martedì, febbraio 02, 2010

Il vento gonfia la rete

Dovrebbe essere ormai chiaro a tutti che il principale limite alla diffusione della produzione energetica da fonti rinnovabili è la loro intermittenza e irregolarità che, oltre certi limiti, rende impossibile la regolazione, da parte del sistema di controllo, delle condizioni del carico nella rete di trasmissione dell’energia elettrica, compromettendone la stabilità e innescando meccanismi di difesa “a catena” delle centrali generatrici, che interrompono l’erogazione del servizio (black out). Ma quali sono questi limiti?
Essi sono incerti perché dipendono da molti fattori, tra cui la configurazione del sistema, la quantità e tipologia dei generatori di energia elettrica, il livello di interconnessione delle reti, le caratteristiche locali della produzione di energia rinnovabile ecc. Comunque, è comunemente ritenuto che la potenza rinnovabile non possa superare in ogni momento il 20% della potenza generatrice attiva senza incorrere in seri rischi per la stabilità del sistema elettrico. Quindi, conseguentemente, sarebbe problematico superare la soglia di 10.000 MW di potenza rinnovabile nel nostro paese.
Una risposta definitiva al problema non può che essere fornita dal gestore della rete di trasmissione nazionale, cioè Terna S.p.A., ente preposto proprio a garantire la continuità della fornitura di energia elettrica sull’intero territorio nazionale. E infatti ad esso si sono rivolti i produttori di energia eolica che l'anno scorso si sono visti limitare sensibilmente l’immissione in rete dell’energia prodotta, ma anche l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas, che ha chiesto di recente un chiarimento sull’impatto della crescita delle rinnovabili sul sistema elettrico nazionale.
E finalmente, Terna da una risposta al delicato problema nell’ultimo nell’ultimo “Piano di sviluppo della rete di trasmissione nazionale” relativo al 2009 e tuttora in fase di consultazione.
Riporto alla lettera quanto affermato in questo documento: “Al fine di approfondire i fenomeni menzionati con scenari di generazione da fonti rinnovabili non programmabile sempre più elevata, sono state condotte delle analisi tecniche per valutare il suo impatto sul sistema elettrico in termini di affidabilità del sistema stesso e sulle percentuali attese di energia eolica producibile da ridurre…. In sintesi si evidenzia che nelle condizioni attuali della rete elettrica la possibile massima decurtazione dell’energia eolica producibile nel Continente può variare fra il 5% (per un eolico installato fino a 6.000 MW) e il 35% (con 15.000 MW di installato) dell’energia eolica potenzialmente producibile. In Sicilia le percentuali sono sostanzialmente analoghe, 5% (per un eolico installato fino a 1.000 MW) e 35% (con 5.000 MW installati). In Sardegna, invece, fino all’entrata in esercizio del nuovo collegamento con il Continente SAPEI, le percentuali sono ben più alte: 10% (per un eolico installato fino a 1.000 MW) e circa 70% (con 2.500 MW installati). Nello scenario previsionale, con la realizzazione di tutti gli interventi di sviluppo, la possibile decurtazione dell’energia eolica producibile nel Continente può variare fra l’1,5% (per un eolico installato fino a 6.000 MW) e il 12% (con 15.000 MW di installato) dell’energia eolica potenzialmente producibile. In Sicilia le percentuali sono inferiori all’1% (per un eolico installato fino a 1.000 MW) e 25% (con 5.000 MW installati); tuttavia è opportuno segnalare che la produzione potenzialmente tagliata è compresa tra il 2 e l’8% per un installato eolico tra i 2.000 e 4.000 MW, con un beneficio medio in termini di riduzione di energia eolica decurtata pari al 65% circa. In Sardegna, invece, a valle dell’entrata in esercizio del nuovo collegamento con il Continente SAPEI, le percentuali sono pari al 5% (per un eolico installato fino a 1.500 MW) e a circa 40% (con 2.500 MW installati), considerato l’elevato coefficiente di contemporaneità. Le percentuali riportate rappresentano le massime riduzioni possibili della produzione eolica per garantire la sicurezza del sistema elettrico e tali riduzioni possono oscillare all’interno di una fascia di variabilità.”

