Progetto Wide energy

             

 

Fondo Europeo di Sviluppo Regionale

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Con il progetto WIDE ENERGY si intende sviluppare un sistema domotico in grado di offrire un sensibile risparmio grazie ad un controllo intelligente dei carichi affidato ad una architettura centralizzata che sia collegata in wireless ad una rete di dispositivi intelligenti integrati nell’impianto esistente in grado di monitorare le singole utenze collegate; tutto ciò si tradurrà in un minore costo per l’utente, grazie alla gestione automatica ed intelligente dei carichi elettrici, e in un uso più razionale della rete di distribuzione, che vedrà ridurre la richiesta di energia nei momenti di maggior domanda. Conseguenti sono i benefici in termini ambientali.

Uno degli obiettivi del progetto WIDE ENERGY è l’introduzione di un innovativo sistema di gestione che consentirà di eseguire il controllo avanzato delle utenze elettriche. Sarà inoltre necessario studiare, analizzare e progettare sottosistemi hardware, firmware e software di nuova concezione non presenti attualmente sul mercato.

Il sistema che sarà sviluppato consentirà, nei casi in cui sono presenti sorgenti di energia alternativa (fotovoltaico, eolico, ecc), di gestire al meglio l’energia prodotta e relazionarla con le esigenze dell’utente.

Obiettivo Generale del progetto è sviluppare un sistema domotico innovativo che supporti gli utenti domestici nella gestione intelligente delle risorse energetiche e delle utenze energivore.

Obiettivo Strategico del progetto è quello di consolidare il know-how aziendale e di favorire il trasferimento di conoscenza dall’Università alle Imprese attraverso la integrazione delle conoscenze maturate dai partner nei rispettivi ambiti di azione. Ulteriore obiettivo strategico di sistema è quello di estendere la possibilità di intervenire nella gestione del carico anche agli utenti medi e piccoli, contribuendo a limitare la necessità di installare nuova potenza di generazione e migliorando il fattore di carico della rete.

Obiettivo Realizzativo è sviluppare un innovativo sistema domotico composto da una serie di terminali intelligenti in grado di misurare la quantità di energia consegnata alle utenze e di comunicare, attraverso reti di comunicazione auto-configuranti con tipologia mesh, le informazioni ad un nodo concentratore. Tale nodo ospiterà un algoritmo in grado di gestire in maniera opportuna le utenze in funzione della tipologia, della richiesta di energia (se opportunamente configurati potrebbero essere gestiti anche gli elettrodomestici), della disponibilità di energia da sistemi di auto-produzione (pannelli fotovoltaici, sistemi di micro generazione, ecc.), nonché della fascia di prezzo attuale dell’energia. Il sistema offre una semplice procedura guidata di configurazione, attraverso una interfaccia ergonomica e intuitiva interrogabile su pannello touch-screen, telecomando e, opzionalmente, anche attraverso la TV.

Caratteristiche e prestazioni del prodotto

L’architettura del sistema prevede una soluzione ad intelligenza distribuita localmente sui singoli componenti la cui gestione è coordinata a livello centrale. Il concentratore, raccogliendo attraverso la rete wireless le informazioni provenienti sui consumi istantanei delle singole utenze collegate ai punti di prelievo dell’energia intelligenti e conoscendo la tipologia di carico e le strategie di risparmio scelte dall’utente finale, sarà in grado di determinare le migliori condizioni di funzionamento, sia in termini di energia consumata che di costo. Non trascurabili sono, poi, gli effetti in termini di miglioramento dell’equilibrio della rete domestica che, grazie ad un suo più razionale utilizzo, potrà determinare una più elevata durata di vita dei componenti. Il progetto così realizzato garantirà:

–          maggiore comfort nel controllo dell’intera rete domestica: l’utilizzo del sistema sarà completamente trasparente all’utente finale attraverso l’unificazione delle funzionalità di interfaccia uomo-macchina che saranno dotate a vari livelli di elevati requisiti ergonomici.

–          efficienza e risparmio nei consumi: grazie sia all’attuazione di policy di utilizzo ottimo delle risorse energetiche, sia grazie alla integrazione delle fonti rinnovabili a più basso costo e a più basso impatto ambientale.

