Obiettivo 4: Sistemi intelligenti di gestione integrata per migliorare la resilienza e l’affidabilità delle infrastrutture intelligenti basate sull’idrogeno
REFERENTE/I
Giuseppe Marsala – CNR
giuseppe.marsala@cnr.it
Attività
Progetto e realizzazione prototipale di un Sistema di Controllo e Comunicazione (SCC) per tecnologie ad idrogeno che ne consenta l’interfacciamento con la rete
Caratteristiche e funzionalità:
• Consente all’elettrolizzatore di operare come elemento modulabile della rete per incrementare la flessibilità necessaria a causa della larga presenza di rinnovabili e offrire servizi ancillari
• Implementazione embedded su single-board computer Okdo Rock 5 model B
• Capacità di esecuzione di algoritmi di controllo avanzati, di tipo Demand Response (DR) o Energy Management (EM), implementati in linguaggio C/C++ o Python
• Possibilità di comunicazione con il TSO/BSP, oltre che con altri SCC a diversi livelli gerarchici nella microgrid
• Possibilità di comunicazione con sensori e attuatori mediante una rete di tipo Wireless Sensor and Actuator Network (WSAN) con protocollo MQTT. Il prototipo di nodo sensore/attuatore wireless è basato su una board Wemos D1
Figura 1
Proof of concept di SCC per tecnologie ad idrogeno
Risultati
• Effettuata validazione del prototipo di SCC che esegue un algoritmo di Energy Management per minimizzare il costo operativo (cash flow) di una microgrid industriale con elettrolizzatore, emulata mediante approccio Hardware In the Loop (HIL) su simulatore real-time OPAL-RT. I sensori/attuatori sono collegati con connessione cablata al simulatore real-time e in modalità wireless al prototipo di SCC.
• Il prototipo di SCC è stato in grado di eseguire l’algoritmo di management e di governare la microgrid, interfacciandosi con sensori e attuatori
• Durante il ciclo di funzionamento, il SCC acquisisce la misura del SOC attraverso il sensore wireless, esegue l’algoritmo di EM, determina il set point di potenza ottimale per la batteria e lo invia all’attuatore wireless
• Il simulatore HIL riceve tale set point, aggiorna lo stato della microgrid emulata e rende disponibili le misure di potenza e di SOC al sensore wireless
• Tramite l’interfaccia utente in Simulink è stato possibile osservare in tempo reale l’evoluzione delle potenze dei diversi dispositivi della microgrid e del SOC della batteria durante l’esecuzione dell’algoritmo di management sul SCC (vedi slide successiva)
Figura 2
Schema sinottico
Figura 3
Andamenti delle grandezze caratteristiche della microgrid emulata durante la gestione tramite SCC
Team di ricerca
Le attività sono state portate avanti da sei ricercatori del CNR-INM sez. secondaria di Palermo appartenenti alla linea di ricerca «Smart technologies for sustainable and efficient energy conversion and management», coadiuvati dai tecnici della sede, in collaborazione con tre ricercatori del CNR-ITAE appartenenti alla linea di ricerca «Tecnologie sostenibili per la produzione e l’accumulo di energia elettrica».
Il team CNR-INM svolge da quasi 20 anni ricerca per lo sviluppo di metodologie, tecnologie e sistemi per la conversione e la gestione dell’energia, a supporto dei nuovi paradigmi smart per la generazione, la distribuzione e l’utilizzo intelligente, efficiente e sostenibile dell’energia elettrica.
Il team CNR-ITAE sviluppa tecnologie e metodiche per la generazione e l’accumulo di energia a bassa impronta di carbonio, incluso le tecnologie dell’idrogeno e lo storage elettrochimico, per applicazioni nelle smart grids, in campo industriale e in quello automotive.
In collaborazione con
Documenti
Deliverable:
• Report PORH2-D4.2.2.1: Rapporto Tecnico “Studi sistemi di controllo e di interoperabilità sector coupling”
• Report PORH2-D4.2.2.2: Rapporto Tecnico “Definizione delle nuove funzioni da implementare nel controllore d’impianto produzione idrogeno”
• Report PORH2-D4.2.2.3: Rapporto Tecnico “Progettazione del test a banco e integrazione delle nuovi funzioni e degli algoritmi di energy management”
• Report PORH2-D4.2.2.4: Rapporto Tecnico “PoC del controllore a scala laboratorio e validazione”
