Un ruolo importante nella gestione del sistema elettrico decarbonizzato può essere svolto dagli impianti di pompaggio idroelettrico, sia per l’elevata capacità di accumulo sia per la velocità di risposta.
È presentato un modello di simulazione e ottimizzazione per analizzare la capacità di regolazione di un impianto di pompaggio ibrido e identificare la configurazione economicamente ottimale, in termini di parametri della strategia di controllo e tecnologia e taglia dei componenti ibridanti. Il modello è in grado di simulare servizi di dispacciamento quali la regolazione primaria, secondaria e primaria ultra-rapida di frequenza (l’ultima, coerente con il progetto pilota Terna di Fast Reserve). Come caso di studio, si considera un ipotetico impianto idroelettrico reversibile di pompaggio marino (Pumped Storage Hydro Power – PSHP), ipotizzato in Sardegna nella località di Foxi Murdegu (NU) e ibridato con sistemi di accumulo elettrochimico (Battery Energy Storage System – BESS) e flywheel (Flywheel Energy Storage System – FESS).
Il modello, parzialmente sviluppato in passato, è completato con curve caratteristiche generalizzate della pompa-turbina e con la nuova strategia di controllo Frequency Split, in aggiunta alla Hydro Recharge. Si completa inoltre l’insieme delle configurazioni, aggiungendo PSHP+FESS alle precedenti PSHP+BESS e PSHP+BESS+FESS.
Partendo da un elenco di configurazioni di ibridazione candidate, la procedura di ottimizzazione si articola su due livelli: i) ottimizzazione dei parametri di controllo di ogni configurazione di ibridazione candidata, mediante un algoritmo Particle Swarm Optimization (PSO) e ii) scelta della configurazione ibridante che massimizza il Net Present Value (NPV).
Per l’anno-tipo considerato in simulazione, risulta che l’ibridazione economicamente ottimale dell’impianto di Foxi Murdegu è con 25 MW di BESS, senza FESS, per via degli attuali elevati costi di questa tecnologia. L’impianto ibridato ottimo è stato infine inserito in un modello semplificato del sistema elettrico sardo al 2030. Simulazioni dinamiche hanno mostrato che, in caso di una pronunciata sotto/sovra-frequenza, l’errore di frequenza è maggiormente contenuto rispetto al caso dell’impianto non ibridato. Inoltre, l’ibridazione del PSHP evita alla macchina idraulica eccessivi stress meccanici dovuti ai servizi erogati e permette l’erogazione di un servizio ultra-veloce di frequenza, il che permette di accedere anche ad un maggiore profitto da servizi.