SCIENZE E TECNOLOGIA
Il rischio blackout
Ing. Fabio Massimo Gatta - Ing. Pietro Masato
Ing. Michele Antonilli - Col. Mario Pietrangeli
L
a notte fra sabato e domenica 28 settembre 2003,
in Italia, sarà ricordata per lungo tempo come la
notte del black-out. Lo stesso scenario ha rischiato di riproporsi, e in alcune zone di Piemonte, Liguria e
Puglia si è di nuovo verificato, fra le 22 e le 23 del 4
novembre 2006. In quest’articolo, si vogliono presentare le problematiche connesse a mancanze di energia elettrica, descrivendo il sistema di produzione – trasmissione – utilizzazione dell’energia elettrica in Italia, unitamente alle funzioni pertinenti alla Difesa Civile in frangenti di questo tipo.
Gli impianti di produzione in Italia
L’energia elettrica richiesta dagli apparecchi utilizzatori, per lo più alimentati in bassa tensione ed in media
tensione, viene prodotta nelle centrali elettriche nelle
quali energie di altra specie vengono convertite/trasformate in energia elettrica. Allo stato attuale per la produzione dell’energia elettrica sono disponibili numerose
tecnologie che permettono di realizzare impianti di produzione la cui potenza va da pochi kW a migliaia di
MW. La potenza elettrica richiesta varia durante il giorno e dipende dal tipo di utilizzatori alimentati dalla rete,
dal giorno della settimana (feriale o festivo) e dalla sta-
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gione. In pratica ogni giorno dell’anno presenta un
distinto “diagramma di carico”(cioè un andamento temporale del fabbisogno di potenza elettrica) da cui si vede
che le ore di minimo assorbimento sono quelle notturne, mentre dalle tre del mattino la potenza richiesta dalla
rete comincia a crescere raggiungendo una prima punta
attorno alle ore 12 per poi scendere e risalire, intorno
alle ore 17, al valore della massima punta giornaliera.
In ogni istante deve essere soddisfatta l’uguaglianza
tra la potenza richiesta dalla rete e la somma delle potenze generate dalle centrali elettriche ed importate dall’estero, ottenendo la copertura del “diagramma di carico”
che viene ottenuta affidando alle centrali diversi tipi di
servizio a seconda delle loro caratteristiche.
La potenza efficiente di una centrale non è tutta
disponibile in quanto gli impianti possono avere diversi
problemi:
• manutenzioni programmate o straordinarie, lavori di
trasformazione (ad esempio da centrale termoelettrica a carbone a centrale a gas-vapore) e “ambientalizzazioni” (installazione di apparati di riduzione delle
emissioni inquinanti);
• restrizioni ambientali, come ad esempio il non
rispetto dei limiti delle emissioni inquinanti degli
impianti termoelettrici o la fermata dei gruppi che
Il rischio di blackout
La centrale termoelettrica di La Spezia
Carico della Rete Italiana nel giorno di massima punta dell’anno 2002
Tralicci dell’alta tensione
hanno superato la massima temperatura di restituzione dell’acqua di raffreddamento del condensatore;
• scarsa disponibilità idrica, che non permette agli
impianti idroelettrici di produrre la totale potenza
efficiente.
Il parco di generazione di energia elettrica in Italia
può essere ricondotto essenzialmente alle seguenti quattro categorie: I) idroelettriche a bacino ed a acqua fluente; II) termiche a combustibile fossile (carbone, olio
combustibile, orimulsion un combustibile solido ottenuto mediante un processo di emulsione del bitume
naturale, gas naturale); III) geotermoelettriche; IV) eoliche e fotovoltaiche. Con tali impianti viene coperto
giornalmente il fabbisogno di potenza elettrica insieme
alla potenza importata dall’estero.
