Presentazione descrittiva dei sistemi di Efficienza e Risparmio Energetico Inteligens e il sistema di monitoraggio Illumina

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1 Presentazione descrittiva dei sistemi di Efficienza e Risparmio Energetico Inteligens e il sistema di monitoraggio Illumina Tipologia di Intervento Risparmio Energetico nei consumi di elettricità Tecnologia applicata Sistema Inteligens e piattaforma Illumina Novembre 2016 Redazione e presentazione: ekogreenpower.it L unica energia che può essere risparmiata è quella sprecata

2 1. Introduzione Scopo principale del presente documento è di illustrare brevemente le potenzialità di applicazione della nuova tecnologia Inteligens abbinata al sistema di misura e monitoraggio Illumina entrambi applicati nei progetti innovativi di Risparmio Energetico nei consumi di elettricità derivanti da impianti di media e alta complessità ad alto consumo di energia (maggiori di kwh/anno). Sempre più clienti richiedono ad oggi prestazioni specialistiche (Audit Energetici) atti ad individuare gli interventi più idonei per il Risparmio Energetico per le fonti principali di energia quali Gas, Elettricità ed Acqua. Tra questi l Elettricità rappresenta uno dei maggior costi per un attività operativa (industriale e/o commerciale) il cui prezzo al kwh è in constante aumento. I consumi di elettricità sono di natura complessi e derivanti da molteplici fattori e/o dispositivi elettrici che ne rendono spesso difficile sia l analisi puntuale sia l individuazione di soluzioni che permettano di ottenere dei risparmi energetici significativi tecnicamente ed economicamente sostenibili. Le attuali tecnologie di Risparmio Energetico di natura elettrica mirano ad aumentare l efficienza di sole alcune parti dell intero sistema elettrico (come per esempio l installazione di lampade a LED o l installazione di motori elettrici ad alta efficienza ed Inverter) che possono incidere per il % nella totalità dei consumi di una struttura completa. La domanda da sottoporci è la seguente: Come poter mettere in efficienza la totalità o la maggior parte dell impianto di una struttura complessa in modo innovativo, semplice ed economicamente realizzabile (sino ad oggi non resa possibile)? Una risposta a questo quesito ad oggi è possibile grazie alla prototipazione, realizzazione e messa in commercio, di un dispositivo denominato Inteligens che permette di diminuire gli sprechi di energia elettrica sulla totalità dei carichi sia semplici che complessi. Grazie a questa nuova tecnologia è oggi possibile ipotizzare di ridurre i consumi elettrici dal 8% sino al 30%: dall attività di ristorazione sino all industria. Abbinato al dispositivo Inteligens vi è la piattaforma di controllo, misura e monitoraggio denominata Illumina (perfettamente integrata nel dispositivo) che permette di misurare, memorizzare (su Cloud) i dati elettrici dell utenza sotto efficienza e visualizzare dati e grafici attraverso una Piattaforma Web (illuminaanalytics.com) semplice e completa allo stesso tempo. Grazie ad Illumina è possibile in ogni istante (in tempo reale) conoscere con precisione il risparmio energetico ante-operam e postoperam, grazie ad un dedicato Algoritmo di Analytics che elabora i dati elettrici principali e calcola la potenza risparmiata istante per istante. Figura 1 Illumina - Web pag. 2

