10 Agosto 2021

Traghettare le reti elettriche verso la transizione

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La debolezza infrastrutturale rappresenta una zavorra per il rilancio del nostro Paese. Occorrono politiche incisive per il loro ammodernamento. Ma le risorse sono sufficienti? Quanto è stato fatto e quanto manca in termini di investimenti? Proponiamo un estratto dell’articolo “Infrastrutture idriche ed energetiche: priorità per il rilancio economico” pubblicato su ENERGIA 2.21 in cui Giuseppe Parise, Professore Già Ordinario di Impianti elettrici di distribuzione e utilizzazione (Sapienza, Università di Roma) si focalizza sulle reti elettriche e sulle azioni che occorrono per traghettare il settore elettrico nella transizione energetica e nella digitalizzazione senza tralasciare la continuità del servizio. Arriva in aiuto l’Internet of Things (IoT) che permette la realizzazione di microreti per l’organizzazione dei più importanti poli di assorbimento elettrico

L’arretratezza delle infrastrutture strategiche nazionali rappresenta un forte vincolo per il rilancio economico dell’Italia. Le risorse destinate al loro ammodernamento non sono sufficienti a garantire la competitività del Paese, specie in vista delle enormi sfide imposte dalla transizione energetica.

Ne parla in maniera dettagliata l’articolo pubblicato su ENERGIA 2.21 che presenta alcuni risultati dello studio sulle Infrastrutture di base dell’Osservatorio sulle Imprese della Sapienza, Università di Roma. In questo estratto, focalizziamo l’attenzione sulle reti elettriche e le relative opportunità di progresso. Dove direzionare gli investimenti? Quali tecnologie risultano prioritarie per traghettare le reti elettriche verso la transizione energetica?

“La transizione energetica può consentire un’evoluzione epocale delle reti elettriche e facilitare la costituzione di microreti elettriche (microgrid) con il recupero e riconversione dell’esistente. L’utilizzo dell’energia elettrica può emanciparsi da distribuzione, trasmissione e generazione. Può nascere una notevole spinta a ricerca e industrializzazione di componenti nuovi.

Si determinano opportunità di: pianificazione per l’esercizio di reti e impianti; progettazione permanente di recupero manutentivo delle strutture esistenti con architetture nuove (quale quella di un sistema elettrico di ripartizione) che richiedono la riconversione dall’esistente obsoleto alla nuova prestazione.

Questa topologia elettrica prevede una distribuzione flessibile a configurazione variabile per la continuità di servizio, alimentata da almeno due punti di prelievo dalla rete, indipendenti e attivi (attualmente non consentiti), da fonti rinnovabili e sistemi locali di emergenza, continuità e accumulo, assistita da una gestione intelligente dell’energia mediante sistemi di Building Automation and Control (BAC) con piani di esercizio stagionale/giornaliero.

La transizione energetica apre enormi opportunità per la progettazione di nuove architetture in sostituzione dell’esistente obsoleto

Si possono prevedere: sistemi di distribuzione non convenzionali con livelli di tensione speciali (anche in corrente continua); un potenziamento della sicurezza elettrica in particolare nei complessi residenziali (sistema TN locale ad isola con una propulsione per l’industria produttrice di trasformatori speciali); l’istituzione (nuovo servizio pubblico) della distribuzione urbana della messa a terra di sicurezza.

La produzione di energia da fonti rinnovabili non programmabili richiede la liberalizzazione della utilizzazione energetica. È indispensabile una svolta radicale per la necessaria transizione ecologica con la stesura di un testo unico regolatorio, assolutamente nuovo, a zero-vincoli temporali e zero-parametri discriminatori, per cui le utenze elettriche sono da identificare in base alle caratteristiche di assorbimento e non in base all’utente.

La costituzione di poli di assorbimento, come comunità di utenze, è indispensabile per raggiungere i valori di soglia costi-benefici, in termini sia di potenza impegnata da gestire, sia di energia da utilizzare. Infatti, gli interventi di efficienza energetica, generazione da fonti rinnovabili e utilizzo razionale dell’energia devono arrivare ad auto-incentivarsi e comportare effettivi risparmi proficui per la comunità locale e le strategie nazionali.

La costituzione di poli di assorbimento, come comunità di utenze, è indispensabile per raggiungere i valori di soglia costi-benefici che permettano a rinnovabili e interventi di efficienza di auto-incentivarsi

Considerato che le fonti rinnovabili sono capaci di produrre a bassa densità di potenza e hanno la specificità di essere «generazioni distribuite» sul territorio, la loro produzione deve poter aggregare utenze perché sia impegnata a livello locale, perseguendo la condizione di comunità di utilizzazione a energia quasi zero (assorbita dalla rete). In tal modo, le microreti devono restare essenzialmente aree di solo carico per la rete, evitando i problemi di congestioni e disservizi evidenziati da Terna e da Enel.

L’utilizzazione elettrica viene ad assumere un ruolo evoluto dalla distribuzione e trasmissione. La generazione centralizzata sarà di vitale supporto a servizi essenziali e svolgerà la funzione di banca dell’energia per le microreti.

In prospettiva, per il conseguimento di obiettivi di qualità, continuità, risparmio energetico e tariffario, con l’ausilio dell’Internet of Things (IoT), i poli più importanti di assorbimento elettrico devono organizzarsi in microreti, quali grossi centri commerciali, ospedali, aeroporti, porti. In tutti i casi, l’area di utilizzazione è delimitata dal nodo comune di alimentazione, a prescindere dalla proprietà del nodo stesso.

