L’obiettivo generale del progetto è lo studio, lo sviluppo e la sperimentazione di metodologie e tecnologie idonee a favorire la transizione dalle attuali reti di distribuzione verso le reti innovative del futuro o “smart grids”. Per smart grids si intendono reti attive caratterizzate dalla presenza di risorse flessibili e da un’elevata penetrazione di generazione distribuita, in particolare da fonti rinnovabili, in grado di modificare in tempo reale il loro funzionamento per tenere conto delle diverse esigenze di tutti gli attori della rete. A tal fine la rete dovrà essere dotata di un’infrastruttura di comunicazione e controllo che supera quella delle attuali reti passive, praticamente inadatta a supportare le nuove funzionalità richieste, e che aprirà nuove possibilità per l’impiego di nuovi sensori per il monitoraggio dei componenti di rete e di una gestione ottimizzata della generazione e dei carichi presso gli utenti finali, tenendo conto anche dei servizi che essi possono fornire alla rete. Tra le principali attività svolte e le metodologie e le tecnologie studiate nel progetto si citano:
• Algoritmi di controllo di reti di distribuzione attive in condizioni nominali e per il funzionamento in isola;
• Architetture di comunicazione per lo scambio di informazioni tra le risorse distribuite e il gestore di rete; una particolare attenzione è stata posta sui temi dell’interoperabilità, dello sviluppo di standard per modelli e protocolli di comunicazione e della sicurezza della comunicazione;
• Elettronica di potenza e in particolare i dispositivi per l’interfaccia tra i generatori e la rete (inverter); una particolare attenzione è stata posta agli studi circa l’interazione tra inverter e reti attive in presenza di generazione variabile, alle prove di laboratorio di funzionalità innovative degli inverter, alla verifica di un coordinamento “logico” delle protezioni su rete cittadina e alle attività di prenormativa;
• Sviluppo e sperimentazione nella rete di Bassa Tensione di Generazione Distribuita di RSE (Test Facility) di funzioni di controllo automatico per il bilanciamento della produzione fotovoltaica, al fine di gestire tale Test Facility con modalità proprie di una smart grid, per il soddisfacimento di profili prefissati di dispacciamento in rete mediante la gestione integrata di risorse rinnovabili e di sistemi di accumulo utilizzati per compensare le variazioni di produzione elettrica;
• Attività di supporto alle istituzioni nazionali (es. Ministero dello Sviluppo Economico) in iniziative internazionali di cooperazione sulle Smart Grids;
• Valutazioni delle potenzialità di sviluppo di sistemi di accumulo sia da pompaggio marino sia ad aria compressa (CAES), con identificazione di potenziali siti ove installare tali impianti, al fine di supportare l’integrazione nella rete elettrica di fonti rinnovabili aleatorie;
• Caratterizzazioni e prove per la valutazione delle prestazioni di sistemi di accumulo di tipo elettrochimico e di tipo ibrido supercondensatore-accumulo elettrochimico, per funzioni di supporto alla rete di distribuzione e per rendere prevedibile e più regolare la potenza immessa o assorbita dalla rete;
• Messa a punto di metodologie per il calcolo della producibilità eolica e solare basati sui risultati di un modello numerico meteorologico;
• Valutazione degli aspetti di sviluppo territoriale delle fonti energetiche rinnovabili e di nuove forme di approccio alla pianificazione e gestione delle risorse energetiche e alla localizzazione degli impianti con attenzione ai possibili conflitti sull’uso delle risorse stesse;
• Progettazione e realizzazione di un apposito banco prova per motori Stirling di impianti di tipo solare termodinamico per lo studio e la caratterizzazione di tenute idonee alle tipiche condizioni di funzionamento;
• Progettazione di un impianto di generazione termodinamico ibrido-solare con modellizzazione del processo termo-idraulico e del suo sistema di controllo;
• Analisi delle condizioni marine in zone d’interesse al fine di dimensionare prototipi di dispositivi idonei alla generazione d’energia elettrica sfruttando il moto ondoso nei mari italiani.
Tra i risultati più significativi conseguiti dal progetto si citano:
• La descrizione dei servizi forniti dalla rete di distribuzione a quella di trasmissione e l’analisi dei rapporti tra pianificazione e gestione di reti attive. La raccolta dei dati di prova degli algoritmi di controllo ottenuti a valle della fase di sperimentazione in campo presso la rete di un’importante società di distribuzione elettrica;
• Modelli di rete in presenza di generazione distribuita interfacciata a una rete di distribuzione cittadina per la valutazione dell’applicabilità di un coordinamento delle protezioni basato su selettività logica, e dati sperimentali relativi alla verifica in laboratorio del comportamento di inverter commerciali a fronte di buchi di tensione;
• La messa a punto di funzioni di controllo per la gestione della produzione elettrica da fonti rinnovabili mediante integrazione dei sistemi di accumulo e dei dati di previsione di irraggiamento solare nella Test Facility di Generazione Distribuita.