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)