Le Reti Energetiche: L`Energia Elettrica, I Corridoi Energetici

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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
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