Architettura Energy ID ARCHITETTURA_ENERGY Autori Programma Smart Energy Data 16-05-2013 Versione 1.0 Classificazione (*) CO *Classificazione: PU-Public, LI-Limited, CO-Company Confidential Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 2 di 17 Classificazione(*) CO Storia del documento Versione Data 1.0 15/05/2013 Descrizione Prima versione del documento Autori Programma Smart Energy Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 3 di 17 Classificazione(*) CO 1 Indice 1.1 Sommario 1 Indice ......................................................................................................................................................... 3 1.1 Sommario .......................................................................................................................................... 3 1.2 Indice delle figure .............................................................................................................................. 3 2 Lista degli acronimi .................................................................................................................................... 4 3 Introduzione .............................................................................................................................................. 5 4 Descrizione ................................................................................................................................................ 5 5 4.1 Obiettivo ............................................................................................................................................ 6 4.2 Problemi ............................................................................................................................................ 8 4.3 Approccio........................................................................................................................................... 9 4.4 Politica di controllo .......................................................................................................................... 10 Schemi dell’architettura .......................................................................................................................... 10 1.2 Indice delle figure Figura 1 – Architettura di scambio energetico di tipo mesh ........................................................................... 11 Figura 2 – Dettaglio della struttura di gestione energetica per il singolo utente ........................................... 13 Figura 3 – Dettaglio elettrico per il controllo attivo dei flussi di energia per il singolo utente....................... 14 Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 4 di 17 Classificazione(*) CO 2 Lista degli acronimi DSS Decision Support System HW HardWare ICT Information and Communication Technologies MG Micro Grid UE Unione Europea Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 5 di 17 Classificazione(*) CO 3 Introduzione L’Istituto Superiore Mario Boella intende supportare la creazione dell’Energy Center attraverso l’anticipazione di alcune attività previste per il futuro Centro ed orientate all’integrazione: o tra ricerca, innovazione e formazione professionale o tra mondo della ricerca, dell’impresa (in termini di sviluppo delle tecnologie, di prodotti e servizi e della loro commercializzazione) e la pubblica amministrazione (come supporto alle politiche e alle scelte strategiche necessarie per guidare l’evoluzione dei sistemi energetici nella prospettiva della sostenibilità). In relazione alle proprie competenze e sulla base di analisi preliminari svolte su Istituti analoghi, ISMB prevede che l’Energy Center debba includere le seguenti Funzioni: a) Centro di testing. Prove di laboratorio, verifica di conformità agli standard, prestazione, interoperabilità e usabilità di soluzioni tecnologiche e sistemistiche sviluppate dalla ricerca e dalle imprese. b) Centro Servizi. Analisi preventiva di soluzioni progettuali e di interventi quali ad esempio l’efficientamento di edifici, l’integrazione di sistemi energetici all’interno della micro-grid. Supporto agli standard e alla regolamentazione energetica, orientamento dell’innovazione, applicazione delle misure di finanziamento dei