La tecnologia SMARTWIND consente ai generatori eolici di contribuire attivamente al supporto di frequenza inerziale del sistema elettrico sfruttando il concetto dell’inerzia sintetica. Questa è una funzionalità molto importante per aumentare la resilienza del sistema elettrico consentendo l’integrazione di una maggior quota di energia da fonti rinnovabili nel Sistema elettrico e quindi contribuendo alla realizzazione della tensione energetica.

Stato del brevetto

CONCESSO

Numero di priorità

102018000007930

Data di priorità

07/08/2018

Licenza

INTERNAZIONALE

Mercato

La tecnologia è applicabile ad aerogeneratori di nuova realizzazione e impianti esistenti godendo quindi di un ampio panorama applicativo. Le caratteristiche del brevetto consentono anche di traguardare l’applicazione a sistemi di accumulo a batterie. Questo potrebbe rappresentare un mercato “secondario” tutt’altro che trascurabile.

Problema

La progressiva diffusione della generazione rinnovabile non-inerziale, come il fotovoltaico e l’eolico, sta causando un indebolimento del sistema elettrico attraverso la riduzione dell’inerzia elettrica del sistema. Il tasso di variazione di frequenza è l’indicatore di questo problema, e in caso di eventi importanti come la perdita di gruppi di generazione o collegamenti di frontiera può subire pericolosi transitori con rischio di malfunzionamenti e black-out. A differenza delle centrali elettriche tradizionali, i generatori di turbine eoliche non sono in grado di fornire un supporto di frequenza inerziale in modo naturale. Per affrontare questo problema è quindi necessario sviluppare servizi ancillari di supporto di frequenza alla generazione non-inerziale.

Limiti attuali tecnologie / Soluzioni

Lo stato attuale dei controllori per emulare inerzia sintetica nei generatori eolici si trova in una fase di sviluppo industriale e, per tale motivo, molte sono le opportunità e i fronti aperti per rendere questa tecnologia affidabile ed efficace in applicazioni di campo, e perfettamente integrata nell’architettura di controllo dei generatori eolici. La tecnologia SMARTWIND mira a colmare il divario tra ricerca avanzata e sviluppo industriale.

Killer Application

Il supporto di frequenza inerziale sta diventando un requisito mandatorio presente in alcuni codici di rete nell’ottica di rendere possibile un effettiva transizione del settore elettrico. Per questo motivo, una tecnologia pronta ed efficace come SMARTWIND rappresenta un’opportunità per coprire una emergente necessità del mercato.

Tecnologia e nostra soluzione

SMARTWIND consente di rendere i generatori eolici efficacemente partecipi al supporto di frequenza inerziale in un sistema elettrico, superando uno dei maggiori limiti alla massiva inclusione di produzione rinnovabile e sostenibile nel sistema elettrico. Questo supporto viene fornito sfruttando l’energia cinetica del rotore della turbina eolica. Gli elementi innovativi della tecnologia sono (i) l’uso efficiente dell’energia cinetica della turbina eolica al fine di evitare lo scollegamento indesiderato del generatore a causa del progressivo rallentamento del rotore della torre; (ii) la gestione della fase di recupero di velocità del generatore, per il ritorno al suo punto di funzionamento ottimale; e (iii) la definizione di una logica di gestione delle fasi del supporto. Più in dettaglio, SMARTWIND permette di adattare l’azione del supporto gestendola in base alla riduzione della velocità del rotore della turbina e annullandola prima del valore limite inferiore della velocità del rotore. Ciò consente di massimizzare l’azione di supporto ed evitare una disconnessione indesiderata del generatore, che causerebbe un impatto negativo sulla frequenza del sistema. La tecnologia distingue anche se la frequenza del sistema è ancora in una fase critica quando il supporto termina, facilitando un recupero lento della velocità per ridurre al minimo l’impatto sulla rete. Infine, viene fornita una logica avanzata in grado di rilevare la necessità di supporto in frequenza e gestire lo switch tra supporto in frequenza e recupero della velocità del rotore, un aspetto molto importante per una reale implementazione del servizio.

Vantaggi

SMARTWIND consente di rendere i generatori eolici conformi ai requisiti di sistema in termini di supporto alla frequenza inerziale, in modo efficace e ottimizzato. La tecnologia consente di fornire un supporto efficace e di preservare la stabilità della turbina, evitando così disconnessioni indesiderate. Implementa anche la logica di recupero della velocità per evitare cadute di frequenza secondarie nel sistema, e include anche una strategia di gestione di tutte le fasi coinvolte nell’azione di supporto e il ritorno al punto di massima potenza operativa.

Roadmap

SMARTWIND ha attualmente raggiunto la fase di prototipo laboratoriale, grazie all’attività svolta nell’ambito del recente bando Proof of Concept. La roadmap attuale prevede il raggiungimento di una prototipazione industriale sfruttando i risultati ottenuti nelle progetto proof of concept. Questo rappresenta il momento ideale per stabilire collaborazioni con aziende operanti nel settore della costruzione di generatori eolici al fine di polarizzare al meglio il prototipo industriale nella direzioni di realtà applicative

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