La presentazione realizzata da Gianluca Fadda (Università degli Studi di Cagliari) nel corso dell'evento finale del progetto cluster VirtualEnergy, che si è svolto online il 28 gennaio 2021.

1. Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Sardegna FESR 2014/2020 - ASSE PRIORITARIO I
“RICERCA SCIENTIFICA, SVILUPPO TECNOLOGICO E INNOVAZIONE”
Progetto Cluster Top-Down
VIRTUALENERGY
Attività svolte e risultati ottenuti
Gianluca Fadda
Evento Finale, 28/01/2021

2. ✓ VirtualEnergy: obiettivi e soggetti coinvolti
✓ Piano di lavoro: attività svolte e risultati ottenuti
✓ Tecnologie studiate e sistemi realizzati
✓ Casi d’uso e attività sperimentali
✓ Criticità riscontrate
Sommario

3. Focus del progetto
Sviluppo di sistemi per l’aggregazione, il coordinamento e l’ottimizzazione di un
Virtual Power Plant (VPP)
aggregato costituito da impianti di generazione da fonte rinnovabile, carichi elettrici e termici,
accumuli elettrici e termici, inserito in un contesto di libero mercato in grado di fornire energia e
servizi all’interno di una rete elettrica di distribuzione

4. Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
(DIEE – Università di Cagliari)
Ing. Gianluca Fadda
Ruolo: Assegnista di Ricerca
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/03 TELECOMUNICAZIONI
Ing. Cristina Desogus
Ruolo: Assegnista di Ricerca
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/03 TELECOMUNICAZIONI
Ing. Lana Jalal
Ruolo: Assegnista di Ricerca
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/03 TELECOMUNICAZIONI
Ing. Mauro Fraceschelli
Ruolo: Ricercatore
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04 AUTOMATICA
Ing. Alessandro Pilloni
Ruolo: Assegnista di Ricerca
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04 AUTOMATICA
Prof. Maurizio Murroni (Responsabile scientifico)
Ruolo: Professore Associato
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/03 TELECOMUNICAZIONI
Prof. Emilio Ghiani
Ruolo: Ricercatore
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/33 SISTEMI ELETTRICI PER L'ENERGIA
Prof. Fabrizio Pilo
Ruolo: Professore Ordinario
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/33 SISTEMI ELETTRICI PER L'ENERGIA
Prof. Elio Usai
Ruolo: Professore Ordinario
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04 AUTOMATICA
Prof. Alessandro Pisano
Ruolo: Professore Associato
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/04 AUTOMATICA
Personale UniCA

5. Denominazione Sede Operativa Data Adesione Area di Business
IAT Consulenza e Progetti s.r.l. Cagliari (CA) 26/01/2017 Renewable energy plants design and permitting
Tholos s.r.l. Cagliari (CA) 27/01/2017 Energy services provider (ESCO)
Sinerg s.r.l. Cagliari (CA) 27/01/2017 Renewable energy plants design
Building Technology Facilities s.r.l.s. San Gavino M.le (CA) 27/01/2017 Building automation and energy efficiency
Ener.Med s.r.l. Elmas (CA) 27/01/2017 Smart metering and energy services
Soltea s.r.l. Siamaggiore (OR) 26/01/2017 Renewable energy plants maintenance
Proxienergy s.r.l. Oristano (OR) 26/01/2017 Renewable energy electric and thermal systems commercialization
Franchini Service s.n.c. Elmas (CA) 11/01/2018 Final user interested in energy cost optimization
Essei s.r.l. Siamaggiore (OR) 19/01/2017 Renewable energy plants and microgrids design
Mobilificio Orrù s.n.c. Mogoro (OR) 31/01/2018 Final user interested in energy cost optimization
Neula Soc. Cooperativa Oristano (OR) 22/06/2018 Monitoring Systems
Alea Energia spa Latina (LT) 30/07/2018 Installation and Management of RES Plants
Oil&Sun srl Cagliari (CA) 13/07/2018 Installation and Management of electric vehicle charging stations
Abirk Italia Srl Sassari (SS) 23/10/2019 Consulting, system integration, R&D
Cluster di imprese

6. ✓ Progetto articolato su 5 ‘Working Package’ (WP), di cui tre legati alla ricerca e sviluppo,
uno pertinente alla realizzazione di un prototipo per la sperimentazione sul campo, e
uno legato alla divulgazione dei risultati
✓ Durata complessiva: 33 mesi (30 iniziali + 3 mesi di proroga).
Avvio progetto: 15 maggio 2018
Chiusura progetto: 31 gennaio 2021
Piano di lavoro
Mesi
Work
Package
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
1
2
3
4
5

