OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA IN AMBITO DOMESTICO E SISTEMI DI RICARICA INNOVATIVI PER AUTO ELETTRICA

Giulio Vivacqua (A2A), Eleonora Fratesi (Italdata), Roberto Pellegrini (ADB)

Partner di progetto:

In collaborazione con: 

Finanziato da: 

Obiettivi

• Introdurre strategie per la gestione dei consumi e della produzione al fine di ottimizzare costo e comfort 

• Permettere all’utente di gestire in modo intuitivo i carichi elettrici

• Migliorare consapevolezza dell’utente sull’uso delle risorse e dei consumi

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• Sviluppare una soluzione «domestica», facilmente replicabile su larga scala

• Retrofit su impianti e dispositivi esistenti (impianto FV, elettrodomestici standard)

• Soluzione modulare

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Panoramica del dimostratore

• Abitazione residenziale con contratto di fornitura energia elettrica da 4,5 kW

• Impianto fotovoltaico da 4,5 kWp• Sistemi di ricarica• Smart Plug per monitoraggio consumi dei 

principali elettrodomestici• Veicolo a trazione elettrica• Sistema di monitoraggio in cloud tramite 

App e Web‐App• Logica di ottimizzazione dei flussi 

energetici e algoritmo «antiscatto»• Gestione «smart» della ricarica

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Architettura

EnergyManagement 

System‐

Energy Information System

Smart MeterScambio

InverterFV

Ricarica EV

ADB HomeGateway con 

logica antiscatto

Elettrodomestici monitorabili da remoto

SmartPlug

SmartMeterPV

BorsaElettrica

Rete Elettrica Distributore

Prosumer

ConcentratoreSM Indra

Richieste del DSO

PrevisioniMeteo

Wi‐Fi

Z‐Wave

MassimoComfort Minor

Costo

• Le Smart Plug sono collegate a elettrodomestici standard i cui processi non sono modulabili o interrompibili

• La stazione di ricarica costituisce l’unico dispositivi il cui processo è totalmente modulabile e interrompibile

• Profilo di carica basato su ottimizzazione EMS (dinamica lenta)

• Controllore locale per evitare lo scatto per sovraccaricodel contatore (dinamica veloce)

• Verifica rispetto dei limiti fisici impostati dal Wallbox

La gestione dei carichi elettrici

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Gestione della ricarica EV

Previsionimeteo

Previsioniproduzione FV

Borsa elettrica

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Richieste diDemand Response

Potenza erogatada stazione ricarica EV

Gestione richieste utente

Prenotazionericariche

Produzione FV

ContatoreDomestico

EMS in Cloud

Profilo EMS(T=15 min)

ADB HomeGateway con

logica antiscatto

Dati dal campo

(T =1 min)

Profilo logica anti-

scatto(T=1 min)

Profilo EMS(T=15 min)

Profilo a minima

potenza + vincoli interni

Test logica «antiscatto»

• Vincono della potenza contrattuale• Utilizzo del fotovoltaico per ricaricare a potenze elevate• Modulazione e interruzione della ricarica in presenza di altri carichi

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0,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

7000,00

8000,00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Potenza contrattuale

Profilo logica antiscatto

Contatore domestico

Fotovoltaico

Ricarica EV

Carico 2000W

Carico 5000W

P ISTAN

TANEA[kW]

T [min]

Test EMS – Mercato elettrico

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0

50

100

150

200

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0

1

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3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300

• Transizione scelta dell’utente tramite App

• Mercato elettrico simulato e con variazioni consistenti del prezzo dell’EE

STRATEGIA:

• Il profilo di ricarica viene correttamente modulato dall’EMS

• Ritardo di attuazione e calcolo fino a 15 min 

T [min]

P RICAR

ICA[kW]

Prezzo EE [€/M

Wh]

Test EMS – Demand Response

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• Transizione scelta dell’utente tramite App

• Incentivi da parte del DSO per riduzione di potenza simulati

• Valore degli incentivi non reale

STRATEGIA:

• Il profilo di ricarica viene correttamente modulato dall’EMS

• Ritardo di attuazione e calcolo fino a 15 min

T [min]

P RICAR

ICA[kW]

Incentivo DSO

 [€]

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0

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30

40

50

60

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Architettura prototipo App‐Web App

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Dati: database EIS centralizzatocon servizio in cloud per idispositivi HW (ADB) e dati perle ricariche elettriche (Ducati)

Fruizione: App Android/IOS eservizi di notifica Google/Apple

Integrazione: Funzioni API Rest

APP‐ Login 

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Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Profilo 

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Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Homepage 

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controllo immediato deiconsumi dell’ambientedomestico

consumi di potenza dei vari componenti collegati:

• contatore generale• pannello fotovoltaico• wallbox• 5 smart plug (forno, 

frigorifero,ferro da stiro, lavatrice, lavastoviglie)

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Dettaglio 

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• Dettagli  in base all’apparato selezionato

• Per le smart plug è possibile regolare una finestra temporale per  determinare quando l’elemento elettrico dovrà rimanere acceso anche in una situazione in cui il sistema sarà in modalità «Minor Costo».

• Per la wallbox è presente anche l’identificativo dell’ultimo veicolo che ha effettuato una ricarica.

• un grafico di consumo orario (dall’inizio del corrente giorno all’ora in cui viene interrogato il sistema) sia per la potenza che per l’energia totale dell’elemento.

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐Monitoraggio

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consumo apparati• periodo di riferimento• tipologia grafico • apparati

mercato elettrico

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Ricarica 

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prenotazione ricarica• data e  ore di ricarica• dati aggiuntivi opzionali

(stato della batteria, KM..)

servizio notifica push su app

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Ricarica 

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Consultazione statistiche sulle ricariche effettuate

• energia ricaricata• durata media ricariche • % ricariche per periodo• % ricariche pubbliche 

private

storico ricariche effettuate

tabella di dettagli (grafico di andamento della potenza erogata minuto per minuto)

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

APP‐ Previsioni

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analisi e  previsioni• contatore• fotovoltatico

Dettaglio elemento

Homepage Monitoraggio 

elementiRicarica veicolo

Previsioni

Considerazioni conclusive

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STRENGHTS WEAKNESSES

OPPORTUNITIES THREATS

• Sistema modulare in cloud• Retrofit su impianti esistenti• Valorizzazione fonte rinnovabile 

per autoconsumi• Aumento consapevolezza e 

interazione dell’utente• Migliorare la qualità del servizio

• Prototipazione architettura ICT• Configurazione e analisi sensibilità 

dei parametri dell’Energy Management System

• Armonizzazione protocolli di comunicazione dei dispositivi

• Veicoli elettrici circolanti in Italia previsti al 2020: 130.000*.

• Impianti FV con potenza inferiore Al 31/12/2015: 228.267 impianti fotovoltaici «domestici», in aumento del 7,1% rispetto al 2014**

• Dinamica dei prezzi mercato elettrico poco variabile sul breve periodo

• Ad oggi non sono riconosciute remunerazioni all’utente per servizi di supporto alla rete

* Scenario di diffusione dell’auto elettrica, PNIRE, Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana – Aggiornamento 2015, 30 giugno 2016** Rapporto statistico 2015 Solare Fotovoltaico GSE www.gse.it