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Sistemi multienergetici: sviluppo di modelli, architetture di controllo e impianti sperimentali per la validazione per reti calore

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Sistemi multienergetici: sviluppo di modelli, architetture di controllo e impianti sperimentali per la validazione per reti calore

L’integrazione dei settori energetici può portare vantaggi all’intero sistema, come maggior flessibilità ed efficienza, e ridurne le emissioni climalteranti. L’obiettivo triennale di ricerca è progettare e validare architetture di controllo per l’integrazione della rete elettrica e del calore. Sono quindi stati sviluppati una piattaforma software, composta da una libreria per sistemi termoidraulici, e un laboratorio sperimentale che integra un impianto di teleriscaldamento alla Test Facility elettrica di RSE

L’integrazione di settori energetici differenti, quali quello elettrico, termico, della mobilità, può generare diversi benefici per il sistema energetico, aumentandone la flessibilità, favorendo l’incremento della quota di generazione rinnovabile e garantendo una maggior efficienza complessiva. I vettori termici e del gas, infatti, grazie anche all’utilizzo dell’idrogeno, permettono di accumulare significative quantità di energia, facilitando l’utilizzo dalle rinnovabili durante i picchi di produzione.

 

Obiettivo dell’attività di ricerca triennale è quello di progettare e validare architetture di controllo opportunamente scalabili e flessibili per sistemi multivettore, con particolare attenzione all’integrazione della rete elettrica e della rete calore. Per la progettazione, e per le successive fasi di validazione e dimostrazione sono necessarie piattaforme di software e di laboratorio.

 

Dal punto di vista delle piattaforme software, è stata sviluppata la DHN4Control, una libreria per la simulazione di sistemi termoidraulici con particolare attenzione ai sistemi di teleriscaldamento. La libreria è stata implementata tramite OpenModelica Editor in linguaggio Modelica. Con l’utilizzo di questa libreria è stata creata una simulazione basata su una particolare configurazione del sistema reale della rete calore di RSE. Parallelamente, è stato sviluppato un algoritmo di controllo MPC non lineare accoppiato a un Extended Kalman Filter, rispettivamente per controllare la rete e stimarne lo stato, composto da variabili non misurate. Infine, è stato analizzato un caso studio in cui l’architettura di controllo proposta è stata testata sul simulatore sviluppato in Modelica per verificare il funzionamento e le prestazioni.

 

Per quanto riguarda lo sviluppo della piattaforma di laboratorio, si è proseguito nella realizzazione del dimostratore di impianto di teleriscaldamento, integrato all’interno della Distributed Energy Resource Test Facility (DERTF). In particolare, è stata completata l’installazione dei componenti, la realizzazione delle interconnessioni idrauliche e della loro coibentazione, e la definizione della struttura del software di gestione dell’impianto e l’avvio della sua realizzazione nel PLC di controllo.

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