Control inteligent al energiei solare IOT aplicat panourilor solare hibride; CASADOMO

Autori

Dra. Raquel Simón Allué, inginer cercetare și dezvoltare, EndeF Engineering
Óscar Puyal Latorre, inginer IoT, Departamentul de monitorizare, EndeF Engineering
Dra. Isabel Guedea Medrano, Manager de proiect, CEO, EndeF Engineerin

rezumat

Panourile solare hibride se caracterizează prin generarea de energie termică și fotovoltaică în același panou. Această producție dublă optimizează spațiul disponibil pe punte, permițând să genereze cu până la 40% mai multă energie pe metru pătrat decât ambele tehnologii separat. În această lucrare prezentăm primul sistem de control hibrid, MeshControl, capabil să monitorizeze și să regleze generarea termică și/sau electrică a instalației solare pe baza profilurilor de cerere și a cerințelor utilizatorului în orice moment. Acest sistem se bazează pe principiile tehnologiei libere și pe conceptul de Internet al obiectelor pentru a proiecta un control aplicat domeniului energiei. Integrarea primelor ipoteze ale acestui control într-o instalație hibridă a produs o creștere de 11% în generarea de energie într-un caz tipic ridicat, o creștere care se ridică la 66% în comparație cu sistemele solare tradiționale.

Cuvinte cheie

Energie solară, panou solar hibrid, monitorizare, control inteligent, internet al obiectelor, eficiență energetică

Introducere/Context

Directiva europeană 2010/31/UE stabilește că toate clădirile noi construite în Uniunea Europeană începând cu 2020 trebuie să fie clădiri cu consum de energie aproape zero, promovând îmbunătățirea anvelopei termice, producția in situ de energie regenerabilă și instalarea echipamente eficiente din punct de vedere energetic. Respectarea acestor angajamente necesită o generare mai mare de energie regenerabilă în sectorul construcțiilor prin tehnologii curate și accesibile, printre care energia solară se remarcă ca una dintre cele mai promițătoare alternative. De la începutul dezvoltării tehnologiei solare, s-au diferențiat două tipuri de panouri: module fotovoltaice care generează electricitate și colectoare termice care încălzesc apa. Panourile hibride apar din combinația ambelor tehnologii, care se disting prin faptul că pot transforma simultan radiația solară în electricitate și căldură, suprapunând ambele tehnologii pe același panou.

Panoul hibrid este cunoscut în mod obișnuit ca PVT, pentru acronimul său în limba engleză (fotovoltaic/termic). Deși originea sa a avut loc în anii 1970, abia ani mai târziu, dezvoltarea tehnicii și a energiei solare fotovoltaice mai ieftine au permis panoului solar hibrid să atingă viabilitatea comercială. Dezvoltarea sa este motivată de trei concepte diferite care converg către aceeași soluție tehnologică: o mai bună utilizare a iradierii solare, răcirea laminatului PV pentru a-și îmbunătăți eficiența și optimizarea spațiului acoperișului (Michael și colab., 2015).

Producția de energie dublă a panourilor hibride are, de asemenea, un avantaj cheie: permite utilizatorului să utilizeze mecanisme de control pentru a promova generarea de energie termică sau electrică în cadrul aceleiași instalații solare. Până în prezent, sistemele solare de control disponibile pe piață erau destinate măsurării și reglării separat a instalațiilor termice sau electrice (Resol, SolarLog etc.), nu existând pe piață niciun produs acceptabil din punct de vedere economic capabil să monitorizeze și să controleze ambele contribuții în același dispozitiv. Cu toate acestea, irupția pe piață a tehnologiei solare hibride deschide o nouă fereastră în domeniul reglării solare, deoarece permite favorizarea producției fiecărui tip de energie acționând asupra parametrilor interni de funcționare, cum ar fi debitul, înclinația, temperatura de serviciu etc. . Astăzi, acest control se efectuează pasiv în instalații hibride, folosind date colectate din monitorizarea condițiilor de mediu și din sistem în sine pentru a acționa asupra componentelor sale (pompa sau încălzitorul ventilatorului) pentru a proteja împotriva supraîncălzirii sau înghețului.

Acest proiect propune să avanseze cu un pas mai departe în stadiul tehnicii, profitând de potențialul enorm al tehnologiilor emergente și internetul obiectelor pentru a exercita un control inteligent asupra producției de energie a unei instalații solare hibride. În acest scop, se propune proiectarea și fabricarea unui nou sistem de control și monitorizare special adaptat nevoilor centralelor hibride de panouri solare, care utilizează profilurile de consum specifice ale fiecărui utilizator, precum și prognozele meteo sau prețul electricului și kWh termic, pentru a gestiona funcționarea instalației hibride. Acest sistem de control este încă în curs de dezvoltare și se așteaptă ca un prototip să fie gata în următoarele luni. Beneficiile acestui control vor avea un impact nu numai asupra unei mai bune utilizări energetice a instalației, ci și asupra unui management mai bun al producției, care să conducă la economii economice în factura finală.

Descrierea soluției

Echipamentele prezentate aici sunt colectate sub numele MeshControl, care include atât un dispozitiv fizic, cât și un spațiu virtual găzduit în cloud. MeshControl este propus ca un sistem inteligent de management special orientat către tratamentul instalațiilor hibride.

Relația cu sistemul

Pentru a asigura buna funcționare a acestuia, sistemul se bazează pe informații obținute din trei surse diferite, care ar constitui intrările sistemului:

Pe de altă parte, sistemul de control are, de asemenea, capacitatea de a influența și de a acționa asupra mediului înconjurător, modificând modul de operare al instalației fără a-l modifica fizic. În cadrul acestor parametri care pot fi modificați de control, pe care îi numim ieșiri de sistem, se află:

Toate aceste măsuri ar avea ca scop asigurarea de economii economice pentru utilizatorul instalației. Cu toate acestea, având în vedere flexibilitatea software-ului localizat în cloud, acesta ar putea fi modificat în funcție de nevoile specifice ale clientului.

Descrierea arhitecturii

Sistemul inteligent de control MeshControl este alcătuit dintr-o serie de componente, de la senzorii și dispozitivele de acționare menționate mai sus, până la software-ul și hardware-ul unității interioare. Tehnologia din care este compus MeshControl este deschisă, permițând și facilitând accesul producătorilor și instalatorilor care doresc să-l implementeze în sistemele lor. Licența sub care va fi distribuit produsul este GPL (General Public License), care garantează colaborarea între utilizatori și are ca rezultat îmbunătățirea continuă a sistemului.