LA PAROLA A ENEL DISTRIBUZIONE - I SMART GRID
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
50
SMART GRID:
SERVIZI
LA PAROLA A ENEL DISTRIBUZIONE
INTERNET DELLE E CON LE COSE
Eugenio Di Marino, Riccardo Lama
51
SERVIZI
INTERNET DELLE E CON LE COSE
I
sistemi elettrici sono oggi in profondo cambiamento. L’evoluzione tecnologica e la spinta alla
decarbonizzazione dell’economia stanno trasformando rapidamente non solo gli strumenti e le
logiche di funzionamento degli impianti, ma anche i ruoli stessi degli attori coinvolti nel pro-
cesso di generazione, trasporto, distribuzione ed utilizzazione dell’energia.
Nel prossimo futuro il sistema elettrico di distribuzione sarà il campo di gara nel quale si gioche-
ranno le sfide decisive per lo sviluppo, e costituirà l’elemento strategico abilitante per il persegui-
mento degli obiettivi di sostenibilità ed efficienza così rilevanti per la società del futuro.
Dal punto di vista tecnologico, occorre realizzare infrastrutture in grado di coniugare libertà dei
comportamenti individuali ed efficienza di sistema, integrazione delle risorse distribuite e sicu-
rezza di fornitura, utilizzo prioritario delle fonti rinnovabili e programmabilità delle condizioni
LA NUOVA TV
di rete: le Smart Grid.
ne sono da sempre state connesse in continua e rapida crescita (si ve-
1 Introduzione
anche alle reti a livello di tensione
inferiore rispetto a quella di tra-
dano gli andamenti della potenza
connessa alla rete di Enel Distribu-
I sistemi elettrici di distribuzione sporto, occorre altresì considerare zione riportati in Figura 1).
del prossimo futuro saranno in- il fatto che in precedenza l’inseri- L’incidenza di questa nuova ge-
telligenti. O, per meglio dire, sa- mento in rete di una piccola cen- nerazione sulla copertura dei
ranno ancora più intelligenti degli trale, ad esempio idroelettrica, profili di carico aumenta di pari
attuali. era assicurato mediante un im- passo: come appare evidente dal-
In un certo senso, l’incremento pianto dedicato quasi esclusiva- la Figura 2, i profili di scambio tra
LA NUOVA TELEFONIA
di “intelligenza” è inevitabile ed mente alla centrale stessa e non la rete di trasmissione nazionale
è legato all’evoluzione tecnolo- condiviso con altri clienti finali o e la rete di media e bassa tensione
gica che rende disponibili, a co- produttori. di Enel Distribuzione sono cam-
sti accessibili, funzionalità la cui Tali soluzioni impiantistiche me- biati sostanzialmente nel volgere
presenza poteva sinora giustifi- diante le quali, in analogia con di appena due anni, e gli stessi
carsi solo in abbinamento ad in- quanto accade sulle grandi reti di andamenti orari dei profili han-
frastrutture di costo unitario ele- trasporto, generazione e consumo no subito una radicale modifica,
vato quali le reti di trasporto. venivano tenuti tra loro struttu- prevalentemente per effetto della
Non c’è dubbio, tuttavia, che la ralmente distinti, costituiscono produzione da fonte fotovoltaica
spinta maggiore allo sviluppo di sistemi evidentemente non effi- la cui immissione in rete ha un
funzionalità evolute derivi dall’e- cienti la cui semplicità di eserci- profilo ben riconoscibile e con-
sigenza di integrare nel sistema zio ne ha giustificato l’esistenza centrato nelle ore diurne.
di distribuzione, ed in particolare sino a quando i volumi in gioco Lo scenario descritto prefigura
sulle reti di media e bassa tensio- sono rimasti trascurabili. quindi un vero e proprio capo-
ne, quote crescenti di generazio- Oggi, viceversa, la penetrazione volgimento dell’attuale modali-
ne; se infatti è vero che modeste della generazione da fonte rinno- tà di funzionamento del sistema
quantità di impianti di produzio- vabile sulle reti di distribuzione è elettrico. In futuro sarà il singolo
52
zione di energia elettrica “a km
25.000
zero” che consenta di ridurre al
SERVIZI
minimo le perdite di rete; tale ef-
20.000 ficienza è però perseguibile solo
in presenza di un grado di visi-
bilità e di controllo delle condi-
MW
15.000
zioni del sistema e dei compor-
INTERNET DELLE E CON LE COSE
tamenti dei soggetti connessi di
10.000 gran lunga superiore rispetto a
quello usuale.
