SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Se describe un sistema de acumulación y ahorro de energía eléctrica,

aprovechable en viviendas y establecimientos o locales con consumos bajos o moderados a efectos de iluminación. Es de carácter modular e incluye una placa fotovoltaica para transformación de la energía solar en energía eléctrica, un grupo de una o más baterías acumuladoras, un módulo conmutador automático para la recarga de las baterías en función del nivel de carga de cada una, medios para medir el nivel de tensión de las baterías y conmutar automáticamente a la red eléctrica cuando el nivel de tensión de baterías las está sea bajo. El sistema proporciona funcionalidades de acondicionamiento, estabilización y regulación de la energía producida, almacenamiento en batería(s), funciones de comparación de nivel y de conmutación para selección de las distintas opciones de carga/recarga, suministro, en base la energía acumulada o conmutando a la red eléctrica.

"SISTEMA DE ACUMULACIÓN Y AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA"

Objeto de la Invención La presente invención se refiere a un sistema de acumulación y ahorro de energía eléctrica, que aporta esenciales características de novedad y notables ventaj as con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica .

Más en particular, la invención propone el desarrollo de un sistema destinado a la generación de energía eléctrica a partir de la energía solar convertida en al menos una placa fotovoltaica, en el que la acumulación de la energía eléctrica se realiza en un grupo de baterías para su consiguiente aprovechamiento a nivel doméstico o en instalaciones de consumo bajo-moderado equivalente, estando el sistema integrado por elementos construidos en base a conceptos modulares y con la particularidad esencial de que, a diferencia con otros sistemas y dispositivos de la técnica convencional, el sistema de la invención incorpora un conmutador automático para recarga de las baterías, conectado eléctricamente en serie con estas últimas, y desde las que el usuario puede extraer la energía en el momento necesario a efectos de iluminación, a un nivel de tensión de 220 V de corriente continua, o en su caso, por medio de un inversor tradicional conmutar de forma automática a la red eléctrica.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector industrial dedicado al diseño y fabricación de sistemas e instalaciones de generación de energía eléctrica a partir

de otras energías alternativas.

Antecedentes y Sumario de la Invención Se conoce en general el hecho de que en las últimas décadas se han desarrollado métodos de generación de energía eléctrica a partir de otras energías alternativas (solar¡ eólica¡ marina¡ ... ) que se usan de manera complementaria con las redes tradicionales¡ pero que en muchos casos se presentan ya como conjuntos autónomos en sustitución de las fuentes tradicionales. La utilización de estas energías alternativas complementa y/o sustituye¡ como se ha dicho¡ a las tradicionales en las que la generación de energía está basada en el aprovechamiento y transformación de recursos naturales tales como los de origen nuclear¡ saltos de agua¡ combustibles fósiles como el petróleo o el carbón¡ etc. ¡ que han conducido a una preocupante disminución de tales recursos naturales y que tienen además otros efectos colaterales negativos como por ejemplo¡ el calentamiento global observado durante los últimos años y que está afectando adversamente a un gran número de ecosistemas cuya supervivencia se está viendo gravemente amenazada.

Los sistemas utilizados para aprovechamiento de las energías alternativas¡ aunque cada vez mejoran en lo que a conceptos constructivos y operativos se refiere¡ no están exentos de algunos inconvenientes¡ a pesar de lo cual han encontrado ya una gran diversidad de aplicaciones prácticas. En particular¡ el principal inconveniente consiste en que dependen de la existencia de determinados fenómenos meteorológicos ¡ tales como la existencia de luz solar¡ vientos con velocidades superiores a unos valores de umbral¡ mareas u oleaj es con una intensidad mínima¡ etc. ¡ lo que hace que en cada caso se debe optar por un tipo concreto de sistema acorde con las características del 1ugar de instalación. Además, en cualquiera de los casos mencionados, no se puede garantizar una producción continuada de energía dadas las características variables de los estados meteorológicos de los que depende su producción, siendo por tanto necesario disponer de medios de almacenamiento del tipo de las baterías, de donde se pueda extraer después la energía necesaria en el momento en que se vaya a realizar su consumo.

