ONLINE THE SECOND INGRID PROJECT VIDEO

Description: A new video of the INGRID project is online.

This new video describes the INGRID project, from its planning to the state of art, how the plant works in reality, and the potential impact of the INGRID system. It contains filmed scenes, infographics, 3D animation and interviews to the Coordinator and some of the project partners. Watch the new video of the INGRID project in English [click here] and Italian [click here]

COMUNICATO STAMPA: VERSO UNA PUGLIA REGIONE SMART GRAZIE ALLE RINNOVABILI E ALLE RETI INTELLIGENTI

Description: A Bari la conferenza internazionale conclusiva del progetto di ricerca europeo Ingrid ha presentato i risultati ottenuti dalla sperimentazione in corso a Troia. ARTI, l’Agenzia regionale per la tecnologia e l’innovazione è partner del progetto che ha indagato le potenzialità delle tecnologie basate sull’idrogeno nel bilanciamento dell’energia elettrica. I dati della crescita delle rinnovabili in Puglia e le prospettive per l’immediato futuro.

Fare della Puglia la prima regione smart al mondo, in cui l’energia generata da fonti rinnovabili superi l’80%, le reti elettriche siano integrate con le infrastrutture di distribuzione del gas e con l’idrogeno e gli utilizzatori finali in realtà siano anche produttori di energia, in grado di reimmetterla in rete. Non è lo scenario di un futuro lontano, ma una prospettiva vicinissima nel tempo e in parte già reale.

È questa, infatti, l’immagine emersa dalla conferenza internazionale svoltasi questa mattina a Bari, nella sede di ARTI-Agenzia regionale per la tecnologia e l’innovazione, in occasione della conclusione del progetto europeo di ricerca INGRID (www.ingridproject.eu). Si tratta di un progetto considerato strategico dalla Commissione Europea, finanziato nell’ambito del 7° Programma Quadro della ricerca, che offre una soluzione tecnologica al problema della discontinuità e dei picchi di sovrapproduzione di energie rinnovabili: lo stoccaggio in forma di idrogeno allo stato solido, attraverso dei dischi di magnesio, del surplus di energia elettrica da fonti rinnovabili, che altrimenti andrebbe disperso.

Gli esiti del progetto sono stati presentati nel corso della conferenza, che ha visto la partecipazione di otto partner da quattro Paesi (Italia, Francia, Belgio e Spagna): Engineering Ingegneria Informatica (coordinatore), ARTI Puglia, e-distribuzione, RSE – Ricerca sul Sistema Energetico e Studio Tecnico BFP per l’Italia; McPhy Energy per la Francia; Hydrogenics per il Belgio e Tecnalia per la Spagna. L’evento è stato organizzato da ARTI, in collaborazione con tutti i partner di progetto.

“Il tema delle soluzioni tecnologiche per lo stoccaggio e la gestione della produzione e della domanda variabile di energia elettrica è particolarmente rilevante per la Puglia, che è una regione che produce più energia di quanta ne consumi, soprattutto utilizzando fonti rinnovabili – ha affermato Vito Albino, commissario straordinario dell’ARTI in apertura di lavori – Partecipare a INGRID è stato dunque importante, anche perché il progetto ha consentito di sperimentare una soluzione specifica attraverso un dimostratore che oggi è stabilmente presente sul territorio pugliese”.

Infatti, per dimostrare la validità della soluzione prospettata, è stato costruito un impianto sperimentale a Troia (FG), un’area caratterizzata dalla presenza di un numero elevatissimo di impianti eolici e fotovoltaici: a causa sia dei picchi di produzione, sia dell’attuale insufficiente capacità di trasporto delle reti elettriche, l’energia non può essere direttamente utilizzabile in loco né trasportabile.

