Considerazioni inerenti le applicazioni nei Paesi in via di sviluppo

Riferendosi ai Paesi in via di sviluppo, per quanto riguarda l’elettrificazione di zone rurali, si può affermare che con buona probabilità l’architettura delle microgrid sarà genericamente più semplice. Inoltre i target di qualità in tale ambito sono solitamente meno restrittivi, anche perché il costo dell’energia non fornita in tali siti è piuttosto basso. Pertanto sistemi di protezione complessi e costosi potrebbero non essere ripagati dai maggiori introiti associati ad una maggiore affidabilità del sistema. Questi fattori, per quanto riguarda il sistema di protezione, implicano la possibilità di concentrarsi maggiormente sugli imprescindibili aspetti legati alla sicurezza d’uso ed alla salvaguardia degli utenti, ponendo lievemente in secondo piano gli aspetti inerenti la qualità. Rispetto ai paesi industrializzati, però, l’aspetto economico assume se possibile ancora più peso, in quanto si è accennato alle maggiori difficoltà nel reperimento dei capitali in tali situazioni.

Nel caso di assenza di sistema elettrico, la soluzione da adottare viene poi stabilita anche in base alla densità di popolazione e quindi di carico, in relazione alla valutazione dei costi e dei possibili ricavi; nel caso di aree remote sufficientemente popolate, la soluzione potrà essere con buona probabilità di tipo off-grid: in tale ottica, è importante considerare la presenza di generatori sincroni, come ad esempio gruppi diesel, di solito impiegati per compensare la natura aleatoria della generazione da fonte rinnovabile. In particolare, per microgrid con carichi limitati e taglia contenuta dei generatori, un opzione plausibile per la protezione nel funzionamento in isola potrebbe essere uno schema simile a quello proposto per il funzionamento in tale configurazione in [69], il quale consente di mantenere fusibili ed interruttori per applicazione domestiche, limitando il numero di relay digitali da impiegare.

111 Tale soluzione infatti garantisce la protezione da guasti mediante modulo di sottotensione, unito ad elementi direzionali per discriminare la direzione della corrente di guasto; l’assenza di sistema di comunicazione permette di contenere i costi, ed anche se tale assenza potrebbe comportare maggiori tempi di soluzione, ciò non implica comunque seri problemi data la limitata entità delle correnti in gioco nello scenario considerato. Al crescere del carico, e dunque della taglia dei gruppi diesel, è possibile optare per sistemi di protezione più tradizionali.

Anche in tale ambito è tuttavia necessario tener conto degli aspetti legati all’evoluzione del sistema elettrico: in previsione di un auspicabile sviluppo delle infrastrutture e quindi realizzazione della rete elettrica, l’interconnessione della microgrid reca con sé il problema della compatibilità. Se infatti le protezioni erano state originariamente concepite per il funzionamento in isola, con buona probabilità sarà necessario sostituirle in quanto non adatte a sopportare le nuove condizioni di corto in connessione alla rete. Alternativamente, è possibile che le caratteristiche di capability del sistema originario siano compatibili con il nuovo scenario, ma se ne debbano rivedere le tarature d’intervento e le strategie di coordinamento.

112

5. Conclusioni

Lo sviluppo e la diffusione di generazione distribuita a carattere rinnovabile porta con se numerosi vantaggi, quali aumento dell’affidabilità del servizio, riduzione delle perdite e delle congestioni in rete e potenziale nuovo stimolo alla competitività sul mercato dell’energia elettrica.

Si è dunque trattato in questa sede dei problemi legati alle protezioni nelle microgrid in confronto alle reti elettriche standard. In particolare, la bidirezionalità del flusso di potenza e l’alterazione del livello della corrente di guasto legati alla presenza di generazioni distribuita, compromettono il corretto funzionamento delle protezioni secondo i criteri di sicurezza, affidabilità e selettività.

