BRPI9911828B1 - processo para controlar uma usina de energia elétrica associada com uma fonte de energia, e, usina de energia elétrica - Google Patents

Abstract

"processo para controlar uma usina de energia elétrica associada com uma fonte de energia, e, usina de energia elétrica" a invenção concerne a um processo para controlar uma usina de energia elétrica (2) associada com uma fonte de energia (6) com disponibilidade baseada em tempo aleatória, a unidade incluindo pelo menos uma bateria (10) adaptada para ser provida com corrente elétrica da fonte. quando a energia aleatória (6) está disponível, a provisão de corrente de bateria (10) é controlada. a provisão é controlada até que venha tão próxima quando possível ao estado de carga completa de bateria, e preferentemente até que ela alcance aquele estado.

Description

“PROCESSO PARA CONTROLAR UMA USINA DE ENERGIA ELÉTRICA ASSOCIADA COM UMA FONTE DE ENERGIA, E, USINA DE ENERGIA ELÉTRICA” A invenção relaciona-se a usinas de energia elétrica incluindo pelo menos uma batería adaptada para ser provida com energia elétrica de uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente aleatória.

Tais usinas são conhecidas que incluem uma batería adaptada para ser recarregada com corrente por meio de painéis fotovoltaicos. A energia (potência) disponível de uma maneira temporariamente aleatória é então radiação solar. Estas usinas são usadas em particular em países em desenvolvimento, em regiões que não têm nenhuma rede de suprimento de eletricidade local ou nacional. Normalmente, para controlar o carregamento e descarregamento da batería, a tensão através dos terminais da batería é monitorada e um limiar de tensão de topo predeterminado e um limiar de tensão de fundo predeterminado são usados. Assim, quando a tensão através dos terminais alcança o limiar de fundo, os usuários são desconectados para salvaguardar a batería de descarregamento excessivo. Uma vez que a tensão através dos terminais alcance o limiar de topo, a batería é desconectada dos painéis e, depois de um intervalo de alguns minutos, a batería é feita disponível para a entrega de corrente restabelecendo a conexão com os usuários. Uma vantagem deste dispositivo é sua simplicidade.

Porém, um tal processo de controle tem numerosas desvantagens. Primeiramente, na prática não há nenhuma correlação estrita entre a tensão instantânea através dos terminais da batería e seu estado de carga. Em particular, é possível para a tensão ser alta enquanto a carga da batería está muito baixa.

Além disso, a batería convencionalmente incluindo várias sub-montagens, cada uma adaptada para receber e sair com uma força eletromotriz, é frequentemente o caso que quando o limiar de topo é alcançado, a carga da batería é distribuída de uma maneira muito desigual entre suas várias sub-montagens. Conseqüentemente, uma das sub-montagens podería alcançar depois disso por prioridade seu limiar de descarga profundo e podería sobredescarregar por todo o período requerido para o descarregamento das outras sub-montagens. Agora, uma sub-montagem que permanece profundamente descarregada por muito tempo experimentará uma grande redução em sua vida, de forma que isto é um quinto ou um sexto dela por exemplo, isto correspondentemente encurtando a vida da batería.

Além disso, teoricamente, a etapa de carregamento completo de cada sub-montagem inclui em particular, no caso de baterias abertas, uma fase de heterogeneização do eletrólito seguida por uma fase de homogeneização: no curso da primeira fase do carregamento, eletrólito concentrado primeiramente gradualmente enche os eletrodos porosos da sub-montagem, então vaza fora destes eletrodos na forma de um ácido viscoso pesado que corre abaixo dos eletrodos e se acumula ao fundo do banho. Isto portanto resulta em uma estratificação do eletrólito: a concentração de eletrólito se toma alta ao fundo do banho e baixa ao topo do banho, conseqüentemente a expressão "heterogeneização". Durante a segunda fase, a corrente recebida pela batería é distribuída em uma própria corrente de carregamento e em uma corrente de eletrólise produzindo oxigênio nos eletrodos positivos e hidrogênio nos eletrodos negativos. O carregamento continuado da batería portanto causa uma liberação de gás no banho, por esse meio causando convecção forçada do eletrólito. Isto resulta em homogeneização gradual do eletrólito cuja concentração fica em última instância novamente uniforme ao longo da altura do banho. A fase de heterogeneização é às vezes referida como a fase de "carregamento", e a fase de homogeneização como a fase de "sobrecarregamento". Porém ao término da fase de heterogeneização, carregamento está incompleto e a fase de homogeneização é meramente a continuação de carregamento para obter carregamento completo. O uso de um limiar de tensão de topo para cessar o carregamento causa a fase de homogeneização ser encurtada e frequentemente até mesmo ser ausente. Deste modo, uma fase de heterogeneização (estratificação) sem subseqüente re-homogeneização ocorre durante cada período de carregamento. Por conseguinte, as camadas de ácido se acumulam gradualmente e irreversivelmente ao fundo do banho durante a vida da batería. Por conseguinte, só as partes de fundo dos eletrodos participam na operação da batería. Isto conduz a sua destruição rápida e reduz consideravelmente a vida dos eletrodos e da batería.