Le opportunità offerte dai sistemi di accumulo di energia per rendere più smart la rete elettrica sono state al centro di un dibattito che ha visto gli interventi di alcuni partner di progetto e di esperti. “Le rinnovabili in pochissimi anni sono diventate la prima fonte energetica, superando le fossili – ha sostenuto Massimo Bertoncini, di Engineering-Ingegneria Informatica Spa, coordinatore del progetto Ingrid - Questo cambiamento del paradigma tecnologico, poco previsto o previsto non in queste proporzioni, impone la ricerca di soluzioni alla discontinuità tipica della produzione di fonti rinnovabili, che possono essere rintracciate nell’integrazione dei sistemi energetici: con Ingrid abbiamo sperimentato l’integrazione possibile tra la rete elettrica, quella del gas e l’idrogeno”. “Le reti intelligenti porteranno benefici se una serie di condizioni di natura tecnologica, regolatoria ed economica saranno soddisfatte – ha sottolineato Giuseppe Prettico, ricercatore del Centro di ricerca comune della Commissione Europea – Occorre investigare e testare l’integrazione sistemica di soluzioni differenti in situazioni reali e non solo in casi di simulazione: cosa che l’impianto dimostratore di Ingrid permette”

“Dobbiamo lavorare per abbandonare rapidamente le fonti fossili – ha concluso Domenico Laforgia, direttore del Dipartimento dello Sviluppo economico, innovazione, educazione, formazione e lavoro della Regione Puglia – Alla base dell’economia competitiva che stiamo costruendo, teniamo sempre a mente gli accordi sul clima di Parigi e gli obiettivi di sostenibilità che vi sono stati sanciti. Siamo di fronte a un cambiamento radicale nel modello di energia, che è andato molto oltre le previsioni degli esperti. E quindi oggi occorre credere ed investire in queste nuove tecnologie. In questo nuovo modello energetico di sicuro le Smart Grids giocheranno un ruolo essenziale”.

Le energie rinnovabili in Puglia, in Italia e nel mondo

Nel 2014, le rinnovabili hanno coperto in Puglia circa la metà dei consumi elettrici regionali. Dieci anni prima erano quasi inesistenti, essendo la Puglia l’unica regione italiana senza una produzione idroelettrica. Dal 2000 al 2014, infatti, a fronte del raddoppio italiano la produzione di rinnovabili in Puglia è aumentata di 29 volte.

La Puglia è la prima regione per esportazioni di energia elettrica in Italia: circa la metà della propria produzione di energia è esportata (a fronte di una produzione di energia elettrica lorda pari a 38.102 GWh per il 2014, i consumi si attestano solo a 17.050 GWh). In altre parole: la Puglia è diventata una regione leader in Italia per produzione di energia elettrica da fotovoltaico ed eolico. Questa situazione costituisce un unicum a livello nazionale e ha un effetto importante sulle reti elettriche regionali.

Nel 2015, a livello mondiale, la capacità installata da FER (fonti di energia rinnovabile) ha superato i 600 GW, 6 volte il valore previsto dalla IEA (International Energy Agency) nel 2000.

Nel 2016, in Italia, il fotovoltaico copriva circa l'8% della domanda energetica nazionale.

In Puglia, la capacità installata da fotovoltaico ha raggiunto 2.490 MW, 16 volte l’obiettivo previsto dal Piano Energetico Regionale (150 MW per il 2016).

Il progetto INGRID

L’accumulo di energia sta diventando una questione cruciale per bilanciare e integrare grandi quote di energia rinnovabile intermittente e migliorare l’efficienza e l’affidabilità della rete elettrica. Lo stoccaggio di idrogeno rappresenta una strada percorribile per aumentare l’offerta di energia a emissioni zero grazie alla sua elevata densità e reversibilità.

Il progetto europeo di ricerca INGRID ha l’obiettivo di dimostrare come e in quale misura le più recenti tecnologie ICT per il monitoraggio in tempo reale delle reti di distribuzione intelligenti, unitamente alle potenzialità connesse allo stoccaggio di idrogeno allo stato puro, consentiranno l’integrazione delle rinnovabili nel bilanciamento della domanda e dell’offerta di energia.

