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Nuove soluzioni di controllo fanno sperare in una rete elettrica più intelligente adatta all’energia rinnovabile

Un’iniziativa finanziata dall’UE propone nuovi concetti di controllo e gestione che contribuiranno allo sviluppo di una rete elettrica intelligente più stabile e affidabile. I ricercatori hanno esaminato i modi per modernizzare il sistema di distribuzione che instrada l’energia rinnovabile da case, aziende e impianti di produzione di energia a partire da fonti rinnovabili verso la rete elettrica.

Energia

Le reti elettriche sono state progettate secondo un modello unidirezionale in cui l’energia viene generata in siti centralizzati e inviata agli utenti finali tramite le linee di distribuzione. L’affermarsi di tecnologie energetiche più pulite sta sfidando questo modello di energia dall’alto verso il basso utilizzando interfacce e tecnologie intelligenti, strutture di energia rinnovabile e siti di generazione e accumulo di energia locale che potrebbero rendere la rete più affidabile e versatile, consentendo una comunicazione bidirezionale tra fornitori di servizi e utenti finali. Se da una parte le fonti di energia rinnovabile alterano il funzionamento della rete in diversi modi, dall’altra ci sono alcune problematiche che richiedono di essere affrontate prima di procedere alla loro integrazione nella rete elettrica al fine di mantenere la sicurezza e l’affidabilità. Il progetto INCITE, finanziato dall’UE, era nato come iniziativa della rete per la formazione iniziale del programma Marie Skłodowska-Curie e metteva insieme 14 dottorandi situati in diverse parti d’Europa. «Il progetto INCITE aveva l’obiettivo di colmare il divario tra la ricerca teorica e l’attuazione pratica delle applicazioni della rete intelligente. Le soluzioni e le strategie di controllo innovative che abbiamo trovato possono eliminare gli ostacoli per trasformare in realtà le reti intelligenti», osserva Jose Luis Dominguez, coordinatore del progetto.

Convertitori di potenza e potenza variabile: i problemi di avvio di una rete più intelligente

Al fine di integrare e trasmettere in modo sicuro l’energia da fonti energetiche rinnovabili alla rete elettrica, gli operatori non si limitano semplicemente a collegarli alla rete, ma utilizzano anche convertitori di potenza. Tuttavia, un gran numero di convertitori di potenza può generare armoniche, componenti indesiderate di corrente e tensione ad alta frequenza che possono destabilizzare il sistema. Le fluttuazioni rapide della quantità di energia generata dalle energie rinnovabili sono un altro fattore che può compromettere il funzionamento della rete. È necessario mantenere sempre l’equilibrio tra domanda e fornitura di energia elettrica per evitare fluttuazioni di frequenza o interruzioni di corrente poiché la rete elettrica ha una capacità di accumulo molto ridotta. I ricercatori hanno proposto tecniche di controllo sia centralizzate che distribuite per migliorare il controllo dei convertitori e permettere loro di interagire per stabilizzare il sistema. L’impiego del controllo distribuito nell’ambito dell’energia eolica per ottimizzare il funzionamento di grandi parchi eolici è un concetto molto nuovo nel settore. Ogni agente (turbina eolica) scambia informazioni con i suoi vicini per produrre l’effetto richiesto a livello globale. Gli algoritmi di controllo in esecuzione in ciascun agente permettono loro di prendere decisioni autonomamente in base alle informazioni parziali sullo stato del parco eolico fornite dagli altri agenti. «Le strategie avanzate di gestione del progetto INCITE permettono alle centrali eoliche di fornire servizi ausiliari alla rete elettrica garantendo lo stato di carica ottimale per ciascuna turbina eolica», spiega Dominguez.

Soluzioni intelligenti per la gestione di una rete complessa

Le diverse risorse presenti nella rete possiedono caratteristiche differenti e le loro azioni hanno un impatto enorme sulla rete che non è possibile trascurare. La pianificazione e il coordinamento di queste risorse tra entità diverse rappresentano la chiave per preservarne l’efficienza e la stabilità nonché per proteggere consumatori, prosumatori e utenti flessibili dalla rapida fluttuazione dei prezzi. I ricercatori hanno proposto soluzioni di controllo per il monitoraggio e la protezione efficienti della rete. In particolare, hanno presentato metodi per la determinazione della migliore posizione dei sensori intelligenti nella rete per ottenere un quadro accurato della rete e garantire quindi lo scambio di energia nel modo più intelligente ed economico. I sensori intelligenti possono inoltre migliorare la precisione nel rilevamento dei guasti. Le nuove strategie di controllo messe in campo dal progetto INCITE per il mantenimento della stabilità, dell’affidabilità e del funzionamento sicuro delle reti elettriche sono in sintonia con il motto del progetto, ovvero «rendere la rete più intelligente».

Parole chiave

INCITE, rete elettrica, energia rinnovabile, rete intelligente, convertitore di potenza, controllo distribuito, turbina eolica, sensori intelligenti

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