ITVI20090266A1 - SAFETY DEVICE, PARTICULARLY FOR PHOTOVOLTAIC PLANTS, AND PHOTOVOLTAIC SYSTEM MADE WITH SUCH DEVICE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO DI SICUREZZA, PARTICOLARMENTE PER IMPIANTI FOTOVOLTAICI, ED IMPIANTO FOTOVOLTAICO REALIZZATO CON DETTO DISPOSITIVO DESCRIPTION of the industrial invention entitled: SAFETY DEVICE, PARTICULARLY FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS, AND PHOTOVOLTAIC SYSTEM MADE WITH SAID DEVICE
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
Il presente trovato si riferisce ad un dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, e ad un impianto fotovoltaico realizzato con detto dispositivo. The present invention relates to a safety device, particularly for photovoltaic systems, and to a photovoltaic system made with said device.
Come noto, gli impianti fotovoltaici sono degli impianti elettrici costituiti da un insieme di apparecchiature che consentono di sfruttare l'energia solare per produrre energia elettrica attraverso un particolare effetto fisico. As is known, photovoltaic systems are electrical systems made up of a set of equipment that allows solar energy to be exploited to produce electricity through a particular physical effect.
I principali componenti degli impianti fotovoltaici sono i moduli fotovoltaici, ovvero dei dispositivi in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica. The main components of photovoltaic systems are photovoltaic modules, i.e. devices capable of converting solar energy directly into electricity.
Nella pratica impiantistica, i moduli fotovoltaici vengono collegati in serie tra loro, formando una cosiddetta "stringa fotovoltaica", in modo da raggiungere la tensione nominale voluta. In plant engineering practice, the photovoltaic modules are connected in series with each other, forming a so-called "photovoltaic string", in order to reach the desired rated voltage.
Le stringhe fotovoltaiche sono poi collegate in parallelo tra loro, al fine di raggiungere la potenza richiesta, e connesse ad un dispositivo di conversione della corrente continua in corrente alternata, comunemente costituito da un inverter. The photovoltaic strings are then connected in parallel with each other, in order to reach the required power, and connected to a device for converting direct current into alternating current, commonly constituted by an inverter.
Pur rivelandosi particolarmente vantaggiosi sotto vari punti di vista, quali ad esempio la totale assenza di emissioni, il risparmio di combustibili fossili ed i ridotti costi di manutenzione, gli impianti fotovoltaici possono presentare alcune criticità sotto il profilo della sicurezza. Although they are particularly advantageous from various points of view, such as the total absence of emissions, the saving of fossil fuels and the reduced maintenance costs, photovoltaic systems can present some critical issues in terms of safety.
Va infatti considerato che finché c'è luce i moduli fotovoltaici continuano a produrre corrente elettrica, di conseguenza può risultare difficile mettere fuori tensione l'impianto sul lato in corrente continua. It should in fact be considered that as long as there is light the photovoltaic modules continue to produce electricity, consequently it can be difficult to disconnect the system on the direct current side.
Una simile situazione potrebbe rivelarsi particolarmente insidiosa in caso di anomalie dell'impianto e, in particolare, qualora si dovesse sviluppare un incendio indifferentemente causato da fattori interni o esterni. Such a situation could prove to be particularly insidious in the event of system anomalies and, in particular, if a fire should develop, indifferently caused by internal or external factors.
In caso di incendio, infatti, i vigili del fuoco impegnati nelle operazioni di spegnimento o in azioni di salvataggio, pur staccando l'impianto dalla rete elettrica, si troverebbero a fronteggiare tensioni e potenze nominali anche molto elevate, con un conseguente notevole rischio di scariche elettriche pericolose se non addirittura letali. In the event of a fire, in fact, the firefighters engaged in extinguishing operations or in rescue actions, even if disconnecting the system from the electricity grid, would find themselves facing very high voltages and rated powers, with a consequent considerable risk of discharges. dangerous if not lethal electrical.
Per cercare di risolvere questo grave inconveniente sono state messe a punto alcune soluzioni che essenzialmente prevedono di inserire nell'impianto un sezionatore che separi 1'inverter dai moduli fotovoltaici. In order to try to solve this serious drawback, some solutions have been developed which essentially involve inserting a disconnector in the system that separates the inverter from the photovoltaic modules.
