I ricercatori dell‘ Oak Ridge National Laboratory hanno presentato un prototipo che nel suo genera è una premiere ovvero una parete “smart” di prima qualità che combina manifattura, elettronica, ingegneria avanzata. La presentazione è avvenuta durante un evento virtuale del Dipartimento dell’Energia del Programma Federale di Gestione dell’Energia.
Il prototipo di parete, chiamato EMPOWER, è stato costruito e progettato per uso interno e dimostra come un insieme di innovazioni che fungono da sistema di raffreddamento di una stanza possano ridurre l’uso di energia, ridurre la domanda di energia di picco, ridurre le bollette energetiche, utilizzare energie rinnovabili e mantenere il comfort degli ambienti.
«EMPOWER realizza la potenza delle attuali possibilità, mostrando la capacità del Federal Energy Management Program FEMP di lavorare con i laboratori nazionali per fornire soluzioni tangibili a efficienza energetica» ha dichiarato Melissa Lapsa di ORNL, 2020 direttore di Energy Exchange e responsabile del programma FEMP.
La parete EMPOWER è stata stampata in 3D presso il Department of Energy Manufacturing Demonstration Facility di ORNL,utilizzando un unico sistema di manifattura additiva chiamato SkyBAAM che stampa il calcestruzzo. SkyBAAM è a basso costo, dispiegabile sul campo e può essere adattato per qualsiasi cantiere.
«Ciò che rende SkyBAAM unico è che elimina la necessità di un sistema a portale comunemente presente nei sistemi di produzione additiva su larga scala» ha dichiarato Brian Post, ricercatore di produzione ORNL. «Questo può essere impostato in poche ore in un cantiere con una preparazione minima del tecnico e del cantiere».
All’interno della parete EMPOWER è presente un sistema di accumulo termico e isolamento attivo con un refrigeratore che si collega alla parete. I tubi incorporati trasportano acqua refrigerata in tutta la parete durante le basse ore di picco della domanda, raffreddando la temperatura interna.
«L’isolamento attivo che circonda il sistema di accumulo termico può variare la conducibilità termica su richiesta» ha dichiarato Diana Hun ricercatrice di ORNL. «Trasferisce il freddo immagazzinato dall’interno della parete allo spazio occupato quando necessario».
Un inverter intelligente, che è un dispositivo elettronico di potenza, alimenta il refrigeratore collegato alla parete e le pompe che trasferiscono la temperatura fredda immagazzinata nel calcestruzzo sulla superficie della parete. L’inverter è collegato ad una batteria che memorizza anche l’energia proveniente dalla rete elettrica principale dell’edificio durante i bassi tempi di richiesta di energia elettrica e consente la disponibilità di energia quando necessario durante i tempi di picco della domanda.
«L’inverter introduce resilienza alla parete EMPOWER» ha affermato Aswad Adib di ORNL, un ricercatore di elettronica di potenza. «Con la combinazione di accumulo di energia della batteria con una fonte rinnovabile, l’inverter può alimentare la parete senza dipendere dalla rete elettrica principale».
Il concetto di smart wall verrà convalidato quando saranno costruite due ulteriori pareti EMPOWER per l’installazione in edifici per uffici nell’anno 2021. FEMP ha collaborato con ORNL per produrre le pareti, testare le funzionalità e rivelare i risultati di validazione sul campo durante la borsa energetica 2021.