Quindi, sintetizzando, Terna ritiene che quando verranno realizzati gli interventi sulla rete per favorire la produzione eolica previsti nel piano (pag. 82), a fronte degli oltre 50.000 MW di richieste di connessione di impianti eolici alla rete di trasmissione nazionale (pag. 46), si potrebbero consentire con una certa tranquillità 15.000 MW nel Continente con un massimo del 12% di riduzione, 5000 MW in Sicilia con un massimo di riduzione del 25% e 2500 MW in Sardegna con un massimo di riduzione del 40%. Secondo Terna, “tuttavia, in presenza di maggiori garanzie offerte dalla produzione eolica in termini di continuità di esercizio … il limite superiore della curva può essere ridotto a fronte di una maggiore capacità di supporto degli eolici in rete mentre quello inferiore costituisce un obiettivo a cui tendere anche e soprattutto mediante la rimozione dei vincoli di scambio fra le aree della rete, in modo da consentire una diminuzione della quota di generazione eolica rispetto a quella convenzionale riferendola a quella di una zona più vasta.”

Le conclusioni dello studio di Terna sembrerebbero quindi abbastanza incoraggianti circa la crescita dell’eolico in Italia e condurrebbero ad ipotizzare un contributo alla produzione elettrica nazionale leggermente superiore al limite finora considerato massimo del 7% - 8% del Consumo Interno Lordo (fino a oltre il 10%). Si tratta di quantità non trascendentali e sicuramente non risolutive rispetto alla globalità del problema energetico, però sufficienti a diversificare le fonti energetiche, ridurre l’uso dei combustibili fossili ed evitare l’immissione di gas serra nell’atmosfera, in maniera significativa.
Infatti, considerando che la produzione di energia elettrica italiana da olio combustibile (derivato del petrolio) era nel 2008 pari al 5,3% del Consumo Interno Lordo, l’utilizzazione anche parziale delle potenzialità eoliche italiane permetterebbe di annullare del tutto la dipendenza da un combustibile fossile che sarà sempre più scarso in futuro a causa del raggiungimento del picco produttivo, evitando l’immissione in atmosfera di circa 13 milioni di tonnellate di CO2. Lo sfruttamento dell’intera potenzialità eolica ci consentirebbe inoltre di evitare complessivamente l'immissione in atmosfera di circa 22 milioni di tonnellate di CO2, pari alla riduzione richiesta dagli obblighi del Protocollo di Kyoto per le emissioni del settore elettrico italiano (e il 20% di quelle del settore energetico nel suo complesso).
Chi si oppone, spesso pregiudizialmente all’eolico, dovrebbe perciò contemporaneamente indicare quali alternative realmente praticabili ai combustibili fossili siano in grado oggi di conseguire gli stessi risultati.

8 commenti:

lucaniaelettrica ha detto...

Diventerà conveniente per i gestori degli impianti eolici stoccare l'energia in qualche ''sua forma''

esempi:
http://www.youtube.com/watch?v=00g435KGGP0
oppure:
http://lucaniaelettrica.wordpress.com/2008/04/20/stoccare-lenergia-delle-fonti-rinnovabili-sottoforma-di-aria-compressa-nelle-caverne-sottoterra-iowa-stored-energy-park-isep/

raimondo ha detto...

Per favore date qualche notizia sul Kitegen. A che punto sono?

ezio ha detto...

Un altro modo di stoccare l'energia è di usare quella in eccesso es. di notte per congelare l'acqua usata nei sistemi di condizionamento di giorno, quando la richiesta è massima.
Un grosso
progetto americano.

Frank Galvagno ha detto...

Confesso che quando leggo della difficoltà di integrare nell'attuale rete le rinnovabili, con percentuali massime legate all'intermittenza dell'erogazione divento un po' pessimista sulla reale possibilità di transitare in modo "ordinato" verso una postenza elettrica tutta rinnovabile...

