DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA EL ALMACENAMIENTO, REGULACIÓN DE POTENCIA Y ENTREGA DE ENERGÍA ELÉCTRICA A HORAS FAVORABLES CONTROLADO TELEMÁTICAMENTE

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La presente invención se refiere a un dispositivo capaz de almacenar energía eléctrica durante horas de bajo consumo y entregar dicha energía en horas de alto consumo, controlada telemáticamente vía Internet, móvil, etc., y al dispositivo para dicho almacenamiento, regulación de potencia y energía eléctrica, así como al procedimiento para realizar dicho almacenaje, regulación de potencia y entrega de energía en horas favorables.

Con ello la presente invención novedosamente permite reducir la potencia contratada en la factura de la compañía eléctrica, consiguiendo de esta forma un ahorro económico importante.

Esto es debido a que el dispositivo objeto de invención está dotado de un  sistema electrónico para detectar el máximo de potencia contratada  demandada por la instalación y en el momento en que dicho máximo se sobrepasa pueda entrar en funcionamiento absorbiendo  esos picos y de esta manera entrar en acción cuando sea necesario durante las 24 horas del día.

Viene por consiguiente a resolver el problema de evitar los picos de consumo energético en horas punta, ayudando con ello a que las comercializadoras españolas puedan utilizar su propia energía nacional, sin tener  que importar  la energía de las nucleares francesas.

Aporta al estado de la técnica la novedad de que al ser los contadores de energía nuevos digitales,  pudiendo cobrar el kW-h  a diferentes precios durante las 24 horas, y al publicarse los precios de la energía de un día para otro, la unidad de almacenamiento y entrega de energía objeto de la presente invención se puede programar telemáticamente para que actúe sobre todos los equipos instalados y así poder controlar las horas del  menor precio posible.

Las ventajas frente a lo conocido consisten en que con la presente invención es posible almacenar la energía en horas valle o de menor precio durante todos los días y entregar dicha energía almacenada a los hogares, industrias, comercios, etc. en horas punta o de mayor precio.

También se obtiene la ventaja de poder reducir la potencia contratada en la factura eléctrica  mediante el dispositivo propuesto, el cual  absorbe el exceso  de potencia demandado en la instalación, no disparando el  ICP – Interruptor de Control de Potencia – que va incorporado en el contador de la compañía, regulando de esta forma el exceso producido en la instalación y entregándolo cuando es necesario.

Por ello la ventaja más importante es que con este dispositivo se puede abaratar doblemente el importe  de la nueva factura eléctrica aprobada por las comercializadoras  desde  un 50 hasta un  80%.

Además se ha optado por utilizar baterías de celdas de Ion de litio porque ventajosamente se cargan en la tercera parte de tiempo que un pack de Ni-MH o a una sexta parte que una igual de cadmio. Pero para ello es preciso proveer de relativamente alta corriente a la celda durante el proceso de carga y debe ser provisto en trenes de pulsos controlados.

Su aplicación industrial se halla en la industria de los almacenadores de energía eléctrica controlados telemáticamente.

El dispositivo de almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables controlado telemáticamente, objeto de la presente invención, se constituye a partir de un dispositivo de ahorro energético inteligente, capaz de conectarse  y  almacenar energía  procedente de la red eléctrica  durante   las horas valle, o las de menor coste, de una vivienda, edificio, industria, etc. y  desconectarse de la red en horas punta o de mayor coste, entregando  la energía almacenada  en dicha unidad a  la carga existente en la vivienda, edificio, industria,  etc.,  todo ello controlado telemáticamente vía telefonía móvil, Internet, cable, etc.

Dicho dispositivo consta de los siguientes bloques:

 

–       Una unidad emisora, que se encarga de enviar  o transmitir telemáticamente, bien por medio de cable, fibra óptica o telefonía móvil, la información necesaria en cada momento a una unidad receptora  para que ésta emita las órdenes de conexión y desconexión del equipo.

–       Una unidad receptora, que se encarga de recibir la información de la unidad emisora y llevar a cabo su misión, que es conectarse   y desconectarse de la red en los momentos  indicados.

–       Este proceso lo realizará en el caso de telefonía móvil  mediante unsistema de control basado en un autómata programable conectado al equipo que lleva un modem GPRS para recibir la información del envío de mensajes SMS.

–       O un router en caso de envío por RDSI (vía Internet).

–       Un cargador de baterías, compuesto de transformador y fuente de alimentación que recibe la orden de conexión o desconexión de la unidad receptora, encargándose de transformar la corriente alterna procedente de la red eléctrica en corriente continua.