progetti, valutazioni economiche e modelli di business. Sviluppo di strumenti per la pianificazione energetica e per il supporto alle decisioni a beneficio della Pubblica Amministrazione e dell’Industria. Attività di training professionale sia di aula sia di laboratorio. c) Centro di laboratori e di dimostratori. Valutazione funzionale e prestazionale di apparati e sistemi complessi in ambiente simulato o emulato. Valutazione di alternative sistemistiche e del relativo valore aggiunto a supporto delle imprese operanti nel settore. Il contributo ISMB per l’anticipazione dell’Energy Centre si riferisce alle funzioni b) e c) sopra descritte. In particolare l’Istituto intende concentrarsi sulla realizzazione di un Sistema di Supporto alle Decisioni (DSS) rivolto alla panificazione energetica e un la valorizzazione degli strumenti ICT per la realizzazione di una proof of concept (anche solo a livello simulativo) di un rete energetica locale. Il presente documento intende fornire una sintesi descrittiva di un’architettura innovativa di Micro Grid (MG) per lo scambio e il trading energetico tra due o più utenti (peer to peer energetico), comprendente l’utilizzo di energie rinnovabili ed elementi di accumulo. Verrà descritta solo l’attività legata allo studio di questa architettura innovativa di MG e all’uso delle tecnologie ICT funzionali alla sua realizzazione. 4 Descrizione 4.1 Il Contesto Ai giorni nostri, l’energia è necessaria per effettuare la maggior parte delle attività che contraddistinguono la nostra routine quotidiana. Quasi tutti gli aspetti della nostra vita dipendono dall’uso dell’energia, sebbene essa sia una risorsa costosa e scarsa, e il suo utilizzo comporti un Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 6 di 17 Classificazione(*) CO elevato impatto sull’ambiente. Trovare il miglior modo per aumentare l’efficienza energetica, e allo stesso tempo minimizzare il bisogno globale di quest’ultima, risulta dunque essere una delle più grandi sfide che il mondo intero si trova a dover affrontare. L’Unione Europea (UE), nel suo piano d’azione per l’efficienza energetica, ha stabilito che, sebbene l’efficienza energetica sia stata considerevolmente migliorata negli ultima anni, sia ancora possibile risparmiare almeno un ulteriore 20% di fonti primarie di energia entro il 2020. Per favorire il raggiungimento di tale obiettivo, la priorità maggiore è stata data al settore industriale, che assorbe quasi il 40% del totale dell’energia utilizzata nella UE (un ulteriore potenziale risparmio energetico del 30% potrebbe essere ottenuto nei settori residenziale e commerciale). Una smart grid racchiude un ambito molto vasto, che comprende svariati aspetti quali la rete elettrica, il mercato dell’elettricità, le energie rinnovabili, il trasporto dell’energia ed il cosiddetto smart consumption ovvero la terminazione della catena dove l’energia viene consumata, ad includere con ciò sia apparati elettrici e di micro-generazione smart e sia strumenti che supportino utenti smart. Il progetto strategico Smart Energy ISMB intende investigare le problematiche legate alla gestione efficiente dei vettori locali di energia in una MG attraverso tecnologie e metodi appartenenti al settore delle ICT. La focalizzazione sulla MG e la dimensione di un distretto discende dalla constatazione che politiche di ottimizzazione possono avere un maggiore impatto se applicate a un fattore di scala più ampio di un singolo edificio, ma allo stesso tempo limitate rispetto alla rete di distribuzione o trasmissione dell’energia. Nell’ambito del distretto, agli aspetti di consumo e di generazione distribuita dell’energia citati in precedenza, possono inoltre affiancarsi elementi di immagazzinamento dell’energia stessa. Se a questo si aggiunge il fatto che i tradizionali consumatori di energia possono anche diventarne produttori (prosumers) con un conseguente scambio bidirezionale di flussi di energia tra i vari nodi di una MG, risulta evidente la necessità di monitorare e controllare, nonché gestire in modo adeguato e sicuro l’intero sistema al fine di garantire un adeguato livello di affidabilità, sicurezza e qualità di servizio. 