Le Reti Energetiche: L’Energia Elettrica, I Corridoi Energetici La Rete Elettrica nel Mercato Liberalizzato Dario Lucarella Consigliere d’Amministrazione ERSE Presidente Associazione Energia Elettrica 17 febbraio 2010 La Liberalizzazione del Settore • La liberalizzazione si avvia nel 1999 con il recepimento della Direttiva Europea (96/92/EC) in tema di “Common Rules for the Internal Electricity Market” • Il DL 79/99 disegna il sistema elettrico nazionale ed impone all’ex-monopolista di separare societariamente le attività di produzione, trasmissione e distribuzione Dario Lucarella La Rete di Trasmissione La trasmissione è una attività in regime regolato trasferita a che deve garantire: • lo sviluppo della rete nazionale valutando costi e benefici delle scelte alternative di investimento • l’esercizio della rete a minimi costi assicurando continuità e qualità della fornitura elettrica Dario Lucarella Impatto della Liberalizzazione sulla Rete • Crescita degli scambi su lunghe distanze • Utilizzo al limite di capacità delle linee • Impredicibilità e volatilità dei flussi di potenza • Integrazione della generazione distribuita da fonte rinnovabile intermittente • Decentramento dei processi decisionali • Ruolo attivo della domanda Dario Lucarella La Infrastruttura di Rete Transactions Distr. Gener. Connection Old Grid Fonte: EPRI Dario Lucarella Investimenti delle Compagnie Elettriche Fonte: OECD Dario Lucarella Variazione dell’indice di utilizzo della Rete Indice di utilizzazione rete 230-400kV nel periodo 1975-2006 Incremento Incremento Fabbisogno km rete AT* 180 Italy 2,9% 2,9% 1,2% 1,2% France 3,2 3,2 2,1 2,1 Iberian Pen. 3,5 3,5 2,7 2,7 Switzerland 2,1 2,1 1,7 1,7 Average UCTE 2,8 2,8 2,4 2,4 Germany 2,1 2,1 2,1 2,1 Benelux 3,2 3,2 3,5 3,5 160 140 120 100 80 60 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2006 Fonte: UCTE Dario Lucarella Localizzazione del Parco di Generazione Incremento atteso della capacità di generazione nel periodo 2006-2015 760 1.190 1.681 1 1.680 4 940 4 150 TERMOELETTRICO 944 + 15.300 MW (sopra 65% nel Meridione) 154 24 540 564 2 958 1 918 400 533 168 750 2.531 3.260 2.860 EOLICO + 3.000 MW (quasi 100% nel Meridione) 158 800 616 1.915 197 MERCHANT LINE + 1.000/2.000 MW 4.303 303 4.000 Wind farm Termoelettrico 743 Totale 2006-2015 19.300/20.300 MW 593 150 Dario Lucarella Congestioni di Rete • Il Mercato elettrico nazionale è suddiviso in 5 aree geografiche definite zone • Si verifica una congestione se un’interconnessione di rete tra zone del mercato non consente tutti i flussi fisici di energia derivanti dai programmi di immissione e prelievo definiti dal mercato per: – insufficiente capacità delle linee – vincoli di sicurezza del sistema • In caso di congestione non è possibile trasportare l’energia richiesta dalle zone esportatrici alle zone importatrici Dario Lucarella Gestione delle Congestioni • Per eliminare una congestione: – nella zona che importa è necessario attivare generatori più costosi rispetto a quelli selezionati dal mercato e si aumenta il prezzo – nella zona che esporta, si riduce la produzione rispetto a quanto determinato senza vincoli di trasmissione – i prezzi, le produzioni ed i consumi vengono variati fino ad eliminare le congestioni • A fronte di prezzi zonali diversi, il Prezzo Unico Nazionale (PUN) di acquisto è la media pesata sulle quantità acquistate in ciascuna zona Dario Lucarella Impatto Economico delle Congestioni C2 = 1000 MWh C1 = 500 MWh Capacità max. = 500 MW P = 60€/MWh P = 30€/MWh G2 = 500 MWh G1 = 1000 MWh (capacità disponibile 1500 MW) (capacità disponibile 1000 MW) Ricavi dei produttori: 1000MWh *30 €/MWh Ricavi dei produttori: Esborsi consumatori: 500MWh *30 €/MWh Esborsi consumatori: 1000MWh *60 €/MWh Saldo Sistema= 15000 – 30000 = -15 k€ Saldo Sistema= 60000 – 30000 = + 30 k€ Costo congestione: 30-15 = 15 k€ 500MWh *60 €/MWh Prezzi Zonali Fonte: GME Dario Lucarella Confronto Prezzi Borse Europee 100 90 80 70 IPEX 60 EEX 50 Nord Pool 40 OMEL 30 PowerNext 20 10 0 2004 2005 2006 2007 2008 Fonte: GME Dario Lucarella Investimenti in Trasmissione Dario Lucarella Lo Sviluppo della Rete • L’obiettivo di un intervento di sviluppo della rete deriva dall’esigenza di coprire il fabbisogno in condizioni di affidabilità, economicità e sicurezza di esercizio • La valutazione costi-benefici traduce in valore economico il valore elettrico che gli interventi di sviluppo inseriti nel PdS della RTN si propongono • L’analisi dei costi in funzione delle alternative tecnologiche è direttamente esprimibile in termini monetari tenendo conto dei costi di capitale, di esercizio, manutenzione e demolizione • L’analisi quantitativa dei benefici in termini monetari è complessa (attualmente tematica di ricerca) e si basa in genere su un approccio “differenziale” Dario Lucarella Valutazione degli Investimenti Fonte TERNA Dario Lucarella Corridoi di Interconnessione Francia Croazia SA.CO.I. Montenegro SA.PE.I. Albania Algeria Grecia Tunisia Libia Corridoi esistenti Novi progetti in esame Dario Lucarella Esercizio della Rete Dario Lucarella La Sicurezza della Rete Limiti Termici Stabilità di Tensione Stabilità di Frequenza Dario Lucarella Effetto Domino • Si verifica un problema che porta alla apertura di una linea • Sovraccarico su altre linee per ripartizioni di flusso che provoca aperture a cascata • Si generano isole di sbilanciamento che portano abbassamenti di frequenza • Scatto dei relay sottofrequenza e distacco dei generatori • Blackout di porzioni sempre più estese di rete Dario Lucarella Tecnologie per la Sicurezza • Incremento e flessibilizzazione della capacità di trasporto e di controllo dei flussi di rete (FACTS) • Sistemi di monitoraggio distribuito per la ricostruzione dello stato della rete (WAMS) • Simulatori veloci per l’identificazione dei limiti di sicurezza valutando l’evoluzione dinamica (DSA) • Tecniche di controllo adattivo per la separazione controllata della rete (Self-Healing Systems) Dario Lucarella Monitoraggio e Controllo Distribuito Satellite GPS Centro Controllo Misure Rete di Trasmissione Contr. Distr. Protez. Protez. Misure Misure Dario Lucarella Generazione Distribuita ”Distributed Generation: small amounts of energy are produced by small, modular units, located close to the end use that can be standalone or integrated into the grid” EC –Energy Research Dario Lucarella Evoluzione delle Reti di Distribuzione •Flussi unidirezionali di energia •Rete passiva •Gestione centralizzata •Flussi bidirezionali di energia •Rete attiva •Nuovi modelli di gestione Dario Lucarella Gestione della Domanda Independent System Operator (ISO) Market Operation Public Telecomunication Network (GSM, GPRS, UMTS) PV Gestore TUTOR MT Demand Responsive System BT MONITOR CONTROL PLC AMR Fuel Heat •Scalda acqua elettrico Micro-cogeneratore Micro-cogeneratore •Pompa di calore E.E E.E HA AMR Building Automation System Intelligent Electricity Meter Dario Lucarella Smart Grid Fonte IEE- Power & Energy Fonte: EU Technology Platform Dario Lucarella La Politica Energetica Europea EU Strategic Research Agenda: Impegno al 2020: - 20% emissioni + 20% rinnovabili - 20% consumi “Future electricity markets and networks must provide all consumers with a highly reliable flexible, accessible and cost-effective power supply, fully exploiting the use of both large centralized generators and smaller distributed power sources across Europe” Dario Lucarella Il Trilemma Energetico Research Dario Lucarella