Un equilibrio fra domanda e offerta con i DERMS

Trovare un equilibrio fra domanda e offerta: probabilmente la più grande sfida dell'industria energetica. Inoltre, con il crescente affidamento alle risorse rinnovabili le sfide sono diventate più complicate. Mentre l'industria passa da centrali elettriche obsolete a risorse energetiche decentralizzate, come sfruttare i Distributed Energy Resource Management Systems (DERMS)? Diamo un’occhiata ad un progetto di successo DERMS.

Che cosa sono i DERMS?

Come il nome suggerisce, i DERMS sono utilizzati per gestire la generazione di energia distribuita e i dispositivi di accumulo disponibili sulla rete. Le piattaforme software DERMS sono progettate per prevedere, monitorare, controllare e coordinare le risorse energetiche distribuite (DERS) da una serie di fonti, tra cui cellule fotovoltaiche, parchi eolici e sistemi di accumulo.

I DERMS consentono all'operatore di capire con uno sguardo dove è posizionata ciascuna risorsa in un sistema di distribuzione. Per quanto riguarda le reti energetiche complesse, questi sistemi possono anche gestire grandi numeri di risorse distribuite, incluse le risorse volatili di energie rinnovabili.

Benefici derivanti dall’utilizzo dei DERMS

La visibilità e il controllo semplificati permettono agli utenti di comprendere il panorama energetico e prendere le decisioni necessarie relative al flusso di energia. Se gli operatori di sistema stanno lavorando con un numero eccessivo di dispositivi singoli e fonti di energia scollegate, è facile perdere di vista la direzione dell’energia. Questa mancanza di dettagli può influenzare il processo decisionale e i profitti per quanto riguarda le fluttuazioni della domanda e dell’offerta. I DERMS compilano l'intero quadro energetico e permettono agli operatori di "comporre" il controllo al giusto livello per le loro esigenze.

Oltre ad un utilizzo ottimizzato dell’energia, i DERMS possono contribuire a migliorare i profitti derivanti dalle vendite di energia, fornendo un monitoraggio immediato e limiti definiti in base a fattori come orario e quantità di energia prodotta.

Questi sistemi svolgono un ruolo fondamentale nell'ottimizzazione della fornitura di energia e nella prevenzione dei cortocircuiti dovuti a picchi di carico. Questi ultimi rappresentano un problema che tende a essere più diffuso con certi tipi di produzione di energia.

I DERMS per le energie rinnovabili

Una fornitura di energia non costante rappresenta un problema più significativo per le applicazioni di energia rinnovabile, in cui non è possibile prevedere le alterazioni naturali di elementi come il vento e la luce solare. I DERMS costituiscono un modo per controllare queste fonti e ridurre al minimo l’impatto di una fornitura non costante su reti elettriche, e sull’utilizzo e la vendita di energia.

Immaginiamo una rete che includa diverse fonti di energia rinnovabile, tra cui una centrale idroelettrica e una centrale eolica, ciascuna posizionata in una regione geografica diversa.

Diversamente dalle centrali idroelettriche la cui potenza può essere gestita meglio, le centrali eoliche hanno spesso difficoltà nel gestire i picchi di elettricità imprevedibili. Ad esempio, quando soffia vento forte non c'è modo di limitare l'elettricità generata e di accumulare l'energia in eccesso. Questa operazione è comune per le centrali eoliche, in quanto producono per la maggior parte di notte, quando la domanda energetica è bassa.

Quando si verificano questi picchi di produzione elettrica, essi rischiano di causare cortocircuiti e blackout sulla rete a causa di picchi energetici senza precedenti che sovraccaricano il sistema. Per evitare il problema, questa energia viene spesso deviata fuori dalla rete, venendo dunque sprecata.

Accedendo all'intera rete di distribuzione, gli operatori possono usare i DERMS per gestire meglio questi picchi di energia. Nell'esempio fatto, si potrebbe ridurre la fornitura di energia dalla centrale idroelettrica chiudendo un'area della diga. Questo consentirebbe al picco di energia eolica di entrare in sicurezza nella rete senza generare interruzioni improvvise.