4.2 Obiettivo Occorre considerare che le attuali reti di distribuzione di energia (in particolare quella elettrica) sono state progettate più di un secolo fa sull’assunzione che l’energia prevalentemente viene consumata nello stesso istante in cui viene prodotta e con una monodirezionalità dei flussi di potenza: dalle grandi sorgenti verso i centri di consumo. Oggi, con la penetrazione crescente di fonti di produzione rinnovabili in linea con gli obiettivi di sostenibilità, emerge la necessità di adattare una rete già esistente a fonti energetiche discontinue (perché legate a fattori climatici) e alla bi-direzionalità dei flussi di energia causata dal doppio ruolo di produttori/consumatori assunto dagli utenti. Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 7 di 17 Classificazione(*) CO E’ importante quindi studiare e progettare una rete e dei sistemi di controllo a misura delle nuove fonti di energia, dove l’energia generata localmente venga possibilmente consumata vicino al luogo di produzione, evitando così dispersioni dovute al suo trasporto. È inoltre necessario configurare e progettare distretti come aggregati di centri di produzione e di consumo in grado di interagire sia verso la rete esterna (puntando alla regolarità dei flussi attraverso funzioni di predizione e di immagazzinamento), sia verso le entità interne (favorendo ad esempio l’auto consumo e lo scambio locale di energia). ISMB intende realizzare un proof of concept di un modello di MG capace di gestire localmente i vettori energetici con l’obiettivo di: 1) 2) 3) 4) aumentare l’integrazione delle fonti rinnovabile nei sistemi attuali, monitorare e controllare in modo ottimale i flussi bidirezionali di potenza tra i nodi della rete, ridurre il gap tra energia consumata ed energia prodotta, diminuire la percentuale di energia persa durante la distribuzione attraverso la politica di gestione della rete (i.e. non attraverso operazioni di carattere tecnologico del dominio energia) 5) ridurre il divario tra energia prodotta e energia consumata 6) appiattimento e spostamento dei picchi nella curva della domanda di energia. Al fine di raggiungere gli obiettivi sopra citati il progetto prenderà in considerazione l’analisi dei seguenti argomenti e aspetti ritenuti di importanza: 1) l’architettura ICT di controllo della rete, 2) gli algoritmi e modelli necessari per la simulazione di tale contesto, 3) le architetture e topologie di reti energetiche che possano abilitare lo scambio (o gestione) locale dell’energia tra i vari nodi della rete (realizzazione di quella che potrebbe essere chiamata una EnerNet) 4) la validazione dei punti precedenti attraverso la realizzazione di un test-bed di laboratorio (anche semplificato) 5) valutare la fattibilità tecnologica e la sostenibilità economica di tale soluzione identificando i modelli di business più appropriati per il gestore della rete locale (aggregatore). Gli strumenti hardware e software realizzati permetteranno di studiare, testare e validare nuove tecniche di distribuzione dell’energia all’interno di un distretto. Nello specifico l’attività si intende suddivisa in due fasi separate. Una prima fase più di analisi e di identificazione dei requisiti, la seconda più realizzativa come dettagliato qui di seguito. Fase 1: la prima fase prevede l’analisi dello stato dell’arte e della modellazione (o anche rappresentazione funzionale) del distretto e l’identificazione dei requisiti del sistema. Verranno effettuate analisi sia delle policy esistenti e dei processi utili all’introduzione dei concetti di Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 8 di 17 Classificazione(*) CO consapevolezza dei consumi, sia del contesto relativo alle potenziali aree per la loro adozione (best practice). Fase 2: la seconda fase intende concentrarsi sulla parte di sviluppo delle metodologie e delle tecnologie per l’ottimizzazione dell’impronta energetica del distretto. Nello specifico l’attenzione della seconda fase verterà sui seguenti aspetti rilevanti: • • • • Identificazione di metodologie di diagnosi dei consumi e loro previsione nell’ambito dei singoli centri di consumo della MG (per esempio, attraverso dati aggregati provenienti da sistemi di monitoraggio e controllo oppure attraverso predizioni opportune effettuate attraverso informazioni raccolte da