Altanet energia

Misuratori Open hardware per la Gestione delle

Energie RInnovabili Autoprodotte

Intervento cofinanziato dall’U.E.

F.E.S.R. sul P.O. Regione Puglia 2007-2013

Asse I – Linea 1.1 “Aiuti agli investimenti in ricerca per le PMI - Azione 1.1.2UNIONE EUROPEA

FONDO EUROPEO DI SVILUPPO REGIONALEREGIONE PUGLIA

AREA POLITICHE PER LO SVILUPPO IL LAVORO

E L’INNOVAZIONE

ALTAnet s.r.l. (1)

UNIONE EUROPEA



E L’INNOVAZIONE



Asse I – Linea 1.1 “Aiuti agli investimenti in ricerca per le PMI - Azione 1.1.2

INTERNET AND WEB APPLICATION

TRAINING AND CONSULTING

GREEN TECHNOLOGY

COMPUTER VISION

SETTORI DI INTERVENTO

ALTAnet s.r.l. (1)

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E L’INNOVAZIONE




SETTORI DI INTERVENTO

Progettazione e sviluppo di

Soluzioni Web.

Gestione domini e servizi

internet.

INTERNET AND WEB

APPLICATION TRAINING AND

CONSULTING

Consulenza e formazione

tecnica in affiancamento alle

aziendale

Consulenza sistemi gestionali

aziendali e sulle architetture

SaaS

GREEN TECHNOLOGY

Sistemi info-telematici su

tecnologia internet per il

monitoraggio remoto di

impianti industriali, nello

specifico è stato ricercato e

sviluppato

MIOGERIA. Questo è un

Sistema di Monitoraggio degli

impianti di produzione di

energia rinnovabile.

Adesione al distretto

produttivo “della nuova

energia”

COMPUTER VISION

In collaborazione con primari Enti

di ricerca vengono sviluppate

macchine basate sulla Computer

Vision per applicazioni

Biometriche ed Industriali.

Adesione al distretto produttivo

dell’ Informatica

Referenze della azienda

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www.qualitysolutions.it

www.5minformatica.it

www.confapi.it

Distretto dell’Informatica

Distretto della nuova energia

http://www.lanuovaenergia.it/


http://www.distrettoinformatica.it/

http://www.distrettoinformatica.it/

Il Progetto e i Partner del progetto

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POLITECNICO DI BARI

DEE – Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica

Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche

Il laboratorio di Misure Elettriche ed Elettroniche del DEE - Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica del

Politecnico è il partner scientifico che ha affiancato la Altanet srl nel corso del progetto. Tale raggruppamento

si occupa da tempo di problemi di energia, di sensoristica prototipale e di controllo di qualità automatizzato.

Il progetto MIOGERIA ha conseguito l’obiettivo di dare una risposta ai produttori e ai network di produzione di

energia da fonti rinnovabili, che richiedono una sempre maggiore flessibilità di monitoraggio e verifica della

produzione e dei consumi energetici sui propri impianti, attraverso la ricerca e lo sviluppo di un misuratore di

energia di tipo open hardware e open software, controllabile in remoto ed a basso costo.

Il Progetto: Obiettivi e risultati

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Il sistema MIOGERIA “Misuratori Open hardware per la Gestione delle Energie RInnovabili Autoprodotte” ha

condotto attività di R&D mirate allo sviluppo di tre componenti principali.

Componenti hardware e software per

l’integrazione remota dei sistemi in

tecnologia GSM/Gprs e Tcp/IP

Risultati: componenti integrati e

sperimentati in vari scenari d’uso.

Misuratore con elevato grado di

accuratezza caratterizzato per una

architettura open sofware/open

hardware.

Risultati: algoritmi di analisi e

misurazione dei disturbi, firmware,

architettura e progettazione Hw,

prototipo, integrazione sistemi,

benchmarking.

Sistema software fruibile anche via

internet abilità gli utenti alla

supervisione degli impianti FER.

Risultati: centro servizi dedicato

alla raccolta, gestione ed

elaborazione dei dati di processo

trasmessi dai device operanti sul

campo. Include la logica degli alert

e di analisi dei dati.

