Dalle rinnovabili all'efficienza energetica, la sfida della rete nelle isole. Le migliori pratiche per le Egadi - Attilio Piattelli - Greening The ...
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Dalle rinnovabili all’efficienza
energetica, la sfida della rete nelle isole.
Le migliori pratiche per le Egadi
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
• Opportunità derivanti dalla “transizione energetica” per
le isole elettricamente isolate.
• Isole Egadi – Sintesi della situazione attuale
• Isole Egadi – Indicazioni preliminare per lo sviluppo delle FER
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Isole quali potenziali siti di innovazione energetica
Le isole, ed in particolare quelle che sono elettricamente isolate, possono
essere considerate potenziali siti di innovazione energetica e possono dare un
notevole contributo per dimostrare come sia possibile puntare sulle rinnovabili
per rispondere a gran parte dei fabbisogni energetici.
Ovunque nel mondo, la “transizione energetica” sta producendo risultati
significativi sia nelle piccole isole che in quelle più grandi
Vista delle Egadi
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Scenario attuale isole minori del mondo
Alcune piccole isole hanno già raggiunto l’autonomia energetica con produzione
100% da rinnovabili.
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Problemi tipici di un isola
Le isole, soprattutto quelle minori, costituiscono dei sistemi energetici peculiari
caratterizzati da una serie di criticità comuni :
• Alta variazione stagionale della popolazione e quindi alta variazione
stagionale dei consumi di energia.
• Alti costi del combustibile (a causa degli alti costi di trasporto dalla
terraferma) e conseguentemente alti costi di produzione dell’energia
• Bassi rendimenti degli impianti di produzione durante i periodi di basso
carico di esercizio (la domanda di carico elettrico può anche ridursi del 50-
80% nei periodi di bassa affluenza turistica rispetto ai periodi di picco, per i
quali l’impianto di produzione di energia deve essere dimensionato)
• L’aumento della produzione di energia da fonti rinnovabili, spesso non
programmabili, richiede la progressiva introduzione di sistemi di accumulo
e l’implementazione di un sistema complesso di gestione e controllo della
rete elettrica (smart grid).
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Come stanno evolvendo generazione elettrica e consumo
Fonte: European Electricity Grid Initiative
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
La transizione energetica “step by step”
Scambio di energia tra Prosumer
V2G
Wind + etc. Wind + etc.
+ Wind + etc.
(non programmable + other Storages Smart Grid
sources)
mmunity prosumers benefits. Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
SISTEMA SISTEMA SISTEMA DISTRIBUITO ED
CENTRALIZZATO MISTO INTERCONNESSO
Generazione centralizzata, Generazione mista, sia Sistema di generazione e
flussi di energia centralizzata che distribuita, regolazione decentralizzate,
monodirezionali da alta a ma regolazione centralizzata, consentito dallo sviluppo della
media e bassa tensione, con problemi generati dalla digital energy (Smart Grid), in
dove i carichi sono produzione di energia grado di favorire
connessi. Sistema derivante da rinnovabili non l’autoconsumo in prossimità
controllato da generatori programmabili. della produzione e la nascita
centralizzati degli Aggregatori
PASSATO PRESENTE FUTURO
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Tecnologie abilitanti per la “transizione energetica”
• Generazione distribuita
• Sistemi di stoccaggio
• Digital Energy
Attilio Piattelli
5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
4,8
5 Trend riduzione costi impianti FV multi MW
4,5
4
3,2
Grid Parity già raggiunta in
Pricing range
3,5 molti Paesi europei
2,7
Prezzo Euro/watt
Prezzo Euro/watt
3
2,245 2,193
2,5 1,982
1,804
1,644
2 1,549
2,215 1,46 1,378
1,908 1,301 1,229
1,5
1,64
1
1,409 0,800
1,214 1,135
0,5 1,062
0,995 0,933 0,875
0,600
0
2008 2009 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2018
Previsioni IEA REALE
In presenza di Grid Parity o di Incentivi la diffusione degli impianti FV Fonte: Photon Cons. e IEA
può diventare inarrestabile per la scalabilità e semplicità della tecnologia
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Dove siamo con gli Accumuli
Trend discesa costi batterie al Litio
Observed
values
Fonte: Bloomberg New Energy Finance
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
L’auto elettrica sta facilitando la riduzione dei costi degli accumuli!!
