Laboratorio
BE-IES (Building Emulator and Integrated Energy System)
Descrizione
Il dimostratore di edificio e impianto a energie rinnovabili ibride e è stato sviluppato secondo la logica hardware-in-the-loop, in cui elementi reali del sistema fisico sono accoppiati a emulatori controllati in tempo reale da simulazioni dinamiche. Il laboratorio è costituito dai seguenti dispositivi:
– sistemi fisici
- 8 moduli fotovoltaici (2 kW di picco) con inverter;
- accumuli elettrochimici (batterie al litio, 16 kWh);
- 2 collettori solari termici (6 m2);
- 2 pompe di calore (aria-acqua, modulante, 5 kW, e acqua-acqua, on-off, 4 kW);
- 2 accumuli termici (serbatoi d’acqua, 1 m3, con 3 scambiatori di calore interni a serpentina);
- componenti ausiliari (circolatori, scambiatori di calore, valvole, controllori);
- stazione meteo (temperatura e umidità dell’aria, irradianza solare globale, direzione e intensità del vento, pressione atmosferica);
- altri sensori (misuratori di energia elettrica, contabilizzatori di energia termica e termistori in varie posizioni del circuito termoidraulico);
– sistemi emulati
- usi di acqua calda sanitaria (tramite un rubinetto aperto da una valvola in funzione del profilo richiesto);
- involucro dell’edificio e terminali di emissione per riscaldamento e raffrescamento (attraverso uno scambiatore di calore esterno e una valvola a tre vie miscelatrice, che controlla la temperatura di ritorno dai terminali dell’edificio, in accordo con la simulazione dinamica dell’edificio condotta in tempo reale);
- microturbina eolica (prelevando energia elettrica dalla rete in funzione del vento misurato);
- microcogeneratore (prelevando energia elettrica dalla rete e accendendo una resistenza elettrica posizionata all’interno dell’accumulo termico);
- altri usi elettrici (tramite stufe elettriche controllate da dimmer e modulate in funzione del profilo richiesto di energia).
L’intero sistema è monitorato e gestito attraverso un software centrale di acquisizione e controllo.
Nel laboratorio BE-IES si svolgono tesi di laurea magistrale in ambito energetico, esercitazioni e progetti speciali per la didattica.
Schema concettuale dell’apparato sperimentale hardware-in-the-loop BE-IES (in giallo sono evidenziati i componenti emulati)