Alguém às vezes tenta aliviar estas desvantagens sobre dimensionando a batería. A vida efetiva da batería é então mais longa que aquela de uma batería mais modesta. Contudo, esta vida efetiva é substancialmente reduzida relativa àquela normalmente idealizada para a batería.

Um objetivo da invenção é prover um processo para controlar uma usina de energia elétrica do tipo supracitado, permitindo conhecimento melhor do estado efetivo de carga da batería e tomando possível aumentar a vida da usina sem sobre dimensiona-la.

Com uma visão para alcançar este objetivo, é provido de acordo com a invenção um processo para controlar uma usina de energia elétrica associada com uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente aleatória, a usina incluindo pelo menos uma batería adaptada para ser provida com uma corrente elétrica da fonte, em qual processo, quando a energia aleatória está disponível, o suprimento de corrente de batería é controlado, fazendo assim vir tão próximo quanto possível a um estado de carga completa da batería, e preferentemente alcançar este estado.

Assim, a procura para obtenção do estado de carga completa toma possível evitar qualquer incerteza relativa à correlação entre a tensão medida pelos terminais e o estado atual de carga. Uma vez que a carga completa tenha sido alcançada, a medição contínua da corrente entregue ou recebida pela batería toma possível saber em qualquer momento sua carga efetiva com boa precisão.

Além disso, o estado de carga completa implica que cada uma das sub-montagens da batería também alcançou seu estado de carga completa. Subsequentemente, há então não mais qualquer necessidade para temer descarga total prematura em uma das sub-montagens, assim tomando possível salvaguardar a vida da batería.

Além disso, o carregamento completo assegura que a fase de heterogeneização do eletrólito tenha sido seguida por uma fase de re-homogeneização suficiente deste eletrólito. Isto prolonga a vida dos eletrodos e conseqüentemente aquela da batería.

Finalmente, a invenção evita a necessidade de recorrer a um sobre dimensionamento da usina, que geraria custos excessivos.

Vantajosamente, depois que a batería foi provida para ter recebido uma quantidade de eletricidade acima de um primeiro limiar predeterminado e em particular quando a energia aleatória não está disponível, a usina é controlada de um tal modo que entrega de corrente pela batería é desabilitada.

Preferentemente, o limiar estará abaixo ou igualará ao estado parcial da carga depois que o eletrólito começa a vazar fora dos eletrodos. Vantajosamente, este limiar será tão próximo quanto possível a este limite. Este limiar tem um valor particular para cada tipo de batería. Em certos casos ele corresponde a 5% da capacidade nominal da batería.

Assim, sob as condições supracitadas, a continuação subseqüente da fase de carregamento é favorecida sobre a entrega imediata de corrente. Por exemplo, se a fase de heterogeneização do banho foi interrompida por falta de energia aleatória, uma oferta para entrega considerável imediata de corrente conduziría sob o efeito da estratificação a descarregamento profundo e conseqüentemente à fadiga das partes inferiores r dos eletrodos. E portanto preferido em lugar disto preservar o estado de batería para a retomada subseqüente da fase de carregamento que causa a continuação da heterogeneização e então a re-homogeneização completa do banho. A vida da batería é prolongada assim.

Vantajosamente, depois que a batería foi provida para ter recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar e quando uma entrega de corrente é pedida, a entrega de corrente pela batería é habilitada. O primeiro limiar é preferentemente escolhido como declarado acima. Assim, o descarregamento da batería é habilitado contanto que a fase de heterogeneização ainda não tenha começado, isto é contanto que ao começo de carregamento, o eletrólito acumule nos eletrodos sem vazar fora deles. O descarregamento da batería não causa então operação heterogênea e pode ser permitido. Isto envolve uma limitação ao regime de controle comum declarado na definição geral da invenção. Este regime comum (procura de prioridade para o estado de carga completa) é limitado preferentemente aos casos onde a batería ultrapassa o primeiro limiar.