MaRaNtZ ha detto...

Ritengo verosimile, anche se ovviamente non ne ho prove, che il piano infrastrutturale di Terna non possa prescindere dall'ipotesi di uno sviluppo di immissione in rete di energia Nucleare.

Come noto, avere pochi punti di alta produzione costante e avere tanti punti di bassa produzione intermittente sono due strategie che necessitano di uno sviluppo infrastrutturale agli antipodi.

Quanto del limite sulle rinnovabili è dovuto davvero all'inadeguatezza delle reti e quanto invece ad una precisa scelta di favorire l'inserimento del Nucleare ?

progetti come l'interconnessione delle reti nel mare del nord dimostrano come una rete elettrica ausiliaria progettata allo scopo possa sostenere le rinnovabili nella fase di transizione

http://mizcesena.blogspot.com/2010/01/il-pollo-di-trilussa-e-le-fonti.html

Credo che il problema non sia fisico ma politico. Se gli incvestimenti saranno orientati con le rinnovabili in mente, non vedo motivi tecnici per non pensare a quote intermittenti di rinnovabili che possano raggiungere in futuro ben oltre il 50% della produzione totale.

Terenzio Longobardi ha detto...

Marantz, non mi pare che dal punto di vista della stabilità della rete nucleare ed eolico richiedano strategie contrastanti. Il nucleare sviluppa una potenza costante non modulabile. L'idroelettrico e il termoelettrico sono modulabili nelle due direzioni, in aumento e diminuzione, l'eolico in una direzione, in diminuzione. L'interconnessione delle reti serve a mettere in collegamento il massimo possibile di potenza regolabile, in grado di rispondere in maniera efficace alle variazioni brusche di carico caratteristiche delle rinnovabili.
In Germania, ad esempio, grandi potenze nucleari convivono tranquillamente con notevoli potenze eoliche.
Purtroppo il problema dell'intermittenza delle rinnovabili non è un'invenzione politica, ma un reale limite tecnico. Naturalmente, solo in alcuni momenti dell'anno può succedere che si raggiungano percentuali significative di produzione eolica, come è successo di recente in Spagna e Danimarca, ma la situazione italiana è molto diversa per le caratteristiche del regime ventoso, per la distribuzione delle centrali generatrici e per la connessione dele reti.

andrea ha detto...

Saro' lungo,
Questi limiti sul sistema sono affascinanti ed in qualche modo complessi da determinare anche perche' influenzati dalle condizioni al contorno, carico della rete, provenienza dei flussi, mix di generazione. Ed i parametri aihme' cambiano ora per ora. La variabilita' del vento ci ha messo un ulteriore elemento di difficolta'. Tuttavia in Europa si sta prendendo il Toro per le corna e avendo riconosciuto nell'eolico una fonte alternativa a costo ragionevole, le utility piu' ricche di risorsa hanno intrapreso estesi studi di integrazione rilevandone le problematiche e le opportunita' Questo in particolare trascinato da innumerevoli richieste di connessione on ed offshore da parte di investitori.
Ho lasciato l'Italia con questo numero del 20% come potenziale di rinnovabili integrabili, stabilito in qualche modo piu' a sentimento che legato a studi effettivi. Penso perche' non se ne vedevano ancora le prospettive che si prefigurano attualmente. L'unico numero pubblicato con qualche risocntro riguardava l'isola di Creta, microsistema elettrico con 1000 MW di picco che forniva un (30% massimo di rinnovabile)
Ora mi trovo in Irlanda, presso la 'Terna' equivalente EIRGRID, paese in cui risorse eoliche sono immense, e lo sviluppo e' accompagnato da aggressive politiche governative di sviluppo.
L'Irlanda,(Repubblica piu' Nord Irlanda) e' un mini sistema con picco di carico attorno 7500 MW collegato attualmente alla Scozia con un collegamento in continua da 500 MW.
Per il 202020 l'Irlanda ambisce ad un 43% (in energia) di rinnovabile, con 15% per fine 2010. Attualmente le previsioni sono di raggiungere il primo obiettivo.
Il secondo, per altro lontano, e' in fase di accurata valutazione con studi di sistema. esso corrisponde infatti all'installazione di 5700 MW di eolico che in periodi notturni di alto vento puo' costituire il 170% del carico da soddisfare.