SISTEMA MIOGERIA

MISURATORE MIOGERIASISTEMA HARDWARE/SOFTWARE

DI TELECONTROLLO DEI

DISPOSITIVI E GESTIONE DATI

CENTRO SERVIZI MIOGERIA


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MISURATORE MIOGERIA

COMPONENTI DI R&D

RICERCA, PROGETTAZIONE E SVILUPPO HARDWARE

RICERCA E SVILUPPO FIRMWARE

PROVE, VERIFICHE E MIGLIORAMENTI

Sezione di acquisizione per sistemi trifase realizzata

con tre sensori di tensione CV3-1000 e quattro

sensori di corrente LEM FluxGate® IT60-S

Foto del circuito collettore dei segnali

provenienti dai sensori di

corrente e tensione

Componente fondamentale nello sviluppo del misuratore MIOGERIA è il firmware di controllo assolutamente

flessibile e performante. L'elaborazione dei dati è effettuata da un DSP Texas Instruments (modello TMS320C6748

della famiglia DSP Floating Point TMS320C674x) opportunamente programmato in ambiente dedicato (Code Composer

Studio un IDE- Integrated Development Environment molto sofisticato e dotato di numerose fuzionalità quali:compilatore

C/C++, compilatore Assembler, Linker, tools per il testing ed il debug) ad ottenere l’implementazione di un controllo

sulle caratteristiche delle grandezze elettriche nel rispetto della norma CEI EN 50160 e classificando le anomalie

e i disservizi in conformità allo standard IEC 61000

Allo scopo di testare il misuratore Miogeria sono state eseguite numerose prove sperimentali con diverse

condizioni di carico. Il dispositivo è stato testato in via preliminare in bassa tensione per garantire un adeguato livello

di sicurezza dei ricercatori coinvolti. Per validare metrologicamente le misure effettuate con il prototipo realizzato

si sono utilizzati differenti strumenti di comparazione quali il PQube, il Lovato DMG800, l’analizzatore Power

Quality Fluke 434.

L’attività di ricerca hardware condotta ha portato alla definizione e alla realizzazione del prototipo hardware Miogeria

composto da tre sezioni fondamenti:

• sezione di acquisizione dei segnali elettrici provenienti dagli impianti FER realizzata integrando un sistema di sensori

di tensione e corrente ad effetto Hall;

• sezione di conversione analogico-digitale dei singoli segnali composta da scheda di sviluppo per ADC dedicata;

• sezione di elaborazione dati e supervisione costituita da una scheda di sviluppo per DSP il cui scopo è quello di

implementare tutte le misurazioni e le funzioni dei prototipo.

•diversi circuiti stampati opportunamente progettati e realizzati:

•PCB (Printed Circuit Board) per il supporto di sensori di corrente e tensione di portata adeguata ai piccoli

impianti monofasi;

•PCB per l'aggregazione dei diversi canali analogici provenienti dai sensori di corrente e tensione;

•PCB per il routing dei segnali tra scheda ADC e scheda DSP Base Board.


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SISTEMA HARDWARE/SOFTWARE DI TELECONTROLLO DEI DISPOSITIVI E GESTIONE DATI

Il monitoraggio ed il controllo remoto delle installazioni dedicate alla generazione di energia elettrica da fonti rinnovabili è stato conseguito attraverso lo sviluppo di

applicativi ed interfacce SCADA le cui comunicazioni, basate su protocollo TCP/IP, qualora gli impianti dispongano di rete internet/ADSL, o su protocollo GSM/GPRS,

nel caso di installazioni isolate, risultano completamente integrate con i device attivi sul campo. La progettazione e lo sviluppo è stato realizzato completamente in

ambiente National Instruments in particolare con l’utilizzo del LabVIEW e di moduli software di tale ambiente dedicati alla supervisione/controllo/gestione

dati/networking.

GATEWAY

MIOGERIA DEVICE MIOGERIA DEVICE MIOGERIA DEVICE

ROUTER


NETWORK

IMPIANTI DI GENERAZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI

UTENZE


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Applicativo software MIOGERIA di

monitoraggio e supervisione


COMPONENTI DI R&D

RICERCA, PROGETTAZIONE E SVILUPPO SISTEMA

DI CONTROLLO E SUPERVISIONE DEI MISURATORI

RICERCA, PROGETTAZIONE E SVILUPPO SISTEMA DI

RACCOLTA E VISUALIZZAZIONE STRUTTURATA DATI MISURATI

RICERCA, PROGETTAZIONE E SVILUPPO SISTEMA DI ALERT

Il centro servizi e monitoraggio MIOGERIA è dedicato alla fornitura di servizi di

operatività e manutenzione di impianti di generazione di energia. Esso funge da

centro per il monitoraggio dello stato e delle prestazioni di tutti gli impianti di

generazione di energia aderenti al programma MIOGERIA. Il Centro di monitoraggio

si basa su tecnologia National Instruments e , in particolare, si avvale di tecnologiche

per abilitare l'operatività remota.

