La crescita della GD è guidata dalla riduzione dei gas ad effetto serra (Protocollo di Kyoto), dall’uso di fonti energetiche rinnovabili (Direttiva europea sulle rinnovabili) e dal miglioramento di efficienza energetica (Direttiva europea sulla cogenerazione). Gli impianti di GD sono generalmente connessi alle reti di bassa e media tensione e in prossimità dell’utenza, se propriamente integrati e controllati possono fornire vantaggi alla gestione del sistema elettrico.

Infatti, la GD può offrire dei servizi ancillari all’operatore della rete, quali controllo della tensione, supporto della potenza reattiva, riduzione delle congestioni di rete, gestione dei picchi di potenza, black start, riserva, può aumentare l’affidabilità del sistema elettrico riducendo gli effetti di possibili black- out attraverso la formazione di microreti autonome. Inoltre, la realizzazione di piccoli impianti di generazione nelle vicinanze dei carichi può evitare i costi per nuove infrastrutture di rete o rinviarli, ridurre le perdite nelle reti di distribuzione e i relativi costi.

L’obiettivo principale del progetto era la realizzazione di una microrete di Generazione Distribuita in bassa tensione (test facility di GD). Essa è stata utilizzata per caratterizzare, provare e valutare le prestazioni dei generatori e dei sistemi di accumulo integrati in differenti configurazioni di rete, inoltre sono stati sviluppati il sistema di supervisione e controllo e i sistemi di comunicazione della microrete. Allo sviluppo della test facility ha contribuito anche il progetto correlato DISPOWER finanziato dalla Commissione europea nell’ambito del V FP. Il progetto GENDIS 21 è articolato in quattro sottoprogetti: COGEN, GDSTORE, INTEGRA e CONGEDI.

Nel sottoprogetto COGEN che aveva lo scopo di studiare e sperimentare sistemi di micro-generazione si sono realizzati e sperimentati un impianto di trigenerazione con microturbina a gas da 100 kW e frigorifero ad assorbimento, e un impianto di cogenerazione con microturbina a ciclo Rankine organico da 10 kW alimentata a biomassa. Inoltre, sono stati sviluppati i relativi sistemi di controllo per una gestione ottimizzata. Entrambi gli impianti sono stati connessi alla rete in bassa tensione della test facility di GD e alla rete termica CESI. Sono stati sviluppati i modelli dell’impianto a biomassa, del frigorifero ad assorbimento e dell’impianto di rigenerazione, per supportare lo sviluppo e la messa a punto delle funzioni di controllo degli impianti.

Le attività sperimentali hanno permesso di sviluppare dei modelli per analisi economiche ed ambientali di applicazioni in ambito terziario e residenziale. È stato messo a punto un software in grado di ottimizzare il processo energetico di un distretto industriale, a partire dalla definizione dei parametri territoriali ed energetici che definiscono l’utenza. Nell’ambito del sottoprogetto GDSTORE è stata condotta un’attività di sperimentazione, caratterizzazione e gestione ottimizzata di sistemi di accumulo elettrico per applicazioni di GD.

Sono stati sperimentati sia in laboratorio sia nella test facility di generazione distribuita diversi sistemi di accumulo, quali: batterie ZEBRA e al Pb con inverter dotati di un controllore appositamente sviluppato per la gestione in micro-rete autonoma e una batteria Redox per impieghi di Peak Shaving. Per queste batterie si è svolta anche un’attività di modellazione e caratterizzazione che ha permesso di progettare e realizzare un modello per misurare on- line lo stato di carica del sistema di accumulo e per prevedere in tempo reale l’energia estraibile dalla batteria a seconda della potenza che le viene richiesta dal carico.

Si tratta di uno strumento molto utile per la gestione della rete stessa da parte del sistema di controllo e dispacciamento centralizzato. È stato realizzato un dispositivo diagnostico per la determinazione in tempo reale dello stato di corretto funzionamento delle batterie al piombo e delle batteria ZEBRA installate nella test facility. I supercapacitori sono stati caratterizzati in laboratorio per valutarne l’impiego per applicazioni di Power Quality. Nel sottoprogetto INTEGRA sono state raggruppate le attività di realizzazione e prova della test facility di generazione distribuita in bassa tensione. Essa consiste di generatori a fonte rinnovabile, d’impianti di cogenerazione e sistemi di accumulo.

La test facility può riprodurre diverse configurazioni di rete (radiale, anello e magliata) e tipici disturbi di rete, inoltre è integrata con un carico controllabile da remoto e da diversi carichi gestibili in locale. L’attività sperimentale condotta ha permesso di analizzare il comportamento del sistema di GD in differenti condizioni operative e di configurazioni di rete, tra cui il funzionamento in microrete autonoma. Per questo ultimo scopo è stato sviluppato un sistema di controllo dell’inverter che permette di sperimentare schemi di regolazione innovativi per la gestione dei transitori da rete interconnessa ad isola intenzionale di tensione e viceversa .

La test facility realizzata presso il CESI costituisce il più completo campo di prova disponibile in Europa. Consente di sperimentare nuove tecnologie di micro-generazione, sistemi di accumulo elettrico, inverter, dispositivi di protezione e comunicazione, sistemi di supervisione e controllo, e di supportare la progettazione e la sperimentazione di microreti di GD. I risultati ottenuti hanno contribuito a dimostrare la fattibilità tecnica di operazioni in diverse configurazioni della rete sperimentale, aumentando la confidenza sulla effettiva soluzione di problematiche di sicurezza, affidabilità e qualità del servizio reso agli utenti delle reti di distribuzione con elevata presenza di GD.

In particolare sono state indicate soluzioni innovative per quanto riguarda i sistemi di supervisione,controllo e comunicazione, e la gestione dell’accumulo elettrico. Sono state inoltre effettuate delle analisi di fattibilità tecnica-economica di reti utente in corrente continua con generazione distribuita, supportate anche da un’estesa campagna di misura su tipiche apparecchiature ospedaliere. Il sottoprogetto CONGEDI è consistito nella realizzazione di un sistema di supervisione della test facility di GD e nello sviluppo di un sistema di gestione e controllo di reti BT attive, che è stato integrato nella test facility stessa.

I sistemi di comunicazione powerline e wireless sono stati studiati e sperimentati nella test facility. Sono stati sviluppati modelli di componenti di GD ed effettuate simulazioni di reti di bassa tensione con forte presenza di risorse distribuite. Le suddette attività hanno fornito indicazioni sui sistemi di comunicazione più idonei per la gestione remota delle risorse distribuite e hanno contribuito a formulare criteri innovativi per la supervisione ed il controllo di reti elettriche con generazione distribuita. Il presente rapporto descrive i principali risultati del progetto RdS GENDIS 21: “La Generazione Distribuita per il miglioramento della qualità del servizio elettrico e dell’ambiente”.