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Specifiche funzionali per l’evoluzione del Laboratorio Usi Finali

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Specifiche funzionali per l’evoluzione del Laboratorio Usi Finali

L’attività ha riguardato la definizione delle specifiche delle funzioni da implementare nella casetta domotica e gli interventi hardware necessari a consentire che le stesse possano essere implementate in ambiente reale.

Il ruolo della domanda sta evolvendo sotto la spinta di numerosi driver:

− “elettrificazione” negli usi finali, sia in ambito residenziale che terziario (veicoli elettrici, condizionamento, cottura cibi),
− riduzione degli incentivi espliciti per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili, anche per gli impianti di piccola taglia,
− ristrutturazione delle tariffe di vendita al dettaglio per l’energia elettrica, con progressivo spostamento di alcune voci verso la componente potenza,
− progressiva apertura dei mercati per la fornitura di servizi di flessibilità, per la rete di distribuzione e per il sistema complessivo, anche in forma aggregata da parte di utenze di taglia minore.

L’attenzione dei prosumer deve quindi muoversi dal singolo impianto / dispositivo a quella di funzionamento integrato (‘smart’) dei vari sottosistemi al fine di massimizzare lo sfruttamento locale delle risorse e minimizzare i costi. A tale proposito, il Governo ha previsto incentivi per l’acquisto di dispositivi domotici utili a controllare i consumi. Novità assoluta di quest’anno sono poi gli sgravi per l’installazione di sistemi domotici come dispositivi multimediali in grado di controllare da remoto gli impianti di riscaldamento, la produzione di acqua calda sanitaria e la climatizzazione degli edifici. L’obiettivo è aumentare la consapevolezza dei consumi energetici da parte dei cittadini e garantire una maggiore efficienza di funzionamento degli impianti. La presenza di nuove tipologie di carico elettrico rappresenta un’altra opportunità per la modulazione del profilo di carico e della sua potenziale combinazione con il profilo di generazione locale, con il potenziale ricorso a sistemi di accumulo (elettrochimico e termico).

Alla luce di queste considerazioni, nel triennio RdS la Test Facility “Usi Finali” (casetta domotica) subirà un aggiornamento con l’obiettivo di allineare la piattaforma alle soluzioni tecnologiche più evolute e con le strategie delineate a livello nazionale ed europeo, sopra richiamate.

Per il corrente triennio sono state individuate tre attività principali:

− Sviluppo di funzioni, anche in nuove architetture distribuite (‘cloud’), per la gestione dell’energia a livello locale (GED Gestore Energia Domestica) e a livello di distretto energetico;
− Adeguamento delle tecnologie del laboratorio alle nuove soluzioni IT (validazione delle funzioni, verifica dei risultati );
− Evoluzione del simulatore di campo, necessario per validare quanto non è possibile condurre in campo reale e, per quanto possibile, valutare replicabilità/scalabilità delle soluzioni in contesti differenti;

La possibilità di operare su scala locale, implementando funzioni in ambiente reale e simulato per le utenze residenziali/terziario, e su scala territoriale o d’area simulando scenari in ambiente virtuale nel caso di test su distretti, offre la possibilità di valutare gli effetti dell’introduzione di nuove tecnologie in scenari con gradi di complessità crescente. Con un’architettura basata su distretto virtuale, è altresì possibile verificare l’impatto sulla rete elettrica in termini di Power Quality e Hosting Capacity, tenendo in considerazione differenti scenari di mercato.

Al termine del triennio di ricerca si disporrà di strumenti in grado di ottimizzare i profili di scambio con la rete a livello di singola unità, comprensiva di funzioni di monitoraggio e controllo da remoto (per esempio tramite app su dispositivo mobile). L’attività comprende inoltre lo sviluppo di strumenti per il post-processing dei dati, analisi statistica e indicatori di valutazione delle performance energetiche a livello di singola unità, complesso di utenze miste e aree distrettuali.

L’aggiornamento dell’hardware domotico e l’integrazione del sistema di accumulo elettrochimico permetteranno di disaccoppiare almeno parzialmente i consumi e la produzione all’interno dell’utenza dagli scambi di potenza tra la stessa e la rete. La modifica dell’attuale sistema domotico interesserà sostanzialmente i gateway e permetterà di installare componentistica di nuova generazione (sensori ed attuatori per integrare, ad esempio, la gestione dell’illuminazione in funzione della luce esterna e di altri parametri), mantenendo la compatibilità con il sistema già presente.

Gli sviluppi funzionali trarranno vantaggio dalle competenze di SSE circa gli aspetti relativi al mercato, le abitudini dell’utente e l’esercizio della rete di distribuzione, per l’individuazione di scenari di mercato plausibili e per la valutazione dei benefici che azioni di Demand Response possono introdurre nel sistema elettrico e negli scambi energetici tra aree distrettuali.

Con riferimento alle tre macro-attività sopra delineate nel PAR 2015 sono stati avviati i seguenti sviluppi principali: 

Gestione pompe di calore tramite comandi IR da remoto con l’obiettivo di sfruttare al meglio la tecnologia Inverter delle pompe di calore, oggi controllata con una logica ON/OFF che comporta un maggiore dispendio energetico. L’aggiornamento hardware consente, inoltre, di poter implementare le seguenti funzioni di alto livello:

Ottimizzazione dell’impianto termico dell’utenza: evoluzione della gestione bi-combustibile, in grado di tenere conto del profilo comportamentale dell’utente (riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria) e dei transitori termici dei sistemi garantendo al contempo un buon livello di benessere termo-igrometrico.

Controllo dinamico delle pompe di calore in funzione di segnali esterni: la diffusione del condizionamento basato su vettore elettrico concretizza la possibilità di implementare schemi di mercato innovativi per servizi locali e di sistema. 

Integrazione del controllo della ricarica di veicoli elettrici da WallBox: funzione per la gestione ottimizzata della ricarica del veicolo elettrico, rispettando i limiti di potenza per l’utenza complessiva e pianificando la ricarica in funzione delle esigenze di utilizzo del veicolo. 

Progettazione e avvio dello sviluppo di un software di simulazione dello storage locale per sviluppare le funzioni di gestione dedicate a:

– Ridurre i picchi di assorbimento, al fine di limitare la potenza impegnata (introduzione delle nuove tariffe, che vedono un incremento della componente potenza);
– Massimizzare gli autoconsumi in presenza di generazione locale (anche non programmabile).

Sviluppo di un emulatore di V2H (Vehicle to Home) per integrare la gestione della batteria del veicolo elettrico nella gestione energetica dell’utenza.

A integrazione, sono state condotte analisi dettagliate su profili di consumo di utenti reali, in abbinamento a produzione FV e sistemi di accumulo, ed è stata avviata una discussione sulle potenziali sinergie tra rete di distribuzione elettrica e infrastruttura di comunicazione basata su fibra ottica.

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