La presentazione è stata realizzata in occasione dell'evento di metà progetto del cluster SMARTPOLYGEN, che si è svolto il 20 settembre 2019. SMARTPOLYGEN è un progetto cluster top-down che mira alla realizzazione di un prototipo di microrete energetica intelligente e alla verifica delle modalità con cui il processo di produzione e utilizzo dell'energia elettrica all'interno delle aziende può essere migliorato secondo un'ottica di gestione smart.

1. 1Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Progetto Cluster Top-Down
SMARTPOLYGEN
Sviluppo di Microreti Polienergetiche Intelligenti
Emilio Ghiani
20 Settembre 2019, Aula Magna Facoltà di Ingegneria, Cagliari
Progetto finanziato con fondi POR FESR 2014/2020 - ASSE PRIORITARIO I "RICERCASCIENTIFICA,
SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE".

2. 2Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
SMARTPOLYGEN
✓ Ricerca e lo sviluppo di architetture di rete per la produzione di
energia elettrica in isole polienergetiche stand alone e connesse
alla rete.
✓ Sviluppo di applicazioni per Smart City, distretti energetici e local
energy communities con impianti minieolici e fotovoltaici,
organizzate in microreti intelligenti (Smart Microgrid).
✓ Realizzazione di un prototipo di microrete intelligente e delle
modalità con cui il processo di produzione e utilizzo dell’energia
elettrica all’interno delle aziende può essere migliorato secondo
un’ottica di gestione rispondente al paradigma delle Smart Grid.

3. 3Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
DEFINIZIONE DI MICRORETE
Una microrete è un sistema di
ridotte dimensioni per la
produzione e distribuzione di
energia elettrica e termica,
costituito da un insieme di
carichi e sorgenti di energia che
operano sinergicamente come
una singola entità controllabile,
al fine di fornire in maniera
ottimizzata energia elettrica e
calore agli utenti presenti
all’area servita.
Impianto FV
Inverter
Carichi
Elettrici/Elettronici
Inverter
Generatore
a biomassa
Minieolico
Micro-grid
controller
Gruppo
Elettrogeno
Boiler
elettrico
Inverter
Rete Elettrica
pubblica
Sistema di Accumulo

4. 4Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
TIPOLOGIE DI MICRORETI
Source: Microgrid Institute

5. 5Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
COSA NON E’ UNA MICRORETE
Le tre caratteristiche fondamentali delle Microgrid: carico locale,
generazione apprezzabile, e controllo intelligente.

6. 6Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
MOTIVAZIONI PER L’USO DELLE
MICRORETI
• Riduzione prelievi dalla rete → Riduzione spesa energia
con ottimizzazione autoconsumo
• Autoproduzione di energia elettrica + calore con FER →
Riduzione emissioni CO2
• Possibilità di funzionare in isola → Maggior affidabilità
• Vendita diretta produttore-consumatore → Risparmio tasse
e oneri di sistema (scambio tra pari)

7. 7Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
GESTIONE FONTI RINNOVABILI
0
0.50
1.0
1.5
2.0
2.5
PVplantpoweroutput[MW]
hours Time
PVpowerOutput[MW]
0
0.
5
1
1.
5
2
2.
5
3
3.
5
4
Time
WindpowerOutput[MW]

8. 8Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Load
PV
Wind
Battery Charge/Discharge
Grid Exchange
Battery State of Charge
00:00
12:00
00:00
00:00
12:00
P(kW)
Time
Day 1 Day 2
BatterySOC
Photovoltaic
Distribution Network
Inverter
Load
Inverter
Inverter
Battery
Storage
Mini Wind
DMS/EMS
Microgrid controller
Energy links
Communication
links
Diesel
generator
PCC