Tuttavia, i DERMS devono incorporare diversi altri sistemi per raggiungere questo livello di gestione. Ciò significa integrare sistemi Distribution Management Systems (DMS), Outage Management Systems (OMS) e Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Combinando queste tecnologie sotto un unico ombrello, gli operatori dispongono di una visibilità completa del quadro energetico e le informazioni necessarie per prendere tali decisioni.

Detto ciò, realizzare questa architettura complessa non è sempre facile.

Con diversi sistemi in funzione che comprendono una vasta gamma di generatori di energia o dispositivi di accumulo, assicurarsi che tutti i sistemi possano comunicare tra loro è una battaglia che accomuna tutta l’industria. Ciò è particolarmente difficile per via di un’ampia serie di protocolli utilizzati per i singoli sistemi nell’industria energetica.

Affinché questa comunicazione tra sistemi sia possibile, i fornitori di utenze devono scegliere un sistema software indipendente. Quest’ultimo non è bloccato da protocolli o dispositivi specifici e permette di ottenere una visione dall'alto del panorama energetico. Utilizzare sistemi singoli per ogni fonte di energia può generare ulteriori punti di confusione o inefficienza. I DERMS indipendenti integrano i molteplici sistemi e dispositivi diversi in funzione e garantiscono la visualizzazione necessaria per una connessione complessa di attrezzature altrimenti non collegate.

Un altro utile componente di questi sistemi centralizzati equivale alla capacità di integrare le informazioni di questi sistemi in un unico report o visualizzazione ai fini di un’analisi completa.

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Ergonomia per l’energia rinnovabile

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zenon come Sistema di Gestione della Distribuzione

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Software DERMS in azione

Una di queste piattaforme indipendenti di COPA-DATA è la zenon Software Platform. zenon può essere utilizzato per collegare diversi protocolli sotto l'ombrello DERMS. Ciò è stato dimostrato in un progetto sull'isola coreana di Jeju, dove zenon è stato impiegato per bilanciare l'energia di una centrale eolica nello smart grid di prova nazionale.

Usando i DERMS e zenon, Korea Midland Power Co. ha realizzato un Electrical Equipment Control and Monitoring System (ECMS) rivoluzionario. Il lavoro si è basato sul protocollo IEC 61850, uno standard internazionale relativo alla comunicazione per i dispositivi elettronici nelle sottostazioni elettriche.

Gestendo i dati provenienti da sette turbine eoliche e un sistema di gestione di batterie al litio ad elevate prestazioni (Battery Management System – BMS), il progetto necessitava di una piattaforma in grado di monitorare con precisione dati provenienti da diverse fonti. Inoltre, poiché il progetto si occupava di risorse energetiche, doveva anche assicurare che la rete non si sovraccaricasse, anche in caso di fluttuazioni dell'offerta.

Korea Midland Power Co. ha utilizzato zenon per mostrare agli operatori i dati provenienti dalle risorse distribuite. Ciò ha consentito loro di controllare quanta energia è immagazzinata nelle batterie e quanta viene trasferita direttamente alla rete. Non solo: il software ha anche permesso agli operatori di definire delle regole su quando l'energia debba essere accumulata nelle batterie. Grazie ai dati incorporati relativi al valore energetico, l'azienda può gestire l'energia tempestivamente e in maniera profittevole.

Ad esempio, durante la notte, quando l'elettricità è più economica per la bassa richiesta, l'energia assicurata dal sistema viene accumulata nelle batterie e poi rivenduta alla rete solo quando può raggiungere il miglior prezzo. Questo dimostra la capacità dei DERMS di ottimizzare non solo l'efficienza energetica, ma anche i guadagni.

Trovare un equilibrio fra domanda e offerta è una delle maggiori sfide dell'industria energetica e la crescente resilienza delle risorse energetiche intensifica il problema. Allungando lo sguardo verso il futuro, gli impianti di produzione di energia rinnovabile continueranno a prendere slancio e i DERMS diventeranno essenziali per ottimizzare la generazione distribuita e i dispositivi di accumulo sulla rete.

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The high level of risk present in the pharmaceutical industry has made many manufacturers hesitant to move away from paper documentation and embrace the total digitalization of the manufacturing plant. As drug patents expire, however, production efficiency becomes increasingly important. At COPA-DATA, we have developed our pharmaceutical manufacturing software zenon to help companies overcome industry challenges and optimize their processes using innovative technology.