7. VirtualEnergy: riferimenti
http://virtualenergy.diee.unica.it https://github.com/VirtualEnergy-
Project

8. Attività svolte: WP1
Obiettivo: Analisi dei requisiti
Inizio: Maggio 2018 Fine: Maggio 2019
Risultato: Report di analisi dello stato dell’arte, degli scenari, dei requisiti e delle
attrezzature di rilievo per la realizzazione di una VPP (R.1.1)
✓ Inquadramento generale delle evoluzioni in atto sul mercato elettrico in Europa ed
Italia (aggregazione e flessibilità).
✓ Principali metodologie e tecnologie abilitanti (IoT e Cloud) per implementazione e
gestione di un VPP
✓ Scenari applicativi e potenziali modelli di business

9. Attività svolte: WP2
Obiettivo: Progettazione dell’architettura del VPP e delle risorse energetiche distribuite
Inizio: Agosto 2018 Fine: Luglio 2020
Risultato: Documento tecnico che descrive l'architettura di sistema e le componenti
hardware e software che caratterizzano il prototipo di VPP (R.2.1)
✓ Riferimento per la prototipazione del VPP:
➢ Flexiblepower Alliance Network (FAN)
❖ Associazione nata in Olanda nel 2013 da alcune aziende europee (Alliander, Dexter, DHPA, Ecovat,
Enexisgroup, Enshared, EXE, Nieuwestroom, Powerline, Recoy, Stedin, Technolution, TNO, TenneT)
https://flexible-energy.eu

10. Attività svolte: WP3
Obiettivo: Progettazione e implementazione di un Software per la gestione di VPP
Inizio: Novembre 2018 Fine: Luglio 2020
Risultato: Documento tecnico che descrive le componenti software realizzate dal DIEE
nell’ambito del progetto (R.3.1)
✓ Sinergia con progetto di ricerca CoNetDomeSys (“Cooperative Network of Domestic Systems”)
➢ Implementazione di un dimostratore sperimentale basato su componenti low-cost
➢ Prototipazione e testing di algoritmi per il Demand Side Management (DSM)
➢ Supervisione e controllo carichi domestici mediante Smart Power Socket (SPS)
➢ Monitoraggio delle prestazioni in termini di qualità della comunicazione

11. Attività svolte: WP4
Obiettivo: Prototipazione e testing del VPP
Inizio: Maggio 2019 Fine: Gennaio 2021
Risultato: Documento di progetto e specifiche dei dimostratori realizzati, con descrizione
dei casi d’uso considerati (R.3.1)
✓ attività sperimentali per la validazione e testing delle funzionalità implementate
✓ Sinergia con altri progetti di ricerca per l’accesso alle risorse fisiche
➢ CoNetDomeSys
➢ StoRES
➢ SmartPolyGen
✓ Piano dei test: individuazione di quattro casi d’uso

12. Attività svolte: WP5
Obiettivo: Divulgazione dei risultati
Inizio: Maggio 2018 Fine: Gennaio 2021
Risultato: Materiale didattico e divulgativo (formato digitale e audio-visivo)
✓ Incontri con le aziende
✓ Realizzazione sito web del progetto: (http://virtualenergy.diee.unica.it)
✓ Partecipazione a seminari, conferenze, workshop
✓ 2 Pubblicazioni scientifiche (conference paper e book chapter)
✓ Percorso Formativo (ciclo di 4 webinar)

13. VirtualEnergy: Architettura (1)

14. VirtualEnergy: Architettura (2)
Lato Server Lato Client
vSphere ESXi 6.7
(VM Hypervisor)
PFSense 2.4.5 (CE)
(Firewall)
OpenVPN Server
kubuntu 20.04
(VPP Server)
PowerMatcher Suite
WeMo managementTool
Raspberry Pi Zero W
(Gateway)
WeMo Insight Switch
(Smart Power Socket)
Huawei E3372
(modem 4G/LTE)
Workstation ASUS
CPU quad-core Intel i5-4440 @3.10GHz
12GB di RAM
2 Hard Disk SATA da 500 GB
Client OpenVPN
Node Client
Device agent
Concentrator
Internet access
Electric load monitoring & control
Boiler Heat pump
PV system
Batteries

15. Piattaforma gestione DER
✓ PowerMatcher
➢ meccanismo di coordinamento per smart grid
✓ Energy Flexiblity Platform Interface (EF-Pi)
➢ piattaforma che abilita la comunicazione in rete tra apparecchiature e servizi intelligenti
✓ Energy Flexiblity Interface (EFI)
✓ protocollo di comunicazione su cu si basa EF-Pi
http://flexiblepower.github.io

