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rapporti - Rapporto di Sintesi

Progetto P2 “Ricerche su Reti Attive, Generazione Distribuita e Sistemi di Accumulo”- Documento di sintesi dell’attività 2010

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Progetto P2 “Ricerche su Reti Attive, Generazione Distribuita e Sistemi di Accumulo”- Documento di sintesi dell’attività 2010

Il presente Rapporto si riferisce alle attività di ricerca svolte nel periodo gennaio 2010÷marzo 2011 nel Progetto “Ricerche su Reti Attive, Generazione Distribuita e Sistemi di Accumulo” dell’Area “Governo, Gestione e Sviluppo del Sistema Elettrico Nazionale”, una delle tre Aree di ricerca definite nell’Accordo di Programma triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico ed ERSE S.p.A. stipulato il 30 luglio 2009. Gli obiettivi e l’articolazione del progetto sono descritti nel documento “Piano Annuale di Realizzazione 2010” prot. RSE 10004429 (novembre 2010). In sintesi, l’obiettivo generale del progetto del Progetto è lo sviluppo e la sperimentazione di metodologie e tecnologie per rendere possibile la transizione dalle attuali reti di distribuzione passive a reti attive, con elevata penetrazione di generazione distribuita. A tal fine è necessario dotare la rete di risorse flessibili (generazione distribuita, prelievi modulabili, sistemi di accumulo), cioè in grado di modificare in tempo reale il loro funzionamento per tenere conto delle esigenze della rete. In questa nuova situazione, per lo sviluppo e l’esercizio della rete di distribuzione si deve fare ricorso a nuove metodologie che si avvalgono delle funzionalità fornite dalle risorse flessibili, e gestiscono la maggior incertezza che caratterizzerà le future reti di distribuzione. Il progetto è strutturato in cinque Linee di Ricerca: • Linea di attività 1: Evoluzione verso le reti attive • Linea di attività 2: Tecniche per la gestione di reti attive • Linea di attività 3: Tecnologie e componenti elettrici per reti attive • Linea di attività 4: Generazione distribuita, sistemi di accumulo e dispositivi di utente • Linea di attività 5: Attività sperimentali in laboratorio e in campo L’attività riguardante il piano di ricerca 2010 si inserisce in quella definita nel piano triennale 2009-2011, ed ha prodotto risultati di seguito riportati. Per quanto concerne gli studi concernenti linea n°1 “Evoluzione verso le reti attive” è proseguita l’attività di sviluppo degli applicativi software SPREAD_MO, per la pianificazione di una rete attiva in MT utilizzando una tecnica di ottimizzazione Multi Obiettivo, SPREAD_AFFIDABILITA’ per valutare l’impatto delle tecnologie per il controllo attivo di una rete MT sull’affidabilità. Gli applicativi software sono stati sperimentati su casi realistici, che, se da un lato hanno fornito risultati interessanti, dall’altro hanno messo in luce l’opportunità di includere negli applicativi ulteriori funzionalità. Nell’ambito delle attività della linea n°2 “Tecniche per la gestione di reti attive”, il risultato di maggior rilievo è la realizzazione di un sistema di controllo di una rete attiva MT, che, attraverso la gestione dei generatori e dei sistemi di accumulo connessi alla rete di distribuzione, permette di incrementare la “hosting capacity” della rete di distribuzione. Il sistema di controllo garantisce che la rete attiva controllata operi nel rispetto dei vincoli tecnici (tensioni ai nodi, correnti ai rami, scambi di reattivo con la rete AT), agendo con opportune azioni di controllo sulle risorse distribuire (generatori, sistemi di accumulo), minimizzando i costi che il distributore deve sostenere per intervenire sulle risorse. Mediante il sistema di controllo sarà possibile realizzare nuove funzioni di automazione a livello di cabina primaria, in grado di realizzare una gestione attiva della rete di distribuzione sottesa alla cabina. Per quanto riguarda la linea di attività n° 3 “Tecnologie e componenti elettrici per reti attive”, sono proseguite le attività sui nuovi sistemi di comunicazione, per consentire l’interazione tra il sistema di controllo della rete e i generatori di piccola taglia dislocati lungo la rete di distribuzione. In particolare è stata provata la connessione mediante il canale WiMax, valutando il tempo di latenza per la disconnessione rapida del generatore di piccola taglia a seguito di uno specifico messaggio inviato dal sistema di protezione posto in cabina primaria. Sul tema della sensoristica per monitoraggio e diagnostica di componenti di rete, è stato progettato e realizzato un prototipo di sistema diagnostico per rilevare la presenza di prescarica in aria

