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Gestione dell’energia: la transizione verso edifici a basse emissioni di carbonio utilizzando KNX

Harm Elzinga discute la transizione energetica e le sue sfide e spiega come utilizzare i sistemi di gestione dell’energia basati su KNX per ridurre le nostre impronte di carbonio.

Dati gli effetti del cambiamento climatico, la situazione geopolitica, la necessità di ridurre la nostra impronta di carbonio e di trovare forme più affidabili di energia “pulita”, una completa transizione energetica non è mai stata così importante. Nella crisi energetica senza precedenti che stiamo affrontando, con costi energetici elevati e problemi di capacità della nostra rete energetica, la gestione dell’energia è diventata una priorità assoluta anche per i proprietari di edifici.

Consumo mondiale di energia per fonte, che mostra una forte dipendenza dai combustibili fossili. C’è ancora molta strada da fare per rendere il mondo meno dipendente dai combustibili fossili. Fonte: Il nostro mondo in dati, 2022.

La transizione energetica

L’obiettivo principale della transizione energetica è la riduzione della CO2 e di altri gas a effetto serra, per contenere il riscaldamento globale. Ci sono altri benefici e obiettivi, ad esempio la riduzione delle emissioni di altri gas pericolosi e di polveri sottili, una maggiore autosufficienza e una minore dipendenza dall’importazione di combustibili fossili. Dobbiamo anche concentrarci sul nostro consumo e sull’uso delle materie prime; dovremmo riciclare di più e cercare di realizzare prodotti più durevoli – temi che non riguardano solo il nostro settore, ma molti altri. In breve, la transizione energetica è il passaggio da fonti energetiche non rinnovabili a fonti rinnovabili.

Realizzarla

A livello globale, la transizione energetica è favorita da scelte politiche che si traducono in leggi, politiche e agevolazioni fiscali nuove o aggiornate. Gli impegni internazionali, ad esempio l’Accordo di Parigi, le leggi europee, le leggi federali e le leggi nazionali possono avere un impatto enorme. A livello più diretto, la transizione può essere realizzata da scelte personali, magari influenzate dall’attenzione dei media, dall’aumento dei prezzi o da politiche e sussidi governativi (locali).

Dobbiamo abbandonare gas, petrolio e carbone per passare alle fonti di energia rinnovabili. Per la maggior parte, si tratterà di elettricità generata da energia solare, eolica o idroelettrica, e questo può essere fatto su larga scala con parchi solari e parchi eolici off-shore, o su scala più piccola, collocando pannelli solari sulle nostre case o uffici.

Dobbiamo passare dal gas, dal petrolio e dal carbone alle fonti di energia rinnovabili.

Le sfide

Le sfide da superare durante la transizione energetica sono molte, tra cui:

  • Costo di produzione (rispetto al gas/carbone, che in molti casi può essere più economico).
  • Costo della transizione stessa.
  • La realizzazione di impianti di produzione durevoli.
  • Squilibrio della rete (periodi con molta energia solare/eolica contro periodi di offerta limitata).
  • Mobilità (le auto elettriche hanno bisogno di batterie, ad esempio).
  • Il passaggio a impianti completamente elettrici.

Come primo passo, dovremmo ridurre i consumi. Una riduzione è sempre meglio di un cambio di fonte di energia. In secondo luogo, la sostenibilità dovrebbe essere considerata a tutti i livelli. Poi, ognuno di noi dovrebbe provvedere alla propria energia, laddove possibile, ad esempio installando pannelli solari sui propri edifici. Dobbiamo poi immagazzinare l’energia quando ne produciamo troppa e utilizzarla quando l’offerta è limitata. Infine, dobbiamo ottimizzare i processi che utilizzano l’energia nell’edificio.

In quasi tutti i casi, un edificio veramente intelligente con una gestione flessibile dell’energia può aiutare non solo il proprietario e l’utente dell’edificio, ma anche il fornitore della rete elettrica e la transizione energetica in generale.

Monitoraggio e gestione dell’energia

Capire cosa succede in un edificio, o più specificamente in un impianto, è fondamentale per poterlo gestire in modo efficace ed efficiente, ma questo è solo il primo passo. È importante sapere cosa fanno le singole parti dell’impianto e quanta energia viene utilizzata, in particolare per quelle parti dell’impianto in cui il controllo dei dettagli può avere effetti importanti. L’uso dell’illuminazione a LED è efficiente, ma accendere le singole luci solo quando è disponibile l’energia solare non è molto utile. Una pompa di calore, invece, può consumare molta energia e, se controllata correttamente, si può guadagnare molto senza incidere sul comfort dell’utente. Anche i dati provenienti da altre fonti, interne o esterne all’impianto, possono essere utili. Ad esempio, i sensori meteorologici sul tetto, ma anche le informazioni sui prezzi spot e le previsioni del tempo, che possono essere utilizzate per ottimizzare la gestione dell’energia.

Dobbiamo concentrarci sull’intero edificio; controllare in modo predittivo tende e tapparelle per evitare il surriscaldamento può essere molto più efficace che raffreddare l’edificio a posteriori. Oltre al monitoraggio energetico, tutti questi dati possono essere utilizzati anche per altre attività di gestione dell’edificio, come la manutenzione, il monitoraggio dei guasti, ecc.