16. Piattaforma gestione DER: Demo

17. Programma di formazione
✓ Webinar 1: Panoramica - PowerMatcher Suite & Energy Flexibility Interface (EFI)
➢ Presentazione delle tre tecnologie che insieme realizzano la “PowerMatcher Suite”: PowerMatcher, EF-Pi
e EFI. Introduzione delle principali funzionalità e dell’architettura di alto livello. Discussione in merito ai
concetti presentati
✓ Webinar 2: Java e OSGi
➢ Presentazione di OSGi, framework su cui si basa il funzionamento dei software PowerMatcher e EF-Pi.
Analisi delle principali caratteristiche e degli aspetti progettuali di interesse utilizzati da PowerMatcher e
EF-Pi. Presentazione dei principali tool di interesse
✓ Webinar 3: PowerMatcher
➢ Analisi dei principali concetti di PowerMatcher e discussione in merito alle diverse modalità di utilizzo
✓ Webinar 4: EF-Pi
➢ Analisi dell’architettura di EF-Pi, come sviuppare ed eseguire moduli per questa piattaforma

18. Piattaforma per DSM
✓ Frontend Layer: implementa l’interfaccia grafica attraverso cui gli utenti interagiscono con il sistema
✓ Backend Layer: implementa le funzionalità di autenticazione, autorizzazione, gestione degli esperimenti,
memorizzazione dei dati
✓ Gateway Layer: implementa una comunicazione bidirezionale real time tra i web client e i server
✓ Client Layer: componente software che riceve i comandi generati dal backend e li esegue sui dispositivi WeMo

19. Piattaforma per DSM: demo

20. Sinergie con altri progetti
Prosumers e risorse energetiche controllati dal VPP distribuiti in varie zone della Sardegna
Fotovoltaico + Accumulo
Autoconsumo + Gestione Energia
CoNetDomeSys
Progetto MIUR (SIR)
Controllo Carichi
Ottimizzazione Distribuita
VIRTUALENERGY
Progetto Cluster Top-
Down
SmartPolyGen
Progetto Cluster Top-Down
Microrete polienergetica
Ottimizzazione Locale
StoRES
Progetto Interreg-med
CLOUD
COMPUTING
Prosumer
Prosumer
Prosumer
Prosumer
Prosumer
Prosumer

21. Piano dei test: casi d’uso (1)
1. Aggregato di consumer residenziali focalizzato sulla fornitura di servizi per il DSM
➢ Soggetto proponente: DIEE
➢ Apparati necessari: scaldacqua elettrici (volontari), kit controllo smart socket (Conetdomesys)
➢ Obiettivo: validazione concetto di «Virtual Power Load»
2. Aggregato di prosumer industriali focalizzato sul mercato della mobilità elettrica
➢ Soggetto proponente: Oil&Sun
➢ Apparati necessari: impianti FV (Neula), stazione di rifornimento (Oil&Sun), datalogger e
multimetri (Enermed), colonnine di ricarica (Simulatore)
➢ Obiettivo: studio di fattibilità tecnico-economica - progetto di riconversione stazioni di
rifornimento in stazioni di ricarica per auto elettriche

22. Piano dei test: casi d’uso (2)
3. Aggregato di prosumer industriali focalizzato sulla fornitura di servizi ancillari sul MSD
➢ Soggetto proponente: Mobilificio Orrù
➢ Apparati necessari: impianti FV (Neula), carichi elettrici stabilimento produttivo (Mobilificio
Orrù), datalogger e multimetri (Enermed)
➢ Obiettivo: studio di fattibilità tecnico-economica per realizzazione impianti fotovoltaici/eolici
su coperture stabilimenti produttivi (autoconsumo e fornitura servizi ancillari)
4. Aggregato di prosumer residenziali focalizzato sul concetto di comunità energetica
➢ Soggetto proponente: DIEE
➢ Apparati necessari: impianti FV con accumulo e carichi elettrici ad uso domestico (StoRES),
datalogger e multimetri (Enermed), kit controllo smart socket (CoNetDomeSys)
➢ Obiettivo: validazione concetto comunità energetica a livello locale

23. Criticità
✓ Condizioni di emergenza causate da pandemia CoVid 19:
➢ Difficoltà di interazione con e tra le aziende
➢ Difficoltà di interazione tra i ricercatori
➢ Rallentamenti nello sviluppo di tutte le attività del cluster
➢ Difficoltà di accesso ai laboratori del DIEE
➢ Necessità di implementare modalità di accesso remoto agli ambienti di testing e sviluppo
➢ Impossibilità di accedere ai siti individuati per completare le verifiche preliminari, installazioni
e configurazioni degli apparati

24. Università degli Studi di Cagliari
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Grazie per l’attenzione
Per informazioni e contatti:
Ing. Gianluca Fadda
Email: gianluca.fadda@diee.unica.it