all’interno di scomparti di manovra MT. La particolarità innovativa della ricerca è stata quella di adottare una configurazione del prototipo basata sulla combinazione di tre diverse tipologie di sensori a fibra ottica, ciascuno in grado di rivelare con elevata sensibilità uno degli eventi associati ai fenomeni di prescarica e cioè la generazione di onde acustiche, di onde luminose e di ozono; il vantaggio di questo tipo di approccio rispetto ai sistemi dedicati attualmente disponibili in commercio è quello di poter aumentare l’affidabilità della diagnosi avvalendosi di più tecnologie a basso costo. Il sistema è stato oggetto di sperimentazione in laboratorio. Infine è stata avviata un’attività relativa ai convertitori elettronici che interfacciano i generatori (in particolare quelli fotovoltaici) alle reti di distribuzione, con l’obiettivo di valutare l’influenza che i generatori distribuiti hanno sulla qualità della distribuzione dell’energia elettrica. In particolare sono stati affrontati i tre seguenti argomenti: a) analisi dell’impatto armonico dei generatori connessi alla rete; b) studio del comportamento della Generazione Distribuita a fronte di buchi di tensione e di possibili strategie di controllo per il RTF; c) analisi delle interazioni tra generatori distribuiti collegati alla rete tramite convertitori elettronici a fronte di disturbi di rete. Le analisi sono state condotte tramite simulazioni effettuate sia mediante software per il calcolo numerico sia mediante programmi per simulazione di reti elettriche. Per la linea di attività n° 4 “Generazione distribuita, sistemi di accumulo e dispositivi di utente”, i temi affrontati sono stati molteplici. E’ proseguita l’attività di caratterizzazione delle prestazioni di un micro cogeneratore Stirling installato nella Casa domotica di RSE, che riproduce il fabbisogno di riscaldamento e di acqua calda sanitaria di un’abitazione monofamiliare. La valutazione, che ha riguardato l’intero periodo invernale, con una domanda di riscaldamento tipica di un edificio collocato in zona climatica E, ha evidenziato che l’apparecchiatura si comporta come un microcogeneratore ad alto rendimento, ancorché il rendimento elettrico sia dell’ordine del 10%. Per quanto attiene la caratterizzazione di batterie al litio, è stata sviluppata una procedura per la valutazione delle prestazioni delle batterie al litio, per diversi profili di carica/scarica, significativi di differenti impieghi del sistema di accumulo (es. uso stazionario, uso mobilità elettrica). La procedura è stata confrontata con analoghe procedure realizzate da ENEA e CNR, con l’obiettivo di giungere ad una procedura di prova condivisa. Essa è stata applicata per la prova di alcune batterie pensate per un impiego stazionario: in particolare i profili di carica/scarica ipotizzati sono quelli relativi ad una batteria associata ad una generazione da fonte rinnovabile (es. fotovoltaico o eolico). E’ proseguito lo sviluppo del sistema di controllo di un filtro attivo basato su supercondensatori, con la realizzazione del software di controllo. La prova in ambiente simulato di tale modulo software ha evidenziato la bontà dello schema di controllo sviluppato, che si è dimostrato in grado di gestire la complessità del dispositivo. Sempre in merito ai sistemi di controllo per sistemi di accumulo, è stata avviata una nuova attività relativa a un sistema di controllo per la gestione ottimale della carica di più batteria Zebra in parallelo. Infine è stata realizzata una postazione di prova per la caratterizzazione sperimentale di monocelle sodio-zolfo e/o sodio-nichel cloruro al fine di valutarne il comportamento dal punto di vista dello scambio termico (oltre che elettrochimico). Nell’ambito della linea di attività n° 5 “Attività sperimentali in laboratorio e in campo” sono proseguite le attività di caratterizzazione e monitoraggio di moduli FV innovativi, installati in siti caratterizzati da differenti condizioni climatiche. E’ stato inoltre predisposto un database, consultabile via internet, che contiene i dati di funzionamento acquisiti in numerosi impianti installati sul territorio nazionale. Infine è stato condotto uno studio sulla valutazione dei meccanismi di incentivazione al FV, confrontando la soluzione adottata in Italia con quelle di altri paesi esteri. Sono stati anche valutati gli indici di redditività economica dell’investimento nel FV, per diverse taglie e tipologie di impianto. Sul versante dei distretti energetici è stata completata l’attività per il distretto energetico di Gorgonzola, con un progetto di massima di un sistema di teleriscaldamento a biomassa, integrato con produzione fotovoltaica. Infine è stato ulteriormente sviluppato il software GENDISPLAN, per l’esercizio ottimale di un sistema di cogenerazione per impieghi nel settore civile. Infine è stata avviata un’indagine socio economica per valutare la risposta dei cittadini all’impiego della generazione distribuita.

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