Le fonti di energia in Sicilia - AEIT Catania

Le fonti di energia in Sicilia
Intervento dell’Ing. Francesco Pezzella
Presidente AEIT Sezione di Catania
Problematica della gestione
dell’energia in Sicilia
Catania 4 Aprile 2014
Aula Magna Palazzo Centrale Università
Cenni su AEIT
La "AEIT ‐ Associazione Italiana di Elettrotecnica, Elettronica, Automazione, Informatica e
Telecomunicazioni" è stata costituita il 1° gennaio 1897 con la denominazione originale di
"Associazione Elettrotecnica Italiana" e dal 1° novembre 2013, a seguito di referendum
sociale, ha assunto la attuale denominazione.
L'AEIT è una associazione culturale ed ha lo scopo di promuovere e favorire:
• lo studio delle scienze elettriche, elettroniche, dell'automazione, dell'informatica e delle
telecomunicazioni;
• lo sviluppo delle relative tecnologie ed applicazioni nell'accezione più ampia;
• la crescita culturale e l'aggiornamento professionale dei propri soci negli ambiti indicati.
Si possono associare all'AEIT persone ed enti interessati alle scienze elettriche, elettroniche,
dell'automazione, dell'informatica, delle telecomunicazioni ed alle discipline e tecnologie ad
esse collegate.
La sede nazionale AEIT è a Milano, Via Mauro Macchi 32.
Fin dal 1910 a Catania è attiva una delle 19 Sezioni nazionali che ha competenza nel
territorio delle province di Catania, Enna, Messina, Ragusa, Siracusa. La Sezione ha la sedeCe
presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica dell’Università di Catania, Viale A. Doria, 6 CATANIA
Tel. 095 7382337; Fax. 095 330793; Cell. 328 6299765 (Segretario)
E‐mail: [email protected]; Internet: http//www.aeit.diees.unict.it
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
L’energia elettrica 1. L’energia elettrica come la conosciamo non esiste in natura e quindi è
necessario produrla.
2. Dopo averla prodotta bisogna trasportarla nelle aree in cui serve.
3. Quindi occorre distribuirla nei luoghi di utilizzazione, similmente a
quanto avviene per le merci.
Tutto ciò è possibile per il tramite di un ’’sistema elettrico’’ che
ovviamente interessa l’intero Paese
Il sistema elettrico
Il sistema elettrico nazionale è articolato in tre fasi: produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica.
Produrre energia vuol dire trasformare in “elettricità” l’energia posseduta da fonti primarie. Questa trasformazione
avviene nelle centrali elettriche.
Trasmettere energia vuol dire trasferire l’energia prodotta dai centri di produzione alle zone di consumo. Perché ciò
avvenga occorrono linee, stazioni elettriche e di trasformazione, cioè gli elementi che compongono la Rete di
Trasmissione, un insieme di oltre 63.500 km di linee possedute e gestite da Terna. Terna gestisce la rete di
trasmissione nazionale e i flussi di energia elettrica attraverso il dispacciamento, bilanciando, cioè, l’offerta e la
domanda di energia 365 giorni l’anno, 24 ore al giorno. La gestione in tempo reale del nostro sistema elettrico,
interconnesso con quello europeo, viene svolta attraverso un sistema di controllo altamente tecnologico, che fa
capo al Centro nazionale di controllo in un “bunker” dell’energia con oltre 100 schermi di controllo e un wallscreen
di 40 metri quadrati, per monitorare tutte le linee AAT, tra cui 9 interconnessioni con l’estero, 3 cavi sottomarini e
281 linee nazionali a 380 kV.
Distribuire è l’ultima fase che conclude la filiera del sistema elettrico, cioè la consegna di elettricità, soprattutto in
media e bassa tensione, agli soggetti utilizzatori.
40.000 circo terra
Centro di controllo Il sistema elettrico nazionale è articolato in tre fasi: produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica.
Produrre energia vuol dire trasformare in “elettricità” l’energia posseduta da fonti primarie. Questa trasformazione
avviene nelle centrali elettriche.
Trasmettere energia vuol dire trasferire l’energia prodotta dai centri di produzione alle zone di consumo. Perché ciò
avvenga occorrono linee, stazioni elettriche e di trasformazione, cioè gli elementi che compongono la Rete di
Trasmissione, un insieme di oltre 63.500 km di linee possedute e gestite da Terna. Terna gestisce la rete di
trasmissione nazionale e i flussi di energia elettrica attraverso il dispacciamento, bilanciando, cioè, l’offerta e la
domanda di energia 365 giorni l’anno, 24 ore al giorno. La gestione in tempo reale del nostro sistema elettrico,
interconnesso con quello europeo, viene svolta attraverso un sistema di controllo altamente tecnologico, che fa
capo al Centro nazionale di controllo in un “bunker” dell’energia con oltre 100 schermi di controllo e un wallscreen
di 40 metri quadrati, per monitorare tutte le linee AAT, tra cui 9 interconnessioni con l’estero, 3 cavi sottomarini e
281 linee nazionali a 380 kV.