• Nissan ha recentemente annunciato che un pacco batterie 40 kWh
può essere acquistato a € 7.000 (175 €/kWh)
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Dove siamo con gli Accumuli
Battery Energy Density
1 MW Storage (TERNA - Italy)
• La Densità di Energia degli accumuli sta crescendo molto rapidamente e, a
breve, il volume ed il peso delle batterie non costituiranno più un problema
Fonte: Bloomberg New Energy Finance
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
SOLUZIONI TECNICHE POSSIBILI
BT BT MT
ACCUMULO
SU MT
RETROFIT SU IMPIANTI NUOVE
ESISTENTI INSTALLAZIONI
Differenti servizi possibili
Load shifting Peak shaving Grid Services
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Trend investimenti in Digital Energy (HW&SW)
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Lo sviluppo della Digital Energy sta permettendo ….
• la transizione verso un uso sempre più massiccio del vettore elettrico
(Transizione verso l’Elettrico)
• lagestione ed il controllo delle reti anche in presenza di configurazioni
complesse, con coesistenza di stoccaggi, generazione non programmabile e
generazione programmabile (Implementazione delle Smart Grid).
• lo sviluppo di piattaforme digitali (HW-SW) per la gestione ottimizzata dei
flussi di energia all’interno di reti private e comunità energetiche con la
conseguente nascita degli Aggregatori
• la tecnologia V2G
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Chi è un Aggregatore?
SERVIZI che un AGGREGATORE è in grado di fornire:
Aggregatore:
• Monitoraggio delle performance dell’impianto FV
soggetto che, per mezzo di una
piattaforma Hd&SW, è in grado di • Predizione della produzione tramite utilizzo di
fornire servizi energetici a servizi meteo
Prosumer, per l’ottimizzazione di • Ottimizzazione dei consumi domestici - on/off,
consumi, FV, Accumulo, Auto time shifting (Home Energy Management).
Elettrica, ecc. • Diagnostica on line per risoluzione problemi
• Gestione dell’accumulo per ottimizzazione
dell’autoconsumo e per servizi alla rete
• Gestione carica e scarica dei Veicoli elettrici in
presenza della tecnologia V2G
• Bilanciamento ed ottimizzione tra produzione e
consumo in una energy community
V2G • Gestione coordinata con il Gestore di Rete (DSO)
di produzione e consumo di un prosumer o di una
Comunità energetica
Non necessarie linee private tra i
differenti Prosumer
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Vehicle to Grid (V2G)
Vantaggi per i proprietari
• Possibilità di erogare servizi di rete remunerati
• Opportunità di incrementare l’autoconsumo usando la batteria
dell’auto come accumulo o extra accumulo per la produzione di
energia da FV, quando la macchina è parcheggiata a casa
Vantaggi per DSO e TSO
• Alto livello di stabilità della rete
quando il numero di veicoli
elettrici connessi alla rete è
rilevante (rapidissima risposta
per regolazione di frequenza e
tensione)
Fonte: Nissan
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Egadi – Impianti di generazione e fabbisogni
• Generazione annua totale nell’arcipelago (2011): 17.850 MWh:
o Favignana: 15.160 MWh
o Levanzo: 639 MWh
o Marettimo: 2050 MWh
• Impianti di produzione esistenti sulle isole: tutti gruppi elettrogeni a
gasolio
o Favignana: 6 gruppi da 2 MW (in grado di modulare da circa 1 MW ad 1,8 MW).
