Una visione dall’America: l’infrastruttura sostenibile con Active Site Technology

Philip Juneau descrive gli step necessari a rendere autonomo un sito dal punto di vista energetico e il motivo per cui è essenziale utilizzare standard come KNX per acquisire, automatizzare e gestire i dati degli edifici.

Poco più di sei anni fa, ho avuto l'onore di contribuire alla redazione di un articolo dal titolo Active Site [Sito attivo] per la storica rivista ABB Review. Spiegava in che modo l'energia rinnovabile, unita a generazione in loco e stoccaggio presso un sito industriale o un vasto complesso (per es. micro-rete), possa rendere autonomi dal punti di vista energetico, utilizzando al tempo stesso il collegamento dell'azienda fornitrice alla fonte energetica, quando necessario, o consentire di scaricare l'eccedenza. Ripensando agli anni precedenti, la rete elettrica si è effettivamente trasformata in una rete intelligente, pronta a fornire energia a città smart in evoluzione; suddividendo il tutto in blocchi o entità gestibili in una città o area geografica si otterranno i cosiddetti 'siti attivi' multipli. Un sito attivo può controllare e ottimizzare completamente la propria micro-rete, con carichi energetici complessi a livello individuale, e l'interfaccia alla macro-rete (elettrica) dinamica. Il suo obiettivo principale è garantire l'ottimizzazione di uso e costi energetici, pur consentendo alla micro-rete di partecipare pienamente alla cosiddetta rete smart. La potenza nominale dei siti attivi è compresa tra 100kW e 50MW.

Gli aspetti di interconnessione e comunicazione tra il sito e l'azienda fornitrice di energia devono essere completamente allineati a livello sia tecnico sia commerciale. Abbinare le prospettive di gestione dal punto di vista di fornitura e di domanda è semplice e impegnativo al tempo stesso, in realtà più facile a dirsi che a farsi. Lo scopo dell'articolo è dimostrare che la tecnologia del sito attivo esistente oggi è ancora più avanzata e pronta a un'efficace implementazione.

Il sito attivo nella realtà

In realtà, un sito attivo rappresenta un impegno realizzabile per la maggior parte dei principali campus, complessi o infrastrutture industriali che consumano elettricità, in quanto possiede a livello globale tutti gli elementi di una soluzione di infrastruttura intelligente, uno dei più importanti dei quali è il suo profilo energetico base, cioè l'utilizzo dell'energia nel tempo. Ciò significa che esiste un carico base costante per utilizzare l'energia in modo affidabile, per cui la generazione in loco e/o le rinnovabili possono ottimizzare l'energia stessa e i profili del carbonio rispettivamente dal punto di vista dei costi e delle emissioni.

Il fabbisogno energetico (cioè la potenza assorbita) nel tempo deve essere valutato a livello di carico/attrezzatura, in relazione sia alla tecnologia di costruzione sia al core business. Disporre di tale elenco di attrezzatura con le ore di funzionamento è di per sé un asset, che consente di avviare il percorso per diventare un sito attivo. Ovviamente, deve essere attentamente verificato unitamente alle attività dell'edificio e al personale, al fine di garantire la sicurezza e il comfort degli edifici stessi prima di qualsiasi effetto nefasto dovuto alle misure di efficienza.

Aspetti critici dell'unificazione dell'infrastruttura

Per unificare la complessità nell'infrastruttura dell'edificio, l'ideale è iniziare con il profilo energetico, come indicato sopra. Quando si crea un elenco di attrezzature, si raccomanda di rilevare le seguenti informazioni per ogni apparecchio/componente:

• Ubicazione.
• Variabili di alimentazione: cavalli (HP) o potenza (W), tensione (V), amperaggio a pieno carico (FLA).
• Tempo di utilizzo (avvio e arresto specifici, cioè tempi di funizionamento).
• Area servita (per es. unità di gestione dell'aria HVAC che serve un'area medica-clinica).
• Data di fabbricazione dell'attrezzatura (età).
• Controlli o interfacce di monitoraggio e comando.
• Annotazioni generali.Nota: l'ideale è ottenere i valori effettivi tramite un misuratore o un rilevatore di dati.

Dopo avere creato l'elenco, è possibile determinare la quota significativa del carico energetico della struttura/del campus per valutare potenziali soluzioni. Innanzitutto, individuare la connettività del sistema di gestione energetica dell'edificio (BEMS) o della struttura, in quanto costituisce la chiave di volta di un edificio/struttura o campus intelligente. In secondo luogo, verificare l'utilizzo di protocolli di controllo edificio aperti, come BACnet e KNX che costituiscono anche gli standard del settore. In questi casi, si può inoltre provare a utilizzare la comunicazione IP, cioè BACnet/IP e KNX/IP, in quanto entrambi snelliscono la comunicazione e migliorano l'affidabilità. Sono entrambi punti essenziali e importanti da considerare, in quanto offrono possibilità di scalabilità e modifica/adattamento futuro - punto.

La soluzione nella realtà

Come già indicato, un sito attivo è un impegno realizzabile, in quanto contiene tutti gli elementi di una soluzione di infrastruttura intelligente. Parliamo quindi dell'integrazione degli elementi, in particolare attrezzature e infrastrutture che consumano energia. Il legante di tali elementi è l'unificazione di standard e protocolli aperti di tecnologia degli edifici integrati in un'unica piattaforma SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) intelligente, che converga in IP.

Utilizzando sensori e switch KNX per le interfacce dei presenti e comandi con guida DIN per il controllo localizzato di attrezzature, impiegando al tempo stesso il controller BACnet su base IP per applicazioni centrali, acquisire, automatizzare e gestire i dati dell'edificio diventa estremamente semplice.

La soluzione descritta sopra non deve essere realizzata con un unico intervento. Si può attuare una soluzione scalabile che passi attraverso numerose iterazioni in ogni ciclo di vita. L'importante è focalizzarsi sulle aree prioritarie nella struttura o nel campus e considerare le seguenti misure tecniche quando si applica l'approccio tecnologico del protocollo aperto indicato sopra:

• Passaggio del tempo di utilizzo a tariffe orarie non di punta.
• Avvio/arresto ottimale dell'attrezzatura.
• Domanda massima che limita attrezzature/carichi gestibili.

Il seguente processo di implementazione del sito attivo deriva dall'articolo sopra citato e dovrà essere considerato una linea guida, anche nell'iterazione di progetti minori. L'importante è iniziare da qualche parte, per cui il monitoraggio dei dati con l'analitica può modificare anche il comportamento dell'utente e le attività dell'edificio/della struttura/del campus.

Sommario

Se siete coinvolti nel funzionamento di una struttura più grande, un campus o un sito industriale con carico base, siete il candidato ideale per un sito attivo. La tecnologia è disponibile e potete iniziare dal semplice monitoraggio del profilo energetico base per comprendere meglio dove iniziare e su cosa concentrarvi. Saranno necessarie dedizione, trasparenza e risorse ben spese per risparmiare denaro e riuscire a ottenere una infrastruttura net-zero.

Philip R. Juneau è Chief Commercial Officer di Automated Technology Company (ATC) e Vice Presidente di KNX USA National Group. La missione di ATC è trasformare gli edifici attuali nell'infrastruttura net-zero del futuro, garantendo livelli massimi di sicurezza, comfort ed efficienza per il benessere globale dei suoi occupanti e per l'ambiente in generale.

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