Smart City + Strumentazione industriale

Protocollo di Kyoto Decreto legislativo 102/14 Obiettivi 2020 Consumi finali Obblighi richiesti Incentivi Obiettivi 2050 Near zero emission building Riqualificazione Mobilità elettrica Smart energy Roadmap Mezzi per il raggiungimento degli obiettivi La tecnologia ci dà una mano Conoscere per operare Tipologia di dati monitorati Acquisizione di dati di processo Qualità delle misure Analisi dei dati Manutenzioni

Abbinabile a qualsiasi impianto già installato, Nimbus Hybrid è la soluzione ideale in caso di ristrutturazioni perché, sfruttando l’energia gratuita contenuta nell’aria, migliora le performance delle caldaie già esistenti abbattendo il costo della bolletta. Nimbus Hybrid Universal è il sistema a pompa di calore aria/acqua che si può abbinare a qualunque caldaia mista tramite il modulo idraulico universale per il riscaldamento domestico. E’ un prodotto che può essere installato agevolmente anche con caldaie di vecchia generazione ed è quindi una soluzione particolarmente adatta alle ristrutturazioni. Più risparmio economico grazie all’energia gratuita che proviene dall’aria Costituito da un modulo ibrido e da una pompa di calore 4, 6 o 8 kW, Nimbus Hybrid Universal sfrutta il generatore preesistente e l’energia gratuita rinnovabile utilizzata dalla pompa di calore. La tecnologia della pompa di calore, grazie ad un COP fino a 4.3, permette di riscaldare la casa prendendo fino al 70% dell’energia dal calore dell’aria esterna. L’intelligenza del sistema è racchiusa nell’”Energy Manager”, una centralina in grado di scegliere il generatore più performante da attivare in base alle condizioni esterne e la richiesta di calore interna. In questo modo potrà essere attivata la pompa di calore, la caldaia, oppure entrambi i generatori secondo le necessità di ottimizzazione. Nimbus Hybrid Universal guarda al futuro e alle energie rinnovabili grazie ad un collegamento dedicato per un’eventuale sistema fotovoltaico ed è dotato di una funzione fotovoltaica ad hoc per massimizzare lo sfruttamento di energia elettrica autoprodotta.Il comfort è garantito non solo in inverno, ma anche in estate grazie al kit cooling accessorio che è indispensabile sia in caso di sistema a unico circuito per caldo/freddo che in caso di sistema a due circuiti separati uno per il caldo e l’altro per il freddo. Con un’unica macchina si assicura quindi al cliente il benessere durante tutto l’anno.Il sistema è stato concepito per avere il minor impatto per l’abitazione: compattezza, flessibilità d’installazione, silenziosità e contiene tutti gli accessori per l’installazione inclusi. Il gestore di sistema Sensys per una migliore efficienza e affidabilità Tenere sotto controllo l’intero impianto è semplice con il gestore di sistema Sensys incluso di serie, che svolge anche la funzione di termostato ambiente contribuendo sia al comfort che al risparmio lavorando in sinergia con la sonda esterna (inclusa di serie nel pacchetto). Inoltre, il Sensys permette di monitorare i consumi, di effettuare una programmazione oraria e settimanale, di impostare i costi dell’elettricità e del gas (indispensabili per una gestione efficace dell’impianto).Infine lo scambiatore a piastre in acciaio inox, integrato nell’unità esterna, garantisce affidabilità e durata nel tempo; i kit exogel, le valvole e il filtro, che sono sempre inclusi nel prodotto, assicurano inoltre protezione contro il rischio di congelamento e di depositi di sporcizia.

