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Soluzioni tecnologiche per limiti infrastrutture elettriche

La microrete è in grado di funzionare in modalità gridconnected o stand-alone e, grazie ad un sistema SCADA/EMS, di controllare ed ottimizzare la produzione delle varie fonti.
• L’ attività di ricerca prevede:
– definizione ed implementazione nell’EMS di procedure di previsione, pianificazione del funzionamento e operatività in
tempo reale;
– monitoraggio e controllo dei dispositivi mediante controllori e attuatori locali, con funzioni di risposta in tempo reale degli inverter;
– test del funzionamento in isola con carichi simulati e reali;
– sviluppo di logiche di controllo dei sistemi di accumulo e veicoli
elettrici in configurazione Vehicle-to-Grid (V2G).

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
Greenway settembre 2015 Greenway

Pubblicato
da Alessia De Giosa
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Estratto del testo
Trend produzione e consumi energetici Soluzioni tecnologiche per limiti infrastrutture elettriche G. Forte, post-doc DEI - Politecnico di Bari 1 Aggiornamento del Piano Energetico Ambientale Regionale della Puglia: conferenza programmatica e presentazione Bari, Fiera del Levante, 15 Settembre 2015 Contributi del Poliba nel PEAR ' Gruppo di lavoro di Sistemi Elettrici per l''Energia del DEI - resp. Prof. M. Trovato ' Evoluzione dei consumi elettrici
' Il settore idroelettrico/idrogeno
' Impatti della generazione diffusa sulle reti
2 Evoluzione dei consumi ' Consumi di energia elettrica nel periodo 2000-14 '' Incremento medio annuo 2% fino al 2008.
'' Riduzione nel 2009 (settore industriale) e nel 2012-13 (ind+res)
'' Consumo pro-capite inferiore alla media nazionale 3 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Residenziale 3792 3744 3896 3987 4101 4101 4161 4201 4222 4261 4265 4346 4416 4124 3988 Trasporti 236 235 254 267 279 301 310 316 340 349 346 358 318 398 388 Terziario 2731 2751 3022 3183 3299 3578 3861 3810 4025 4110 4169 4264 4414 4236 4186 Industria 8432 8546 8336 8421 8646 9118 9163 9224 9180 7193 8231 9288 8828 7712 8085 Agricoltura 566 580 498 510 472 531 516 557 616 515 511 546 570 501 403 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Cons u m i elet tr ici fin ali [TWh ] Evoluzione dei consumi ' Consumi di energia elettrica nel periodo 2000-14 '' Diversa distribuzione tra i settori in Puglia rispetto all''Italia 4 Agricoltura 2,4% Industria 47,4% Terziario 24,6% Trasporti 2,3% Residenziale 23,4% PUGLIA Agricoltura 1,8% Industria 42,1% Terziario 30,4% Trasporti 3,6% Residenziale 22,1% ITALIA Evoluzione dei consumi ' Consumi di energia elettrica nel periodo 2000-14 '' Suddivisione provinciale 5 FOGGIA 12,7% BAT 7,1% BARI 27,5% TARANTO 42,9% BRINDISI 14,5% LECCE 15,1% FOGGIA BAT BARI TARANTO BRINDISI LECCE Agricoltura 93 45 105 65 38 58 Industria 502 262 1038 4713 1172 398 Terziario 607 330 1401 642 388 818 Trasporti 29 13 87 23 19 15 Residenziale 549 353 1231 598 420 837 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Il settore idroelettrico Classi di potenza Potenza efficiente lorda [MW] P ' 1 MW 2.130 645,0 1MW <P '10 MW 817 2.476,0 P > 10 MW 303 15.244,0 TOTALE 3.250 18.365,0 Categoria Potenza efficiente lorda [MW] Impianti a serbatoio 165 8.136,1 Impianti a bacino 204 5.118,4 Impianti ad acqua fluente 2.881 5.110,5 TOTALE 3.250 18.265,0 ' Diffusione in Italia per taglia e tipologia e produzione complessiva 6 Il settore idroelettrico ' Diffusione e potenzialità in Puglia '' Basso potenziale nelle
province FG, BT, TA '' Produzione 5 GWh/anno
7 Il settore idroelettrico ' Diffusione e potenzialità in Puglia '' Applicazione a piccole centrali di AQP S.p.A. per sfruttare salti di condotta o tra bacini di stoccaggio
dell''acqua: ' ''Barletta ss', 170 kW.
