Le tecnologie innovative per le Smart Grid

L’innovazione che negli ultimi anni ha maggiormente inciso sul Sistema Elettrico nazionale è di certo costituita dalla GD che ha richiesto un cambio radicale nella gestione dei sistemi di controllo, regolazione protezione e automazione delle reti di distribuzione in Media e Bassa Tensione.

Con il termine Smart Grid si intende quell’insieme di strutture e procedure operative fortemente innovative che, oltre a mantenere un elevato livello di sicurezza e affidabilità dell’intero sistema elettrico, sono anche in grado di far fronte ai numerosi problemi legati alla gestione della Generazione Diffusa (GD), alle possibilità di controllo del carico da parte del sistema, alla promozione dell’efficienza energetica e ad un maggiore coinvolgimento degli utenti finali, attivi e passivi (che comprendono anche nuove tipologie come i veicoli elettrici o i sistemi di storage), in relazione al mercato elettrico.

Nello scenario attuale le reti di distribuzione in Media e Bassa Tensione sono dotate di vari sistemi di controllo, regolazione e protezione, nonché di un elevato grado d’automazione necessario per garantire il corretto funzionamento della rete. Tuttavia queste reti non sono state pensate per accogliere generazione. Diventa essenziale sviluppare nuove modalità di gestione delle reti verso le smart grid che permettano una maggiore sicurezza di esercizio, e, con prospettive di applicazione più lunghe, lo sviluppo di innovative procedure di approvvigionamento delle risorse per il servizio di dispacciamento, con particolare riferimento agli impianti di GD e agli impianti alimentati dalle Fonti Rinnovabili Non Programmabili (FRNP) magari per il tramite di un dispacciamento locale effettuato dai distributori di energia elettrica.

Le principali criticità per il sistema elettrico legate alle FRNP e alla GD sono:

• SICUREZZA, con particolare riferimento al funzionamento del Sistema di Protezione di Interfaccia che, prima degli interventi messi in campo a partire da marzo 2012, poteva dar luogo a problemi locali (uno o più impianti di GD continuano ad alimentare una porzione della rete di distribuzione dopo la disconnessione della stessa dal resto del sistema elettrico, isola indesiderata) o a problemi globali (in occasione di significativi transitori di frequenza sulla Rete di Trasmissione Nazionale, la GD non partecipava al contrasto della perturbazione in atto sul sistema, bensì ne aggravava l’entità, facendo mancare il proprio apporto in tempi brevissimi);
• REGOLAZIONE DELLA TENSIONE, in quanto uno o più impianti di GD possono portare la tensione a valori eccessivi nel punto di connessione, soprattutto in caso di inversione di flusso.

Da parte della AEEG è in corso una generale revisione della disciplina del dispacciamento, per tenere in conto del nuovo contesto strutturale e di mercato e delle conseguenti maggiori esigenze di flessibilità del sistema. Ciò potrebbe consentire di meglio valorizzare (anche economicamente) i servizi utili per il sistema elettrico che gli impianti di generazione (soprattutto quelli non programmabili) possono fornire,  compresi quelli connessi alle reti di distribuzione che sono sempre stati esclusi dalla fornitura dei servizi di dispacciamento.

Le azioni messe in campo nel corso di questi ultimi anni hanno posto rimedio ad alcuni problemi legati soprattutto alla sicurezza e al corretto funzionamento del sistema. Ma per sfruttare appieno la hosting capacity delle reti attuali è necessario passare ad una modalità di gestione attiva della rete di distribuzione impiegando sistemi di protezione, controllo e comunicazione, in grado di trasferire dalle Cabine Primarie dei distributori (CP) opportuni segnali ai singoli generatori, in modo da consentirne una migliore integrazione nella rete di distribuzione e, più in ampio, nel sistema.

La ristrutturazione della rete elettrica e l’implementazione delle funzioni precedentemente descritte possono avvenire solo attraverso lo sviluppo di tecnologie innovative, da installare in CP, nelle Cabine Secondarie (CS) e presso gli utenti attivi, che consentano, una volta implementate, una gestione attiva della rete, con particolare attenzione alle esigenze di standardizzazione e unificazione nonché alla minimizzazione dei costi. Queste tecnologie innovative possono essere suddivise in quattro classi:

• COMPONENTI ELETTROMECCANICI: apparecchiature di potenza tipiche di una rete di distribuzione, quali, ad esempio, trasformatori, quadri, scomparti, etc.;
• PROTEZIONI E SENSORI: apparecchiature necessarie per individuare la presenza di un guasto sulla rete, e oltre al relè comprendono anche trasformatori o sensori per la misura, circuiti di comando e segnalazione, circuiti di alimentazione ausiliaria, etc;
• SISTEMI DI GESTIONE E CONTROLLO: apparecchiature destinate al monitoraggio e al controllo da remoto dell’intera rete, oltre agli algoritmi necessari per l’implementazione di tali funzioni;
• SISTEMI DI COMUNICAZIONE (ICT): tecnologie utilizzate per mettere in comunicazione i diversi componenti della rete elettrica.