Gli scienziati dell’Oak Ridge National Laboratory e dell’Università del Tennessee, Knoxville, hanno sviluppato un algoritmo per prevedere la stabilità della rete elettrica utilizzando segnali provenienti da progetti idroelettrici di pompaggio. Il metodo fornisce una consapevolezza della situazione critica poiché la rete si sposta sempre più verso l’energia rinnovabile intermittente.
I ricercatori dell’ORNL e dell’UT hanno creato un nuovo metodo per calcolare l’inerzia della rete elettrica in tempo reale, utilizzando segnali provenienti da impianti idroelettrici di pompaggio come il progetto Raccoon Mountain di TVA, qui raffigurato. Credito: Autorità della Tennessee Valley
L’energia idroelettrica è una fonte di energia rinnovabile direttamente collegata alla rete, che fornisce l’inerzia mentre l’acqua fa girare grandi turbine. L’energia idroelettrica con accumulo di pompaggio, o PSH, preleva elettricità dalla rete per pompare l’acqua da un serbatoio inferiore a uno superiore in periodi di bassa domanda di energia per creare una banca di accumulo di energia. In periodi di forte domanda, i progetti generano elettricità mentre l’acqua viene riconvogliata al serbatoio inferiore attraverso le turbine.
Quando le pompe si spengono, si fermano quasi sempre a un livello di potenza fisso, ha affermato Yilu Liu, responsabile del progetto e presidente del governatore dell’UT-ORNL per le reti elettriche. “Si tratta di un segnale molto definito sulla griglia che può aiutarci a calcolare l’inerzia complessiva”, ha detto Liu.
L’inerzia è l’energia cinetica fornita dalle parti rotanti delle grandi centrali elettriche che mantengono l’equilibrio della rete tra la spinta dell’offerta di energia e la spinta della domanda di energia. Le fonti di generazione come il solare e l’eolico attualmente forniscono un’inerzia minima poiché sono collegate alla rete tramite inverter che convertono l’energia in corrente continua generata dalle fonti rinnovabili in energia in corrente alternata utilizzata per trasmettere l’elettricità su lunghe distanze.
Il risultato è che le reti che fanno affidamento sull’energia rinnovabile collegata a inverter hanno meno tolleranza ai cambiamenti improvvisi come danni causati da tempeste o picchi di domanda insoliti.
Liu e colleghi hanno creato un nuovo algoritmo che cattura il segnale PSH e lo utilizza insieme alle informazioni raccolte da sensori di rete unici e a basso costo precedentemente distribuiti in tutto il paese. Quel sistema di rilevamento e misurazione, FNET/GridEye, è stato sviluppato dai ricercatori dell’ORNL e dell’UTK per monitorare la rete su una vasta area. Insieme, il segnale PSH e i dati del sensore producono una stima in tempo reale ed estremamente accurata dell’inerzia della rete.
I ricercatori hanno creato un’interfaccia di visualizzazione che rende semplice per gli operatori della rete monitorare l’inerzia utilizzando l’algoritmo e prepararsi meglio alla potenziale instabilità della rete. Il nuovo metodo è stato convalidato con l’aiuto dei servizi pubblici e delle autorità di regolamentazione dell’energia negli Stati Uniti occidentali e orientali, dove l’energia idroelettrica mediante pompaggio è più diffusa.
“Ciò che stiamo fornendo diventerà sempre più importante per la consapevolezza della situazione della rete man mano che il sistema diventa sempre più dipendente dalle energie rinnovabili”, ha affermato Liu. Lo strumento di visualizzazione è in fase di dimostrazione ai servizi pubblici e alle autorità di coordinamento della rete come la North American Electric Reliability Corporation.
“Attraverso questo progetto possiamo dimostrare quanto sia importante l’inerzia e come l’energia idroelettrica di pompaggio possa contribuire ad essa, soprattutto perché stiamo esaminando fonti di energia rinnovabile più intermittenti aggiunte alla rete”, ha affermato Shih-Chieh Kao, direttore dell’impianto. Programma di energia idrica all’ORNL.
Il progetto è stato sostenuto dall’Ufficio per le tecnologie dell’energia idrica dell’Ufficio per l’efficienza energetica e le energie rinnovabili del Dipartimento dell’Energia nell’ambito del WPTO Iniziativa HydroWIRES sfruttare l’energia idroelettrica per una maggiore affidabilità e resilienza della rete. FNET/GridEye è stato sviluppato con il supporto dell’Ufficio per l’elettricità del DOE.
L’UT-Battelle gestisce l’ORNL per l’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia, il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti. L’Office of Science sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per maggiori informazioni per favore visita Energy.gov/science.
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