Presentación Semi-virtual Energy

Presentación Semi-virtual Energy Integration Laboratory (SEILAB) Catalonia Institute for Energy Research Net Zero Energy Building y redes inteligentes Net-Zero Energy Building y redes inteligentes. Nuevas perspectivas para I&D en España

IREC ÁREAS TECNOLÓGICAS Y DE INVESTIGACIÓN Advanced Materials Functional Nanomaterials Catalysis Materials for Solar Systems Nanoionics and Fuel Cells Energy Storage and Harvesting Bioenergy and Biofuels Thermochemical Conversion Biorefinery and Microalgae Research Units Energy Efficiency: Systems, Buildings and Communities NZEB (Net Zero Energy Buildings and Zero Energy Buildings Communities) Integration of Renewables. Smart Grids and Microgrids Green IT Electric Mobility Lighting Economic analysis and regulation and Offshore Wind Energy Aerodynamics and Aeroelasticity Electric Machines and Control Systems Grid Integration Wind resource assessment at see Project ZÈFIR Test Station Technological Development Units 2

DIRECTIVA 2010/31/UE eficiencia energética en edificios Article 9 1. Los Estados miembros se asegurarán de que: a) a más tardar el 31 de diciembre de 2020, todos los edificios nuevos sean edificios de consumo de energía casi nulo, y de que b) después del 31 de diciembre de 2018, los edificios nuevos que estén ocupados y sean propiedad de autoridades públicas sean edificios de consumo de energía casi nulo. El concepto detallado del NET ZERO ENERGY BUILDING en cada Estado miembro de la CE aún no está definido. La industria, los centros de I&D, entidades públicas tienen que desarrollar ya las definiciones, soluciones integrales e innovadoras y herramientas. 3

PASOS AL NET ZERO ENERGY SOLAR BUILDING RETOS Reducción consumo energético Aumento eficiencia energética Energías renovables Integración edificio redes (electricidad, comunicación, calor + frío Load Match + Grid Interaction) CONCLUSIONES PARA I&D Enfoque integral del sistema energético Combinación entre Modelización y Ensayos reales (semi- virtual) Evaluación rápida y fiable de los balances energéticos y rendimiento estacionales (SPF) 4

SEILAB Semi-virtual Energy Integration Laboratory Ensayo y desarrollo de equipos / sistemas térmicos y eléctricos innovadores. HVAC maquinaria, Gas y biomasa, bomba de calor, fuel cells Micro-CHP, ORC, Ab/-adsortion chillers Acumulación térmica y eléctrica Sistemas novedosos de energías renovables en la edificación Solar térmica, PV, captadores híbridos (PVT) y microeólica Integración técnica y conceptual de sistemas de energías renovables en el edificio Autoconsumo y interacción con redes Integración de sistemas energéticos y interacción con la red Sistemas tecnológicos Net Zero Energy Buildings Sistemas para reformas de edificios en climas mediterráneos Integración de equipamientos termo-eléctricos en redes energéticos (electrical grid, district heating & cooling ) Termal & Eléctrico smart micro-grid in Smart Cities 5

Método semi virtual : i SEILAB Ensayo real de equipos / sistemas integrados en un modelo virtual (edificio / sistema energético) para su emulación bajo condiciones dinámicos. )p Equipo termodinámico Bomba de calor Sistema fotovoltaico Modelo virtual: Demanda de energía Modelo sistema de climatización Perfiles de consumos estocásticos Ocupación y tipo del edificio Condiciones climáticas Input de energía térmica / eléctrica Smart Grid conexión Ensayo real en Laboratorio HVAC equipos Sistemas de energías renovables Bombas de calor, m-chp, Fuel cells Energy management systems Conexión con red 6

SEILAB LABORATORIO SEILAB 7

SEILAB Emulación térmica: ACS y climatización i li i Control de Temperaturas y caudales Flow rate Energy Temperatura Thermal test bench Ensayo dinámico de funcionamiento del equipo y balance energético 8

SEILAB Emulación eléctrica Cargas eléctricas domesticas Modelo virtual del sistema energético 9

SEILAB Método CCT Concise Cycle Test Ensayo de 12 días (cada día con los valores típicos promedios del mes) Condiciones climáticas, características del edificio a definir Método para determinar el rendimiento estacional (SPF) Source: ISES Solar World Congress, Johannesburg, 2009 10

SEILAB: Bancos de ensayos para ASC, Climatización (frío y calor) y producción energía térmica Parámtros Valor Unidad d Temperatura 5 to 150 C Máx. flow 3.5 9 m 3 /h Máx. calor power 95 kw Máx. Cooling power 75 kw 11

SEILAB: Bancos de ensayos eléctricos para la emulación de carga y ensayos eléctricos la emulación carga y descarga eléctrica Parámetros Rango Unidad Emulación power 5.5 kva (generación, consumo, acumulación) Máx. capacidad de 10 kva generación eléctrica conectada Máx. consumo 10 kva conectado 12

SEILAB: Cámara climática: Emulación bajo condiciones climáticas casi reales Parámetros Rango Unidad Temperatura 30 / +60 C RH (%) 15 98% m 3 /h Air flow 7000 15000 m 3 /h HP power 20 kw 13

SEILAB Equipamiento de alta precisión para control y monitorización Parámetros Tiempo de alcance de la consigna (0.99) en modo transitorio Instrumento Características Temperatura <2 min Válvula Siemens Posicionamiento en 2 s con autoridad muy alta Flow <2 min Endress Hauser flowmeter Power <2 min Electrical test bench emulator Plataforma cubierta Exactitud de 0.05 lpm Desviación a la consigna < 4% Ensayo outdoor para colectores térmicos / fotovoltaicos y micro eólica Estación meteorológica completa, radiación ió directa, difusa 14

SEILAB: Integración del software de simulación TRNSYS con el sistema de control TRNSYS model SCADA user interface Equipo real a testear conectado al modelo virtual vía ESCADA control system Source: Aiguasol 15

IREC MicroGrid sistemas: emulación y ensayo real 3 x Wind emulators (SCIM) & real generator DFIG-PMSG-SCIG) (5.5 &5.5 kva) Lineal loads15 kw Ultracaps 5 kva & 55 Wh @ 400V 5 kva Storage 5 KVA Generation 5kVAL Load Io-Li Batery 5 kw & 20 kwh Fly Wheel5 kw EMULATOR Generation Storage Load 200 kva GRID Emulator (frequency control, amplitude, harmonics, unbalances, voltage dropps, flicker) 16

IREC cluster de MICROGRIDS

SEILAB Ventajas SEILAB I&D para la Industria: Determinación fiable y rápida de los rendimientos energéticos (SPF) de los equipos / sistemas Desarrollo y optimización de sistemas de control (con o sin SMART-GRID integración) Análisis detallado del funcionamiento de los equipos bajo condiciones dinámicas (condiciones extremos de ensayo posible) Reducción de costes de testeo de campo (Short term feedback improvement) Reducción del tiempo de lanzamiento de producto al mercado. 18

Patrons: Gracias por su atención! Amb el finançament de: www.irec.cat info@irec.catcat