Sistema di gestione dell’energia per combinare il fotovoltaico residenziale con l’accumulo a gravità

Un gruppo di ricercatori dell’Università Internazionale di Rabat, in Marocco, ha sviluppato un sistema di gestione energetica per case intelligenti per ottimizzare la produzione di elettricità negli impianti fotovoltaici residenziali combinati con l’accumulo di energia a gravità (GES).

“Lo SHEMS supporta la comunicazione bidirezionale tra gli utenti delle case intelligenti e le utility di rete”, ha dichiarato alla rivista pv l’autore corrispondente della ricerca, Asmae Berrada. “Lo SHEMS è flessibile nella gestione e nel controllo degli elettrodomestici intelligenti, delle risorse di energia rinnovabile e dei sistemi di accumulo di energia, al fine di partecipare alla conservazione dell’elettricità e alla risposta alla domanda”.

Nell’articolo “Intelligent Energy Management System for Smart Home with Grid-Connected Hybrid Photovoltaic/Gravity Energy Storage System”, pubblicato sul Journal of Energy Storage, Berrada e i suoi colleghi spiegano che il sistema proposto si basa su un nuovo modello di previsione dinamica a una settimana che considera la produzione di energia fotovoltaica, lo stato di carica del sistema GES, il prezzo dell’elettricità e il carico programmato all’orizzonte per una settimana.

“Inoltre, consente all’utente di eseguire un’allocazione intelligente dell’energia domestica, di ottimizzare l’allocazione del carico domestico nella dimensione temporale, di ottenere una risposta alla domanda dei clienti, di alleviare la pressione sulla rete durante le ore di punta e di migliorare la stabilità della rete”, hanno dichiarato, aggiungendo che l’hardware del sistema consiste in un centro SHEMS, contatori intelligenti, sistemi di comunicazione e di rete e altri dispositivi intelligenti non specificati che collegano tutti gli elettrodomestici.

Lo SHEMS di solito utilizza l’energia fotovoltaica prodotta dal campo solare per alimentare i carichi della casa. Quando viene prodotta elettricità in eccesso, il sistema la utilizza per alimentare il sistema GES o la immette nella rete. Quando l’energia fotovoltaica non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno elettrico della famiglia, il sistema GES viene attivato dallo SHEMS. “Nelle situazioni in cui né l’energia fotovoltaica né quella del sistema GES sono sufficienti a coprire l’intera domanda di energia dei carichi, il sistema preleva energia dalla rete elettrica”, ha dichiarato il gruppo marocchino. “La rete agisce come fonte di riserva di elettricità per garantire che tutti i carichi della casa ricevano l’energia necessaria”.

I ricercatori hanno convalidato il loro modello attraverso un caso di studio che prende in considerazione un’abitazione con un consumo massimo di 6 kW, un impianto fotovoltaico da 5 kW e un sistema GES da 0,5 kWh con un volume del serbatoio dell’acqua di 28,63 m3 . Si ipotizza che la casa utilizzi anche sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) e che ospiti la ricarica dei veicoli elettrici, la cui batteria è programmata per caricarsi nel periodo compreso tra l’1 e le 5 del mattino.

“Questa finestra temporale sfrutta i bassi prezzi dell’energia e garantisce che il veicolo sia completamente carico entro la mattina”, ha spiegato il team di ricerca. “Gli altri carichi sono programmati per funzionare quando c’è produzione fotovoltaica disponibile, ad eccezione di frigorifero, illuminazione, TV, computer e ventilatori. Tuttavia, una parte del consumo energetico di questi apparecchi può essere fornita dal sistema di accumulo di energia (GES)”.

Attraverso la modellazione, gli studiosi hanno scoperto che l’unità FV-GES è in grado di coprire la domanda di energia della famiglia per circa 8 ore al giorno, mentre lo scarico del sistema GES avviene di solito tra le 16.00 e le 17.00. “Questo porta a una riduzione significativa dei costi energetici della casa e della sua impronta ambientale negativa”, si sottolinea.