contatori intelligenti Modellazione e predizione delle curve di produzione di energia elettrica anche in relazione a dati meteorologici, che influiscono sulla produzione di energia da fonti rinnovabili. Controllo delle operazioni possibili all’interno della MG, per esempio sfruttando paradigmi di Demand Control, storage e de-storage energia, accensione e coordinamento dei vari nodi della rete energetica. Verifica dell’analisi fatta attraverso la realizzazione parallela di un test-bed in laboratorio che possa svolgere anche una funzione di carattere dimostrativo nonché divulgativo. Il progetto pertanto si pone obiettivi che coinvolgono settori eterogenei nel campo delle ICT, ma anche nel dominio energy. A tal proposito, verranno ricercate quelle competenze che di volta in volta saranno necessarie per permettere al progetto strategico di approfondire, grazie alle aree, quei temi di ricerca che compongono lo scenario proposto in questo progetto. Infine, sebbene lo scopo principale del progetto sia incentrato sull’energia elettrica, lo stesso approccio può essere facilmente esteso ad altre reti di distribuzione energetica per usi industriali e residenziali (gas, acqua calda/teleriscaldamento, ecc.), in modo da migliorare l’efficienza dell’intero consumo energetico cittadino. 4.3 Problemi Poiché il pattern di consumo del singolo utente è disgiunto dal pattern di produzione di energia rinnovabile e poiché i pattern di produzione di diversi utenti sono fortemente correlati (dato che la dimensione locale della MG comporta una concentrazione spaziale degli utenti) mentre quelli di consumo lo sono molto meno, esistono periodi di tempo in cui la sovrapproduzione di energia elettrica rinnovabile domina la capacità di autoconsumo. Tale fenomeno risulta maggiormente evidente quando l’insieme degli utilizzatori ha una grandezza medio-piccola: infatti, considerando un’area di territorio sufficientemente piccola, possono non esistere utilizzatori in grado di “dissipare” l’energia prodotta in eccesso. Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 9 di 17 Classificazione(*) CO Di seguito viene esposta una traccia elaborata dal progetto strategico del possibile scenario di studio, evidenziando laddove possibile i vantaggi e gli svantaggi degli approcci proposti. 4.4 Approccio Per risolvere i problemi summenzionati, è possibile implementare le politiche descritte nel seguito. 1. Si disaccoppia temporalmente la produzione di energia elettrica dal consumo individuale frapponendo un elemento di accumulo (storage energetico) tra generatore e utilizzatore a. Vantaggi i. La curva di fabbisogno (o dell’eccesso) energetico non è più conseguenza deterministica della produzione e del consumo, ma è soggetta a un grado di libertà che dipende dalla politica di controllo adottata. ii. Grazie alla presenza dell’elemento di storage, è possibile nel breve periodo fare previsioni affidabili sui consumi; questo effetto consente di ridurre la cadenza temporale con cui è necessario osservare il sistema per controllarlo, passando da requisiti di velocità di comunicazione e di decisione pressoché istantanei a tempi dell’ordine dei diversi minuti. b. Svantaggi i. Aumento dei costi di impianto e di manutenzione ii. Perdita di efficienza (ogni trasformazione energetica ha rendimento non unitario) 2. La regolabilità dell’approccio 1. dipende dalla capacità della batteria, che è intrinsecamente caratterizzata da capacità di accumulo finita. Siccome in certi periodi dell’anno (ad esempio d’estate) la possibilità di accumulo/autoconsumo sono molto inferiori rispetto alla quantità di energia elettrica generata, collegando tra loro più utenti adiacenti si possono sfruttare al meglio i diversi pattern di consumo e ridurre gli eventuali sprechi. Più specificatamente, a seguito della variabilità dei pattern dei diversi utilizzatori, la configurazione più conveniente in ogni momento può cambiare, per questo motivo le connessioni tra i vari utenti non sono attuate tramite unico bus elettrico, ma tramite un insieme di bus elettrici che possono essere connessi tra loro in configurazioni differenti (configurazione di tipo mesh). a. Vantaggi i. Un tale approccio permette di valutare, ad ogni intervallo di decisione, quale sia la