3 2. Inteligens Descriviamo in termini generali il principio di funzionamento di Inteligens per comprendere dove può essere applicato. Possiamo definire Inteligens come un ottimizzatore di flusso di potenza che riduce il consumo di energia degli impianti elettrici mediante regolazione e stabilizzazione dei parametri di rete. Inteligens assicura la corretta Tensione di Alimentazione, l attenuazione degli Spike (picchi) elettrici, la mitigazione delle armoniche (dannose per l elettronica) e l ottimazione del fattore di potenza cosphi. Ne deriva: Un risparmio fino dal 8% al 30% sulla bolletta energetica Un aumento della vita media dei dispositivi fino al 50% Paghiamo il 20% di energia in più Circa il 90% dei consumatori elettrici paga molto di più di quanto effettivamente hanno bisogno. L Alimentazione Elettrica non è ottimizzata e tutti i dispositivi sono sovra alimentati. elettrici e ci accorgiamo del grosso spreco energetico che ne deriva. Garantire la corretta Tensione di Alimentazione Una tensione di Alimentazione di alta qualità è fondamentale per risparmiare energia. Il regolatore Inteligens assicura che la tensione di Alimentazione degli impianti sia sempre ottimale, consentendo una notevole riduzione dell'energia consumata e delle emissioni nocive. I dispositivi elettrici sono soggetti a notevoli variazioni della Tensione di Rete durante l arco della giornata; tali variazioni possono raggiungere il 10%, aumentando i consumi energetici del 21%. Nel grafico di Figura 1 sono mostrati i livelli di Tensione di Alimentazione di Rete secondo lo standard EU ed il range di variazione Massimo/Minimo 230Volt ± 10% (Standard IEC 60038). Tutte le utenze elettriche sono progettate per lavorare correttamente in questo range di Tensione. Inteligens ottimizza la tensione di Alimentazione ad un valore programmabile tipicamente tra 218/220 Volt 253 Volt - massimo Valore EU Perché ottimizzare la potenza? I dispositivi elettrici come motori, condizionatori e lampade di illuminazione diventano inefficienti se alimentati con tensioni superiori a quella nominale. Per esempio le lampade di illuminazione se alimentate a 240 Volt possono danneggiarsi appena dopo 550 ore di funzionamento invece di Immaginiamo di moltiplicare questo effetto per tutti i dispositivi Risparmio Standard Inteligens 230 Volt Livello standard 220 Volt - Livello Ottimale 207 Volt - minimo Valore EU pag. 3 Figura 2 - Grafico dei livelli di Tensione EU secondo norma IEC Standard ed ottimizzato

4 La Tecnologia Inteligens permette a tutti i dispositivi elettrici di lavorare ad un determinato punto di lavoro in Tensione fisso ed ottimizzato non suscettibile di variazioni come invece avviene con l Alimentazione diretta da Rete. Le regolazioni interne del dispositivo avvengono in modo dinamico, si adattano ad ogni tipo di Alimentazione ad ogni istante, il tutto in alta frequenza a 20 khz (aspetto innovativo e fondamentale di Inteligens ) con regolazione PWM (Pulse Width Modulation) che permette di ottenere un efficienza elettrica >99.5 %. Le regolazioni ed ottimizzazioni implementate da Inteligens sono: ottimizzazione Tensione di Rete Nella Figura 2 è rappresentato il grafico con i valori di Tensione (Volt) di ingresso e uscita ad Inteligens (misurati e visualizzati attraverso Illumina ) dove è possibile osservare come la tensione di Alimentazione di Rete sia soggetta a forti variazioni durante l arco della giornata e spesso di molto superiori rispetto alla soglia standard di 230 Volt. mitigazione armoniche Tensione e Corrente dalla Rete 230 Volt attenuazione Spike Inteligens Figura 3 - Diagramma Vin/Vout Inteligens esempio di ottimizzazione tensione e riduzione Spike (grafico estratto da Illumina) ottimizzazione fattore di potenza Standard pag. 4

