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Il laboratorio “Microreti di Generazione ed Accumulo” del Tecnopolo di Ravenna

Generazione distribuita, sistemi di accumulo dell’energia e fonti energetiche rinnovabili sono le parole chiave della ricerca attuale e futura nel campo energetico

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La razionalizzazione dello sfruttamento delle risorse energetiche, il miglioramento delle efficienze di conversione, la riduzione degli sprechi e delle dissipazioni, il contenimento delle emissioni inquinanti e l’incremento dello sfruttamento delle risorse rinnovabili sono obiettivi fondamentali di qualunque politica energetica, sia se applicata a livello locale che nazionale o mondiale.
La cogenerazione e la generazione distribuita sono strategie fondamentali per il raggiungimento dei succitati obiettivi. È infatti noto che la cogenerazione, ovvero la generazione contemporanea di energia elettrica e termica a partire dalla conversione di un’unica sorgente energetica, permette di aumentare l’efficienza di conversione del combustibile, contribuendo a ridurne i consumi e contestualmente le emissioni inquinanti in atmosfera.
La generazione distribuita, delocalizzando in parte la produzione di energia e riducendo o annullando la distanza tra produzione ed utilizzo finale, concorre alla riduzione delle inevitabili perdite dovute al trasporto di energia elettrica ed aumenta la sicurezza di approvvigionamento.
Un ruolo chiave nel settore della generazione distribuita è inoltre ricoperto dai sistemi di conversione delle fonti energetiche rinnovabili e, in particolare, di quelle non programmabili (solare fotovoltaico, solare termico, eolico). Al fine di conciliare, sotto il profilo temporale, i fabbisogni delle utenze con la disponibilità di energia, diventa di fondamentale importanza lo sviluppo di sistemi di accumulo dell’energia elettrica, termica e/o frigorifera.
Lo studio e la ricerca nel campo dell’accumulo dell’energia è sia finalizzato allo sviluppo di dispositivi e tecnologie più efficienti che alla definizione di strategie di regolazione ed ottimizzazione per un utilizzo più razionale.
Per quanto detto, generazione distribuita, sistemi di accumulo dell’energia e fonti energetiche rinnovabili sono le parole chiave della ricerca attuale e futura nel campo energetico come anche ribadito e sottolineato dal Programma Europeo Horizon 2020, recentemente lanciato dall’Unione Europea.

In tale contesto nasce il laboratorio di “Microreti di Generazione ed Accumulo” dell’Università di Bologna, i cui spazi, ubicati all’interno del Tecnopolo di Ravenna, verranno inaugurati ufficialmente nel prossimo mese di giugno.
Il laboratorio è stato progettato e realizzato, sotto la responsabilità del Prof. Michele Bianchi, da un team dell’Unità Operativa Bioenergie del CIRI EA (Centro Interdipartimentale per la Ricerca Industriale sull’Energia e l’Ambiente), struttura che è parte integrante della Rete Alta Tecnologia dell’Emilia-Romagna.
Tale laboratorio sarà uno strumento di fondamentale importanza per lo studio dei sistemi di accumulo dell’energia elettrica e termica, sia tradizionali che innovativi, rivolti allo sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili non programmabili.
In Figura 1 è rappresentato il lay out definitivo del laboratorio in cui si possono osservare: (1) i sistemi di conversione da fonte rinnovabile non programmabile di tipo fotovoltaico (PV), solare
termico (SH) e mini eolico (mW), (2) il sistema per l’accumulo di idrogeno (composto da un elettrolizzatore – H2 ELC – ed un sistema di compressione e stoccaggio a bassa pressione – H2 comp e LP H2 St), (3) il sistema di conversione dell’idrogeno (costituito da una Fuel Cell di tipo PEM a bassa temperatura – PEM FC), (4) il sistema di accumulo elettrochimico (EE St) e termico (TE St) oltre che (5) i dispositivi di emulazione dei carichi elettrici (ELE) e termici (TLE) che permettono di simulare il fabbisogno di energia elettrica e termica di un’utenza di tipo domestico – residenziale.

Figura 1 – layout finale del laboratorio “Microreti di Generazione ed Accumulo” del Tecnopolo di Ravenna

La tipologia di sistemi descritti, che si prevede di ampliare ulteriormente nel prossimo futuro, è già il risultato di una fase di studio analitico, svolto  mediante lo sviluppo di diversi software di simulazione sviluppati dal team dell’Unità Bioenergie. Tale attività ha permesso, infatti, di individuare le peculiarità e criticità delle diverse tecnologie di accumulo presenti e definirne le “dimensioni” più opportune.
In questa fase è stata infatti definita una procedura di analisi capace di quantificare le prestazioni di un sistema di accumulo su un arco temporale definito al variare delle condizioni al contorno (richieste dell’utenza, sistemi di generazione impiegati, ecc.).
Le attività sperimentali, programmate per i prossimi mesi, permetteranno di definire, testare ed ottimizzare le più opportune strategie di gestione dell’accumulo energetico al fine di massimizzare lo sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili non programmabili e minimizzare (o annullare) i costi di approvvigionamento dell’energia con particolare (ma non esclusiva) attenzione al settore domestico – residenziale.
I principali destinatari dell’attività di trasferimento tecnologico del laboratorio di “Microreti di Generazione ed Accumulo” sono tutti i soggetti operanti nella filiera energetica e dell’idrogeno (produttori di componenti chimici, carburanti e combustibili – produzione di idrogeno), i costruttori di sistemi cogenerativi, i produttori di veicoli a motore, gli erogatori di servizi, i gestori delle reti energetiche e le Energy Service Company (ESCO). Risultano, inoltre, potenziali beneficiari delle attività di ricerca sull’accumulo tutti i soggetti industriali “energivori” nonché i privati e/o tutte le realtà “stand alone”.

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