In sintesi, è proprio quest’ultimo
5.000
il senso delle “Smart Grid” di cui
oggi tanto si ragiona e per le quali
0 Ante 2007 2008 2009 2010 2011 Ott. si parla, assai appropriatamente,
2007 2012 di “intelligenza”. L’intelligenza,
Anno
Bassa tensione Media tensione Alta tensione etimologicamente, è la capacità
di comprendere, di interpretare
Figura 1 - Potenza della generazione connessa alla rete di Enel Distribuzione per livello di tensione e per anno di quanto viene percepito, ed una
connessione
Smart Grid è essenzialmente un
sistema elettrico in grado di ac-
corgersi di quanto avviene al suo
40.000 interno e di reagire o stimolare
una reazione secondo logiche non
LA NUOVA TV
2010 definite a priori ma dipendenti da
30.000 gerarchie di obiettivi di volta in
volta fissate.
MW
20.000
10.000
2012 2 Le Smart Grid
La “Visione” della Commissione
Europea definisce una Smart Grid
0
come “una rete elettrica in grado
LA NUOVA TELEFONIA
Feriali Sabato Domenica
di integrare i comportamenti e le
azioni di coloro che sono connes-
Figura 2 - Flusso di potenza transitante dalla rete di trasporto nazionale verso la rete di Enel Distribuzione – si ad essa, al fine di assicurare
Confronto tra gli andamenti medi giornalieri del mese di luglio degli anni 2010 e 2012
l’economico funzionamento di un
sistema sostenibile con perdite ri-
soggetto connesso alla rete, pro- ranno la frequenza del sistema, dotte ed un alto livello di qualità e
duttore e consumatore allo stesso garantendo l’equilibrio dinamico sicurezza di alimentazione”.
tempo, ad eseguire le azioni fon- delle potenze attive. Si tratta di una formulazione solo
damentali per il bilanciamento In questo scenario futuro, ma già in apparenza generica, che in real-
generazione-carico; gli operatori oggi in molte condizioni di rete tà ha in sé tutti gli elementi, la cui
di distribuzione interverranno, ad elevata penetrazione di ge- declinazione individua compiuta-
per eccezione, mediante integra- nerazione distribuita sulle reti mente obiettivi e funzionalità di
zione della potenza attiva ed as- di media e bassa tensione, l’effi- una Smart Grid.
sicureranno i servizi di tensione cienza di sistema richiede non di In particolare da questa defini-
perseguendo gli obiettivi strategi- separare, ma di avvicinare, per zione discendono direttamente
ci di efficienza e sostenibilità; gli quanto possibile, generazione e i principali obiettivi delle Smart
operatori di trasporto presidie- carico, mirando ad una condi- Grid:53
■ favorire la connessione e l’eser- ■ incrementare il grado di consa- le, la disponibilità di misure e rile-
cizio di impianti di generazione pevolezza dei clienti finali sulle vazioni online, la connettività e la
SERVIZI
distribuita e di utilizzatori non loro caratteristiche di consumo manovrabilità di elementi inseri-
convenzionali, es. veicoli elet- e la loro partecipazione attiva ti all’interno dei sistemi sono già
trici (coloro che sono connessi); al sistema ed al mercato elettri- una realtà consolidata nelle reti di
■ mantenere e migliorare il grado co (i comportamenti). media tensione di molti paesi.
