Università degli Studi di Bologna
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea specialistica in Ingegneria Gestionale
Esame di
PRINCIPI DI ENERGIA ELETTRICA LS
Professor Francesco Negrini
La generazione distribuita di
energia: decentramento, Smart Grid
e democrazia energetica
Lavoro svolto da Vincenzo Vattimo
A.A 2008/2009
Agenda
•Attuale sistema di distribuzione
•Problemi dell’attuale sistema
•La generazione distribuita
•Le Smart Grid
•Il progetto U.S.A. e Europeo per l’implementazione
delle Smart Grid
L'attuale sistema di distribuzione dell’energia
Le reti elettriche “tradizionali” sono state concepite per trasportare
energia da un numero limitato di punti di immissione ad un gran
numero di consumatori.
La necessità di realizzare grandi centrali, nonché tralicci per distribuire
l’energia elettrica a milioni di persone, rendeva per così dire “naturali” i
monopoli energetici.
•Generazione centralizzata
•Flusso unidirezionale
dell’energia
•La generazione segue il carico
•Gestione basata su dati storici
•Accessibilità alla rete limitata
per i nuovi produttori
I problemi dell’attuale sistema di distribuzione
•Obsolescenza delle linee
•I vincoli imposti ai transiti di potenza tra Paesi
confinanti o tra zone di uno stesso Paese
•Le reti sono state concepite e progettate per un
servizio di tipo passivo
•Lo sviluppo di nuove forme di produzione di
energia, ovvero le fonti rinnovabili:
incremento dei livelli di corrente di
cortocircuito e la perdita di selettività delle
protezioni in corrispondenza a guasti sulla
rete;
tensione non più controllabile
Gli impianti da fonte rinnovabile sono
considerati sorgenti intermittenti di
elettricità
La Generazione Distribuita
Si basa su unità produttive
(campi
eolici,
fotovoltaici,
centrali
a
biomasse,
cogeneratori) di piccole-medie
dimensioni
•Minore costo di distribuzione
•Generazione da fonti rinnovabili
•Maggiore efficienza produttiva
•Flusso multidirezionale dell’energia
•I consumatori diventano anche
produttori
La rete elettrica cambia completamente ruolo e funzioni. E‘ destinata
trasformarsi da rete "passiva” a "attiva" e "intelligente" (smart grid),
capace di gestire e regolare più flussi elettrici che viaggiano in maniera
discontinua e bidirezionale.
Le reti elettriche intelligenti. Le Smart Grid
Una Smart Grid costituita da una serie di “mini-reti”, ove chiunque può
produrre localmente energia e utilizzarla per le proprie esigenze.
Al tempo stesso, grazie alla tecnologia dei contatori intelligenti, il flusso
energetico deve poter avvenire in senso bidirezionale: ossia, i produttori
locali potranno attingere dalla rete principale o usufruire di essa per rivendere
all'ente erogatore la propria produzione di energia elettrica.
Caratteristiche essenziali di una Smart Grid
•Capacità di integrare in rete generazione elettrica centralizzata e
diffusa;
•Immissione in rete a pari condizioni di generazione costante,
variabile e intermittente;
•Interconnessione con altre reti di servizi e flussi di potenza;
•Capacità di autoanalisi e evitare congestioni e garantire maggiore
affidabilità, sicurezza e qualità del servizio;
•Disponibilità di informazioni in tempo reale sia per i produttori, sia
per i clienti finali;
•Possibilità per i clienti finali di effettuare scelte che interagiscano
con il sistema;
•Capacità di quantificare e ricompensare i comportamenti e le scelte
virtuose dei clienti;
•Architettura di connessione globale (simile a Internet) di
“intelligenza distribuita” e flussi di potenza;
Problematiche delle Smart Grid
•Difficoltà nell’adeguamento delle attuali infrastrutture elettriche;
•Lunghi tempi di realizzazione;
•Vincoli tecnici per il controllo dei generatoti remoti, previsione della
produzione e gestione dei flussi di energia;
•Mancanza di accordi politici.
•Elevati investimenti nelle reti ICT;
•Elevata complessità del software per la gestione dei flussi energetici
Nel software le Smart Grid
hanno trovato il principale
ostacolo
Rischi
la natura delle Smart Grid, non troppo dissimile dal Word Wide Web, la
renderebbe vulnerabile agli attacchi dai cyber criminali, i quali
potrebbero condurre a dei veri e propri black-out.
U.S.A.: Progetti di Implementazione Smart
Grids
Il neopresidente Barack Obama il 23 febbraio 2009 ha approvato lo
“Stimulus Plan”, un piano per risanare l’economia dalla crisi e reinvestire
in vari settori dei servizi, tra cui l’energia.
“Grid Vision” 2030 del Doe
Si basa su 3 principali strutture:
•A
national
electricity
“backbone”:
Collegamento Nazionale di tutti i siti
potenzialmente produttivi attraverso cavi
ad alto voltaggio.
•Regional interconnections, che include
Canada e Messico: La spina dorsale del
sistema costituito da cavi di trasmissione
ad alta capacità che collegano la costa Est
a quella Ovest, cosi come Canada e
Messico.
•Local, mini and Micro-grids: Collegamento
locale di generatori di piccola taglia,
modulari, integrati o in sistemi isolati,
situati vicino al carico dell’utente. Il
sistema locale è collegato al sistema
regionale
ADDRESS. Il progetto Europeo per le Smart
Grid
In Europa non è ancora passata nessuna legge riguardo le Smart Grid, però
la Commissione Europea prevede di investire €750 miliardi nei prossimi
trent’anni con il progetto ”European Smart Grids Technology Platform”,
In vista di una progressiva liberalizzazione del mercato europeo
dell’elettricità nasce il progetto ADDRESS (Active Distribution networks
with full integration of demand and distributed energy resources) inserito
nella piattaforma europea delle Smart Grids e attuato da un consorzio di 25
associati di 11 paesi europei, provenienti principalmente dal mondo
dell'impresa elettrica e della ricerca.
Iniziato il 1 settembre del 2008, ha una durata di 4 anni
Obiettivo: avviare e sviluppare un quadro completo commerciale e di regole
per lo sviluppo della domanda attiva di energia elettrica.
La proposta Tedesca
Il governo tedesco ha commissionando uno lo studio di fattibilità, che
dovrebbe essere l’asse principale della Super Smart Grid Europea, ossia il
collegamento tra Germania ed Italia, fino alla Tunisia.
Questa proposta vedrebbe l’Italia come ponte di collegamento per collegare
l’energia eolica del Mare del Nord, con quella eolica e solare del Nord
Africa. Solo in quest’ultimo si ha una di circa 400.000 TeraWatt all’anno.
Conclusioni
Spesso vengono messe in secondo piano le implicazioni sociali e politiche
connesse a una rivoluzione energetica di questa portata.
Nella prospettiva di un graduale decentramento della produzione energetica
nelle mani di milioni o miliardi di piccoli produttori, viene meno il ruolo e la
stessa ragion d’essere dei grandi gruppi energetici, che con le loro lunghe
catene di approvvigionamento delle risorse rappresentano il principale
elemento di rigidità e di conflitti all'interno dell’economia globalizzata
A mio avviso la scelta di “regionalizzare” l’economia energetica oltre ad
assicurare uno sviluppo locale davvero sostenibile, favorisce una progressiva
autonomia politica dai paesi produttori.