Distribuire è l’ultima fase che conclude la filiera del sistema elettrico, cioè la consegna di elettricità, soprattutto in
media e bassa tensione, agli soggetti utilizzatori.
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
Riepilogo storico produzione energia (Italia 1900 – 2011)
crisi
rinnovabile
chernobyl
nucleare
termo el.
guerra
Riepilogo storico variazione % fonti (Italia 1900 – 2011)
Scambio con l’estero TWh
Periodo del nucleare italiano
Carico massimo sulla rete(Italia 1990 – 2012)
Fino al 2005, la punta massima
annuale in Italia si è manifestata in
periodo invernale. Il 2006 segna
una novità, in quanto per la prima
volta in Italia si registra il
superamento della punta estiva
rispetto a quella invernale.
In particolare nel 2012 Il picco
estivo, pari a 54.113 MW, è stato
raggiunto, il giorno 10 Luglio
(valore inferiore del 4,2% rispetto a
Luglio 2011); il picco invernale,
pari a 53.035 MW, è stato
registrato, invece, il giorno 15
Febbraio 2012.
Max
~ 56.700
MW
5
4
15
13
30
3
5
Curva cronologica delle potenze orarie (Italia GEN‐OTT 2013)
≈54 GW
≈19 GW
% di durata del carico rispetto al massimo annuale (anno 2011)
La Figura a lato mostra la curva
monotona decrescente di durata del
carico 2011 sulla rete italiana, basata
sulla rilevazione oraria della potenza
richiesta dal carico, espressa in
percentuale rispetto al massimo
carico annuo, di cui alla slide
precedente.
Si osserva che nel 2011, la domanda
ha superato il 50% del carico
massimo per circa il 90% delle ore
dell’anno
Per circa 7.890 su 8.766 ore teoriche annuali,
il carico è stato sempre superiore a MW
28.000
Domanda elettrica nazionale il giorno 24 Febbraio 2014
Vai al sito
Saldo movimenti di energia in Italia 2013 (provvisori)
Linee di interconnessione con l’estero:
1 Francia
5 Svizzera
1 Austria
1 Slovenia
1 Grecia (cavo sottomarino)
2 Corsica (cavo sottomarino)
Produzione interna
≈ 277 TWh
Importazione
≈ 42,7 TWh
Esportazione
≈ ‐ 0,7 TWh
Pompaggi
≈ ‐ 2,0 TWh
Saldo
≈ 317 TWh
Potenza ‐ Curva cronologica scambio con l’estero (Italia Gen‐Ott 2013)
Import
Export
Movimenti fisici di energia elettrica con l’estero (1963‐2010)
TWh
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
ITALIA ‐ parco produzione energia elettrica (2010 – 2013)
116.844 MW (+21%)
96.372 MW
60% fossile
fossile 68%
40% rinnovabile
rinnovabile 32%
ITALIA – Potenza (MW) max e min richiesta (2008 – 2013)
60.000
56.474 56.426 55.292 54.113 ‐ 1.350 MW
‐ 2,44 %
53.942 51.873 50.000
40.000
30.000
20.053 20.000
20.762 21.511 20.975 19.464 18.819 10.000
‐
2008
2009
2010
2011
2012
2013
MAX
55.292
51.873
56.426
56.474
54.113
53.942
min
20.053
18.819
20.762
21.511
20.975
19.464
‐ 589 MW
‐ 2,94 %
ITALIA ‐ Bilancio elettrico
Dati in miliardi di kWh
Confronto 2013 vs 2008
317,89
277,38
18%
(‐12,74%)
57,67
94,85
34%
(+64,47%)
82%
182,53
66%
2008
(‐29,86%)
2013
ITALIA – Bilancio mensile (andamento 2014 vs. 2013)
‐1.135 ‐1.036
‐ 4,1% ‐ 4,0%
ITALIA ‐ Bilancio 2013 tra parentesi dati 2012
ITALIA ‐ Composizione % offerta di energia elettrica 2013
56,4%
16,7%
13,9%
87,0%
SICILIA – parco di produzione energia elettrica 2005 ‐ 2013 9.390 MW (+50%)
40% rinnovabile
6.283 MW
rinnovabile 10%
fossile 90%
60% fossile
SICILIA – Potenza (MW) max e min richiesta (2008 – 2013)
4.000
3.500
3.456 3.346 3.364 3.310 3.345 3.192 ‐ 154 MW
‐ 4,60 %
3.000
2.500
2.000
1.500
1.312 1.270 1.237 1.222 1.192 1.136 1.000
500
‐
2008
2009
2010
2011
2012
2013
MAX
3.346
3.310
3.456
3.364
3.345
3.192
min
1.192
1.222
1.237
1.136
1.270
1.312
+ 120 MW
+ 10,07 %
SICILIA ‐ Bilancio elettrico
Dati in miliardi di kWh
Confronto 2013 vs 2008
25,17
8%
23,15
(‐12,74%)
2,10
3,18
15%
(+51,43%)
85%
(‐25,96%)
92%
IT 18% ‐ 82%
2008
IT 34% ‐ 66%
17,88
2013
SICILIA – Bilancio 2013
Produzione termoelettrica
23,15 TWh
Scambio regionale ‐1,63 TWh (~7%)
Pompaggi
‐0,41 TWh (~2%)
Fabbisogno Sicilia 21,12 TWh (~91%)
SICILIA ‐ Composizione % offerta di energia elettrica 2013
Pompaggi
2%
Scambio regionale
7%
Produzione Siciliana
(23,15 Twh)
Fabbisogno
91%
SICILIA – Produzione 1997 – 2012 esplosione della generazione FER
Produzione netta da Eolico [GWh]
3500,00
3000,00
2500,00
2000,00
1500,00
1000,00
500,00
0,00
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Produzione netta da Fotovoltaico [GWh]
1600,00
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
600,00
400,00
200,00
0,00
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
Produzione mondiale di energia elettrica nel mondo
Prezzi, tecnologia e scelte politiche sono alla
base dei cambiamenti nel mix di combustibili.
