Il presente documento è stato redatto nell’ambito del progetto “Studi sullo Sviluppo del Sistema Elettrico e della Rete Elettrica Nazionale – Sicurezza delle infrastrutture del sistema elettrico” definito nell’Accordo Triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico e E.R.S.E. S.p.A. firmato il 29 Luglio 2009. Obiettivo di questa attività è quello di controllare e mitigare il rischio di disservizi mediante lo studio del comportamento degli impianti di generazione e, data la loro diffusione, degli impianti a ciclo combinato in particolare, al fine di garantire che il loro intervento sia adeguato per mantenere la rete in esercizio in condizioni normali e di emergenza. L’attività relativa al periodo di svolgimento del PAR2009 è costituita da due sottoattività, una relativa allo sviluppo di un modello dell’impianto a ciclo combinato e del suo controllo adatto ad essere utilizzato in un codice di simulazione di rete e l’altra, di carattere sperimentale, dedicata alle tecniche che consentono di aumentare la potenza massima generata dai cicli combinati. Il comportamento delle unità di produzione in occasione di perturbazioni importanti nella rete è oggetto di grande interesse, data la frequenza di scatti o runback, e necessita di studi e modelli mirati, come sottolineato da NERC (North American Electric Reliability Corporation), e il cui sviluppo è stato finora trascurato. Il tema è stato ripreso dalla IEEE, ed in particolare dalla Task-Force on Turbine-Governor Modeling, che dopo aver ribadito la rilevanza di questi eventi, evidenziata anche dal black-out italiano del 2003, ha sottolineato la carenza di strumenti modellistici e la necessità di sviluppare una nuova classe di modelli, atti a rappresentare correttamente il comportamento del sistema caldaia/turbina in occasione di disservizi di rete, da validare con prove in campo. Tale impostazione è sostanzialmente condivisa dal gestore della rete di trasmissione nazionale, TERNA. Lo studio in simulato di questi eventi di rete comporta quindi la disponibilità di un modello matematico dell’impianto di generazione che deve descrivere adeguatamente sia l’andamento della potenza meccanica nelle varie manovre di esercizio a fronte di importanti disturbi di rete e sia le conseguenti sollecitazioni “interne” all’impianto che possono portare allo stacco dell’impianto stesso dalla rete. Simulatori di impianto di grande dettaglio esistono ma loro complessità computazionale rende impossibile l’integrazione nei codici di simulazione della dinamica della rete elettrica. La prima parte di questo rapporto tratta dell’implementazione di un modello matematico, di ridotta complessità ma adatto agli studi di rete, dell’impianto a ciclo combinato che è oggi la tipologia di impianto termoelettrico più diffusa in Italia. Come è noto, le prestazioni di un turbogas sono fortemente dipendenti dalla temperatura ambiente. In particolare nella stagione estiva, al momento del picco nella domanda di carico annuale e quindi in condizioni di rete elettrica critiche, la potenza massima erogabile è al minimo. Nel seguito di questo rapporto si tratta della sperimentazione della tecnica di compressione umida che può essere utilizzata sulle macchine a turbina a gas per aumentare la potenza massima sviluppata grazie all’incremento di prestazioni che si ottiene sul compressore dovuto al raffreddamento dell’aria umidificata alla sua aspirazione. La tecnica consiste nella iniezione di acqua all’aspirazione della macchina, si noti che l’operazione deve essere effettuata in maniera tale da inviare gocce di dimensioni controllate per evitare danni alla macchina. Allo scopo è stato approntato l’impianto sperimentale WECOS (WEt COmpression System) costituito da un sistema ad ugelli strumentato in grado di nebulizzare in maniera controllata l’acqua che viene inviata nel condotto di aspirazione del compressore