Iniziamo parlando di quella che risulta essere una delle cause di questo stravolgimento che sta affrontando e dovrà affrontare il sistema: la Generazione Distribuita.
Ai sensi della Delibera ARG/elt 223/106 sul monitoraggio della GD sul territorio all’anno 2009, si definisce Generazione Distribuita:
“l’insieme degli impianti di generazione con potenza inferiore a 10MVA”
Una visione negativa del fenomeno è tipica dei distributori i quali tendono a non vedere in modo positivo la GD, continuando a sottolinearne gli aspetti legati ai rischi che essa porta e ai costi elevati, tralasciando invece il fatto che essa può portare anche a riduzione delle perdite, riduzione dei buchi di tensione, miglioramento della qualità del servizio, ecc. Fortunatamente però il nostro sistema di distribuzione è di primo livello. Esso ha, infatti, raggiunto negli anni, grazie ad interventi quali l’adozione del neutro compensato, il telecontrollo e l’automazione delle reti, un’affidabilità notevole ed un’eccellente qualità del servizio. La decisione presa di attuare delle modifiche è stata spinta, ancora una volta, per incentivare lo sfruttamento delle fonti rinnovabili che hanno però portato con sé uno stravolgimento del sistema in quanto questo è stato pensato in un’ottica di flussi unidirezionali.
L’impatto più importante che la GD viene ad avere sul sistema elettrico, al di là dell’aspetto tecnico, è quello che vede un notevole aumento dei costi di incentivazione7
, di investimento, di manodopera e manutenzione, oltre ai costi di produzione del resto del parco impianti (che non conoscono la produzione dei generatori distribuiti sul territorio). Quest’ultimo aspetto è molto rilevante in quanto è necessario disporre di una adeguata capacità programmabile che permetta di soddisfare il carico anche quando i carichi intermittenti (di solito quelli da FER) non sono in grado di coprire la richiesta. È chiaro allora che i costi di produzione di questi impianti con capacità programmabile tendono a salire dal momento che è molto facile scivolare in un problema di sovradimensionamento dell’impianto che poi è chiamato a produrre un numero molto limitato di ore in un anno.
Similmente a quanto accade per i costi di produzione, aumentano anche i costi legati alla previsione della riserva rotante che va pensata in quantitativi maggiori. Analogamente a prima, il dovere andare a preveder un aumento della riserva rotante a causa dell’intermittenza dei generatori da FER, porta con sé un aumento dei costi anche legati al fatto che un aumento della riserva implica un aumento di impianti tradizionali che lavorano a carico parziale, sempre pronti a saldare il gap di potenza chiesta. Ultimo importante aumento dei costi è dato dallo sbilanciamento provocato dalla generazione aleatoria apportata dalle FER.
In tutto questo contesto la GD è però anche l’unica via percorribile per raggiungere gli obiettivi di incremento della produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile e di riduzione delle emissioni di gas climalteranti. La GD, intesa come generazione da fonte
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Definizione identica viene data nelle Delibere AEEG precedenti: ARG/elt 81/10 per gli anni 2007-2008, ARG/elt 25/09 per l’anno 2006, ARG/elt 328/07 per l’anno 2005, ARG/elt 160/06 per l’anno 2004.
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Il famoso Conto Energia introdotto con la Direttiva 2001/77/CE, recepita dal nostro governo col Decreto Legislativo 387/2003 e poi rivisto con il Decreto Ministeriale del 6 Agosto 2010.
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rinnovabile (compresa la microgenerazione8 a livello di rete di distribuzione), porta con sé numerosi vantaggi dal punto di vista delle reti elettriche, oltre al beneficio sull’impatto ambientale già accennato.
