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progetti - Ricerca di Sistema - 6° periodo (2015-2017/2018)

Gestione della domanda

L’attività di ricerca contribuisce a declinare nel contesto italiano l’applicazione di schemi e di strumenti che favoriscano la gestione della domanda di energia elettrica. Tali strumenti spaziano dai sistemi per la visualizzazione e presentazione dei consumi elettrici alla clientela diffusa, ai sistemi di ottimizzazione della gestione della curva di prelievo in funzione della potenza contrattuale e dei prezzi di fornitura dell’energia, alla gestione flessibile dei centri di produzione rinnovabile e di consumo anche dotati di sistemi di accumulo, eventualmente in grado di fornire servizi alla rete. A tal fine vengono adattati al contesto italiano scenari già collaudati in contesti internazionali.

Per raggiungere questi obiettivi il progetto approfondisce più temi, realizzando attività di carattere integrativo rispetto al triennio precedente; si è posta particolare attenzione ad integrare le attività sperimentali e a dare diffusione ai risultati.

Studi sull’applicazione del dynamic pricing nel sistema elettrico italiano e definizione di nuovi ruoli per favorirne la flessibilità.

Questa attività è partita con un analisi del dynamic pricing nel sistema elettrico italiano, per poi evolvere con lo studio della nuova figura dell’aggregatore e delle funzioni che esso può svolgere alla luce della recente normativa – La questione dei segnali di prezzo, è studiata applicando gli schemi di dynamic pricing (ossia di prezzi variabili nel tempo in funzione delle condizioni dei mercati o delle criticità di gestione del sistema elettrico), analizzando le più significative esperienze internazionali al contesto italiano e determinandone i benefici che porterebbero sia all’utente finale che all’intero sistema. Sono sviluppate Linee Guida per la definizione della figura della figura dell’Aggregatore. Per valutare e definire il ruolo dell’aggregatore sono esaminate le diverse realtà settoriali e il loro contributo sul tema. A questa attività è correlato il progetto EU DYNERGYSTEEL (Integrated DYnamic eNERGY management for Steel production) che promuove la partecipazione dell’industria siderurgica alla comunità della rete attraverso lo sviluppo di metodi e strumenti dedicati all’ottimizzare dinamica dell’accesso al mercato dell’energia elettrica nello scenario energetico presente e futuro. E’ dato inoltre ampio rilievo al confronto in ambito internazionale (benchmark sugli aspetti regolatori) e sono indagati i contributi ed i ruoli dei diversi settori industriali.

Strumenti e linee guida per un uso consapevole dell’energia elettrica  da parte dell’utente finale

In questo contesto sono studiati gli aspetti  dei consumi di energia spesso invisibili all’utente che conseguentemente ha poca consapevolezza del potenziale di risparmio energetico che potrebbe derivare dal cambiamento del suo comportamento. La disponibilità di un feedback, che “rende i consumi energetici visibili”, risulta infatti essenziale per rendere l’utente consapevole e quindi abilitare il cambiamento degli stili di vita. In questo cotesto sono fondamentali gli strumenti di visualizzazione e presentazione dei consumi, che diano indicazioni agli su come si possa ottimizzare l’utilizzo dell’energia. Sono valutati all’interno del progetto i metodi più adeguati per coinvolgere il consumatore italiano e sono analizzati i consumi delle famiglie. Si esegue il monitoraggio delle politiche su DSM (Demand Side Managment) in ambito EU e supporto AEEGSI. A questa attività sono correlati due progetti europei: NATCONSUMERS (NATural Language Energy for Promoting CONSUMER Sustainable Behaviour) – che intende favorire il dialogo con i consumatori definendo metodologie di feedback per colmare le lacune ancora esistenti- e S3C (Smart consumer – Smart customer – Smart citizen) – che affronta le sfide in materia di coinvolgimento degli utenti finali nei progetti di “smart grids” con l’obiettivo di aumentare la loro consapevolezza sui temi energetici e favorire la loro partecipazione attiva nella gestione dei carichi e nell’efficienza energetica.  E’ altresì correlata a questa attività è anche la partecipazione alla IEA task 24 (Closing the Loop – Behaviour Change in DSM: From Theory to Practice) che tratta il coinvolgimento degli utenti finali negli schemi di gestione della domanda con l’obiettivo di favorire la loro partecipazione attiva nella gestione dei carichi e nell’efficienza energetica.

Sono inoltre svolti studi sul ruolo dei carichi elettrici di tipo termico alla flessibilità, volti a sviluppare un analisi del contributo di inerzia sintetica. carichi termostatici di tipo frigoriferi domestici e apparecchi elettrici per la produzione di acqua calda sanitaria.

Definizione di funzioni e tecnologie di automazione per il coinvolgimento del consumatore

Le ricerche in questo ambito sono volte a studiare e valutare le funzioni e le tecnologie di automazione ICT, nonché le evoluzioni relative al rollout dei contatori elettronici di seconda generazione, che amplificano la possibilità di una gestione ottimizzata dell’energia al fine di favorire il coinvolgimento del consumatore come attore attivo del sistema elettrico. Gli strumenti di visualizzazione e di controllo in grado di gestire carichi e generatori si stanno ora indirizzando verso una gestione dell’energia che comprende anche gli accumuli, sia stazionari che “mobili” quali le auto elettriche che sono collegate alla rete elettrica (privata o pubblica) in modo intermittente. Tali sistemi di accumulo permettono di disaccoppiare (entro certi limiti) i consumi e la produzione all’interno delle utenze e controllare gli scambi di potenza tra le stesse utenze e la rete. Oltre a funzioni di ottimizzazione locale, sono quindi sviluppati strumenti in grado di simulare il comportamento di un insieme eterogeneo di clienti, che possono coesistere o meno in un edificio oppure in un distretto energetico.