5 3. Illumina Illumina è un sistema basato su Web Cloud di misura, memorizzazione e visualizzazione dei parametri elettrici per il monitoraggio ed il controllo delle prestazioni di Risparmio Energetico. Attraverso opportuni sensori (di Tensione, Corrente, Potenza, Energia..etc) Illumina legge e memorizza i dati da ogni tipologia di dispositivo elettrico attraverso il protocollo di comunicazione Modbus/TCP. memorizzazione dei dati permette poi la successiva elaborazione e visualizzazione attraverso qualunque Browser Internet, oltre alla visualizzazione dei dati elaborati secondo algoritmi specifici (Modelli di Analytics) per le analisi di dettaglio o per una Manutenzione Predittiva (Predective Maintenance). Illumina La e stato creato in conformità con le norme e direttive Europee, Italiane ed Internazionali. D. Lgs. 102/2014 Recepisce la direttiva europea sull efficienza energetica. La determinazione accurata del risparmio attraverso la piattaforma software Illumina fornisce risposte importanti sul consumo energetico, permettendo di migliorare la gestione e raggiungere livelli più elevati di risparmio di energia. Un insieme crescente di dati dimostrano che Misure e Verifiche portano a livelli significativamente più elevati di risparmio oltre ad una maggiore persistenza nel tempo ed a più bassa variabilità. La misura in tempo reale, realizzata seguendo le norme e direttive, fornisce un significativo risultato diagnostico che permette di validare i risparmi efettivi ottenuti grazie all installazione di dispositivi di efficientamento energetico (MdEE). Illumina è anche un importate strumento per realizzare Audit Energetici Real Time. IPMVP Protocollo Internazionale di Misura e Verifica (a norma Dir. 2012/27/CE) EN Norma di attuazione decreto 102; definisce le competenze dell auditor energetico ITALIA Allegato 2 D. Lgs 102/2014 CE Direttiva 2012/27/CE IPMVP Option C Option C Tramite un analizzatore si valutano le prestazioni energetiche dell intero edificio EN Modalità e Procedure per Audit Energetico VDE AR Verifica del risparmio a norme 2012/27/CE e IPMVP pag. 5 Figura 4 - Standard di Illumina

6 La verifica del Risparmio Energetico con Alcuni Screenshot di Illumina Illumina Un aspetto importante di qualsiasi Tecnologia di Risparmio energetico di tipo elettrico è comprenderne le reali prestazioni nel tempo a seconda del tipo di applicazione o di carico. Infatti molto spesso le prestazioni dipendono dal tipo e dalle caratteristiche del carico elettrico spesso variabili nel tempo e non prevedibili a priori. Da qui l esigenza di sviluppare un sistema Real-Time che, in base alla lettura di determinati parametri elettrici misurati a monte e a valle del dispositivo di Risparmio Energetico, permetta di calcolare con precisione l effettivo beneficio in funzione del carico elettrico istantaneo. Attraverso la raccolta dati provenienti dai sensori a bordo macchina, Illumina è in grado, con opportuni Modelli di Analytics, di elaborare e presentare valori e grafici significativi. Il modello applicato per la verifica in tempo reale del Risparmio Energetico, attraverso l applicazione del dispositivo Inteligens, è ottenuto elaborando i dati di ingresso e di uscita al dispositivo permettendo il calcolo della Potenza Elettrica risparmiata (kw) rispetto alla situazione ante-operam. Questo tipo di approccio permette di verificare in ogni istante gli andamenti di Risparmio Energetico ed il successivo calcolo dell Energia Risparmiata (kwh). energia utilizzata e risparmiata (verde) Grafico Corrente (A) e Tensione (V) Principali Caratteristiche di Illumina Piattaforma Web Cloud Campionamento dati con cadenza da 1sec fino a 30sec. (selezionabile) Implementazioni di Modelli di Analytics Predective Maintenance (Manutenzione predittiva) Grafico Risparmio Energetico istantantaneo pag. 6