Dall’analisi delle numerose soluzioni proposte, sia metodologie standard (differenziali, componenti di sequenza, distanziomentriche, etc.) che approcci relativamente recenti (onde progressive, intelligenza artificiale, sistemi Multi Agente), emergono le difficoltà che vi sono nel coniugare la quantità di variabili che caratterizzano il funzionamento della microgrid, quali la variazione dinamica della configurazione, la tipologia di generazione distribuita, la variabilità della posizione e del tipo di guasto, con le prestazioni richieste ad un adeguato sistema di protezione. In particolare, in ottica di una crescente diffusione di generazione distribuita di diversa natura, si devono individuare schemi efficienti sia per generazione sincrona che interfacciata mediante inverter, in grado di rilevare anche guasti ad elevata impedenza.

Il confronto proposto tra i vari schemi, evidenzia la necessità di utilizzare moderni sistemi di comunicazione per i più promettenti sistemi di protezione adattivi, in modo da garantire ridondanza e maggiore affidabilità, anche mediante mezzi ed azioni di backup in caso di fallimento delle comunicazioni. Si è poi osservato che le soluzioni future saranno presumibilmente caratterizzate da mix ottimizzati di tecniche tradizionali e schemi impieganti nuovi relay digitali, comandate da logiche anche basate su intelligenza artificiale.

Dal punto di vista economico della realizzazione delle microgrid e del loro sistema di protezione, si sottolineano le differenze tra le esigenze dei Paesi industrializzati e quelli in via di sviluppo, le quali portano ad ipotizzare diverse soluzioni da adottare: sviluppo di sistemi adattivi o Multi Agente per paesi industrializzati, schemi di sottotensione con elementi direzionali per microgrid in zone rurali distanti dalla rete nazionale, con adeguata densità di carico e taglia dei generatori.

Si conclude affermando che ulteriori passi avanti devono essere compiuti per far fronte alle limitazioni degli schemi proposti, in modo da renderli efficienti per tutti i tipi di guasto, inclusi quelli

113 ad elevata impedenza, in modo sensibile, selettivo, affidabile ed economicamente sostenibile; si evidenzia inoltre la necessità di modelli più precisi e dunque migliori software a tools per le simulazioni, il tutto orientato alla futura realizzazione di sistemi di protezione per microgrid, in grado di garantire sia l’incolumità che la minima interruzione della fornitura dell’energia elettrica per l’utente finale.

114

Ringraziamenti

Quando ci si iscrive ad ingegneria difficilmente si ha chiaro a cosa si va incontro: che non sarà facile lo si sa fin da subito, che non sempre sarà bello ci se ne accorge dopo un po’, ma la soddisfazione vera, ecco, quella la si comprende solo alla fine. Che poi sia solo un piccolo traguardo, nonché un punto di partenza per qualcosa di decisamente più importante, è un dettaglio del quale spero di poter parlare con altrettanta soddisfazione un giorno.

Benché sia ancora convinto che sarà la bellezza a salvare il Mondo, non ho dubbi che il progresso del lato buono della tecnica e dell’ingegneria siano determinanti per il progresso della società. Chissà che anche io non riesca a dare un contributo, pur piccolo che sia.

Ringrazio il mio relatore, il Prof. Davide Poli, per avermi dato la possibilità di conoscere ed approfondire una tematica dalle prospettive estremamente interessanti, le quali hanno contribuito a rinnovare la mia passione per lo studio della materia.

Un ringraziamento particolare all’Ing. Davide Fioriti, coetaneo nonché ex compagno di corsi, per la disponibilità, la pazienza ed il supporto, al quale auguro il proseguimento di una carriera che non fatico ad immaginare ricca di traguardi e soddisfazioni.

Grazie “all’Università”, che mi ha insegnato a pensare e riflettere.

Grazie agli amici di sempre, a quelli nuovi conosciuti durante i corsi, grazie a chi c’è e a chi c’è stato, a chiunque mi abbia accompagnato in questo percorso: breve o lungo che sia stato il tratto assieme, se sono arrivato infondo lo devo sicuramente anche a voi.

Grazie infine alla mia Famiglia, ciò che di più prezioso ci sia, Babbo, Mamma e Ilaria: qualsiasi cosa di buono abbia fatto o riuscirò a fare in vita mia, sarà sempre e soprattutto per voi.

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