L'intervento degli esperti della Piattaforma Energie Rinnovabili di Sardegna Ricerche in occasione dell'evento "Vehicle-to-Grid: l'integrazione della mobilità elettrica nelle microreti" che si è tenuto il 24 ottobre 2019 a Cagliari.

1. Vehicle-to-Grid:
l'integrazione della mobilità elettrica nelle microreti
Cagliari, 24 Ottobre 2019
Implementazione del V2G nella microrete
- Piattaforma Energie Rinnovabili di Sardegna Ricerche

2. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
WP3 - Analisi di “Smart Grid”
in ambito comunale
e in ambito industriale
WP1 - Animazione
WP2 - Microrete di
Macchiareddu
WP4 - Programma
Microgrid per imprese
Il Progetto
Complesso

3. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
WP3 - Analisi di “Smart Grid”
in ambito comunale
e in ambito industriale
WP1 - Animazione
WP2 - Microrete di
Macchiareddu
WP4 - Programma
Microgrid per imprese
Il Progetto
Complesso

4. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Configurazione della microrete
di Macchiareddu
Attività di Ricerca e Sviluppo
WP2 - Microrete di
Macchiareddu
Microrete
dimostrativa
Generazione
distribuita
Sistemi
di accumulo
Gestione
e controllo
Bilanciamento
della domanda Integrazione della mobilità elettrica
nella microrete con il V2G
Valutazione dell’utilizzo del Biogas
per l’alimentazione di SOFC
Integrazione della microrete con
accumulo chimico (biometano, idrogeno)
Sistemi di accumulo termico per
il supporto della microrete

5. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- profili di consumo
Giornata lavorativa Giornata festiva

6. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- generazione elettrica (situazione attuale)
Fotovoltaico tradizionale
FALDA SUD EST
Tipologia modulo P singolo
modulo [W]
P [kW]
60 amorfo 86 5,16
24 monocristallino 215 5,16
Potenza totale falda 10,32
FALDA SUD OVEST
Tipologia modulo P singolo
modulo [W]
P [kW]
60 amorfo 86 2,58
27 monocristallino 215 5,81
Potenza totale falda 8,39

7. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- generazione elettrica (situazione attuale)
Fotovoltaico a concentrazione
Potenza nominale 6,2 kW
90 moduli CPV Celle a tripla giunzione
Inseguitore biassiale Accuratezza 0,1°
Sistema di controllo Algoritmo misto
Sistema essiccamento ad aria Attivato quotidianamente

8. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- sistemi di accumulo (situazione attuale)
Batteria LiFePO
Energia 9,6 kWh
Max P output 4,9 kW
Numero batterie 2
Batteria LiFePO «LG Chem»
Energia 6,4 kWh
Max P output 4,2 kW
Numero batterie 3
Batteria So-Nick
Energia 23,5 kWh
Max P output 30 kW
Numero batterie 1

9. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- ampliamento delle infrastrutture
Realizzazione programmata per il Novembre / Dicembre 2019
IMPIANTO FOTOVOLTAICO «FV4»
Silicio monocristallino
48 moduli da 360 W
P totale campo 17,3 kWp
IMPIANTO FOTOVOLTAICO «FV3»
Silicio monocristallino
36 moduli da 225 W
P totale campo 8,1 kWp
SISTEMA DI ACCUMULO ELETTRICHIMICO
3 batterie
Tecnologia: ioni di litio
Energia totale: 36 kWh

10. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- ampliamento delle infrastrutture
• Serbatoio GPL
• Metano (Impianto digestione anaerobica)
IMPIANTO SOFC (Solid Oxide Fuel Cells)
6 celle
9 kW elettrici costanti ?
ALIMENTAZIONE

11. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- Implementazione del V2G
• Realizzazione di sistemi di gestione e controllo in modalità V2G di veicoli elettrici;
• Utilizzo di veicoli elettrici in dotazione a Sardegna Ricerche per sperimentare gli effetti sulla microrete;
• Realizzare, secondo opportuni profili, la ricarica della batteria del veicolo;
• Utilizzare il supporto della batteria del veicolo alla gestione della microrete.
Generazione Carichi Accumulo
Microrete
dimostrativa
VEICOLI AZIENDALI
2 Toyota Prius (ibrida)
2 Smart Electric Drive (elettrica)
1 Nissan Leaf (elettrica)
SISTEMA DI GESTIONE E CONTROLLO

12. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- Implementazione del V2G
 Obiettivo del progetto: Utilizzo dei veicoli elettrici per ottimizzare la gestione delle microreti
 Risultati attesi dal progetto:
• sperimentazione di modelli di gestione delle microreti basati sui paradigmi V2G;
• validazione dei modelli V2G attualmente disponibili;
• verifica sperimentale di innovativi algoritmi di gestione della ricarica dei veicoli.