Anche se questi sistemi presentano alcuni aspetti interessanti, tra cui la prevenzione della formazione di archi elettrici, va rilevato che le stringhe fotovoltaiche e la cablatura in corrente continua restano comunque sotto tensione. Even if these systems have some interesting aspects, including the prevention of the formation of electric arcs, it should be noted that the photovoltaic strings and the direct current wiring still remain live.
Il compito che si propone il trovato è pertanto quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un dispositivo di sicurezza che consenta, in caso di bisogno, di limitare la tensione di una stringa fotovoltaica. The aim of the invention is therefore to solve the above problems by providing a safety device which allows, in case of need, to limit the voltage of a photovoltaic string.
Nell'ambito del compito sopra esposto uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza che, in caso di incendio, permetta di intervenire su un impianto fotovoltaico con mezzi di estinzione, o comunque di operare in condizioni di sicurezza a prescindere dal tipo di emergenza presente. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a safety device which, in the event of a fire, allows to intervene on a photovoltaic system with extinguishing means, or in any case to operate in safe conditions regardless of the type of emergency present.
Altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza che consenta di isolare galvanicamente ciascun modulo di un impianto fotovoltaico. Another object of the invention is to provide a safety device which allows each module of a photovoltaic system to be galvanically isolated.
Ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza che permetta di cortocircuitare ciascun modulo di un impianto fotovoltaico. A further object of the invention is to provide a safety device which allows each module of a photovoltaic system to be short-circuited.
Altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza che consenta di rilevare sostanzialmente tutti i parametri elettrici e fisici di un modulo fotovoltaico. Another object of the invention is to provide a safety device which allows to substantially detect all the electrical and physical parameters of a photovoltaic module.
Uno scopo ancora del trovato è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza che aiuti a prevenire i furti dei moduli fotovoltaici . Another object of the invention is to provide a safety device which helps prevent theft of the photovoltaic modules.
Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un impianto fotovoltaico realizzato utilizzando il suddetto dispositivo, in cui sia possibile limitare la tensione di ogni stringa fotovoltaica. Not least object of the invention is to provide a photovoltaic system made using the aforementioned device, in which it is possible to limit the voltage of each photovoltaic string.
Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di sezionamento collegabili ad almeno un dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica, detto dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica essendo collegabile ad un impianto fotovoltaico. The aforementioned task, as well as the aforementioned purposes and others which will appear better later, are achieved by a safety device, particularly for photovoltaic systems, characterized in that it comprises sectioning means which can be connected to at least one device for converting solar energy into electrical energy, said device for converting solar energy into electrical energy being connectable to a photovoltaic system.
Il compito e gli scopi sopra esposti vengono altresì raggiunti da un impianto fotovoltaico comprendente almeno una stringa fotovoltaica composta da una pluralità di moduli fotovoltaici collegati in serie tra loro e collegati ad un dispositivo di conversione della corrente continua in corrente alternata, detto dispositivo di conversione essendo collegabile ad un impianto elettrico, detto impianto fotovoltaico caratterizzandosi per il fatto di comprendere una pluralità di dispositivi di sicurezza collegati a ciascuno di detti moduli fotovoltaici, detti dispositivi di sicurezza comprendendo mezzi di sezionamento. The above mentioned aim and objects are also achieved by a photovoltaic system comprising at least one photovoltaic string composed of a plurality of photovoltaic modules connected in series with each other and connected to a device for converting direct current into alternating current, said conversion device being connectable to an electrical system, said photovoltaic system being characterized in that it comprises a plurality of safety devices connected to each of said photovoltaic modules, said safety devices comprising sectioning means.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, e di un impianto fotovoltaico realizzato con detto dispositivo, secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui: la figura 1 è uno schema a blocchi di un dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, secondo il trovato; Further characteristics and advantages will become clearer from the description of preferred, but not exclusive, embodiments of a safety device, particularly for photovoltaic systems, and of a photovoltaic system made with said device, according to the invention, illustrated by way of non-limiting example. in the accompanying drawings in which: Figure 1 is a block diagram of a safety device, particularly for photovoltaic systems, according to the invention;
la figura 2 è uno schema a blocchi di una prima forma applicativa di un dispositivo di sicurezza secondo il trovato; la figura 3 è uno schema a blocchi di una diversa forma applicativa di un dispositivo di sicurezza secondo il trovato; la figura 4 è uno schema a blocchi di un impianto fotovoltaico secondo il trovato; Figure 2 is a block diagram of a first embodiment of a safety device according to the invention; Figure 3 is a block diagram of a different form of application of a safety device according to the invention; Figure 4 is a block diagram of a photovoltaic system according to the invention;
la figura 5 è uno schema a blocchi di una variante di esecuzione di un impianto fotovoltaico secondo il trovato; Figure 5 is a block diagram of an embodiment variant of a photovoltaic system according to the invention;
la figura 6 è uno schema a blocchi di una variante realizzativa di un dispositivo di sicurezza secondo il trovato; la figura 7 è uno schema a blocchi di un'ulteriore variante realizzativa di un dispositivo di sicurezza secondo il trovato. figure 6 is a block diagram of a variant embodiment of a safety device according to the invention; figure 7 is a block diagram of a further variant embodiment of a safety device according to the invention.