di efficienza del sistema nelle La complessità e l’innovatività di Tuttavia l’approccio di tipo “fit &
INTERNET DELLE E CON LE COSE
condizioni ordinarie di esercizio questi ambiziosi obiettivi ren- forget” seguito nello sviluppo del-
(l’economico funzionamento); dono, ancora una volta, evidente la rete, essenzialmente finalizzato
■ supportare la pianificazione ot- come si sia alle porte di un cam- a garantire a tutti gli utenti con-
timale degli investimenti per lo biamento epocale nella filosofia nessi alla rete stessa la possibilità
sviluppo della rete (un sistema stessa di funzionamento delle reti di adottare ogni possibile com-
sostenibile); di distribuzione. Occorre però an- portamento contrattualmente
■ mantenere e, se possibile, in- che rimarcare come, per altri versi, ammissibile, di fatto:
crementare il livello di affida- questo cambiamento rappresenti ■ ha sinora demandato alla fase
bilità del sistema e la qualità solo l'accelerazione di una tenden- di pianificazione la risoluzione
del servizio (qualità e sicurezza za già in atto da tempo. di tutte le possibili criticità in
di alimentazione); Infatti le attuali reti di distribu- sede di esercizio ordinario;
■ migliorare il funzionamento zione costituiscono già un siste- ■ ha focalizzato l’uso dell’intel-
dei meccanismi di mercato ed ma estremamente sofisticato e ligenza alle tematiche della in-
i servizi per i clienti finali (inte- provvisto di “intelligenza” in larga dividuazione e gestione degli
grare le azioni); misura: il controllo in tempo rea- eventi traumatici (guasti), a
LA NUOVA TV
Figura 3 - Rappresentazione simbolica della “visione” Smart Grid
LA NUOVA TELEFONIA54
supporto delle quali sono stati le del sistema, inseguendo le implementate nell’intelligenza
sviluppati algoritmi estrema- condizioni ottimali di funzio- del dispositivo;
SERVIZI
mente raffinati, mentre l’eser- namento. ■ un sistema “real-time” di stima
cizio ordinario del sistema di dello stato della rete in grado di
fatto è “lasciato accadere” e ricostruire con estrema accura-
non costituisce un processo tezza la situazione del sistema
continuo di miglioramento- 2.1 L’architettura di un Sistema Smart Grid
e proporre o adottare automa-
INTERNET DELLE E CON LE COSE
adattamento della rete agli ticamente azioni di riconfigu-
eventi nel quale può accadere Il sistema descritto comprende, razione secondo logiche di ot-
di richiedere il contributo dei oltre all’architettura di una rete di timizzazione multi-obiettivo
clienti al mantenimento delle distribuzione convenzionale: di volta in volta programmabili
condizioni di regolare funzio- ■ sensori di tensione e/o corrente (gestione delle opportunità).
namento del sistema. e/o potenza attiva/reattiva; Un sistema realizzato con questi
Gli interventi di evoluzione del- ■ misuratori di energia attiva/re- componenti è in grado di assolve-
la rete di distribuzione esistente attiva; re a tutte le funzioni associabili ad
in una “Smart Grid” consistono ■ una infrastruttura di comuni- una “Smart Grid”, potendo garanti-
quindi essenzialmente nella re- cazione ad elevata prestazione re la rilevazione di tutti i segnali di
alizzazione di un sistema in gra- ed affidabilità di tipo “always interesse provenienti dal campo,
do di: on” o comunque in grado di la loro interpretazione e lo svolgi-
■ rilevare le condizioni della rete supportare una comunicazio- mento delle azioni conseguenti.
in un numero sempre crescente ne in tempo “quasi-reale” (in Enel Distribuzione ha individuato
di punti; dipendenza delle funzionalità un’architettura di riferimento per
■ raccogliere e condividere le in- Smart Grid da abilitare); le funzionalità Smart Grid sulla
LA NUOVA TV
formazioni rilevate in tempo ■ attuatori asservibili in grado rete di media tensione, basata su
reale o quasi-reale; di intervenire sull’assetto della componenti aventi le caratteristi-
■ elaborare ed interpretare le rete (aprendo/chiudendo linee che sopra descritte, modulare e
informazioni raccolte a parti- di potenza) in ogni condizione flessibile; implementando la stes-
re dalla conoscenza completa di funzionamento ordinario e sa infrastruttura è quindi possibi-
della rete e di tutti i suoi utenti in emergenza; le perseguire obiettivi di volta in
“rilevanti”; ■ sistemi di regolazione (sta- volta diversi in dipendenza delle
■ gestire l’esercizio del sistema in tic VAR compensator, storage, condizioni di sistema.