–       El almacenaje de energía en baterías  para entregarla cuando reciba electrónicamente las órdenes de entrega.

–       Un inversor, que transforma la corriente continua almacenada  en corriente alterna para retornarla a la red  eléctrica  durante el tiempo que se estime necesario.

–       La carga, que son todos los elementos conectados  en la instalación    eléctrica que podrán funcionar directamente de la red eléctrica o a través del dispositivo de ahorro, según interese.

El dispositivo objeto de la presente invención puede funcionar de forma automática conectando y desconectando el dispositivo mediante un programador horario en caso de no funcionar por causa de avería la mencionada orden enviada por la unidad emisora

En  todo caso el dispositivo  siempre está conectado las 24 horas, mediante la unidad receptora,  para  detectar el exceso de potencia de la instalación, poniéndose ésta en funcionamiento durante  el tiempo del exceso y desconectándose   cuando se logre ser  inferior a  la  potencia  contratada, controlando de esta forma la regulación de potencia.

Para una mejor comprensión de lo hasta ahora descrito se describe a continuación un ejemplo de análisis comparativo de una factura eléctrica real  en un primer caso en condiciones normales y en un segundo caso con el dispositivo objeto de la presente invención funcionando en una instalación eléctrica de vivienda, negocio, industria o edificio, daría los siguientes resultados.

Primer caso: Análisis de una factura eléctrica actual de 2 meses, acogida a los precios de la electricidad válidos a partir de 1 de abril de 2014 de consumidores PVPC (Precio Voluntario Pequeño Consumidor) para potencias contratadas  de menos de 10 kW.  Para el cálculo de esta factura se ha estimado un consumo medio de 6 horas al día.

–       Datos de la factura:

–       Tarifa: 2.0 A

–       Potencia contratada: 9,9 kW.

–       Periodo: 2 meses

Esta sería la factura real que hay que abonar, teniendo en cuenta que el contador de energía es digital y por lo tanto lleva incorporado un ICP, desconectando la instalación eléctrica cuando se superen los 9,9 KW contratados.

–       Potencia facturada  9,9 kW x 60 días x 0,115€/kW…… ….    68,31 €

–       Energía facturada  3564 kW x 0,148822 €/kW………………  530,40 €

–       Impuesto sobre la electricidad 4,864% s/598,71×1, 05113…  30,61 €

__________

–       TOTAL ENERGIA……………………………………………………… 629,32 €

–       IVA 21%…………………………………………………………………..  132,15 €

__________

–       TOTAL IMPORTE FACTURA…………………………………….   761,47 €

Segundo caso: En este segundo caso se incorpora el objeto de esta invención, es decir el dispositivo de almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables controlada telemáticamente, llevando a cabo los siguientes cambios en los  datos de contratación:

–       Reducimos la  potencia contratada  de 9,9 kW a 3,3 kW, lo cual se consigue mediante la regulación  de la potencia consumida, de tal manera que  cuando excede el consumo de 3,3 kW entra en funcionamiento el dispositivo entregando la potencia restante.

–       Cambiamos a la tarifa PVPC con dh, 2 períodos, que consiste en facturar a dos precios la energía consumida en los 2 periodos. En el periodo 1  o punta (10 horas/día) el precio de la energía es de 0,148832 €/kW. En el periodo 2  o valle  (14 horas/día) el precio de la energía es de 0,057995 €/kW. Incorporando el dispositivo conseguimos que cargue en los acumuladores la energía en horas valle y la  entregue a la instalación del hogar, oficina, negocio, industria, etc. en horas punta. Con estos dos cambios la  factura  eléctrica para una vivienda, comercio, etc., quedaría así:

–       Análisis de una factura eléctrica actual al igual que en el primer caso, de 2 meses, acogida a los precios de la electricidad válidos a partir de 1 de abril de 2014 de precios a consumidores PVPC (Precio Voluntario Pequeño Consumidor) para potencias contratadas de menos de 10 KW. Como en el primer caso para el cálculo de esta factura se ha estimado un consumo medio de 6 horas al día.

–       Datos de la factura:

–       Tarifa: 2.0  DHA.

–       Potencia contratada: 3,3 kW.

–       Periodo : 2 meses

–       Esta sería la factura real que hay que abonar en este segundo caso, teniendo igualmente en cuenta que el contador de energía es digital y por lo tanto lleva incorporado el ICP, pero en este segundo caso se desconectaría la  instalación cuando se superen los 3,3, kW contratados porque el exceso lo absorbe el dispositivo objeto de invención:.

