28. set 2023

Vincitore Hackathon KNX: Aumento dell'autoconsumo al 90% con KNX e il LUKA Energy Manager

Luc Vercruyssen spiega come il consumo di energia autoprodotta in un'abitazione possa essere aumentato fino al 90% con un impianto KNX controllato dal LUKA Energy Manager, senza considerare gli ulteriori risparmi ottenuti grazie alle tariffe dinamiche.

Poiché l'elettrificazione delle nostre case e dei trasporti sta avvenendo a una velocità senza precedenti, la necessità di reti ed edifici intelligenti sta diventando inevitabile. Infatti, nell'ottica della de-carbonizzazione attraverso la transizione dalle centrali termiche o nucleari alle fonti di energia rinnovabile, la natura variabile dell'energia eolica e solare può provocare uno squilibrio tra domanda e offerta. Nei periodi di scarsità di energia, le centrali a gas vengono accese causando enormi quantità di emissioni di CO2, mentre nei periodi di eccesso di energia rinnovabile, i parchi eolici e solari vengono spenti per evitare il sovraccarico della rete. Se sappiamo ottimizzare l'uso dell'energia negli edifici attraverso sistemi intelligenti, possiamo evitare un'enorme quantità di energia sprecata e ridurre la nostra impronta di carbonio.

Risparmi tangibili

Possiamo dimostrare che quando si utilizza un impianto fotovoltaico, i costi energetici annuali possono essere ulteriormente ridotti aggiungendo una batteria domestica; poi ancora di più utilizzando la gestione dell'energia per aumentare il peak shaving; e ancora di più utilizzando la gestione dell'energia per sfruttare appieno le tariffe dinamiche.

Didascalia - Riduzione dei costi energetici annuali grazie all'aggiunta di batterie di accumulo a un impianto fotovoltaico, alla gestione energetica KNX e a una tariffa dinamica.

Utilizzando un'installazione KNX che comprende una stazione di ricarica, una pompa di calore e una batteria domestica, il tutto gestito dall'Energy Manager LUKA di CDI-Projects, abbiamo dimostrato che è possibile ottenere un risparmio totale di circa 1.000 euro all'anno per una famiglia media:

Aumento dell'utilizzo di energia autoprodotta dal 70% al 90%.
Riduzione del 100% dei picchi di utilizzo della rete.
Riduzione del 30% dei costi di utilizzo dell'energia di rete.

I vantaggi di KNX

LUKA si collega alla rete KNX tramite un router KNX/IP e sfrutta gli attuatori di commutazione KNX e i gateway KNX per misurare i flussi di energia e controllare impianti tecnici come caricabatterie EV, impianti fotovoltaici, pompe di calore, batterie domestiche e altri apparecchi. Utilizza anche servizi web come le previsioni del tempo e le tariffe elettriche per raccogliere tutte le informazioni necessarie per ottimizzare i flussi energetici.

L'utilizzo di KNX per comunicare con i componenti della casa intelligente garantisce un sistema a prova di futuro, flessibile e affidabile. Infatti, utilizzando interfacce KNX standard, non è necessario lo sviluppo di software per controllare questi dispositivi.

Dimostrazione pratica

Abbiamo realizzato un'installazione KNX pratica che comprende una stazione di ricarica Mennekes collegata tramite il gateway ise SMART CONNECT KNX e-charge II; una pompa di calore Daikin collegata tramite il gateway Zennio KLIC-DA v2; una batteria domestica AlphaESS collegata tramite il gateway ABB Modbus KNX; e il LUKA collegato tramite l'interfaccia IP MDT. Abbiamo dimostrato che è possibile ottenere risparmi significativi aumentando l'autoconsumo, effettuando il peak shaving e bilanciando la produzione e la domanda di energia elettrica reagendo alle tariffe dinamiche (time-of-use).

Risparmi e rendimenti

Figura 1 - Simulazione che mostra il costo annuo dell'utilizzo di pannelli solari e della rete per la fornitura di energia elettrica per la casa e la ricarica dell'auto, mentre la produzione in eccesso viene reimmessa nella rete.

Di seguito è riportata una simulazione di un cliente con un consumo annuo di elettricità di 10000kWh. Utilizzando i pannelli solari e la rete elettrica per alimentare l'abitazione, compresa la ricarica dell'auto, l'impianto consente di soddisfare il 33% del fabbisogno energetico del cliente attraverso l'autogenerazione, mentre l'energia autoprodotta in eccesso viene reimmessa nella rete, come illustrato nella Figura1.

Figura 2 - Simulazione che mostra il costo totale dell'investimento, il costo annuo dell'energia e l'aumento dell'autoconsumo grazie all'aggiunta di una batteria domestica.

La simulazione mostra poi che, se si installasse una batteria domestica, l'autoconsumo aumenterebbe dal 33% al 70% e il ROI sarebbe in 16,9 anni, come mostrato nella Figura 2.

Figura 3 - Simulazione che mostra il costo totale dell'investimento, il costo annuo dell'energia e l'aumento dell'autoconsumo grazie all'ulteriore aggiunta della gestione energetica LUKA.

Aggiungendo un sistema di gestione dell'energia per gestirla in modo intelligente, l'autoconsumo è aumentato al 90% e il ROI si è ridotto a 13,1 anni, come mostrato nella Figura 3.

Figura 4 - Simulazione che mostra come sia possibile ottenere ulteriori risparmi utilizzando una tariffa elettrica a tempo, senza costi aggiuntivi.

Poi, passando a una tariffa elettrica a tempo di utilizzo (ToU), il costo annuale si riduce ulteriormente e il ROI scende a 8,8 anni, come mostrato nella Figura 4. Nota: la simulazione della fattura dell'elettricità viene effettuata utilizzando il "V-test", uno strumento di simulazione indipendente.

Conclusioni

Attraverso simulazioni e installazioni pratiche che ottimizzano l'energia autoprodotta, eseguono il peak shaving e fanno il miglior uso delle tariffe elettriche dinamiche, abbiamo dimostrato che un sistema di gestione dell'energia basato su KNX può portare a significativi risparmi energetici, con conseguente riduzione dei costi e dell'impronta di carbonio. Il ritorno sull'investimento è già buono e, su scala, aumenterebbe ulteriormente.

Luc Vercruyssen è ingegnere industriale e direttore di CDI-Projects, società specializzata nella gestione dell'energia e degli edifici intelligenti.

www.cdi-projects.com

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