La ricerca eseguita prevede che in locale, a disposizione dell’utente, tramite un semplice applicativo

istallabile sul proprio PC, o tramite una semplice connessione internet, sarà possibile visualizzare tutte le informazioni sui livelli

produttivi del proprio impianto.

Il centro servizi MIOGERIA è dotato di un sistema di acquisizione remota e storage dei dati

di processo misurati dai device installati direttamente sul campo. La progettazione e lo

sviluppo di tale sezione del sistema è stato particolarmente curato considerando il flusso

importante di dati in gioco ed il ventaglio di funzionalità e servizi in real-time offerti

all’utenza attraverso lo SCADA di supervisione e controllo.

Disturbo sulla forma d’onda della tensione: Flicker

Il Progetto: Soluzioni identificate

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SEZIONI FONDAMENTALI DEL PROTOTIPO DEL DISPOSITIVO

IL PROTOTIPO DEL DISPOSITIVO MIOGERIA

sezione di acquisizione dei segnali

elettrici provenienti dalla rete

elettrica realizzata integrando un

sistema di sensori di tensione e

corrente a effetto Hall le cui portate

e specifiche cambiano in ragione

della potenza dell’impianto e

dell’accuratezza richiesta

SEZIONE DI ACQUISIZIONE SEZIONE DI CONVERSIONE ADC SEZIONE DI ELABORAZIONE

sezione di conversione analogico-

digitale dei singoli segnali

provenienti dalla sezione di

acquisizione composta da scheda di

sviluppo per gli ADC completamente

dedicata

sezione di elaborazione dati e

supervisione costituita da una

scheda di sviluppo per DSP il cui

scopo è quello di implementare

tutte le misurazioni e le funzioni

dei prototipo.

sezione di acquisizione per sistemi

monofase realizzata con un sensore di

tensione(LV 25-P) e un sensore di

corrente(LA 25-NP) ad effetto Hall ad

anello chiuso standard affiancato

dal Layout del circuito realizzato

circuito collettore dei segnali

provenienti dai sensori di corrente e

tensione affiancato

dal Layout del circuito realizzato

scheda OMAP-L138_Bridge-Board con

Layout della scheda Diagramma a blocchi

della sezione di elaborazione


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Interfacciato con i misuratori MIOGERIA e a supporto di

questi il Centro Servizi MIOGERIA ha la finalità di

monitorare e supervisionare in real-time i misuratori attivi

sul campo. Il centro servizi e monitoraggio MIOGERIA è

dedicato alla fornitura di servizi di operatività e

manutenzione di impianti di generazione di energia.Il

Centro di Monitoraggio è stato progettato e realizzato

con tecnologia National Instruments e , in particolare, si

avvale delle più evolute architetture tecnologiche per

abilitare l'operatività remota, integrata di numerosi

impianti.

Monitoraggio in tempo reale

delle prestazioni dell’impianto Power-quality

Costruzione dello storico

dell’impianto ed analisi

cause dei disserviziGestione alert Metering

SCHERMATA DI LOGIN ALLO SCADA MIOGERIA


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- GESTIONE DATI AZIENDE ADERENTI AL

PROGRAMMA MIOGERIA

- GESTIONE DATI UTENTI

- GESTIONE DATI IMPIANTI MONITORATI

- GESTIONE DATI DI CONNESSIONE DEI

MISURATORI ATTIVI SUL CAMPO

Menù di selezione principaleSchermata della sezione “IMPOSTAZIONI”

Selezione impianto per

visualizzazione stato in modalità

default

Schermata Sezione“REAL-TIME”” Schermata Sezione “STORICO””Schermata Sezione “ALERT””

1

2

3

4

1-

2-3-

4-

SEZIONE DEDICATA ALLA VISUALIZZAZIONE IN

REAL-TIME DI ALCUNI DEI PARAMETRI

MISURATI QUALI: TENSIONI, CORRENTI,

POTENZE, ENERGIE, TEMPERATURA ED

UMIDITA’

SEZIONE DEDICATA ALLA VISUALIZZAZIONE

STRUTTURATA DI TUTTI I PARAMETRI

MISURATI E SALVATI DAL CENTRO SERVIZI

MIOGERIA A COSTITUZIONE DELLO STORICO

DELL’IMPIANTO.