condizioni ordinarie verifican- flotte di veicoli elettrici con La standardizzazione e la realiz-
do il rispetto dei parametri di possibilità di gestione bidire- zazione dei diversi componenti ha
corretto funzionamento della zionale dell’energia); comportato e implica tuttora un
LA NUOVA TELEFONIA
rete ed individuando eventuali ■ un sistema di esercizio della ripensamento “ex novo” di tutto
violazioni; rete che contempli la gestio- l’equipaggiamento adottato tradi-
■ gestire le violazioni mediante ne da remoto di un numero di zionalmente nei sistemi di distri-
interventi di forza via via cre- sensori, misuratori ed attuatori buzione: in molti casi, infatti, le
scente, a partire da segnali di superiore di almeno un ordine caratteristiche dielettriche, mec-
prezzo fino a giungere, dopo di grandezza rispetto a quelli caniche o di precisione richieste
l’utilizzo di tutti gli strumenti attuali; ai nuovi componenti si discostano
di regolazione nella disponibi- ■ un sistema di protezione non non poco da quelle standard.
lità diretta o comunque gesti- convenzionale configurabi- Si pensi, ad esempio, alla sensori-
bili, al dispacciamento dei sog- le sulla base della conoscen- stica per le misure delle grandezze
getti connessi od al distacco di za dello stato della rete e pro- elettriche (tensione, corrente, po-
essi; grammabile, in grado di gestire tenza attiva e reattiva): i compo-
■ gestire le emergenze limitando un volume crescente di segnali nenti necessari per implementare
per quanto possibile le disali- dal campo (maggiore dell’at- alcune delle funzionalità “Smart
mentazioni dei clienti finali; tuale di quasi un ordine di Grid” devono avere classe di pre-
■ gestire le opportunità di ef- grandezza) e correlarli ad in- cisione di più ordini di grandezza
ficientamento in tempo rea- terpretazioni di volta in volta inferiore rispetto a quelli tradizio-55
SERVIZI
INTERNET DELLE E CON LE COSE
Figura 4 - I componenti di una architettura di riferimento “Smart Grid“
nali, garantendo nel contempo - l’integrazione in rete di quote
3
LA NUOVA TV
La regolazione evoluta della tensione
ingombri invariati o ridotti e co- crescenti di impianti di genera-
sti comunque contenuti. Non c’è zione da fonte rinnovabile;
da stupirsi se per la loro messa a - il miglioramento della affidabi- Gli impianti di generazione da
punto è stata necessaria una vera lità delle reti e della qualità del fonte rinnovabile, in particolare
e propria “invenzione”. servizio. quelli fotovoltaici, sono prevalen-
Questa architettura di riferimento Nel seguito saranno sintetica- temente connessi alle reti elettri-
è in corso di realizzazione e spe- mente descritte le caratteristi- che al di fuori dei centri urbani.
rimentazione, da parte di Enel che salienti di due dei progetti Di norma le linee elettriche al ser-
Distribuzione, in progetti di ri- di maggiore innovatività, relativi vizio delle aree rurali alimentano
cerca nazionali ed internazionali rispettivamente alla regolazione un carico modesto e sono pertan-
incentrati su alcune delle temati- evoluta delle tensione ed all’eser- to piuttosto lunghe e con sezione
LA NUOVA TELEFONIA
che strategiche nello sviluppo dei cizio ad anello chiuso della rete dei conduttori modesta.
sistemi di distribuzione: MT. Nell’ipotesi di voler connettere
a queste linee quote crescenti di
Figura 5 - Due esecuzioni unificate Enel Distribuzione di sensori innovativi per Smart Grid generazione senza necessità di
interventi di potenziamento della
rete, la prima criticità che emerge
con sistematicità è quindi quella
riferita alle variazioni di tensione
lungo la linea.
I sistemi attualmente adottati per
la regolazione della tensione nella
linee MT sono stati messi a pun-
to allorché la rete di distribuzione
connetteva, sostanzialmente, solo
impianti di consumo e prevedono
generalmente un controllo della
tensione stessa mediante varia-56
zione sotto carico del rapporto di elettriche nel punto in cui il con- comportamenti dei diversi utiliz-
trasformazione del trasformato- trollo si attua, ma anche su misu- zatori connessi alla rete.