A tal proposito è stato costruito a Troia (FG) un impianto pilota da 39MWh di INGRID costituito da un elettrolizzatore da 1.2MW, un sistema di accumulo dell’idrogeno solido, una cella a combustibile e sistemi ICT di monitoraggio e controllo in tempo reale. Sfruttando l’energia solare ed eolica, l’idrogeno prodotto dall’elettrolizzatore in forma gassosa viene assorbito da dischi di magnesio, che formano composti stabili con l’idrogeno chiamati idruri di magnesio e consentono di conservarlo in forma solida. In questo modo, l’idrogeno può essere trasportato in maniera sicura e messo a disposizione di utilizzatori industriali, oppure può essere estratto dai dischi di magnesio e utilizzato come combustibile a zero emissioni per la mobilità elettrica. Inoltre, grazie alla cella a combustibile, l’idrogeno accumulato può essere nuovamente convertito in energia elettrica e re-immesso nella rete quando le condizioni di carico lo consentono.

PRESS RELEASE: Towards a Smart Puglia thanks to the INGRID project

Description: Bari hosted the final international conference of the INGRID research project, where the first results of the experimentation underway in Troia (FG) have been presented. The project investigated the potential of the hydrogen-based technologies in the balance of the electricity grid.

Making Puglia the first smart region of the world, where energy coming from renewable sources exceeds 80%, the electricity networks are integrated with the gas distribution infrastructure and hydrogen and the final users are also energy prosumers, able to re-enter it in the grid. This is not a future too far, but a close perspective close in time and partially already real. This is the picture arised from the international final conference of the INGRID project held in Bari. The research project has been considered strategic by the European Commission and financed within the 7th Framework Programme. INGRID offers a technological solution to the problem of discontinuity and overproduction peaks of renewable energies: the storage through magnesium disks of the renewable energy surplus in solid state hydrogen.

The results of the project have been illustrated in the final conference, thanks to the participation of 8 partners from 4 Countries: Engineering Ingegneria Informatica (coordinator), ARTI Puglia, e-distribuzione, RSE – Ricerca sul Sistema Energetico and Studio Tecnico BFP (Italy); McPhy Energy (France); Hydrogenics (Belgium) and Tecnalia (Spain).

In order to demonstrate the feasibility of the INGRID model, a pilot plant has been built in Troia (near Foggia, in the nothern part of Puglia, Italy), an area characterized by a large number of wind and photovoltaic plants: energy coming from renewable sources cannot be used directly on-site or transported, due to both production peaks and the current insufficient transport capacity of the electricity grid.

The opportunities offered by the energy storage to achieve a smarter electricity grid and a more efficient energy distribution system have been fully analyzed by the project partners and the experts taking part to the event.

"In a few years, renewables have become the first energy source, surpassing fossils - claimed Massimo Bertoncini, Director of Smart Energy R&I projects, Engineering-Ingegneria Informatica Spa, and INGRID project coordinator. This change in the technological paradigm, not expected or not planned in these proportions, requires the search for solutions to the typical discontinuity of the production of renewable energy sources, which can be traced in the integration of energy systems: within the Ingrid project we experienced the possible integration between the networks of electricity, gas and hydrogen".

INGRID project is demonstrating how and to what extent the combination of solid-state high-density hydrogen energy storage and advanced ict technologies for real time monitoring and control of smart distgribution grids will be able to balance highly variable power supply and demand, in a scenario of large penetration of intermittent distributed renewable energy sources.

Despite the difficulties, the INGRID project can be considered successful, thanks to the contribution and the efforts of all the partners involved in the project. The technologies employed (Hydrogenics electrolyser and fuel cell, McPhy’s patented magnesium discs, Engineering Energy Management Stystem), as well as the whole INGRID project, are really innovative. Thanks to the INGRID project, the combination of the most advanced ICT technologies for real-time monitoring of smart distribution networks and storage of solid hydrogen solutions will enable the integration of renewable sources in the balance of energy supply and demand, with benefits from both environmental and economic point of view.