Perchè l’Italia importa energia elettrica
L’importazione di energia elettrica in Italia si attesta a
valori superiori alla media dei paesi europei e ciò perché
il costo dell’energia elettrica importata è inferiore a quello di produzione degli impianti nazionali. Nell’anno
2005 sono stati importati dalla frontiera settentrionale
50264 MWh pari al 14,8% della totale energia immessa
nella Rete di Trasmissione Nazionale (340872 MWh).
Occorre infine sottolineare che da qualche anno nei
mesi estivi, a causa del caldo torrido, il massiccio uso di
condizionatori e apparecchiature refrigeranti fa registrare una punta di assorbimento di potenza uguale o superiore alla punta massima invernale che generalmente è
sempre stata nettamente superiore a quella estiva.
Produzione
Potenza efficiente lorda [MW]
Potenza media disponibile alla
punta [MW]
Termoelettrica
65357
42200
Idroelettrica
21343
13700
Eolica/fotovoltaica
1646
400
Totale
88346
56300
Potenza efficiente lorda e disponibile alla punta il 31-12-2005
Interconnessioni Francia+Svizzera
Austria
Slovenia
Totale
Potenza
Importata [MW]
anno 2003
5700
220
380+100
6300+100
anno 2004
5450
220
380
6050
Valori di potenza importabili in sicurezza dall’Italia alla frontiera settentrionale (inverno)
Trasmissione e distribuzione
Le centrali elettriche vengono
costruite in luoghi ben definiti la cui
scelta è soggetta a vincoli ambientali,
sismici, di facile approvvigionamento
del combustibile (in vicinanza di
porti, di gasdotti, di miniere di carbone) e dell’acqua di raffreddamento
del condensatore (vicinanza al mare
od a corsi d’acqua di opportuna portata), dall’ubicazione del bacino
idraulico per quanto riguarda gli
impianti idroelettrici, ecc.. Poiché
esse possono non essere vicine alle
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Il rischio di blackout
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Centrale idroelettrica di Caneva
Blackout a Roma il 28 settembre 2003
utenze da alimentare, occorre trasportare e distribuire
l’energia elettrica prodotta nelle centrali attraverso il
Sistema Elettrico di Trasmissione e Distribuzione. La
Rete di Trasmissione Nazionale Italiana (RTN) si sviluppa su tutto il territorio nazionale ed è costituita dall’insieme delle linee aeree ed in cavo ad altissima ed alta
tensione, attraverso le quali viene operato il trasporto
dell’energia elettrica dalle centrali di produzione alle aree
di utilizzo, nonché l’importazione/esportazione di energia elettrica da/verso Paesi Esteri confinanti. L’estensione totale della RTN è pari a 43685 km di linee. Fino al
novembre del 2005 la RTN è stata gestita dal Gestore
della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN), mentre i
proprietari delle linee erano soggetti diversi, quali Terna
Spa (Gruppo ENEL), Edison Rete, Sondel Trasmissione, Acea Trasmissione, AEM Trasmissione Energia
(TO), AEM Trasmissione (MI), ecc.. Tra queste la sola
Terna possiede la quasi totalità delle linee ad Altissima
Tensione (400kV), mentre le altre società sono proprietarie di linee ad Alta Tensione (220 kV-120 kV). Dal
novembre del 2006 la gestione è passata a Terna che è
tuttora responsabile anche del dispacciamento dell’energia elettrica. L’azionista di maggioranza è la Cassa Depositi e Prestiti, che detiene il 29.99% del pacchetto azionario. Attualmente quindi, a seguito della fusione con il
GRTN, Terna svolge anche le attività che prima erano
di competenza del GRTN ovvero la gestione della rete
di trasmissione ad alta ed altissima tensione che è ad essa
affidata in regime di concessione ed il “dispacciamento”.
I diritti dell’azionista vengono comunque esercitati d’intesa con il Ministero delle Attività Produttive che ne
definisce gli obiettivi strategici e produttivi e sotto le
direttive dell’Autorità per l’Energia Elettrica ed il Gas.
