Risparmiare energia con il collegamento in rete

AMBIENTE –

Tecnologie come quella sviluppata da Echelon, che consente di connettere tra loro dispositivi di uso quotidiano con i sistemi di controllo dei fornitori elettrici, negli edifici, nell’industria, nei trasporti e nelle abitazioni, apportano vantaggi ai consumatori e all’industria.

“Vent'anni fa ho fondato la Echelon con un'idea molto semplice: poter trasformare intere industrie grazie a microscopici computer installati ovunque per monitorare l'ambiente circostante e per lo scambio d'informazioni”, ha dichiarato A.C. “Mike” Markkula, fondatore di Echelon e cofondatore della Apple, nel suo discorso tenuto il 14 maggio 2008 in occasione di una conferenza per i vent'anni della Echelon. “Abbiamo immaginato un mondo pieno di edifici, fabbriche, case e reti elettriche intelligenti in grado di sfruttare la nostra tecnologia al fine di lavorare in modo più efficiente, abbattere i costi e migliorare qualità, produttività e comodità. Erano indispensabili grande inventiva e spirito d'innovazione per tradurre in realtà questa visione. Ma la realtà si è dimostrata decisamente migliore di quanto potessimo sognare. Oggi le apparecchiature di tutto il mondo sono collegate tra loro grazie alla nostra tecnologia, dando vita a infrastrutture intelligenti e all'avanguardia in molti settori.”

Risparmio energetico efficace

La tecnologia Echelon consente un aumento della produttività, soprattutto a beneficio degli utenti, e un abbattimento dei costi di manutenzione. Tuttavia la principale motivazione per passare a Echelon sono le grandi potenzialità del risparmio energetico. Poiché il costo dell'energia per i consumatori in Europa era più che mai elevato rispetto agli Usa, in questo Paese vi è sempre stato un incentivo maggiore a utilizzare tecnologie per il risparmio energetico. Non c'è quindi da meravigliarsi che da allora Echelon abbia conseguito la maggior parte del suo fatturato totale proprio in Europa. Anche al di fuori di essa, inoltre, Echelon si era mossa attivamente in questo settore ancora prima del fenomeno Green Design negli Usa. Nel frattempo il risparmio energetico offerto dai prodotti Echelon è stato commercializzato attivamente anche negli Usa nell'ambito di questo battage pubblicitario del Green Design. Per promuovere ulteriormente la filosofia del risparmio energetico, il segretario generale dell'Onu Ban Ki-moon e Arnold Schwarzenegger, Governatore della California, circa un anno e mezzo fa hanno visitato la sede centrale di Echelon a San Jose in California, per farsi un'idea delle enormi possibilità di questa tecnologia.

Il principio basilare del risparmio energetico

Tutti possono risparmiare energia ovunque e in modo relativamente veloce purché si conosca dove questa energia viene consumata. Se pensiamo all'ambiente in cui viviamo, chi di noi ormai non sa dove l'energia viene “bruciata” inutilmente nelle nostre case? Non è una rarità che un impianto stereo/video rimanga in modalità stand-by per anni consumando più energia di un moderno frigorifero in cucina. Anche un piccolo trasformatore del campanello di casa, che consuma solo pochi Watt, incide sul bilancio energetico annuale se lasciato in funzionamento continuo 24 ore su 24 per tutto l'anno.