Tra i tanti aspetti positivi i più importanti sono:
La disponibilità d’energia pulita a costi marginali nulli o quasi;
Diminuzione delle perdite di trasmissione: il fatto di avere una produzione d’energia in prossimità delle utenze sempre maggiore, permette di andare a ridurre il vettoriamento d’energia, con una conseguente riduzione delle perdite e al contempo facendo sì che siano meno urgenti gli interventi di sviluppo sulla rete (di solito molto costosi);
Un ultimo grosso vantaggio è quello di avere, sparse per la rete, delle isole di produzione e carico che sono in grado d’autosostenersi anche in caso d’importanti guasti sulla rete primaria;
Chiaramente la GD ha anche numerosi svantaggi, infatti, la connessione alla rete di distribuzione MT di molti impianti da fonte rinnovabile quali impianti eolici o fotovoltaici, ha portato ad un notevole stress gli ormai vecchi modelli di rete elettrica (non in grado di far fronte ad elevati flussi di energia bidirezionali) sia da un punto di vista delle protezioni che della capacità di trasporto.
Questi sono legati a tre aspetti fondamentali:
Produzioni intermittenti d’energie, non modulabili e di cui non è possibile prevedere l’andamento. Questo ha fatto sì che aumentassero sempre più i problemi di gestione dei flussi di potenza e dei margini di riserva per far fronte alle fluttuazioni sempre più ingenti del carico;
Sviluppo dei mercati elettrici nei paesi industrializzati, con la conseguente dismissione degli oramai datati sistemi integrati di produzione e trasmissione; L’aumento dell’energia trasportata, in relazione ad uno sviluppo della rete che invece non ha seguito lo stesso trend di crescita, ha portato la rete a lavorare al limite della propria capacità. Questo chiaramente porta con sé notevoli disservizi, con conseguenze talvolta rilevanti;
A questi primi tre aspetti negativi, si aggiunge che essa determina anche dei grossi problemi alla rete da un punto di vista strettamente tecnico, infatti, la connessione alla rete di un impianto di GD può determinare:
Incremento dei livelli di corrente di cortocircuito e la perdita di selettività delle protezioni (o scatto intempestivo in cabina primaria);
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IL CAMMINO ITALIANO VERSO LE SMART GRIDS
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Figura 2. 2 - Generatore contribuisce alla corrente di cortocircuito e determina perdita di selettività con scatto intempestivo in cabina primaria.
Problemi con la regolazione della tensione: difficoltà nel mantenimento dei profili di tensione al variare dei flussi immessi nella rete;
Figura 2. 3 - Problemi di variazione del profilo di tensione in una rete con GD (blu) rispetto a rete passiva (rossa).
Possibili formazioni di isole indesiderate (islanding) qualora il flusso di potenza sia diretto verso il trasformatore di cabina e al contempo le protezioni, ad esempio in AT, aprano;
Figura 2. 4 - Nascita dell’islanding.
Tale fenomeno può portare rischi alla sicurezza di funzionamento, sulla ricerca dei tratti guasti, sulla PQ e su possibili sfasamenti che complicano una richiusura eventuale delle protezioni.
Possibilità di transitori elettromeccanici e di fenomeni di instabilità dinamica dei generatori rotanti;
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Figura 2. 5 - Nascita di una corrente inversa rispetto al flusso convenzionale9.
Infine è da sottolineare che la generazione distribuita ha dalla sua la possibilità di sfruttare risorse energetiche altrimenti non utilizzabili, oltre al fatto che si è rilevata una notevole convenienza energetica da parte della cogenerazione e una necessità d’integrazione della capacità di trasporto della rete. A tutto ciò si aggiunge la possibilità che in futuro la GD possa essere soggetta ad un importante sistema d’incentivazione. Essa è aiutata (e lo sarà ancora in futuro) anche dal fatto che il singolo utente che voglia usufruire delle nuove tecnologie in campo energetico e voglia installare presso la sua proprietà un impianto sia esso fotovoltaico od eolico, con un certo sistema di incentivazione e la possibilità di collegarsi alla rete qualora vi sia una sovraproduzione di energia rispetto all’uso di cui necessita, lo può fare senza troppi problemi. In questo modo è possibile una più semplice localizzazione dei piccoli impianti. Inoltre la GD ha il grossissimo vantaggio di avere tempi d’installazione molto ridotti e questo aumenta la sua incisività se si considera che negli anni i costi legati alla GD si sono ridotti a differenza di quelli di trasmissione e distribuzione che sono cresciuti.