P n LE PROBLEMATICHE DI AFFIDABILITÀ NELLE RETI IBRIDE DI DISTRIBUZIONE ENERGIA E SOSTENIBILITÀ PER LA PUBBLICA AMMINISTRAZIONE.

(1)

Ing. Giovanna Adinolfi

LE PROBLEMATICHE DI AFFIDABILITÀ NELLE RETI IBRIDE

DI DISTRIBUZIONE

21 Aprile 2021

ENERGIA E SOSTENIBILITÀ

PER LA

PUBBLICA AMMINISTRAZIONE

-

UNIONEEUROPEA Fondo Sociale Europeo

il

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Fondo Europeo di Sviluppo Regionale ^Agenzianazionale per le nuove tecnologie,

l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

•• ISTITUZIONALE

2014-2020

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PER LA

PUBBLICA AMMINISTRAZIONE

-

UNIONE EUROPEA

Fondo Sociale Europeo

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Sommario

• Affidabilità delle reti elettriche

• Tipologie di guasto e probabilità di guasto

• Metodi e metriche per la valutazione di affidabilità

• Nuovi scenari energetici e reti ibride AC/DC

• PA e nuovi scenari energetici

• Problematiche dell’affidabilità

• Possibili soluzioni

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C::-~ ENERGIA E SOSTENIBILITA

lCl ^PERLA

t""' ^PUBBLICAAMMINISTRAZIONE

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Affidabilità di un sistema elettrico

E’ definita come la capacità di un sistema elettrico di fornire con continuità la potenza agli utenti finali nella quantità

desiderata e nel rispetto di standard di funzionamento.

AFFIDABILITA’

’

AFFIDABILITA’

’

SCELTE TECNICO- ECONOMICHE’

3

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PER LA

-

UNIONE EUROPEA

Fondo Europeo di Sviluppo Regionale

ARERA

^ç

Autorità d Regolazmne per Energia eh Ambiente

Agenzia nazionale per le nuove tecnologie,

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Interruzioni della fornitura elettrica

fornisce obblighi e linee guida per la regolazione dei servizi di distribuzione di energia elettrica, anche definendo

indicatori ed incentivi per evitare interruzioni di lunga durata ed assicurare l’affidabilità del servizio mediante

opportune e repentine azioni di ripristino.

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C::-~ ENERGIA E SOSTENIBILITA

lCl ^PER^LA

t""' PUBBLICA AMMINISTRAZIONE

-

UNIONE EUROPEA

Fondo Europeo di Sviluppo Regionale ^Agenzianazionale per te nuove tecnologie,

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Durata delle disalimentazioni

Le interruzioni possono essere classificate in:

 Interruzioni con preavviso o improvvise

 interruzioni lunghe (> 3 minuti)

 interruzioni brevi (1 secondo - 3 minuti)

 interruzioni transitorie (< 1 secondo)

L’ARERA stabilisce la modalità di rilevazione del numero di utenti interessati dalla disalimentazione e definisce le regole per registrare la durata di ciascuna interruzione.

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lCl ^PER^LA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Tipologie di disalimentazione

ARERA individua diverse tipologie di disalimentazione in relazione alla causa che le ha determinate:

 disalimentazioni per forza maggiore;

 disalimentazioni per risorse insufficienti;

 disalimentazioni programmate;

 disalimentazioni per ulteriori motivazioni.

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-

ENERGIA E SOSTENIBILITA

PER LA

UNIONE EUROPEA

§il

^Agenzianazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

:ii~:~:T'1CE ISTITUZIONALE 2014-2020

Interruzione per guasto

Il guasto di un sistema/impianto/componente è definito come quell’evento che determina la cessazione delle

funzionalità del sistema/impianto/componente.

