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Storia di un caso: Energia solare
La Casa SML – così chiamata per il suo design flessibile e modulare, può
essere costruita come Piccola, Media o Grande.
Il progetto è stato presentato dall’università Cardinal Herrera di Valencia,
alla gara Solar Decathlon.
La Solar Decathlon Europe è una gara di energia solare per
case energeticamente autosufficienti o a consumo minimo.
Il design di queste case incorpora pannelli fotovoltaici sia sul tetto che sui muri.
Nel nostro caso abbiamo scelto di sviluppare tre file principali, sul tetto e sulle due facciate,
est e ovest, e una pavimentazione fotovoltaica.
Così, in qualsiasi momento, quando si produce energia, possiamo scegliere di
utilizzarla oppure di immagazzinarla. L’energia in eccesso può essere inviata alla rete energia elettrica generale.
In pratica, l’energia viene venduta alla rete elettrica, in modo tale da avere nell’arco dell’anno un bilancio al pareggio
o una produzione superiore ai consumi.
Per rendere la Casa SML autosufficiente da un punto di vista energetico,
o persino in grado di produrre energia, ciascun modulo ha una fila
di pannelli fotovoltaici posti sul tetto. L’inclinazione dei pannelli può variare per ottimizzare l’effetto della luce solare.
Altri pannelli fotovoltaici si trovano sulle facciate esposte al sole.
Poiché l’intero concetto è modulare, se in un secondo momento la casa viene ampliata,
i nuovi moduli aggiunti saranno dotati di ulteriori pannelli solari,
in grado di produrre di più per far fronte alla crescente domanda.
Il sistema di gestione è collegato alle batterie e opera
attraverso un dispositivo di controllo di carica posto sulle singole facciate e sul tetto.
Tali dispositivi sono collegati ad un invertitore, connesso alla rete elettrica. Esso genera
corrente alternata dalle batterie. L’energia in eccesso viene inviata alla rete.
Infine, il principale sistema di gestione della rete XW è un invertitore ibrido.
Esso ti permette di ottenere energia dalle batterie o di gestire le batterie
per bilanciare i consumi derivanti dalla rete elettrica.
Contemporaneamente, i pannelli solari termici forniscono il riscaldamento dell’acqua.
Abbiamo poi il sistema di acqua calda. Tale sistema è collegato al tetto.
Sul tetto abbiamo pannelli solari ad alta efficienza, pannelli sotto vuoto
e uno specchio riflettente che consente di avere acqua calda anche quando c’è
scarsa luce solare e in inverno.
Come in ogni sistema a energia solare, il circuito principale porta l’acqua calda dal tetto,
passa attraverso lo scambiatore di calore e poi torna sul tetto.
Nello scambiatore di calore produciamo acqua calda a 60, 70 e anche 80 gradi in estate.
Da qui l’acqua calda giunge dentro la casa e, per precauzione,
abbiamo una valvola di miscelazione che mantiene la temperatura sempre sotto i 60 gradi
per evitare eventuali ustioni ai danni degli utenti.
In un paese caldo come la Spagna, che può godere di 3000 ore di sole l’anno,
l’aria condizionata è una domanda energetica consistente. La casa SML è rinfrescata
da acqua fredda che passa attraverso tubi in condutture nel pavimento.
I ventilatori soffiano l’aria attraverso queste condutture.
Quello che abbiamo fatto è stato usare una pompa di calore, mostrata qui.
Si tratta di una pompa di calore comunemente usata per l’energia geotermica.
Durante la gara non abbiamo potuto fare un buco nel terreno
che sarebbe servito all’impianto per disperdere il calore.
Quindi abbiamo cambiato il metodo di funzionamento e abbiamo usato un serbatoio per
avere un comportamento esattamente identico a quello di un buco nel terreno.
Per ottenere ciò abbiamo riempito il serbatoio con materiale a “cambiamento di fase”.
Questo materiale cambia fase a 27 gradi.
Come risultato avremo che il serbatoio d’acqua, e tutte le lastre al suo interno,
saranno sempre a 27 gradi.
Operiamo esattamente come se l’istallazione fosse nel terreno.
Scarichiamo il calore dentro il serbatoio, ma rimarrà sempre a 27 gradi.
Il calore in eccesso entra nel serbatoio durante tutto il giorno
poi l’impianto può rilasciare il calore di notte, perché la temperature esterna
è certamente sempre inferiore a 27 gradi.
Poi usiamo uno scambiatore di calore, molto simile al radiatore di un’auto,
per disperdere il calore di notte, rilasciandolo all’esterno, nell’ambiente.
Questo è il materiale a cambiamento di fase. Puoi specificare la temperatura ...
Questa in particolare è 8 gradi, temperatura che abbiamo nel serbatoio freddo.
All’altra estremità abbiamo 27 gradi. Puoi specificare la temperature esatta.
Il tempo è variabile, quindi bilanciare generazione e uso e farli coincidere
con i bisogni energetici del proprietario è la chiave del successo di una casa solare.
La parte cruciale, o il cuore della casa, è il cervello, il sistema di controllo.
Stiamo usando un sistema bus KNX, che è uno standard domotico.
Abbiamo collegato vari elementi KNX, li abbiamo programmati e abbiamo anche
inserito le informazioni in un computer. In questo modo usiamo il potere di un computer
per controllare l’aria condizionata e le altre funzioni della casa.
Il computer include una rete neurale, che ti permette di fare un’analisi più avanzata
delle previsioni meteo, prevedere come verrà utilizzata la casa
e controllare gli elettrodomestici. La casa memorizza questi dati tramite il bus KNX e
li manda al computer, che poi è in grado di riconoscere e capire
le normali abitudini del proprietario.
Abbiamo aggiunto alcune attrezzature supplementari, soltanto ai fini della gara.
Inoltre è stato necessario aggiungere varie attrezzature elettriche domestiche.