En cualquier caso, las instalaciones de aprovechamiento de energías alternativas ofrecen también importantes ventajas frente a las fuentes de energía convencionales, y por ello están experimentando un importante auge a nivel de todos los países industrializados, teniendo cada vez una presencia mayor, creciente, en los sitios donde tales energías alternativas permiten ser aprovechadas.

Con referencia concreta al caso de la energía solar, existen ya numerosas aplicaciones que permiten un aprovechamiento directo a nivel doméstico, sin depender de ningún tipo de red de distribución externa. El principal problema asociado a la energía solar puede ser, probablemente, la necesidad de un mínimo de radiación solar durante una cierta cantidad diaria de tiempo que garantice un aprovechamiento optimizado (por ejemplo, una media de tiempo de entre 9 y 12 horas diarias de luz solar) . En las instalaciones domésticas conocidas o en los casos en que se realizan consumos que están por debajo de unos niveles predeterminados, se conoce ya el hecho de instalar paneles fotovoltaicos en los tejados de los edificios o de construcciones de otro tipo. Estas instalaciones suponen solamente una solución parcial al problema planteado ya que, por una parte, la superficie del tejado de un edificio permite la instalación de un número de paneles que a todas luces es insuficiente para solventar el problema de consumo de toda la comunidad de vecinos del edificio; además, presenta el problema de que exige el trazado de una multiplicidad de acometidas y líneas de transporte de energía hacia todas y cada una de las viviendas del edificio, debiendo ser esta instalación independiente de la ya existente y exigiendo realizar baj adas, normalmente a través de la caja de escalera del edificio, desde donde se extienden las diversas derivaciones hacia cada una de las viviendas; por último, hay que considerar también el inconveniente de que , con las placas instaladas en el tejado del edificio, la existencia de vientos fuertes, con velocidades del orden de 90 alOa km/h o superiores, ha conducido a veces en las instalaciones conocidas a que algunos de los paneles o placas fotovoltaicas lleguen a romperse, ocasionando caídas de porciones de paneles hacia la calle u otros lugares habitados, con el consiguiente riesgo de lesiones para los habitantes del lugar.

Por todo ello, aún teniendo en cuenta la importancia de que las instalaciones de transformación de energías alternativas como la energía solar o la energía eólica, por

ejemplo, puedan ser generalizadas incluso a niveles de

consumo doméstico, es importante aportar soluciones

eficaces que permitan un aprovechamiento óptimo, con

seguridad, de la instalación. Éste ha sido el objetivo con el que se ha desarrollado el sistema de acumulación y ahorro de energía eléctrica propuesto por la presente invención, y que va a ser descrito con detalle en lo que sigue.

En esencia, el sistema propuesto por la invención mej ora considerablemente el concepto de instalación para aprovechamiento de energía solar a nivel doméstico o en situaciones de consumo por debajo de unos niveles de umbral

predeterminados, dado que permite que un usuario pueda llevar a cabo una instalación de generación y acumulación de energía eléctrica generada a partir de una única placa o panel fotovoltaico susceptible de instalación en la propia terraza de la vivienda del usuario, orientado en una dirección determinada, en particular orientada en dirección sur hacia la trayectoria seguida por el sol en su recorrido, de tal manera que la energía generada y acumulada en una o más baterías pueda ser aprovechada en determinados momentos, para su consumo como tensión de corriente continua (De) por parte de los medios de iluminación existentes en la vivienda u otro local, como complemento de la energía de la red y por lo tanto desde un punto de vista de un considerable ahorro energético. De esta manera, según el concepto que se acaba de enunciar, la posibilidad de que la luz solar esté presente en mayor o menor intensidad durante un número de horas que puede variar de un lugar a otro o incluso dependiendo de la estación del año, aunque supone una incidencia directa sobre el eventual ahorro energético, tiene solamente una importancia secundaria y no es esencial desde el punto de vista del diseño.

De acuerdo con la invención, el sistema de acumulación y ahorro energético que se describe incluye una placa fotovoltaica para la transformación de la energía solar en una cantidad de energía eléctrica que una vez tratada adecuadamente, puede ser acumulada en una o más baterías para su consumo en el momento necesario. El sistema incorpora un elemento conmutador automático a través del cual se realiza la recarga de las baterías según sea necesario en función del nivel de carga de las mismas, incorporando además medios para medir el nivel de tensión de las baterías...

