FEED‐IN‐TARIFF for integrated PV and batteries plant

Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale DIMEG

Università della Calabria

FEED‐IN‐TARIFF PER IMPIANTI FOTOVOLTAICI CON BATTERIE

Ing. Alessandro BurgioGruppo universitario di ricerca in Sistemi Elettrici per l’Energia

dell’Università della CalabriaResp. Prof. Daniele Menniti

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Seminario di AEIT CATANIA dal titolo L’ACCUMULO DELL’ENERGIA ELETTRICA E LE FONTI RINNOVABILI

NON PROGRAMMABILI-

Catania, 29 OTTOBRE 2015



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Nel 2011, il consumo di energia elettrica è circa 133MWh, il 29% era per illuminazione interna, il restante 71% era per utenti elettrici “a spina”; le misure sono state eseguite ad intervalli 15’ e coprono l’intero anno, i valori di misura sono 35 040. La bolletta elettrica è circa € 18.560 (al netto dell’IVA), la componente generazione + perdite è pari a € 11.830 (47% circa della bolletta).



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Profilo (diagramma) di carico reale nel mese di febbraio 2011, si riconosco i giorni di sabato e domenica, si riconoscono le ore notturne. Alla analisi dei diagrammi di carico rappresentativi segue la classificazione dell’utente/i e la eventuale aggregazione in classi e sotto classi; detta classificazione è, infine, verificata sulla base dell’impiego di opportuni indicatori di adeguatezza.



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La costruzione dei diagrammi di carico rappresentativi è, usualmente, la media dei diagrammi di carico di periodi analoghi; il diagramma può essere normalizzato utilizzando la potenza media nel periodo in esame oppure, meno conveniente, la potenza di picco raggiunta durante l'intero periodo di osservazione oppure, più conveniente, la potenza di picco del diagramma di carico rappresentativo. In tal modo, tutti i diagrammi di carico rappresentativi sono definiti nell’intervallo di valori [0,1].



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Maggio 2011Febbraio 2011 Luglio 2011

Caratterizzare un utente: definire le caratteristiche di forma (shape features) del diagramma di carico rappresentativo e altre caratteristiche esterne (external features). Caratteristiche di forma sono a) i valori di potenza normalizzati dello stesso diagramma (direct shape features) es. il valore medio di 4 valori normalizzati ogni 15 minuti restituisce un un vettore di 24 elementi oppure b) il valore massimo, minimo e medio della potenza nel periodo T (indirect shape features).Un fattore di forma è, ad esempio, il rapporto: P(AVE, day)/P(MAX, day)



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Il giorno 5 luglio 2011 il consumo giornaliero è stato pari a 478kWh, valore medio24 pari a 19,91kWh. Stante il profilo medio di irraggiamento solare per lo specifico sito (PVGIS), un impianto fotovoltaico 73kWp genera la stessa quantità di energia nelle 24h. Il valore massimo di potenza dell’unità di generazione in eccesso rispetto alla domanda è 35kW.



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«Dato un esubero di energia prodotta rispetto alla domanda locale di energia, è opportunauna batteria»

Ma quale batteria ?



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Stato di carica (SOC) di una batteria con corrente di carica pari alla corrente di scarica. Valore di massima carica pari al 98%, di minima scarica pari al 20%, round-trip efficiency 100%.



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Con riferimento ai corrispettivi (prezzi) della convenzione CONSIP gara EE 2011 per utenze MT e al lordo delle perdite, incidenza consumo (generazione e perdite) su bolletta pari a 43% circa. Risparmio 41 euro circa. Se questo fosse vero per l’intero anno, il risparmio annuale sarebbe 15mila euro circa. Siccome ciò non è vero…. servirebbe un incentivo!



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Siccome ciò non è vero…. servirebbe un incentivo!



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Siccome ciò non è vero…. serve un incentivo!Ma cosa incentivare? E come? E quanto?



