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Le problematiche relative all'integrazione della Generazione Distribuita (GD) basata su energia rinnovabile all'interno di un sistema elettrico di potenza si differenziano in base alla natura della fonte energetica primaria, che può essere aleatoria (per es. energia solare ed eolica) e non (per es. biomasse) e in base alla taglia degli impianti di generazione che la convertono in energia elettrica (micro: < 50kVA, piccola: 50kVA ¸ 5MVA, media: 5MVA ¸ 50MVA, grossa: > 50MVA), nonché alla loro tipologia (sistemi di produzione rotanti o statici). In particolare, i sistemi eolici e fotovoltaici (FV), che si basano su fonti energetiche primarie aleatorie, hanno ricevuto una spinta alla loro diffusione grazie al miglioramento della tecnologia ed alle azioni governative a livello nazionale e comunitario. Mentre per i sistemi fotovoltaici si stanno affermando i cosiddetti "tetti fotovoltaici", cioè dei sistemi di microgenerazione con interfaccia statica da collegare alle reti di distribuzione in BT, per i sistemi eolici si stanno affermando le cosiddette "wind farm", che si collocano nell'ambito della media taglia con sistemi di generazione rotanti che vengono collegati alle reti di distribuzione in MT. E' da notare, però, che anche gli aerogeneratori di piccola taglia si stanno affermando sul mercato nell'ambito, per esempio, dei sistemi ibridi (per esempio di tipo eolico e fotovoltaico) di tipo stand alone o per alimentare reti deboli di piccola estensione (per esempio reti elettriche di distribuzione che alimentano dei carichi su piccole isole o in località isolate lontane dalla rete di distribuzione pubblica). L'obiettivo principale dell'attività di ricerca proposta è quello di studiare e modellare i sistemi appartenenti alla prima categoria, cioè quella dei sistemi di microgenerazione fotovoltaica, eventualmente integrati da piccoli sistemi di generazione eolica e sistemi di accumulo di tipo innovativo (celle a combustibile più idrogeno). Per quanto riguarda la parte di modellizzazione, che si avvale di metodologie di tipo probabilistico che tengono conto delle distribuzioni di probabilità di irraggiamento solare e velocità del vento, già in parte svolta negli anni precedenti, la si vuole completare e quindi passare ad una fase di validazione sul campo ed in laboratorio dei modelli sviluppati. In particolare, per i sistemi di generazione eolici, fotovoltaico ed ibridi (in cui sono presenti anche gruppi diesel e sistemi di accumulo di tipo tradizionale) è già in corso una collaborazione con la società Conphoebus s.r.l. di Catania, società che opera da parecchi anni nella costruzione di impianti ad energia rinnovabile, per la verifica su impianti esistenti dei modelli matematici proposti. Per quanto riguarda i sistemi di accumulo innovativi basati sull'uso dell'idrogeno e delle celle a combustile, grazie alla collaborazione con il centro di ricerca CNR di Messina, si intende, da una parte, sviluppare dei modelli matematici di celle a combustibile utili per lo studio di reti di distribuzione in presenza di accumulo ad idrogeno, sia di tipo distribuito che concentrato, dall'altra verificare in laboratorio tali modelli. In tale ambito, inoltre, si intende sviluppare un sistema "low cost" per la diagnostica delle cella combustibile: cioè un sistema che, sulla base di misure di impedenza sullo stack sia in grado di stabilire se la cella stia funzionando correttamente o meno. Dopo avere definito e validato i modelli dei vari sistemi di generazione, essi potranno avere un'applicazione nell'analisi del funzionamento delle reti di distribuzione che li ospitano. In tale ambito, sarà possibile calcolare il surplus di energia immettibile in rete, noto il modello probabilistico del carico locale. I modelli verranno, quindi, adoperati nell'ambito di algoritmi di calcolo per il dimensionamento ottimale di sistemi di tipo grid-connected che tengano conto sia di vincoli tecnici (disponibilità delle fonti primaria di energia, spazi disponibili ed ingombri, etc) che di economici (costo capitale e costi periodici, tariffe per l'acquisti e la cessione dell'energia elettrica). Inoltre, per tali sistemi di microgenerazione, in particolare, si vuole studiare l'impatto che essi hanno sulle reti di distribuzione in BT o su reti deboli di piccola estensione. Infatti, sia che il problema sia visto dal punto di vista della pianificazione, che da quello della gestione della distribuzione, il punto di partenza consiste in una adeguata modellazione della fonti primarie di energia rinnovabile di natura aleatoria atta a valutarne la disponibilità nonché la loro possibile integrazione in sistemi di generazione di tipo ibrido eolico/fotovoltaico. A partire da questo studio preliminare, si renderà possibile una più corretta definizione dei vincoli tecnici per il collegamento di sistemi di generazione basati su energia rinnovabile a carattere aleatorio in reti di distribuzione BT. Inoltre, i modelli ottenuti renderanno possibile l'implementazione di strumenti software per il dimensionamento ottimale dei sistemi di generazione grid-connected che tenga conto di vincoli tecnici imposti dalla rete, del costo del sistema di produzione e del vigente regime tariffario. La determinazione dei profili di generazione di tipo probabilistico consentirà anche di attuare delle strategie di gestione dei carichi mediante Load Demanding per migliorare il matching tra i profili di carico e di generazione, ottimizzando lo sfruttamento delle sorgenti energetiche. Ritornando ai vincoli di natura tecnica relativi all'integrazione della GD nelle reti di distribuzione, il gruppo di ricerca intende condurre uno studio in una duplice prospettiva: una relativa alla determinazione dei limiti di penetrazione della GD nelle reti secondo il loro attuale stato, cioè senza alterarne la topologia ed i criteri di gestione; l'altra relativa alla possibilità di adeguamento delle reti di distribuzione alle nuove esigenze introdotte dalla GD.