Totale potenza installata 12 MW
o Marettimo: 6 gruppi da 300 kW. Totale potenza installata 1,8 MW
o Levanzo: 5 gruppi da 120 kW e 2 da 290 kW. Totale potenza installata 1,18 MW
• GPL in bombole (circa 345 TEP) per usi alimentari e in rari casi anche
per il riscaldamento
• Generazione da FER:
o FV su tetti per un totale di circa 280 kW complessivi ( 2% su totale esigenze)
o Impianti solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Favignana – Variazioni mensili EE
2015
MESE ENERGIA (kWh) ENERGIA MENSILE (kWh)
gen 825609
3000000
feb 807414
mar 827202 2500000
apr 862810
mag 1112184 2000000
giu 1594189
lug 2369212 1500000
ago 2660951
1000000
set 1790794
ott 1013736 500000
nov 726412
dic 789644 0
gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic
Variazioni dal 100% dei mesi estivi fino a circa il 35% in periodo di bassa stagione
Fonte: Favignana
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Egadi: possibili step futuri
• Caratterizzazione del sistema elettrico nel suo complesso:
o analisi degli attuali gruppi di generazione diesel
o stato e architettura delle reti elettriche
o flussi di carico
o piano di sviluppo con l’identificazione delle vulnerabilità e
della possibile penetrazione delle rinnovabili
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Egadi: possibili step futuri
• Analisi del potenziale di penetrazione delle FER sulle isole in
considerazione anche dei sistemi incentivanti esistenti
o FV (su coperture di edifici)
o FV (impianti a terra)??
o Solare termico
o Pompe di calore
o Wind ??
o Accumuli
Obiettivi Decreto Isole Minori per le Egadi
Favignana: Marettimo: Levanzo:
FV: 900 kW (8%) FV: 120 kW FV: 40 kW
ST: 1.070 mq ST: 150 mq ST: 40 mq
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Egadi: possibili step futuri
• Simulazione di impatto del progressivo aumento della generazione
distribuita sul sistema elettrico, con modellizzazioni e test per la
verifica delle condizioni operative con flussi bidirezionali. L’analisi deve
considerare:
o La transizione da un sistema passivo ad uno attivo
o La possibile inversione dei flussi di potenza
o Le variazioni di tensione indotte dalla generazione distribuita
o L’aumento delle correnti di corto circuito
o Stress della regolazione dei gruppi di generazione
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Favignana – Profili di carico
kW Andamento Fabbisogno
3800
3400
3000
2600
2200
1800
1400
1000
600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ora
mer 21/01/2015 mer 20/05/2015 mer 22/07/2015 mer 21/10/2015
Favignana: Profili di carico elettrico orari di alcuni giorni dell’anno
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Favignana – Simulazioni penetrazione progressiva FV
Andamento Fabbisogno
4000
kW
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
ore
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
PV_luglio mer 22/07/2015 PV_ottobre mer 21/10/2015
Favignana: Simulazione profili di carico elettrico con 1.400 kWp di FV
Andamento Fabbisogno
4000
kW
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
ore
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
PV_luglio_2100 PV_ottobre_2100 mer 22/07/2015 mer 21/10/2015
Favignana: Simulazione profili di carico elettrico con 2.100 kWp di FV
Attilio Piattelli5° Observatory meeting
28th & 29th May 2019 | Favignana
Egadi: possibili step futuri
• Dimensionamento e dislocazione di
accumuli centralizzati necessari per garantire
adeguate condizioni di stabilità della rete
elettrica
• Definizione di eventuali implementazioni
della rete elettrica derivanti Fonte: Terna
dall’identificazione delle criticità.
• Implementazione dei sistemi di controllo
(SCADA) per permettere l’adeguato
monitoraggio e regolazione del sistema in
tempo reale
• Sviluppo di strumenti di previsione della
variazione di produzione da FER
Attilio PiattelliGrazie Attilio Piattelli
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