Il gas continua a sostituire l’olio combustibile
La dinamica dello spostamento di una sorgente
con un’altra è molto bassa. Dopo 80 anni, olio
combustibile e carbone si equivalgono
Per le energie rinnovabili: trasmissione e
distribuzione, nonché sistemi di controllo,
devono essere riorganizzati per consentire di
utilizzare un'elevata quantità di fonti non
programmabili
Trend energetico globale
Popolazione
Nel 2030:
8,3 mld di persone
(+1,3 mld)
Energia primaria
PIL
1.3% p.a
2.1% p.a
1.6% p.a
Source: BP2013 ENERGY OUTLOOK 2030
Crescita della popolazione e del reddito sono i fattori chiave che stanno dietro la notevole domanda di energia. [OECD=america, europa, giappone, australia]
Industrializzazione e crescente domanda di potenza
Uso primario
Regioni
~ 60%
Combustibile
~ 40%
Miliardi di TEP
Source: BP2013 ENERGY OUTLOOK 2030
[OECD=america, europa, giappone, australia]
Evoluzione potenza eolica installata nel mondo 2000 – 2012 (GW)
GW
Font: http://www.gwec.net/
5
300
3
x 10
2502.5
200
MEA
China
Americas
APAC
Europe
2
1501.5
100
1
500.5
0
2000
Total [GW]
18
Europe [%] 73.44
Rate [%]
‐
2001
2002
2003
2004
2005
24
31
39
48
59
71.08 74.65 73.09 72.89 69.36
34.81 28.24 26.13 21.18 24.19
2006
Year
2007
2008
2009
2010
2011
74
94
121
160
198 238
65.63 61.00 54.71 48.16 43.86 40.71
25.52 26.69 28.73 31.64 23.98 20.51
2012
283
38.77
18.79
La potenza eolica annuale installata è prima per capacità fino al 2012
Evoluzione potenza fotovoltaica installata nel mondo 2000 – 2012
GW
Font: «Global Market Outlook for photovoltaic until 2012», EPIA
4
12012
x 10
10010
80
8
60
6
40
4
20
2
0
Total [GW]
Europe [%]
Rate [%]
‐
ROW
MEA
China
Americas
APAC
Europe
2000
1
9.21
2001
2002
2003
2004
2005
2
2
3
4
5
14.84 17.71 21.21 33.01 42.67
26.14 26.61 26.12 40.18 35.69
2006
Year
2007
2008
2009
7
10
16
24
47.24 55.77 67.90 71.38
29.47 37.09 70.45 45.46
2010
2011
41
71
74.93 74.42
72.28 74.73
2012
102
68.56
43.76
Dal 2012, il fotovoltaico supera la capacità d’installazione annuale rispetto all’eolico
Potenza eolica e fotovoltaica globale annuale installata
45
-25%
40
PV
Wind
+17%
35
P [GW]
30
25
20
15
10
5
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Year
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Nel 2013 il fotovoltaico continua a crescere mentre l’eolico diminuisce
Grafico del prezzo di vendita dei moduli fotovoltaici
Prezzo di vendita medio del modulo ($/Wp) in funzione dei moduli venduti nel corso del tempo (in MWp ). Si constata che in scala log‐log il grafico diventa pressoché lineare e rivela che, per ogni raddoppio nelle spedizioni cumulative di moduli FV, il prezzo medio si riduce di circa il 20 % .
