En este proyecto se plantea el desarrollo de controladores avanzados para mejorar la eficiencia energética del edificio bioclimático CIESOL situado en el campus de la UAL. Para desarrollar estos controladores se han utilizado diversas tecnologías digitales que han permitido: crear gemelos digitales de diferentes sistemas del edificio; analizar los consumos y producción de estos sistemas; mantener el confort de los usuarios teniendo en cuenta su genero y gestionar la microrred del edificio.
Candidatura
COntrol and ManageMent systems using Information and communications Technologies FOR ZERO Energy Buildings (COMMIT4.0EB)
Más información en: https://ciesol.com/proyecto/commit4-0eb-control-and-management-systems-using-information-and-communications-technologies-for-zero-energy-buildings/
Indicadores y procesos de mejora
Los indicadores de mejora han sido el modernizar el sistema de gestión y monitorización (SCADA) del edificio CIESOL haciendo uso de nuevas tecnologías propias de la industria 4.0 (gemelos digitales, IoT, nube…) Esto nos permite gestionar de una manera más eficiente los diferentes sistemas que están integrados en el edificio e implementar controladores avanzados para optimizar el uso y operación de estos sistemas. De esta manera se obtiene un ahorro energético/económico que repercute, directamente, en la sostenibilidad del edificio.
Por otro lado, y tratándose de un proyecto de investigación, estas mejoras se han reflejado en varias publicaciones en revistas científicas internacionales y en congresos. científicos.
Cuantificación/Estimación reducción consumo
Siendo un proyecto de investigación con desarrollos con niveles de madurez tecnológica intermedios (TRL) es difícil cuantificar exactamente la reducción de consumo en el edificio. Además, el edificio donde se ha desarrollado el proyecto no es un edificio ‘al uso’ sino uno donde diferentes grupos de investigación desarrollan sus tareas, por lo que no tiene un consumo uniforme a lo largo del tiempo.
Sin embargo, resultados concretos referidos al sistema de climatización han arrojado un ahorro de alrededor del 50% si la consigna del mismo es calculada de manera dinámica y no se mantiene una consigna fija de temperatura durante todo el día. Por otro lado, los controladores implementados para la microrred han conseguido en simulación un ahorro económico del 25% con respecto a gestionar la microrred sin controlador o con un controlado más ‘simple’ Este ahorro se produce por un mejor uso de las baterías y de la energía solar del campo fotovoltaico durante la operación de la microrred.
Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2
Se ha calculado un ahorro económico con las mejoras propuestas en este proyecto, pero no se ha estimado su equivalente en la reducción de emisiones de CO2. Aunque tiene que ser significativo debido al mayor uso de las baterías y de la energía generada del campo fotovoltaico que se realiza mediante los controladores implementados.
Innovación aplicada y buenas prácticas
La innovación del proyecto se ha centrado en la creación de los gemelos digitales para diferentes sistemas de energía del edificio (campo fotovoltaico, campo de colectores solares planos) para ello se ha trabajado en un sistema de adquisición centralizado desarrollado con software de Schneider Electric al que se le ha acoplado un servidor OPC-UA para poder interactuar con los sistemas.
Estos gemelos digitales han permitido desarrollar controladores avanzados para la microrred del edificio (compuesta por campo fotovoltaico, baterías, inversor, punto de recarga para VE y cargas) tanto desde el lado de la demanda como desde la producción, con la finalidad de solapar las curvas de producción y demanda y disminuir la dependencia del edificio de la red eléctrica.
Por último, a nivel de usuario se ha desarrollado un estudio mediante encuestas y cámaras térmicas para estimar el confort de los usuarios dependiendo del género de los mismos para así calcular una consigna de temperatura unificada.
Uso de tecnologías (TICs)
Se dispone de un SCADA centralizado desarrollado con EcoStruxure de Schneider Electric para monitorizar y supervisar las más de 700 variables del edificio. La comunicación para la toma de datos se realiza mediante BACnet pero se ha implantado una pasarela BACnet-OPC-UA, para poder implementar un servidor OPC-UA y poder servir las variables del edificio también bajo dicho protocolo. De esta manera podemos interactuar con los diferentes actuadores del edificio para implementar controladores realizados en. MATLAB.
Además se ha implementado un servidor de datos en la nube mediante protocolo Modbus que recoge tanto los datos de los diferentes sensores como datos de otros dispositivos: inversor de la microrred, PowerTags del cuadro eléctrico, etc. La copia de seguridad de datos en la nube se actualiza de manera diaria y los usuarios pueden acceder a ellos mediante su clave/contraseña. Por otro lado, los usuarios también pueden acceder al SCADA de manera externa mediante un servicio VPN.