Dall’esperienza Daikin, leder nei sistemi di climatizzazione e riscaldamento, nasce un nuova soluzione in grado di rivoluzionare le regole del mercato dei sistemi per la produzione di acqua calda: si tratta dello scaldacqua in pompa di calore ECH2O, che unisce il know how dell’azienda nelle tecnologie in pompa di calore e nella tecnologia di accumulo di calore. Lo scaldacqua in pompa di calore di Daikin è composto da due unità: una motocondensante esterna con controllo a inverter e un serbatoio di accumulo del calore. Disponibile in due modelli (da 300 L e 500 L, a seconda del fabbisogno di acqua calda sanitaria) lo scaldacqua in pompa di calore ECH2O vanta ben quattro modalità di regolazione per rispondere a tutte le esigenze e abitudini di consumo. Grazie all’interfaccia integrata del pannello di controllo, la programmazione è semplice e intuitiva: 1. Modalità ECO: è la soluzione più economica in assoluto. Questa modalità funziona solamente in pompa di calore, con una riduzione notevole del consumo energetico. 2. Modalità AUTO: funziona nello stesso modo della modalità ECO. Tuttavia, in caso di bisogno, la resistenza elettrica integrata nel sistema è abilitata a entrare in funzione per garantire un comfort ottimale in tutte le situazioni. Con questa modalità, la priorità viene data al funzionamento termodinamico per favorire al massimo la parte svolta dalla pompa di calore. Tale modalità è ideale per una famiglia, poiché è possibile programmare gli orari nei quali ci sono maggiori esigenze di acqua calda per il comfort di tutti. 3. Modalità SILENZIO: l'unità esterna della pompa di calore funziona a potenza ridotta, quindi il livello sonoro generato è inferiore. È possibile scegliere il programma AUTO durante la giornata e attivare il programma SILENZIO per la notte. 4. Modalità BOOST: se vi è l'esigenza di una grande quantità di acqua calda per una durata breve, è possibile attivare la modalità BOOST. In questo modo la pompa di calore e la resistenza elettrica ausiliaria funzioneranno contemporaneamente per raggiungere il più rapidamente possibile la temperatura impostata per l'acqua calda. La modalità è direttamente accessibile dall’accumulo azionando il tasto BOOST. Questo nuovo scaldacqua a pompa di calore consente di ottenere notevoli risparmi energetici: la tecnologia in pompa di calore permette di ottenere un rendimento stagionale del 123%; inoltre, la produzione istantanea d'acqua calda, grazie all'assenza di energia supplementare per il ciclo di disinfezione dell'acqua, produce altri guadagni in termini di consumo energetico. Il nuovo scaldacqua Daikin consuma quindi fino a 3 volte di meno rispetto a uno scaldacqua tradizionale elettrico. L’accumulo termico è costituito da due strati di polipropilene tra i quali è iniettata una schiuma di poliuretano, per garantire un isolamento perfetto dello scaldacqua. Nell’accumulo, uno scambiatore corrugato in acciaio inox, con una capacità di circa 29 L, è disposto su tutta la lunghezza dell'accumulatore per garantire una stratificazione perfetta e massimizzare l’efficienza nella produzione dell’acqua. Diversamente dagli accumuli tradizionali, l'acqua calda che si utilizza non viene immagazzinata nel serbatoio di accumulo, ma riscaldata istantaneamente mentre defluisce nel serbatoio. Il serbatoio di accumulo a vaso aperto viene riempito, in fase di installazione, con un’acqua chiamata "acqua tecnica": quest’acqua immagazzina l'energia e la restituisce in un secondo momento per riscaldare l'acqua calda sanitaria. L’acqua di rete, fredda, entra in uno specifico scambiatore corrugato e viene riscaldata secondo il principio della produzione istantanea. L'assenza di stoccaggio dell'acqua influisce fortemente sulla qualità dell'acqua sanitaria prodotta, che risulta pura. In tal modo si elimina completamente ogni rischio di legionella. L’isolamento del serbatoio è realizzato tramite due strati di polipropilene tra i quali è iniettata della schiuma di poliuretano (5,6 cm). Questa tecnologia non necessita di alcuna specifica protezione anticorrosione. Il polipropilene è anche una garanzia di lunga durata e robustezza (resistenza agli urti). Modularità e flessibilità L’unità da 500 L presenta grande flessibilità grazie alla predisposizione di uno scambiatore aggiuntivo, al quale è possibile collegare un sistema solare in pressione o un generatore ausiliario anche preesistente. Flessibilità e modularità rendono l’unità adatta sia a soluzioni residenziali che commerciali: collegando in parallelo più unità posso soddisfare grandi esigenze di acqua calda sanitaria. Semplicità di installazione e manutenzione L'unione della pompa di calore con il serbatoio di accumulo e l'assenza di apparecchiature come il vaso di espansione rendono molto più facile l'installazione di questo sistema. La compattezza consente inoltre l'installazione in spazi ridotti. I vantaggi dello scaldacqua ECH2O Daikin:  Prodotto compatto: ingombro al suolo ridotto, equivalente a quello di un frigorifero domestico.  Semplice da riempire e svuotare: il prodotto è stato pensato per essere semplice da installare, avviare e manutenere.  Manutenzione ridotta e componenti accessibili: l'assenza di stoccaggio di acqua calda sanitaria consente di ridurre notevolmente la manutenzione dell'apparecchio.  Accessibilità connessioni serbatoio: le principali connessioni del serbatoio di accumulo (collegamento frigorifero e collegamento idraulico) sono tutte disposte in alto, e quindi facilmente accessibili. È possibile collegare l’accumulo ai pannelli solari a svuotamento automatico Solaris DB (Drain-Back) posti sul tetto della casa. Il collegamento è semplice poiché lo scaldacqua ECH2O è dotato di uscite per l’impianto solare premontate in fabbrica. L’eccellente scambio termico e la semplicità di installazione e di utilizzo sono i principali vantaggi della soluzione a svuotamento automatico Solaris DB. L’accumulo da 500 L, in alternativa, può essere associato a pannelli solari pressurizzati Solaris P. Funzione Smart Grid per connessione al fotovoltaico L’installazione di una pompa di calore elettrica valorizza il lavoro dell’impianto fotovoltaico, per un miglior risultato in termini di comfort, investimento e autoconsumo. Accrescere la quota di autoconsumo grazie all’utilizzo di pompe di calore significa non solo valorizzare il proprio sistema fotovoltaico ma anche accrescere il proprio grado d’indipendenza energetica rispettando l’ambiente. La funzione Smart Grid consente di trasformare un surplus di energia elettrica proveniente dal fotovoltaico in energia termica stoccata nell’accumulo tecnico integrato. Lo stoccaggio di energia termica si attua a livello pratico tramite innalzamento a un livello superiore della temperatura dell’accumulo tecnico integrato.