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
In Italia e sostanzialmente in Europa la Sicilia più conveniente
Sicilia: baciati dal sole
Sicilia: baciati dal sole
Germania
centrale
Mappa europea potenza FV installata (MW)
Segnala ENTSO (european network of transmission system operators for electricity ):
Germania e Italia non possono garantire la corretta risposta di GD ai transitori di frequenza
2011
2012
Anno
Cumulato
Anno
Cumulato
W/abitante
GERMANY
7485
24678
7604
32411
398
ITALY
9454
12923
3438
16361
273
SPAIN
472
4889
276
5166
110
Sicilia: accarezzati dal vento
Curva caratteristica teorica di una turbina eolica
Velocità cut‐in Velocità pot. lin.
Velocità nominale Velocità cut‐out 3,5 m/s (12,5 km/h)
3,5 ÷ 14 m/s (12,5 ‐ 50,4 km/h) 14 ÷ 25 m/s (50,4 km/h – 90 km/h)
> 25 m/s (90 km/h)
(per velocità maggior si possono verificare rotture meccaniche) ITALIA – Potenza installata Fotovoltaico ed Eolico (dati GIU 2013)
Eolico
MW 8.361
N° 1.128
Fotovoltaico
MW 17.481
N° 473.446
SICILIA – Potenza installata Fotovoltaico ed Eolico (dati GIU 2013)
MW 1.752
MW 1.275
Eolico
MW 1.752
N° 92
Fotovoltaico
MW 1.275
> N° 32.000
Da DIC 2011 a GIU 2013
Potenza Eolico
crescita ~ 4%
Potenza FV
crescita ~ 50% Punta max (MW) produzione FER (fotovoltaico ed eolico) immessa in rete
Fra 14 Marzo e 24 Giugno 2013
 Fabbisogno 30.120 MW  P_max non contemporanea 17.318 MW
 57% del Fabbisogno di potenza
38%
38%
47%
161%
118%
73%
SICILIA – centrali tradizionali di grossa taglia SICILIA – parco di produzione energia elettrica 2005 Termoelettrica Idroelettrica Idroelettrica pompaggio Fotovoltaico Eolico
Bioenergia MW 5.630
MW 152
MW 500
MW 0,1
MW 0,1
MW 0,1
89,6%
2,4%
8,0%
0,0% 10,4%
0,0%
0,0%
TOTALE
MW 6.283
100%
SICILIA – parco di produzione energia elettrica 2013 Termoelettrica Idroelettrica Idroelettrica pompaggio Fotovoltaico Eolico
Bioenergia MW 5.630
MW 152
MW 500
MW 1.275
MW 1.752
MW 81
60,0%
1,6%
5,3%
13,6%
18,6%
0,9%
TOTALE
MW 9.390
100%
40%
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
Le fasce orarie dei prezzi dell’energia
Tre fasce orarie
F1
punta
F2 F3
non punta
La bolletta del 2° trim 2014
Composizione percentuale della spesa per l'energia elettrica per l'utente tipo domestico in maggior tutela
In ordine di incidenza sulla bolletta sono:
•incentivi alle fonti rinnovabili e assimilate (componente A3)
•promozione dell'efficienza energetica (componente UC7)
•oneri per la messa in sicurezza del nucleare e compensazioni territoriali
(componenti A2 e MCT).
•regimi tariffari speciali per la società Ferrovie dello Stato (componente A4)
•compensazioni per le imprese elettriche minori (componente UC4)
•sostegno alla ricerca di sistema (componente A5),
•copertura del bonus elettrico (componente As),
•copertura delle agevolazioni per le imprese a forte consumo di energia
elettrica (componente Ae)
Il denaro raccolto per queste componenti viene trasferito alla Cassa
conguaglio per il settore elettrico in un apposi
•
attività di trasporto dell'energia elettrica sulle reti
di trasmissione nazionali, di distribuzione locale
•
la gestione del contatore.
Per i servizi di rete non si paga un prezzo (come per
l'energia) ma una tariffa fissata dall'Autorità
L'accisa si applica alla quantità di energia consumata
indipendentemente dal contratto o dal venditore scelto. I
clienti domestici con consumi fino a 1800 kWh godono di
un'agevolazione per la fornitura nell'abitazione di
residenza anagrafica a riduzione di questa imposta.
L'IVA si applica sul costo totale della bolletta (servizi di
vendita+servizi di rete+accise). Attualmente l'IVA per i
clienti domestici è pari al 10%; per i clienti con "usi
diversi" è pari al 21%.