Caratterizzazioni tecnologiche e informazioni operative per una gestione della domanda evoluta

L’attività di ricerca realizza attività, prevalentemente di carattere sperimentale, volte a rendere disponibili informazioni e dati, concernenti impianti e moduli di generazione fotovoltaica, funzionali ad una modalità di gestione della domanda basata su dati di funzionamento reale e di caratterizzazione operativa degli stessi, ad integrazione dei dati nominali di progetto, quali la Sperimentazione presso la test facility di RSE e presso altri Istituti di ricerca che collaborano con RSE (Enel Green Power, Eurac Bolzano, Supsi Lugano), nonché in campo, su vari impianti di generazione locale di differente taglia e tecnologia. L’analisi è condotta mediante il sistema di monitoraggio e valutazione di RSE (pvmonitoring.rse-web.it), che viene potenziato per consentire sia l’analisi di impianti di piccola taglia (non dotati di sistemi di acquisizione dati) sia per analizzare il comportamento elettrico degli impianti e la loro interazione con la rete, soprattutto nel breve termine. Sono inoltre realizzate analisi prestazionale tramite rilievo sperimentale delle prestazioni energetiche nel breve termine di moduli FV in applicazioni integrate in edifici, con valutazione dell’influenza delle particolari condizioni di funzionamento e della struttura impiantistica sull’immissione di energia elettrica in rete. L’attività di ricerca fornisce inoltre un supporto scientifico agli aspetti normativi di connessione/interazione con la rete elettrica e di utilizzo nelle costruzioni edilizie, nonché agli aspetti di sicurezza elettrica dei moduli fotovoltaici, nonché l’analisi del comportamento all’incendio dei moduli FV installati su edifici mediante nuovi protocolli di prova, validazione di tali protocolli e confronto con i risultati derivanti dalle classificazioni attuali, valutazione dell’influenza di tipologie costruttive e di degrado.  In questo contesto sono inoltre condotte ricerche e sperimentazioni di sistemi innovativi per controllo di inverter fotovoltaici e diagnostica – L’attività è finalizzata alla realizzazione di un inverter che implementa un nuovo algoritmo di inseguimento del punto di massima potenza MPPT e le funzioni diagnostiche avanzate delle stringa fotovoltaica. Sono anche condotti studi e sperimentazioni di tecnologie e materiali innovativi per il fotovoltaico flessibile/integrato, approfondendo la conoscenza scientifica di base (Energy bap, morfologia, diagrammi di fase) intorno ad una famiglia di calcogenuri, Cu2-M(II)-M(IV)-S4 potenzialmente interessanti per il FV a Film Sottile (FS), e verificando la possibilità di validarne il loro impiego in dispositivi FV prototipali. Quest’ultimo aspetto, estremamente interessante per validare/favorire un trasferimento tecnologico da parte di RSE a realtà industriali nazionali interessate al processo, costituisce un obiettivo di particolare interesse nel triennio di ricerca.

Studio sull’elasticità della domanda: comportamento dell’utenza

Lo studio dei comportamenti dell’utenza è indirizzato da un  lato alla quantificazione dell’impatto dell’utenza sui consumi per la climatizzazione oltre che alla valutazione dei risparmi energetici conseguenti alle riqualificazioni energetiche profonde e/o volte a trasformare edifici esistenti in edifici a basso scambio di energia con la rete. A tal fine le ricerche realizzano l’analisi dei consumi, interviste degli occupanti, simulazioni energetiche degli edifici tenendo conto di differenti tipologie di utenze, l’analisi del . Ciò permetterà di mettere in luce quali siano i parametri legati all’utenza che subiscono variazioni in funzione delle prestazioni dell’edificio e come essi incidano sui consumi. Infine si quantifica l’effettivo “effetto rimbalzo” nel caso di trasformazioni di edifici esistenti a basso scambio energetico con la rete. Sono inoltre svolte attività di ricerca per approfondire soluzioni innovative che garantiscano all’utente maggiori capacità di flessibilità mediante accumuli termici, volto a massimizzare lo sfruttamento del FV. Sono quindi indagati metodi di previsione del carico e della produzione elettrica in funzione delle condizioni meteo –sulla base di dati sperimentali e dati a consuntivo le correlazioni per valutare le richieste ed i vincoli posti dall’utenza.

Sistemi multienergy e flessibilità

Le ricerche di questo filone di studi sono volte ad indagare le relazioni tra gestione della domanda e sistemi multienergy, intesi come possibile fonte di servizi di supporto al sistema elettrico. Vengono analizzate, progettate e sviluppate modalità di funzionamento delle tecnologie e sistemi del tipo multi-energy allo scopo di allargare l’attuale platea degli impianti in grado di fornire servizi di flessibilità alla rete elettrica, in particolare considerando le reti metano e calore.