Con riferimento alle citate figure da 1 a 5, un dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, è indicato globalmente con il numero di riferimento 1. With reference to the aforementioned figures 1 to 5, a safety device, particularly for photovoltaic systems, is globally indicated with the reference number 1.
Il dispositivo di sicurezza 1 è vantaggiosamente associabile ad un dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica che si concretizza essenzialmente in un modulo fotovoltaico 2, di per sé noto, indifferentemente realizzato con materiali cristallini oppure con materiali ottenuti sfruttando tecnologie a film sottile. The safety device 1 can be advantageously associated with a device for converting solar energy into electrical energy which essentially takes the form of a photovoltaic module 2, per se known, indifferently made with crystalline materials or with materials obtained by exploiting thin film technologies.
Il modulo fotovoltaico 2 è munito di conduttori 3 che ne consentono il collegamento ad un impianto fotovoltaico globalmente indicato con il numero di riferimento 1000. The photovoltaic module 2 is equipped with conductors 3 which allow it to be connected to a photovoltaic system globally indicated with the reference number 1000.
1/ impianto fotovoltaico 1000 è organizzato in stringhe fotovoltaiche 1001 composte da più moduli fotovoltaici 2 collegati in serie, in modo da raggiungere la tensione nominale necessaria. 1 / photovoltaic system 1000 is organized in photovoltaic strings 1001 composed of several photovoltaic modules 2 connected in series, so as to reach the necessary nominal voltage.
A loro volta, le stringhe fotovoltaiche 1001 sono collegate in parallelo tra di loro al fine di raggiungere la potenza che si desidera ricavare attraverso l'impianto fotovoltaico 1000. In turn, the photovoltaic strings 1001 are connected in parallel with each other in order to reach the power to be obtained through the photovoltaic system 1000.
Secondo il trovato, ciascun dispositivo di sicurezza 1 comprende mezzi di sezionamento collegati al dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica, ovvero al modulo fotovoltaico 2, e concepiti in modo da poter eventualmente limitare la tensione di ciascuna stringa fotovoltaica 1001. According to the invention, each safety device 1 comprises sectioning means connected to the device for converting solar energy into electrical energy, or to the photovoltaic module 2, and conceived in such a way as to be able to possibly limit the voltage of each photovoltaic string 1001.
Più nel dettaglio, i mezzi di sezionamento si concretizzano essenzialmente in un dispositivo di interruzione elettrica 10 costituito, ad esempio, da un relè opportunamente dimensionato. More in detail, the sectioning means essentially take the form of an electrical interruption device 10 consisting, for example, of a suitably sized relay.
Secondo una prima forma di utilizzo, illustrata nelle annesse figure 2 e 4, il dispositivo di interruzione elettrica 10 può essere collegato in serie al modulo fotovoltaico 2, allo scopo di poter eventualmente aprire il circuito di collegamento di quest'ultimo con il resto dell'impianto fotovoltaico 1000. According to a first form of use, illustrated in the attached figures 2 and 4, the electrical interruption device 10 can be connected in series to the photovoltaic module 2, in order to be able to open the connection circuit of the latter with the rest of the photovoltaic system 1000.
