El nostre laboratori com a "Energy hub"
El nostre laboratori forma part del Campus de Montilivi de la Universitat de Girona, situat a la ciutat de Girona, capital de la província. El laboratori té una superfície de 72 m² i forma part de les instal·lacions de recerca amb una superfície total de 4.071 m².
El sistema energètic que subministra el laboratori, tant en termes d’electricitat com d’energia tèrmica, ha estat dissenyat com un centre energètic (energy hub) per a l’experimentació en la gestió de l’eficiència energètica. El sistema global es gestiona amb capacitat d’emmagatzematge (bateries i dipòsit tèrmic) per tal de millorar la flexibilitat en la gestió i augmentar l’eficiència energètica.
Monitoreig de l'ambient
Hi ha 16 estacions de treball al laboratori i l’energia que consumeix cadascuna es controla individualment mitjançant una xarxa de sensors sense fils. A més, el laboratori està equipat amb els sensors següents per mesurar la qualitat de l’aire i les condicions ambientals:
- 3 sensors de temperatura interiors
- 1 sensor de temperatura exterior
- Pressió atmosfèrica
- Humitat
- Sensor de soroll
- CO₂
- 2 sensors de llum
- Sensor de vibració
- 2 sensors de moviment
- Detecció d’ocupació
- Sensors d’obertura/tancament de portes i finestres
Aquests sensors es combinen amb l’aplicació que permet als usuaris expressar la seva sensació de confort al lloc de treball. La informació recollida té com a objectiu ajustar les condicions per millorar el confort dels usuaris, d’una banda, i analitzar la relació entre el confort i el consum energètic, de l’altra.
A més, l’energy hub també es pot beneficiar d’una estació meteorològica ubicada al Campus amb els paràmetres següents:
- Temperatura
- Humitat
- Irradiància solar
- Pressió atmosfèrica
- Precipitació
- Velocitat del vent
- Direcció del vent
Components del energy hub
Subministrament d'electricitat
L’energia provinent de la xarxa elèctrica es complementa amb dues instal·lacions fotovoltaiques.
Instal·lació fotovoltaica 1:
L’energia provinent de la xarxa elèctrica es complementa amb dues instal·lacions fotovoltaiques.
Instal·lació fotovoltaica 1:
Un total de 14 panells solars (3,92 kWp, 3,7 kWn) connectats a una bateria de 4 kWh. Així, els panells fotovoltaics subministren electricitat a una part del laboratori i permeten també carregar la bateria. La planta solar fotovoltaica connectada a la xarxa de baixa tensió (subministrament elèctric permanent, endolls vermells, LO) té les característiques següents:
- Sistema trifàsic
- 14 mòduls (Canadian Solar CS6K-280P)
- Dimensions del mòdul: 1650 x 992 x 40 mm
- Potència nominal del mòdul: 280 Wp
- Eficiència: 17,11%
- Energia estimada produïda: 5.970 kWh/any
- Potència instal·lada: 3,92 kWp
- Potència nominal: 3,7 kW

I la bateria instal·lada:
Sonnen Batterie eco 8.0/4
Capacitat útil de la bateria: 4,0 kWh
Potència nominal de l’inversor (càrrega/descàrrega): 2.500 W
Bateria trifàsica.

Instal·lació fotovoltaica 2:
Un total de 12 panells solars amb microinversors (4,5 kWp) connectats a una bateria de 7 kWh. Així, els panells fotovoltaics subministren electricitat a una part del laboratori i també permeten carregar la bateria. La planta solar fotovoltaica connectada a la xarxa de baixa tensió (subministrament elèctric normal, endolls blancs, LN) té les característiques següents:
- 12 mòduls (Sunpower SPR-P3-375-BLK-AC)
- Dimensions del mòdul: 1690 x 1160 x 35 mm
- Potència nominal del mòdul: 375 Wp
- Eficiència: 19,1%
- Potència instal·lada: 4,5 kWp
- Sistema monofàsic
I la bateria instal·lada:
Enphase IQ Battery Mono 2x3T 7 kWh
Capacitat útil de la bateria: 7 kWh, 2,56 kW
Bateria monofàsica.

Subministrament termal
La calefacció i la refrigeració de l’espai estan garantides per una bomba de calor aigua-aigua amb captació geotèrmica, que incorpora un dipòsit d’inèrcia per emmagatzemar l’aigua climatitzada i un francoil per acondicionar l’aire.

El sistema geotèrmic té les següents característiques:
- Profunditat del pou geotèrmic: 100m
- Model de bomba de calor: Clausius Classic
- Potència de consum elèctric de la bomba de calor: 0,8-3.3 kW
- Potència de subministrament tèrmic de la bomba de calor: 3-15 kW 0-35ºC
- COP (nominal): 4.61
- Dipòsit d’inèrcia: 100 lts
- Intercanvi de calor aigua-aire: Fancoil
El tanc d’aigua es pot utilitzar per proporcionar flexibilitat al laboratori d’energia. Quan la generació de panells fotovoltaics està disponible, la bomba de calor pot produir l’energia tèrmica necessària i emmagatzemar-la dins del tanc d’aigua.



El consum de la bomba de calor és monitoritzat per un sensor de potència que envia dades a la nostra base de dades cada 5 minuts. D’aquesta manera, es poden observar els cicles de consum d’acord amb les pèrdues de temperatura del tanc d’aigua, el punt d’ajust de temperatura del tanc configurat i el punt d’ajust de temperatura de l’oficina.
En l’exemple de el 10 de març que es mostra a continuació, és visible que durant el migdia la bomba de calor no va consumir, coincidint amb les hores amb major temperatura.

Objectius del energy hub
D’una banda, aquesta instal·lació permetrà al laboratori eXiT reduir la seva dependència de la xarxa elèctrica i l’ús de combustibles fòssils del sistema de calefacció de l’edifici. D’altra banda, el grup de recerca eXiT aprofitarà aquesta instal·lació per desenvolupar i provar eines de software per a dur a terme una programació òptima dels recursos de generació i emmagatzematge, minimitzant la dependència de laboratori a la xarxa o minimitzant els costos tenint en compte les tarifes d’energia .
Les principals capacitats de la infraestructura són:
- Prova de càrrega i descàrrega
- Avaluació ambiental i de qualitat de l’aire.
- Monitorització i avaluació de la comoditat dels usuaris basats en dades de sensors objectius i dades subjectives dels usuaris
- Monitorització de l’ús d’energia.
- Avaluació de les relacions entre l’ús d’energia i les condicions ambientals.
- Avaluació de les relacions entre l’ús d’energia i la comoditat dels usuaris.
- Previsió de generació fotovoltaica i demanda energètica.
- Modelatge de demanda tèrmica segons temperatura interior/exterior.
- Modelatge de la producció i eficiència tèrmica de la bomba de calor d’acord amb els punts d’ajust de temperatura del tanc d’aigua i l’oficina.
- Programació òptima d’actius d’emmagatzematge.
- Energy hub modelat i optimització.
- Control òptim dels actius de climatització.
- Estudis de monitorització de càrrega no intrusius.
Més informació: