KNX per la gestione delle energie rinnovabili. Massimo Valerii Presidente KNX Italia Sheraton Nicolaus Hotel Bari 15 Marzo 2011

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1 KNX per la gestione delle energie rinnovabili Massimo Valerii Presidente KNX Italia Sheraton Nicolaus Hotel Bari 15 Marzo 2011

2 Il risparmio e l'efficienza energetica si ottengono... Riducendo i consumi di energia Controllando in modo efficiente l'uso dell'energia Impiegando sistemi efficienti per la produzione dell'energia Utilizzando fonti rinnovabili Page No. 2

3 Fonti non rinnovabili A differenza di quelle rinnovabili, queste fonti energetiche non sono inesauribili. Sono infatti costituite da giacimenti enormi ma pur sempre limitati e non ricostruibili perché accumulati in periodi di tempo molto lunghi, dell ordine di milioni di anni. Fonti rinnovabili Le energie rinnovabili sono quelle fonti di energia non esauribili nella scala dei tempi umani o che riescono a rinnovare rapidamente la loro disponibilità dopo che sono state sfruttate. Tutte derivano più o meno direttamente dall energia solare. Page No. 3

4 Perchè esiste una relazione tra building automation e fonti rinnovabili? Page No. 4

5 Acquisizione Acquisizione, memorizzazione ed elaborazione di parametri elettrici, dati di produzione e consumo dell'energia con impostazione di soglie di allarme; Rilievo Radiazione solare Temperatura Umidità Velocità e direzione del vento Luminosità Pioggia Page No. 5

6 Analisi ed azionamenti Azionamento di scenari automatici su eventi Monitoraggio della produzione dell'impianto e calcolo in tempo reale dei profitti generati Gestione carichi elettrici Comunicazione Funzione di teleallarme attraverso , SMS, voce e visualizzazione Trasmissione dei dati a distanza a server di raccolta dati Telelettura della produzione di energia Page No. 6

7 Sicurezza Videocontrollo dell'impianto attraverso l'impiego di telecamere IP Funzione di sicurezza: antifurto ed antintrusione Page No. 7

8 I sistemi di produzione da fonte rinnovabile hanno bisogno di controllo: 7 giorni su 7-24 ore al giorno. Occorre pensare al monitoraggio, alla diagnosi, agli allarmi, ai report per consentire interventi mirati e immediati minimizzando i costi di O&M (gestione e manutenzione) e ottimizzando l efficienza. Page No. 8

9 Componenti critici di un impianto Fotovoltaico Pannelli Inseguitori PLC Inverter centralizzati String combiner box Unità di Trattamento Aria Trasformatore MT Relè di protezione Contatori di energia UPS Page No. 9

10 I numeri di un impianto da 1MW I NUMERI PANNELLI MOTORI LINEARI DI INSEGUIMENTO 18 STRING COMBINER BOX 18 INVERTER DA 55 kw Page No. 10

11 OGNUNO DI ESSI PUO GUASTARSI IN QUALSIASI MOMENTO... E POSSIBILE NON ACCORGERSENE PER LUNGO TEMPO Page No. 11

12 Usando una terminologia domotica ho bisogno di gestire: Eventi Allarmi Scenari Pianificazioni temporali Logiche Storico di eventi/grandezze Page No. 12

13 LA SOLUZIONE: + GATEWAY DI INTEGRAZIONE Page No. 13

14 Obiettivi Sistema Aperto Comunicazione garantita con i più diffusi sistemi di conversione e contabilizzazione dell'energia nonché con sensori standard per la misura di parametri ambientali. Dettaglio delle informazioni tecniche ed economiche Informazioni precise e dettagliate sulla produzione di energia, sul suo efficiente utilizzo e sui profitti e risparmi economici generati. Manutenzione efficiente Informazioni in tempo reale degli impianti monitorati per interventi di manutenzione mirati e tempestivi. Gestione dello storico dei dati Storici a lungo termine dei dati degli impianti monitorati con un efficace sistema di consultazione. Integrazione con sistemi di home e building automation La comunicazione con sistemi di automazione dell'edificio è una funzione strategica che apre la possibilità di gestire carichi, attuare politiche energetiche, avviare scenari domotici, aumentare l'efficienza energetica dell'edificio. Page No. 14

15 Energia solare Dalla energia associata alla radiazione solare emessa è possibile ottenere energia termica o, attraverso la tecnologia fotovoltaica, energia elettrica. Page No. 15

16 Page No. 16

17 Fotovoltaico Il sistema deve comunicare con gli Inverter fotovoltaici presenti sul mercato attraverso porte di comunicazione seriali RS-232 o RS-485 e di acquisirne le seguenti grandezze: Contatore di Energia Progressivo Potenza istantanea (DC) Potenza istantanea (AC) Tensione, Corrente (DC) provenienti dai moduli fotovoltaici Tensione, Corrente (AC) erogata Stato di funzionamento Controllo di stringa Page No. 17