Assetto zonale e vincoli del Mercato del Giorno Prima (MGP)
Nel mercato dell’energia
elettrica una zona geografica
o virtuale è una porzione di
rete
rilevante
in
cui
l’equilibrio tra domanda e
offerta viene determinato
tenendo conto, ai fini della
sicurezza, dei limiti fisici di
scambio dell’energia con
altre
zone
geografiche
confinanti. L’assetto delle
zone è in vigore dal
1/1/2012. In ogni zona si
stabilisce il prezzo medio
dell’energia
I prezzi dell’energia (€/MWh)
F1 → + 30% rispe o Zona Nord
F1 → + 105% rispe o Polo Brindisi
Andamento Prezzo Unico Nazionale (PUC)
Il PUC
10 c€/kWh
4,5 c€/kWh
€/MWh
è il prezzo in acquisto dell’energia elettrica
che si forma nel mercato elettrico italiano ogni giorno 6,5 c€/kWh dell’anno come stabilito ai sensi dell’art. 30, comma 4, lettera c) della Delibera dell’AEEG n. 11/06 del 13 Giugno 2006
Il 1° Maggio 2013 alle 14:00 si azzera il prezzo dell’energia
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
Modello rete con generazione concentrata
La produzione di energia elettrica in un sistema
tradizionale vede la presenza di un numero limitato di
centrali che concentrano la produzione elettrica in un
numero ridotti di siti di grande potenza (normalmente
megacentrali a combustibili fossili e nucleari dove
esistono).
Sistema congeniale al monopolio statale dell’energia elettrica
L’elettricità prodotta viene immessa nella Rete
Trasporto Nazionale costituita da linee e stazioni ad
Altissima ed Alta tensione. Quindi, dopo la
trasformazione nelle C.P., viene immessa nella Rete
di Distribuzione costituita da linee e cabine a Media e
Bassa Tensione, che arriva fino alle nostre abitazioni,
industrie, città. Tale infrastruttura, presenta una certa
rigidità ma nel contempo consente un dispacciamento
di energia ben individuabile e facilmente gestibile.
Infatti il flusso di elettricità viaggia in maniera
unidirezionale, dal luogo di produzione a quello di
consumo e, conosciuti i carichi richiesti dalla rete, la
gestione è relativamente semplice.
Rete con generazione concentrata
Centrale elettrica
Industrie energivore
PMI
Abitazioni e Terziario
I problemi di gestione di una rete passiva sono in sostanza quelli puramente termici delle linee ed impianti
Rete con generazione diffusa
 Nel 1992 fu avviato un percorso di liberalizzazioni, che ha portato a un superamento del monopolio
statale dell’energia elettrica
 Il singolo cittadino ha la possibilità di diventare un produttore di energia.
 È nato il mercato elettrico, in cui si concretizza l’incontro fra la domanda e l’offerta, si individuano le
zone di medesimo prezzo garantendo un assegnato livello di sicurezza al funzionamento del sistema
elettrico. Questi vincoli sono piuttosto lontani da quelli puramente termici delle linee di trasmissione e
distribuzione secondo il superato criterio di conduzione della rete puramente passiva.
 Con lo sviluppo delle nuove forme di produzione di energia, ovvero le fonti rinnovabili, avviene la
transizione da un sistema centralizzato ad uno decentralizzato, caratterizzato da un numero elevato di
piccoli impianti situati in luoghi anche sperduti. L’energia prodotta da queste fonti deve essere collegata
alla rete di distribuzione più vicina, ma le attuali reti sono state concepite e progettate per un servizio di
tipo passivo, vale a dire, con il solo scopo di trasportare l’elettricità in modo unidirezionale dalle grandi
centrali verso gli utenti finali.
Modello rete con generazione diffusa
Centrale nucleare termoelettrica
Modello rete con generazione diffusa
I problemi di una rete con generazione diffusa
I principali problemi sono:
• L’immissione di generazione distribuita comporta un incremento dei livelli di corrente di cortocircuito e la perdita di
selettività delle protezioni in corrispondenza a guasti sulla rete, cosicché i dispositivi e le modalità di protezione
adottati finora non sono più del tutto validi e devono essere modificati.
• Nelle reti passive esiste una modalità di regolazione della tensione che riesce a calibrare entro limiti stabiliti i profili
di tensione dalla partenza all’arrivo delle linee. Nel momento in cui si connette alla rete un generatore disperso nel
territorio, questi profili vengono modificati e la tensione non è più controllabile. Occorrono perciò nuove strategie di
controllo.
• Gli impianti da fonte rinnovabile sono considerati sorgenti intermittenti di elettricità: ad essi viene attribuita la
capacità di fornire un flusso di energia nel tempo, ma non la capacità di garantire nello stesso tempo un qualche
livello di potenza costante. Il sistema di controllo della rete vede il contributo intermittente di tali impianti come un
disturbo del livello di potenza con cui sta fronteggiando il carico e quindi interviene per compensare le oscillazioni.