Este modo de descarga será subsequentemente chamado como "microciclo". É vantajoso por várias razões: toma possível reduzir a frequência dos ciclos completos da batería. Além disso, a produção de energia obtida é alta, a concentração do eletrólito no volume poroso dos eletrodos sendo alta.

Vantajosamente, depois que a batería entregou corrente para alcançar um estado de carga não zero parcial, e quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que suprimento de corrente à batería é habilitado até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar.

Assim, a fase de descarregamento ao limite do primeiro limiar é combinada com uma fase de carregamento que a segue. Dentro deste limite, é assim possível alternar os carregamentos sucessivos e descarregamentos para fazer o microciclo durar por mais tempo.

Vantajosamente, a usina incluindo pelo menos duas baterias, em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo uma com respeito à outra, depois que as duas baterias ou pelo menos duas das baterias alcançaram um estado de carga parcial abaixo de um segundo limiar predeterminado e quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que uma única primeira destas baterias é provida primeiro até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiaT.

Preferentemente, o segundo limiar corresponde ao limite entre a fase de heterogeneização e a fase de homogeneização, ou pelo menos, é tão próximo quanto possível a este limite. Seu valor exato depende do tipo de batería. Assim, alguém favorece o suprimento das baterias com corrente uma depois da outra até que a fase de heterogeneização esteja completa para a primeira batería, esta fase habilitando uma intensidade maior de corrente que a fase de homogeneização que a segue.

Vantajosamente, depois que a primeira batería alcançou o segundo limiar e quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que a primeira batería e a outra das baterias que têm um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar são supridas simultaneamente.

Assim, depois que a fase de heterogeneização foi completada em uma batería, a mesma é feita em outra batería enquanto executando a fase de homogeneização a primeira batería. Assim, o número de baterias no estado de carga completa é otimizado quando a disponibilidade da energia aleatória cessa, por exemplo, no caso de energia solar, ao término do dia.

Conseqüentemente, depois do período de disponibilidade, a quantidade de energia armazenada disponível para a entrega de corrente é otimizada.

Vantajosamente, quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar; - quando a ou pelo menos uma das baterias tem um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida até que ela alcance um estado de carga completa; e - quando a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tem um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar.

Assim, a ordem de prioridades decrescentes é: microciclo, "sobrecarregamento" "carregamento" (quer dizer carregamento incompleto). Este modo de implementação do processo é adaptado particularmente a casos onde é idealizado que a energia temporariamente aleatória breve cessará de estar disponível por um certo período. Por exemplo, quando lidando com energia solar, isto corresponde a uma previsão meteorológica que anuncia raio de sol fraco. Nesta situação, microciclo é favorecido frente a frente as fases de sobrecarregamento e carregamento, a energia armazenada na batería ou baterias sendo imediatamente disponível.

Vantajosamente, quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias tem um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga completa; - quando a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar; e - quando a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tem um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar.

Neste modo de implementação, as prioridades decrescentes são portanto: sobrecarregamento, microciclo carregamento. Este modo é adaptado aos casos onde é idealizado que a energia aleatória não estará suficientemente disponível para realizar o carregamento completo de pelo menos uma batería.

Vantajosamente, quando a energia aleatória está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias tem um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga completa; - quaHdo a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tem um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar; e - quando a ou pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar.

Assim, modo de implementação, as prioridades são: sobrecarregamento, carregamento, microciclo. Ele corresponde a casos enfrentados diferentes daqueles declarados acima. Ele é portanto adaptado a casos onde a energia aleatória parece estar disponível por um período considerável de tempo. Por exemplo, para energia solar, isto é o caso de previsões meteorológicas que indicam raio de sol forte durante o dia.

Vantajosamente, a usina incluindo pelo menos duas baterias, em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo uma com respeito à outra, quando a energia aleatória está disponível e uma entrega de corrente pela usina é pedida, a usina é controlada de tal modo que corrente é entregue simultaneamente de todas as baterias que não estão na fase de carregamento.

Vantajosamente, depois que a ou uma das baterias alcançou um estado de carga zero e então vai para o estado de carga completa, uma quantidade de eletricidade que a batería recebe para ir do estado de carga zero para um estado de carga igual a um segundo limiar predeterminado é medida.

