Conclusioni

Il lavoro di tesi propone un metodo di affrontare questo tipi di problemi e questo approccio è stato utilizzato per vedere come un serbatoio a bassa temperatura sia una tecnologia di accumulo molto interessante per gli HRES che debbano rispondere alla domanda di cooling, anche per l’utenza presa in esempio che non sembrerebbe presentare le caratteristiche più vantaggiose a questa implementazione. Tuttavia, per gli scenari in cui l’utenza sia collegata alla rete, gli incentivi si rendono necessari a causa del limitato tempo di funzionamento dell’impianto.

I risultati ottenuti sono riportati in tabella:

𝑈𝑡𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑙𝑒𝑔𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒 𝑐𝑜𝑛 𝑟𝑒𝑚𝑢𝑛𝑒𝑟𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑆𝐴 ∆𝑃𝑟𝐸𝑛 𝑉𝐴𝑁 𝑆𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑇𝑆 23.8 − 32.5 [𝑘€] 1 − 27 % 196 − 282 [𝑀𝑊ℎ] 62 − 89 % 0.1 − 8.8 𝐶𝑜𝑛 𝑇𝑆 21.7 − 32.4 [𝑘€] 2 − 34 % 198 − 292 [𝑀𝑊ℎ] 63 − 93 % 0.1 − 10.8 +23 %

Tabella 10: Sintesi dei risultati nello scenario di utenza collegata alla rete con remunerazione

𝑈𝑡𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑙𝑒𝑔𝑎𝑡𝑎 𝑎𝑙𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑒 𝑠𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑢𝑛𝑒𝑟𝑎𝑧𝑖𝑜𝑛𝑒 𝑆𝐴 ∆𝑃𝑟𝐸𝑛 𝑉𝐴𝑁 𝑆𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑇𝑆 26.1 − 32.5 [𝑘€] 1 − 20 % 196 − 270 [𝑀𝑊ℎ] 62 − 85 % 0.1 − 6.4 𝐶𝑜𝑛 𝑇𝑆 24.3 − 32.5 [𝑘€] 1 − 26 % 197 − 285 [𝑀𝑊ℎ] 62 − 90 % 0.1 − 8.2 +22 %

171 𝑈𝑡𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑖𝑛 𝑖𝑠𝑜𝑙𝑎 𝑆𝐴 ∆𝑃𝑟𝐸𝑛 𝑉𝐴𝑁 𝑆𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑇𝑆 37 − 64.8 [𝑘€] 0 − 43 % 375 − 448 [𝑀𝑊ℎ] 83 − 99 % 0.2 − 27.9 𝐶𝑜𝑛 𝑇𝑆 34.9 − 64.8 [𝑘€] 0 − 46 % 382 − 450 [𝑀𝑊ℎ] 85 − 99 % 0.2 − 30 7 %

Tabella 12: Sintesi dei risultati nello scenario di utenza in isola

Come si osserva i vantaggi economici sono maggiori se l’utenza è in isola come ci si aspettava. Ma in questo contesto l’implementazione del serbatoio a bassa temperatura, come accumulo supplementare, ha un impatto minore rispetto agli altri scenari anche se comunque presenti. I vantaggi sono dovuti principalmente a due fattori:

1. Sottodimensionamento dell’accumulo elettrico, che oltre ad essere più costoso in fase d’istallazione a parità di energia termica (riportata tramite la pompa di calore) presenta non trascurabili costi di rimpiazzo e maggiori incertezze al variare delle condizioni esterne, le quali si ripercuotono in maniera assai meno marcata laddove si usi un accumulo termico. Quindi l’elettrochimico come ci mostra l’ottimizzatore deve essere dimensionato sulla base degli usi elettrici ed utilizzato solo se si volesse arrivare a livelli di efficienza elevati coprendo con maggior frequenza il carico notturno. Mentre per prima cosa si dovrebbe coprire i carichi termici sfasati dalla produzione tramite l’accumulo a bassa temperatura, e quindi dimensionato rispetto a questi. Per ottenere delle maggior efficienze, quindi è bene spingerci prima sovradimensionando quest’ultimo, oltre alla produzione, e in seguito l’elettrochimico per coprire maggiormente gli usi non derivanti da quelli termici.

