Lowering Ortigia's Voltage

Progetto

Scopo della ricerca progettuale è l’analisi, l’ottimizzazione e la sperimentazione dell’interazione tra la domanda di energia di edifici, anche in forma aggregata, la produzione non programmabile da fonti rinnovabili e l’accumulo d’energia, attraverso l’utilizzo di prototipi messi a sistema grazie a soluzioni ICT innovative. In particolare, precedenti esperienze di R&S svolte dai partner saranno messe a fattore comune per lo sviluppo, attraverso un approccio olistico e partecipato, di una Microrete Resiliente che integri l’infrastruttura energetica e l’infrastruttura delle telecomunicazioni, nonché i relativi servizi al fine di potere garantire:

  • Minimo costo del chilowattora elettrico (grazie alla massimizzazione dello sfruttamento delle risorse energetiche rinnovabili e attraverso l’adozione di soluzioni intelligenti e di algoritmi decisionali che utilizzino dati di prestazioni della microrete in tempo reale)
  • Minimo costo ambientale (attraverso l’adozione di tecnologie sviluppate seguendo approcci di eco-design analizzando l’intero ciclo di vita delle stesse e attraverso l’adozione di soluzioni intelligenti e di algoritmi decisionali che utilizzino dati di prestazioni della microrete in tempo reale)
  • Massima sicurezza di approvvigionamento energetico combinando differenti fonti di generazione, l’accumulo energetico e la connessione con la rete di distribuzione pubblica (attraverso la generazione e l’accumulo diffuso e coordinato di energia elettrica).

Elemento abilitante è un sistema integrato (generazione-accumulo-trasmissione) che consente la realizzazione del un concept di Microrete resiliente è un sistema integrato di generazione e accumulo programmabili per bilanciare la non programmabilità delle fonti energetiche rinnovabili (come quelle solari ed eolica). Con l’obiettivo di sviluppare un innovativo sistema di generazione e accumulo per la gestione di una micro rete in corrente continua, presso i laboratori del CNR-ITAE è in test un microcogeneratore a celle a combustibile con tecnologia SOFC alimentato a gas naturale e capace di produrre energia elettrica (1.5 kW) in corrente continua (400 Vcc) e calore (1.9 kW).

Obiettivi


  • Un costo minimo del chilowattora elettrico
  • Minimo costo ambientale
  • Massima sicurezza di approvvigionamento energetico combinando differenti fonti di generazione, l’accumulo energetico e la connessione con la rete di distribuzione pubblica.

Prototipo

Il prototipo finale sarà la sintesi di differenti singoli prodotti:

  • cavo ibrido per la trasmissione di potenza e dati;
  • sensori e misuratori delle prestazioni della microrete;
  • sistemi elettrochimici di generazione e accumulo di energia elettrica;

Al fine di traghettare i prototipi verso l’industrializzazione degli stessi e allo sviluppo di un concept di microrete resiliente che mette a sistema i singoli prodotti innovativi.

Tecnologie

Verrà utilizzato un sistema di elettrificazione in DC:

  • Pannelli fotovoltaici
  • I carichi avranno input in DC, e saranno costituiti da sistemi di ricarica di vari devices e mezzi elettrici
  • Impianto di generazione collegato ai carichi attraverso una linea di distribuzione in DC (parte Riva Della Posta in Ortigia)
  • La distribuzione sarà realizzata con cavi DC
  • Microcogeneratore SOFC (Solydera) in test al CNR-ITAE

Le tecnologie adottate saranno volte anche alla minimizzazione dell’impatto ambientale e architettonico con particolare attenzione all’interazione con il patrimonio edilizio storico, ad esempio utilizzando cavi ibridi multifunzione e infrastrutture ICT esistenti.

Dimostratori

La microrete sarà composta da due diverse tipologie di generatori: una Fuel Cell (SOFC) da 1,5 kW e un impianto fotovoltaico da 12 kWp con sistema di accumulo da 12 kWh. Questi saranno collegati a due utenze pilota commerciali/ricettive. L’obiettivo è fornire energia in corrente continua a carichi elettrici (come elettrodomestici e illuminazione) disconnessi dalla rete ENEL.

Il progetto include anche l’installazione di una colonnina di ricarica per veicoli elettrici e l’uso di una rete di distribuzione a 24/48 Vcc. Il cablaggio, per le strutture commerciali/ricettive, prevede un sistema ibrido per gestire sia la corrente alternata (AC) che quella continua (DC). L’innovazione si concentra sulla riduzione dei costi delle linee dorsali in DC, con un risparmio energetico significativo. Inoltre, saranno predisposti sensori per monitorare e gestire la rete, ottimizzando l’autoconsumo senza scambio con la rete.

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Nuova sede del dimostratore:

• Campus Università degli Studi di Palermo
– Dipartimento di Ingegneria Edificio 9 v.le delle Scienze Palermo

• Sperimentare in condizioni operative reali:
– funzionalità della microrete resiliente
– prestazioni energetico-ambientali ed economiche (analisi LCOE)
– verifica delle interazioni tra la microrete e l’ambiente urbano
-verifica della risposta dei consumatori finali (Cliente industriale, clienti domestici) alla soluzione
proposta
-analisi delle interazioni con il distributore locale di energia elettrica

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