Il presente documento riporta una sintesi dei principali risultati delle attività svolte nel Piano Annuale di Realizzazione (PAR) 2013 del progetto “Generazione distribuita e reti attive”. Il documento si articola in un capitolo introduttivo dove si riportano i principali programmi di ricerca nazionali e internazionali, e i principali obiettivi del progetto triennale, a cui segue la descrizione della struttura del progetto che si basa su sette linee di attività. A ciascuna linea è dedicato un capitolo, essa è costituita da più tematiche e per ognuna si riportano i principali risultati, gli obiettivi e le motivazioni della ricerca, nonché le fasi di sviluppo della stessa e un breve riassunto dell’attività svolta nel precedente PAR. Segue poi una breve descrizione delle attività svolte nei progetti UE correlati e nei gruppi di lavoro nazionali e internazionali: IEA, CIGRE, EEGI, Smart Grid Coordination Group, IEC, CENELEC, CEI ecc. L’azione di diffusione delle conoscenze si è esercitata in modo continuo attraverso la pubblicazione di articoli e presentazioni a convegni, per i dettagli si rimanda al capitolo conclusivo. Particolarmenteintensi sono stati i contatti con i costruttori di componenti e gli operatori delle reti elettriche, si sottolineano ad esempio le collaborazioni con ANIE, Enel Distribuzione, A2A ed ACEA, a cui si aggiungono gli operatori delle telecomunicazioni come Telecom Italia e Vodafone, con i quali si è avviato il tema dell’integrazione tra reti elettriche e di comunicazione per lo sviluppo delle Smart Grid. Inoltre, nel corso di questo PAR è stata avviata una collaborazione con A2A relativamente all’iniziativa A2A – CP Lambrate, si tratta di uno degli otto progetti pilota di reti intelligenti in media tensione ammessi al trattamento incentivante dall’AEEGSI. RSE parteciperà con l’integrazione della propria test facility di GD nell’impianto pilota, la test facility è a tutti gli effetti una microrete in bassatensione, con topologia configurabile, costituita da diversi sistemi di generazione, sistemi di accumulo e carichi. L’obiettivo generale del progetto è lo studio, lo sviluppo di modelli e la sperimentazione di metodologie e tecnologie idonee a favorire la transizione verso le reti attive di distribuzione, cioè a forme digenerazione distribuita sul territorio, con forte presenza di fonti rinnovabili non programmabili, gestite in modo efficiente e in grado di garantire servizi al sistema energetico nazionale in un ottica di sicurezza e qualità della fornitura elettrica, e di compatibilità ambientale. Il progetto si è quindi rivolto allo:
• sviluppo di modelli e algoritmi di gestione e controllo delle risorse energetiche distribuite e alla loro sperimentazione in alcune reti attive di media tensione e nella test facility di GD di RSE;
• studio e applicazione delle tecnologie di comunicazione per le reti attive;
• sviluppo di convertitori elettronici e alla sperimentazione di sistemi di protezione;
• studio e sperimentazione delle reti attive in corrente continua, tra cui l’analisi delle problematiche di guasto.
Sono stati poi studiati i potenziali sviluppi dei sistemi di accumulo di grande taglia come ad esempio i sistemi di generazione e pompaggio marino e lo stoccaggio del gas naturale in Italia. Sono stati poi affrontati gli aspetti legati alla pianificazione integrata dello sviluppo delle fonti rinnovabili nel territorio, all’accettabilità sociale e alla sostenibilità ambientale dell’eolico. Sono stati sviluppati modelli previsionali della produzione fotovoltaica, eolica e ad acqua fluente. E’ proseguito il monitoraggio degli impianti fotovoltaici presenti sul territorio nazionale e sono state impiegate nuove metodologie di analisi delle prestazioni dei moduli fotovoltaici (FV) e analizzate le situazioni di rischio incendio dei moduli FV negli edifici. Infine, sul fronte della piccola generazione è stata avviata una verifica sperimentale delle prestazioni di un mini ciclo combinato costituito da due microturbine a gas a combustione esterna (EFMTG), con caldaia alimentata a biomassa, e un ciclo a recupero a bassa entalpia (ORC).

