Un team di ricercatori del Guangdong Power Grid ha sperimentato un sistema ibrido solare-nucleare che raggiunge oltre il 98% di affidabilità nella fornitura di energia, combinando innovazione tecnologica e sostenibilità.
Gestione intelligente e strategia di accumulo a doppio livello
Cuore tecnologico del progetto firmato Guangdong Power Grid è il sistema di gestione, che integra ottimizzazione robusta multi-obiettivo (DRO) e apprendimento automatico in tempo reale (reinforcement learning). Un Energy Management System (EMS) agisce come il cervello della microrete, coordinando in modo dinamico la distribuzione dell’energia.
Per inciso, la componente DRO definisce strategie di programmazione resilienti anche in caso di previsioni meteorologiche incerte, mentre i moduli di reinforcement learning adattano i controlli in tempo reale, ottimizzando la risposta della rete ai cambiamenti immediati dell’ambiente. Questo approccio consente di coordinare la generazione variabile del fotovoltaico, la produzione più lenta dei reattori nucleari e le operazioni dinamiche di batterie e stoccaggio di idrogeno su diverse scale temporali.
Un’altra innovazione chiave è la strategia di accumulo a doppio livello: la batteria gestisce gli squilibri giornalieri, mentre l’idrogeno prodotto dagli elettrolizzatori durante i periodi di surplus funge da riserva stagionale. Questo modello consente di affrontare sia le fluttuazioni a breve termine sia le variazioni energetiche stagionali, offrendo una soluzione integrata e sostenibile.
Il sistema è stato sviluppato con Python e Pyomo per la programmazione matematica, mentre le formulazioni di ottimizzazione mista intera sono state risolte con Gurobi 10.0, garantendo scalabilità e applicabilità pratica. Nella ricerca pubblicata su Nature, i ricercatori evidenziano come questo approccio rappresenti un passo avanti nello sviluppo di microreti multi-energia resilienti, offrendo un modello replicabile per comunità energetiche moderne, affidabili e a basse emissioni.
“Questo lavoro contribuisce a creare un quadro avanzato e scalabile per la gestione di microreti ibride multi-energetiche, fornendo preziose informazioni per lo sviluppo di microreti comunitarie resilienti e a basse emissioni di carbonio nell’era dominata dalle energie rinnovabili“.
Una microrete avanzata per carichi industriali e residenziali
La simulazione di un anno ha evidenziato come la microrete possa ridurre i costi operativi e le emissioni, offrendo una soluzione concreta per un futuro energetico più resiliente e a basse emissioni.
Stando a quanto riportato da Interesting Engineering, il sistema è stato testato su una microrete simulata da 100 MW, progettata per servire un carico industriale medio di 85 MW, con fluttuazioni giornaliere fino al 25%, e un carico residenziale medio di 15 MW, con un rapporto picco-medio di 1,6. La generazione si basa su 40 MW di fotovoltaico integrati a uno Small Modular Reactor (SMR) con output minimo stabile di 10 MW e limite di incremento di 5 MW all’ora.
Per gestire l’inevitabile variabilità dell’energia solare, il sistema integra una batteria agli ioni di litio da 20 MWh, con un’efficienza di carica e scarica del 92%, e un’unità a idrogeno con capacità massima di 15 tonnellate. La produzione solare è stata modellata utilizzando una distribuzione normale, con una media pari all’80% dell’irraggiamento nominale e una deviazione standard del 12%, per simulare in modo realistico variazioni stagionali e giornaliere.
La combinazione tra fonti rinnovabili e nucleari, affiancata dai sistemi di accumulo, permette di ridurre i costi operativi del 18,7% e le emissioni di carbonio del 37,1%, mantenendo un’affidabilità superiore al 98% anche negli scenari più incerti.