Assim, esta medição toma possível atualizar o valor da capacidade da batería, este valor sendo sujeito a variar no curso da vida da batería. Esta atualização melhora a precisão do controle da usina, em particular para o rastreamento da carga instantânea da batería ou baterias.

Vantajosamente, a usina é controlada para alcançar o estado de carga zero da batería.

Assim, a batería é forçada a totalmente descarregar com uma visão para atualizar o valor de sua capacidade. Esta operação é executada por exemplo quando o descarregamento total da batería não ocorreu por um período predeterminado.

Vantajosamente, a ou pelo menos uma das baterias incluindo pelo menos duas sub-montagens cada uma adaptada para receber e entregar corrente elétrica, pelo menos duas tensões em série são medidas na batería, cada uma incluindo uma tensão pelos terminais de uma respectiva das o sub-montagens.

Assim, a evolução do estado de carga de cada sub-montagem da batería é rastreada com maior precisão.

Vantajosamente, a batería ou baterias são além disso adaptadas para serem providas com corrente elétrica de uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente definida. A usina pode ser então referida como uma "usina híbrida".

Também é considerada de acordo com a invenção uma usina de energia elétrica adaptada para ser associada com uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente aleatória, a usina incluindo pelo menos uma batería adaptada para ser provida com corrente elétrica da fonte, e meio para controlar a usina, na qual o meio de controle é adaptado para implementar o processo de acordo com a invenção.

Vantajosamente, a usina incluindo pelo menos duas baterias, em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo um com respeito à outra, a usina inclui meio para desabilitar a entrega da corrente por qualquer uma das baterias à outra ou para qualquer outra das baterias.

Vantajosamente, a usina inclui quatro baterias.

Este número toma possível controlar as fases de carregamento e de descarregamento das baterias como uma função da disponibilidade da fonte de energia temporariamente aleatória e da demanda por corrente, enquanto reconciliando boa flexibilidade e custo razoável.

Outras características e vantagens da invenção se tomarão ademais aparentes na descrição seguinte de uma concretização preferida dada por meio de exemplo não limitante. Nos desenhos anexos: Figura 1 é uma vista diagramática de uma usina de energia elétrica de acordo com a invenção;

Figura 2 é uma vista diagramática de uma das baterias da usina de Figura l;e Figura 3 é um gráfico exemplar para determinar um coeficiente "a" útil dentro da armação do processo de acordo com a invenção.

Com referência as Figuras 1 e 2, a usina de energia elétrica 2 inclui um ou mais painéis fotovoltaicos adaptados convencionalmente para converter radiação do sol 6 em corrente elétrica. A usina é assim associada com uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente aleatória. A usina 2 também inclui um conjunto de gerador elétrico 8 adaptado para ser provido com combustível para entregar corrente elétrica. Assim, a usina 2 também é associada com uma fonte de energia com disponibilidade temporariamente constante, sendo possível ligar o conjunto de gerador elétrico 8 para entregar corrente elétrica de dia e à noite indiferente das condições meteorológicas. A usina inclui várias baterias 10, por exemplo duas em número, preferentemente quatro em número como neste caso. Com referência a Figura 2, cada batería 10 inclui várias sub-montagens 12, apenas duas das quais foram representadas para maior simplicidade, mas que podem ser entre 6 e 150 para cada batería 10. Cada sub-montagem 12 inclui um banho de eletrólito 14 no qual são banhadas duas respectivas montagens de eletrodos positivo e negativo 16. Cada sub-montagem é adaptada para entregar corrente elétrica durante o descarregamento dela e reciprocamente receber corrente elétrica para o carregamento dela. Em cada batería 10, as sub-montagens 12 são conectadas uma a outra em série. A usina 2 inclui dois terminais 18 para a entrega de uma corrente elétrica pela usina. Ela inclui meio de comutação a montante 20 e a jusante 22, de um tipo convencional. O meio de comutação a montante 20 é conectado em um lado ao conjunto de gerador elétrico 8 e ao painel 4, mutuamente em paralelo, e no outro lado às baterias 10, mutuamente em paralelo. O meio de comutação a jusante 22 é conectado em um lado às baterias 10 mutuamente em paralelo, e no outro lado os terminais 18. O meio de comutação a montante 20 toma possível conectar através de escolha o conjunto de gerador elétrico 8 e/ou o painel 4, através de escolha, a uma ou mais das baterias 10. O meio de comutação a jusante 22 toma possível conectar através de escolha uma ou mais das as baterias 10 aos terminais 18. A usina 2 inclui um regulador 24 equipado com meio de computador programado para controle a usina de acordo com o processo da invenção. Para este fim, o regulador é conectado ao meio de comutação a montante 20, ao meio de comutação a jusante 22 e a cada uma das baterias 10. Em cada uma destas baterias 10, o regulador 24 é adaptado para medir na batería várias tensões em série uma com a outra cujo total corresponde à tensão pelos terminais da batería. Assim, em vez de medir a tensão pelos terminais da montagem de sub-montagens 12, uma tensão é medida pelos terminais de uma primeira seção das sub-montagens, uma outra tensão pelos terminais da seção seguinte, e assim por diante. Alguém procede assim, dividindo a bateria 10 em várias seções, por exemplo, quatro, que são preferentemente iguais uma a outra. Este processo de medição toma possível, através de comparação, determinar se uma primeira sub-montagem 12 chegou ao estado de descarga total.

