Smart grid: progetto Navicelli

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Sviluppo Navicelli

Creare un polo di produzione cogenerativa di energia elettrica e calore, con un consistente contributo offerto dalle fonti rinnovabili, in un’area con una forte presenza di attività industriali e terziarie

di Nicoletta Gentile

E' un progetto cofinanziato dalla Regione Toscana che vede coinvolti SpA Navicelli di Pisa (capofila di progetto), Enel Ingegneria e Innovazione SpA, DSEA dell’Università di Pisa, PIN S.C.R.L. Servizi Didattici e Scientifici per l’Università di Firenze, SDI Automazione Industriale Srl, Sviluppo Navicelli Srl e CSA Società Consortile Coop. per Azioni.

Il progetto Smart Grids Navicelli è finanziato nell’ambito del POR-FESR toscano 2007-2013 con un budget totale di 2,62 M€.
Nasce per dimostrare la fattibilità tecnica della gestione intelligente delle risorse energetiche termiche ed elettriche di un distretto industriale. Con il termine risorse
energetiche si intende comprendere sia i sistemi di generazione, da fonte rinnovabile o convenzionale, che i carichi elettrici e termici ed i sistemi di accumulo energetico.
Il sistema di gestione si propone di interagire con la rete elettrica di distribuzione attraverso segnali di tipo tecnico-economici, per l’ottimizzazione energetica di generazione e carichi locali e la fornitura di servizi alla rete stessa, in un’ottica di struttura integrata Smart Grid.
Il progetto è partito dall’analisi e simulazione dell’integrazione nella rete di distribuzione di Mt del contesto produttivo dell’Area di Navicelli, un’area in cui sono insediati attualmente 15 operatori, prevalente cantieri navali, alcuni con concessione su aree demaniali, altre su aree private. L’Area, in fase di espansione nonostante la crisi economica attuale, ha una estensione totale di 1.000.000 m2 e prevede l’inserimento di più di 50 nuove realtà produttive; attualmente operano 500 unità interne + 1000 unità esterne. L’area dei Navicelli è stata caratterizzata valutandone le potenzialità di sfruttamento di fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, cogenerazione e biomasse) ed i fabbisogni energetici e definendone gli scenari di sviluppo futuro.
Sulla base dell’analisi iniziale è stato progettato e realizzato un algoritmo innovativo di ottimizzazione di più unità produttive nell’ottica di una interazione innovativa con il mercato elettrico.
La Funzione obiettivo dell’algoritmo è stata identificata nella massimizzazione del guadagno di esercizio dell’aggregato delle risorse attraverso una gestione che comprende:
• Il dispacciamento della potenza elettrica attiva e reattiva delle unità di produzione (solo curtailment nel caso di sistemi di produzione “non programmabili” come il
fotovoltaico o l’eolico) e della potenza termica dei sistemi di produzione del calore e del freddo;
• Il Demand Side Management: capacità di agire su quote di carico differibili nel tempo o modulabili in ampiezza;
• Eventuali sistemi di accumulo energetico.
Il modello implementato prevede più “stabilimenti” allacciati a una rete di media tensione radiale.
Ogni stabilimento può avere al suo interno cogenerazione, carichi elettrici e termici, produzione eolica e fotovoltaica, dispositivi di accumulo elettrico e termico.
Su base temporale del quarto d’ora dispaccia la potenza attiva e reattiva della produzione e degli accumuli in modo da massimizzare l’utile dell’aggregato, nel rispetto dei vincoli.
A tale scopo sono stati dimensionati e progettati opportuni sistemi di accumulo sia elettrici che termici da integrare nel sistema a supporto all’esercizio del sistema stesso.
Il sistema che implementa la gestione ottimizzata è stato progettato con una architettura adeguata a monitorare e controllare le risorse distribuite sul territorio dell’area.
Il progetto, iniziato nel 2010, si sta avviando ora verso la conclusione con la fase realizzativa che comprende due dimostratori.
Il primo dimostratore riguarda il prototipo di Smart User del sito di Navicelli, un virtual Power Plant che comprende generazione da fonte rinnovabile e un sistema di co-generazione per la produzione dell’energia termica necessaria all’utenza: lo Smart User consente di massimizzare il flusso di cassa del VPP Navicelli nel rispetto dei vincoli fisici e di capability dei sistemi controllati. Sono previste 3 modalità di funzionamento: Libero, Bilanciato, Isola.
Il secondo dimostratore è costituito da un sistema di compensazione che consente di dimostrare la fornitura di servizi alla rete MT attraverso l’integrazione di generazione da rinnovabile con sistema di compensazione e carichi.
Il sistema, costituito da una batteria di accumulatori Litio-ioni ad alta potenza di 1 MVA, sarà integrato presso il parco fotovoltaico da 3MW di Toscana Energia. Le funzioni sperimentali prevedono la gestione di flussi di potenza attiva e reattiva bidirezionali ed il controllo con statismo sia sull’attivo che sul reattivo.