Risparmiare nell'illuminazione stradale

Le città, ad esempio, impiegano fino al 38% del loro fabbisogno energetico per l'illuminazione stradale: un vero eccesso. Oslo è riuscita, con l'aiuto della tecnologia LonWorks di Echelon, a ridurre il fabbisogno energetico necessario per l'illuminazione stradale ben del 62 percento.
Fino ad ora l'illuminazione stradale era stata attivata tramite telecomando centralizzato senza un canale di ritorno: l'accensione delle luci veniva comandata dalla centrale e i responsabili dovevano sperare che questo comando arrivasse anche ai lampioni. Per non ricevere un riscontro negativo dalla popolazione, con i sistemi tradizionali i lampioni vengono accesi relativamente presto e spenti piuttosto tardi, naturalmente con ripetuti comandi di accensione e spegnimento.
La tecnica LonWorks consente di ottenere un controllo estremamente mirato e affidabile. Si può, inoltre, regolare l'intensità della luce dei lampioni. Se ad esempio la luna non splende (come sempre), si può abbassare l'intensità della luce del lampione dal 15 al 20% in quanto la percezione soggettiva della luce è più forte. Durante la regolazione dell'intensità della luce di ogni singolo lampione si possono prendere in considerazione anche sensori di luminosità e meteorologici come pure informazioni sull'intensità del traffico e altri dati supplementari. Il risparmio si estende anche ai costi di manutenzione in quanto si può determinare con esattezza la durata di ogni singolo lampione o ogni singola lampada e nel contempo segnalare tempestivamente un'avaria alla centrale. In questo modo anche l'effettiva durata di funzionamento prima di un'avaria, e di conseguenza anche la frequenza delle sostituzioni, possono essere determinate con molta più precisione, a tutto vantaggio di uno sfruttamento maggiore della lampada. In Germania i budget per gli investimenti e le spese gestionali vengono solitamente amministrati separatamente. Questo aspetto è un forte deterrente che non consente di attivare gli investimenti, anche in caso di un ammortamento rapido della nuova tecnologia, a causa di problemi politici e strutturali. Tuttavia con modelli gestionali, di leasing o di finanziamento adeguati tale ostacolo può essere aggirato. Anche in questo caso esiste un relativo modello di finanziamento del gestore per la modernizzazione dell'automazione degli edifici. Ad ogni modo la Norvegia non è l'unico paese dove diverse città hanno riconosciuto l'enorme potenziale di risparmio offerto dalla tecnologia iLon. Anche in Germania un capoluogo di regione ha convertito la propria illuminazione stradale passando al controllo iLon (LonWorks).

Grande potenziale tra le mura domestiche

Di fatto si può risparmiare energia anche in tutte le zone di un'abitazione privata. Gli esperti dell'istituto Fraunhofer hanno appunto calcolato, nell'ambito del progetto InHaus di Duisburgo, che ogni abitazione privata potrebbe risparmiare annualmente tra i 1.000 e i 2.500 euro di costi per l'energia senza rinunciare al comfort. Anche nei grandi stabili adibiti a uffici, la building automation offre un potenziale di risparmio energetico che va dal 25 al 50%. Questo potenziale di risparmio può essere raggiunto solo con una rete intelligente. In questo modo si può, ad esempio, regolare l'apertura o chiusura delle tende parasole in base ai dati della posizione del sole memorizzati e rilevati secondo le coordinate geografiche. Tramite sensori di presenza si possono disattivare automaticamente apparecchi come la macchina del caffé, la fotocopiatrice, il riscaldamento ecc., quando nessuno accede per un periodo prolungato alla relativa area. Questi sensori possono essere utilizzati contemporaneamente anche da altri sistemi come l'impianto antifurto.
Nemmeno l'1 per mille di tutte le abitazioni dispone, in qualche misura, di elementi per l'automazione domestica; il livello più elevato di automazione attualmente non va oltre il termostato del riscaldamento. Quando alcuni anni fa Echelon cercò di mettere in atto dei progetti nel segmento home automation, il riscontro fu alquanto contenuto poiché all'epoca i costi dell'energia erano ancora molto bassi. Nel frattempo la situazione si è rovesciata: se prima il risparmio energetico supportato da sistemi in rete era considerato uno sfizio dei maniaci della tecnologia, ora risparmiare energia fa tendenza, e la tecnologia Echelon offre i giusti strumenti in questa direzione. L'investimento minimo per una rete Lon in un'abitazione privata ammonta a circa 2.500 euro. L'attuale situazione di mercato dei prezzi dell'elettricità consente, nella maggior parte dei casi, di ammortare i costi d'investimento in soli tre anni.

L'unicità di Echelon
 
Le possibilità di collegamento in rete sono diverse, ma perché offrire la tecnologia Echelon per soluzioni di rete dove è necessario risparmiare energia? Echelon ha continuato a perfezionare i suoi sistemi nel segmento PowerLine e si presenta come fornitore esclusivo di soluzioni integrate che racchiudono tutti i protocolli necessari in un chip. Questo chip copre tutti i livelli di comunicazione, ma garantisce anche che vengano rispettati gli standard europei Cenelec. I prodotti Echelon PowerLine rispettano tutti gli standard internazionali vigenti. I prodotti finiti possono quindi essere venduti senza problemi a livello mondiale. Inoltre lo standard Lon è conosciuto e riconosciuto in tutto il mondo, garantendo la relativa compatibilità. Vengono così abbattute le barriere della standardizzazione e l'apparecchio viene pre-certificato anche in Cina. Lon è così diventato lo standard mondiale per eccellenza. Con l'alimentatore giusto, l'apparecchio Lon funziona in tutti i nodi Lon del mondo. Ora non viene utilizzato solo nell'automazione degli edifici, ma anche nell'ingegneria del traffico. Oggigiorno i nodi Lon sono presenti su quasi tutti i veicoli nuovi su rotaie, dai treni a lungo raggio alle ferrovie urbane fino alle metropolitane.
Echelon/LonMark mette a disposizione dei propri clienti una banca dati di tutti gli apparecchi compatibili con LonMark, cosicché non è necessario consultare la scheda tecnica.