18 Il sistema di monitoraggio di temperature con impostazione di soglie di allarme e rilevare parametri ambientali: Radiazione solare Temperatura Moduli Temperatura Ambiente Temperatura quadro elettrico Umidità Luminosità Pioggia Il sistema deve segnalazione di necessità di pulizia dei vetri di protezione dei moduli e pannelli ed eventuale azionamento di sistemi di lavaggio o raffreddamento dei moduli; Gestire carichi elettrici; Gestire la protezione dal furto. Page No. 18

19 Il sistema Solare Termico I pannelli solari (A) hanno al loro interno dei tubi in cui scorre un liquido (acqua + antigelo) che quando è esposto al sole si scalda. Una centralina (B) misura la temperatura raggiunta dal liquido nel pannello e quella dell acqua contenuta all interno del serbatoio. Se il liquido nei pannelli è più caldo dell acqua del serbatoio, la centralina fa partire una pompa (C) che spinge il liquido all interno del circuito in modo da farlo passare attraverso una serpentina interna al serbatoio. Attraverso tale serpentina (D) avviene il passaggio del calore dal liquido all acqua del serbatoio, che entra quindi nel circuito dell acqua sanitaria della casa (E). Page No. 19

20 Page No. 20

21 Il sistema deve acquisire i dati dai contabilizzatori di calore presenti in impianto attraverso modulo di acquisizione KNX che consentirà di acquisire: Energia termica [calorie] in uscita dal collettore solare L'energia elettrica [kwh] consumata dalla pompa di circolazione. Le temperature di andata e ritorno del collettore solare Page No. 21

22 Il sistema Solar Cooling Dall acqua calda a bassa temperatura (70-95 C) prodotta dagli impianti solari termici, si può ottenere, con l abbinamento degli assorbitori, acqua refrigerata a 7 C ideale per realizzare la climatizzazione estiva. Tale processo prende il nome di: Solar Cooling Page No. 22

23 Page No. 23

24 Energia termica in ingresso Assorbitore di calore Energia frigorifera in uscita Energia elettrica assorbita Page No. 24

25 Il sistema deve acquisire i contabilizzatori di calore presenti in impianto attraverso modulo di acquisizione KNX che consentirà di leggere: Energia termica [calorie] in entrata alla pompa di calore Energia termica [calorie] in uscita dalla pompa di calore Energia elettrica utilizzata dall'assorbitore di calore [kwh] Tutte le grandezze acquisite permetteranno un calcolo di efficienza del sistema Solar Cooling. Page No. 25

26 Energia eolica L'energia eolica è il prodotto della conversione dell'energia cinetica del vento in elettrica. Prima tra tutte le energie rinnovabili per il rapporto costo/produzione è stata anche tra le prime fonti energetiche rinnovabili usate dall'uomo Page No. 26

27 Page No. 27

28 Il sistema deve comunicare con gli Inverter Eolici presenti sul mercato attraverso porte di comunicazione seriali RS-232 o RS-485 e di acquisirne le seguenti grandezze: Contatore di Energia Progressivo Potenza istantanea (AC) fornita dal generatore elettrico della turbina Potenza istantanea (AC) erogata Tensione, Corrente (AC) fornita dal generatore elettrico della turbina Tensione, Corrente (AC) erogata Stato di funzionamento. Deve essere inoltre in grado di acquisire grandezze provenienti da varie tipologie di dispositivi in commercio con uscita 4..20mA 0..10V 0..20V 0..1V 0..5V PT100 per la rilevazione della Direzione e dell'intensità del Vento. Page No. 28

29 Energia geotermica L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia rinnovabile. Page No. 29

30 Energia scambiata con il terreno Pompa di calore geotermica Energia in uscita Energia elettrica assorbita Sonde geotermiche Page No. 30

31 Il sistema deve comunicare con contabilizzatori di calore KNX che consentiranno di calcolare e/o acquisire: Potenza d'estrazione media per metro di sonda Energia annuale estratta per metro sonda Energia annuale iniettata per metro sonda (energia solare) Energia termica annuale prodotta dalla pompa di calore Coefficiente di prestazione (COP) medio senza pompe di circolazione Coefficiente di prestazione (COP) medio con pompe di circolazione Livello di temperatura medio all'uscita del condensatore Livello di temperatura medio all'entrata dell'evaporatore Valori di portata Temperature di mandata e di ritorno Energia elettrica assorbita dalla pompa di calore Page No. 31

32 Grazie per la Vostra attenzione... Page No. 32

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