Una soluzione energetica intelligente per affrontare le sfide della flessibilità negli edifici moderni
Le attuali soluzioni intese a rendere gli edifici più intelligenti faticano a integrare le apparecchiature più vecchie nel mercato della flessibilità energetica, non riuscendo inoltre a creare la comunicazione continua tra gli edifici e la rete che risulta necessaria per aumentare la flessibilità energetica urbana. Per di più, le soluzioni persistenti e facilmente implementabili spesso non tengono conto delle esigenze e delle preferenze degli occupanti degli edifici, un aspetto di fondamentale importanza per l’accettazione sociale. Per affrontare questa situazione, i ricercatori che lavorano al progetto COLLECTiEF(si apre in una nuova finestra) stanno sviluppando un sistema di gestione dell’energia interoperabile e scalabile alimentato dall’intelligenza collettiva, un approccio di intelligenza distribuita che porta soluzioni di calcolo e sensori direttamente a livello di edificio (edge, ovvero al margine). «Il nostro sistema consente di collegare facilmente le apparecchiature esistenti in reti collaborative tra edifici e sistemi energetici urbani contribuendo ad abbassare i costi di installazione, a ridurre al minimo il trasferimento dei dati e le richieste di calcolo, ad aumentare la sicurezza dei dati e a migliorare la flessibilità energetica e la resilienza climatica», osserva Mohammadreza Aghaei, il coordinatore del progetto.
Fornire efficienza, comfort e resilienza
Combinando algoritmi di intelligenza collettiva con hardware a basso costo e circuiti di retroazione per gli utenti, COLLECTiEF offre valore in cinque dimensioni interconnesse. «Il sistema contribuisce a ridurre la congestione della rete e a generare entrate derivanti dalla risposta alla domanda consentendo il trasferimento del carico in tempo reale: grazie al suo utilizzo, infatti, gli edifici beneficiano di una riduzione delle bollette energetiche alla luce di una diminuzione media del consumo di energia primaria del 16%, che si traduce in un risparmio annuo compreso tra gli 0,2 e gli 0,3 euro per m2», spiega Mohammadreza. «Gli occupanti godono inoltre di un comfort migliore grazie a una climatizzazione su misura, che aumenta la soddisfazione del 15%.» Per di più, il sistema incrementa la resilienza climatica permettendo agli edifici di adattarsi autonomamente al caldo o al freddo estremo, mantenendo stabili le condizioni interne e prevenendo i guasti del sistema; inoltre, prende decisioni a livello locale facendo affidamento su uno scambio di dati di entità minima.
Un consumo energetico più intelligente grazie ai nodi di COLLECTiEF
Il sistema concepito da COLLECTiEF è composto da due nodi intelligenti. Il nodo cluster funge da ponte tra i fornitori di energia e gli edifici: esso apprende dai nodi edge come rispondono alle richieste di flessibilità e analizza i modelli di tali fornitori, influenzati dalle condizioni meteorologiche, dalla determinazione dei prezzi e dalle dinamiche domanda-offerta. Utilizzando questi dati, il nodo cluster sviluppa modelli predittivi volti ad inviare tempestivamente segnali di flessibilità agli utenti appropriati, garantendo il soddisfacimento delle esigenze dei fornitori di energia. Il nodo edge, da parte sua, opera all’interno degli edifici ed è compatibile sia con i protocolli IoT wireless che con quelli tradizionali via cavo: esso comunica le richieste di flessibilità ai componenti dell’edificio e alle apparecchiature consentendo agli utenti di decidere come e quando regolare le impostazioni in base alle loro preferenze, come la riduzione dei valori di riferimento della temperatura, la regolazione della velocità delle ventole o il ritardo della ricarica dei veicoli elettrici. Nel corso del tempo, il sistema si avvale dell’apprendimento automatico per comprendere le preferenze degli utenti tenendo conto di parametri quali il tempo atmosferico e gli incentivi, suggerendo programmi ottimizzati per l’utilizzo energetico futuro.
Preparare il sistema per l’impatto sul mondo reale
Si prevede che COLLECTiEF raggiungerà il livello 8 di maturità tecnologica, che indica la completezza e la qualificazione del sistema: per dimostrare tali caratteristiche, esso viene sottoposto a una rigorosa convalida in ambienti reali e simulati. Tra i test figurano una dimostrazione su piccola scala in Francia e dimostrazioni su larga scala in 13 siti in Italia, Norvegia e Cipro, scelti per in virtù delle loro diverse condizioni climatiche. Al tempo stesso, il team sta sviluppando un programma di e-learning(si apre in una nuova finestra) inteso ad aiutare gli utenti finali, gli stakeholder comunali e i professionisti dell’edilizia a comprendere, adottare e implementare efficacemente le tecnologie progettate da COLLECTiEF nei loro ambienti.
