SMART GRIDS: traiettorie di sviluppo verso le reti elettriche "intelligenti" del futuro

2,432 views

Published on

Smart Grids: traiettorie di sviluppo verso le reti elettriche "intelligenti" del futuro.

Relatore: prof. Roberto Turri

12 aprile 2011 ore 18.00

Published in: Technology
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,432
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
84
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

SMART GRIDS: traiettorie di sviluppo verso le reti elettriche "intelligenti" del futuro

  1. 1. Smart Grids: Traiettorie di sviluppo verso le reti elettriche “intelligenti” del futuro prof. prof Roberto Turri Dipartimento di Ingegneria Elettrica – Università di Padova roberto.turri@unipd.itR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 0 Considerazioni 1. Cambiamento di paradigma della produzione di energia elettrica: da una produzione centralizzata verso una Generazione Distribuita di più piccola taglia in grado di accedere e sfruttare meglio le fonti rinnovabili 2. 2 Sviluppo di sistemi per l informazione sempre più capillari e l’informazione a basso costo (interazione produttore-utente, monitoraggio e controllo in tempo reale dell’intero processo energetico) 3. Sul piano economico-gestionale: passaggio da strutture monopolistiche “verticalmente integrate” al libero mercato dell’energia Profonda ridefinizione del ruolo delle RETI: da sistemi per il trasferimento di energia a infrastrutture cui produttori e consumatori possano liberamente accedere per scambiarsi il prodotto energia. In questo contesto alle reti è chiesto di essere anche “intelligenti”R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 1 1
  2. 2. Bisogni delle reti del futuro Approccio mirato a soddisfare il consumatore Rinnovo della rete elettrica e innovazione della stessa: più automazione, controllo remoto, ecc. Sicurezza della fornitura Mercato liberalizzato Interoperabilità delle reti elettriche europee Gestione efficiente della generazione distribuita e delle fonti rinnovabili Gestione efficiente e ammodernamento delle tradizionali centrali elettriche Attenzione all’ambiente all ambiente Valutare la risposta alla domanda e la sua gestione. Valutare gli aspetti politici e normativi Valutare gli aspetti sociali e demografici Coinvolgimento di tutti gli attori interessati.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 2 La rete elettrica del (prossimo) futuro La vecchia struttura della rete elettrica a causa dei mutamenti da anni in atto sarà sempre meno idonea alle necessità del futuro, dovrà pertanto modificarsi divenendo più: “intelligente”, affidabile, sostenibile, economica La Comunità Europea recentemente ha posto traguardi molto ambiziosi, riassunti dal famoso motto “20 -20 -2020” (ridurre del 20% le emissioni di CO2, portare al 20% la produzione da fonti rinnovabili, entro il 2020).R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 3 2
  3. 3. Smart Grids Il primo passo verso l’adozione di una strategia comune per lo sviluppo della rete elettrica europea è stata la carta “Vision and Strategy for Europe’s Electricity Network of the future” (aprile 2006). Il futuro vuole energia affidabile, flessibile, accessibile ed economica, usando sia centrali elettriche grandi che piccoli generatori DG. L’utente finale diventerà sempre più interattivo sia col mercato che con la rete, l’elettricità potrà essere prodotta e immessa in ogni punto della rete per rendere l’energia più economica e sicura e garantire una inter-operabilità. Tutto ciò è la Smartgrid (rete intelligente).R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 4 Caratteristiche delle Smart Grids La rete del futuro per fronteggiare tutte queste problematiche dovrà essere pertanto “smart”, ovvero intelligente (ma non solo). Le attuali distinzioni e demarcazioni fra rete di trasmissione e distribuzione tenderanno a sfumare verso una struttura più simile a internet con nodi più o meno importanti da un punto di vista funzionale. Presenza sempre più massiccia di sistemi piccoli e diffusi sul territorio, in cui il singolo utente potrà interfacciarsi con la rete e con il mercato dell’energia elettrica in maniera attiva (producer+consumer= prosumer).R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 5 3
  4. 4. Smart Grids Definizione Smartgrid E’ una rete elettrica che può integrare intelligentemente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti ad essa connessi – produttori, consumatori e produttori/consumatori - allo scopo di assicurare efficientemente un approvvigionamento elettrico sostenibile, economico e sicuro. i i l i ibil i iR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 6 Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 7 4
  5. 5. Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 8 Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 9 5