Da ciò si evince chiaramente come la rete elettrica sia il vero collo di bottiglia del sistema elettrico,
ostacolando il pieno sviluppo delle fonti alternative
I vantaggi della rete con generazione diffusa
La generazione distribuita rappresenta una diversa modalità di pensare e gestire la rete elettrica, basata sempre sulle
tradizionali grandi centrali ma integrate da nuove unità produttive (campi eolici, fotovoltaici, centrale a biomassa etc.)
di piccole-medie dimensioni, distribuite omogeneamente sul territorio e collegate direttamente alle utenze o
comunque a reti a media o bassa tensione.
Riduzione perdite
Uno dei maggiori vantaggi della generazione distribuita consiste nella minore lunghezza della rete elettrica fra
produttore e consumatore. Tale vicinanza degli impianti di produzione dell’energia ai punti di consumo finale consente
un minore trasporto dell’energia elettrica e una minore dispersione nella rete distributiva. Nelle reti passive fra 8% e
10% dell’energia prodotta si perde nella rete di trasmissione e distribuzione.
Soccorso da altre fonti di energia periferica
Nel progressivo sviluppo della generazione distribuita e con l’adeguamento delle reti che diventeranno «smart grid»
ovvero reti intelligenti, si potrà ipotizzare con l’ausilio dei sistemi informatici on-line una gestione ottimale che
consenta anche di aumentare l’affidabilità della rete, poiché il fermo di un impianto non comporta l’interruzione della
fornitura, ma viene compensato dalla presenza delle altre centrali. Questo aspetto è particolarmente importante per
gli impianti a fonti rinnovabili, che per la maggior parte erogano energia in maniera discontinua.
La rete intelligente
Smart grid per gestire i flussi discontinui
La rete elettrica, all’interno di questo nuovo scenario, cambia completamente ruolo e funzioni. E’ infatti destinata
gradualmente a trasformarsi da rete “passiva”, in cui l’elettricità semplicemente scorre dal luogo di produzione a quello
di consumo, a rete “attiva” e “intelligente” (smart grid), capace di gestire e regolare più flussi elettrici che viaggiano in
maniera discontinua e bidirezionale.
Con la progressiva diffusione dei piccoli impianti a fonti rinnovabili, i luoghi di produzione e di consumo dell’energia
elettrica tendono non solo ad avvicinarsi, ma spesso a coincidere. Inoltre, i flussi energetici provenienti da impianti a
fonti rinnovabili, come il fotovoltaico e l’eolico, dipendono da fattori meteorologici non prevedibili. Questo significa che
tensione e frequenza dell’elettricità variano continuamente, sottoponendo le attuali reti a livelli elevati di stress (caso
black out in Germania per immissione in rete di troppa energia eolica).
I detrattori delle energie rinnovabili e della generazione distribuita utilizzano spesso l’argomento in base al quale la
rete elettrica nazionale non sarebbe in grado di gestire un sistema complesso di flussi elettrici, provenienti da una
molteplicità di impianti a fonti rinnovabili funzionanti in maniera discontinua. Naturalmente questa considerazione è
vera solo se rapportata alla rete elettrica attuale e alle sue rigidità strutturali.
Occorre attivare gradualmente una nuova “intelligenza di rete”, realizzabile con le attuali tecnologie soprattutto legate
ai sistemi di comunicazione/informazione on-line propri di INTERNET
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
Principali criticità sul sistema elettrico siciliano (rete AAT e AT)
Alcune criticità sulla gestione della rete da parte di TERNA
Rete AT
EOL e FV
Domanda e scambi
Over Generation e Mercato
Non più un sistema di gestione costruito prevalentemente per una rete passiva, ma un sistema in cui gli impianti, tutti, contribuiscano alla gestione efficace, efficiente e sicura del sistema elettrico nazionale (sviluppo infrastrutturale delle reti)
Criticità di gestione della rete
 Consistente percentuale di FRNP rispetto ai sistemi di generazione programmabili
 Caratteristiche reti ad alta tensione ancora strutturate sostanzialmente per rete passiva
 Riduzione richiesta carico degli utilizzatori e incremento di produzione FRNP con conseguente
problemi di bilanciamento – surplus di produzione soprattutto nelle ore di minimo carico
 Fonti Rinnovabili Non Programmabili non adeguatamente monitorate in tempo reale e difficile
previsione sul medio termine (dipende dal tempo)
 Sottostimata previsione da FRNP offerta sul Mercato del Giorno Prima (MGP) a prezzo nullo
 Ridotta capacità di regolazione (in Sicilia solo Anapo)
 Livello di liberazione dei sistemi di alimentazione nazionali e le regole di dispacciamento
condizionate dal mercato
Criticità di gestione della rete
 L’area Centro Sud del Paese e le Isole (in particolare la Sicilia) si confermano le zone più
critiche dal punto di vista della maggiore onerosità dei servizi di dispacciamento a causa del
notevole incremento della generazione distribuita.
 L’aumento della potenza installata di eolico e fotovoltaico ha un impatto rilevante non solo
sulla rete di distribuzione MT e BT, ma anche su estese porzioni della rete di trasmissione che
vengono sovraccaricate da energia di risalita con conseguente congestione locale che si
verifica soprattutto nei periodi di elevata produzione e basso fabbisogno locale.
