RIFERIMENTI
Roberto Tempo (Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.)
Sito web dell’Istituto: www.ieiit.cnr.it
PRINCIPALI ATTIVITA’ NEL SETTORE ENERGIA
Laboratorio internazionale congiunto COOPS
Roberto Tempo (CNR-IEIIT) e Yasumasa Fujisaki (Osaka University, Japan) sono responsabili scientifici del Joint International Lab COOPS (Cooperative Control for Energy Management Systems), un laboratorio congiunto del CNR con Japan Science and Technology Agency (JST), 2015-2017. Solo quattro laboratori sono stati approvati dal CNR per gli anni 2015-17.
Tra gli obiettivi principali del laboratorio vi è quello di sviluppare nuovi strumenti ed algoritmi per il controllo cooperativo per la gestione dei sistemi energetici, un settore strategico per le applicazioni industriali. L’attività del laboratorio è connessa al progetto giapponese JST CREST, che rappresenta un progetto strategico di centrale importanza di JST per lo sviluppo scientifico ed il trasferimento tecnologico. Il progetto JST CREST vanta la partecipazione del partner industriale Mitsubishi Electric Corporation.
Controllo cooperativo per la gestione dei sistemi energetici e stima nei sistemi energetici distribuiti
I sistemi di controllo e di gestione ottimizzata dei flussi energetici svolgono un ruolo importante nell'integrazione di diverse fonti di energia, che comprendono micro-generazione da fonti rinnovabili, sistemi di accumulo elettrico innovativi e carichi elettrici con diverse caratteristiche (controllabili o no, differibili, critici). L’obiettivo di questa attività è il controllo cooperativo di sistemi di gestione dell'energia, con particolare riguardo allo sviluppo di algoritmi robusti ed efficienti anche dal punto di vista computazionale. In particolare, aspetti fondamentali includono l'affidabilità, la robustezza dei sistemi di controllo per un funzionamento integrato di dispositivi fisici e virtuali al fine di fornire una previsione accurata della domanda e la fornitura di energia da distribuire ai diversi utenti.
Aspetti fondamentali che devono essere affrontati nei sistemi distribuiti riguardano il controllo cooperativo delle varie fonti di energia; infatti nella rete si possono trovare diversi generatori la cui potenza prodotta può essere variabile ed intermittente in modo imprevedibile e la cui capacità di comunicazione è locale e limitata. Il controllo di queste fonti di energia distribuite dovrebbe consentire di formare micro-grid la cui generazione aggregata possa essere automaticamente erogata; il controllo in questo caso può richiedere rilevamenti/comunicazioni solo locali ed intermittenti con le fonti vicine e la rete complessiva; inoltre, lo stesso può garantire il funzionamento affidabile ed efficiente, nonché la robustezza delle reti di distribuzione per mantenere la stabilità di tensione seppure in presenza di carichi variabili e di una generazione di energia non deterministica.
La stima dello stato svolge un ruolo essenziale nel monitoraggio e controllo dei sistemi complessi. Nelle reti di distribuzione di energia, altamente interconnesse, la stima dello stato deve essere eseguita in modo distribuito e richiede lo scambio di informazioni tra i centri di controllo dei vari nodi collegati direttamente. Un unico centro di controllo compromesso può influenzare il risultato della stima dello stato distribuito. Vengono proposti algoritmi distribuiti per la stima dello stato, gerarchici o cooperativi, in cui attraverso lo scambio di informazioni iterativo tra i centri di controllo vicini, tutti i nodi possono ottenere una stima non distorta degli stati dell'intera interconnessione.
Ottimizzazione dei flussi energetici
L'integrazione della generazione di energia da fonti rinnovabili nella rete elettrica è difficile, principalmente a causa dell’intermittenza della fonte e, in generale, della distanza tra i siti di produzione e gli utenti. Questa difficoltà può essere superata attraverso una rete di trasmissione di energia con accumulo in grado di mitigare gli effetti delle fluttuazioni nella produzione e nella fornitura. È possibile formulare un problema di ottimizzazione di flussi di energia con accumulo come un problema di controllo ottimo su orizzonte finito. Detto problema consiste nell’ottimizzare una certa funzione di costo rispetto a variabili di rete di energia sotto determinati vincoli. Le variabili possono includere potenze reali e reattive, tensioni di bus e angoli; l'obiettivo può essere la minimizzazione del costo di generazione o la massimizzazione dei vantaggi per gli utenti; i vincoli possono essere limiti di tensioni o livelli di potenza, oppure che la linea di carico non superi limiti termici o di stabilità.
Il problema di ottimizzazione di flussi di energia senza accumulo è un problema di ottimizzazione statica, poiché la necessità di equilibrare l'offerta e la domanda in ogni momento disaccoppia l'ottimizzazione in diversi intervalli di tempo. L'aggiunta dell’accumulo introduce la correlazione e la possibilità di ottimizzare attraverso il tempo: ad esempio, caricare quando (e dove) il costo di generazione è basso e scaricare quando è alto.
INFRASTRUTTURE E STRUMENTAZIONE
Presso IEIIT: Laboratorio Congiunto “Cooperative Control for Energy Management Systems (COOPS)”, coordinatori Dr. Roberto Tempo, IEIIT, e Prof. Yasumasa Fujisaki, Osaka University / JST CREST.
TEMATICHE/SETTORI DI INTERVENTO
- Efficienza energetica
- Produzione di energia da fonti rinnovabili
- Ricerca energetica di frontiera