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lCl ^PERLA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Tipologie di guasto 1

GUASTO ELETTRICO

GUASTO

INFORM/COMUN

GUASTO MECCANICO

• Problemi HW • Corrosione

• Sovracorrenti

• Problemi SW • Fatica

• Sovratensioni

• Stress termici

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lCl ^PERLA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Tipologie di guasto 2

GUASTO SISTEMATICO

GUASTO

NON SISTEMATICO

Il guasto SISTEMATICO Il guasto NON SISTEMATICO avviene deterministicamente al non ha una precisa origine e può verificarsi di una precisa causa. avvenire anche per E’ legato, in genere, a errori funzionamento conforme alle

umani. specifiche del componente.

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lCl ^PERLA

-

UNIONE EUROPEA

le

Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

I

P •• n

GOVERNAl\!CE E CAPACITA

2014-2020

Guasti non sistematici

GUASTI GUASTI

INFANTILI GUASTI PER USURA

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CASUALI

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lCl ^PERLA

-

UNIONE EUROPEA

h(t) ^f(t) R(t)

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Probabilità di guasto

Si definisce tasso di guasto la probabilità che un sistema/impianto/componente, che al tempo t sia

funzionante, si guasti in un intervallo di tempo compreso tra t e t+dt.

Numero di guasti nell’unità di tempo [h^-1]

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^PUBBLICAAMMINISTRAZIONE

[L..______J

-

il

^~?6~ f~

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P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Affidabilità di un sistema

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1 2 3 4 5 6

STRUTTURA SERIE

1 2 3 4 5 6

STRUTTURA PARALLELA

1 2 3

4 5 6

STRUTTURA IBRIDA

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lCl ^PER^LA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Metodi per la valutazione dell’affidabilità

Diversi metodi possono essere applicati per valutare l’affidabilità:

 Fault Tree Analysis (FTA)

 Failure Mode and Effect Analysis (FMEA)

 Processi di Markov

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 Metodo simulativo Monte Carlo

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lr: ^PERLA

l:l

^PUBBLICAAMMINISTRAZIONE

Numero Totale di Interruzioni all'Utenza/ anno

SAIFI

= ---

^{[anno ]}

Numero Totale di Utenze Servite

L

Durata dell'Interruzione all'Utenza [ ore ] SA/DI=

Numero Totale di Utenze Servite anno

-

il

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Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Agenzia nazionale per le nuove tecnologie,

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Indici di affidabilità

SAIFI (System Average Interruption Frequency lndex):

SAIDI (System Average Interruption Duration lndex):

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ENERGIA E SOSTENIBILITA

PER LA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Nuovi scenari energetici

Lo scenario energetico sta evolvendo…….

PRIMA ORA

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-

PER LA

UNIONE EUROPEA

§il

^Agenzianazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

Storage _....L..LJ~i..-1.----IL--'----l-rDC ²

P •• n

2014-2020

Nuovi scenari energetici

Lo scenario energetico sta evolvendo…….

DOPO

Reti Ibride AC/DC

16

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-

PER LA

AC-MT

UNIONE EUROPEA

AC-BT

DC-BT

(a)

AC-BT

DC-MT

(e)

AC-MT

Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

(b)

(d)

(f)

DC-BT

AC-BT

DC-MT

AC-BT

DC-BT

DC-MT

P •• n

2014-2020

Reti ibride

Nuove soluzioni architetturali e tecnologiche per la rete elettrica:

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lCl ^PERLA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

PA e nuovi scenari energetici

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Edifici PA Italia: 13.000

Consumo energetico annuale: 4,3 TWh circa

Spesa per consumo energetico annuale: 644 milioni di euro Alimentazione di: impianti di illuminazione, riscaldamento, ventilazione, condizionamento e macchinari da ufficio.

Dal 31 dicembre 2018, gli edifici di nuova costruzione occupati da PA (di proprietà di queste ultime) e dal 1 gennaio 2021 tutti gli edifici pubblici e privati, di nuova costruzione e gli edifici sottoposti a ristrutturazione rilevante

DEVONO

essere edifici a energia quasi zero ossia nZEB

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PER LA

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-

• •

^Il

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

nZEB

nZEB (nearly Zero Energy Building) sono definiti quegli edifici ad altissima prestazione energetica il cui fabbisogno energetico, molto basso o quasi nullo, è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta localmente.

