Remotizzazione avanzata di servizi ICT per la gestione e manutenzione a distanza di un impianto solare a concentrazione ibrido realizzato in Egitto

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1 Remotizzazione avanzata di servizi ICT per la gestione e manutenzione a distanza di un impianto solare a concentrazione ibrido realizzato in Egitto T. Crescenzi, A. Giaconia, G. Napoli, R. Grena (ENEA, Divisione DTE-STT, Roma) S. Migliori, M. Mongelli, F. Iannone, A. Quintiliani, M. Celino (ENEA, Divisione DTE-ICT, Roma) Introduzione Grazie al progetto MATS nel 2017 entrerà in funzione in Egitto un impianto solare a concentrazione per la produzione di elettricità, calore, raffreddamento e acqua dissalata, utilizzando l energia solare integrata con altre fonti energetiche localmente disponibili per garantire continuità nella produzione di energia. Un sistema di remotizzazione avanzata di servizi ICT permetterà la gestione e la manutenzione a distanza del impianto tramite una visione integrata all interno di un Laboratorio Virtuale. Il Laboratorio sarà una sala controllo arricchita da servizi di gestione dati, visualizzazione e analisi tramite supercomputer per massimizzare il controllo dell efficienza complessiva. Il progetto MATS L ENEA coordina il progetto europeo MATS (Multipurpose Applications by Thermodynamic Solar) per la realizzazione di un innovativo impianto ibrido CSP (Concentrating Solar Power) in Egitto. Il progetto MATS è stato finanziato dalla Commissione Europea nell ambito del VII Programma Quadro (FP7/ , Contratto n ). L impianto CSP, che nella sua interezza coprirà un area equivalente a tre campi di calcio (comprendente collettori solari con superficie captante complessiva di metri quadri), è realizzato in un area desertica vicina ad Alessandria d Egitto, e rappresenta una sfida tecnologica sotto diversi punti di vista. Infatti permette la cogenerazione di calore e potenza elettrica nel range dei 1-5 MW termici combinando tecnologie altamente innovative per quanto riguarda i componenti, lo sfruttamento del calore in eccesso e l integrazione con altre fonti di energia rinnovabili. In particolare l impianto CSP si basa sull utilizzo di una miscela di sali come fluido vettore del calore e per il suo immagazzinamento, secondo la tecnologia del Solare Termodinamico sviluppata negli ultimi 15 anni dall ENEA. L integrazione di diverse tecnologie, come schematizzato in Fig. 1, quali un nuovo sistema di accumulo termico integrato con il generatore di vapore, un dissalatore, un riscaldatore ausiliario a metano (o biometano), rendono l impianto estremamente flessibile e capace di una produzione continua di calore e, quindi, di tutti i servizi richiesti, indipendentemente dalla effettiva disponibilità della radiazione solare.

2 Figura 1. Schema concettuale dell impianto MATS In Fig. 2 sono riportati uno schema a blocchi dell impianto e alcuni parametri di riferimento sulla capacità delle singole unità. Dallo schema riportato in Fig. 2 si può osservare come la elevata flessibilità comporta la messa in esercizio di diverse unità di processo e tecnologie mutuamente collegate. L intero processo è controllato attraverso procedure sviluppate e implementate all interno di un sistema di controllo automatico in grado di gestire l efficiente funzionamento sia in condizioni ordinarie che di emergenza. La messa in funzione e la successiva gestione dell impianto MATS sarà seguita localmente da personale egiziano che verrà opportunamente formato e sarà costantemente in contatto con i colleghi europei esperti delle tecnologie installate. La formazione del personale locale, il monitoraggio dell impianto nonché la sua gestione e manutenzione avverrà sfruttando tecnologie di remotizzazione sviluppate in ENEA nel settore dell ICT nell ambito di diversi progetti europei e nazionali. Viene sviluppato un apposito simulatore di processo per prevedere le prestazioni dell impianto. Tale simulatore, realizzato a partire dai modelli caratteristici per le singole unità e validato durante l esercizio dell impianto dimostrativo in Egitto, sarà uno strumento per studi di fattibilità, tra cui la valutazione di potenziali sviluppi commerciali della tecnologia applicata in contesti reali.