–       Potencia facturada  3,3 kW x 60 días x 0,115€/kW………..    22,77 €

–       Energía facturada  3564 kW x 0,057995 €/kW………………  206,69 €

–       Impuesto sobre electricidad 4,864% s/229,46×1,05113……  11,73 €

__________

–       TOTAL ENERGIA……………………………………………………… 241,19 €

–       IVA 21%…………………………………………………………………..    50,65 €

__________

–       TOTAL IMPORTE FACTURA…………………………………….   291,84 €

Analizando los resultados obtenidos en los dos casos con un mismo consumo, observamos que en el primer caso el importe de la factura es de 761,47 euros y en el segundo caso incorporando el dispositivo de la presente invención el importe de la factura eléctrica es de 291, 84 euros.

Como se puede apreciar  se ha reducido el importe en 478,20 euros, lo que supone un ahorro económico del 62,8 %.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de lo anteriormente descrito se acompañan unos dibujos esquemáticos que representan una realización preferida de la presente invención.

Figura 1: Representación esquemática del dispositivo  por bloques.

Figura 2: Esquema del transformador y fuente de alimentación     Figura 3: Esquema del Cargador de baterías.

Figura 4: Esquema del inversor.

 

Las referencias numéricas que aparecen en la figura 1 corresponden al diagrama de bloques del dispositivo:

  1. Unidad emisora
  2. Unidad receptora
  3. Cargador de Baterías (transformador y fuente de alimentación)
  4. Almacenaje de energía (baterías)
  5. Inversor
  6. Carga

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE.

Una realización preferente del dispositivo para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables se puede constituir en base a los siguientes elementos: a partir de un dispositivo de ahorro energético inteligente, capaz de conectarse  y  almacenar energía  procedente de la red eléctrica  durante   las horas valle, o las de menor coste, de una vivienda, edificio, industria, etc. y  desconectarse de la red en horas punta o de mayor coste, entregando  la energía almacenada  en dicha unidad a  la carga existente en la vivienda, edificio, industria,  etc.,  todo ello controlado telemáticamente vía telefonía móvil, Internet, cable, etc.

Dicho dispositivo consta de los siguientes bloques:

 

–       Una unidad emisora (1), que se encarga de enviar  o transmitir telemáticamente, bien por medio de cable, fibra óptica o telefonía móvil, la información necesaria en cada momento a una unidad receptora  para que ésta emita las órdenes de conexión y desconexión del equipo.

–       Una unidad receptora (2), que se encarga de recibir la información de la unidad emisora y llevar a cabo su misión, que es conectarse   y desconectarse de la red en los momentos  indicados.

–       Este proceso lo realizará en el caso de telefonía móvil  mediante unsistema de control basado en un autómata programable conectado al equipo que lleva un modem GPRS para recibir la información del envío de mensajes SMS o un router en caso de envío por RDSI (vía Internet).

–       Un cargador de baterías (3), compuesto de transformador y fuente de alimentación que recibe la orden de conexión o desconexión de la unidad receptora, encargándose de transformar la corriente alterna procedente de la red eléctrica en corriente continua.

–       El almacenaje de energía (4) en baterías  para entregarla cuando reciba electrónicamente las órdenes de entrega.

–       Un inversor (5), que transforma la corriente continua almacenada  en corriente alterna para retornarla a la red  eléctrica  durante el tiempo que se estime necesario.

–       La carga (6), que son todos los elementos conectados  en la instalación    eléctrica que podrán funcionar directamente de la red eléctrica o a través del dispositivo de ahorro, según interese.

El dispositivo objeto de la presente invención puede funcionar de forma automática conectando y desconectando el dispositivo mediante un programador horario en caso de no funcionar por causa de avería la mencionada orden enviada por la unidad emisora.

En  todo caso el dispositivo  siempre está conectado las 24 horas, mediante la unidad receptora,  para  detectar el exceso de potencia de la instalación, poniéndose ésta en funcionamiento durante  el tiempo del exceso y desconectándose   cuando se logre ser  inferior a  la  potencia  contratada, controlando de esta forma la regulación de potencia.

