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Le Smart Grids: il futuro delle reti elettriche e dei servizi energeticielettriche e dei servizi energetici
M i G ll tiMassimo Gallanti
RSE
QUALE MIX DI INNOVAZIONE PER IL FUTURO DELL’ENERGIA?
1Roma, 21 giugno 2011
Perché le Smart GridsPerché le Smart Grids
• Incrementare lo sviluppo e lo sfruttamento delle fonti rinnovabili• Nuovi impieghi del vettore elettrico (es auto elettrica pompe di
Nuovi drivers del sistema elettrico Obiettivi della politica
energetico ambientaleNuovi impieghi del vettore elettrico (es., auto elettrica, pompe di
calore)• Coinvolgimento dei consumatori nel mercato dell’energia
ambientale europea
Supporto normativo e regolatorio
fattore abilitante
Gestore di di rete• Revisione del quadro
regolatorio (la rete è un settore regolato)
• Efficienza economica
Nuovo modello delle reti elettriche
“Smart Grids”
• Sicurezza del sistema• Salvaguardia
investimenti
Gestore di di rete
• Efficienza economica del sistema elettrico (garantire il vantaggio per l’utente)
Smart Grids
fattori abilitanti
investimenti
p )
I fattori abilitanti delle Smart Grids
• Le nuove tecnologie
2• Gli standard tecnici
L’evoluzione della rete elettricaL’evoluzione della rete elettrica
La rete elettrica odierna La nuova rete elettrica
Generazione centralizzata; fl di t
Rete che integra e gestisce in d ffi i t il flusso di potenza mono-
direzionale dall’alta alla bassa tensione, dove sono collegati i carichi Il sistema è controllato
modo efficiente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti connessi (generatori punti di prelievo e carichi. Il sistema è controllato
tramite i grossi generatori(generatori, punti di prelievo, e punti con presenza di generazione e prelievo)
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Smart Grid: una nuova concezione della rete Smart Grid: una nuova concezione della rete elettricaelettrica
La rete non è più passiva, integra numerose componenti attive
Fonte: Enel Distribuzione
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p p , g pe richiede quindi una intelligenza distribuita per coordinarle
L’evoluzione della L’evoluzione della rete di trasmissionerete di trasmissione verso le verso le Smart GridsSmart Grids
• La rete di trasmissione è già intelligente– Controllo in tempo reale dei grossi generatori, per garantire
l’ ilib i t il’equilibrio tra generazione e consumo
• I nuovi problemi da affrontare– Difficoltà nelle realizzazione di nuove linee
– Aumenta la generazione non programmabile (eolico, FV)
– Maggior variabilità degli scambi di energia con l’estero
• Gli sviluppi attesiGli sviluppi attesi– Sfruttare i “margini” dell’attuale rete tramite una gestione più
flessibile
– Sensoristica avanzata e sistemi di previsione in tempo reale, per fornire al gestore un quadro sempre aggiornato della situazione
5– Integrazione delle reti e dei mercati europei dell’energia
L’evoluzione della L’evoluzione della rete di distribuzionerete di distribuzione verso le verso le Smart GridsSmart Grids
• L’attuale rete di distribuzione è di tipo “passivo”– La rete distribuisce ai consumatori la potenza prelevata dalla rete di
trasmissione: non c’è gestione dei generatori e carichi connessi alla rete ditrasmissione: non c è gestione dei generatori e carichi connessi alla rete di distribuzione
– la generazione distribuita è considerata un’eccezione: viene collegata secondo l’approccio “fit & forget” (la rete è dimensionata sul “casosecondo l’approccio “fit & forget” (la rete è dimensionata sul “caso peggiore”)
– Una volta connessi i generatori producono quando e come vogliono: la rete di distribuzione deve sempre accettare la potenza prodotta
• Connessione di un grande numero di piccoli generatori sulla rete di distribuzione. Quali problemi?– l’approccio “fit & forget” limita eccessivamente il numero di generatori che
possono essere connessipossono essere connessi
– Non è più garantito il flusso mono-direzionale dell’energia
– I generatori sulla rete di distribuzione si disconnettono a causa di disturbi
6sulla rete di trasmissione
• Nel black-out tedesco del 2006 sono stati persi in Italia 2600 MW
L’evoluzione della L’evoluzione della rete di distribuzionerete di distribuzione verso le verso le Smart GridsSmart Grids
• I due possibili modelli di sviluppo per la rete di distribuzione:P t i d t d l ti i t ti iù f• Potenziare ed estendere la reti esistenti: più ferro e rame (approccio “muscolare”)…….– Si mantiene l’approccio “fit & forget”Si mantiene l approccio fit & forget
– Più investimenti in infrastruttura fisica (linee e trasformatori). E’ economicamente conveniente?