Le linee di interconnessione con i Paesi Esteri che nel
2003 erano in totale 16 di cui 6 ad Altissima Tensione:
3 linee con la Francia: Venaus-Villarodin e una doppia
terna su stessa palificazione Rondissone-Albertville; 2
linee con la Svizzera: Musignano-Lavorgo e Bulciago-
Soazza; 1 linea con l’Austria: Redipuglia-Divaca, dal
2005 sono diventate 18 per la messa in servizio del
nuovo elettrodotto ad Altissima Tensione tra Italia e
Svizzera in doppia linea S. Fiorano-Robbia che ha
rinforzato l’interconnessione.
Ci sono inoltre 8 linee di interconnessione a Alta
Tensione (1 con la Francia, 5 con la Svizzera , 1 con
l’Austria, 1 con la Slovenia), e due linee in cavo sottomarino in corrente continua, una con la Grecia ad Altissima Tensione, l’altra ad Alta Tensione con la Corsica.
Nello svolgimento dei suoi compiti, prima il GRTN
ed ora Terna, garantisce la sicurezza, l’affidabilità e la
continuità del servizio elettrico; delibera gli interventi
funzionali allo sviluppo e all’efficienza del sistema di trasmissione dell’energia elettrica; garantisce a tutti gli operatori del settore l’accesso alla rete in modo imparziale,
neutrale e a parità di condizioni; concorre a promuovere la tutela dell’ambiente e la sicurezza degli impianti.
Terna, come prima il GRTN, aderisce all’UCTE (Unione per il Coordinamento della Trasmissione di Energia
Elettrica in Europa) e all’ETSO (Associazione dei
Gestori di Rete Europei) per garantire l’esercizio coordinato dei sistemi elettrici interconnessi e per facilitare il
processo di realizzazione del Mercato Unico Europeo
dell’Energia Elettrica.
Il blackout del 28 settembre 2003
I disservizi del sistema elettrico, denominati col termine anglosassone “Blackout”, possono interessare
popolazioni di poche decine di migliaia fino a decine
di milioni di persone e sono accaduti nel passato sia in
paesi industrializzati sia e soprattutto in quelli in via di
sviluppo, con carichi interrotti superiori a 50000 MW
e tempi di ripristino del servizio elettrico di 10∏30
ore, interessando popolazioni fino a 50 milioni di persone. Tra le cause che possono dare origine ai Blackout
le principali sono: corto circuito su una linea di tra-
Il rischio di blackout
smissione seguito dalla sua apertura permanente; fuori
servizio di una centrale; guasto di sbarra in centrale, in
stazioni di smistamento o di trasformazione; perdita di
collegamenti di interconnessione con paesi esteri attraverso i quali viene importata considerevole potenza. In
seguito a tali eventi si può verificare l’instabilità angolare o di tensione” e, conseguentemente, il blackout del
sistema. Il più grave blackout verificatosi in Italia è stato
proprio quello della notte del 28 settembre 2003 alle ore
3:25, con disalimentazione delle utenze collegate alla
rete in quel momento e che ha richiesto un tempo di
ripristino del servizio da 3 ore (Friuli Venezia Giulia) a
20 ore (Sicilia). In quella notte alle ore 3:00 la potenza elettrica alimentata in Italia ammontava a 27700
MW di cui 3650 MW circa erano assorbiti dagli
impianti di pompaggio. La totale potenza importata
dall’Europa era pari a 6650 MW ripartita tra le
diverse linee di interconnessione a Altissima e Alta
Tensione dell’Italia settentrionale. L’importazione,
superiore a quella di programma di circa 250∏300
MW, rappresentava una percentuale cospicua, il
24%, del totale carico alimentato dalla RTN Italiana, ovvero il 31% della potenza erogata dagli
impianti di produzione in funzione in quel momento in Italia. Gli eventi che hanno portato in poco più
di 25∏30 minuti al blackout il sistema elettrico italiano sono qui di seguito riassunti. Alle ore 3:01 si è
verificata l’apertura permanente della linea svizzera a
Altissima Tensione Mettlen-Lavorgo a causa di un
guasto monofase a terra per contatto dei conduttori
con un albero.