configurazione più conveniente (minor perdita di potenza, migliore configurazione del profilo di carico della rete) tra tutte le configurazioni possibili alla luce delle previsioni di breve termine che vengono fornite dall’osservazione dei singoli utilizzatori. b. Svantaggi i. Costo dell’infrastruttura (scavi per la posa delle interconnessioni elettriche, switch per il controllo attivo del flusso energetico) Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 10 di 17 Classificazione(*) CO 4.5 Politica di controllo Esiste un dispositivo centrale che riceve dai singoli utenti le richieste relative al prossimo periodo. Il dispositivo utilizza tali informazioni per decidere la prossima configurazione della mesh e per accordare, in tutto o in parte, le richieste ricevute. Siccome i singoli utenti mantengono anche una connessione verso l’operatore di rete elettrica, eventuali richieste non concesse possono essere dirottate verso l’operatore. 1. Vantaggi a. Basso impatto sull’infrastruttura esistente b. Garanzia di continuità del servizio 2. Svantaggi c. L’utilizzatore continua a pagare una quota fissa (canone) per la fornitura del servizio E’ possibile inoltre stabilire politiche di trading energetico o peer to peer energy exchange, andando a vendere o comprare energia da o verso la Macro Grid in funzione di alcuni parametri, tra cui: • disponibilità di energia nell’elemento di accumulo • previsione di consumi energetici (eventualmente arricchite dalla conoscenza specifica dei sotto-processi di consumo attivati dal singolo utente) • previsione di generazione energetica Per far questo, oltre ad un elemento di accumulo, sono necessari: • un sistema fisico per lo scambio energetico bidirezionale • un sistema di controllo per attuare lo scambio energetico (a livello locale) • un sistema di trading (a livello di distretto) 5 Schemi dell’architettura La Figura 1 mostra un possibile deployment fisico della MG (e del potenziale test-bed da realizzare). I singoli nodi, evidenziati in rosso, sono dei commutatori che permettono di porre in connessione elettrica qualsiasi combinazione dei differenti archi entranti. Tali commutatori sono controllati dal District Power Manager che, per ogni intervallo di negoziazione, provvede a determinare quale sia la topologia ottimale per il trasferimento delle potenze richieste attraverso la rete mesh. L’obiettivo è quello di massimizzare la potenza distribuita minimizzando le perdite dovute alla dissipazione dei cavi di collegamento tra i vari nodi, garantendo la massima qualità di servizio, profilo di carico ottimale e grado di sostenibilità della soluzione. Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 11 di 17 Classificazione(*) CO Figura 1 – Architettura di scambio energetico di tipo mesh In riferimento alla Figura 2, le linee nere tratteggiate rappresentano la direzione del segnale di controllo. Queste linee sottendono una comunicazione dati tra i blocchi che esse pongono in connessione: in particolare, veicolano il trasferimento bidirezionale di informazioni sotto il controllo del blocco da cui si origina la freccia. Le informazioni trasferite possono essere relative sia ai valori delle grandezze misurate, sia ai comandi di configurazione o di controllo. Le frecce blu rappresentano conduttori in rame a cui è applicata una tensione continua. Le frecce verdi rappresentano conduttori in rame a cui è applicata una tensione alternata. Il blocco Power Conditioning & MPPT è essenzialmente un convertitore DC-DC in grado di massimizzare l’energia trasferita al proprio carico elettrico (costituito dall’insieme Home Storage, Inverter, District Interface e Home Mains). L’algoritmo di controllo di tale convertitore DC-DC esegue un’ottimizzazione locale dell’energia trasferita al carico a prescindere dalle politiche di controllo dell’intero sistema. Il blocco Inverter descrive un convertitore di tipo DC-AC la cui fase in uscita è sincrona con la fase proveniente dalla connessione Grid Mains (Macro Grid). Questo per poter consentire al blocco Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 12 di 17 Classificazione(*) CO Switch di poter commutare tra l’energia trasferita dall’inverter e quella proveniente dalla Macro Grid senza creare salti di fase