Siamo di fronte ad un cambio di paradigma nel rapporto tra distributori ed utenti. Ciò però sta avvenendo in un contesto di tecnologie non completamente mature. Per quanto riguarda il mass‐market, le tecnologie che ad aprile 2015 possono dirsi consolidate consentono la gestione di una catena di comunicazione mediante GPRS. Nonostante le potenziali sinergie e i probabili minori costi della trasmissione RF, le esperienze finora svolte sulla catena di comunicazione via RF non consentono, alla data odierna, di effettuare deployment sul campo di numeri rilevanti di apparati. A ciò si aggiunge la scarsa disponibilità di mercato di misuratori con questa tecnologia.

I risultati e le analisi dimostrano che esistono diverse azioni che possono essere intraprese all’interno di un progetto di smart grids per aumentare il coinvolgimento e la partecipazione attiva degli utenti finali. Esse possono essere riassunte di seguito: l’utente finale non è una scatola nera, ma ciascuno di essi ha esigenze e aspettative diverse, che fanno sì che essi reagiscano in modo diverso agli stimoli provenienti dall’alto. La sensibilità al contesto in cui l’utente finale è inserito l’utente è fondamentale. L’uso di incentivi multipli (sia monetari sia non monetari) in combinazione ad altri fattori (come una modalità chiara di comunicazione) favoriscono la partecipazione attiva delle diverse tipologie di utenti finali.

Focus sull'Internet of Things, la tecnologia che prevede una rete IP di oggetti che può comunicare con la rete internet tradizionale per creare nuovi servizi in molteplici domini applicativi. Essendo i contatori elettronici connessi alla rete elettrica, la Power Line Communication, è la tecnologia di comunicazione abilitante più attraente ed usata per applicazioni Smart metering, mentre le tecnologie Radio Frequenza sono da preferirsi per contatori intelligenti alimentati da batteria.

Nella tesi viene proposto un algoritmo di controllo a livello locale, il cui obiettivo è quello di pianificare le attività più onerose dal punto di vista energetico, nell'intervallo temporale stabilito, in modo da minimizzare la spesa complessiva del consumatore e massimizzare al tempo stesso lo sfruttamento delle risorse rinnovabili quando disponibili. Viene presentato inoltre un prototipo di “Radio Smart Meter” realizzato in laboratorio, in grado di compiere misurazioni di tensione e corrente in tempo reale e di trasmetterle via radio al controllore locale. Esse permettono il calcolo della potenza attiva assorbita o generata (mediante pannelli solari) dall'edificio e quindi l'esecuzione dell'algoritmo di scheduling delle attività.

Smart Grid (o smart network): tradotto letteralmente significa "rete (distributiva) intelligente". Il significato tecnologico dell'intelligenza consta nel fatto che la gestione della rete distributiva viene potenziate ed implementata dal flusso di informazioni che (in tempo reale) provengono dai sistemi di misura e controllo del campo. Una smart grid, quindi, rappresenta un sistema fortemente ottimizzato per il trasporto e la distribuzione di energia elettrica, gas e acqua. Il settore elettrico, ad esempio, gli eventuali surplus di energia di alcune zone vengono ridistribuiti, in modo dinamico ed in tempo reale (secondo il concetto del Demand Side Management o DSM), aumentando l'efficienza energetica complessiva del sistema (ad es. regolando il dispacciamento tra centrali di autoproduzione della rete di distribuzione con le centrali della rete di trasmissione).

Il primo passo per l’ottenimento dell’efficienza energetica è la definizione di obiettivi di miglioramento, portando di fatto alla definizione di una policy energetica al cui interno si definiscono la portata ed i limiti del sistema di gestione dell'energia. Per la definizione di obiettivi è necessario conoscere i consumi e le performance energetiche della realtà in oggetto. L’audit energetico consiste in una verifica dello stato energetico della realtà aziendale tramite opportune analisi qualitative e quantitative finalizzate all’indagine ed alla diagnosi. L’analisi quantitativa è volta a identificare la condizione di consumo energetico attuale e definire i target di consumo futuri, sulla base delle possibili opportunità di efficientamento energetico identificabili.

Analisi della nuova direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica proposta per far fronte al trend negativo manifestato a livello comunitario. Focus sui punti cardine della direttiva e panoramica degli strumenti messi a disposizione: sensori e sistemi di misura a basso costo, sistemi di gestione dell’energia ISO 50001 e incentivi finanziari.