Una realización preferida del procedimiento para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables controlado telemáticamente objeto de la presente invención puede entrar en funcionamiento a partir del instante en que la energía es más económica, siendo actualmente la franja horaria más favorable las llamadas horas supervalle de cada día, que van desde la 1.00 AM hasta las 7.00 AM, por lo que el dispositivo objeto de esta invención funcionaría a partir de la 1:00 AM  recibiendo  una orden de conexión de la unidad emisora (1) enviada desde el móvil o vía internet entregándola a la  unidad receptora (2) que lleva incorporado un modem GPRS o un router ADSL para recibir la información .

Para posteriormente entregarlo al sistema de control basado en un autómata programable conectado al equipo. Y de esta forma establecer la conexión a la red eléctrica para darlela alimentación de la red al Cargador de Baterías (3) que se encargará de entregar esa corriente al almacenaje de energía (4):

Dicho cargador de baterías (3)  está compuesto de transformador y fuente de alimentación según el  esquema de la figura 2.

Al encenderse o al colocar una batería el circuito verifica el estado de carga de la misma y, de ser necesario, efectúa la carga. Una vez completada la carga el circuito entra en modo de espera, controlando periódicamente el estado de la celda por si debe continuar cargando.

Aunque la carga en continua es de 12 o 24 voltios, estamos considerando potencias y debemos tomar las debidas precauciones de seguridad ante el calor a disipar y las corrientes en la carga durante un tiempo prolongado.

Los cables de salida a la batería deben ser de 4 a 6 mm de sección para 6A y mayor para más amperios, de lo contrario podrían calentarse y producir algún problema.

Durante el tiempo necesario hasta obtener la carga que precise el bloque de almacenaje de energía (4) se utilizan baterías de  Plomo-Acido tubular de vasos de 2voltios pudiendo poner en serie 6 ó 12 para obtener una tensión continua almacenada de 12 ó 24 voltios.

Una vez obtenida la tensión de continua de 12 ó 24 voltios en las baterías, el equipo estará listo para funcionar y poder activar el  inversor (5), el cual   funcionará cuando reciba la orden correspondiente, siendo la misión de dicho inversor  transformar la corriente continua de las baterías 12 ó 24 v  (DC) en corriente alterna de  230 voltios  (AC) para entregarla  a la instalación  con una potencia de 3000 w o superior, siendo la tecnología de dicho inversor  (6) IGBT / PWM. El inversor  utilizado en la realización preferente de la presente invención es un modelo del tipo de onda senoidal  de potencia, que convierte la tensión  cuya alimentación es de 12 ó 24 voltios  en corriente continua a una tensión de salida de 230 voltios en alterna de 50Hz.

Una vez almacenada la energía (4)  pasa ésta mediante el inversor (5)  a la instalación o carga (6) durante todo el tiempo necesario en horas punta  que son de  13h a  19h (6h)en este caso. Todo ello gobernado por la unidad receptora (2).

El dispositivo objeto de la presente invención puede funcionar de forma automática conectando y desconectando el dispositivo mediante un programador horario en caso de no funcionar por causa de avería la mencionada orden enviada por la unidad emisora (1).

En  todo caso el dispositivo  siempre está conectado (las 24 horas) , mediante la unidad receptora (2)  para  detectar el exceso de potencia de la instalación , poniéndose en funcionamiento durante  el tiempo del exceso y desconectándose   cuando se logre ser  inferior a  la  potencia  contratada, controlando de esta forma la regulación de potencia.

 

REIVINDICACIONES

1.- Dispositivo para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables, constituido a partir de un dispositivo de ahorro energético inteligente, capaz de conectarse  y  almacenar energía  procedente de la red eléctrica  durante   las horas valle, o las de menor coste, y  desconectarse de la red en horas punta o de mayor coste, entregando  la energía almacenada  en dicha unidad a  la carga existente en la vivienda, edificio, comercio o industria,  todo ello controlado telemáticamente vía telefonía móvil, Internet o cable, caracterizado porque dicho dispositivo consta de los siguientes bloques:

–       Una unidad emisora (1), que envía o transmite telemáticamente, bien por medio de cable, fibra óptica o telefonía móvil, la información necesaria en cada momento a una unidad receptora  para que ésta emita las órdenes de conexión y desconexión del equipo.

–       Una unidad receptora (2), que se encarga de recibir la información de la unidad emisora (1) y llevar a cabo la conexión y desconexión de la red en los momentos  indicados.

–       Dicho envío y recepción de información se realiza en el caso de telefonía móvil  mediante unsistema de control basado en un autómata programable conectado al equipo, que consta de un modem GPRS para recibir la información del envío de mensajes SMS o un router en caso de envío por RDSI (vía Internet).

