LA4.1.4 – Sviluppo e implementazione di sistemi di controllo per la gestione di sistemi energetici locali multi-vettore

Attività

Il settore elettrico è oggi centrale per l’avvenuta maturazione delle tecnologie di generazione da fonti rinnovabili e la crescente elettrificazione dei consumi. Ciò comporta però sfide rilevanti, tra cui il bilanciamento quasi istantaneo tra produzione e consumo e la gestione dei picchi tipici delle fonti non programmabili. In questo contesto, i sistemi energetici multivettore consentono di trasferire energia tra diversi vettori, offrendo la flessibilità necessaria al bilanciamento. L’integrazione di impianti Power to Gas può accrescere ulteriormente tale flessibilità, grazie all’impiego dell’idrogeno sia negli usi finali sia nei meccanismi di bilanciamento del sistema.

In questo contesto, l’obiettivo dell’attività di ricerca è sviluppare metodi di ottimizzazione e controllo per garantire una gestione economicamente efficiente di sistemi energetici multivettore in cui l’idrogeno viene utilizzato sia negli usi finali sia come strumento per incrementare la flessibilità del sistema. L’attività prevede la selezione di un sistema energetico multivettore di riferimento, lo sviluppo dei modelli dei componenti presenti nel sistema e la progettazione di tecniche di ottimizzazione e controllo che garantiscano la minimizzazione dei costi di approvvigionamento energetico.

Risultati

È stato modellizzato in ambiente di simulazione un sistema energetico multivettore che integra Energy Hub (EH) collegati tra loro attraverso rete elettrica, di teleriscaldamento, di gas, e di idrogeno. All’interno di ogni EH sono presenti impianti per la produzione di energia rinnovabile, sistemi di accumulo di energia, carichi e componenti in grado di convertire l’energia da una forma ad un’altra. Tra i diversi componenti, ogni EH include un sistema Power to Gas, utilizzato per la produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell’acqua.

È stata sviluppata una procedura di ottimizzazione per la pianificazione del funzionamento degli EH e dell’intero sistema. L’algoritmo di ottimizzazione è stato progettato per minimizzare i costi di approvvigionamento energetico e assicurare una gestione efficiente del sistema multivettore, garantendo al contempo il rispetto dei vincoli operativi.

È stato sviluppato un algoritmo di controllo per la gestione del sistema in tempo reale con l’obiettivo di inseguire le traiettorie definite dal processo di ottimizzazione, adattandosi alle reali condizioni di carico e generazione.

Figura 2

Schema dell’Energy Hub

Figura 3

Struttura dell’algoritmo di ottimizzazione a due fasi

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