27. set 2023

Finalista dell'Hackathon KNX: EMergy'nX

Nicolas Colombi spiega come il monitoraggio dei consumi domestici e la gestione dell'elettricità autoprodotta possano portare a un risparmio del 90%.

A causa dell'inflazione, dell'aumento dei prezzi dell'energia e della necessità di ridurre le nostre impronte di carbonio, è necessario ridurre i nostri consumi e diminuire la nostra dipendenza dai fornitori di energia. L'autogenerazione è una strada logica da percorrere, ma prima di farlo è necessario verificare l'impianto esistente per assicurarsi che sia il più efficiente possibile.

Avendo ricevuto richieste da parte di diversi proprietari di ville di lusso di ridurre le bollette energetiche implementando un sistema di pannelli fotovoltaici (FV), abbiamo sviluppato una soluzione che monitorasse innanzitutto il loro utilizzo attuale e poi ottimizzasse le installazioni FV proposte.

I vantaggi KNX

Immagine – monitoraggio - Il primo passo per risparmiare energia è scoprire quanto consumano i vostri dispositivi e stabilire una linea di base da cui partire per apportare miglioramenti.

La maggior parte delle soluzioni presenti sul mercato ha un unico scopo. Ad esempio, si possono acquistare pannelli per alimentare il filtraggio della piscina e la pompa di calore. Oppure si possono acquistare pannelli per l'autoconsumo senza sapere quali elettrodomestici verranno utilizzati durante la produzione, e doverli avviare manualmente.

Quando gli inverter sono dotati di relè per la gestione del carico, forniscono solo il controllo del relè on-off. Questo approccio è insufficiente quando si dispone di sistemi come la regolazione del riscaldamento/raffreddamento ambiente per ambiente, le pompe per piscina a velocità variabile o le pompe di calore termodinamiche.

Con KNX, abbiamo la possibilità di controllare un'ampia gamma di prodotti per il riscaldamento e il raffreddamento, regolando la temperatura di ogni stanza o aumentando o abbassando la temperatura del serbatoio dell'acqua calda. Possiamo persino comandare l'avvio della piscina (pompa di calore e filtrazione) quando la produzione è sufficiente e ottenere letture istantanee della potenza per ogni apparecchiatura, consentendo una valutazione dell'impatto in tempo reale quando si modificano i parametri.

Risparmio di base

Le ville di lusso che ci hanno contattato erano già dotate di automazione KNX per l'illuminazione, il riscaldamento, l'acqua calda, la piscina e le stazioni di ricarica, per cui abbiamo deciso di incrementare il tutto aggiungendo l'accumulo di energia con batterie e software di gestione energetica. Prima dell'installazione dei pannelli fotovoltaici con accumulo, abbiamo consigliato di utilizzare il monitoraggio energetico per stabilire chi consuma cosa e vedere se è possibile ottenere un risparmio iniziale.

Immagine – Grafnx - (A sinistra) Esempio di cruscotto Can'nX Graf'nX utilizzato con (a destra) il gateway Can'nX Emergy'nX. Questa combinazione consente di monitorare e ottimizzare il consumo energetico.

Abbiamo utilizzato il sistema Can'nX Graf'nX, che integra i contatori KNX, Modbus o IP (MQTT) in un cruscotto energetico online, al fine di comprendere i modelli di consumo e identificare le anomalie causate dalle apparecchiature a causa di malfunzionamenti o impostazioni errate. Ad esempio, in progetti precedenti abbiamo trovato un serbatoio termodinamico per l'acqua calda che funzionava costantemente con la resistenza elettrica (50kWh/giorno); filtrazioni della piscina in funzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7 (120kWh/giorno) anche in mezza stagione a causa di un'impostazione errata della qualità dell'acqua; e una pompa di calore della piscina lasciata accesa durante i mesi freddi non occupati, con un consumo di 50kWh contro i 15kWh dei mesi più caldi.

In questa fase iniziale, i guadagni sono stati sostanziali per i progetti in questione, in quanto è stato possibile risparmiare quasi 25MWh per progetto, con una riduzione di 2,5 tonnellate di emissioni di CO2. Inoltre, il cruscotto energetico calcola i valori cruciali dell'impianto, come il carico di base dell'impianto, la potenza apparente (potenza prelevata in kVA) e la potenza di picco. Questo permette di verificare correttamente la dimensione dell'abbonamento elettrico, consentendo di regolare il costo dell'abbonamento e il risparmio sul prezzo del kWh. In alcuni progetti, i clienti hanno deciso di ridurre le dimensioni dell'abbonamento per beneficiare di costi energetici per kWh più bassi grazie ai meccanismi di schermatura delle tariffe.