7 4. Addizionalità La tecnologia Inteligens rappresenta un modo innovativo per ottenere Risparmio Energetico rispetto alle soluzioni standard presenti oggi sul mercato. È difficile in effetti trovare un elemento di paragone attualmente già presente sui quali basare dei confronti. Tuttavia è possibile illustrare dei paragoni che mettono in risalto alcune differenze importanti, in termini di Risparmio Energetico ed efficienza, rispetto ad alcuni apparati elettrici/elettronici che possono essere impropriamente accostati a questa nuova tecnologia. Un primo paragone può essere fatto rispetto ai semplici autotrasformatori riduttori i quali possono solamente abbassare la tensione di Rete di un rapporto costante e non garantire il maggior risparmio energetico oltre a non garantire il corretto range di tensione di Alimentazione come prescritto dalla norma IEC (230Volt ± 10%). Un secondo paragone è rispetto ad un semplice stabilizzatore di tensione i quali permettono solo di stabilizzare uniformemente la tensione di Rete ad un valore prefissato pari a 230Volt non permettendo quindi di ottenere dei benefici di Risparmio Energetico. In entrambi gli esempi di cui sopra occorre considerare, inoltre, anche il maggior rendimento elettrico (R) di Inteligens definito come : R = Potenza resa Potenza assorbita = Potenza resa Potenza resa + Perdite dovuto all utilizzo combinato della tecnica PWM in alta frequenza a caratteristica di uscita lineare con componenti elettronici di ultima generazione. Di seguito in Tabella 1 riportiamo dei dati che mettono a confronto le Tecnologie ad oggi presenti sul mercato: Tabella 1- Confronto Inteligens con altre soluzioni standard Tecnologia Risparmio Rendimento Stabilizzazione Inteligens ٧ 99.5 % ٧ Autotrasformatore ٧ (*) 96 % x riduttore Stabilizzatore di Tensione x 96 % ٧ (*) non può garantire il massimo risparmio energetico. In termini di scelte progettuali degli Ingegneri ad oggi non sono previste alternative rispetto a quanto offerto dalla tecnologia Inteligens se non per quanto espresso nel paragrafo 1 ovvero l installazione di lampade a LED, l installazione di motori elettrici ad alta efficienza oltre all installazione di Rifasatori (quest ultimo idoneo solamente per abbattere l energia reattiva). Le alternative ad oggi riguardano solo l efficientamento di alcune porzioni di impianto elettrico (con altre tecnologie). Di fatto Inteligens rappresenta un nuovo metodo di Risparmio Energetico,applicabile su un grande percentuale di carichi elettrici di impianto, sino ad oggi non conosciuto o offuscato da altre tecnologie già incentivate (esempio il Fotovoltaico). pag. 7

8 5. Cosa si può misurare Inteligens a bordo macchina fornisce già tutti gli apparati elettronici per poter rilevare e misure le seguenti grandezze elettriche sia in uscita che in ingresso: Tensione di Uscita (Vout) Tensione di Ingresso (Vin) Corrente di Linea e Corrente di Fase (A) Potenza Apparente ( kva) Potenza Reale (kw) Potenza Reattiva (kwr) Fattore di potenza Cosphi Energia (kwh) Modulazione PWM (%) 6. Applicazioni Uno dei grandi vantaggi offerti dalla tecnologia Inteligens è rappresentata dalla versatilità di carattere orizzontale ovvero può esse applicato a diverse tipologie di carichi elettrici più o meno complessi. 7. Produzione Inteligens è un prodotto 100% Made in Italy realizzato a Nova Milanese (MI) dalla società Lyte and Lyte la quale è stata la prima ad immettere sul mercato Italiano una tecnologia di queste caratteristiche. Ad oggi Inteligens è prodotto secondo quattro modelli speciali ognuno dei quali idoneo per le seguenti tipologie di carichi elettrici: Inteligens TX: per l illuminazione Inteligens TK: per cucine elettriche industriali Inteligens TC: per gruppi Chiller Inteligens GP: per carichi elettrici misti Le potenze disponibili per singolo dispositivo vanno da un minimo di 3kW fino ad un massimo di 300 kw. Le principali applicazioni sono in: Hotel Aeroporti Pubblica illuminazione Centri Sportivi Centro Commerciali Industria Fast Food Possono essere messi in efficienza più carichi elettrici contemporanei o singolarmente; dai gruppi di condizionamento Chiller ai motori industriali sino alle moderne friggitrici nei Fast Food (etc..) -- pag. 8