 Sono insorti seri problemi per mantenimento dell’equilibrio tra produzione, carico e scambi,
nonché criticità in termini di riserva di regolazione e rischi per la sicurezza e integrità del
sistema. Ciò è accentuato dalla riduzione dell’inerzia del sistema. La generazione tradizionale
infatti si basa sull’utilizzo di macchine rotanti (alternatori) che presentano una propria inerzia
e contribuiscono a quella totale del sistema elettrico. La generazione eolica e fotovoltaica
invece no (inverter).
Criticità di gestione della rete
 L’inserimento sul sistema elettrico di ingente capacità di generazione da FRNP determina, in
particolar modo in giornate di bassissimo carico, forti criticità di esercizio a livello di gestione
del sistema nel suo complesso. In tali circostanze, infatti, la minore presenza di unità di
produzione regolanti (es. termoelettriche), escluse dal mercato dalla presenza della
generazione rinnovabile con priorità di dispacciamento, può portare a non avere disponibile il
numero minimo di impianti necessari per la fornitura di tutti i servizi di rete indispensabili ad
una gestione in sicurezza del sistema elettrico nazionale.
 Il problema diviene ulteriormente critico qualora condizioni di elevata ventosità si sommino a
condizioni di elevata produzione fotovoltaica e di ridotto fabbisogno. Infatti la produzione
termoelettrica minima in grado di fornire i servizi di regolazione necessari sul sistema si
somma alla elevata produzione rinnovabile determinando un surplus di generazione nazionale
che non è possibile bilanciare rispetto al fabbisogno in potenza se non modulando lo scambio
di energia con nazioni/regioni collegate.
Criticità di gestione della rete
 Infine l’immissione in rete di grandi quantità di produzione da fonte solare, impone di
fronteggiare rapide prese di carico serali, assai più accentuate che nel passato, dato che la
riduzione di produzione solare si somma alla normale crescita dei consumi che precede la
punta di fabbisogno serale. Ne consegue la necessità di una maggiore riserva secondaria e di
riserva pronta in particolare nei giorni con basso fabbisogno. In tali condizioni, infatti, il
bilanciamento in tempo reale richiede la necessità di azioni rapide realizzate su impianti
programmabili con elevate capacità di modulazione, rapidi tempi di risposta e minori vincoli di
permanenza in servizio.
 A causa della crescente penetrazione di nuovi impianti alimentati a fonte rinnovabile nel Sud,
si determinano fenomeni di trasporto sulla rete di sub‐trasmissione che, in assenza dei rinforzi
di rete programmati, e al fine di garantire adeguati margini di sicurezza per il corretto esercizio
del sistema elettrico, impongono la necessità di riduzione delle immissioni FER.
Criticità di gestione della rete
 L’analisi di adeguatezza ex‐ante del sistema elettrico evidenzia come l’ingente produzione degli impianti
fotovoltaici possa determinare, soprattutto nelle giornate di basso carico (vedi figura), la necessità di far fronte,
al fine di garantire la riserva minima regolante dei gruppi termoelettrici, alla massimizzazione dell’uso degli
impianti di pompaggio disponibili, alla riduzione dell’import e all’applicazione della procedura per la riduzione
delle FRNP.
pompaggio
Produzione da pompaggio
Risalita verso la rete AT
Come detto, spesso gli impianti FER sono
concentrati in aree con basso fabbisogno, il
che determina in particolari periodi, una
risalita verso le reti AT dell’energia prodotta.
Per dare una quantificazione del fenomeno
descritto, sulla rete di Enel Distribuzione è
stata riscontrata nell’anno 2012 l’inversione del
flusso di energia per almeno l’1% e il 5% del
tempo in un totale rispettivamente di 791
(poco meno di ¼ del totale delle Cabine
Primarie AT/MT di Enel Distribuzione esistenti
in Italia [3.200] e 580 cabine primarie, in
aumento rispetto agli anni 2010 e 2011)
Il Caso Sicilia 2011
Nel mese di Maggio 2011, in Sicilia,
il guasto di un’unità a vapore
connessa alla rete 220 kV che al
momento dell’evento produceva
circa 150 MW, ha provocato una
riduzione della frequenza fino al
valore di 49,7 Hz causando la
disconnessione di circa 210 MW di
produzione fotovoltaica diffusa
connessa alla rete MT e BT di Enel
Distribuzione
e
determinando
l’innesco della procedura di distacco
automatico di alcuni carichi della
zona (vedi grafico a lato).
49,7%
Rimedi ‐ coordinamento sistema di protezione
Nel corso dell’anno 2011 Terna ha segnalato all’AEEG le criticità riscontrate nell’esercizio
del sistema elettrico nazionale derivanti dall’incremento della generazione distribuita
nonché tutte le attività poste in essere al fine di garantire la sicurezza della rete.
