imagihttps://osservatorionline.it/media///2021/09/Logo Tribuna.png

header

E-grid per digitalizzazione della rete

di Ilaria Beretta e Maria Luisa Venuta Ricercatrici dell’Università del Sacro Cuore di Milano, sede di Brescia

 

E-grid è l’espressione con la quale si definisce una rete di distribuzione dell’energia sia in media che in bassa tensione che abbia la capacità di essere ‘intelligente’, gestita a distanza con l’autocontrollo e con tecnologie innovative. Una rete di distribuzione energetica smart è progettata in modo simile alla rete internet. In entrambe si utilizzano  tecnologie digitali e si basano sulla flessibilità e sulla resilienza

In entrambe le reti ci sono concetti analoghi: la resilienza di rete si fonda sulla ridondanza, che è capacità di una parte del sistema di attivare un meccanismo interno affinchè le informazioni su internet e in modo analogo il flusso energetico nelle reti di distribuzione fluiscano arrivando ai destinatari e mantengano il livello della qualità della performance e la continuità del servizio.

Inoltre le reti su internet come quelle di distribuzione hanno nodi e connessioni ramificate in modo capillare: in questo senso Internet utilizza una grande quantità di dispositivi che svolgono il ruolo di nodi connessi tra loro; la flessibilità delle e-grid consentirà di essere nutrita di energia non solo provenienti dai tradizionali impianti di produzione di energia elettrica, ma inserendo anche quanto proviene come autoproduzione da singoli soggetti che possono inserire in rete gli esuberi di energia generati attraverso impianti fotovoltaici e di altro tipo che hanno sede nei siti di loro proprietà.

Le due reti inoltre sono interattive. Nelle reti di distribuzione dell’elettricità tradizionali, i flussi vanno in un’unica direzione, cioè dall’impianto al consumatore. Le e-grid sono caratterizzate da flussi bidirezionali, quindi inserendo sia l’energia che va dall’impianto all'utente, sia il flusso che va in direzione inversa dall’utente alla rete,  in modo simile a quello che accade su internet con i dati che inseriamo ogni giorno, in modo consapevole o meno, I flussi sono gestiti con sistemi di controllo e tecnologie innovative che permettono di avere subito risposte di sistema alle richieste che provengono dalla rete. Oggi parliamo della necessità urgente di ammodernare le reti di distribuzione elettrica così da inserire nel sistema le fonti rinnovabili, per loro natura non programmabili, ma che sono l’elemento cardine della transizione energetica.

Le e-grid hanno anche un altro vantaggio: permettono di gestire i consumi energetici in modo più efficiente e con costi più bassi ed efficienti. Attraverso il monitoraggio costante dell'impiego di energia, le e-grid garantiscono ad esempio che la potenza energetica che un cliente richiede diminuisca quando la domanda raggiunge il picco a livello collettivo e nella fascia in cui i prezzi sono più alti, contribuendo così a ridurre il costo della sua bolletta energetica. Se ci si sposta sul lato del gestore energetico la possibilità di essere aggiornati in tempo quasi reali sullo stato della rete riduce anche i costi operativi per le aziende energetiche e questo, indirettamente, comporta un’ulteriore riduzione di costo dell'energia per la clientela.

Questo ultimo punto mette in luce come una caratteristica delle e-grid, in un mondo sempre più interconnesso,: la capacità di generare e trasmettere dati in tempo reale. Gli smart meter, i contatori intelligenti, forniscono informazioni continue sul consumo di energia dei clienti, consentendo alle aziende che gestiscono la rete di offrire servizi come la fatturazione personalizzata per ogni singolo utente. Il cliente ha inoltre a disposizione tutte le informazioni necessarie per configurare modalità di utilizzo dell'energia utili a mantenere il costo delle bollette il più basso possibile.

La disponibilità di dati in tempo reale consente alle società di servizi per la pubblica utilità di gestire i picchi di rete evitando blackout e altre disfunzioni e di ripristinare velocemente l'alimentazione nel caso in cui ci siano interruzioni incidentali. Questo è un fattore fondamentale per la sicurezza delle reti, soprattutto in una fase storica in cui i fenomeni climatici estremi, indotti dal riscaldamento globale, accrescono il rischio di danni alla rete elettrica e di potenziali blackout su larga scala.

Le e-grid non sono reti che vanno a sostituire le attuali reti di distribuzione, ma un nuovo modo di utilizzare le reti preesistenti rinnovate e potenziate con l’applicazione di tecnologie informatiche e di comunicazioneGli attuali sistemi di distribuzione dell’energia elettrica progettati quando l’energia elettrica veniva prodotta utilizzando combustibili fossili, sono essenzialmente reti unidirezionali progettate per veicolare flussi di potenza dagli impianti di generazione tradizionali – centrali termoelettriche di grossa taglia attestate a livello di trasmissione e gestite dagli operatori di rete – agli utenti finali della rete di distribuzione con un approccio di tipo top-down.

