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Scopo della ricerca è modellare e validare sorgenti di generazione rinnovabile con particolare riferimento all'ipotesi di funzionamento coordinato delle stesse in un'ottica di potenziale fornitura di servizi energia e ancillari da parte della generazione distribuita al mercato elettrico. Le fonti più significative vanno dall'utilizzo di generatori eolici coordinati con altre tipologie di sorgente quali le celle a combustibile, a gruppi di cogenerazione anche del tipo alimentato da biomasse, da turbine a gas di piccola taglia. I generatori eolici possono sperimentare significative variazioni della potenza resa qualificandosi quindi come sorgenti non programmabili. Le celle a combustibile invece sono particolarmente interessanti per la possibilità di fornire energia ad alti rendimenti, con capacità di rispondere prontamente alle variazioni di carico ed in genere per la loro flessibilità. La ricerca svilupperà e validerà modelli di celle a combustibile e di generatori eolici e individuerà le opportune leggi di controllo mediante strumenti di simulazione per l'analisi del comportamento e la sintesi dei regolatori. Per quanto riguarda la generazione da biomasse, si effettuerà una analisi di fattibilità tecnico economica volta a massimizzare l'economicità del sistema anche per individuare l'opportunità di vendita di energia locale o sul mercato. Il coordinamento della produzione con impianti di cogenerazione richiederà un'indagine sulle metodologie di controllo e su possibili soluzioni tecnologiche innovative. E' prevista la collaborazione con industrie e con siti localizzati nella regione dell'Unità, anche con la possibilità di validazione delle procedure di controllo con dati dall'esercizio. In particolare per quanto riguarda generatori di piccola taglia si intende sviluppare un modello di microturbina e degli schemi di controllo necessari per il funzionamento interconnesso alla rete di distribuzione e per il funzionamento in isola su carichi privilegiati. Si esamineranno condizioni di (a) Funzionamento interconnesso alla rete esterna: regolazione della potenza attiva e reattiva iniettate in rete attraverso il controllo in corrente dell'inverter; Controllo disaccoppiato attraverso la trasformazione dq delle grandezze misurate. (b) Funzionamento in isola: regolazione della tensione e della frequenza dell'isola attraverso il controllo in tensione dell'inverter. Sono in corso contatti per verifiche sperimentali di installazioni in centri sportivi e/o civili. Nell'ipotesi di significativa penetrazione di fonti rinnovabili non programmabili nei sistemi elettrici si valuterà con opportuni strumenti di calcolo l'entità della riserva facendo anche ricorso al concetto di carichi interrompibili. Occorrerà adattare strumenti tipici dello studio dei grandi sistemi elettrici quale il dispacciamento, la regolazione di potenza-frequenza e di tensione alle nuove condizioni operative (piccole taglie, inerzie contenute, caratteristiche e modalità di interconnessione con la rete, ecc.) e alla struttura imposta dal mercato elettrico. Scopo della ricerca sarà anche la valutazione della sicurezza dinamica per il funzionamento di reti isolate e/o porzioni di isola da effettuarsi adattando e sviluppando strumenti atti allo scopo. L'utilizzo del carico si pone poi come naturale integrazione alla generazione per la gestione coordinata in caso di particolari funzionamenti quali quello in isola. La gestione dei carichi interrompibili (Interruptible Load Management - ILM) può essere vista come la parte a breve termine del Demand Side Management (DSM): per mezzo dell'ILM la utility (o un ente intermediario) raccoglie le risorse interrompibili da usare in caso di picchi di prezzo o di contingenze. L'ILM può portare a sensibili riduzioni di prezzo in situazioni di elevata richiesta. Si cercherà di evidenziare che anche una relativamente piccola riduzione del picco di richiesta in situazioni di prezzi elevati può ridurre il prezzo dell'energia. A questo scopo si valuterà l'opportunità di acquisire e/o adattare software per la simulazione del mercato elettrico. L'utilizzo del carico come attore del mercato può avere luogo se il carico ha l'opportunità di "sentire" la volatilità del prezzo, e quindi di ridurre i consumi durante i periodi di elevata richiesta. Il risultato è la cosiddetta "elasticità" del carico, che non soltanto riduce il prezzo dell'energia, ma anche l'impatto ambientale della produzione dell'elettricità. La ricerca infine sarà volta a verificare la possibilità tecnica di uso del carico come servizio ausiliario, in particolare nella fornitura della regolazione frequenza-potenza (f/P), comparando il comportamento del carico con quello di tipiche unità di generazione a vapore e a gas. Saranno proposte e modellate metodologie di controllo del carico in grado di realizzare anche la regolazione secondaria, paragonando il comportamento del carico a quello della generazione a seguito di variazioni di funzionamento del sistema elettrico (variazioni di carico, ramping, ecc.).