O– Ostacoli dovuti a problemi autorizzativi
• …. oppure rendere più intelligente le reti di distribuzione esistentidistribuzione esistenti– Gestione diretta dei generatori e dei carichi. Si supera l’approccio “fit &
forget”
– Investimenti mirati in infrastruttura di comunicazione e controllo
– Generazione e carichi forniscono servizi alla rete
N i i i i li ti i i i d ll’ i i f i i i7
– Nuovi servizi per i clienti: misurazione oraria dell’energia, informazioni in tempo reale, gestione della domanda
I servizi offerti dalle Smart GridsI servizi offerti dalle Smart Grids
B Migliorare l’esercizio A Nuove esigenze di Perimetro Servizi: risposte
della rete alle
D. Nuovi criteri di piani-ficazione investimenti
B. Migliorare l esercizio della rete
A. Nuove esigenze di connessione
C. Sicurezza e qualità della fornitra
Smart Grid esigenze dei soggetti che si
interfacciano con
Servizi offerti dalla Smart Grid
F. Coinvolgimento dei consumatori
E. Migliorare le funzionalità del mercato
essa
Utenti di rete
Operatore di rete
Altri attori
Dati e applicazioni
“Infrastrutture per le Smart Grids”
Interfaccia tra le Smart Grid e Sistemi di comunicazione
Infrastruttura elettricaIntelligenza dei componenti
Smart Grid e altri sistemi intelligenti
Fonte: EU Commission Task Force
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Infrastruttura elettrica
:
Fonte: EU Commission. Task Force for Smart Grids
ITC:ITC:l’infrastruttura per le l’infrastruttura per le smartsmart gridsgrids
• Integrare la rete elettrica con la rete di comunicazione, per interagire con generazione distribuita e i p g gconsumatori– Rete di comunicazione capillare, poco costosa, sicura, tempi di
trasmissione prevedibilitrasmissione prevedibili– Protocolli di comunicazione standard
• Impiego di più mezzi di comunicazionep g p– Internet: si utilizzano li supporti già disponibili– Reti Wi-Fi e Wi-Max: supporti dedicati, bande libere o proprietarie
Sistema PLC già tili ato per la rete trasmissione– Sistema PLC: già utilizzato per la rete trasmissione– Fibra ottica: nuovi sviluppi dedicati, alti investimenti
• Interazione con il cliente finaleInterazione con il cliente finale– Contatori elettronici di nuova generazione – Sistemi di visualizzazione dei consumi domestici
C i i bi di i l i i di i d ll’ i9
– Comunicazione bi-direzionale con sistemi di gestione dell’energia domestici
Le iniziative internazionali sulle Smart GridsLe iniziative internazionali sulle Smart Grids
• Smart grids: tema centrale nel contesto delle iniziative internazionali– In Europa:In Europa:
• Nel SET Plan (Strategic Energy Technology Plan) l’iniziativa EEGI (European Electricity Grid Initiative), con un budget previsto di 2 Miliardi di euro
• NER 300• EERA (European Energy Research Alliance) – JP “Smart Grids”
N l t d l d t li lt i– Nel resto del mondo, tra gli altri: • progetto ISGAN (International Smart Grid Action Network), condotto in
ambito IEA, a guida italiana
• Progetti Nazionali negli USA, Giappone, Cina, ecc.
