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rapporti - Deliverable

Applicativo software per la definizione fuori linea dell’ottimo tecnico-economico nell’impiego di risorse energetiche afferenti ad una microrete

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Applicativo software per la definizione fuori linea dell’ottimo tecnico-economico nell’impiego di risorse energetiche afferenti ad una microrete

Il presente Rapporto è parte integrante della documentazione delle attività di Ricerca di Sistema previste dal “Piano Annuale di Realizzazione 2008” prot. CESI RICERCA 08002569 (Aprile 2008) nell’ambito del progetto “Sviluppo e sperimentazione di sistemi di gestione di microreti” (Area “Trasmissione e Distribuzione”) e ne costituisce il Deliverable 4.3. L’obiettivo della attività è consistito nello sviluppo di uno strumento software in grado di fornire i dati utili a valutare tecnicamente ed economicamente la migliore configurazione di un intero distretto energetico, superando la valutazione basata sul singolo generatore o componente e senza trascurare il ruolo della domanda energetica nel determinare la redditività del sistema. Si è affrontato quindi il problema di determinare, fuori linea, uno schema di dispacciamento ottimale dei generatori, che utilizzi al meglio le risorse rinnovabili (non dispacciabili) e gli accumulatori, e ottimizzi economicamente il sistema. Il presente rapporto descrive il prototipo software sviluppato, denominato GenDisPlan. L’attività è partita dai risultati di altri progetti già condotti sullo stesso argomento in ambito di Ricerca di Sistema. Ci si riferisce in particolare a DCOGEN (progetto Usi Finali, in collaborazione con Politecnico di Milano), e ad un “ottimizzatore terziario” (progetto in collaborazione con l’Università di Genova) sviluppato su misura per la gestione ottimizzata della Test Facility di CESI RICERCA. I due strumenti software prodotti nell’ambito di quei lavori hanno tuttavia alcuni limiti che ne riducono l’applicabilità a casi più generali o più complessi. Il prototipo GenDisPlan è stato quindi sviluppato utilizzando al meglio quanto già prodotto in precedenza, intervenendo ove necessario per ottenere una maggiore flessibilità di utilizzo dello strumento. In particolare, il nuovo solutore del problema di ottimo prevede, rispetto al precedente, il funzionamento sull’intero anno, la gestione delle accensioni e spegnimenti dei cogeneratori, la gestione di serbatoi di calore, la possibilità di collegare in modi differenti gli elementi del distretto (topologia) e una maggiore flessibilità d’utilizzo e di gestione degli input e degli output. GenDisPlan, attraverso la programmazione oraria ottima economica dei generatori e dei componenti di una microrete di Generazione Distribuita (GD), calcola il tempo di pay-back degli investimenti e numerosi altri dati che consentono di valutare la redditività dell’investimento economico della microrete nel suo complesso e lungo tutta la vita utile. Dal punto di vista tecnico, invece, si ottengono in output alcuni dati operativi di funzionamento, che possono essere utilizzati nei sistemi di gestione in tempo reale delle reti, per esempio il numero di ore di funzionamento annuale dei motori e delle caldaie, gli orari delle accensioni, i consumi di combustibile, quantità di calore dissipato, etc. Infine il sistema fornisce alcuni dati di rilevanza energetica e ambientale, come il parametro IRE (Indice di Risparmio Energetico) e l’emissione di CO 2 . Le reti GD cui si fa principalmente riferimento sono costituite da un certo numero di generatori e cogeneratori di elettricità e di calore (caldaie, microturbine, etc.), da generatori rinnovabili sia di calore che di elettricità e da accumulatori termici ed eventualmente elettrici. Tutti gli elementi erogano energia ad un distretto costituito da utenze di tipo residenziale, commerciale o industriale. Le microreti sono connesse alla rete elettrica esterna con la quale scambiano energia elettrica a certe condizioni contrattuali ed economiche e senza limiti di trasporto, e dalla quale ricevono, ovviamente, il gas o altro combustibile. Applicato ad un Caso di Test, il prototipo GenDisPlan si è mostrato sufficientemente flessibile per valutare agevolmente e rapidamente varie soluzioni per distretti cogenerativi complessi anche in situazioni che

risultano non rappresentabili dagli applicativi esistenti. Il Caso di Test analizzato è un distretto abitativo di 350 appartamenti, dotato di tre turbine cogenerative, tre caldaie a condensazione e due accumulatori termici. Sono state considerate differenti condizioni sia economiche (prezzi di cessione dell’energia elettrica, del combustibile, certificati bianchi, etc.), sia impiantistiche (diverso numero di accumulatori e generatori, ampliamento del numero di appartamenti, variazioni climatiche). Lo studio ha quindi messo in evidenza la sensibilità dei parametri tecnici, economici ed ambientali rispetto agli scenari economici ed alle scelte impiantistiche. Tra i principali risultati evidenziati dal Caso di Test, emerge che l’ottimizzazione del rendimento economico del distretto energetico, indicato ad esempio dal MOL (Margine Operativo Lordo), non sempre si accompagna con un miglior risultato energetico ed ambientale (indicato ad es. dal parametro IRE). Questa osservazione è di particolare rilevanza quando si consideri la politica di incentivazione degli impianti cogenerativi, che forse richiederebbe che sia maggiormente valorizzato il risultato IRE, in modo da equilibrare il rendimento economico. Nella fase conclusiva dell’attività qui riportata, è stato organizzato un confronto con una ESCo milanese che è attiva nella gestione di un distretto cogenerativo per utenza residenziale strutturalmente simile a quello analizzato nel Caso di Test. L’incontro ha confermato l’effettiva utilità dell’applicativo, sia per ottenere indicazioni su futuri sviluppi del distretto in termini di impianti e di utenza, sia per formulare ipotesi sui possibili miglioramenti ottenibili da una gestione operativa più complessa rispetto a quelle in genere adottate. L’incontro ha anche fornito indicazioni utili per un eventuale prossimo sviluppo del prototipo dell’applicativo.

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