La nGfHA è destinata prevalentemente ad abitazioni civili (nGfHA) ed è in
grado di integrare tra loro e gestire diversi sistemi di generazione,
prevalentemente da fonte rinnovabile, realizzando un sistema di
poligenerazione, comprendendo anche sistemi di accumulo.
Più nGfHA sono in grado di interagire tra loro, potendo scambiare energia,
sia attraverso una micro rete locale che attraverso la rete del
distributore. Grazie a questa possibilità, quando la potenza generata dal
sistema di poligenerazione gestito dalla nGfHA supera la potenza richiesta
dai carichi locali e dal suo sistema di accumulo, la nGfHA consente di
fornire energia alle altre nGfHA trasformando l’utente in un “Prosumer”. La
singola nGfHA costituisce quindi un elemento fondamentale per
l’implementazione di microreti intelligenti e per operare in ambiente Smart
Grid.
La nGfHA è una microgrid di piccola potenza (non superiore a 5kW), basata su
un bus in corrente continua (dc bus), al quale si possono collegare diverse
tipologie di generatori alimentati da fonti rinnovabili o convenzionali e
sistemi di accumulo elettrochimico e almeno un inverter per l’alimentazione
di carichi privilegiati che necessitano di continuità assoluta. Il dc bus, a
sua volta, è connesso alla rete pubblica attraverso una apposita interfaccia
(PEI, Power Electronic Interface) basata su un inverter che, quando connesso
e sincronizzato con la rete di distribuzione in corrente alternata, è
controllato in corrente ed in grado di funzionare in maniera bidirezionale
(Figura 1-1). In presenza di una rete di distribuzione e quando le
condizioni operative di questa lo consentono (per esempio, assenza di guasti
o interruzioni programmate) la PEI è quindi in grado di assorbire energia
dalla rete oppure fornirla alla rete a seconda delle esigenze. Più nGfHA
possono interconnettersi tra loro attraverso una micro rete (anche
attraverso il collegamento dei loro dc bus), divenendo così dei moduli per
l’implementazione di una vera e propria microgrid intelligente, o attraverso
la rete di distribuzione in logica Smart Grid. L’interconnessione di più nGfHA interagenti tra loro, consente
di implementare nuovi modelli per la gestione intelligente dell’energia in
forma aggregata.
La nGfHA può operare sia in modalità grid-connected che in modalità islanded.
I carichi elettrici potenzialmente alimentabili della nanogrid possono
essere di tre categorie: non-essenziali, essenziali e critici. I carichi
elettrici non essenziali non svolgono mansioni di rilievo pertanto il loro
funzionamento può essere bruscamente interrotto senza che ciò determini
alcun danno o costo. Al contrario, i carichi elettrici essenziali svolgono
mansioni di rilievo; sebbene ciò, il loro funzionamento può essere
bruscamente interrotto ma deve essere ripristinato dopo poco tempo (es.
qualche minuto) affinché detta interruzione non implichi importanti danni o
costi. Infine, la continuità di alimentazione deve essere garantita ai
carichi elettrici critici per via dei costi e dei danni elevati in caso di
cessazione del loro funzionamento.
Il convertitore PEI è un voltage source inverter di tipo bidirezionale e controllato in corrente; il punto di lavoro di detto convertitore determina la partecipazione della rete di distribuzione alla alimentazione dei carichi elettrici della nanogrid. In caso di guasto-rete, la nanogrid può funzionare in isola previa apertura dell’interruttore S. In tale circostanza, i carichi elettrici non essenziali appartengo ad una parte di nGfHA non abilitata al funzionamento in isola pertanto essi saranno disalimentati. Al contrario, i carichi elettrici essenziali possono essere nuovamente alimentati modificando il controllo del convertitore PEI da controllo-in-corrente a controllo-in-tensione, senza discontinuità di esercizio. La nGfHA è governata da un Energy Management System (EMS) al fine di conseguire, ad esempio, assegnati obiettivi come la massimizzazione dell’energia prodotta da fonte rinnovabile e la minimizzazione dell’energia importata dalla rete di distribuzione.
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