SEZIONE DEDICATA ALLA VISUALIZZAZIONE

OPPORTUNAMENTE PARAMETRIZZATA DEI

DISTURBI CAUSATI DA UN

MALFUNZIONAMENTO DELL’IMPIANTO

MONITORATO

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REDDITIVITA’

PRODUTTIVITA’

MONITORAGGIO

CONTINUATIVO

PROFITTO

SUPERIORE

Il Progetto: Mercato e ricadute industriali

SERVIZI E PRODOTTI POSSIBILI

CONSULENZA SPECIALISTICA

1.Corrispondenza e verifica del rispetto

dello standard EN 50160

(caratteristiche ottimali dell’energia

prodotta);

2.Corrispondenza del sistema di

gestione dell’energia secondo la

norma UNI CEI EN 16001

3.Check-up di impianto

SYSTEM INTEGRATION

1.Integrazione dati e monitoraggio da

impianti disomogenei nel rispetto di

quanto disposto nel terzo conto

energia.

2.Archiviazione e storage dei dati di

produzione

3.Archiviazione protetta e certificata

dei dati

CRUSCOTTI DECISIONALI

1. Cruscotto decisionale di supporto alle politiche

energetiche della pubblica amministrazione

CERTIFICAZIONI

1. Servizio di certificazione della produzione in caso di

controversie

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IL MERCATO

POTENZA E NUMEROSITA’ DEGLI IMPIANTI (FONTE GSE/2010)


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RICADUTE INDUSTRIALI

Business area di riferiemnto 2012 2013 2014

A- CONSULENZA SPECIALISTICA

B- SYSTEM INTEGRATION

C- CRUSCOTTI DECISIONALI

D- CERTIFICAZIONI

Il Progetto: Scenari Applicativi

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Il sistema MIOGERIA nasce con l’intenzione di proporre uno strumento

efficiente ed efficace per la risoluzione del problema della misura

dell’energia elettrica e della sua qualità. E’ infatti noto che non tutta la

potenza elettrica generata e trasportata in rete può essere realmente

utilizzata dall’utente finale perché parte di essa viene dissipata nel suo

tragitto dal fornitore all’utilizzatore. I fattori che contribuiscono a questo

deterioramento sono molteplici così che è diventato sempre più impellente

la necessità di valutare e quantificare questo deterioramento nella fase di

produzione e lungo la linea di trasmissione. Il notevole incremento del

numero di dispositivi e di sistemi elettronici allacciati alla rete di

trasmissione elettrica è una delle principali cause di disturbi

elettromagnetici; inoltre, negli ultimi anni, grazie alla liberalizzazione del

mercato dell’energia elettrica vi è stata la crescita costante della cosiddetta

generazione distribuita (per lo più da fonte rinnovabile). Il conseguente

proliferare di piccoli e medi produttori che immettono energia,

prevalentemente in modo discontinuo e non prevedibile, sulla rete

elettrica nazionale contribuisce alla instabilità della rete stessa. Tutto

ciò ha dato vita a numerosi studi per cercare modelli che permettano la

scomposizione della potenza elettrica in elementi aventi un chiaro

significato fisico e associabili a fenomeni noti.

Impianto pv

Parco eolico


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Lo standard IEC 61000 classifica i principali fenomeni elettromagnetici

(transitori, buchi di tensioni, sovratensioni, interruzioni, sbilanciamenti,

distorsioni, rumore, fluttuazioni di tensione), le loro principali caratteristiche

e le maggiori cause di insorgenza. Ad esempio transitori e sovratensioni

possono causare problemi di isolamento su macchinari elettrici

(trasformatori, condensatori, cavi) inducendo fenomeni di scariche interne

e/o invecchiamento precoce e conseguente riduzione del tempo medio al

guasto; piccole interruzioni in molte industrie causano l’arresto di processi

produttivi richiedendo diverse ore per il riavvio nonché la rottura di

dispositivi elettronici e luminosi; le distorsioni armoniche possono produrre

il surriscaldamento di macchinari elettrici e cavi causandone la rottura

prematura. Il monitoraggio della qualità della potenza e dell’energia è

quindi utile per diagnosticare le incompatibilità fra sorgente e carico,

per valutare le condizioni elettriche ambientali, per predire le

prestazioni future di carichi e impianti, per incrementare la

produzione di energia.