In particolare, tra le principali attività svolte si citano:
• monitoraggio delle attività per favorire lo sviluppo delle Smart Grid a livello internazionale;
• prima fase di sviluppo di una metodologia per l’analisi dei costi e dei benefici delle Smart Grid; rilascio della versione finale del SW di gestione e controllo (VoCANT 2.0) per reti di distribuzione attive in media tensione comprensiva di uno stimatore dello stato della rete, tale versione è stata sperimentata in impianti pilota di ACEA ed Enel distribuzione;
• realizzazione di un algoritmo di Energy Management System per microreti di GD;
• sviluppo e sperimentazione nella test facility di GD di algoritmi di controllo di tipo droop per gestire la transizione e il funzionamento in isola di una microrete di GD;
• studi di pianificazione di reti attive con forte presenza di fonti rinnovabili non programmabili, valutando l’uso di sistemi di accumulo elettrico e la loro localizzazione ottimale;
• studio di nuovi strumenti di calcolo in grado di simulare simultaneamente (co-simulazione) il comportamento dei sistemi di distribuzione dell’energia elettrica e dei sistemi di telecomunicazione;
• studio del sistema di controllo, procedure di esercizio, modelli e simulatore di un impianto di produzione energia elettrica costituito da un sistema solare a concentrazione integrato con un ciclo combinato gas-vapore alimentato a gas naturale;
• realizzazione di modelli di rete elettrica di distribuzione espressi secondo lo standard CIM;
• analisi preliminare per l’identificazione della metodologia per la definizione dei requisiti dei sistemi di telecomunicazione per applicazioni smart grid;
• descrizione di casi d’uso per le Smart Grid e identificazione di security level secondo la metodologia SGIS;
• prima fase di realizzazione di un Test bed per la sperimentazione di protocolli e funzioni per la gestione di reti attive in condizioni di cyber security;
• studio e progetto di un dispositivo per reti BT, per il miglioramento della Power Quality e la gestione di sistemi di accumulo: realizzazione del modello del dispositivo in ambiente digitale e analisi del suo comportamento in transitorio;
• verifica in simulato e sperimentazione nella test facility in corrente continua, delle funzioni di controllo realizzate per consentire ad un sistema di accumulo connesso ad un impianto fotovoltaico di svolgere funzioni di supporto alla rete e per l’utente;
• analisi e verifica sperimentale di una proposta per il coordinamento delle protezioni in reti attive in media tensione, in configurazione sia radiale sia magliata, basata sull’impiego di un canale di comunicazione con cui attuare una selettività logica e la gestione della GD;
• analisi economica, del tipo costi/benefici, di soluzioni impiantistiche Premium Power Park in reti di distribuzione con forte penetrazione di dispositivi di elettronica di potenza, per l’integrazione delle risorse energetiche distribuite, finalizzati al miglioramento della Power Quality (PQ);
• studio e analisi di reti attive in media tensione in corrente alternata magliate attraverso la realizzazione di collegamenti in corrente continua attuati mediante convertitori elettronici di potenza;
• analisi delle condizioni di guasto di sistemi di distribuzione in corrente continua al fine di definire i criteri di protezione delle persone e delle parti attive della rete;
• verifica nella test facility di una funzione per il controllo multi giornaliero dei profili di energia immessi in rete da un campo fotovoltaico, tale funzione si avvale di sistemi di accumulo elettrico;
• integrazione nel sistema di controllo della test facility e verifica sperimentale di un Energy Management System finalizzato all’ottimizzazione economica della gestione di una microrete;
• sviluppo di uno stimatore dello stato di una rete attiva in bassa tensione, con verifica delle prestazioni in rete simulata;
• valutazione della fattibilità economica di un impianto di generazione e pompaggio marino per supportare l’integrazione nella rete elettrica di elevate quantità di fonti rinnovabili non programmabili; individuazione di nuovi serbatoi geologici, in Italia, per lo stoccaggio del gas naturale e messa apunto di strumenti modellistici integrati di tipo geologico e numerico, idonei a studiare il processo industriale di stoccaggio;
• sviluppo di metodologie e studi atti a promuovere l’inserimento sostenibile dei progetti di sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili nel territorio;
• sviluppo di modelli numerici di previsione di variabili meteorologiche, e di modelli di postprocessing al fine di stimare la produzione, a breve termine e a scala locale, da impianti fotovoltaici, eolici e ad acqua fluente;
• analisi delle situazioni di rischio incendio di moduli fotovoltaici negli edifici per la definizione di procedure di prova per determinare le caratteristiche di reazione al fuoco dei moduli, e per fornire informazioni utili agli installatori e ai gestori degli impianti per limitare il rischio d’incendio;
• analisi del comportamento prestazionale e dell’affidabilità dei moduli e degli altri componenti di impianti fotovoltaici in esercizio in varie condizioni climatiche e di installazione, attraverso prove di laboratorio innovative per la diagnosi qualitativa dei moduli fotovoltaici e il monitoraggio di diversi impianti fotovoltaici presenti sul territorio italiano;
• verifica sperimentale delle prestazioni di un mini ciclo combinato EFMTG-ORC alimentato a biomassa al fine di individuare soluzioni impiantistiche volte a migliorare i rendimenti di conversione e l’affidabilità d’impianto.
A complemento e anche con lo scopo di meglio indirizzare la prosecuzione del progetto, sono state svolte attività di supporto alle istituzioni nazionali (es. Ministero dello Sviluppo Economico, AEEGSI, regioni) e alle iniziative internazionali di cooperazione sulle Smart Grid, come: ISGAN, JPSG EERA, EEGI-Team e ETP Smart Grid.