La gestione di queste singole parti dell’impianto può essere effettuata dall’utente, ma sarebbe molto più efficiente se potesse essere automatizzata. È qui che la gestione dell’energia gioca un ruolo fondamentale. Una buona piattaforma di gestione energetica può utilizzare i dati interni ed esterni per gestire l’impianto in modo efficiente, rispettando le preferenze dell’utente. Dopo tutto, mantenere alto il livello di comfort è importante anche per mantenere l’utente a bordo. Un buon sistema di gestione riduce l’energia e i costi, mantenendo un elevato livello di comfort.

Un esempio reale di come la previsione energetica possa contribuire a una gestione più intelligente dell’energia. La produzione di energia prevista segue abbastanza accuratamente la produzione effettiva.

Il contributo di KNX

Con lo standard aperto KNX (ISO/IEC 14543), è molto più facile rendere disponibili tutti i tipi di dati in un unico sistema. Esistono molti prodotti KNX, come i gateway, per ottenere dati dai contatori elettrici e dai sensori dell’edificio. Esistono anche tutti i tipi di contatori KNX diretti. È possibile misurare le temperature, ottenere le impostazioni delle pompe di calore, raccogliere informazioni sulla produzione dei pannelli solari e praticamente tutto ciò di cui si ha bisogno. Esistono anche numerosi prodotti KNX come dimmer, attuatori, sensori e interruttori per controllare l’illuminazione, il riscaldamento, l’aria condizionata, le pompe e tutti i tipi di dispositivi. Inoltre, per i prodotti che non supportano direttamente il protocollo KNX, sono disponibili molti prodotti ponte che collegano facilmente tutti i tipi di endpoint legati all’energia a KNX. Ad esempio, caricabatterie per auto, pompe di calore, sistemi di riscaldamento in generale ed elettrodomestici.

Oltre 500 produttori aderiscono allo standard globale KNX, che ha un pedigree lungo e affidabile ed è orientato al futuro.

Quindi KNX è fondamentalmente il vettore per rendere disponibili tutti i dati. Sono inoltre disponibili molte soluzioni per rendere questi dati visibili in grafici, visualizzarli su schermi, renderli disponibili su applicazioni mobili o pubblicarli automaticamente in un report, ad esempio. Più l’utente è consapevole del proprio utilizzo di energia, meno ne consuma. È possibile collegare i sistemi di accumulo di energia a KNX e, naturalmente, controllare gli endpoint (o dispositivi finali) che utilizzano l’energia, come ad esempio un sistema di riscaldamento, modificando i setpoint o spegnendo un apparecchio. Ad esempio, ogni pomeriggio la lavastoviglie potrebbe essere terminata prima di cena e al mattino l’auto elettrica potrebbe essere completamente carica, prima di uscire per andare al lavoro. Se si desidera che l’endpoint sia pronto prima, è possibile richiedere la priorità. Infine, è possibile aggiungere un gestore dell’energia per controllare questi endpoint in base ai dati raccolti, tenendo conto dei limiti massimi di utilizzo, dei sistemi di accumulo e del modo più efficiente di utilizzare l’energia autoprodotta in base alle informazioni sulle previsioni meteorologiche e alle eventuali tariffe energetiche dinamiche.

Gestione intelligente

Un manager fa la differenza. Invece di essere solo al corrente di ciò che accade nell’impianto, può manipolare tutte le diverse parti dell’impianto per trarre vantaggio da tutti i dati generati. Se sa quando l’impianto solare produrrà molta energia in anticipo, può, ad esempio, ritardare la ricarica delle auto elettriche o abbassare un po’ il setpoint della pompa di calore quando i prezzi dell’energia sono al top del 20% della giornata. Potrebbe accendere una pompa di filtraggio quando l’energia è a buon mercato o quando c’è una sovrapproduzione da parte di una turbina eolica.

Lo Smart Energy Manager di xxter è un esempio di software basato su KNX in grado di gestire in modo intelligente la produzione e il consumo di energia, per una maggiore efficienza.

Privacy e sicurezza

Uno dei vantaggi principali di KNX è che è tutto locale e non dipende da Internet, il che si traduce in una maggiore privacy e sicurezza. Per mantenere l’impianto e le informazioni al sicuro, è meglio utilizzare prodotti e soluzioni che lo supportino. Ciò significa che una soluzione cloud per controllare e gestire l’energia nell’edificio non è l’ideale. Un controllore locale che gestisce l’energia sarebbe una scelta migliore per quanto riguarda la sicurezza e la privacy.

Un altro problema delle soluzioni di gestione ospitate nel cloud è che nella maggior parte dei casi sono controllate dal proprietario della rete energetica come primo e più importante stakeholder, e non dal proprietario dell’impianto.

Conclusioni

Esistono soluzioni funzionanti che gestiscono l’energia in modo intelligente utilizzando KNX per comunicare con numerose fonti al fine di rendere un impianto più autosufficiente e quindi ridurre realmente le emissioni e la bolletta energetica. Combinare tutti i dati disponibili, analizzarli automaticamente, fare previsioni e controllare i diversi endpoint e le installazioni mantenendo tutti i dati di utilizzo locali e sicuri, è ciò che un vero gestore di energia dovrebbe fare, e KNX lo supporta in ogni modo.

Harm Elzinga è fondatore e CEO di xxter bv. specialista in visualizzazione, voce e soluzioni intelligenti per KNX, e creatore dello Smart Energy Manager.

www.xxter.com/en

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