La perdita di detta linea ha determinato una ridistribuzione della potenza importata in Italia nelle
linee di interconnessione e soprattutto nella rete
Svizzera provocando un sovraccarico sulla linea ad
Altissima Tensione Sils-Soazza. Alle ore 3:25 a causa
dell’aumento di richiesta dovuto all’entità ed alla
durata del sovraccarico sulla linea Sils-Soazza si verificava l’innesco di un arco tra i conduttori di fase ed
un albero con conseguente apertura della linea stessa. Da questo istante la quasi totalità della potenza
importata dalla Svizzera si è ridistribuita nelle circostanti linee in parallelo ad Alta Tensione di collegamento con l’Italia provocandone dopo pochi secondi l’interruzione per sovraccarico.
A causa della perduta importazione di potenza
(6400 MW), nel sistema elettrico italiano si sono
verificati fenomeni di instabilità angolare, di abbassamento della tensione e della frequenza che hanno
portato alla perdita di ulteriori di circa 6900 MW di
generazione. La riduzione delle utenze alimentate,
mediante il distacco automatico degli impianti per
una totale potenza di 3200 MW e mediante la
disconnessione di circa 7700 MW di utenze per l’intervento dei relè alleggeritori (1), non è stata sufficiente ad annullare il deficit di potenza generata (pari
a 1400 MW), per cui la frequenza ha continuato a
scendere e, quando ha raggiunto il valore di 47,5 Hz,
tutte le unità di generazione termiche rimaste in servizio sono state disconnesse, provocando il definitivo
blackout del Sistema Elettrico Italiano.
La rialimentazione delle utenze ha richiesto tempi
di poche ore nel nord Italia e di circa 20 ore in Sicilia. Notevoli i disagi causati da una così prolungata
interruzione della fornitura di energia elettrica. Circa
110 treni, con circa 30000 passeggeri a bordo e nelle
varie stazioni lungo la rete ferroviaria, sono rimasti
bloccati e successivamente ricoverati nelle stazioni
Data
Paesi
Popolazioni interessate
Carico non
alimentato
[MW]
Tempo di ripristino del
servizio elettrico
18-2-1978
27-12-1983
18-4-1988
20-5-1993
Francia
Svezia
Canada (Quebec)
Italia settentrionale
75% popolazione
8 milioni
alcuni milioni di persone
alcuni milioni di persone
28.500
11.400
15.000
4.000
alcune ore
7 ore
9 ore
Alcuni minuti
24-8-1994
Italia meridionale
Lazio, Molise, Campania, Basilicata,
Calabria
4.430
10-8-1996
14-8-2003
23-9-2003
28-9-2003
04-11-2006
USA-Canada
USA-Canada
Danimarca - Svezia del Sud
Italia
10 Paesi Europei
7.5 milioni
50 milioni
alcuni milioni
50 milioni
15 milioni
30.390
62.000
4.850
26.200
10.000
9 ore
8-29 ore
7 ore
3-20 ore
2 ore
Principali blackout verificatisi nel mondo negli ultimi 25 anni
(1) A 49,7 e 49,1 Hz, si ricorda che la frequenza di normale funzionamento degli apparecchi elettrici utilizzatori è di 50 Hz
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Il rischio di blackout
Linee di interconnessione con i paesi europei confinanti
Operai al lavoro sui tralicci
più vicine; negli aeroporti alcuni voli sono stati cancellati e altri hanno subito ritardi fino al ripristino
della situazione. Difficoltà nella circolazione stradale
nelle grandi aree urbane, fortunatamente non molto
intensa dato l’orario, e blocco delle linee metropolitane. Problemi per la rete della telefonia cellulare, in
quanto le batterie delle stazioni radio–base sono state
messe a dura prova dal perdurare della mancanza di
energia elettrica. Nelle strutture ospedaliere al
momento del blackout sono entrati in funzione i
gruppi elettrogeni autonomi, garantendo l’efficienza
dei servizi principali, tuttavia si è reso necessario l’approvvigionamento della nafta necessaria per mantenere il funzionamento per un intervallo di tempo
prolungato; molti pazienti sono stati trasferiti da cliniche private verso gli ospedali maggiori; identico
problema si è presentato per strutture strategiche
quali questure, prefetture, comandi dei VVFF, palazzi istituzionali, stabilimenti industriali (ove le lavorazioni a ciclo continuo hanno subito i danni maggiori). Si è registrata carenza idrica in molte abitazioni
per il mancato funzionamento delle autoclavi, problema che ha interessato anche ospedali, case di cura
private, carceri. Oltre 2000 gli interventi che i circa
7000 Vigili del Fuoco in servizio hanno compiuto
nell’arco della giornata per soccorso a persone bloccate negli ascensori, messa in funzione di gruppi elettrogeni, consegna di gasolio, ecc..