Para cada uma destas baterias 10, o regulador 24 é adaptado para medir a quantidade de eletricidade entrando na bateria durante uma fase de carregamento ou saindo da bateria durante uma fase de descarregamento. Esta medição é executada de uma maneira convencional. Durante uma fase de carregamento, o regulador 24 portanto sabe a cada momento a quantidade de eletricidade recebida pela batería como o começo da fase carregamento. Além disso, o regulador sabe a quantidade efetiva de eletricidade Q que a batería 10 deve receber para alcançar carga completa. Esta quantidade Q é calculada pela relação seguinte: Q = a x (C total - carga inicial Q) Onde: - "C total" é a capacidade efetiva da batería 10 no estado de carga completa; - "carga inicial Q" é a quantidade de eletricidade na batería 10 ao começo da fase de carregamento; e - "a" é um coeficiente de correção, referido convencionalmente como o "coeficiente de carregamento", dado por um gráfico, por exemplo do tipo daquele de Figura 3, como uma função da profundidade de descarga. A cada momento o regulador 24 compara a quantidade medida de eletricidade recebida pela batería com Q a ser alcançado. Ele é portanto capaz de deter a fase carregamento (desconexão da batería 10 do conjunto de gerador elétrico 8 ou do painel 4) quando o estado de carga completa é alcançado. O valor de "C total" ao começo da vida da batería 10 é sua capacidade nominal. Porém, quando a batería é usada, a capacidade total efetiva da batería difere desta magnitude. Isto é porque, dentro da estrutura do processo de acordo com a invenção, quando a batería alcança o estado de carga zero, a quantidade de eletricidade recebida pela batería para subseqüentemente alcançar carga completa é medida e calculada pelo regulador 24 e se toma o valor novo de "C total" para os cálculos subseqüentes de Q. O valor da capacidade total da batería é atualizado assim. Deste modo, o cálculo da energia disponível armazenada na batería é executado com maior precisão.

Além disso, quando a batería não alcança o estado de carga zero por um período predeterminado, por exemplo três meses, o regulador 24, dentro da estrutura do processo de acordo com a invenção, descarrega a batería em questão totalmente, preferentemente no descarregamento parcial ou total das outras baterias (quando uma entrega de corrente é pedida) para alcançar o estado de carga zero. A fase subsequente de carregamento completo permitirá assim atualização forçada do valor da capacidade total da batería.

Como foi visto acima, uma operação para carregar uma batería 10 do estado de carga zero para o estado de carga completa inclui uma fase de "carregamento normal" e uma fase de "sobrecarregamento". No curso de carregamento normal, eletrólito concentrado 14 começa a encher os eletrodos porosos 16. A concentração do eletrólito no banho então permanece homogênea. Depois disso, o eletrólito concentrado vaza fora dos eletrodos e corre abaixo deles. A concentração do eletrólito fora dos eletrodos então se toma heterogênea. Depois disso, no curso do "sobrecarregamento", a corrente entregue à batería 10 é distribuída em uma própria corrente de carregamento e uma corrente de eletrólise produzindo uma liberação de gás nos eletrodos 16 e conduzindo à re-homogeneização da concentração do eletrólito no banho.

