Microrete autosufficiente di moduli edilizi alimentata da energia solare - PVZEN

Traettoria Tecnologica

Col SET-Plan si evidenziano sinergie del presente progetto con 5 delle 10 azioni per accelerare le trasformazioni del sistema energetico e la crescita economica; in particolare, con i punti:
1. sostenere la leadership tecnologica europea nelle energie rinnovabili;
2. ridurre i costi di tecnologie chiave come fotovoltaico e accumulo;
3. creare tecnologie per smart home con soluzioni smart per consumo e generazione locale;
4. aumentare resilienza, sicurezza e smartness del sistema energetico;
5. sviluppare nuove tecnologie per l’efficienza energetica negli edifici.
Nella SEN si afferma che la tecnologia fotovoltaica, alla base di tale progetto, è caratterizzata da un elevato potenziale sfruttabile tra le fonti rinnovabili con ulteriore possibilità di riduzione dei costi.
Inoltre, l’impiego di energia rinnovabile si deve accoppiare con l’opportuna progettazione degli involucri e l'efficienza energetica degli edifici, in linea con l'applicazione dei decreti che introducono nell’ordinamento nazionale la Direttiva 2010/31/UE, elevando i requisiti per gli edifici privati di nuova costruzione (NZEB - edifici ad energia quasi zero) dal 2021.

Descrizione dell'attività

Il progetto integra l’energia solare da conversione fotovoltaica (ed eventualmente solare termica) con l’accumulo elettrochimico (ed eventualmente termo/chimico) per garantire continuità e qualità della fornitura di energia ad utenze residenziali e del settore terziario, realizzando un sistema autonomo, cioè non connesso ad alcuna rete energetica (elettrica, teleriscaldamento, gas naturale).
L’edificio che ospita le utenze residenziali e/o terziarie sarà progettato in modo che gli involucri, sostituibili per sperimentazione, siano ad alta efficienza energetica secondo i concetti di classe energetica e/o casa passiva. Il fabbisogno per riscaldamento invernale e raffrescamento estivo sarà esiguo. I materiali, la forma e le dimensioni dei componenti dell’involucro edilizio costituiscono la chiave per ottenere queste prestazioni.
Si prevede di impiegare sistemi energetici alimentati da energia elettrica per soddisfare tutte le utenze, inclusa la climatizzazione degli ambienti e la produzione di acqua calda sanitaria, quali pompe di calore ad azionamento elettrico, e di utilizzare come generatori soltanto moduli fotovoltaici con sistemi di accumulo.
Per realizzare questa situazione di autosufficienza è previsto un idoneo sistema di controllo. Data la presenza di molte grandezze fisiche legate alla risorsa solare e all’ambiente esterno, alle condizioni microclimatiche degli ambienti interni, alle tensioni, correnti e potenze degli apparecchi elettrici, si richiedono misurazioni precise ed affidabili nel tempo per poter gestire questo sistema complesso. L’unità abitativa presenterà due ambienti climatizzati (sala riunioni e sala studio).

Risultati attesi

Le logiche di carica/scarica degli accumuli e di regolazione del sistema complessivo (edificio, impianti di climatizzazione, sistema energetico, impianti fotovoltaici ed accumuli di energia) saranno ottimizzate attraverso la creazione di algoritmi in grado di definire il corretto dispacciamento dei flussi di energia tra i generatori, i convertitori, gli accumuli e le utenze. Tutti questi flussi energetici saranno misurati, contabilizzati con prezzi dinamici e confrontati con i prezzi di acquisto dell’elettricità dalla rete pubblica. L’obiettivo è di simulare la vendita e l’acquisto di pacchetti di energia, in modo da verificare la possibilità di generare un’economia locale. I dati raccolti attraverso il monitoraggio saranno analizzati con opportune tecniche di machine learning, per condurre analisi di gestione e diagnosi energetica durate l’esercizio. L’applicazione di tali tecniche per l’identificazione di profili di carico tipici potrà coadiuvare la definizione di strategie per la gestione ottimale della domanda energetica e promuovere procedure di Demand Response da parte degli occupanti.

Parole chiave

• Energie rinnovabili intermittenti
• accumulo a breve e lungo termine
• edifici autosufficienti,
• misura e gestione elettronica della produzione e del consumo elettrico per una nuova economia locale.

Nel progetto PVZEN sono coinvolti docenti dei Dipartimenti DAD (Proff. Daniela Bosia e Guido Callegari) e DET (Proff. Alessio Carullo, Simone Corbellini e Alberto Vallan), che si occuperanno della progettazione ed allestimento delle unità abitative (DAD) e del sistema di rilevamento di tutte le grandezze fisiche di interesse (DET).