Controllo non lineare nella produzione di energia
Il comportamento dei sistemi decentralizzati per la produzione di energia è dominato dalle non linearità e dall’interazione di dinamiche costanti e separate. Queste caratteristiche rendono inadeguata l’applicazione delle classiche tecniche di controllo, basate su modelli linearizzati o su modelli esclusivamente continui. L’obbiettivo di ACRES (Advanced control of renewable energy generation systems based on fuel cells\wind power) era, di conseguenza, quello di introdurre nuove tecniche di controllo non lineare adatte a questi sistemi per la produzione di energia. Esperti della parte teorica del controllo e specialisti dell’energia hanno lavorato insieme per questo scopo. Durante lo svolgimento del progetto, il team ha sviluppato diversi dispositivi di controllo non lineare avanzati. Tra questi, è stato proposto un dispositivo di controllo sliding mode per migliorare le prestazioni di sistemi ibridi per la produzione di energia che funzionano con energie rinnovabili e, in particolare, di celle a combustibile e turbine per l’energia eolica. I ricercatori hanno anche presentato una soluzione robusta per il problema al controllo della fornitura di aria incontrato nei sistemi basati su celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica (PEMFC). Questo cosiddetto dispositivo di controllo super twisting è stato progettato usando un modello non lineare di una stazione di prova per celle a combustibile da laboratorio. Inoltre, ACRES ha sviluppato un modello dinamico del sottosistema termico di PEMFC ad alta temperatura, il cui funzionamento si differenzia significativamente da quello delle celle a combustibile convenzionali. Questo è stato un primo passo fondamentale verso un pratico dispositivo di controllo della temperatura per un piccolo stack di celle. I risultati degli studi sperimentali hanno confermato il potenziale di un’appropriata gestione termica allo scopo di migliorare le prestazioni del sistema. Inoltre, un algoritmo di controllo in cascata per la ricerca dell’estremo assieme a un dispositivo locale di controllo proporzionale integrale si è dimostrato in grado di regolare la temperatura fino a raggiungere la massima tensione della cella. Infine, l’attenzione di ACRES si è concentrata su veicoli elettrici ibridi che promettono prestazioni elevate e lunghi periodi di funzionamento. Questi veicoli combinano un motore a combustione interna con una macchina elettrica usata come elemento motore e generatore che carica o scarica le batterie. I ricercatori hanno esaminato la combinazione di un generatore sincrono a rotore avvolto e di una macchina a induzione a doppia alimentazione. Questa configurazione delle due macchine ha consentito l’utilizzo di convertitori di potenza più piccoli e ha aumentato il numero di azioni di controllo, assicurando di conseguenza una migliore gestione dell’energia. L’impatto scientifico del lavoro di ACRES è stato significativo, come è stato dimostrato dall’accettazione degli articoli pubblicati in riviste a revisione paritaria. Le speranze del team di attirare l’interesse di aziende che fabbricano componenti per i sistemi a energia rinnovabile sono, di conseguenza, elevate.
Parole chiave
Produzione di energia, non linearità, ACRES, energia rinnovabile, celle a combustibile, turbine energia eolica