.

19

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-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Affidabilità e nuovi scenari energetici

I problemi di CONGESTIONE della rete elettrica incidono

sull’affidabilità.

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-

UNIONE EUROPEA

?

■

Agenzia nazionale per te nuove tecnologie,

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Affidabilità e nuovi scenari energetici

Soluzioni

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-

UNIONE EUROPEA

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GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Azioni per il miglioramento dell’ affidabilità

Le tecnologie e i dispositivi di ultima generazione consentono il miglioramento dell’ affidabilità mediante:

 la riconfigurazione di rete

 l’adozione di opportuni sistemi e logiche di protezione

 l’implementazione di opportune logiche di gestione della Generazione Distribuita, dei sistemi di accumulo e dei carichi, nell’ottica Smart Grid

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-

UNIONE EUROPEA

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GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Ricerca di Sistema Elettrico Nazionale

Le attività di ricerca riportate sono state condotte nell’ambito del progetto 2.7:

“Modelli e strumenti per incrementare l'efficienza energetica nel ciclo di produzione, trasporto, distribuzione dell'elettricità»

del Piano Triennale di Realizzazione 2019-2021 della Ricerca Di Sistema Elettrico Nazionale

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-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNANCE

E CAPACITÀ

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Obiettivi del progetto:

Analisi delle problematiche di gestione per l’integrazione nelle attuali reti in AC di nuove reti in DC in MT/BT

OBIETTIVI SPECIFICI

 realizzazione di un tool di reliability assessment per la valutazione, in ambiente di simulazione, dell’affidabilità di configurazioni di reti ibride AC/DC che includano tecnologie abilitanti per gli scenari energetici futuri;

 sviluppo e validazione di azioni di controllo in regime stazionario e dinamico per il miglioramento dell’affidabilità di reti AC/DC;

 implementazione di schemi e logiche di gestione energetica di reti ibride AC/DC e studio della relativa affidabilità;

 implementazione di azioni di intervento di dispositivi di protezione in ottica di miglioramento dell’affidabilità di sistema delle reti ibride AC/DC.

 validazione delle configurazioni e degli scenari modellati in ambiente sperimentale di laboratorio.

Obiettivo generale del progetto:

studiare, analizzare e proporre metodologie e strumenti per

l’analisi e il miglioramento dell’affidabilità (Reliability Assessment Analysis) delle reti

ibride AC/DC in MT e BT.

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lCl ^PER^LA

-

UNIONE EUROPEA

P •• n

GOVERNA~CE

E CAPACITA

• • ISTITUZIONALE 2014-2020

Conclusioni

• Il tema dell’affidabilità delle reti elettriche è stato affrontato riportando le metodologie e le metriche per la valutazione quantitativa.

• E’ stata descritta l’evoluzione degli scenari energetici verso i nuovi paradigmi caratterizzati da reti e microreti ibride AC/DC.

• Sono state evidenziate alcune delle problematiche concernenti l’affidabilità delle reti ibride.

• Sono state considerate alcune delle azioni per il miglioramento dell’affidabilità.

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UNIONE EUROPEA

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GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Questionario online

Vi invito a compilare il breve questionario presente al seguente link:

https://sondaggi.enea.it/index.php/221485

Grazie

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ENERGIA E SOSTENIBILITÀ

PER LA

PUBBLICA AMMINISTRAZIONE

-

UNIONE EUROPEA

Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Agenzia nazionale per le nuove tecnologie,

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Grazie per l’attenzione

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C:-~ ENERGIA E SOSTENIBILITÀ

lCl

^PERLA

r-' ^PUBBLICAAMMINISTRAZIONE

-

il

^~?6~ f~

P •• n

GOVERNAl\!CE

E CAPACITA

2014-2020

Giovanna Adinolfi

[email protected]

Dipartimento Tecnologie Energetiche Laboratorio Smart Grid e

Reti Energetiche