No presente modo de implementação, o processo de acordo a invenção usa dois limiares para monitorar o estado parcial de carga de uma batería. Nesta situação, o primeiro limiar corresponde a uma quantidade de eletricidade recebida pela batería tal que, no curso da fase de carregamento "normal", o eletrólito concentrado acabou de encher os eletrodos e que o início de heterogeneização não ocorreu. Na prática, o estado correspondente de carga parcial pode ser igual ao redor 5% da capacidade nominal da batería. O segundo limiar corresponde aqui ao estado de carga parcial da batería ao término do "carregamento normal" e antes do início de "sobrecarregamento", isso quer dizer, ao término da fase de heterogeneização e antes do começo de homogeneização.

No modo presente de implementação, um princípio do processo de controle é que quando a energia solar 6 está disponível, a provisão de corrente para uma bateria 10 é controlada a priori para vir tão próxima quanto possível ao estado de carga completa e preferentemente para alcançá-la.

Além disso, depois que a bateria foi provida para ter recebido uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar, e quando a energia solar 6 deixa de estar disponível, a entrega de corrente pela bateria é desabilitada a priori quando uma entrega de corrente é pedida dos terminais 18. Especificamente, nesta situação, a fase de heterogeneização do banho começou e qualquer entrega de corrente pela bateria conduziría, sob o efeito da estratificação do eletrólito, ao descarregamento heterogêneo dos eletrodos e à fadiga prematura das partes inferiores dos eletrodos que, neste caso, são as áreas mais estressadas.

Por outro lado, depois que a bateria foi provida para ter recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar e quando uma entrega de corrente é pedida, a entrega de corrente pela bateria é habilitada a priori. Especificamente, o começo de estratificação não tendo ocorrido, a bateria pode ser descarregada para satisfazer o pedido e sem temer degradação prematura. Daqui em diante, depois que a bateria entregou corrente e quando a energia aleatória está disponível, suprimento de corrente à bateria é permitido para alcançar o primeiro limiar. É assim possível alternar as fases de carregamento e descarregamento ao limite superior do primeiro limiar. Isto envolve operação em modo de microciclo, as vantagens da qual foram detalhadas anteriormente.

Outro princípio do modo presente de implementação do processo relaciona-se ao controle do fim de carregamento completo, ou "sobrecarregamento'1 das baterias quando várias baterias são candidatas para este fim. De acordo com este princípio, depois que pelo menos duas batenas alcançaram um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a usina 2 é controlada de tal modo que uma única primeira destas baterias 10 é provida a priori primeiro para alcançar um estado de carga parcial igual ao segundo limiar. Assim, a passagem de uma batería ao segundo limiar é favorecida. Depois disso, quando a energia solar 6 ainda está disponível, a usina 2 é controlada de tal modo que a primeira batería 10 e outra batería 10 tendo um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar são providas simultaneamente. Especificamente, a fase de "sobrecarregamento" requer uma quantidade pequena de corrente. O restante da corrente disponível pode portanto ser usada para o carregamento normal de outra batería 10.

Por conseguinte, durante hora do dia, quando as exigências de usuários são zero (ou cobertas) e quando o painel 4 entrega corrente (ou corrente em excesso), esta quantidade de corrente que não é consumida imediatamente pelos usuários é usada em uma base de prioridade para o "sobrecarregamento" de uma ou mais baterias 10, pelo ajuste prévio para o "carregamento normal" de uma batería. A quantidade de energia (energia) armazenada nas baterias ao término do dia é maximizada. Além disso, a prioridade de microciclo com respeito a "carregamento" e "sobrecarregamento" não é fixa, e depende das circunstâncias. Como uma função da anterior, três modos diferentes de operação são considerados para o processo de controle. O primeiro modo, tomando prioridade sobre os dois seguintes, é implementado quando uma batería está na fase de "sobrecarregamento" e quando as previsões meteorológicas indicam que o raio de sol provavelmente será insuficiente para terminar o sobrecarregamento em desenvolvimento. Neste modo, quando a energia solar 6 está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem das prioridades decrescentes seguintes: - quando pelo menos uma das baterias 10 recebeu uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar. Isto é microciclo; - por ajuste prévio, quando pelo menos uma das baterias tem um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida até que ela alcance um estado de carga completa. Isto é a fase de sobrecarregamento; - por ajuste prévio, quando pelo menos uma das baterias recebeu uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tem um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é provida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar. Isto é a fase de carregamento.