Con il diffondersi di numerosi impianti di generazione distribuita, cioè che utilizzano fonti rinnovabili non programmabili, di piccola taglia e dislocati lungo la rete di distribuzione, si richiede alle reti di distribuzione energetica di funzionare come sistemi bidirezionali, riuscendo ad accogliere la produzione elettrica proveniente da molteplici nodi di generazione, generalmente non programmabili a priori, o senza la possibilità di coordinarli centralmente dal gestore di rete di distribuzione. Diventa fondamentale intervenire sulle attuali reti distributive con processi di ristrutturazione per poter inserire nel sistema quote crescenti di flussi energetici da fonti rinnovabili distribuiti. Questi interventi sono in linea con l’obiettivo di crescita delle rinnovabili introdotto dal Piano Nazionale Integrato Energia e Clima con le fonti rinnovabili che, al 2030, dovranno coprire una quota del 30% dei consumi finali lordi di energia rispetto al 18,3% del 2017.

ENEL X come società del Gruppo Enel che fornisce prodotti e servizi innovativi al servizio della trasformazione energetica in un’ottica di sviluppo sostenibile ha creato il progetto "e-grid". Si tratta di un progetto finalizzato alla  riduzione progressiva del gap di qualità del servizio di distribuzione energetica tra le varie aree dell’Italia, soprattutto tra Nord e Sud e tra aree urbane e quelle montane o rurali. L’obiettivo è il rinnovo e lo sviluppo delle infrastrutture di rete e l’implementazione di nuove soluzioni tecnologiche digitali di importanza strategica per consentire l’attuazione dei piani di sviluppo al 2030 e al 2050. 

Per realizzare tutti questi obiettivi, il progetto E-grid prevede, per il periodo 2020-2023, circa 2 miliardi di euro in investimenti, che vedranno una forte concentrazione nelle regioni del Centro Sud e nelle Isole. Gli interventi si svolgeranno in tre direzioni.

In primo luogo si attiverà lo sviluppo della rete nelle aree che necessitano di aggiornamenti strutturali. Infatti nel Piano di intervento sono previste circa  38 nuove Cabine Primarie, cioè cabine che permettono la trasformazione di energia da alta tensione a media tensione, con l’obiettivo di ridurre sensibilmente il numero di clienti che, in caso di guasti, si troverebbero senza elettricità e garantire una più tempestiva ripresa del servizio, anche a fronte di eventi meteorologici sempre più estremi ed estesi.

Il secondo tipo di azione è quella di rinnovo e potenziamento di sezioni di rete, localizzate nelle aree urbane, per migliorare la capacità della rete di assorbire la produzione da fonti rinnovabili non programmabili, anche alla luce della crescente diffusione delle generazioni distribuite e all'impatto del cambiamento climatico sui sistemi infrastrutturali. Questa tipologia di interventi interesserà 9.200 chilometri di linee in media tensione e 1.350 impianti primari.

Infine, si arriva agli interventi di tipo digitale attraverso l’automazione evoluta della rete di media tensione, l’aumento di sistemi di telecontrollo sia in media che bassa tensione, e dei sensori IoT (Internet of Things) in cabina secondaria, cioè le cabine in cui si passa da media tensione a bassa tensione, attivando l’ultima parte di rete che arriva nelle nostre case. In questo modo si abilita la possibilità di creare il sistema di manutenzione predittiva e il monitoraggio real-time. In particolare saranno 4.750 le Linee di media tensione in “Smart Fault Selection”, ossia la tecnologia che consente, attraverso un sistema di telecomunicazione di riportare l’alimentazione energetica in modo quasi immediato (con interruzioni inferiori al secondo) ai clienti non interessati direttamente dal guasto.  Saranno inseriti sistemi di sensoristica IoT  in 14700 Cabine secondarie così da consentire la manutenzione predittiva, la prevenzione dei guasti, e la riduzione di perdite non tecniche ed eventuali sopralluoghi in situazione di rischio per la salute dei lavoratori. Infine sarà incrementato il sistema di Telecontrollo in media tensione che quello in bassa tensione (+150%) consentendo di effettuare in modo celere e da remoto azioni per la ri-alimentazione delle linee a seguito di interruzioni, senza creare disguidi di sistema .

Il progetto E-grid di ENEL è stato avviato su tutto il territorio nazionale durante il 2020, nonostante la pandemia da Covid-19, che ha soltanto rallentato le attività previste nel piano. Uno dei primi interventi svolti dopo il lockdown del 2020 è stato il rinnovo e il potenziamento di linee di media tensione in cavo sotterraneo nei centri urbani nelle aree del Centro Sud. Questa azione infatti permette di mantenere il servizio della rete nelle aree più a rischio di blackout e interruzioni a fronte delle sempre più frequenti ondate di calore nel corso della stagione estiva. 

Riferimenti

ENEA, L’efficienza nel settore delle reti energetiche, Quaderni luglio 2011

ENELX https://www.enelx.com/it/it/storie/2020/10/smart-grid-tecnologie-flessibilita-futuro

E-distribuzione, Progetto E-grid, https://www.e-distribuzione.it/archivio-news/2020/12/e-grid-per-il-futuro-della-rete.html

Piano Nazionale Integrato Energia e Clima, https://www.mise.gov.it/images/stories/documenti/PNIEC_finale_17012020.pdf