9. 9Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
OBIETTIVI DEL PROGETTO
✓ Definizione di modelli delle risorse energetiche distribuite e della rete elettrica di
distribuzione adottando un approccio innovativo basato sull’integrazione tra sistema
elettrico, sistema di controllo e sistema di comunicazione;
✓ Implementazione e validazione dei sistemi per la gestione e il controllo della microrete
(Smart Microgrid), che siano innovativi con particolare riferimento sia alle architetture
dell’Energy Management System (EMS) e dei sistemi di comunicazione, che alle funzioni
orientate alla gestione e al controllo delle risorse energetiche distribuite e della rete in
condizioni di normale funzionamento e di emergenza;
✓ Individuazione dell’architettura del sistema di comunicazione (sfruttando tecnologie
innovative wired/wireless) e del sistema di controllo necessario;
✓ Acquisizione di dati e risultati sperimentali sulle prestazioni delle soluzioni proposte per la
definizione di adeguati business cases in collaborazione con le aziende partner
✓ Alta formazione di personale tecnico specializzato nella conduzione e nella progettazione e
sviluppo delle microreti;
✓ Incremento della ricerca di base e applicata nel settore dei sistemi elettrici e delle smart
grid.

10. 10Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
RISULTATI ATTESI
✓ Realizzazione di report e documenti tecnici su:
➢ attività di ricerca per la modellazione dei componenti e definizione
architettura microrete
➢ attività di ricerca per il sistema di controllo
➢ risultati delle simulazioni con simulatori e sul prototipo reale
✓ Sviluppo dell'architettura dell’Energy Management System (EMS) per il
controllo ottimo della microrete sia in modalità grid connected che in
isola e per la gestione in emergenza
✓ Sviluppo di un prototipo di una microrete e simulazione su diversi casi di
studio

11. 11Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
PIANO DI LAVORO
Il progetto di ricerca è articolato su 4 ‘Working Package’ (WP), per la durata
complessiva di circa 30 mesi.
✓ WP.1 -Realizzazione fisica della Smart Microgrid
✓ WP.2 - Studio e sviluppo di sistemi innovativi per la gestione e il controllo della
Smart Microgrid
✓ WP.3 - Validazione su simulatori e su prototipo microrete
✓ WP.4 - Divulgazione dei risultati e formazione imprese

12. 12Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
WP.1
REALIZZAZIONE SMART MICROGRID

13. 13Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
WP.1
REALIZZAZIONE SMART MICROGRID

14. 14Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
WP.2 - SISTEMI PER LA GESTIONE E IL
CONTROLLO DELLA MICROGRID
Profilo di carico
giornaliero,
mensile e
annuale
Schema
Microrete

15. 15Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
WP.2 - SISTEMI PER LA GESTIONE E IL
CONTROLLO DELLA MICROGRID
IMMISSIONE
PRELIEVO
Impianto FV
Carichi Elettrici
Micro-grid
controller Rete Elettrica
pubblica
Batterie
SensoriSensori
Sensori
Sensori
Circuiti di potenza
Circuiti di comunicazione e controllo

16. 16Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
BORSE DI RICERCA
(TRASFERIMENTO TECNOLOGICO)
Andrea Giordano
Ing. Elettrico
Sviluppo di modelli e
algoritmi per il controllo
di microreti
Giorgio Demurtas
Ing. Elettrico
Implementazione degli
algoritmi di controllo
della microrete su PLC
Salvatore Deserra
Ing. Energetico
Sviluppo di metodologie per
l’ottimizzazione di sistemi di
accumulo per impianti eolici e
microreti
Dino Lenzini
Ing. Civile Edile
Sviluppo di metodologie di
gestione e ottimizzazione per Net
Zero Energy Buildings (NZEB)

17. 17Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
IMPRESE PARTNER
e …………………...... vi aspettiamo !Building
Technology
Facilities S.r.l.s.

18. 18Emilio Ghiani Evento Intermedio, 20/09/2019
Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Grazie per l’attenzione
Info & Contacts:
Ing. Emilio Ghiani
Phone: 070 6755872
Email: emilio.ghiani@diee.unica.it