Qual'e' pertanto la massima percentuale di eolico che il sistema e' in grado di assorbire ?
A questa domanda si e' cercato di rispondere in un recente studio a breve disponibile in rete.
Vorrei fare notare che gia' tutt'oggi si e' gestito il sitema irlandese con una percentuale di eolico attorno al 40-45% per alcune ore e che percentuali dell'ordine del 30% sono abbastanza frequenti (www.eirgrid.com per chi vuole controllare in real time eolico e domanda di elettricita')
Lo studio ha pero' messo in evidenza la gestibilita', dal punto di vista della stabilita' transitoria della rete, anche di percentuali vicine all'80%, specie in periodi invernali di alto carico in cui la rete e' piu' robusta.
Inferiore,circa 50%, quando la rete e' piu' debole, basso carico elettrico in situazione estiva.

andrea ha detto...

(continua dal precedente)
Ho letto con interesse le analisi dell'ing. Longbobardi sull'eolico effettivamente distribuito e quello potenziale, e le conclusioni su una riduzione forzata del vento a causa delle congestioni. Ho altresi' rilevato che l'ing. Coiante attribuisce tale fenomeno ad un limite delle rinnovabili. E se fosse invece un errore di pianificazione ?
L'esperienza irlandese dei Gates, credo importata dal programma inglese Crowns, mi permette di porre un ragionevole dubbio che qui tento di descrivere.
In Irlanda nel 2000 la procedura di richiesta delle connessioni prevedeva l'apertura di termini di presentazione detti gates della durata di 2 anni.
Alla chiusura di un gate le connessioni richieste venivano valutate con adeguati studi di rete ed emesse delle offerte di connessione nella quale si stabiliva anche la data di entrata in esercizio. Questa era determinata dal fatto che alcune connessioni potevano garantire l'effettiva distribuzione dell'eolico prodotto solo a valle di un adeguato rinforzo di rete, non necessariamente limitato alla semplice connessione ma legato a strozzature che avevano potenzialmente piu' impianti eolici come causa.
Installazioni e rinforzi di sistema, avanzando sequenzialmente garantiscono cosi':

1) per l'investitore tempi certi per i suoi criteri decisionali,
2) per il gestore, il mercato l'ottimizzazione dei costi di esercizio, evitando di pagare due volte per l'energia eolica NON erogata e per l'extra energia comunque necessaria da impianti convenzionali.
3) per consumatore costi di ‘sistema’ inferiori.

Faccio notare che dal punto di vista di Sistema di Trasmissione l'Irlanda e' attualmente un sistema molto debole, con rete in prevalenza a 220 kV e 400 kV ridotto a due linee radiali da Ovest ad est ed e' quindi un cosidetto 'worst case' nell'applicazione della maggior parte degli scenari elettrici e che quindi tali numeri potrebbero essere raggiunti dai sistemi piu' robusti (i.e. Spagna ha gia' raggiunto il 45% per circa 6 ore) come il sistema interconnesso Europeo.

Concludo brevemente con un breve excursus sul 'beyond 2020:
gia' esistono richieste di Offshore per altri 5000 MW e, beyond 2030 e' possibile un potenziale di 4 GW di energia dalle onde (500 MW previsti per 2020).
In parallelo, sono in avanzato studio di fattibilita' realizzazioni di impianti di pompaggio 'marini' (vd. www.spiritofireland.org) che aiuterebbero l'integrazione dell'eolico nel sistemino Irlandese. Forse il 100% rinnovabile non e' un utopia.

Sperando di non avervi annoiato,

saluti