Lo studio del controllo di un sistema per la generazione distribuita nelle diverse condizioni di funzionamento al fine di ottimizzare le sue prestazioni per minimizzarne il costo, facilitarne l’esercizio e limitarne i malfunzionamenti, deve avvalersi anche di dati riguardanti il carico elettrico e termico di tipiche utenze civili compatibili con la taglia del suddetto sistema che va da 100 a 300 kWe. Il sistema di cogenerazione cui ci si riferisce è costituito da celle a combustibile integrate in ciclo combinato con una microturbina in cui l’utilizzatore è, ad esempio, un edificio adibito ad abitazione che necessita di riscaldamento, acqua sanitaria e, ovviamente, di energia elettrica. L’obiettivo di questa attività è la realizzazione di un modello matematico in grado di definire la richiesta di carico elettrico e termico di un’utenza della rete a Bassa Tensione durante le 24 ore di un giorno della settimana, scelto fra diverse condizioni stagionali, per fornire le condizioni al contorno al modello di un impianto di cogenerazione nell’ambito di studi relativi alle sue prestazioni. La definizione del sistema di controllo si avvarrà di calcoli stazionari nelle diverse condizioni di carico elettrico e termico da cui valutare le prestazioni dell’impianto e i limiti di esercizio. L’attività descritta in questo rapporto riguarda : A la definizione di un modello di carico elettrico d’utenza civile sulla base dei dati statistici reperibili in letteratura, la sua implementazione in un programma di calcolo e la sua verifica preliminare mediante una campagna di registrazione sperimentali presso un condominio; B. la definizione di un modello di carico termico di utenza civile e la sua implementazione al calcolatore, con una prima analisi sulle interazioni con il modello elettrico. Il modello del carico elettrico e termico è stato costruito con un approccio di tipo “bottom-up”. Ossia, partendo dalla conoscenza delle più rilevanti caratteristiche socio-economiche e demografiche dell’utenza residenziale e dei fattori psicologici e comportamentali alla base dell’iterazione componente-utilizzatore, il diagramma di carico elettrico e termico è costituito dalla somma dei consumi dei singoli apparecchi elettrici e dalle richieste di calore delle unità abitative. L’utilizzo e il consumo dei vari apparecchi elettrici è simulato mediante l’applicazione del metodo Monte Carlo all’insieme dei dati statistici che descrivono l’interazione fra l’utente e l’apparecchiatura elettrica Per meglio definire il carico, si è ritenuto opportuno individuare otto categorie di persone, come verrà detto meglio nel capitolo 3, ognuna caratterizzata dalle sue abitudini che sono state definite attraverso dati statistici disponibili in letteratura (ISTAT, ENEA, ecc.). Il modello sviluppato ha come dati di ingresso quelli demografici (composizione delle famiglie), sociali e comportamentali (presenza in casa, probabilità di uso di un elettrodomestico, …), sugli utilizzatori elettrici (potenza, diffusione, ..).

Il programma di carico elettrico, che fornisce in uscita il diagramma di carico dell’utenza residenziale, è implementato in Matlab. Per quanto riguarda il carico termico, esso si differenzia da altri presenti in letteratura poiché si affianca al modello di carico elettrico, tenendo quindi in considerazione aspetti normalmente trascurati, quali la presenza in casa degli utenti o il riscaldamento prodotto dagli elettrodomestici utilizzati. Il modello riproduce l’equilibrio tra il calore in uscita dall’edificio, attraverso le pareti, le porte e le finestre o le infiltrazioni, ed il calore in ingresso, fornito dai radiatori e dalle fonti interne di calore e fornisce in uscita la richiesta di calore complessiva dell’edificio, data dalla somma delle richieste delle unità abitative. Il programma di carico termico è implementato in Matlab e in Simulink. Link al documento di riferimento: A0-038094.doc