Gestione del serbatoio ad alta temperatura

Il compromesso cercato per la gestione del sistema è quella di mantenere la sua temperatura sempre al di sopra dei 40°𝐶, ovvero quella a cui va servita l’ACS, e quella di ridurre i consumi cercando di limitare il più possibile l’energia necessaria al servizio facendo funzionare gli altri sistemi con cui interagisce direttamente nel modo più efficiente possibile. Ciò si ottiene mantenendo una temperatura non eccessivamente elevata che peggiorerebbe la produzione dai collettori solari termici e il COP della pompa di calore per l’eventuale ricarica, e anche se meno rilevanti aumentando le dispersioni di calore dal serbatoio, ed utilizzare più energia proveniente dalla produzione fotovoltaica rispetto a quella presa dalla rete o dal motore.

L’ACS viene prelevata direttamente dal serbatoio quando necessaria, mentre i collettori solari e il calore recuperato dall’eventuale installazione del CHP ne innalzano la temperatura quando in funzione, ciò che varia nel controllo è la gestione della pompa di calore per la ricarica qualora la domanda superi la produzione e quanto prima accumulato.

48

Se la temperatura del serbatoio (𝑇 _, ) è minore della 𝑇 _{→ ,} , ovvero la temperatura di questo sotto la quale l’HP interviene per un suo reintegro, si fornisce un supplemento energetico tale

da portarlo alla 𝑇 = 𝑇 → , + 5, funzione solo della sua capacità termica.

Questo controllo semplicemente feedback tende a mantenere la temperatura più bassa possibile. Ma tende ad avere un numero di accensioni maggiori della pompa di calore rispetto ai controlli che vedremo in seguito, e quindi questa sarà più frequentemente impegnata a garantire il servizio, cosa che potrebbe creare dei problemi nei periodi di alto carico o con l’inserimento del serbatoio a bassa temperatura che necessita dello stesso sistema per la ricarica.

49

Logica ACS 2 e 3

Rispetto alla precedente si stimano i consumi di ACS e la produzione dai ST nelle prossime ore, poste uguali a 24, e quindi quando si scenderà a di sotto di 𝑇 → , , l’HP immetterà il

deficit energetico a soddisfare il fabbisogno se necessario.

Rispetto al caso precedente se si prevede una maggior produzione rispetto alla domanda viene limitata l’energia immessa per il reintegro, mantenendo la 𝑇 , ad un valore più basso a favore

dell’efficienza dei sistemi collegati. Nel caso opposto si ha un aumento della stessa, limitando il numero di accensioni della pompa di calore.

Rispetto alla 2 la logica di controllo 3 controlla anche il funzionamento di quest’ultima, limitando la potenza da immettere se nel frattempo è impegnata nel servizio di cooling o in quello di ricarica del serbatoio a bassa temperatura, dividendo quindi il carico in più tempi per non andare incontro a disservizi.

Logica ACS 4 e 5

Rispetto ai casi precedenti oltre a controllare la produzione e i consumi nelle prossime ore si controlla anche la temperatura esterna, quindi la ricarica, calcolata come nel caso precedente, viene divisa in due tempi, il primo in cui la 𝑇 _, scende al di sotto di 𝑇 _{→ ,} in cui si carica l’energia necessaria ad arrivare alla prossima, ovvero quella in cui si registra la massima temperatura esterna che è la più favorevole alla ricarica del serbatoio da parte della pompa di calore. Quindi, come nel caso precedente, si immette l’energia necessaria per coprire il fabbisogno nel giorno seguente. Ci si aspetta un COP medio per questa funzione maggiore rispetto alle logiche di controllo viste che non usano un controllo in avanti sulla temperatura esterna per la gestione del sistema.

La logica 5 rispetto alla 4 controlla anche lo stato d’uso dell’HP, limitandone l’uso se questa è già impegnata ad assolvere atri servizi. Visto che la pompa di calore agisce solo in due tempi ci si aspetta che l’aggiunta di questo controllo sia ancora più importante per evitare l’uso di una macchina di grande taglia. Ciò va a scapito dell’efficienza visto che si divide il carico in più time step e quindi non necessariamente quelli favorevoli per un uso ottimale del sistema di reintegro.

50

Logica ACS 6 e 7

Rispetto ai casi precedente non si controlla solo la temperatura esterna nelle prossime ore ma sulla base della produzione e della domanda anche quella del serbatoio. In sostanza si fa uso del controllo in avanti anche per questa variabile, non aspettando che scenda al di sotto di 𝑇 → , , ma si stima il momento in cui ciò avviene, e se l’ora più favorevole alla ricarica si

verifica prima la si anticipa caricando il serbatoio in un solo step nella condizione di massimo COP, se invece l’ora favorevole si verifica dopo si ricade nel caso precedente.

Anche se questa logica di controllo ci dovrebbe fornire un COP maggiore per un suo corretto funzionamento probabilmente sarà necessario che la pompa di calore abbia una taglia maggiore rispetto ai casi precedenti. Da qui si crea la logica 7 che controlla lo stato dell’HP per ridurre il rischio suddetto dividendo la carica in più tempi.

Utenza in isola

Per l’utenza in isola in generale si può pensare di caricare il serbatoio utilizzando il calore ricavato dal CHP accendendolo appositamente al posto della pompa di calore o come suo sostegno ma visto la bassa richiesta per questa utenza non si è sviluppato un controllo che ne facesse uso e quindi si limita a immettere l’energia recuperata nel serbatoio riducendone il numero di ricariche necessarie. Inoltre, per questo caso e quello in cui non si ha remunerazione della rete la sovrapproduzione elettrica viene versata nel serbatoio a bassa temperatura prima tramite la pompa di calore se non impegnata in altri servizi ed infine direttamente per effetto Joule.