In alternativa, il dispositivo di interruzione elettrica 10 può essere collegato in parallelo al modulo fotovoltaico 2, come illustrato nelle annesse figure 3 e 5, in modo da poterlo eventualmente cortocircuitare. Alternatively, the electrical interruption device 10 can be connected in parallel to the photovoltaic module 2, as illustrated in the attached Figures 3 and 5, so that it can possibly be short-circuited.
Vantaggiosamente, l'attivazione di ciascun dispositivo di interruzione elettrica 10 è regolata da un dispositivo di comando, non illustrato nelle annesse figure, azionato a mano o automaticamente da un segnale rilasciato ad esempio da un segnalatore antincendio. Advantageously, the activation of each electrical interruption device 10 is regulated by a control device, not shown in the attached figures, operated manually or automatically by a signal released for example by a fire alarm.
Opportunamente, i mezzi di sezionamento possono all'occorrenza essere integrati nella scatola di giunzione che generalmente equipaggia ciascun modulo fotovoltaico 2. Conveniently, the sectioning means can, if necessary, be integrated into the junction box which generally equips each photovoltaic module 2.
In una variante esecutiva illustrata nell'annessa figura 6, in cui il dispositivo di sicurezza secondo il trovato è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 101, i mezzi di sezionamento possono comprendere anche un dispositivo di controllo 20 che interagendo con il dispositivo di interruzione elettrica 10 permette di ottenere un monitoraggio dei parametri di ogni singolo modulo fotovoltaico 2, attraverso una misurazione diretta di tensione, corrente, potenza ed altri parametri fisici quali temperatura ed irraggiamento. In an embodiment variant illustrated in the attached figure 6, in which the safety device according to the invention has been globally indicated with the reference number 101, the disconnecting means can also comprise a control device 20 which interacting with the interruption device electricity 10 allows to obtain a monitoring of the parameters of each single photovoltaic module 2, through a direct measurement of voltage, current, power and other physical parameters such as temperature and irradiation.
In una ulteriore variante di esecuzione illustrata nell'annessa figura 7, in cui il dispositivo di sicurezza secondo il trovato è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 201, i mezzi di sezionamento possono essere completati da un dispositivo antifurto 30 interagente con il dispositivo di interruzione elettrica 10 In a further variant of embodiment illustrated in the attached figure 7, in which the safety device according to the invention has been globally indicated with the reference number 201, the sectioning means can be completed by an anti-theft device 30 interacting with the power failure 10
Il dispositivo antifurto 30, grazie ad un sistema basato sulla generazione di impulsi di carattere elettronico, permette di verificare la presenza elettrica di ciascun modulo fotovoltaico 2, anche nel caso in cui quest'ultimo sia stato rimosso e/o bypassato da un cortocircuito. The anti-theft device 30, thanks to a system based on the generation of pulses of an electronic nature, makes it possible to check the electrical presence of each photovoltaic module 2, even if the latter has been removed and / or bypassed by a short circuit.
Per le varianti realizzative illustrata nelle figure 6 e 7, gli elementi che corrispondono agli elementi già descritti in riferimento alla forma di esecuzione illustrata nelle figure da 1 a 5 sono stati contrassegnati con gli stessi numeri di riferimento. For the embodiments illustrated in Figures 6 and 7, the elements which correspond to the elements already described with reference to the embodiment illustrated in Figures 1 to 5 have been marked with the same reference numbers.
Secondo un ulteriore aspetto, il presente trovato riguarda un impianto fotovoltaico indicato globalmente con il numero di riferimento 1000. According to a further aspect, the present invention relates to a photovoltaic system indicated as a whole with the reference number 1000.
L'impianto fotovoltaico 1000 è essenzialmente formato da una o più stringhe fotovoltaiche 1001 collegate in parallelo tra di loro e composte da più moduli fotovoltaici 2 collegati in serie. The photovoltaic system 1000 is essentially formed by one or more photovoltaic strings 1001 connected in parallel to each other and composed of several photovoltaic modules 2 connected in series.