Dopo aver analizzato i modelli di consumo e alcuni aggiustamenti al serbatoio elettrico dell'acqua calda da parte di un idraulico, abbiamo impostato uno script in un account cloud Kloud'nX che ci ha permesso di implementare un sistema di riduzione del carico. In questo modo si evitano alcuni picchi di consumo senza sacrificare il comfort, riducendo così il consumo di energia in abbonamento del cliente.

Ottimizzazione dell'elettricità autoprodotta

Dopo diversi mesi di monitoraggio dei consumi, abbiamo proposto una soluzione su misura che prevede l'utilizzo di pannelli fotovoltaici e di un sistema di accumulo abbinato al software di ottimizzazione energetica Can'nX Emergy'nX. Gli inverter ibridi per la produzione di pannelli fotovoltaici, combinati con batterie di accumulo dell'energia, sono stati integrati nell'impianto KNX esistente che comprendeva serbatoi per l'acqua calda, HVAC, filtrazione della piscina, pompe di calore della piscina e stazioni di ricarica per veicoli elettrici.

Il software di ottimizzazione energetica consente di regolare con precisione il controllo automatico delle principali utenze, con ordini di priorità scelti dagli occupanti, senza compromettere il loro comfort. In base alle fluttuazioni dei costi dell'energia e ai livelli di produzione fotovoltaica, gestisce in modo fine i cicli di carica e scarica delle batterie e il funzionamento automatico delle apparecchiature necessarie per creare un surplus di energia, riducendo così al minimo il consumo nei periodi di prezzi elevati dell'elettricità.

Risparmio energetico e riduzione dell'impronta di carbonio

Immagine - Grafico Cannx - Grafico che mostra l'aumento dei risparmi energetici con l'introduzione di pannelli fotovoltaici, batterie di accumulo e ottimizzazione.

L'implementazione della gestione dell'energia combinata con le fonti di energia rinnovabili porta a risparmi significativi:

L'implementazione del monitoraggio Graf'nX comporta un risparmio del 15% circa nella maggior parte delle installazioni.
L'installazione di pannelli fotovoltaici consente un risparmio di circa il 30%.
L'utilizzo dell'ottimizzazione energetica EMergy'nX senza batteria consente di risparmiare circa il 50%.
Una batteria non ottimizzata comporta un risparmio dell'80% circa.
L'impiego di una batteria con ottimizzazione EMergy'nX consente di risparmiare circa il 90%.
Nel contesto dei progetti citati, si tratta di ville con abbonamenti che vanno da 50 a 120kVA, con un consumo annuo di 50-100MWh. I risparmi energetici che ne derivano sono significativi e raggiungono decine di MWh, il che si traduce in una riduzione di diverse tonnellate di CO2.

In the context of the aforementioned projects, we are dealing with villas having subscriptions ranging from 50-120kVA, with annual consumption of 50-100MWh. The resulting gains in energy savings are significant, reaching tens of MWh, which translates to several tons of CO2 reduction.

Ritorno sull'investimento (ROI)

L'implementazione di un monitoraggio energetico di base consente di risparmiare circa il 15% nella maggior parte delle installazioni. Entro il primo anno dall'installazione siamo stati in grado di individuare gli apparecchi elettrici malfunzionanti e ad alto consumo energetico, che sono stati poi ottimizzati. Questo fa sì che l'installazione potrá avere un ROI in 1-2 anni.

L'utilizzo di pannelli fotovoltaici consente di ridurre i consumi del 30-40% in base alla potenza installata. Con un ROI compreso tra 8 e 11 anni, per un'installazione con una potenza di picco equivalente alla potenza sottoscritta.

L'installazione aggiuntiva di una batteria, con una capacità di accumulo pari a circa 2 volte la potenza massima prodotta in kWh, porta a un ulteriore risparmio energetico del 15-30%. Il ritorno dell'investimento per questa configurazione è di circa 12-15 anni.

Conclusione

La gestione dell'energia basata su KNX migliora il ritorno sull'investimento consentendo un controllo preciso del carico e delle apparecchiature in base al prezzo dinamico dell'energia, alla produzione fotovoltaica, all'accumulo di energia e alla priorità impostata dall'occupante. Il sistema Can'nX EMergy'NX è infatti in grado di far risparmiare fino al 90% della bolletta energetica e, scalando leggermente i pannelli e la batteria, è possibile arrivare a un utilizzo autonomo.

Nicolas Colombi è il CEO di Can'nX, fornitore di soluzioni KNX e IoT per la progettazione, l'implementazione e l'ottimizzazione di sistemi di edifici connessi.

https://can-nx.com/

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