• Obiettivo delle iniziative internazionaliObiettivo delle iniziative internazionali– Realizzare dimostratori su scala realistica, con valutazione
quantitativa dei risultatiC di id i i lt ti
10– Condividere esperienze e risultati– Promuovere la definizione di standard tecnici
Le attività in ItaliaLe attività in Italia• L’Italia ha un ruolo di primo piano nelle smart grids
– Progetto Telegestore di ENEL e degli altri distributori it li i iù di 30 M i di t t i l tt i i ià f i tiitaliani: più di 30 Mni di contatori elettronici già funzionanti
– Progetti dimostrativi su smart grids finanziati da:• POI Energia: ammodernamento rete MT nelle regioni meridionali• POI Energia: ammodernamento rete MT nelle regioni meridionali –
Accordo di programma con Enel Distribuzione
• Tariffe incentivanti (8 progetti pilota, ex Delibera 39/10)
• 7° Programma Quadro: progetto GRID4EU (Enel, RSE e altri)
– Ricerca e sviluppo di tecnologia• Ricerca per il sistema elettrico: Accordo di programma con RSE,
ENA, CNR sul progetto su “Reti attive, generazione distribuita e sistemi di accumulo”
• Industria 2015: finanziamento a progetti su Generazione Distribuita
– Leadership in iniziative internazionali:
11• Progetto ISGAN (International Smart Grids Action Network).
Le attività in ItaliaLe attività in Italia
Investimenti/categoriaTotale: 3848,7 Mio EUR Italia primo
i
Progetti/categoriaT t l 277 iti di tt i
paese in Europa!
Totale: 277 siti di attuazione
Investimenti relativi ai progetti (in Mio EUR)
75
Investimenti (in Mio EUR) / n. dei siti di attuazione dei progetti per paese Altro Stoccaggio Automazione della trasmissione Domotica
Automazione della distribuzione
Fonte: Comunicazione,
CEU “Reti
Figura 1: Panoramica dei progetti d’investimento nel settore delle reti intelligenti e del loro stato di attuazione nell’Unione europea (fonte: CCR, IE). I progetti rappresentati possono interessare più di un paese ed includere più di una categoria. Nella figura non sono compresi tre progetti: la super-rete “K Fl k” l G l D l d 507 l d EUR
Automazione della distribuzioneSistemi integrati Contatori intelligenti
CEU Reti intelligenti:
dall’innovazione all’introduzione”
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“Kriegers Flak” tra la Germania e la Danimarca, con un investimento totale di 507 milioni di EUR, l’introduzione di contatori intelligenti e di un’infrastruttura di misurazione avanzata nel Regno Unito, con una previsione d’investimento pari a 11 897 milioni di EUR, e l’introduzione di contatori intelligenti in Svezia, articolata a sua volta in circa 150 sottoprogetti, con un investimento totale di circa 1 500 milioni di EUR.
COM(2011) 20212 aprile 2011
La catena del valore delle Smart GridsLa catena del valore delle Smart Grids
Le Smart Grids: un’opportunità per il PaeseLe ricadute economiche:
• Beneficiari diretti– Gestori di impianti di produzione di piccola taglia– Utenti finali– Società di servizi energetici (ESCO)
Gestori di reti di distribuzione (valorizzazione dell’asset)– Gestori di reti di distribuzione (valorizzazione dell’asset)
• Supply Chain– Realizzazione e installazione di impianti di generazione elettrica (FV, ea a o e e sta a o e d p a t d ge e a o e e ett ca ( ,
impianti a biomassa, cogeneratori)– Tecnologie ICT e automazione industriale (inclusi contatori elettronici)
Elettronica di potenza– Elettronica di potenza– Home & building automation– Pompe di calore, componentistica per auto elettrica (es. batterie)
13• R&D e sviluppo di tecnologie innovazione