  6. 6. Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 10 Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 11 6
  7. 7. Smart GridsR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 12 La Piattaforma Tecnologica “SmartGrids” MISSIONE Formulare e promuovere una visione comune sulle reti elettriche del futuro (2020 e oltre) indirizzando la ricerca e lo sviluppo tecnologico nel contesto europeoR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 13 7
  8. 8. Struttura della Piattaforma Tecnologica Advisory Council Rappresentanti di imprese operanti nel settore elettrico. Fornisce le linee guida, stimola le iniziative e monitora l’avanzamento Mirror Group Promuove il coinvolgimento degli stati membri delle nazioni candidate e degli stati associati 4 Working Groups Elaborano i progetti di dettaglio su specifiche aree tematiche e sono aperti a tutti gli Stakeholders General Assembly Condivisione della vision e divulgazioneR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 14 Agenda di Ricerca Strategica (SRA) La piattaforma tecnologica europea Smartgrid ha concentrato gli sforzi creando una Agenda di Ricerca Strategica (SRA). Obiettivi • Assicurare lo sviluppo della rete europea in modo che l Europa resti l’Europa competitiva, tenendo conto dei vincoli ambientali e di sostenibilità. • Guadagnare i benefici di una collaborazione e cooperazione indirizzando le sfide comuni per tutti i paesi membri. • Provvedere una struttura chiara e degli obiettivi su cui possa focalizzarsi la ricerca comune e captarne gli eventuali vantaggi. • Produrre lo slancio e il supporto necessario per tradurre buone idee in prodotti adeguati e in soluzioni. • Un principio chiave è il coinvolgimento di tutti gli attori (dai produttori agli utenti finali) e la divulgazione per tutti.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 15 8
  9. 9. Agenda di Ricerca Strategica (SRA) Coinvolgimento di tutti gli attori interessati all’evoluzione della rete, per: • Sviluppare una visione condivisa della rete del futuro • Identificare i bisogni e indirizzare gli sforzi pubblici e privati della ricerca sulle reti elettriche • Portare a delle conclusioni da divulgare ad ogni livello e delle raccomandazioni da fare per i programmi di ricerca futuri Vantaggi aspettati per i vari attori Piccoli Utenti Partecipazione nel lato della domanda Miglioramento di qualità e di sicurezza della fornitura Grossi Utenti Riduzione della congestione per l’esportazione della generazione. Accesso ai mercati elettrici europei Reti di Integrazione delle DER per la qualità e sicurezza della fornitura fornitura. Distribuzione Completare il rinnovamento delle strutture con sicurezza ed economicità. Reti di Riduzione della congestione per i flussi energetici a livello Trasmissione europeo e accesso libero ai servizi ausiliari essenziali attraverso l’EuropaR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 16 FP7: 7 Programma Quadro CALL FOR PROPOSALS PIATTAFORMA Strategic TECNOLOGICA Research Elaborate dalle Direzioni Centrali della UE nell ambito nell’ambito Agenda dei programmi quadro di ricerca. Smartgrids (SRA) Contengono i temi di interesse di ogni SRA PROPOSTE DI RICERCA Presentate, sulla base delle Call for Proposals, dal coordinatore di un consorzio già delineato. SELEZIONE PROPOSTE Da parte delle Direzioni UER.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 17 9
  10. 10. SET - Plan SET Plan – European Strategic Energy Technology Plan Si propone di: •Accelerare l’innovazione delle tecnologie europee low-carbon •Far fronte ai vincoli della dipendenza energetica e della sostenibilità ambientale •Agevolare il legame tra ricerca e mercato ponendo le imprese comunitarie in una posizione di leadership nel settore delle tecnologie low-carbon •Contrastare la dispersione delle risorse finanziarie e la frammentazione delle strategie di ricerca della UER.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 18 SET - Plan EEGI – European Electricity Grid Initiative Un innovativo programma europeo di ricerca, sviluppo e dimostrazione sulla rete elettrica, finalizzato a preparare lo svilupppo “massivo ed ottimizzato” delle reti intelligenti europee per il raggiungimento degli obiettivi “20-20-20”R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 19 10
