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Development of a Microgrid with Renewable Energy Sources and Electrochemical Storage System Integration

Smart Grid

Electricity has been a powerful driver of economic growth and wellbeing worldwide. Electricity generation is forecast to grow from 18,800 TWh in 2007 to 35,200 TWh in 2035 [31].
However, electricity consumption alone is causing 17% of anthropogenic greenhouse gas (GHG) emissions [32] and as such should be one of the main areas of focus for mitigation of climate change.
In the EU-27, gross electricity generation is expected to grow from 3,362 TWh in 2007 to at least 4,073 TWh in 2030, not even taking into account the possibility of significantly higher demand because of deployment of electric vehicles (EV) [33]. Most of Europe’s energy needs are supplied from fossil fuel resources, largely imported into the European Union.

Energy demand continues to increase, while fossil fuel resources are shrinking and set to steadily become more expensive. At the same time, climate change and pollution have become issues of concern to European citizens. Through EU Directive 2009/28/EC, the EU has set an ambitious 20-20-20 target for 2020, committing to increase renewables’ share of energy production to 20%, increase energy efficiency by 20% and lower CO2 emissions by 20% compared to 1990 levels.
The smart grid is hailed by regulators and industry players as one of the key opportunities to save energy and lower CO2 emissions, but deployment of the smart grid seems slow [34], [35].

The smart grid is a complex concept, involving not only distribution of electricity, but also data generation and communication systems and complex management applications. It also involves a wide variety of players, from electricity producers, grid operators and electricity retailers to hardware and software producers, industry giants and start-ups, investors, regulators and ‘prosumers’ (consumer and micro producer).
Greentech and Electricity Utilities as leading growth areas over the coming ten years. It is the convergence of these three sectors that creates the smart grid, which makes this one of the most exciting sectors to emerge [36]. The upgrading of old electricity grids with information and communication technology to modern ‘smart’ grids facilitates the integration of renewable energy and improves operational efficiency of the grids. It also enables savings in end consumption of electricity and allows for shifting of demand load through the involvement of empowered consumers , thus reducing the need for construction of expensive extra peak capacity.

Energy efficiency measures generally have a lower GHG abatement cost than investment in nuclear or renewable power generation or carbon capture & storage. smart grid technology and applications have the potential to increase the efficiency of electricity distribution as well as the efficiency of in-home electricity use. This is an incentive for policy makers, utilities and scientists to prioritize the development of the smart grid [37].

Smart Grid Concept
The term “Smart Grid” was coined by Andres E. Carvallo on April 24, 2007 at an IDC (International Data Corporation) energy conference in Chicago, where he presented the smart grid as the combination of energy, communications, software and hardware. His definition of a Smart Grid is that it is the integration of an electric grid, a communications network, software, and hardware to monitor, control and manage the creation, distribution, storage and consumption of energy. The 21st century smart grid reaches every electric element, it is self-healing, it is interactive, and it is distributed.

The term smart grid refers to a modernization of the electricity delivery system so it monitors, protects, and automatically optimizes the operation of
its interconnected elements from the central and distributed generator through the high-voltage network and distribution system, to industrial users and building automation systems, to energy storage installations and to end-use consumers and their thermostats, electric vehicles, appliances, and other household devices [38].

The smart grid will be characterized by a two-way flow of electricity and information to create an automated, widely distributed energy delivery network. It incorporates into the grid the benefits of distributed computing and communications to deliver real-time information and enable the near instantaneous balance of supply and demand at the device level [39].
A smart grid is the electricity delivery system (from point of generation to point of consumption) integrated with communications and information technology for enhanced grid operations, customer services, and environmental benefits [40].

The smart grid, therefore from the above definitions is summarized in the text box of Figure 21.
In order to achieve a modern grid, a wide range of technologies have to be developed and implemented. These are the essential technologies that must be implemented by the grid operators and the managers to have tools and training that is needed to operate modern grid [37].
[…]

Questo brano è tratto dalla tesi:

Development of a Microgrid with Renewable Energy Sources and Electrochemical Storage System Integration

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Informazioni tesi

  Autore: Jose Manuel Subinas Seco De Herrera
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Meccanica e Scienze Avanzate dell’Ingegneria
Anno: 2015
Docente/Relatore: Antonio Peretto
Correlatore: GiacomoGorniFrancescoMatteucci
Istituito da: Università degli Studi di Bologna
Dipartimento: Ingegneria Industriale
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 160

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Parole chiave

energy
batteria
renewable
stand alone
storage
smart grid
hybrid
battery
micro grid
energia renovabile

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