2. L’accumulo elettrico seppur mantenendo una maggior efficienza di conversione rispetto al termico, a causa della minor temperatura a cui la pompa di calore svolge il servizio rispetto al cooling diretto, vincola la massima energia erogabile per rispondere alla domanda a quella della macchina. Mentre il termico no e ciò permette un sottodimensionamento del sistema di conversione. Anche se non considerati nella nostra trattazione le prestazioni della pompa di calore sono funzione anche del fattore di carico e quindi sottodimensionandola oltre ad avere un risparmio economico in fase

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d’istallazione si ha anche un’efficienza maggiore perché mediamente si lavora a regimi più elevati, riducendo lo svantaggio dei COP minori.

3. Aumento dell’autoproduzione a seguito della maggior capacità d’accumulo istallabile a parità di spesa economica.

Inoltre, a parità di costi globali un impianto facente uso del serbatoio termico a bassa temperatura oltre ad assorbire meno energia dalla rete, riduce anche quella ceduta avendo una maggior capacità d’accumulo e questo in una visione d’insieme è un beneficio importante per la stabilità della rete elettrica. Infatti, è da considerare che gli obiettivi per la riduzione dell’emissioni di 𝐶𝑂 si debbano ottenere anche agendo adeguatamente in questo settore ed è quindi fondamentale che i nuovi sistemi non presentino le criticità già viste per l’istallazione incontrollata di impianti fotovoltaici di alta taglia.

Tuttavia, il miglioramento delle prestazioni lo si ha se si valorizzano i sistemi con logiche di controllo adeguate, altrimenti i vantaggi, se presenti, sono poco influenti andando però incontro ad una complicazione impiantistica. Le logiche di controllo utilizzate sono anche funzione dell’obiettivo a cui si punta maggiormente, tra quello economico e quello energetico visto che a seconda di questo l’architettura dell’intero sistema ne risente in maniera rilevante.

In particolare, è emerso che l’interazione tra i due accumuli, che avviene nella notte per le minor temperature, è principalmente funzione della produzione che si ha nel giorno seguente e quindi a seconda del numero di pannelli istallati si procede o no in questa direzione. In generale però come vedremo meglio in seguito sarebbe interessante far variare il controllo a seconda delle condizioni e non fissandolo a priori.

Le logiche predittive per la ricarica del serbatoio ad alta temperatura presentano il duplice vantaggio di ottenere delle maggior prestazioni della pompa di calore in ricarica del sistema e di sincronizzare il servizio con la produzione dai pannelli fotovoltaici limitando molto l’energia primaria utilizzata per questa funzione e limitando gli scambi con la rete se presenti.

Dal punto di vista del metodo, si è rilevato molto utile l’utilizzo delle due posizioni nel funzionamento dell’algoritmo, potendo raggiungere gli stessi risultati per tempi assai più ridotti. In generale, l’idea non è strettamente applicabile solo al MOPSO ma anche per molti altri algoritmi, come quello genetico.

In questo modo è stato possibile ripetere più loop di ottimizzazione trovando le logiche di controllo più idonee per i diversi scenari visti e capendo i limiti delle precedenti, cosa che avrebbe chiesto tempi improponibili se non si fosse lavorato in modo specifico sull’algoritmo.

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L’analisi d’influenza delle variabili aiuta a caratterizzare le soluzioni e vedere facilmente quali siano le più determinanti, rispetto alla più semplice analisi in frequenza che ci dice solo quali variabili siano più presenti sul fronte. Dalla prima si potrebbe anche scrivere delle regole di dimensionamento ottimale del sistema in funzione di uno dei due obiettivi, ma ciò non è stato fatto perché poco interessante per il metodo e queste sarebbero principalmente funzione dell’utenza considerata.

Tuttavia, anche fornendoci buone informazioni riguardanti le soluzioni e il funzionamento generale dell’impianto, l’analisi dinamica si rende comunque necessaria per vedere come l’impianto lavori in condizioni particolari e quindi tenerne conto per migliorare il controllo in queste condizioni.

L’analisi di sensibilità unita alla precedente fornisce informazioni aggiuntive che non emergono dall’ottimizzazione, e da ciò si traggono in seguito delle idee che possano migliorare il metodo utilizzato.