PARIGI – Da diversi anni, SEGULA Technologies applica le proprie competenze ed esperienza a tutela dell’ambiente, in particolare nel settore marittimo. A testimonianza di questo impegno, l’azienda sta sviluppando il progetto E3S (Energy Smart SailingShip), uno strumento di gestione intelligente dell’energia per barche a vela che garantisce completa sicurezza dei passeggeri durante ogni traversata.
Infatti, grazie alle consolidate competenze del Gruppo, è stato possibilerealizzarequesto innovativo progetto altamente interdisciplinare che combina un sistema di supporto decisionale, intelligenza artificiale (AI) con capacità di autoapprendimento, un’avanzata interfaccia uomo-macchina (HMI)e la gestione intelligente di produzione, consumo e stoccaggio di energia in una rete ibrida autonoma.
Durante le lunghe traversate in mare, una barca a vela è isolata da qualsiasi approvvigionamento energetico. I velieri a lunga percorrenza sono alimentati da diverse fonti di energia, sempre più numerose (generatore diesel, fotovoltaico, eolico, ecc.) e attrezzate per garantire, tra gli altri, sicurezza, navigazione eservizi. Questo approccio dà luogo a una rete elettrica ibrida complessa e difficile da gestire, con la necessità di automatizzarla per garantire comfort e tutela dei passeggeri.
Soluzioni di grid management esistono in altri settori, ad esempio nell’edilizia e nei trasporti terrestri, tuttavia, nel caso di un sistema stand-alone, isolato da qualsiasi fonte di energia per un lungo periodo – come un veliero –si tratta di un processo molto più complesso non adeguato all’implementazione di soluzioni esistentiperché la sicurezza dei passeggeri dipende dall’autonomia dell’imbarcazione. Inoltre, a causa della variabilità meteorologica e del comportamento dei passeggeri, è difficile stimare la produzione e il consumo di energia.
Una delle particolarità della rete a bordo di un veliero è l’esistenza di numerosi carichi di grande potenza, che consumano quanto un appartamento (riscaldamento, forno, piastre di cottura, lavatrice, ecc.). Ciò rappresenta un ulteriore vincolo per la stabilità della microgrid elettrica di bordo. Di conseguenza, le soluzioni esistenti per i sistemi di bordo, spesso di bassa potenza, non sono applicabili.
Il tool di gestione E3 – che comprende un computer con intelligenza artificiale e un’interfaccia uomo-macchina che interagisce con i passeggeri – include un algoritmo di ottimizzazione che definisce e propone l’implementazione di una strategia di gestione energetica, adattata alle condizioni generali di navigazione e al comportamento dei passeggeri, tutto in tempo reale.
Questo sistema completa le installazioni esistenti a bordo adattandosi alla configurazione di rete già implementata dal costruttore della barca a vela.
E3S permette di prevedere uno scenario energetico per il corso della crociera, facendo una previsione a lungo termine (sulla scala della traversata), apportare correzioni in tempo reale, tenendo conto di pericoli e variabili che hanno un impatto diretto sulle fonti e sui carichi a bordo (meteo, velocità di viaggio, comportamento dei passeggeri, ecc.) grazie a una soluzionebasata su una gestione multi-layer(in questo caso, tre livelli) dell’energia.
Un livello di gestione a lungo termine è rappresentato da un algoritmo di ottimizzazione per l’intero viaggio (fino alla fine della traversata) che utilizza una fase temporale di più di un’ora (ad esempio 4 ore), con lo scopo di massimizzare l’autonomia del veliero, concentrandosi principalmente sulla gestione dell’immagazzinamento di energia e del carburante disponibile. Questo algoritmo tiene conto delle variabili relative alla produzione complessiva e al carico, ricalcolando i valori ottimali a ogni fase temporale.
Esiste inoltre un livello di gestione a breve termine che si basa su un algoritmo di ottimizzazione applicato su una durata più breve (ad esempio 48 ore), utilizzando una fase temporale di pochi minuti, con l’obiettivo di massimizzare il comfort dell’utente concentrandosi sulla distribuzione dell’energia tra le diverse attrezzature elettriche, compresi tutti i carichi a bordo.
Infine, un livello di gestione dinamica (in tempo reale) mira a gestire la microgrid multi-fonte/multi-carico a bordo del veliero, utilizzando i risultati sui flussi di energia provenienti dai due livelli precedenti, garantendo la stabilità della rete agendo sui convertitori statici.
E3S promuove l’uso di energie rinnovabili, assicurando il difficile compromesso tra massimizzazione del comfort dei passeggeri e minimizzazione delle perdite di energia, favorendo sistemi di accumulo di energia verde per massimizzare l’autonomia del veliero,assicurandone l’indipendenza da fonti di energia inquinanti.
Questo è possibile grazie agli algoritmi di ottimizzazione sviluppati e implementati in E3S che garantiscono istantaneamente il bilanciamento tra domanda di energia, produzione di energia rinnovabile, stoccaggio e generatore termico (sicurezza energetica).Il sistema E3S apporta un elevato valore aggiunto al veliero, con un minimo costo di investimento (acquisto, installazione e manutenzione), è compatto, facile da implementare e si adatta perfettamente alla configurazione di ogni imbarcazione, rendendola così più sicura e confortevole.
E3S propone una gestione ottimale dell’energia durante tutta la crociera, rispettando le scelte dei passeggeri grazie ai suoi algoritmi di ottimizzazione che permettono di:
– Minimizzare il consumo e le perdite di energia
– Ottimizzare l’autonomia energetica del veliero
– Massimizzare il comfort e la sicurezza dei passeggeri
E3S è un progetto innovativo complesso e multidisciplinare che per quattro anni ha visto impegnate diverse figure professionali di differentiambiti scientifici e tecnici (ingegneria elettrica, energia, ricerca operativa, modellazione matematica, ottimizzazione, informatica, ecc.), in collaborazione con il laboratorio di ricerca IRDL (UMR-CNRS-6027).
Attualmente, il progetto è in stato sufficientemente avanzato per considerare la costruzione di un prototipo di laboratorio, la cui convalida è prevista per il 2023, a cui seguirà un modello in scala reale– sviluppato e testato in situ – a bordo di un veliero in crociera e soggetto a vincoli reali.
