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rapporti - Deliverable

Sviluppo di un modello numerico dinamico di pompaggio idroelettrico ibrido e impostazione metodologica per la localizzazione degli impianti

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Sviluppo di un modello numerico dinamico di pompaggio idroelettrico ibrido e impostazione metodologica per la localizzazione degli impianti

Il rapporto descrive le attività per la realizzazione di un modello dinamico (e implementazione in ambiente MATLAB) di un impianto idroelettrico di pompaggio ibrido integrato con batterie e flywheel (volani) per la fornitura di servizi di regolazione primaria e secondaria di frequenza, considerando anche l’usura dei componenti. Inoltre, viene presentata la metodologia basata sull’Analisi Multi-Criteri (MCA) per la localizzazione, caratterizzazione e ordinamento (ranking) di potenziali impianti di pompaggio tradizionali e marini, utilizzabili per fornire servizi di flessibilità.

Lo sfruttamento di una quota sempre maggiore di energia elettrica da fonte rinnovabile sta determinando l’uscita dal mercato e anche la dismissione degli impianti termoelettrici a combustibile fossile, a cominciare dagli impianti più vecchi. Questo ha un immediato riflesso sull’attività di controllo del sistema da parte del gestore di rete di trasmissione, abituato da sempre ad impiegare esclusivamente i grandi impianti programmabili. Infatti, il gestore si vede costretto a chiamare forzatamente in servizio alcune unità di generazione convenzionali escluse dal mercato dell’energia, ma necessarie al bilanciamento in sicurezza del sistema. Inoltre, a causa delle fluttuazioni introdotte in rete dalle fonti rinnovabili non programmabili (FRNP), il gestore richiede risorse di bilanciamento ancora più flessibili, che solo alcune tipologie di impianto convenzionale sono in grado di fornire. In questo ambito, il pompaggio idroelettrico e le altre tecnologie di accumulo forniscono o potrebbero fornire preziose risorse. Tuttavia, ad oggi nessuna di esse è in grado di coprire la totalità delle necessità della rete in termini di servizi. Nel presente lavoro viene quindi realizzata una prima versione, in ambiente MATLABSimulink®, di un modello dinamico di un impianto ottenuto combinando il pompaggio idroelettrico con accumulo elettrochimico (batterie), volani (flywheel) e logiche di controllo più articolate per la fornitura di servizi di flessibilità, allo scopo di incrementare la capacità del sistema di accogliere generazione da FRNP. Tale modello è stato applicato al caso dell’impianto di pompaggio marino di Foxi Murdegu (Sardegna) per cui RSE ha sviluppato uno studio di fattibilità, ed è stato sviluppato in dettaglio per quanto riguarda il sistema di pompaggio, mentre per batterie e flywheel sono state adottate delle semplificazioni. L’efficacia delle configurazioni (dal solo impianto di pompaggio, alla totale integrazione dei tre componenti) è stata valutata anche in termini di usura e invecchiamento dei componenti (perdita di vita utile). Dai primi risultati emerge che sia le batterie, sia i flywheel convenientemente dimensionati possono sollevare completamente l’impianto di pompaggio dalla regolazione di frequenza. Occorre comunque studiare una strategia di controllo ottimizzata per evitare l’invecchiamento prematuro dei componenti.

È stata poi descritta una prima impostazione metodologica basata sull’applicazione dell’Analisi MultiCriteri (MCA) per la localizzazione, caratterizzazione e ordinamento (ranking) di possibili nuovi impianti di pompaggio tradizionali e marini, per la fornitura di servizi di flessibilità in potenza ed energia per il sistema sostenibili da diversi punti di vista (economico, ambientale, ecc.). Si sono definiti criteri relativi al soddisfacimento di servizi di flessibilità, alla fattibilità economica del progetto, alla facilità di approvazione e realizzazione dell’impianto. Si sono descritti gli indicatori e la loro quantificazione ed infine si sono proposti esempi di funzioni di utilità caratteristiche del metodo.

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