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Automazione e Strumentazione
Aprile 2016
EDITORIALE
primo piano
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di fare efficienza energetica:
razionalizzare i consumi (ad esempio cambiando una lampadina, un frigorifero
o anche coibentando meglio la nostra casa) oppure rinnovare i sistemi di
generazione di energia (ad esempio, utilizzando una caldaia o una pompa di
calore di nuova generazione o inserendo un impianto di generazione da fonte
rinnovabile). Esiste tuttavia anche una via più soft: utilizzare in maniera corretta le
tecniche di controllo automatico.
A parte le più o meno scontate funzionalità soft di programmare carichi elettrici
quando l’energia costa meno, il controllo dell’energia termica negli edifici può
portare a margini di miglioramento a due cifre sfruttando un incredibile alleato:
l’inerzia termica. Attraverso le tecniche di ottimizzazione tipiche della progettazione
dei sistemi di controllo, è possibile consegnare l’energia che serve quando serve.
Inoltre, tramite opportuni sistemi di previsione, è possibile anticipare in maniera
significativa l’effetto dei disturbi, quale ad esempio una brusca variazione della
temperatura esterna, ed anche minimizzare le inevitabili perdite per riallineare
il sistema alle condizioni iniziali. Tutti noi abbiamo sperimentato spesso ‘cattivi’
progetti di sistemi di controllo della temperatura. Ci è capitato frequentemente infatti
di osservare che la temperatura in un locale (ad esempio, un supermercato) fosse
significativamente più alta o più bassa delle nostre aspettative, e talvolta anche dei
limiti di legge. Ciò prova che esistono ancora molti margini di miglioramento.
È altresì evidente che il progetto di un tale sistema di controllo si basa in maniera
sensibile sulla conoscenza di un modello che descriva accuratamente il sistema da
controllare. I modelli matematici che vengono utilizzati per descrivere i fenomeni che
contraddistinguono il processo in questione differiscono dal processo reale, a causa
della presenza di incertezze. Tali incertezze sul modello possono essere dettate da
differenti cause. Tra queste le principali possono essere indicate in: semplificazioni
nella costruzione del modello (a seguito ad esempio di una riduzione di ordine del
sistema); approssimazioni (ad esempio linearizzazione di sistemi non lineari); errori
nella identificazione sperimentale del modello; variazioni di parametri nel tempo
dovuti a perturbazioni (ad esempio il deposito di sporco sulle superfici, l’usura di
componenti); variazioni di condizioni operative dettate da esigenze di conduzione
del sistema (il caso più comune è quello delle variazioni di portata).
Una soluzione percorribile per ovviare a queste problematiche è il progetto robusto
del regolatore. Il controllo robusto è una strategia di controllo automatico dei sistemi
dinamici il cui scopo è il controllo del sistema con prestazioni garantite anche in
presenza di incertezze, delle quali è comunque necessario avere una possibile
stima. Altra soluzione classica è il controllo adattativo, il quale adatta i parametri
del controllore nel tempo, migliorando le prestazioni man mano che giungono più
informazioni. La buona notizia è che numerosi sono oramai gli studi che vanno in
questa direzione anche nella building automation, lasciano così presagire ulteriori
margini di miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici in termini sia di
comfort sia di consumi.
Esistono molti modi
Fare efficienza energetica
tramite il controllo: possibile?
Anipla - Politecnico di Milano,
Dipartimento di Elettronica,
Informazione e Bioingegneria
Luca Ferrarini