Também, neste primeiro modo de operação, a ordem de prioridade decrescente é: microciclo, "sobrecarregamento", "carregamento normal". Este primeiro modo toma possível obter o benefício mais possível do carregamento efetuado pelo microciclo das baterias, a energia assim armazenada estando imediatamente disponível. O segundo modo de operação, tomando prioridade sobre o próximo, é implementado quando uma batería está sendo carregada e quando as previsões meteorológicas indicam que o raio de sol para o restante do dia será insuficiente para realizar este "carregamento normal" (com nenhum sobrecarregamento). Neste caso, a ordem de prioridades decrescentes é: sobrecarregamento, microciclo, carregamento. O terceiro modo de operação, implementado por ajuste prévio falhando os dois primeiros, exibe a ordem das prioridades decrescentes seguintes: sobrecarregamento, carregamento, microciclo. Ele é em particular adaptado ao caso de previsões meteorológicas muito favoráveis. O controle de um ou do outro modo pode ser executado manualmente por uma ação no regulador 24, por um usuário que é fornecido com as previsões meteorológicas. Altemativamente, o regulador 24 pode ser adaptado para executar previsões meteorológicas e escolher um ou outro modo de operação como uma função destas previsões.

Além disso, no modo presente de implementação do processo, quando a energia solar 6 está disponível e uma entrega de corrente pela usina é pedida, a usina é controlada de tal modo que a corrente é entregue por meio de todas as baterias que não estão na fase de carregamento, as baterias se conectando em paralelo. Assim, por exemplo, corrente é entregue simultaneamente por três baterias 10, a quarta batería 10 estando na fase de "carregamento normal". Da mesma forma, por exemplo, corrente é entregue simultaneamente por duas baterias 10, as outras duas baterias 10 estando na fase de carregamento, uma delas estando na fase de sobrecarregamento. A usina inclui meio convencional (diodos, etc.) para desabilitar a entrega de corrente por qualquer uma das baterias 10 para qualquer outra das baterias quando várias baterias 10 entregam corrente simultaneamente. O conjunto de gerador elétrico 8 serve como uma fonte de topo superior quando a energia solar 6 não é suficiente para cobrir todas as exigências dos consumidores. O conjunto de gerador elétrico é então ligado para prover a rede de usuários. Daqui em diante, deveria haver sobreprodução de corrente pelo conjunto 8, o conjunto serve para suprir as baterias 10 de acordo com um dos três modos supracitados.

Por exemplo, este conjunto 8 é ligado quando a reserva das baterias 10 está abaixo de uma fração das previsões para consumo antes de alvorecer (por exemplo, metade). Sua operação é detida quando a energia (energia) novamente disponível nas baterias 10 está acima das previsões para consumo antes de alvorecer, aumentada por uma margem de segurança predeterminada. O conjunto de gerador elétrico 8 é uma fonte de energia auxiliar. O propósito da usina híbrida é satisfazer as exigências de todos os consumidores. 0 processo e a usina de acordo com a invenção também podem ser usados por meio de uma única fonte de energia 6 com disponibilidade temporariamente aleatória, com nenhuma fonte de topo. Conseqüentemente, pode ser necessário cumprir desvio de carga (racionamento de consumo) quando o estado de carga das baterias 10 alcança um limite de fundo predeterminado e quando a energia, por exemplo, solar 6, está indisponível. A invenção pode ser implementada com outros tipos de energia com disponibilidade temporariamente aleatória, por exemplo, vento.

Também é possível contemplar uma usina associada com duas fontes de energia com disponibilidade temporariamente aleatória, que são diferentes uma da outra, por exemplo, o sol e o vento, e possivelmente associadas com um conjunto de gerador elétrico. 1 REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Processo para controlar uma usina de energia elétrica (2) associada com uma fonte de energia (6) com disponibilidade temporariamente aleatória, a usina incluindo pelo menos uma bateria (10) adaptada para ser suprida com corrente elétrica da fonte, processo no qual, quando a energia aleatória (6) está disponível, o suprimento de corrente da bateria (10) é controlado de modo a vir o mais próximo possível para um estado de carga completa da bateria, e preferivelmente alcançar este estado, o dito processo sendo caracterizado pelo fato de que implementa dois limiares mais baixos do que um limiar de carga completa para monitorar o estado de carga parcial da bateria, um primeiro limiar correspondendo a uma quantidade de eletricidade recebida pela bateria de tal modo que, no curso de uma fase de carregamento, o eletrólito concentrado tenha terminado de encher eletrodos e o início da heterogeinização não tenha ocorrido, e um segundo limiar correspondendo a um estado de carga parcial da bateria no final da fase de heterogeinização e antes do início de uma fase de homogeinização, em que, depois que a bateria (10) tiver sido suprida de modo a ter recebido uma quantidade de eletricidade acima de um primeiro limiar predeterminado, a usina (2) é controlada de tal modo que a entrega de corrente pela bateria seja desabilitada até que o segundo limiar tiver sido obtido, e, em que, depois que a bateria (10) tiver sido suprida de modo a ter recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar e quando uma entrega de corrente for requisitada, a entrega de corrente pela bateria é habilitada.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, depois que a bateria (10) entregou corrente para alcançar um estado de carga não zero parcial, e quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina (2) é controlada de tal modo que o suprimento de corrente à bateria seja habilitado até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, a usina (2) incluindo pelo menos duas baterias (10), em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo uma com respeito à outra, depois que as duas baterias ou pelo menos duas das baterias alcançaram um estado de carga parcial abaixo de um segundo limiar predeterminado e quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina é controlada de tal modo que uma única primeira destas baterias (10) seja suprida primeiro até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que, depois que a primeira bateria (10) alcançou o segundo limiar e quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina (2) é controlada de tal modo que a primeira bateria e a ou outra das baterias que têm um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar são supridas simultaneamente.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina (2) é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias (10) é suprida até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar; - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida até que ela alcance um estado de carga completa; e - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tem um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tem um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela alcance um estado de carga completa; - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar; e - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tiver um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, quando a energia aleatória (6) está disponível, a usina é controlada de tal modo que, de acordo com a ordem seguinte de prioridades decrescentes: - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver um estado de carga parcial acima do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela alcance um estado de carga completa; - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade acima do primeiro limiar e tiver um estado de carga parcial abaixo do segundo limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela alcance um estado de carga parcial igual ao segundo limiar; e - quando a ou pelo menos uma das baterias (10) tiver recebido uma quantidade de eletricidade abaixo do primeiro limiar, a ou sucessivamente cada uma destas baterias é suprida com corrente até que ela tenha recebido uma quantidade de eletricidade igual ao primeiro limiar.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, a usina (2) incluindo pelo menos duas baterias (10), em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo uma com respeito à outra, quando a energia aleatória (6) está disponível e uma entrega de corrente pela usina é requisitada, a usina é controlada de tal modo que corrente seja entregue simultaneamente de todas as baterias que nào estão na fase de carregamento.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, depois que a ou uma das baterias (10) tiver alcançado um estado de carga zero e então for para o estado de carga completa, uma quantidade de eletricidade que a bateria recebe de modo a ir do estado de carga zero para um estado de carga igual a um segundo limiar predeterminado é medida.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a usina (2) é controlada para alcançar o estado dc carga zero da bateria (10).

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a ou pelo menos uma das baterias (10) incluindo pelo menos duas sub-montagens (12) cada uma adaptada para receber e entregar corrente elétrica, pelo menos duas tensões em série são medidas na batería, cada uma incluindo uma tensão através dos terminais de uma respectiva das sub-montagens (12).

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a bateria ou baterias (10) são, além disso, adaptadas para serem supridas com corrente elétrica de uma fonte de energia (8) com disponibilidade temporariamente definida.

13. Usina de energia elétrica (2) adaptada para ser associada com uma fonte de energia (6) com disponibilidade temporariamente aleatória, a usina incluindo pelo menos uma bateria (10) adaptada para ser suprida com corrente elétrica da fonte, e meio (24) para controlar a usina de tal modo que o suprimento de corrente da bateria (10) proveja, o mais próximo possível, um estado de carga completa da bateria, quando a energia aleatória (6) está disponível, caracterizada pelo fato de que o meio de controle (24) é adaptado para implementar o processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12 e inclui meio para desabilitar a entrega de corrente pela bateria depois que a bateria (10) tiver sido suprida de modo a ter recebido uma quantidade de eletricidade acima de um primeiro limiar predeterminado, e meio para habilitar a entrega de corrente pela bateria depois que a bateria (10) tiver sido suprida de modo a ter recebido uma quantidade abaixo do primeiro limiar e quando um entrega de corrente for requisitada.

14. Usina de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que, a usina (2) incluindo pelo menos duas baterias (10), em particular que são adaptadas para serem conectadas em paralelo uma com relação à outra, a usina inclui meio para desabilitar a entrega de corrente por qualquer uma das baterias (10) à outra ou para qualquer outra das baterias.

15. Usina de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizada pelo fato de incluir quatro baterias (10).