Come mettere in rete le risorse energetiche distribuite
Una centrale elettrica virtuale è una rete di unità di produzione di energia decentralizzate e di media grandezza come parchi eolici, parchi solari e unità di cogenerazione (CHP), così come consumatori di energia flessibili e sistemi di stoccaggio. Le unità interconnesse sono gestite attraverso la sala di controllo centrale della Virtual Power Plant, ma rimangono comunque indipendenti nel loro funzionamento e proprietà.
L’obiettivo di una Virtual Power Plant è quello di alleggerire il carico sulla rete distribuendo in modo intelligente l’energia generata dalle singole unità durante i periodi di carico massimo. Inoltre, la produzione combinata di energia e il consumo di energia delle unità collegate in rete nella Virtual Power Plant vengono scambiati nella borsa dell’energia.
Come funziona una centrale elettrica virtuale?
I partecipanti della Virtual Power Plant (VPP) sono collegati al sistema di controllo centrale della VPP tramite un’unità di controllo remoto. In questo modo, tutti gli asset possono essere monitorati, coordinati e controllati in modo efficiente dal sistema di controllo centrale. I comandi di controllo e i dati sono trasmessi tramite connessioni di dati protetti che sono schermati da altro traffico di dati grazie a protocolli di crittografia.
Oltre a far funzionare ogni singolo asset nella Virtual Power Plant secondo un programma ottimizzato, il sistema di controllo centrale utilizza un algoritmo speciale per adattarsi ai comandi di riserva di bilanciamento degli operatori del sistema di trasmissione, proprio come fanno le grandi centrali elettriche convenzionali.
Lo scambio bidirezionale di dati tra i singoli impianti e la VPP non solo permette la trasmissione di comandi di controllo. Fornisce anche dati in tempo reale sull’utilizzo della capacità delle unità collegate in rete. Ad esempio, l’immissione di energia eolica e solare, così come i dati di consumo e i livelli di carica degli accumulatori di elettricità, possono essere utilizzati per generare previsioni precise per il commercio di elettricità e la programmazione delle centrali controllabili.
Qual è l’obiettivo di una centrale elettrica virtuale?
Gli obiettivi di una VPP dipendono dall’ambiente di mercato in cui si opera. In generale, l’obiettivo è quello di mettere in rete le risorse energetiche distribuite (spesso risorse energetiche rinnovabili come unità solari, eoliche, idroelettriche e a biomassa) così come i consumatori flessibili di energia (chiamati anche demand response o demand side management) e i sistemi di stoccaggio al fine di monitorare, prevedere, ottimizzare e distribuire la loro generazione o consumo. Essendo aggregati in un VPP, gli asset possono essere previsti, ottimizzati e scambiati come una singola centrale. In questo modo, le fluttuazioni nella generazione di energie rinnovabili possono essere bilanciate dall’aumento e dalla diminuzione della produzione e del consumo di energia delle unità controllabili.
Integrare le fonti di energia rinnovabile nei mercati esistenti è un altro obiettivo primario di un VPP. I singoli piccoli impianti non possono in generale fornire servizi di bilanciamento o offrire la loro flessibilità nelle borse dell’energia. Questo perché il loro profilo di generazione varia troppo fortemente o semplicemente non soddisfano la dimensione minima dell’offerta dei mercati. Inoltre, ci sono requisiti rigorosi per quanto riguarda la disponibilità e l’affidabilità della flessibilità offerta sul mercato. Aggregando la potenza di diverse unità, un VPP può fornire lo stesso servizio e la stessa ridondanza e successivamente commerciare sugli stessi mercati delle grandi centrali elettriche o dei consumatori industriali.
Come trasformare i dati in casi d’uso reali
Il sistema di controllo centrale della centrale elettrica virtuale elabora una vasta gamma di informazioni. Questo include i dati di tutti gli impianti collegati in rete, i prezzi correnti alla borsa dell’energia, le previsioni del tempo e dei prezzi così come le informazioni di rete degli operatori del sistema. Utilizzando i dati meteorologici e i dati statici del sistema come la posizione o l’angolo di inclinazione dei moduli FV, l’immissione in rete degli asset può essere prevista. Il giorno dell’effettiva immissione, i dati dal vivo migliorano continuamente la previsione e permettono la regolazione delle deviazioni.
Utilizzando algoritmi intelligenti, il sistema di controllo può creare programmi individuali per gli impianti orientabili. Questo permette alla produzione di soddisfare la domanda – con maggiori ricavi per i gestori degli impianti. Sulla base dei segnali di prezzo, i generatori di energia flessibili come gli impianti di cogenerazione possono essere aumentati e ridotti con precisione al quarto d’ora. Anche i consumatori di energia flessibile, come le pompe industriali, possono essere gestiti su programmi di prezzo ottimizzati, consumando la loro elettricità quando è a buon mercato e la domanda è bassa. Così, il sistema di controllo centrale aiuta a stabilizzare la rete elettrica anche prima che sia necessario l’uso di servizi di bilanciamento.
Se uno squilibrio della rete è già imminente, i segnali degli operatori di sistema sono anche elaborati nel sistema di controllo centrale e convertiti direttamente in istruzioni di controllo per le unità prequalificate. In questo modo il VPP contribuisce efficacemente a mantenere la rete in equilibrio fornendo, ad esempio, riserve di controllo della frequenza. In caso di un’immissione inaspettatamente elevata, è anche possibile spegnere gli impianti in pochi secondi e quindi evitare situazioni critiche della rete.