Il consorzio LonMark

Gli utenti della tecnologia Lon hanno unito le loro forze dando vita a un consorzio LonMark per stabilire gli standard. Mentre i principali sistemi bus lottano affinché il protocollo venga standardizzato, quello di Lon, al contrario, è stato definito fin dall'inizio. Anche gli apparecchi della prima generazione, risalenti al 1992, sono ancor oggi compatibili con i nuovi apparecchi di ultima generazione.
Per questo motivo i sistemisti possono specializzarsi e standardizzare le applicazioni, quindi anche i profili applicativi per pompe, sistemi frangisole, controllo degli ambienti ecc. Lonmark ha, infatti, raggiunto notevoli progressi per quanto riguarda i profili, offrendone la gamma più ampia. Echelon ha inserito questi profili nell'ambiente di sviluppo. Se un sistemista necessita, ad esempio, di un profilo interruttore, un profilo frangisole e una regolazione delle singole stanze, bastano pochi clic del mouse sul monitor del Pc per inserire, attraverso il tool di progettazione Lon, questi tre profili e creare un codice sorgente certificabile. Ovviamente il look and feel dell'apparecchio può essere personalizzato in modo da potersi distinguere dalla concorrenza. La certificazione è estremamente semplice ed economica. L'apparecchio di nuova progettazione, infatti, viene collegato a un apparecchio referenziato e certificato consentendo di testare automaticamente le singole funzionalità.

Risparmio energetico Lon all'atto pratico

In una rete Lon tutte le unità all'interno di un edificio vengono fuse insieme in modo da creare un collegamento logico tra le aree riscaldamento, misurazione/comando/regolazione, sistemi frangisole ecc. Fino ad ora si sono visti, ad esempio negli hotel, tre singoli termostati funzionare uno accanto all'altro. Poiché ognuno di questi termostati presenta un'isteresi, i costi energetici aumentano enormemente, soprattutto nel tempo di transizione, dove i sistemi lavorano in opposizione tra loro: il riscaldamento cerca di compensare il lavoro del condizionatore e viceversa. Gli allestitori hanno cercato, in un certo qual modo, di risolvere questa situazione infelice con i relè. Negli edifici collegati in rete, invece, è sufficiente un unico termostato per ottenere una regolazione ottimale. Inoltre, in una stanza sono presenti diversi sensori per rilevare la temperatura, la presenza, la luce ecc. Con i sistemi frangisole idonei si può, ad esempio, regolare le lamelle superiori in modo tale che il soffitto sia colpito dai raggi di luce per illuminare la stanza in modo adeguato. Non si deve così utilizzare energia per l'illuminazione e l'illuminazione non produce calore di scarto; tutto viene gestito tramite la rete Lon.
Questa funzione può essere ovviamente utilizzata anche al contrario: se una stanza è vuota e la temperatura ambiente è di qualche grado inferiore rispetto a quella nominale, in circostanze normali verrebbe attivato il riscaldamento. Un sistema intelligente basato su Lon sarebbe in grado, con la relativa programmazione, di attivare il sistema frangisole, quando è inutilizzato, per sfruttare l'energia termica del sole.