sulle utenze locali. L’algoritmo di controllo dell’inverter interviene localmente e non è soggetto alla politiche di controllo della MG. Il blocco Switch è un commutatore controllato in grado di connettere le utenze locali alternativamente alle uscite del blocco inverter ovvero alla Macro Grid. Questo blocco permette un collegamento di fallback nel caso in cui l’energia erogata dall’inverter non risultasse sufficiente per alimentare i carichi locali. Tale blocco agisce sotto il controllo dell’Home Trading Agent. Il blocco District Interface rappresenta il sistema di interconnessione tra Smart Home e MG. Il District Interface incapsula le funzioni alternative di acquisto o di cessione di energia in corrente continua verso la MG. In entrambe i casi la quantità di energia trasferita nell’unità di tempo è sotto il controllo dei parametri impostati dall’Home Trading Agent. L’Home Trading Agent è un elaboratore dedicato al controllo locale del sistema elettrico all’interno della Smart Home. Interagendo con il District Power Manager e raccogliendo le informazioni relative alle correnti e alle tensioni che insistono sui vari rami costituenti il nodo evidenziato il cerchio rosso, l’Home Trading Agent determina i parametri di funzionamento del blocco District Interface e l’eventuale commutazione del blocco Switch. Il District Power Manager raccoglie le richieste provenienti dai diversi Home Trading Agent e determina le politiche di negoziazione dell’energia scambiata tra ciascuna Smart Home e la MG. Determina inoltre la topologia ottimale della rete mesh ad ogni intervallo di negoziazione andando ad agire sui nodi evidenziati in rosso nella Figura 1. Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 13 di 17 Classificazione(*) CO Figura 2 – Dettaglio della struttura di gestione energetica per il singolo utente In Figura 3 è riportato lo schema di principio relativo all’implementazione di un sistema in grado di effettuare lo switch di potenza da e verso rami differenti. Il ramo A è di tipo monodirezionale ed è costituito da un dispositivo di controllo in grado di modulare la corrente che transita tra i due nodi che il ramo pone in connessione. Il ramo B è dello stesso tipo del ramo A. Il ramo C è di tipo bidirezionale ed è costituito da due dispositivi di controllo collegati in contro parallelo e in grado di modulare la corrente che transita nelle due direzioni tra i due nodi che il ramo pone in connessione. Il ramo D è dello stesso tipo del ramo C. Al fine di poter controllare la potenza transitante nei singoli rami è necessario misurare le correnti e le tensioni tramite opportuni probe indicati rispettivamente con Isense e Vsense in Figura 3. Conoscendo tali correnti e tensioni in tempo reale è possibile ricavare la potenza istantanea che transita attraverso i rami in oggetto. Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 14 di 17 Classificazione(*) CO Con il termine DC Home Appliances sono rappresentate tutte le utenze in grado di essere alimentate tramite tensione continua. Con il termine AC Home Appliances sono rappresentate tutte le utenze in grado di essere alimentate tramite tensione alternata. Si noti come tale tensione alternata possa essere selettivamente erogata dall’inverter E o direttamente dalla linea Grid Mains attraverso il selettore F. Figura 3 – Dettaglio elettrico per il controllo attivo dei flussi di energia per il singolo utente 6 Programma del lavoro La realizzazione di un MG è un obiettivo ambizioso, interdisciplinare e che richiede la maturazione di competenze e verticalità sia nel campo dell’energia, sia nel campo delle ICT e che riguarda una infrastruttura critica come quella della rete di distribuzione di energia elettrica dove le possibilità di intervento da parte di attori esterni al contesto risultano minime. Obiettivo principale del progetto risulta essere quindi quello di approfondire alcuni argomenti di ricerca relativi al tema esplorandone sia gli aspetti teorici, sia la validazione per via simulativa e laddove possibile anche quella fisica per mezzo di un opportuno test-bed di laboratorio. Le principali competenze in gioco in questo contesto possono essere racchiude come di seguito. 