Il problema della PQ è dunque legato alla scelta di un set di parametri condiviso (standard) che consenta di descrivere in

modo sintetico la qualità della forma d’onda in esame. Comprendere come la qualità dell’energia possa influire sul

sistema di trasmissione, sulle attrezzature e sugli impianti degli utenti finali è importante, da un lato per

salvaguardare impianti e macchinari e migliorare la loro produttività allungando la loro vita utile, dall’altro per

questioni di sicurezza che coinvolgono la salute di tecnici

e operatori.


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Per il gestore e spesso anche per l’utente, è pertanto vitale identificare in tempo reale e

con elevata precisione le eventuali fonti di disturbo e quantificare le eventuali perdite

nell’impianto; parimenti, risulta fondamentale per il produttore, risalire alla sorgente del

guasto nel suo impianto e se possibile, ricostruire lo storico della sua produzione così

da identificare le cause del problema e intervenire tempestivamente.

MONITORAGGIO DEI CONSUMI

ENERGETICI PER LA RIDUZIONE

DEI COSTI

MONITORAGGIO E ANALISI

DELL’ENERGIA PER INDIVIDUARE

LE CAUSE DI

MALFUNZIONAMENTO

GESTIONE DELLA CONTABILITA’

PER I CENTRI DI COSTO:

L’ENERGIA DEVE ESSERE

ESATTAMENTE QUANTIFICATA

COME LE ALTRE MATERIE PRIME

MONITORAGGIO E ANALISI

DELL’ENERGIA PER INDIVIDUARE

LE CAUSE DI

MALFUNZIONAMENTO

per quanto riguarda poi i piccoli produttori permetterebbe loro di

identificare le cause di eventuali problemi e di intervenire

tempestivamente così da ridurre i costi di manutenzione e di

gestione aumentando l’affidabilità globale dell’impianto e riducendo

il pay back time ossia il rientro dell’investimento iniziale. Infine, dal

punto di vista dell’utilizzatore, darebbe la possibilità di monitorare e

ottimizzare i consumi. Oltretutto, la realizzazione di un database

che memorizzi i disturbi e i dati di produzione può rappresentare il

punto di partenza per il miglioramento degli impianti e dei dispositivi

nonché essere utile strumento per lo sviluppo di nuove linee guida

e nuove specifiche per dispositivi di nuova concezione.

La principale motivazione che spinge ad effettuare una analisi della PQ è

quella economica visto che una cattiva qualità dell’energia può produrre

cattivo funzionamento, danni, anomalie, interruzioni. Dal punto di vista

prettamente economico misurare la qualità dell’energia consentirebbe al

gestore di isolare e tariffare la quota parte di potenza utilizzabile dal cliente

finale e di individuare e penalizzare gli utenti che generano tali disturbi;

Il Progetto: Diffusione dei risultati

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Altra manifestazione di tutto rilievo che

a visto la partecipazione della Altanet,

all’interno dello stand del Distretto

dell’Informatica, al fine di promuovere i

risultati e le innovazioni che si stavano

conseguendfo attraverso il progetto

MIOGERIA.

SMAU a Bari dal 9 al 10 Febbraio

Fiera Internazionale “Tehnoma” di Skopje SMAU - Bari

Il progetto MIOGERIA è stato caratterizzato da una completa e costante divulgazione dei risultati ottenuti. In

particolare sono stati tre gli eventi che hanno visto la partecipazione attiva della Altanet s.r.l.

Distretto “La nuova energia”

Il “Tehnoma 2010” di Skopje, Fiera

Internazionale della metallurgia,

dell’elettronica, dell’energia, dell’edilizia e

della sicurezza, è la più prestigiosa

manifestazione espositiva di Macedonia

e del’intera area dei Balcani occidentali.

Lo staff di ALTAnet, inoltre, è stato

impegnato nella promozione del sistema

di misurazione nel contesto del distretto

“Nuova Energia” mediante un continuo

aggiornamento sul risultato delle ricerche

scientifiche ed in particolare attraverso la

pubblicazione sul sito

http://www.lanuovaenergia.it/ di

evoluzioni e risultati scientifici sia del

misuratore sviluppato sia del centro

servizi a supporto dell’hardware

realizzato.


Il Progetto: Riferimenti

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Responsabile di progetto:

Dott. Nicola Plantamura (tel. 0803142083 - mail: [email protected])

Riferimenti web:

www.miogeria.it




mailto:[email protected]

http://www.miogeria.it/

Altanet energia

Presentations & Public Speaking

Transcript of Altanet energia