Tenuto presente che l’evento si è verificato in un
giorno festivo ed in un periodo dell’anno in cui la
temperatura è ancora piuttosto mite, con molte attività produttive interrotte o comunque ridotte, i
danni registrati sono stati piuttosto limitati.
dente originatosi in Germania e che ha provocato l’interruzione della fornitura di energia elettrica a più di 15
milioni di utenti in 10 paesi. L’incidente non si è evoluto in un vero e proprio blackout grazie alle procedure di sicurezza automatiche e manuali adottate dai vari
TSO (Transmission System Operator) europei. Si è
comunque trattato del più severo ed esteso disservizio
accaduto alla rete elettrica europea in 50 anni di storia.
L’evento si è originato nella Germania del nord. Alle
21:38 il Transmission System Operator tedesco E.ON
(la rete elettrica tedesca viene attualmente gestita da
ben quattro TSOs differenti) metteva fuori servizio un
elettrodotto ad Altissima Tensione a doppia linea per
consentire il passaggio in sicurezza di una nave da crociera sul fiume Ems. L’elettrodotto, in quel momento,
trasportava una potenza elettrica di circa 1600 MW
verso occidente e, con il suo distacco si sovraccaricava
un’altra linea ad Altissima Tensione di E.ON che alle
22:10 veniva distaccata dalle protezioni.
Questo ulteriore fuori servizio innescava una serie
di successivi scatti in cascata secondo un classico effetto domino, tale da portare alla separazione in tre zone
della rete UCTE. Secondo quanto dichiarato dall’UCTE, che sta ancora investigando sull’accaduto, un deficit di potenza di circa 10000 MW si è verificato nell’area 1, comprendente tutta l’Europa occidentale. Tale
sistema subiva un rapido crollo della frequenza che
veniva bloccato solo dall’intervento dei relé alleggeritori di carico che distaccavano automaticamente una
notevole parte delle utenze industriali e civili ad una
frequenza di circa 49 Hz.
Dopo l’alleggerimento automatico della potenza
alimentata, la frequenza è stata riportata al valore
nominale di 50 Hz dal personale addetto al controllo e
alla gestione della rete elettrica dei vari TSOs mediante
l’utilizzo di tutta la riserva di potenza disponibile nei
vari paesi. Secondo l’UCTE, le operazioni di re-sincronizzazione delle tre aree hanno impiegato appena 39
Il blackout del 4 novembre 2006
La sera del 4 novembre 2006 la rete elettrica europea interconnessa è rimasta coinvolta in un serio inci-
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Il rischio di blackout
Separazione della rete UCTE avvenuta il 4 novembre 2006
minuti mentre il completo ritorno ad uno stato normale di esercizio in tutte le zone interessate è avvenuto
dopo 2 ore dal primo evento.