13. Malgorzata Gawronska – Sardegna Ricerche
24 Ottobre 2019
Microrete di Macchiareddu
- Implementazione del V2G
Generazione Carichi Accumulo
Microrete
dimostrativa
SISTEMA DI GESTIONE E CONTROLLO
Banco prova per
la propulsione elettrica
+
Batteria al litio
SISTEMA
DI
CONVERSIONE
ELETTRICA

14. 24 Ottobre 2019
Caratteristiche del Sistema
Rete
Elettrica
Trifase
Motore
Elettrico
Batteria al
Litio
Struttura del
sistema di
controllo
Piattaforma sperimentale che permetta di
gestire il flusso multi-direzionale di
potenza tra la rete elettrica, un motore
elettrico e un sistema di accumulo
Struttura completamente aperta
Validare e testare il paradigma del V2G
Esplorare nuovi paradigmi quali ad
esempio il V2B V2H V2V
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

15. 24 Ottobre 2019
Rete
Elettrica
Trifase
Motore
Elettrico
Batteria al
Litio
AC/DC
NPC
DC/AC
DC/DC
DAB
DC/DC
Sistema di condizionamento elettronico dell’energia
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari
Auto elettrica

16. 24 Ottobre 2019
Rete
Elettrica
Trifase
Batteria al
Litio
Flusso di potenza: Ricarica da rete
AC/DC
NPC
DC/DC
DAB
DC/DC
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

17. 24 Ottobre 2019
Rete
Elettrica
Trifase
Batteria al
Litio
Flusso di potenza: Applicazione del paradigma V2G
AC/DC
NPC
DC/DC
DAB
DC/DC
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

18. 24 Ottobre 2019
Batteria al
Litio
Flusso di potenza: Simulazione cicli di guida
DC/DC
DAB
DC/DC
Motore
Elettrico
Altri elementi
del sistema
Giunto
Motore
Elettrico
Carico
elettronico
rigenerativo
Cicli di
guida
Sistema di
controllo
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

19. 24 Ottobre 2019
Batteria al
Litio
Flusso di potenza: Recupero in frenata
DC/DC
DAB
DC/DC
Motore
Elettrico
Altri elementi
del sistema
Giunto
Motore
Elettrico
Sistema di
controllo
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari
Carico
elettronico
rigenerativo
Cicli di
guida

20. 24 Ottobre 2019
Caratteristiche del motore elettrico
Caratteristica Valore Unità
Velocità nominale 2500 rpm
Corrente di picco 131 A
Coppia di picco 215 Nm
Tensione max alimentazione 480 V
Coppia nominale 41,6 Nm
Potenza nominale 10,89 kW
Corrente di arresto 34 A
Coppia di arresto 67,8 Nm
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

21. 24 Ottobre 2019
Caratteristiche del sistema di accumulo
Caratteristica Valore Unità
Chimica della cella LiFePO
Capacità 200 Ah
Tensione minima 64 (± 2) V
Tensione nominale 74 (± 2) V
Tensione massima 84 (± 2) V
C-rate carica continua 200 A
C-rate scarica continua 600 A
C-rate scarica picco (5 sec) 800 A
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari

22. 24 Ottobre 2019
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari
Sistema di convertitori
AC/DC
NPC
DC/DC
Sistema di
controllo
Filtri di
Uscita

23. 24 Ottobre 2019
Flusso bidirezionale della potenza
Controllo sia in tensione che in corrente
Altissima efficienza
Isolamento galvanico dalla rete
Adatto per applicazioni interleaved
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari
Dual Active Bridge: schema a blocchi

24. 24 Ottobre 2019
Monitoraggio e il controllo di ciascun
convertitore costituente il sistema
Algoritmi sviluppati sia con il linguaggio
C++ sia in ambiente Matlab/Simulink
Ottimizzazione successiva in VHDL
La comunicazione tra il sistema di
controllo e l’ hardware avviene
attraverso un supporto in fibra
ottica
Il controllo dovrà essere di basso
livello sino alla gestione dei tempi di
modulazione degli interruttori dei
convertitori
Sistema di controllo
Mauro Boi – DIEE-Università di Cagliari
Gestire i profili di carica dell’auto e
utilizzare la batteria del veicolo in accordo
con le necessità dell’algoritmo di gestione
e controllo della microrete

25. 24 Ottobre 2019
Grazie per l’attenzione
Malgorzata Gawronska
Sardegna Ricerche
Piattaforma Energie Rinnovabili
gawronska@sardegnaricerche.it
Mauro Boi
Università degli Studi di Cagliari - DIEE
mauro.boi@unica.it