Questo rapporto descrive l’attività di ricerca condotta da RSE nel contesto dei sistemi multienergetici, che integrano diverse fonti di energia per supportare l’ampia diffusione delle energie rinnovabili intermittenti. Per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione energetica europei, è infatti essenziale aumentare la quota di generazione da fonti rinnovabili che può essere ottenuta per mezzo di una maggiore flessibilità del sistema energetico. I sistemi multienergetici, in cui diversi vettori energetici sono integrati e coordinati in modo ottimo, permettono di realizzare un sistema energetico più flessibile ed affidabile.

In questo contesto e considerando l’integrazione funzionale tra la rete elettrica e la rete termica, l’attività di ricerca mira a sviluppare adeguate piattaforme sperimentali e di simulazione, a progettare architetture di controllo scalabili e flessibili e valutare la flessibilità che può essere offerta da sistemi di teleriscaldamento.

Per raggiungere questi obiettivi, l’attività descritta nel rapporto ha riguardato lo sviluppo della Test Facility multienergetica di RSE, in cui una nuova rete termica è connessa all’esistente Distributed Energy Resources Test Facility. Durante l’attività si è quindi proseguito nello sviluppo del dimostratore con lo sviluppo dei sistemi di supervisione e controllo e con l’esecuzione di prove sperimentali dell’impianto in differenti condizioni operative.

Questa attività sperimentale è stata affiancata dalla realizzazione, in ambiente Modelica, di una libreria per reti multienergetiche che è stata validata attraverso il confronto tra i risultati di simulazione e i risultati sperimentali, evidenziando la bontà dei modelli finora sviluppati.

Inoltre, durante l’attività è stata sviluppata una nuova architettura di controllo di tipo centralizzato per reti multienergetiche. Questa architettura è costituita da controllori di basso livello a livello di singolo vettore energetico di tipo predittivo e che considera le non linearità del sistema. Tale controllore di basso livello è quindi interfacciato ad un controllore ottimo di più alto livello, a basso peso computazionale, che gestisce gli scambi energetici tra i differenti vettori energetici agendo sui dispositivi d’interfaccia.

Tale architettura di controllo è in grado di gestire sistemi non lineari su larga scala, poiché la complessità del modello è gestita dai regolatori locali a basso livello e non da quelli ad alto livello. È stato sviluppato infine un benchmark di rete di teleriscaldamento di quinta generazione e sono stati condotti studi in ambiente di simulazione per valutare la fornitura di servizi di flessibilità da parte di tali impianti agendo principalmente sulla modulazione della domanda termica.