Gli aspetti strategici del rischio blackout
Un blackout elettrico come quelli sopradescritti è
conseguente ad un guasto tecnico, purtuttavia la rete
elettrica nazionale si mostra alquanto vulnerabile agli
attacchi terroristici di varia natura (si pensi ai cosiddetti “ecoterroristi”), tenendo anche presente la dipendenza dall’estero per i fabbisogni energetici. In tale contesto, per prevenire o comunque ridurre le conseguenze
negative è necessario:
• ipotizzare tempestivamente scenari che potrebbero
produrre stati di crisi, e cercare attraverso vie diplomatiche di rimuovere le cause di pericolo prima che
provochino risultati violenti;
• promuovere e incoraggiare la formazione del personale della Pubblica Amministrazione e degli studenti nel campo della Difesa Civile, in particolare
nel saper affrontare situazioni di estrema emergenza
come un black-out elettrico o un attacco NBC
(Nucleare-Biologico o Chimico);
• sensibilizzare i responsabili di strutture pubbliche
quali ospedali, scuole ecc. nell’attuazione di esercitazione dei piani di evacuazione degli stabili;
• favorire l’addestramento dei capi famiglia per
affrontare situazioni di pericolo;
• facilitare l’acquisto da parte dei cittadini di quelle
attrezzature necessarie per affrontare le conseguenze
ad esempio di un blackout elettrico (installazione di
sistemi di illuminazione di emergenza domestici,
piccoli gruppi elettrogeni, serbatoi per l’acqua, stufe
a legna o a combustibili alternativi);
• saper individuare per ogni contesto di crisi: vie di
fuga che vanno da quelle all’interno di una casa a
quelle locali e nazionali, gli impianti di produzione
che a livello nazionale e locale possono comunque
garantire continuità nell’erogazione di energia elettrica, quelle industrie in grado di produrre generi di
prima necessità la cui presenza deve essere sempre
assicurata; gli ospedali civili e militari di più immediato impiego; i mezzi di trasporto per evacuare le
persone coinvolte da un’emergenza.
Attore principale in queste tipologie di eventi è la
Difesa Civile, vale a dire quel complesso di misure da
predisporre e di attività da compiere per fronteggiare
emergenze determinate sia da eventi naturali, sia da
incidenti involontari e casuali, che da disastri intenzionalmente provocati da uomini.
La Difesa Civile agisce nel rispetto dei compiti e
delle attribuzioni devolute ai vari organi statali e non
statali, sviluppando attività preventive e di coordinamento e garantendo l’ordine e l’economicità nel lavoro
dello Stato e del Governo; essa costituisce il pilastro
organizzativo del Paese, rappresentando il più significativo “deterrente”per un possibile nemico. Il livello di
“efficienza” di un’organizzazione di difesa civile, pertanto, è determinato dalla “prontezza” con cui vengono applicate le misure previste, dalla “quantità” e “qualità” del personale e dei mezzi a disposizione insieme
alla durata delle “operazioni di ripristino”. Occorre,
quindi, bandire ogni forma di improvvisazione e procedere sempre nel rispetto di accurate predisposizioni
che discendano da oculate e sperimentate pianificazioni; questo per poter affrontare con tempestività e decisione l’emergenza ed evitare il disordine ed il conseguente spreco di energie e cattiva utilizzazione delle
strutture disponibili.
Conclusioni
I disservizi elettrici del 28 settembre 2003 e del 4
novembre 2006, sono significativi per dare un quadro
sulla vulnerabilità dell’Italia riguardo la fornitura di
energia elettrica. Le conseguenze, ampiamente descritte, sono state: disagi alla popolazione; arresto di molte
attività produttive con conseguenti danni economici;
disagi nei trasporti; tempi di ripristino del servizio elettrico da 2 a 20 ore.
Sotto il profilo strategico è importante coinvolgere
maggiormente i cittadini in tema di emergenza e Difesa Civile ed armonizzare ulteriormente la normativa in
materia di Difesa Civile e Protezione Civile, per costituire una struttura per quanto possibile unitaria anche
considerando che gli strumenti operativi per affrontare
le grandi calamità o gli atti di terrorismo sono in gran
parte gli stessi.
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