IMPLEMENTAZIONE IN LEGOPC-SIMULINK, CONFRONTO CON MISURE SPERIMENTALI E ANALISI DELLA SUA DINAMICA IN UNA RETE DI BASSA TENSIONE. La Generazione Distribuita (GD) consiste di piccoli impianti di generazione elettrica o di cogenerazione, tipicamente fino ad alcune decine di MW (30-50 MW), localizzate vicino agli utilizzatori come all’interno di un impianto industriale, di un edificio commerciale o residenziale. Questo fornisce l’opportunità di un più efficiente utilizzo dell’energia e di una riduzione delle emissioni. Questi impianti possono essere interconnessi al sistema di trasmissione e distribuzione oppure essere isolati. Da un’indagine sulle esperienze acquisite da alcune società elettriche europee e statunitensi, da tempo presenti in mercati liberalizzati dell’energia, è emerso che la richiesta di connessione alla rete di distribuzione MT di impianti di generazione di piccola e media taglia è in continua crescita. Questa produzione diffusa, talvolta abbinata alla produzione di calore, è basata sia sull’uso di tecnologie tradizionali di generazione, sia da fonti di energia rinnovabile, e trova una sua naturale spinta alla diffusione anche a causa dei rendimenti energetici più elevati e delle emissioni inquinanti più ridotte. A causa delle crescenti pressioni per diminuire i costi, le imprese industriali e commerciali stanno cercando attivamente dei modi per sfruttare più efficientemente l’energia. Uno di questi è la cogenerazione che è quel processo che permette, in un unico impianto, la produzione combinata di elettricità e calore, sfruttato per processi industriali o per il riscaldamento. Rispetto alla produzione separata di energia elettrica e calore, essa consente di risparmiare combustibile, con ovvi benefici di carattere ambientale (riduzione delle emissioni di "gas serra"). Il concetto della cogenerazione non è nuovo. Nei primi anni di questo secolo, prima che si sviluppassero le estese reti di potenza, molte industrie avevano impianti di cogenerazione. Quando le aziende produttrici di elettricità divennero stabili e cominciarono ad ingrandirsi, molti stati regolarono il mercato al fine di limitare i prezzi e proteggere le imprese dalla competitività. Le leggi emanate ebbero l’effetto di far sviluppare aziende verticalmente integrate con compiti sia di produzione che di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Molte industrie cominciarono allora a comprare l’energia elettrica dalle aziende produttrici, essendosi sviluppata la rete di potenza ed essendo diminuiti i prezzi dell’energia elettrica. Dovevano comunque autoprodurre il calore di processo necessario. Negli ultimi trent’anni la tendenza generale è stata quella di un aumento dei prezzi dell’energia elettrica, spingendo molte industrie nuovamente verso la cogenerazione in un contesto normativo di tipo monopolistico. Oggi l’industria elettrica europea è in una fase di profonda trasformazione. Le politiche di liberalizzazione del mercato e le strategie di internazionalizzazione e diversificazione produttiva delle imprese sono destinate a modificarne la struttura e l’organizzazione. In particolare questo contesto sta facilitando la nascita e la trasformazione di imprese che hanno nella produzione di energia elettrica il loro "core business". Nell’industria elettrica la generazione avviene in grossi impianti dislocati in prossimità di corsi d’acqua, mare o giacimenti di combustibile. L’energia elettrica prodotta viene poi trasmessa e distribuita sul territorio agli utilizzatori. Questo comporta delle perdite (perdite di trasmissione e distribuzione) che in Italia sono dell’ordine del 6,7% dell’energia prodotta (negli Stati Uniti del 15%). La cogenerazione permette la generazione distribuita ovvero la produzione di elettricità nei pressi dei carichi evitando le perdite di trasmissione e i costi per il mantenimento della rete. Fra gli impianti cogenerativi di piccola taglia è in corso di sviluppo, e già sono sul mercato i primi sistemi, una nuova tecnologia che utilizza una microturbina a gas come motore. Sono sistemi estremamente compatti la cui capacità oggi va dai 30 kWe ai 200 kWe e con rendimenti abbastanza elevati da giustificare il loro sviluppo. Questi rendimenti si ottengono mediante l’utilizzo di scambiatori

rigenerativi (recuperatori) che preriscaldano l’aria comburente e riscaldano l’acqua a spese del calore dei gas di scarico della microturbina. Ne consegue che la tecnologia dei recuperatori è un fattore importante che determina in buona misura l’intero rendimento dell’impianto. Inoltre i gas di scarico o l’acqua calda possono essere utilizzati per alimentare un sistema di condizionamento dell’aria ad assorbimento. Questi sistemi di cogenerazione di "piccola taglia" aprono la strada a diversi possibili scenari di utilizzo: • potrebbero essere installati in configurazione singola nelle vicinanze degli utenti, date le dimensioni ridotte, e soddisfare così al loro fabbisogno di energia elettrica, di calore e di refrigerazione; • potrebbero essere installati in configurazione multipla contribuendo insieme e in modo coordinato al soddisfacimento di richieste localizzate più consistenti; • potrebbero infine contribuire singolarmente o in modo coordinato, anche se dislocati sul territorio, alla potenza della rete pubblica. L’obiettivo del lavoro è realizzare un modello matematico del processo cogenerativo di una microturbina a gas in grado di rappresentarne il comportamento dinamico sia dal punto di vista termico che elettrico. Il fine ultimo è di utilizzare tale modello in codici di calcolo per lo studio dei problemi di automazione e controllo del sistema elettrico di Media Tensione (MT) e Bassa Tensione (BT) in presenza di generazione distribuita.