Puglia decided to accept the challenge offered by the INGRID project, thus proving to be an avant-garde region on technology development and innovation. The INGRID project represents a meaningful step towards the Smart Puglia and the pilot plant will contribute to consolidate the image of the region as a leader in energy production from renewable sources and constantly committed to the protection of the environment and its territory.

Renewable energies in Puglia, in Italy and in the world

In 2014, in Puglia renewables covered about half of the regional electricity consumption. Ten years ego renewables were almost non-existent, being Puglia the only Italian region without hydropower. From 2000 to 2014, the production of renewable in Puglia has increased by 29 times compared to the Italian doubling.

Puglia is the first Italian region for export of electricity: about half of its energy production is exported (compared to a gross production of electricity equal to 38,102 GWh for 2014, the fuel consumption is only amounted to 17,050 GWh). In other words: Puglia has become a leading region in Italy for the production of electricity from solar and wind. This situation is unique nationwide and has a major impact on regional power grids.

In 2015, worldwide, the installed capacity from RES (renewable energy sources) has exceeded 600 GW, 6 times the value predicted by the IEA (International Energy Agency) in 2000. In 2016, in Italy, photovoltaic covered about 8% of the national energy demand. In Puglia, the installed capacity of photovoltaic has reached 2,490 MW, 16 times the target set by the Regional Energy Plan (150 MW for 2016).

INGRID Project

Energy storage is becoming a crucial issue to balance and integrate larger shares of renewable energy and improve the grid reliability and efficiency. Hydrogen storage represents a viable option to increase the carbon-neutral energy supply due to its high energy density and reversibility.

The INGRID R&D European project aims at demonstrateing how and to what exent the most advanced ITCs for real time monitoring of smart distribution networks and the storage of solid hydrogen solutions,will enable the integration of renewable sources in the balance of energy supply and demand.

The project is developed by a consortium composed by eight partners from four countries (Italy, France, Belgium and Spain): Engineering Ingegneria Informatica (Lead Partner); McPhy Energy; Hydrogenics; Tecnalia; RSE – Ricerca sul Sistema Energetico; E-Distribuzione; ARTI – Apulia Regional Agency for Technology and Innovation; Studio tecnico BFP. Within the INGRID project, 39MWh demonstrator pilot plant of solid hydrogen storage has been built in Troia, near Foggia The demonstrator consists of a 1.2MW water electrolyzer, a solid hydrogen storage system, a fuel cell and ICT systems for real time monitoring and control. Using solar and wind energy, hydrogen produced by electrolysis in gas form is absorbed by magnesium discs, which form stable compounds with hydrogen called magnesium hydride and enable it to be kept in solid form. Therefore, the hydrogen can be transported safely and made available to industrial users or be extracted from the magnesium discs and used as zero emission fuel to support electric mobility. Moreover, through the fuel cell, the hydrogen stored in magnesium discs can be also re-converted into electricity and re-directed into the grid when needed.

Toward the international final event by ARTI

Description:  After 5 years, INGRID project is coming to an end.

The test phase of the demonstrator pilot plant built in Troia is underway and the first results will be illustrated to the general public in the INGRID final event, that will take place on March 28th at ARTI Premises, Sala Agorà (Italy, Puglia).

During the international conference, all the project partners and those who shared the INGRID experience will talk about results of the demostrator testings possible replicability of the INGRID model. The idea is to demonstrate what is the impact in terms of environmental and economic sustainability. Moreover, thanks to the involvement of eminent international and national speakers, the event will also give the chance to discuss on smart grids and the opportunities from energy storage to achieve a smarter electricity grid and a more efficient energy distribution system.

Thanks to the INGRID project, the combination of the most advanced ICT technologies for real-time monitoring of smart distribution networks and storage of solid hydrogen solutions will enable the integration of renewable sources in the balance of energy supply and demand, with benefits from both environmental and economic point of view.

The pilot plant is the first icon of the INGRID’s legacy to Troia community and it will contribute to consolidate the image of the Puglia region as a leader in energy production from renewable sources and constantly committed to the protection of the environment and its territory.

