivación para la modulación de la corriente.

22. Sistema para generar corriente eléctrica a partir de energía solar, que comprende una pluralidad de módulos fotovoltaicos (1, 2) , elementos de conexión (3, 4) que se proporcionan para conectar en serie los módulos fotovoltaicos individuales (1, 2) ,

en donde a cada módulo fotovoltaico (1, 2) se asocia un dispositivo de comprobación (12, 13) para la determinación de parámetros de estado del módulo fotovoltaico en cuestión,

una unidad de evaluación (10) que se proporciona para recibir y procesar a continuación las señales del dispositivo de comprobación (12, 13) , las señales de cada dispositivo de comprobación (12 o bien, 13) se generan como bloques de datos (7 o bien, 8) , y

las señales del respectivo dispositivo de comprobación (por ejemplo, 12) se proporcionan a la línea eléctrica (3) independientemente de la provisión de bloques de datos (por ejemplo, 8) de otros dispositivos de comprobación (por ejemplo, 13) , de manera que la probabilidad de colisión de bloques de datos (7 o bien, 8) de diferentes módulos fotovoltaicos (1 o bien, 2) resulta mayor a 0, y cada microcontrolador (5) espera un tiempo de latencia Tw que se genera aleatoriamente, hasta que se proporcione un bloque de datos (7, 8) a las líneas eléctricas (3) ;

caracterizado porque el tiempo de latencia medio aleatorio fTw, cumple con la siguiente condición en donde N representa el número de módulos fotovoltaicos en la serie, TD es el tiempo requerido para la transmisión de un bloque de datos, y fCR representa la tasa media de errores debidos a la colisión de bloques de datos.

23. Sistema de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque en la unidad de evaluación (10) los bloques de datos (7, 8) se someten a un control de plausibilidad.

24. Sistema de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado porque la unidad de evaluación (10) comprende un

procesador de señales mixtas, que recibe los bloques de datos y realiza una evaluación mediante una detección de los pulsos de corriente.