  11. 11. European Electricity Grid Initiative EEGI : motivazioni 1.Principale sfida è di integrare e sviluppare le tecnologie innovative nel sistema elettrico e validare le loro prestazioni sul campo. 2.Le soluzioni da validare sono abilitanti delle altre iniziative di tecnologie energetiche (solare, eolico , in generale DER) 3. Operatori di rete dovranno essere alla guida dei progetti RD&D (direttamente responsabili per un esercizio sicuro in ogni condizione oltre che testare le soluzioni con progetti dimostrativi, ovviamente con forte coinvolgimento di altri partecipanti). t i ti) 4. Esercizio delle reti elettriche è regolato da tariffe definite dai Regolatori. In molti paesi europei gli attuali schemi tariffari non comprendono sufficienti incentivi per lanciare i necessari progetti su larga scala.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 20 European Electricity Grid Initiative EEGI : obiettivi 1.Integrare attivamente nuovi modelli di generazione e consumo efficienti integrare le nuove fonti energetiche intermittenti a diversi livelli di tensione t i abilitare la Active Demand per gli utilizzatori finali nuovi utilizzi elettrici (esempio veicoli elettrici, pompe di calore,…) abilitare nuove opportunità di business per tutti gli attori del mercato 2. Avere un coordinamento dell’esercizio e una pianificazione sull’intera rete elettrica (trasmissione e distribuzione) 3. Studiare e proporre nuove regole di mercato per massimizzare il benessere europeo Progetti dimostrativi sono alla base per uno sviluppo su larga scala e richiedono il coinvolgimento di organismi di ricerca, università e di partecipanti del mercato quali produttori, utilizzatori, fornitori di tecnologie informatiche, ….R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 21 11
  12. 12. European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 22 European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 23 12
  13. 13. European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 24 European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 25 13
  14. 14. European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 26 European Electricity Grid InitiativeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 27 14
  15. 15. EEGI - Principali attività in Italia sulla rete di distribuzione Active Demand 1. Funzionalità di Smart Metering e Data Processing, incentrata nel rendere più facilmente accessibili al cliente le informazioni dal contatore elettronico (30 Mil); 2. Progetto ADDRESS, sviluppo di tecnologie e soluzioni con l’obiettivo di dare al cliente un ruolo più attivo nel mercato dell’energia. Auto Elettrica Inedito progetto di sviluppo innovativa struttura di ricarica per veicoli elettrici basata sulla tecnologia del contatore elettronico. Obiettivo è abbattere le barriere economiche e funzionali che ostacolano lo sviluppo su larga scala della mobilità elettrica, ed abilitare servizi e funzionalità coerenti con gli obiettivi di Smart Grids (gestione del carico e accumulo)R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 28 EEGI-Principali attività in Italia sulla rete di distribuzione Gestione evoluta della GD da fonti rinnovabili 1. Aumentare la capacità della rete di sostenere l’immissione di GD attraverso la partecipazione degli stessi al controllo della tensione e fornitura di servizi ancillari. 2. Prevista revisione dei criteri di connessione di GD, telecomunicazioni a banda larga con tutti i principali nodi MT della rete (incluso GD), gestione sicura funzionamenti in isola non desiderata, sistemi avanzati controllo tensione e flussi di potenza e accumulo. Infrastruttura integrata di ICT Creazione di un sistema always on di telecomunicazione a banda larga sulla rete elettrica che abiliti nuove funzioni di SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) di gestione della rete, attraverso la creazione e l’installazione di nuovi sensori, attuatori e apparecchiature “intelligenti”.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 29 15
  16. 16. Elettricità: incentivi a progetti pilota per promuovere lo sviluppo delle smart grids Modernizzare e rendere più flessibili e intelligenti le reti di distribuzione dellenergia elettrica, favorendo la diffusione della produzione da fonti rinnovabili e luso efficiente delle risorse, a beneficio dei clienti finali. E lobiettivo del provvedimento dellAutorità per lenergia (delibera Arg/elt 39/10) a sostegno di alcuni progetti pilota per incentivare lo sviluppo delle cosiddette smart grids, le reti intelligenti in grado di far interagire efficacemente produttori e consumatori, di prevedere in anticipo le richieste di consumo e di bilanciare con flessibilità, la produzione e la domanda di energia elettrica anche localmente. In particolare, il provvedimento consentirà di incentivare in modo selezionato, attraverso una specifica remunerazione tariffaria, gli investimenti sulle reti e tt ifi i t iff i li i ti ti ll ti linstallazione di sistemi di misurazione intelligenti (smart metering), essenziali per la promozione delle smart grids. La sperimentazione di alcuni progetti pilota, svolti sul campo, è quindi un passaggio indispensabile per valutare se i benefici attesi giustifichino gli oneri previsti e per proseguire con le successive azioni industrialiR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 30 Requisiti tecnici del progetto pilota – Ammissibilità Il