In particolare, l’Autorità con la deliberazione 84/12/R/eel “Interventi urgenti relativi agli
impianti di produzione di energia elettrica, con particolare riferimento alla generazione
distribuita, per garantire la sicurezza del sistema elettrico nazionale”, ha approvato i nuovi
allegati al Codice di Rete:
 Allegato A68 recante “Impianti di produzione fotovoltaici. Requisiti minimi per la
connessione e l’esercizio in parallelo con la rete AT”;
 Allegato A69 recante “Criteri di connessione degli impianti di produzione al sistema di
difesa di Terna”;
 Allegato A70 recante “Regolazione tecnica dei requisiti di sistema della generazione
distribuita”.
Coordinamento sistema di protezione
Attraverso l’Allegato A70 vengono introdotti i requisiti minimi che devono essere
soddisfatti dagli impianti della generazione distribuita ai fini della sicurezza del sistema
elettrico, in termini di:
 campi di funzionamento in tensione e frequenza;
 protezioni;
 comportamenti nei transitori di frequenza e tensioni;
 controllo della generazione distribuita.
L’intervallo di funzionamento della generazione distribuita [47,5 Hz ≤ f ≤ 51,5 Hz, 85% Vn
≤ V ≤ 110% Vn] deve essere tale da gestire il sistema elettrico in emergenza, consentendo
a tali impianti di fornire il loro contributo alla stabilità della frequenza e della tensione. Le
protezioni degli impianti devono essere tali da rendere selettivo il loro intervento tra
guasti locali e guasti di sistema.
Coordinamento sistema di protezione
Per il controllo dei transitori di frequenza, si richiede:
 la capacità di ridurre la potenza immessa in rete per variazioni di frequenza superiori a
50,3 Hz;
 l’inserimento graduale della potenza immessa in rete in modo da minimizzare gli
effetti sul sistema in caso di ripresa del servizio;
 l’avviamento con l’aumento graduale della potenza immessa in rete.
Per il controllo dei transitori di tensione, si richiede:
 di garantire la connessione degli impianti anche in caso di abbassamenti repentini
della tensione conseguenti ad un qualsiasi cortocircuito esterno sin quando non
intervengono le protezioni per l’eliminazione del guasto.
La delibera AEEG prevede l’adeguamento temporale in funzione della potenza
ITALIA: Gli impianti di Enel Distribuzione (valori di massima)
SICILIA: Gli impianti di Enel Distribuzione (valori di massima)
35.100
35.000 km
130
70.000 km
N.D.
10.000
3.000.000
Enel Distribuzione: sperimentazione nuovi criteri di esercizio
ll “Progetto ScheMa” di Enel‐D si propone di sperimentare l’esercizio di porzioni di rete
MT in assetto magliato, utilizzando un sistema di controllo e di ricerca del guasto
innovativo, attraverso l’uso di opportuni sensori e rilevatori di guasto da installare presso
i nodi principali della rete e la posa lungo la linea a Media Tensione di fibra ottica per la
trasmissione dei dati. La rete MT oggetto della sperimentazione sarà composta da un
lobo afferente ad una stessa semisbarra di cabina primaria.
Nel progetto si prevede di modificare l’esercizio della rete con l’utilizzo di:
a) una configurazione magliata (in anello) della rete MT di distribuzione;
b) un sistema di protezione evoluto basato sulla logica MCD (mutuo consenso
direzionale).
Tutto ciò consente di ridurre le repentine variazioni di carico per guasti e quindi una
maggiore affidabilità e qualità di servizio, come rappresentato successivamente.
Enel Distribuzione: sperimentazione nuovi criteri di esercizio
Di seguito è riportato graficamente un confronto tra l’attuale metodo di automazione per la
selezione del guasto e l’innovativo metodo.
ATTUALE
FUTURO
Sommario
 L’energia elettrica ed il sistema elettrico  Riepilogo storico della produzione in Italia ‐ Profili carico massimo ‐ Scambi con l’estero
 Il bilancio elettrico in Italia ed in Sicilia dal 2008 al 2013
 Scenario energetico mondiale
 Penetrazione delle FENP nel 2013 in Italia ed in Sicilia
 Il prezzo dell’energia in funzione delle Zone  Dalla rete passiva alla rete attiva
 I problemi di gestione della rete in Sicilia
 Gli sviluppi futuri della rete in Sicilia
TERNA collegamento record (cavo sottomarino in c.a. più lungo al mondo 38 km)
Elettrodotto 380 kV Sorgente Rizziconi in D.T. di circa km.100 fra la Sicilia ed il Continente
Futuro Africa
In costruzione Ragusa ‐ Malta
La Sicilia 20.03.2014
GRAZIE PER LA VOSTRA
ATTENZIONE
Francesco Pezzella