6.1 Aspetti tecnologici 1) Ottimizzazione dei flussi di potenza nella rete Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 15 di 17 Classificazione(*) CO 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) a. Valutazione del flusso di potenza in rete (legata principale alle resistenze dei cavi, che ad esempio in bassa tensione sono particolarmente piccole ma non trascurabili) b. Scelta ottimale della configurazione dei nodi e dei flussi di potenza nelle varie linee per una gestione ottimale dell’energia c. Challenges per un controllo dinamico dei flussi di potenza Load Management a. Non Intrusive Load Monitoring (NILM) b. Demand-side e Demand-response management (Medoti per Peak shifting e Peak clipping c. Mixed criticalities (assegnazione priorità diverse ad alcuni carichi per una migliore gestione del load shifting) Demand Forecasting a. Basate su serie storiche dei carichi b. Algoritmi di intelligenza artificiale Generation Forecasting a. Basate su serie storiche b. Basate su dati metereologici c. Algoritmi di intelligenza artificiale Grid balancing a. Identificazione delle condizioni ottimali per il bilanciamento (i.e. profili di generazione/consumo ottimali per la rete a parità di qualità del servizio) b. Riduzione del gap tra energia prodotta e energia consumata Gestione locale dell’energia a. Peer-to-peer energy trading (compra e vendita di energia tra utenti) b. Gestione cooperativa dell’energia (gestione dei flussi di energia e dei carichi tra più utenti - collegato con alcuni punti precedenti) Modellazione e Simulazione degli elementi costituenti una MG a. Profilo delle appliances b. Prosumer behavior: classificazione e profilazione. c. Produzione da fonte rinnovabile (eolico e solare partendo da dati storici) d. Modelli di elementi di storage (modelli accurati con circuiti di carica e scarica e relativo aging) e. Algoritmi di reasoning per la gestione della rete Security a. Aumento dell’affidabilità della rete per mezzo della nuova intelligenza e architettura della rete b. Capacità di operare in Islanding mode c. Interazioni tra diverse Micro Grid all’interno della più ampia Macro Grid Tecnologia a. Sviluppo di HW dedicato per la realizzazione di un test-bed b. Integrazione nel test-bed di tecnologia proveniente da terzi. 6.2 Aspetti Economici 1) Analisi del modello di business ed economics a. Identificazione del trade-off migliore tra investimenti e guadagni recuperabili b. Identificazione di modelli di business sostenibili e attraenti anche per aziende private interessate al mondo delle MG Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 16 di 17 Classificazione(*) CO c. Analisi della sensitività tra efficienza della rete, gestione ottimale dei flussi di potenza e costo dell’energia. 6.3 Pacchi di lavoro L’attività sopra descritta può essere raggruppata in quattro Work Packages. Vista la natura del progetto strategico questi WP sono da considerarsi di durata permanente e caratterizzati da una attività in constante evoluzione votata a creare competenze specifiche all’interno delle aree di ricerca. Tuttavia, una prima milestones di valutazione dei risultati attesi è primo proof of concept e test bed di laboratorio è prevista per Giugno 2014. WP1 Analisi e monitoraggio dello stato dell’arte sulle MG WP2 Realizzazione della piattaforma ICT per la gestione di una MG WP3 Studio di algoritmi e modelli a supporto del funzionamento della MG WP4 Realizzazione di un proof of concept e test-bed di laboratorio 7 Lista dei risultati attesi Sono previsti i seguenti deliverables: D2.1 Analisi dello stato dell’arte delle attuali Smart (Micro) Grids (Prima versione Completata) D2.2 Documento sulla modellazione e simulazione di un sistema energetico complesso (Prima versione Completata) D2.3 Identificazione dei requisiti dell’architettura e del sistema (Agosto 2013) P2.1 Realizzazione di un test-bed preliminare di laboratorio (Giugno 2014) S2.1 Realizzazione di un prototipo / proof-of-concept (a livello simulativo) di modelli e algoritmi rappresentanti un sistema con una gestione cooperativa locale dell’energia (peer-to-peer, demandside, demand response, etc…) (Giugno 2014) Architettura Energy Identificativo: Versione: Data: Pagina n: ARCHITETTURA_ENERGY 1.0 16-05-2013 17 di 17 Classificazione(*) CO - Fine del documento -