SERVIZI
re AT/MT che alimenta la sbarra re rilevati e in punti diversi della In questa maniera è possibile otte-
MT ed imprime ad essa la tensio- rete e trasferite ai sistemi di eser- nere miglioramenti, rispetto alle
ne alla partenza delle linee che la cizio; allo stesso tempo è necessa- condizioni standard di rete, sia in
sbarra alimenta. rio accedere a risorse di controllo termini di “hosting capacity” della
In questa particolare condizione diverse, ed ulteriori, rispetto al rete MT sia in termini di qualità
INTERNET DELLE E CON LE COSE
è possibile, sulla scorta del valore semplice variatore di rapporto del della tensione.
della tensione in uscita dal tra- trasformatore, dislocate “perife-
sformatore AT/MT e della corren- ricamente” negli impianti. Come
te da esso erogata, garantire un appare subito evidente, si tratta di
andamento delle tensioni lungo
le linee MT con qualche approssi-
una applicazione delle funzionali-
tà già descritte come tipiche delle
4 Esercizio ad anello chiuso della rete MT
mazione ma anche con una certa Smart Grid. Diversamente da quella di alta
efficacia. E’ altrettanto evidente, Enel Distribuzione ha in corso più tensione, la rete di media ten-
però, che venendo meno l’ipotesi di un progetto per la realizzazione sione, pur avendo una configu-
di rete “passiva”, non è più pos- di un sistema di controllo evoluto razione generalmente magliata
sibile mantenere la stessa logica della tensione, basato sull’archi- (disponibilità di una seconda via
di funzionamento del sistema di tettura già accennata e progettato di alimentazione in caso di emer-
controllo in quanto tensione e per accedere a tutti gli elementi genza), è esercita in assetto radia-
corrente misurate al trasformato- di controllo presenti in una rete le (il confine tra le due possibili vie
re non sono più rappresentative di distribuzione MT: variatori di di alimentazione è normalmente
della condizione della rete, la cui rapporto, storage, veicoli elettrici, tenuto aperto).
LA NUOVA TV
alimentazione – come la tensione produttori MT. L’esercizio ad anello chiuso, infat-
lungo le linee che occorre regolare Scopo dei progetti è proprio quel- ti, pur avendo indubbi vantaggi
– dipende dai generatori collegati lo di testare la possibilità di ga- (ridotte cadute di tensione, equi-
al suo interno quanto dalla rete di rantire il rispetto dei parametri libratura automatica del carico
alta tensione a monte, e non è per- contrattuali di rete (in particolare lungo l’anello, ecc.), comporta
tanto nota al sistema di controllo. della tensione) anche nei casi nei complessità di esercizio tali da
Per garantire la tensione sulla rete quali il classico approccio “fit and rendere di fatto impraticabile la
MT è quindi necessario indivi- forget” non sarebbe sufficiente, gestione della rete con metodolo-
duare nuove logiche di controllo cioè agendo nell’ambito di misu- gie convenzionali, pena il rischio
basate non solo sulle grandezze re di esercizio ed influenzando i di un degrado della qualità del
servizio in caso di guasto: in as-
LA NUOVA TELEFONIA
Figura 6 - Schema di principio di un sistema di regolazione evoluta della tensione senza infatti di strumenti di fault
detection dislocati lungo le linee
WiMax MT che costituiscono l’anello, una
disalimentazione conseguente ad
un guasto in rete è suscettibile di
Cabina coinvolgere un numero di clienti
Primaria addirittura superiore che nel caso
Linea CS*1 CS2 CS3 CS4
MT
CSS di un sistema convenzionale, ri-
Confine sultando quindi inaccettabile.
fibra fibra
Anche in questo caso appare evi-
Cliente MT Produttore dente il legame con le funziona-
Telecontrollo passivo MT lità Smart Grid: si tratta infatti
di rilevare, e mettere in relazio-
ne, misure provenienti da pun-
Sistema di Telecontrollo Telegestore ti diversi della rete, e diversi dal
punto nel quale il controllo viene
* CS: Cabia Secondaria
attuato.57
Caranza Teviggio Costola
SERVIZI
28 29
27 30
INTERNET DELLE E CON LE COSE
Case Ca’ P.te
Moggio Perazzo Vezzone Sottano S. Margherita Eugenio Riccardo
11 12 13 14 15 5
24
25 26 19 20 10
Di Marino Lama
Varese Lissa SestaG. Vezzone Sartelli P.te Senior Vice President, capo della unità
L Labora
Engineering & "Pianificazione di rete
CP VIZZA
23 18 9 4 Standardization, in Enel e supporto" di Enel
Distribuzione Italia. Distribuzione, Italia.