progetto pilota deve soddisfare i seguenti requisiti minimi: 1. rappresentare una concreta dimostrazione in campo su reti di distribuzioni in MT ; 2. essere riferito a una rete MT attiva o in alternativa, a una porzione di rete MT attiva, identificabile come le linee MT della stessa rete MT che presentano contro-flussi di energia attiva al nodo di connessione MT per almeno l’1% del tempo annuo di f t funzionamento; i t 3. prevedere un sistema di controllo/regolazione della tensione della rete e un sistema in grado di assicurare la registrazione automatica degli indicatori tecnici rilevanti per la valutazione dei benefici del progetto; 4. utilizzare protocolli di comunicazione non proprietari; 5. garantire il rispetto delle normative vigenti in termini fisici e di qualità del servizio.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 31 16
  17. 17. Benefici attesi dai progetti pilota. I benefici attesi dallo sviluppo dei progetti pilota sono riportati all’art. 6.3. della delibera ARG/elt 39/10. Nella valutazione dei benefici dei singoli progetti pilota presentati si terrà in particolare considerazione: 1. L’incremento di energia immettibile nella rete oggetto dell’intervento pilota, specialmente se proveniente da impianti a fonte rinnovabile o ad alta efficienza energetica; 2. La capacità di aggregazione delle unità di produzione, accumulo e della domanda ai fini della regolazione della tensione; 3. 3 Il grado di innovazione d ll soluzioni t d i i delle l i i tecnologiche proposte; l i h t 4. La replicabilità su larga scala del progetto pilota.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 32 Vantaggi della generazione distribuita La generazione da fonti rinnovabili, anche micro-generazione a livello di rete di distribuzione, oltre ad avere un benefico impatto ambientale, potrà avere aspetti positivi anche dal punto di vista delle reti elettriche. Un primo vantaggio, di tipo strettamente economico, è la disponibilità di energia pulita a costi marginali quasi nulli (es. eolico e del solare). Inoltre la produzione di quantità sempre crescenti di energia in prossimità degli utilizzatori dovrebbe ridurre il vettoriamento di energia, diminuendo quindi le perdite di trasmissione e rendendo meno urgenti gli interventi di sviluppo di rete (costosi e spesso ostacolati). Un altro vantaggio di tale nuova struttura potrebbe essere quella di avere, immerse nella rete, “isole” di produzione e carico capaci di autostenersi anche in caso di disservizi sulla rete primaria.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 33 17
  18. 18. Struttura attuale del sistema elettrico Flusso energia unidirezionale Generazione Trasmissione Centrale Elettrica Transformatore Sottostazione di Sottostazione di distribuzione distribuzione Sottostazione di distribuzione Commerciale Industriale Commerciale Gr. Continuità Distribuzione ResidentialeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 34 Problematiche connesse alla generazione distribuita Il massiccio ingresso in produzione di nuovi impianti di generazione da fonti rinnovabili, spesso connessi su reti di MT, ha posto però in crisi i vecchi modelli di rete elettrica, non pronti da un punto di vista protettivo e di capacità di trasporto, a far fronte a flussi elevati di energia bi-direzionali.. Produzioni intermittenti, non modulabili e spesso non predicibili ha creato crescenti problemi di gestione dei flussi di potenza e dei margini di riserva per far fronte alle fluttuazioni sempre più ingenti del carico. Sviluppo dei mercati elettrici in quasi tutti i paesi industrializzati e la fine dei vecchi sistemi integrati di produzione e trasmissione. A fronte di t f t transiti sempre crescenti, spesso l sviluppo di rete non ha iti ti lo il t h seguito di pari passo tale trend, pertanto le reti tendono a essere esercite sempre più vicino ai loro limiti. Sintomo: aumento considerevole dei disservizi anche di grande rilevanza verificatisi negli ultimi anni.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 35 18
  19. 19. Situazione della rete di distribuzione • In Italia il sistema di distribuzione è di primario livello; nel corso degli anni ha raggiunto una notevole affidabilità e una qualità del servizio eccellente, grazie anche a recenti i t ll t i h ti interventi come ad es. l’ d i ti d l’adozione d l del neutro compensato, il telecontrollo e l’automazione delle reti. • L’eventuale decisione di operarvi modifiche non è dovuta a ragioni tecniche contingenti, quanto piuttosto a scelte atte ad incentivare, ad esempio, lo sfruttamento di fonti rinnovabili per il conseguimento degli obiettivi di Kyoto e dalle direttive dell’UE. dell UE.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 36 Perché la Generazione Distribuita ? • convenienza energetica derivante dalla cogenerazione; • necessità di i t ità integrare l capacità di t le ità trasporto d ll rete; t della t • possibilità di sfruttare risorse energetiche disperse altrimenti non utilizzabili; • (presenza di incentivazioni) incentivazioni).R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 19
