Un laboratorio nazionale in rete per la Transizione Energetica: Enet-RTLab

L’iniziativa è promossa dal Consorzio interuniversitario per la ricerca nel settore dell’energia, dei sistemi e degli impianti elettrici EnSiEL.

Lo scopo è mettere a sistema conoscenze, strumenti di simulazione e strutture di ricerca nazionali in un unico grande laboratorio italiano interconnesso in tempo reale Real-Time, che ha l’obiettivo di mettere in rete i 26 centri di ricerca italiani aderenti al consorzio.

La prima simulazione di questo grande laboratorio interconnesso, coordinato dal professor Ettore Bompard del Politecnico di Torino, vedrà coinvolti il Joint Research Center della Commissione Europea con sede a Ispra, il Politecnico di Bari, l’Università di Genova e l’Università di Napoli “Federico II”.

ENET-RTLab si propone di favorire una collaborazione tra università e centri di ricerca nell’ambito del supporto per il decision making (istituzionale e industriale), lo sviluppo e il testing delle tecnologie e il trasferimento tecnologico per la transizione energetica, con particolare riferimento agli scenari di decarbonizzazione e all’integrazione delle fonti rinnovabili all'interno delle reti di trasmissione e distribuzione.

La (co)simulazione Real-Time multi-sito nasce dall’idea di poter interconnettere diversi laboratori Real-Time geograficamente distribuiti sul territorio. In questo modo, si possono mettere a sistema conoscenze e strumenti hardware e software dei vari laboratori nazionali, attraverso le configurazioni Software-in-the-Loop (SIL), Hardware-in-the-Loop (HIL) e Power Hardware-in-the-Loop (PHIL). Il concetto di base della (co)simulazione multi-sito è quello di un laboratorio in rete in contrapposizione con il concetto tradizionale di rete di laboratori. Ciascun laboratorio è connesso agli altri attraverso la rete GARR (internet), contribuendo in tempo reale e in maniera sincrona allo stesso esperimento/test, creando così un laboratorio grande come l’Italia.

La simulazione real-time fornisce un ambiente virtuale nel quale il sistema e le componenti possono essere testati ex-ante, ovvero prima di essere installati sul campo, fornendo informazioni affidabili su impatti e benefici. L’ambiente virtuale di simulazione, tramite la tecnica PHIL, che permette un collegamento in tempo reale con il mondo reale costituito dai componenti nella loro fisicità – per esempio pannelli PV oppure un’auto elettrica - che vengono testati dal vero.

Questa prima (co)simulazione multi-sito nazionale è svolta in collaborazione tra le sedi universitarie di Bari, Genova, Napoli, Torino e il JRC di Ispra. Sarà oggetto della simulazione la rete di trasmissione in alta tensione (rete test CIGRE), implementata a Torino, interagente con reti di distribuzione implementate a Napoli e Ispra. L’obiettivo è valutare la fattibilità tecnica di rete della dismissione di una porzione di parco di generazione termoelettrica e la sua sostituzione con impianti da fonte rinnovabile, in particolare eolico e fotovoltaico. Il parco eolico è stato implementato e simulato a Genova nella configurazione SIL, mentre il generatore fotovoltaico inserito nella simulazione è quello realmente presente a Savona. In aggiunta, la sede di Bari rende disponibili le risorse energetiche distribuite di una microrete, collegate in modalità PHIL, per emulare strategie di controllo rapido della domanda.

Tutti i laboratori partecipanti all’iniziativa sono interconnessi via internet utilizzando uno specifico framework “plug and play” capace di integrare un grande numero di località in cui sono presenti simulatori, software o dispositivi fisici. Questo permette di effettuare test multi-disciplinari su nuove tecnologie, test su software e tecniche di controllo e prove di conformità per dispositivi su scala nazionale e internazionale.

L’iniziativa è attualmente coordinata dal punto di vista scientifico dai professori Ettore Bompard (Politecnico di Torino), Massimo La Scala (Politecnico di Bari), Mansueto Rossi (Università di Genova) e Domenico Villacci (Università di Napoli “Federico II”).

La (co)simulazione geograficamente distribuita offre diversi vantaggi, come la condivisione di risorse hardware e software che vengono rese disponibili a livello nazionale, senza la necessità di replicarle o spostarle in diversi laboratori, con conseguente incremento della capacità di calcolo per i singoli laboratori; inoltre si potranno simulare sistemi di dimensioni maggiori e aumenterà la sicurezza delle informazioni, pur restando a disposizione delle simulazioni tra diversi partner.

“Il Consorzio ENSIEL, come punto di riferimento nazionale negli studi di energetica elettrica, è fortemente impegnato sul fronte della transizione energetica – spiega il professor Domenico Villacci, Direttore del consorzio EnSiEL-Università di Napoli “Federico II” - Attraverso l’iniziativa ENET-RTLab, il consorzio vuole offrire alla comunità nazionale un nuovo, innovativo strumento per accompagnare il Paese in questa fase piena di sfide in campo energetico”.

“La Transizione energetica si presenta come una sfida ineludibile che si gioca su vari piani – aggiunge il professor Ettore F. Bompard, Coordinatore del Scientifico di ENET-RTLab- Politecnico di Torino - tra cui quelli infrastrutturale, ambientale, socio-economico, in cui una moltitudine di attori tra pubblici, privati, decisori politici e industriali, oltre alle istituzioni di ricerca, sono chiamati a dare il loro contributo. ENET-RTLab si pone come una sede fisica e virtuale in cui, attraverso l’approccio innovativo ibrido reale-virtuale, i vari attori possono confrontarsi, mettendo a sistema le risorse nazionali”.

Breve storia delle partnership di reti internazionali

In passato sono state stabilite con successo alcune cooperazioni internazionali basate sulla (co)simulazione multi-sito real-time:

Il primo esempio, limitato ai confini Europei, risale a ottobre 2015 grazie a una collaborazione tra Joint Research Centre della Commissione Europea (sede di Ispra e sede di Petten), Politecnico di Torino e RWTH Aachen.

Una seconda esperienza, sempre con RWTH Aachen e Politecnico di Torino, estesa anche a sei partner americani (3 lab del US department of Energy: Sandia National Laboratory, NREL, INL e 3 università americane: Colorado State University, University of South Carolina, Washington State University), è stata condotta nel settembre 2017 per provare un possibile collegamento HVDC tra Europa e Stati Uniti.

Più recentemente, nel marzo 2018, nell’ambito dell’iniziativa “Belt and Road Initiative”, è stato studiato il ruolo delle “Supergrid” e delle “interconnessioni globali” nella transizione energetica, utilizzando come strumento di analisi la (co)simulazione multi-sito in Real-Time tra Politecnico di Torino e Shanghai Jiao Tong University.

Presentazione Lunedì 11 aprile, ore 9:15 https://polito-it.zoom.us/webinar/register/WN_WpzYiKndTbK0FnRpkUdQSg