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ESC = EPV - Ed EPV>Eload+ EBESS

Definiamo autoconsumo la differenza tra due misure cumulate ogni 15’



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133MWh

Energia PV

Energia autocons

% di autocons

Energia annua al variare della potenza di picco; valori di irraggiamento medi mensili PVGIS



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Energia annua al variare della potenza di picco; valori di irraggiamento medi mensili PVGIS e valori reali

Energia PV

Energia autocons

% di autocons

133MWh



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Cosa incentivare: esclusivamente l’autoconsumo calcolato per brevi intervalli temporali, es. 15’

Come incentivare: si riconosce una tariffa fissa per ogni kWh autoprodotto ed autoconsumato

Quanto incentivare: …. E’ stato creato un modello matematico rappresentativo di un utente munito di unità di generazione RES (es. di tipo fotovoltaico) e di unità di accumulo elettrochimico. I vincoli del modello definiscono come il sistema elettrico dell’utente debba essere esercito ai fini della incentivazione.



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Modello matematico



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I vincoli impongono che la batteria non possa né cedere né prelevare energia dalla rete elettrica di distribuzione; solo l’energia dell’impianto fotovoltaico può caricare le batterie. Un diverso uso della batteria può essere negato oppure è esclusa la quota di energia non autoprodotta.



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-

+

Valori della funzione obiettivo

Nel proseguo, ove non diversamente specificato, si farà riferimento ai seguenti valori: costo unitario FV pari a 1800€/kWp.

al variare della potenza di picco e dell’incentivo; nessuna batteria.



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-

+


al variare della potenza di picco e dell’incentivo; batteria 35kW-1h.

Nel proseguo, ove non diversamente specificato, si farà riferimento ai seguenti valori: costo unitario batteria pari a 800€/kWh.



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-

+


al variare della potenza di picco e dell’incentivo; batteria 35kW-2h.

Nel proseguo, ove non diversamente specificato, si farà riferimento ai seguenti valori: costo unitario batteria pari a 800€/kWh.



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Unabatteria35kW

35kWh

Duebatterie35kW

70kWh



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Funzione obiettivo al variare dell’incentivo; FV 30kW, senza batterie, con batterie 35kW-1h, 35 kW-2h

no batterie1 batteria2 batterie



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Funzione obiettivo al variare dell’incentivo; FV 70kW, senza batterie, con batterie 35kW-1h, 35 kW-2h




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Funzione obiettivo al variare e dell’incentivo; FV 90kW, senza batterie, con batterie 35kW-1h, 35 kW-2h



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Il modello matematico è adesso oggetto di ottimizzazione, il problema determina congiuntamente i valori di potenza di picco dell’impianto fotovoltaico (PV), capacità delle batterie (BES) per cui la funzione obiettivo è massimizzata al minor valore di tariffa incentivante.

Min FIT t.c. Max

La soluzione ottima restituita dal problema di ottimizzazione è: FIT=0,2c€/kWh, FV= 40kWp, BES=50kWh FO=1.324€ (aut. 91,43%)

(è circa 8 mila euro nel caso di irraggiamento medio PVGIS)

Soluzioni ottime per FIT maggiori sono:FIT=0,3c€/kWh, FV= 50kWp, BES= 50kWh FO= 7.142€FIT=0,4c€/kWh, FV= 50kWp, BES= 50kWh FO=13.184€FIT=0,5c€/kWh, FV= 50kWp, BES= 50kWh FO=19.226€FIT=0,6c€/kWh, FV= 60kWp, BES=100kWh FO=26.216€



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Considerazione 1

In presenza di un impianto fotovoltaico da 40kWP e di una batteria da 50kWh, l’utente riceve un incentivo annuale di € 10.671; contestualmente egli spende € 9.324 per pagare la rata dell’impianto fotovoltaico e spende € 5.180 per pagare la rata della batteria.



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Considerazione 2Uso delle batterie assai ridotto nei mesi freddi.

Un giorno tipico di Febbraio Agosto



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Considerazione 3Il prezzo dell’energia elettrica varia; in F1 tale variazione è stata, forse,

troppo rilevante.

Gara 12Gala SpA

2010 2011 2012 2013 2014 2015



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Considerazione 4Il prezzo delle batterie non ha ancora trovato una definitiva stabilità.



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Grazie !Alessandro Burgio

[email protected]



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