Una rete intelligente

Negli edifici di grandi dimensioni un integratore di sistema provvede al collegamento delle singole unità a livello di rete. Questa integrazione avviene tramite un Pc in quanto Lon non prevede una centrale nel senso tradizionale del termine. C'è sempre una centrale tecnica in una rete, ad esempio per disattivare tutti gli apparecchi, ma questa centrale ha solo una funzione di semplice comando e dal punto di vista della rete Lon è solo una delle tante possibilità, in quanto il controllo avviene direttamente all'interno della rete intelligente. I lampioni stradali sono dotati di server web iLon: da una lato hanno un collegamento Lon tramite Powerline o Twisted Pair, linea a due fili twistata con o senza schermatura, mentre sull'altro lato si trova il collegamento Ethernet. Ogni server web iLon dispone di un proprio indirizzo web: anziché inserire www.ebv.com, l'utente indica l'indirizzo specifico del server web da un qualsiasi Pc collegato a internet e può accedere all'apparecchio previa login. In questo apparecchio con interfaccia web iLon sono presenti anche diversi record di dati, come le curve della posizione del sole. Un nodo della rete iLon è un apparecchio pronto all'uso per il montaggio su barra Din e quindi pensato per un'installazione pratica e diretta. Rispetto al consumo energetico dell'utenza da comandare, il consumo della rete iLon è veramente trascurabile. Un tool intuitivo consente la configurazione generale dell'interfaccia web. Talvolta questi tool vengono utilizzati da aziende che non possiedono alcuna rete Lon, ad esempio per rendere visibile un collegamento M-bus attraverso un server web.

Il valore aggiunto della soluzione

L'uso di un iLon consente di risparmiare in assistenza poiché in molti casi il tecnico non dovrà più recarsi presso il luogo di montaggio della rete per risolvere eventuali problemi. Quasi sempre è sufficiente la telediagnosi o il telecontrollo poiché il collegamento web consente di eseguire le stesse diagnosi normalmente disponibili con un collegamento sul posto. Download completi consentono di scaricare non solo i nuovi parametri, ma anche un'intera applicazione integrando in modo pratico il software completo di un'applicazione aggiuntiva (o un aggiornamento di un software già implementato).

Raffreddamento e tecnologia solare a risparmio energetico

La catena dei ristoranti McDonald's ora esegue l'intera manutenzione e teleassistenza delle celle frigorifere tramite Lon. Si evitano, così, carichi di punta lasciando riposare il compressore nelle ore più fredde del mattino, quando la temperatura è inferiore di 2-3 gradi rispetto al valore nominale, per poi riattivare tutte le batterie a inizio turno. I carichi di punta possono essere gestiti in modo analogo nella pausa pranzo. I grandi impianti solari sono un altro esempio di risparmio energetico. Gli inverter installati per l'alimentazione della rete hanno il massimo rendimento quando sono al 90% circa del loro carico massimo, ma se le nuvole coprono il sole, l'inverter funziona normalmente solo con un carico inferiore (ad esempio il 30%) per via dei raggi solari più deboli. Se questi tipi di inverter non lavorano in condizioni ottimali, allora il loro rendimento si riduce in modo significativo, spesso al 30%, senza più accumulare una buona parte dell'energia prodotta dai pannelli solari che viene dispersa nell'inverter in condizioni dove di per sé si produce poca energia. L'uso di inverter più piccoli consente di attivare solo quegli inverter che lavorano con il massimo rendimento possibile in base ai pannelli solari interessati dai raggi del sole. Questo tipo di commutazione può essere realizzato senza grandi investimenti grazie alla rete Echelon che consente di ottenere sempre il massimo rendimento. Una soluzione che fa bene all'ambiente e all'economia. I relativi dati possono essere elaborati graficamente per avere sempre una panoramica dell'energia effettivamente prodotta o alimentata in un dato momento.

Un team vincente

Echelon esiste da 20 anni e da ben 17 anni EBV Elektronik commercializza i suoi prodotti, ora anche con l'esclusiva per l'area Emea. Nel corso degli anni EBV Elektronik ha creato una rete di specialisti Echelon qualificati direttamente sul posto in tutta l'area Emea. Inoltre EBV è rappresentata in diverse organizzazioni Lonmark in Europa. All'inizio della conferenza citata all'inizio dell'articolo, Ken Oshman, presidente del consiglio d'amministrazione e Ceo di Echelon, ha sintetizzato l'argomento del giorno con le seguenti parole: “Il costo dell'energia è in costante aumento e sono sempre più evidenti le conseguenze del riscaldamento della Terra come pure gli effetti degli scarichi di anidride carbonica. Consumatori, aziende e governi si chiedono sempre più spesso cosa possono fare, rendendosi conto che Echelon e i nostri prodotti offrono già una parte della soluzione. Il fabbisogno energetico odierno ci indica che un rendimento maggiore è addirittura migliore, più facile da attuare e più economico rispetto a tutti gli altri combustibili alternativi. Riteniamo che il ruolo di Echelon sia stato quello di essere un precursore nella fornitura di una tecnologia che saprà rendere il mondo un luogo migliore, più pulito e più efficiente dal punto di vista energetico".

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