Nelle realtà più significative, la nuova regola tecnica, da redigere con la partecipazione equilibrata degli interessati, deve favorire e promuovere l’approccio place-based della più completa partecipazione di tutti gli attori alla pianificazione energetica e alla sua più efficace e coordinata attuazione.

Una regolazione bizantina e burocratica ostacola la realizzazione di microreti dei poli più importanti di assorbimento elettrico che potrebbero organizzarsi tramite la tecnologia IoT

La normativa regolatoria attuale, estremamente numerosa, bizantina e burocratica, non va assolutamente in tale direzione. I porti, ad esempio, si presentano ormai come aree primarie industriali-commerciali, idonee a gestire senza intermediazione un allaccio sulla rete di alta tensione e magari alla realizzazione di una centrale elettrica in area.

I sistemi di ricarica di veicoli elettrici pongono numerosi problemi di dimensionamento e saturazione delle cabine elettriche esistenti. Il parcheggio elettrificato va integrato nella microrete locale dell’attività principale cui è asservito (commerciale, cultura-spettacolo, sportiva, residenziali).

È da escludere una gestione separata, addirittura per colonnine singole o a gruppi, poiché un ruolo importante è proprio svolto da una gestione integrata della ricarica dei veicoli con il carico complessivo delle attività connesse.

Altro esempio rilevante di comunità energetiche: i complessi e gli edifici residenziali vanno efficacemente promossi nella costituzione di microsistemi.

La digitalizzazione, la banda larga e le reti di comunicazione 5G promuoveranno la diffusione dell’IoT, della blockchain. L’impatto dell’IoT sull’utilizzo dell’energia elettrica può consentire un’evoluzione epocale delle reti elettriche. Tale evoluzione consiste nella possibilità per le utenze di costituire microreti dinamiche che non necessitano di infrastruttura, con capacità di delega nel programmare il loro funzionamento.

L’IoT, coadiuvato dallo sviluppo della digitalizzazione, della banda larga e delle reti di comunicazione 5G, può consentire un’evoluzione epocale delle reti elettriche

Possono così incardinarsi progressivamente a sistema di macrorete virtuale di gigawatt, acquisendo un nuovo ruolo tra i macrosistemi tradizionali della distribuzione, trasmissione e generazione. L’IoT promuove la costituzione di cluster di «cose abilitate a comunicare», come gli elettrodomestici.

L’interazione delle apparecchiature elettriche favorisce la loro «socializzazione» in sostituzione del loro funzionamento «isolato». La loro migliore integrazione richiede una revisione dei profili di carico per un funzionamento flessibile e nuovi linguaggi. Quindi, un notevole impatto positivo si potrà avere sul rinnovamento della produzione delle apparecchiature elettrodomestiche.

In conclusione, il settore elettrico è fondamentale nella fornitura di energia alla società e nella garanzia di continuità per tutti i servizi strutturati, virtuali, dinamici. Per questa ragione, reti e microreti devono essere resilienti. La continuità del servizio richiede investimenti che devono recuperare l’efficienza dell’esistente e garantire uno sviluppo ridondato della rete nazionale su tutto il territorio, anche considerando l’elevata sismicità italiana.

Strutture strategiche quali ospedali, centri di elaborazione dati, stazioni ferroviarie, aeroporti, porti, sono rilevanti in condizioni normali e più rilevanti in situazione di eventi sismici. A seconda del livello di tutela, sono individuati criteri meccanici ed elettrici di progettazione e recupero dei sistemi, scelta e adeguamento dei componenti, dimensionamento e installazione, essenziali non solo in emergenza, ma anche nell’esercizio ordinario.

Proteggere la continuità del servizio richiede investimenti per recuperare l’efficienza dell’esistente e garantire uno sviluppo ridondato della rete nazionale su tutto il territorio

Notevole impulso potrà avere la ricerca per la qualificazione sismica dei componenti elettrici e dei modi di posa in edifici di ogni tipologia. Nelle aree esposte a sisma o altre catastrofi, dove le vie di comunicazione stradali-ferroviarie sono facilmente vulnerabili, così come le altre reti, devono essere prescelte strutture da equiparare a quelle strategiche, quali scuole, chiese, alberghi e siti residenziali, per una funzione speciale da svolgere come rifugio sicuro-funzionale per la collettività, in altre parole, «castelli energetici».

Tali strutture, con apposito piano programmatico, vanno predisposte anche alla funzione reversibile di utente attivo in emergenza, per l’alimentazione di altri impianti interconnessi tramite la rete locale a monte, se rimasta disponibile”.


Il post è un estratto dell’articolo Infrastrutture idriche ed energetiche: priorità per il rilancio economico (pp. 58-65) di un gruppo di docenti dell’Università Sapienza composto da Domenico Borello, Alessandro Corsini, Riccardo Gallo, Francesco Napolitano e Giuseppe Parise pubblicato su ENERGIA 2.21.

Il paragrafo sulle reti elettriche da cui è tratto l’estratto è stato scritto da Giuseppe Parise, Professore Già Ordinario di Impianti elettrici di distribuzione e utilizzazione, Sapienza, Università di Roma.


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Foto: Renan Kamikoga / Unsplash

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