–       Un cargador de baterías (3), compuesto de transformador y fuente de alimentación que recibe la orden de conexión o desconexión de la unidad receptora, encargándose de transformar la corriente alterna procedente de la red eléctrica en corriente continua.

–       El almacenaje de energía (4) en baterías  para entregarla cuando reciba electrónicamente las órdenes de entrega.

–       Un inversor (5), que transforma la corriente continua almacenada  en corriente alterna para retornarla a la red  eléctrica  durante el tiempo que se estime necesario.

–       La carga (6), que son todos los elementos conectados  en la instalación    eléctrica que podrán funcionar directamente de la red eléctrica o a través del dispositivo de ahorro, según interese.

2.- Dispositivo para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables, según reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo puede funcionar de forma automática conectando y desconectando el dispositivo mediante un programador horario en caso de no funcionar por causa de avería la mencionada orden enviada por la unidad emisora.

3.- Dispositivo para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicho dispositivo  siempre está conectado las 24 horas, mediante la unidad receptora (2),  poniéndose ésta en funcionamiento durante  el tiempo del exceso y desconectándose  cuando se logre ser  inferior a  la  potencia  contratada.

4.- Procedimiento para el almacenamiento, regulación de potencia y entrega de energía eléctrica a horas favorables controlado telemáticamente, para entrar en funcionamiento a partir del instante en que la energía es más económica, siendo actualmente la franja horaria más favorable las llamadas horas supervalle de cada día, que van desde la 1.00 AM hasta las 7.00 AM, caracterizado porque dicho procedimiento consta de las siguientes etapas:

– El dispositivo para dicho procedimiento recibe dentro de dicha franja horaria supervalle una orden de conexión de la unidad emisora (1) enviada desde un móvil o vía internet, entregándola a la  unidad receptora (2) que lleva incorporado un modem GPRS o un router ADSL para recibir la información.

– Dicha unidad receptora (2) entrega dicha información a un sistema de control basado en un autómata programable conectado al dispositivo, estableciendo de esta forma la conexión a la red eléctrica para alimentar de dicha red un cargador de baterías (3), el cual se encargará de entregar esa corriente al almacenaje de energía (4) del dispositivo, constando dicho cargador de baterías (3)  de transformador y fuente de alimentación. Al encenderse una batería el circuito del autómata verifica el estado de carga de la misma y, de ser necesario, efectúa la carga. Una vez completada la carga el circuito entra en modo de espera, controlando periódicamente el estado de la celda por si debe continuar cargando en continua de 12 ó 24 voltios, siendo los cables de salida a la batería de 4 a 6 mm de sección para 6A o mayor para más amperios.

– Durante el tiempo necesario hasta obtener la carga que precise el bloque de almacenaje de energía (4) se utilizan baterías de  Plomo-Acido tubular de vasos de 2voltios pudiendo poner en serie 6 ó 12 para obtener una tensión continua almacenada de 12 ó 24 voltios.

– Una vez obtenida la tensión de continua de 12 ó 24 voltios en las baterías, el equipo está listo para funcionar y poder activar el  inversor (5), el cual   funcionará cuando reciba la orden correspondiente, siendo la misión de dicho inversor  transformar la corriente continua de las baterías 12 ó 24 v  (DC) en corriente alterna de  230 voltios  (AC) para entregarla  a la instalación  con una potencia de 3000 w o superior, siendo la tecnología de dicho inversor  (6) IGBT / PWM y siendo el inversor preferente un modelo del tipo de onda sinodal  de potencia, que convierte la tensión  cuya alimentación es de 12 ó 24 voltios  en corriente continua a una tensión de salida de 230 voltios en alterna de 50Hz.

– Una vez almacenada la energía (4)  pasa ésta mediante el inversor (5)  a la instalación o carga (6) durante todo el tiempo necesario en horas punta  que son habitualmente de  13h a  19h, seis horas, estando todo ello gobernado por la unidad receptora (2).

– Dicho dispositivo puede funcionar de forma automática conectando y desconectando el dispositivo mediante un programador horario en caso de no funcionar por causa de avería la mencionada orden enviada por la unidad emisora.

– En todo caso el dispositivo  siempre está conectado (las 24 horas) , mediante La unidad receptora (2)  para  detectar el exceso de potencia de la instalación , poniéndose en funcionamiento durante  el tiempo del exceso y desconectándose   cuando se logre ser  inferior a  la  potencia  contratada, controlando de esta forma la regulación de potencia.

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