Questo consentirà anche un beneficio complessivo “di sistema”, oltre a quello direttamente percepibile dall’utente finale: ottimizzare e razionalizzare gli usi energetici dell’ “ultimo miglio”, ovvero della parte più capillare della rete di distribuzione dell’energia, dove ormai gli utilizzatori rappresentano nello stesso tempo nodi consumo e nodi di mini/micro e co-generazione.

Principali problematiche tecnico-scientifiche e tecnologiche da risolvere

Tra le prime problematiche da affrontare vi sono:

–          difficoltà nell’identificare con precisione i requisiti, che a livello di mercato rappresentano i bisogni cui il sistema pretende di dare risposte: la prima azione prevista dalle attività di ricerca sarà proprio la definizione di tali requisiti attraverso un gruppo di lavoro multidisciplinare;

–          problematiche relative alla realizzazione di un protocollo di comunicazione robusto ed omogeneo, che dovrà essere sufficientemente flessibile da adattarsi alle diverse tipologie di condizioni di funzionamento (costruzioni tipiche, storiche, nuove con differenti tipologie di materiali edili);

–          necessità di soddisfare contemporaneamente i vincoli normativi (sicurezza elettrica e compatibilità elettromagnetica) con esigenze di ridotto impatto e di integrabilità, condizionate dalle dimensioni e dalla necessità di cablaggi (oggetti di piccole dimensioni poiché devono essere poco invasivi anche rispetto all’estetica, per essere graditi dall’utente finale basati su infrastrutture dati wireless);

–          facilità d’uso del software di interfaccia con l’utente: la multidisciplinarietà del team di ricerca aiuterà in questo senso;

–          sviluppo e realizzazione a basso costo dei moduli del sistema (l’ingegnerizzazione dei prodotti dovrà essere curata in maniera attenta e bisognerà utilizzare componenti low-cost);

–          realizzazione di sistema operativo capace di controllare e gestire le utenze elettriche per ottimizzarne i consumi.

Le metodologie che si intendono adottare per la risoluzione di tali problematiche sono descritte nelle varie Fasi.

Si sottolinea che l’esperienza e la complementarietà dei partner garantisce la copertura di tutte le potenziali criticità del progetto. Le tecnologie da impiegare appartengono al know-how di entrambi i partner con ovvie specificità: di rilievo è l’esperienza maturata dai ricercatori universitari nella definizione e messa a punto di algoritmi di controllo dei carichi finalizzati al risparmio energetico e alla gestione ottima degli impianti, nella compatibilità elettromagnetica come anche nella utilizzazione di metodologie soft-computing applicate alla gestione degli impianti elettrici, mentre notevole è l’expertise riconosciuta alla Ingel nel settore della componentistica elettronica e dell’innovazione di prodotto nei settori della domotica e dell’energia.

Nel dettaglio, gli algoritmi di controllo dei carichi da implementare si baseranno sulla logica fuzzy implementata su microcontrollori di nuova generazione (piattaforme ARM 9 o, in alternativa da valutare, ARM 11). L’adattatività del sistema sarà garantita dall’uso di reti neurali che “imparano” l’utilizzo che l’utente finale fa dei propri apparecchi utilizzatori attraverso un monitoraggio continuo. Le metodologie che presumibilmente si andranno ad utilizzare si basano su reti neurali auto organizzanti di Kohonen, che non necessitano di supervisione, o su reti neurali a base radiale (RBF NN). Per quel che riguarda la implementazione delle HMI (interfacce uomo macchina) si utilizzeranno soluzioni tecnologiche web oriented di ultima generazione, di tipo multipiattaforma.

Per quel che riguarda, invece, i sistemi di comunicazione tra i componenti innovativi periferici (attuatori, misuratori e interruttori) e il concentratore, si farà uso del protocollo di comunicazione Zig Bee, in grado di garantire una architettura topologica a matrice (mesh) auto-organizzante. Tale soluzione garantisce, inoltre, bassi consumi, elevata efficienza di comunicazione e bassi costi, oltre che un notevole supporto commerciale in termini di disponibilità dell’elettronica di base.

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