1. Sistema de acumulación y ahorro de energía eléctrica, en particular un sistema compuesto por una multiplicidad de bloques o módulos que proporciona a un usuario la capacidad de extraer la energía eléctrica consumida para usos de iluminación y otros similares, a nivel doméstico o para consumos inferiores a unos niveles de umbral previamente establecidos, entre la red eléctrica y un grupo de baterías acumuladoras recargables a través del propio sistema con aprovechamiento de otras energías alternativas, en especial a partir de la energía solar, todo ello con vistas a un considerable ahorro en la energía consumida desde la red eléctrica, caracterizado porque

comprende una multiplicidad de bloques o módulos que

incluyen:

una placa fotovoltaica (1) , susceptible de

colocación en la propia terraza de la vivienda o lugar de instalación del sistema con la orientación apropiada, por medio de la cual se transforma la energía solar incidente en energía eléctrica;

-un dispositivo iniciador (2) conectado a la placa fotovoltaica (1) y encargado de activar la operación de recarga de dichas baterías acumuladoras;

-un regulador/estabilizador de tensión (3) , conectado eléctricamente a la salida (S2) del dispositivo iniciador

(2) , Y encargado de reducir la tensión procedente del módulo anterior hasta el valor de recarga de las baterías acumuladoras y presentar una salida estabilizada;

-un temporizador (4) , conectado al regulador (3) , y encargado de generar dos tensiones estabilizados que son enviadas al bloque (3) regulador/estabilizador para el control temporal de este último;

-un comparador (5) de control funcional del elemento

regulador/estabilizador del bloque (3) , que realiza la comparación de la tensión en dicho regulador (3) con un valor de umbral preestablecido, y que incluye un divisor de tensión de valor ajustable a efectos de variación y ajuste de las tensiones comparadas;

-un comparador (6) , conectado a la salida (S3) del regulador/estabilizador (3) , en el que se compara el estado de carga de cada una de las baterías acumuladoras a efectos de protección de estas últimas ante eventuales sobrecargas, generando señales que son enviadas al elemento del bloque

(10) encargado de la selección de la batería que se ha de recargar;

-un medio (10) constitutivo de un elemento automático de ahorro de energía, conectado eléctricamente tanto a la salida (S3) del bloque (3) regulador/estabilizador corno a la salida (S6) del comparador (6) , destinado a recargar una a una todas las baterías del grupo de baterías acumuladoras del sistema;

-un grupo de baterías (11) , conectadas entre sí en combinaciones de serie, alimentadas eléctricamente desde la salida (S10) del elemento (10) de ahorro energético, y que presenta a su salida (Sl1) un valor de tensión correspondiente al nivel de consumo habitual;

-elemento conmutador (12) , conectado a la salida (SIl) del grupo de baterías (11) , capacitado para conmutar automáticamente entre la tensión procedente del grupo de baterías (11) y la tensión procedente de la red (14) , Y

-un módulo (13) comparador, encargado de activar la conmutación desde alimentación procedente de las baterías

(11) hasta alimentación procedente de la red (14) , Y viceversa, cuando la comparación realizada por este comparador determina que el nivel de tensión presente en la salida (Sl1) es inferior a un umbral preestablecido, y conmutar de nuevo a baterías acumuladoras (11) cuando la comparación determina que estas últimas han sido recargadas de nuevo hasta un nivel de tensión superior a un umbral predeterminado.

2. -Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento (10) comprende medios para determinar, en base a mediciones en "escalera" creciente, los niveles de tensión de cada una de las baterías acumuladoras del grupo de baterías (11) , Y activar la recarga de las que corresponda, una por una, con el valor de la tensión nominal de cada una de las baterías acumuladoras.

3. Sistema según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque incluye además medios (7) de alimentación regulada de una batería (8) de alimentación eléctrica del circuito electrónico del propio sistema, y medios (9) de estabilización de la tensión de alimentación suministrada a cada componente del circuito desde el regulador (7) o la batería (8) .