The demonstration phase: tests designed and first results by ENG 

Description:  The INGRID Demonstration phase has started in February and will last till the end of the Project. During this period several tests have been designed to be performed. The tests span from single unit tests, aimed at proving the integration of each component, to complex business tests, which execute and simulates operational scenarios of the whole plant. As for the second kind of tests, which are meaningful to understand how the INGRID system works, eight group of tests have been identified:

  • Test 1 – Fill up all the HDSs 
  • Test 2 – Empty out all the HDSs
  • Test 3 – Fill up all the HDSs following a MV consumption profile 
  • Test 4 – Fill and empty the HDSs following a MV consumption profile 
  • Test 5 – Respond to real time LV generation request 
  • Test 6 – Provide full flexibility services at MV and LV to the DSO 
  • Test 7 – Fulfill H2 requests as soon as possible
  • Test 8 – Fulfill H2 requests following a MV consumption profile

The first two groups aim at defining how the plant react in stress conditions, and define its boundaries (max production time, ramp-up and ramp-down rates, etc.). The third, the forth and the fifth groups test how the plant can manage the storages to provide flexibility services either at MV or LV level. The sixth group will test how to provide flexibility services simultaneously at MV and LV level. The last two groups will test how to fulfill requests coming from the H2 market using the FC to simulate customer consumption.

All these tests are designed to be run in series or in parallel, and results will be interpreted as possibile scenarios for a fully operative plant running the INGRID system. The results are expected to match the mathematical model used by the EMS to perform its planning, and the first output demonstrated its reliability.

In the following figure, the results of 4 hours of tests during the 3rd day are reported, running Test 3. The blue line represents the set points sent by the EMS to the WE, the orange one represents the actual process value of the WE power consumption.

The interaction between the INGRID simulator and the Energy management System by TECNALIA

Description:  The INGRID project aims to exploit, on a large industrial real scale, a solid state hydrogen based energy storage technology, storing the excess of electricity in the form of hydrogen. The hydrogen, generated by electrolysis of water, is stored by absorption in Magnesium hydride disks, to be used for industrial purposed (open loop) or to generate electricity (close loop) when required.

The INGRID Energy Management System (EMS) decides when the hydrogen is generated, absorbed and desorbed to generate electricity according to different objective functions. However, before connecting the EMS to a real INGRID plant, a validation and tuning process has to be followed by the use of the INGRID Simulator. It simulates a real plant generating providing the state evolution of the plant components according on initial and boundary conditions. The former establish the initial state of the INGRID plant in time cero. The latter represent the external conditions that affect the proper operation to the plant such as the energy price, RES generation foreseen, 24 hydrogen and electric vehicle (EV) recharging demand, or the DSO energy absorption capacity.

The architecture of the INGRID simulator and its communication with the EMS is depicted in the following figure.

The main components of the INDGRID simulator are the water electrolyzer (WE), the hydrogen solid storage system (HSS) and the fuel cell module that generates the electricity (FC). They generate the evolution of the main process variables: the hydrogen level and the fuel cell hydrogen demand. Besides, other components of the simulators generate the boundary conditions:

  • The RES Simulator generates the excess of electricity considering wind turbines, solar panels and other energy sources. 
  • The Intelligent Dispatcher (ID) generates the energy demand for Electric Vehicle recharging according to different vehicle arrival and departure models. 
  • The Hydrogen module (H2 sale) generates the hydrogen demand and price profile and the 24 hour energy price.

Both data, process variables and boundary conditions, are sent periodically to the EMS that, through a TCP/IP real time bidirectional communication between the EMS and the INGRID Simulator.

INGRID - High-capacity hydrogen-based green-energy storage solutions for grid balancing
Work partially supported by European Community under the ENERGY programme of the 7th FP for RTD - project INGRID, contract 296012. The Author is solely responsible for the content of this paper. It does not represent the opinion of the European Community, and the European Community is not responsible for any use that might be made of data appearing therein.




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