22 21 17 16 8 7 6 3 2 1 Le sue responsabilità Si occupa di
attuali riguardano la pianificazione e
Vara Cassego Ossegna Maissana Lunà Chiama Cerro Rencoasca Cerro Carrodano
standardizzazione dei gestione delle reti di
componenti e dei sistemi distribuzione, delle
Figura 7 - Schema unifilare dell’anello oggetto di sperimentazione di alimentazione, la connessioni di rete tra
definizione della cui DG & RES, nonché
pianificazione e della della progettazione e
Non stupirà quindi la constatazio- un’accelerazione, decisa ma coe- progettazione della rete, cartografia GIS delle
ne che l’architettura di riferimento rente, dello sviluppo delle reti di nonché il coordinamento reti di distribuzione.
dei progetti di sperimentazione di distribuzione tecnologicamente della gestione della È responsabile delle
esercizio “ad anello chiuso” di reti avanzate già oggi in esercizio. rete, la progettazione connessioni di rete
del sistema di di Enel Distribuzione
MT è sostanzialmente la stessa già Lo sviluppo delle fonti rinnovabi- protezione, la gestione Italia dal 2005. Le sue
indicata a più riprese, ed adottata li costituirà una delle spinte alla
LA NUOVA TV
e il funzionamento precedenti esperienze
per i progetti di regolazione evo- transizione dalle attuali reti alle di soluzioni di Smart includono la gestione
luta della tensione. Smart Grid e nel contempo l’inte- Metering. Le sue di Unità Operative di
esperienze precedenti distribuzione a livello
I progetti in argomento mirano a grazione della generazione distri- includono la gestione comunale, compresa
verificare la possibilità tecnica di buita costituirà una delle risorse di Unità Operative la gestione delle
garantire, a costi sostenibili, il fun- più utili per l’implementazione di di distribuzione a connessioni MV e LV.
zionamento della rete MT ad anello nuove logiche di funzionamento livello regionale e È Special Reporter
comunale, compresa in CIRED TC 5
chiuso, di per sé preferibile in ter- del sistema elettrico di distribu- la progettazione, "Sviluppo del sistema
mini di regolazione della tensione, zione. costruzione e gestione di distribuzione
e modalità avanzate di protezio- Per lo sviluppo delle Smart Grid la della distribuzione reti. dell'alimentazione" e
ne ed automazione, affini a quelle necessità di scambio dati in tem- È membro del Gruppo membro di Eurelectric
IEC strategico 3 "Smart WG # 2 "Clienti &
adottate per la rete di alta tensione, po reale tra i sistemi di controllo Grid", del Comitato Operations" e di joint-
in grado di minimizzare l’impatto degli impianti di consumo-pro- Tecnico Superiore della Eurelectric CEDEC-
dei guasti sulla clientela; si tratta di duzione ed il gestore di rete avrà CEI e del Consiglio Geode-EDSO4SG
una iniziativa assai ambiziosa, che una crescita molto sostenuta. Sa- dell'Istituto per la gruppo di esperti sui
Gestione della Qualità codici di rete europei.
non trova riscontro in pratiche ana- ranno utilizzati sia servizi di tele- (IMQ).
loghe a livello internazionale, ma comunicazione pubblici di ultima
destinata forse a cambiare gli stan- generazione, che mezzi trasmissi-
dard di esercizio delle reti. vi embedded nelle reti di trasmis-
sione e distribuzione di energia
elettrica. In tale contesto driver
strategico sarà l’indipendenza del
Conclusioni controllo delle infrastrutture cri-
tiche di energia e telecomunica-
Le Smart Grid, lungi dal costituire zione ■
uno slogan relativo ad una rivolu-
zione futura ancora di là da veni-
re, sono oggi tecnologicamente a eugenio.dimarino@enel.com
portata di mano e costituiscono riccardo.lama@enel.comPuoi anche leggere