3 Figura 2. Schema a blocchi, tecnologia e parametri di riferimento dell impianto MATS. L infrastruttura ICT di remotizzazione L ENEA si caratterizza per una infrastruttura ICT che, appoggiandosi sulla rete interna ENEAGRID, permette l accesso uniforme e trasparente a servizi distribuiti geograficamente sui sei centri di calcolo ENEA che ospitano computer ad alte prestazioni, server di visualizzazione, software scientifici, databases, strumenti di gestione e messa in sicurezza dei dati, strumenti per la formazione e il web. Al fine di mettere a sistema l uso integrato di tecnologie e competenze a supporto della ricerca e dell industria, L ENEA ha realizzato una serie di Laboratori Virtuali tematici. Ogni Laboratorio Virtuale è dotato di un portale sia per l accesso web alle risorse di calcolo che per essere da gateway per la strumentazione condivisa e da contenitore per i tool e gli stream delle audio/video conferenze. Gli utenti, previa autenticazione, possono partecipare via web attivamente alle campagne di acquisizione, visualizzare i dati ed interagire con il laboratorio durante l esecuzione delle stesse, discutere dei risultati ottenuti con i partner dei progetti, interagire con il personale tecnico dell impianto, accedere a documenti, pubblicazioni, software e tool di calcolo, ai dati sperimentali e visualizzare i risultati in tempo reale e, ove previsto, prendere il controllo da remoto di strumenti ed apparecchiature. Il protocollo Kerberos 5 e le Access Control Lists di OpenAFS concorrono nella costituzione di un sistema integrato di controllo delle autenticazioni verso l intero sistema, e delle autorizzazioni sull utilizzo delle risorse. L accesso da remoto alle sperimentazioni e all utilizzo delle risorse grafiche ed ai software per il calcolo scientifico disponibili sui supercomputer HPC ENEA avviene mediante l interfaccia grafica FARO, sviluppata in ENEA. Per ragioni di sicurezza tutte le macchine di controllo ed acquisizione dati dei laboratori devono essere sconnesse dalla WAN e da Internet. Quindi impianti e strumenti vengono remotizzati

4 interponendo una macchina bridge tra la LAN di laboratorio l ambiente esterno che ha l incarico di replicare i dati in AFS, di consentire la condivisione dei pannelli di controllo delle apparecchiature, di permettere la fruizione live dei dati in corso di acquisizione e di effettuare azioni di firewalling e routing quando agisce da ponte tra l area riservata e Internet. Il controllo remoto della strumentazione viene invece ottenuto mediante appositi pad USB che comunicano via TCP/IP con la strumentazione nella LAN di laboratorio. La visualizzazione remota del desktop della macchina di controllo impianto della LAN e la visualizzazione di dettagli o inquadrature d ambiente delle sale prove, avvengono attraverso lo stream di telecamere mediante tecnologia Flash (Adobe Connect e Adobe Flash Media Server). Il sistema di condivisione delle campagne di misura basato sull architettura dominata E3S (ENEA Staging Storage System) rende i dati sperimentali fruibili in streaming da web e accessibili in tempo reale agli utenti autorizzati mediante tecnologia Dataturbine, quindi salvati in aree di staging su OwnCloud periodicamente ed automaticamente sincronizzate su aree di storage in cartelle AFS/GPFS. La tecnonologia E3S, mediante una piattaforma omogenea, consente, inoltre, di gestire, archiviare e condividere dati eterogenei prodotti da laboratori diversi geograficamente distribuiti su diversi siti e che lavorano su progetti comune. Per l impianto MATS è stato sviluppato un Laboratorio Virtuale la cui infrastruttura dati è riportata in Fig. 3. L architettura di remotizzazione è aperta e flessibile sia per seguire i cambiamenti che avverranno durante la vita dell impianto e sia per replicarla su altri impianti anche di diversa tipologia. L infrastruttura di Fig. 3 prevede che i dati acquisiti sull impianto vengano trasferiti in un area di storage, mediante la sincronizzazione con lo spazio dedicato in ENEAGRID. Una fase intermedia permette di arricchire i dati grezzi accoppiandoli con altre informazioni provenienti da elaborazioni sofisticate su supercomputer oppure con dati precedenti per analisi specifiche. Il Laboratorio Virtuale dedicato all intero progetto permette l accesso web all infrastruttura di remotizzazione e ai dati nel cloud ENEA e realizza una sala controllo smart dell intero impianto.

5 Figura 3. Schema dell infrastruttura di remotizzazione Conclusioni e prospettive E in fase di compleatamento e messa in esercizio un impianto ibrido solare in un contesto reale come quello Nord Africano. L impianto dimostra la fattibilità di accoppiare diverse tecnologie energetiche per rispondere a precise richieste industriali ottimizzando le risorse a disposizione. Un sistema di monitoraggio remoto avanzato permette la gestione diretta e la manutenzione completa dell impianto permettendo di ridurre costi e tempi di intervento.