In California, le società di servizi pubblici hanno l'obbligo di ottenere almeno la metà della loro energia da risorse rinnovabili, come solare ed eolico, entro il 2030. Credito:Lawrence Livermore National Laboratory
L'energia rinnovabile è in aumento, soprattutto in California, dove le società di servizi pubblici hanno l'obbligo di ottenere almeno la metà della loro energia da risorse rinnovabili, come solare ed eolico, entro il 2030. Potrebbe essere uno sviluppo positivo per l'ambiente, ma permangono domande su come l'elettricità generata dai pannelli solari residenziali e dall'accumulo di batterie domestiche possa influenzare la stabilità della rete elettrica.
Tradizionalmente, secondo i ricercatori, l'industria della rete ha modellato separatamente le reti di trasmissione e distribuzione per la pianificazione e l'analisi:l'elettricità storicamente ha fluito in una direzione, dalle linee di trasmissione ai consumatori. Ma poiché le risorse energetiche distribuite (DER) come i pannelli solari proliferano sempre più e vengono integrate nella rete più grande, accoppiare le reti di trasmissione e distribuzione in modelli informatici è diventato essenziale per prevedere l'affidabilità e la sicurezza della rete.
Lo sviluppo di una tale co-simulazione richiede immense risorse computazionali, così gli scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno dato il via a un progetto di due anni con la società di gestione dell'energia privata Eaton Corporation per sviluppare e commercializzare uno strumento in grado di eseguire simulazioni accoppiate di reti di trasmissione e distribuzione. Il Fondo per la commercializzazione della tecnologia del Dipartimento dell'energia (TCF) sostiene il progetto, con l'obiettivo di portare il software sul mercato per l'utilizzo da parte dell'industria energetica.
"Questo è il primo tentativo di commercializzare uno strumento di co-simulazione e renderlo disponibile all'industria, " ha affermato il ricercatore principale Vaibhav Donde. "Abbiamo l'esperienza e il calcolo ad alte prestazioni per farlo, e il vantaggio è aiutare i servizi pubblici a rendere la rete più affidabile e sicura e consentire l'integrazione di sempre più energia pulita, che tutti vogliono. C'è molto altro da fare, ma la visione è che una volta completata sarà davvero utile per le parti interessate e le utility che desiderano questa capacità da molto tempo".
Gli scienziati di Lawrence Livermore hanno avviato un progetto di due anni con la società di gestione dell'energia privata Eaton Corporation per sviluppare e commercializzare uno strumento in grado di eseguire simulazioni accoppiate di reti di trasmissione e distribuzione per tenere conto dell'afflusso di energia rinnovabile da pannelli solari e altre fonti. Credito:Dipartimento dell'Energia
I ricercatori LLNL sfrutteranno un recente progetto di ricerca e sviluppo diretto da laboratorio (LDRD) che ha combinato con successo il simulatore di rete di trasmissione di energia elettrica sviluppato in laboratorio GridDyn con uno strumento di simulazione e analisi del sistema di distribuzione dell'energia chiamato GridLAB-D, sviluppato dal Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Il progetto ha portato a una piattaforma di co-simulazione open source, ParGrid, sviluppato per supercomputer ad alte prestazioni per condurre simulazioni di sistemi di trasmissione e distribuzione accoppiati per reti elettriche.
Il nuovo strumento di co-simulazione riunirà GridDyn e CYME, un software di simulazione del sistema di distribuzione dell'energia di proprietà di Eaton, utilizzando il framework di ParGrid e HELICS (Herarchical Engine for Large-scale Infrastructure Co-Simulation). Con le licenze fornite da Eaton, gli scienziati installeranno CYME su macchine di calcolo ad alte prestazioni. L'utilizzo di CYME con HPC lo renderà computazionalmente superiore, ricercatori hanno detto, consentendo loro di catturare i sistemi di trasmissione e distribuzione, che non era commercialmente possibile prima.
"Le utility sono generalmente prudenti riguardo alle nuove tecnologie e questo per una buona ragione:vogliono assicurarsi che sia completamente testato e assolutamente affidabile, " Donde ha detto. "Le utility saranno a proprio agio a lavorare con lo strumento di co-simulazione che stiamo sviluppando perché molte di loro utilizzano già CYME per studiare il comportamento delle loro griglie. Lo strumento migliorerà la pianificazione delle risorse di distribuzione e renderà l'integrazione delle rinnovabili più affidabile e sicura. Darà alle utility più sicurezza che le simulazioni siano affidabili e accurate".
I ricercatori hanno iniziato il lavoro tecnico ad aprile e sono nelle prime fasi della sperimentazione di CYME sui supercomputer Lab. L'obiettivo iniziale è far funzionare CYME 100 volte più velocemente per prendere il prodotto e integrarlo nel framework di co-simulazione. Più in basso sulla linea, i ricercatori dimostreranno la capacità di co-simulazione allo stato della California, utility e gruppi di lavoro per la pianificazione delle risorse di distribuzione.
Al termine del progetto, i ricercatori intendono rendere lo strumento disponibile in commercio sfruttando la partnership e l'esperienza di Eaton nella commercializzazione dei prodotti. Questa nuova tecnologia consentirà al settore dei servizi di pubblica utilità di gestire vari scenari di integrazione dell'energia rinnovabile osservando tempistiche più lunghe con una maggiore precisione e velocità di prestazione, ricercatori hanno detto. Il desiderio del team è quello di simulare alla fine interi quartieri e numerosi alimentatori di energia allo stesso tempo e vedere come interagiscono tra loro, così come con la grande rete di trasmissione.
