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Il contributo dei sistemi multi-energetici nel contesto della trasformazione del sistema elettrico

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Il contributo dei sistemi multi-energetici nel contesto della trasformazione del sistema elettrico

Il presente rapporto affronta le tematiche specifiche relative al supporto che i sistemi multi-energetici (dalla espressione anglofona “Multi-Energy Systems” – MES) possono fornire al sistema elettrico mettendo a disposizione le loro infrastrutture per dare uno sbocco a energia elettrica non altrimenti utilizzabile, incluso lo svolgimento di servizi ancillari. I MES considerati nell’attività descritta comprendono i sistemi di distribuzione del gas con immissioni locali di gas da fonti rinnovabili, a cominciare dal bio-metano, e le microreti con consumi elettrici e termici locali che possono essere almeno in parte soddisfatti dalla produzione di bio-gas. Per il sistema gas è stato sviluppato uno strumento di analisi che permette di analizzare la capacità di trasporto delle reti, in particolare nel caso di immissione di bio-metano in rete di distribuzione. Per le microreti multi-energetiche è stato sviluppato un modello per valutare la capacità di autoconsumo e di erogazione di servizi alla rete elettrica.

In questo rapporto sono affrontate le tematiche specifiche relative al supporto che i sistemi multienergetici, dalla espressione anglofona “Multi-Energy Systems” – MES, possono fornire al sistema elettrico mettendo a disposizione la loro capacità di assorbimento di energia eccedente e le loro risorse di flessibilità. I target fissati dalle istituzioni europee per gli anni a venire, 2020-2050, per aumentare la quota di generazione da fonte rinnovabile, aumentare l’efficienza energetica e diminuire la produzione di gas serra, richiedono una profonda trasformazione del sistema energetico europeo. Si tratta di sostituire buona parte del parco produttivo termoelettrico (controllabile e dispacciabile) con generatori alimentati da fonte rinnovabile intermittente (non controllabili e non-dispacciabili).

La generazione rinnovabile di tipo intermittente produce quando la fonte (il sole e/o il vento) è sufficientemente disponibile, inoltre i generatori solari e eolici non sono dispacciabili, quindi la potenza prodotta non può essere modulata sulla base delle richieste del carico. Le soluzioni più ovvie adottate per compensare i problemi che la generazione rinnovabile produce sulla rete elettrica consistono nel taglio della produzione rinnovabile in eccesso e nell’accumulo di energia. In seguito al riconoscimento del fatto che il sistema elettrico evidenzia una carenza di risorse per fare fronte a tali problematiche, sta emergendo un crescente interesse per il supporto fornito dai sistemi multi-energetici.

Questi sistemi, tra i quali: i carichi industriali, il riscaldamento, il raffrescamento, il gas, i trasporti eccetera, possiedono una potenzialmente rilevante quota di risorse regolanti che possono rappresentare un elemento chiave per poter affrontare le attuali e soprattutto le future esigenze. Questi sistemi hanno infatti caratteristiche molto interessanti di disponibilità e controllabilità e quindi possono fornire un consistente e affidabile ausilio al sistema elettrico. Tuttavia, l’assenza di strumenti in grado di supportare le analisi ad ampio spettro tra diversi sistemi energetici al momento rende tale possibilità difficilmente quantificabile. L’attività documentata in questo rapporto si propone di mettere le basi per costruire un ambiente di analisi del sistema energetico dal punto di vista dei sistemi multi-energetici, delle loro capacità e dei loro limiti (flessibilità) per sfruttarli al meglio nel nuovo contesto che si va delineando. Nel dettaglio, l’attività condotta e descritta in questo documento ha riguardato in primo luogo l’interazione tra il sistema elettrico e il sistema gas, in particolare per quanto riguarda il comportamento delle reti di distribuzione in presenza di immissioni di gas da fonti rinnovabili (es. trattamento di frazione organica dei rifiuti o fanghi derivanti dal trattamento delle acque) o da impianti di produzione di gas di sintesi (es. generazione di idrogeno sfruttando le eccedenze di generazione rinnovabile). L’attività ha prodotto come risultato.

Sempre relativamente all’interazione tra il sistema elettrico e il sistema gas si riporta il resoconto dell’attività di monitoraggio degli aspetti normativi e regolatori. Il secondo argomento affrontato ha riguardato il contributo che le microreti multi-energetiche possono fornire al sistema elettrico. Per quanto riguarda l’interazione tra il sistema elettrico e il sistema gas è stato sviluppato uno strumento di analisi delle reti gas basato sul sistema LEGO, attraverso il quale è possibile determinare l’ammissibilità di specifici profili di portate immesse e prelevate per una specifica rete nella quale sono previsti diversi punti di immissione anche con composizioni diverse e diversi punti di prelievo. Per quanto riguarda l’attività di analisi delle microreti come sistemi multi-energetici, è stato considerato il caso di un sistema che oltre ad alimentare i propri carichi elettrici, con diversi generatori e una batteria, carichi termici, con diversi generatori e uno storage termico, e di gas, grazie ad un impianto di produzione di bio-metano; partecipa al supporto della rete elettrica fornendo servizi ancillari.

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