' C.da Battaglia- Villa Castelli (BR), 450 kW.
' C.da Monte Carafa - Andria, 180 kW. '' Ulteriore iniziativa per 8 impianti mini-idroelettrici, per una potenza complessivamente pari a circa 2,3 MW 8 Il settore idrogeno ' Tecnologie di fuel cell 9 Temperatura [°C] Rendimento [%] Celle alcaline AFC 60-90 50-60 Celle con elettrolita polimerico PEMFC 50-100 50-60 Celle a metanolo diretto DMFC 80-110 60 Celle ad acido Fosforico PAFC 160-220 55 Celle a carbonato fuso MCFC 620-660 60-65 Celle ad ossidi solidi SOFC 800-1000 55-65 Il settore idrogeno ' Linee di sviluppo '' Generazione portatile e di emergenza di piccola taglia (es. per sistemi di telecomunicazione) '' Applicazioni di tipo non elettrico (separazione CO2 con MCFC, elettrolisi ad alta temperatura con SOFC) '' Cogenerazione di piccola taglia alimentata a gas, anche derivati da biomasse, integrando con reforming ' Sviluppo regionale '' Promozione di veicoli ibridi
'' Integrazione con impianti a fonti rinnovabili
'' Applicazioni legate all''industria locale (reforming delle acque di vegetazione della lavorazione delle olive). 10 Impatto della generazione diffusa ' Peculiarità e prospettive della generazione distribuita in ambito regionale e confronti con lo
scenario nazionale '' Generazione distribuita (GD): impianti di generazione con potenza nominale inferiore a 10 MVA. '' Nuova definizione di GD: l''insieme degli impianti di generazione connessi alla rete di distribuzione
(delibera AEEGSI 225/2015/I/eel del 14/05/2015) 11 Impatto della generazione diffusa ' Sviluppo della GD in ambito regionale 2006-13 '' Grande diffusione del Fotovoltaico (2 GW nel 2011)
'' Incremento di eolico , RSU e bioliquidi 12 Impatto della generazione diffusa ' Sviluppo della GD in ambito regionale 2006-13 '' Basso sviluppo del consumo locale
'' Aumento dell''energia prodotta per unità installata 13 Impatto della generazione diffusa ' GD 2013 '' confronto regionale/nazionale Puglia Italia Potenza efficiente GD 23,7% 19,1% Produzione lorda GD 13,1% 16,3% Produzione consumata in loco 15,3% 19,1% Contributo delle FER alla GD
(produzione lorda) 87,3% 85,4% 14 Dalla generazione diffusa alle smart grid ' Diffusione della generazione diffusa da FER implica una gestione più difficoltosa delle reti elettriche, per l''assenza di
controllo e possibile inversione dei flussi di potenza. '' Agli impianti di GD si richiede di partecipare al controllo del profilo delle tensioni e alla gestione ottimale delle potenze
(caratteristica di risposta potenza/frequenza). '' Introduzione di soluzioni tecniche per fornire servizi ancillari (controllo della potenza reattiva, riserva di potenza attiva,
insensibilità agli abbassamenti di tensione) e contribuire al
mantenimento della qualità del servizio. 15 Dalla generazione diffusa alle smart grid ' Integrazione della GD con utilizzatori.
' Integrazione con sistemi di accumulo energetico.