Secondo il trovato, l'impianto fotovoltaico 1000 comprende dei dispositivi di sicurezza 1, 101, o 201, dotati di mezzi di sezionamento, collegati ad ogni modulo fotovoltaico 2 per poter eventualmente limitare la tensione di ciascuna stringa fotovoltaica 1001. According to the invention, the photovoltaic system 1000 comprises safety devices 1, 101, or 201, equipped with sectioning means, connected to each photovoltaic module 2 in order to possibly limit the voltage of each photovoltaic string 1001.
È importante considerare che i mezzi di sezionamento, sostanzialmente equivalenti a quelli descritti in precedenza, possono essere collegati in serie o in parallelo a ciascun modulo fotovoltaico 2. It is important to consider that the disconnection means, substantially equivalent to those described above, can be connected in series or in parallel to each photovoltaic module 2.
Il funzionamento e l'utilizzo del dispositivo di sicurezza 1, 101, o 201, secondo il trovato risultano evidenti da quanto descritto ed illustrato e, in particolare, risulta evidente come i mezzi di sezionamento, collegati in serie o in parallelo a ciascun modulo fotovoltaico 2, consentano all'occorrenza di limitare la tensione di ciascuna stringa fotovoltaica 1001 in maniera automatica o manuale. The operation and use of the safety device 1, 101, or 201 according to the invention are evident from what has been described and illustrated and, in particular, it is evident how the sectioning means, connected in series or in parallel to each photovoltaic module 2, allow, if necessary, to limit the voltage of each photovoltaic string 1001 automatically or manually.
Più nel dettaglio, mentre il collegamento in serie dei mezzi di sezionamento permette eventualmente dì scollegare il dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica dal resto dell'impianto fotovoltaico 1000, il collegamento in parallelo consente, se del caso, di cortocircuitare lo stesso dispositivo di conversione dell'energia solare in energia elettrica. More in detail, while the series connection of the sectioning means allows the device for converting solar energy into electrical energy to be disconnected from the rest of the photovoltaic system 1000, the parallel connection allows, if necessary, to short-circuit it. device for converting solar energy into electrical energy.
L'attivazione dei mezzi di sezionamento può avvenire manualmente, ad esempio ad opera dei vigili del fuoco, o automaticamente, ad esempio grazie ad un segnale rilasciato da un segnalatore antincendio. The activation of the sectioning means can take place manually, for example by the fire brigade, or automatically, for example thanks to a signal released by a fire alarm.
Oltre a ciò, i mezzi di sezionamento consentono anche di acquisire i principali parametri elettrici di ogni singolo modulo fotovoltaico 2 e di rilevarne l'eventuale rimozione. In addition to this, the sectioning means also allow to acquire the main electrical parameters of each individual photovoltaic module 2 and to detect their possible removal.
Si è in pratica constatato come il dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, e l'impianto fotovoltaico realizzato con detto dispositivo, secondo il trovato, assolvano pienamente il compito prefissato, in quanto garantiscono la possibilità di limitare la tensione di ciascuna stringa fotovoltaica che compone un impianto fotovoltaico. In practice it has been found that the safety device, particularly for photovoltaic systems, and the photovoltaic system made with said device, according to the invention, fully accomplish the intended task, since they guarantee the possibility of limiting the voltage of each photovoltaic string which composes a photovoltaic system.
In particolare, il dispositivo di sicurezza secondo il trovato rende l'impianto fotovoltaico particolarmente sicuro in caso di incendio permettendo di isolare galvanicamente ciascun modulo fotovoltaico dal resto dell'impianto, o di cortocircuitarlo. In particular, the safety device according to the invention makes the photovoltaic system particularly safe in the event of a fire, allowing to galvanically isolate each photovoltaic module from the rest of the system, or to short-circuit it.
Inoltre, il dispositivo di sicurezza secondo il trovato permette di monitorare completamente ciascun modulo fotovoltaico sia per la rilevazione dei parametri elettrici, sia per la prevenzione dei furti. Furthermore, the safety device according to the invention allows to completely monitor each photovoltaic module both for the detection of the electrical parameters and for the prevention of thefts.
Il dispositivo di sicurezza, particolarmente per impianti fotovoltaici, e l'impianto fotovoltaico realizzato con detto dispositivo così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The safety device, particularly for photovoltaic systems, and the photovoltaic system made with said device thus conceived are susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the materials employed, so long as they are compatible with the specific use, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements and to the state of the art.
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