' Installazione di sistemi di supervisione e controllo, di attuatori locali, di misuratori intelligenti ed integrazione con ICT. ' ' Principi fondamentali della Smart Grid, ovvero una rete elettrica in cui le azioni di tutti i soggetti sono integrate al fine
di assicurare un servizio di fornitura dell''energia elettrica
sostenibile, economico, affidabile e sicuro. 16 Dalla generazione diffusa alle smart grid 17 Integrazione fonti rinnovabili Miglioramento dell''efficienza Miglioramento
dell''affidabilità Consumatori attivi Generazione
' Ottimizzazione delle risorse ' Integrazione delle rinnovabili ' Microreti
' Miglioramento della protezione e controllo Trasmissione & distribuzione
' Risposta ai guasti più veloce
' Monitoraggio delle sottostazioni ' Miglioramento dell''affidabilità della
previsione della domanda ' Migliore consapevolezza della situazione Industriale &
commerciale
' Applicazioni smart
' Monitoraggio dell''uso di energia in casa ' Partecipazione attiva alla fornitura di energia ' Gestione e controllo di potenza di backup ' Time-of-use report
' Energy management residenziale &
terziario
comunicazione & dati AMI Infrastrutture a supporto della GD Dalla generazione diffusa alle smart grid ' Nelle ''microreti' la gestione coordinata di varie fonti energetiche contribuisce a soddisfare un insieme di carichi in
modo ottimale ' microreti intelligenti. ' Sistemi analoghi sono attualmente in fase di inserimento nella normativa italiana per promuoverne la diffusione. ' In questo contesto si inseriscono i Sistemi Semplici di Produzione e Consumo '' SSPC e, fra essi, i Sistemi efficienti d''utenza '' SEU. 18 Dalla generazione diffusa alle smart grid DISCO Area di proprietà del cliente ' 20 MW SEU Impianto a FER o Cogenerativo ad alto rendimento Unico Cliente G 19 ' Benefici tariffari con componenti variabili legate alla sola energia prelevata (dal 2015 anche a parte di quella consumata in loco) ' Cumulabilità con Ritiro Dedicato, Scambio sul Posto e incentivazione dell''energia elettrica e dell''efficienza energetica. Microrete sperimentale PrInCE ' Dal punto di vista della ricerca e delle applicazioni prototipali, le microreti costituiscono uno dei più vivaci settori di sviluppo
dell''industria elettrica. ' Un esempio di sistema realizzato nell''ambito universitario è la Microrete Sperimentale del Laboratorio di Sistemi Elettrici per
l''Energia del DEI '' Politecnico di Bari, realizzata nell''ambito
del Progetto di Potenziamento Strutturale PONa3_00372
"PrInCE'' finanziato per 12,4 M' 20 Microrete sperimentale PrInCE 21 ' Nuovi laboratori per circa 2000 m² nell''area ex officine Scianatico Microrete sperimentale PrInCE ' Impianto fotovoltaico per circa 50 kWp; ' Cogeneratore a gas di taglia 120 kW; ' Microturbina da 30 kW; ' Generatore eolico (simulato) 60 kW; ' Batterie al sodio-nickel da 70-100 kW; ' Carichi elettrici programmabili, 240 kW; ' Carico termico programmabile ' Sistema V2G con 2 veicoli elettrici. ' Convertitore programmabile di interfaccia. ' Sistema di supervisione e controllo. 22 Microrete sperimentale PrInCE 23 Microrete sperimentale PrInCE Sistema Vehicle-to-grid e impianto PV 24 Microrete sperimentale PrInCE ' La microrete è in grado di funzionare in modalità grid- connected o stand-alone e, grazie ad un sistema
SCADA/EMS, di controllare ed ottimizzare la produzione
delle varie fonti. ' L'' attività di ricerca prevede: '' definizione ed implementazione nell''EMS di procedure di previsione, pianificazione del funzionamento e operatività in
tempo reale; '' monitoraggio e controllo dei dispositivi mediante controllori e attuatori locali, con funzioni di risposta in tempo reale degli
inverter; '' test del funzionamento in isola con carichi simulati e reali;
'' sviluppo di logiche di controllo dei sistemi di accumulo e veicoli elettrici in configurazione Vehicle-to-Grid (V2G). 25


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