  20. 20. Altri motivi della possibile diffusione – E’ più facile la localizzazione di piccoli impianti; – La co-generazione di piccola taglia può essere sfruttata con reti termiche poco estese ed economiche (e il gas naturale è distribuito quasi ovunque); – La GD richiede tempi brevi di installazione; – La liberalizzazione del mercato dell’energia elettrica contribuisce a creare nuove opportunità; – I costi della T&D sono cresciuti mentre quelli della GD si sono ridotti.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 38 Generazione Distribuita: possibile Impatto sulla rete Può causare la degradazione della qualità del servizio, in particolare: Incremento dei livelli di corrente di cortocircuito e la perdita di selettività delle protezioni; Difficoltà del mantenimento dei profili di tensione al variare dei flussi immessi in rete (regolazione della tensione); Possibile formazione di “isole indesiderate” Possibile presenza di transitori elettromeccanici e fenomeni di instabilità dinamica dei generatori rotanti.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 20
  21. 21. Contributo alla corrente di corto-circuito • I Generatori contribuiscono alla corrente di corto circuito corto-circuito ReteR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 40 Selettività Difficoltà a rendere selettiva l’azione delle protezioni in presenza di Generazione Distribuita ReteR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 21
  22. 22. La regolazione della tensione 130/20kV Cab. Primaria AVR PQ MT/BT Cab.Secondarie Regolazione tramite Tensione AVR Limiti consentitiR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 42 Formazione di “isole indesiderate” AT Dopo l’apertura dell’interruttore di linea, una porzione di rete rimane alimentata dalla Generazione Dispersa MT DGG DR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 43 22
  23. 23. Parti di rete in Isola Questioni aperte: -nel breve termine: Problema di una protezione affidabile contro la perdita di rete -nel lungo termine: Problema del controllo/protezione della rete resa attiva dalla GDR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 44 Confronto caratteristiche reti attuali e future (1) RETI ATTUALI RETI FUTURE (Smart Grids) Costruite per sistemi integrati di Pronte per l’integrazione delle generazione e trasmissione generazioni da fonti rinnovabili Differenti standard dei dispositivi e Standard comuni (plug&play) sistemi di comunicazione Comunicazioni mono-direzionali Comunicazioni bi-direzionali Sistemi parzialmente analogici Sistemi digitali integrati Pochi sensori Misure e sensori integrati in tutti i dispositiviR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 45 23
  24. 24. Confronto caratteristiche reti attuali e future (2) RETI ATTUALI RETI FUTURE (Smart Grids) Sistemi poco monitorati dall’uomo Sistemi con autodiagnostica Controllo centralizzato Sistemi di controllo gerarchizzati Pochi sistemi di accumulo Sistemi di accumulo diffusi Manutenzione e sostituzione a tempo Manutenzioni e sostituzioni in o su evento t base al livelli di performance b l li lli f Ripresa del servizio manuale Ripresa del servizio automatica Pochi sistemi di difesa da disservizi Sistemi di protezione autoadattativi, auto-islandingR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 46 Confronto caratteristiche reti attuali e future (3) RETI ATTUALI RETI FUTURE (Smart Grids) Mercati poco sviluppati Mercati pienamente sviluppati localmente e a livello internazionale Vincoli ai mercati dati da congestione Poche congestioni di rete di rete Controllo limitato dei flussi di potenza Controllo coordinati di FACTS Informazioni di mercato limitate per gli Tutte le informazioni di mercato utenti disponibili Utenti passivi Utenti attivi, “prosumers”R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 47 24
  25. 25. Integrazione di due infrastrutture Flussi energia bidirezionali Utenti rete dati Centrale Elettrica Transformatore 2. Rete trasmissione dati Sottostazione di Sottostazione di Centro Turbina distribuzione distribuzione Cogene- Controllo a gas Sottostazione di razione distribuzione Micro- turbina Residential Data Concentrator Commerciale Cella Cogene- Comb. razione Foto voltaico Cogenerazione Gr. Batterie Continuità Industriale Commerciale Residentiale Generazione distribuita – Rete di distribuzione “attiva”R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 48 Rete interconnessa europea Rete interconnessa europea - serve 430 milioni di utilizzatori fornendo complessivamente 2.500 Miliardi di kWh per anno; - ha una potenza installata di 560 Milioni di kW; - ha una rete in Alta Tensione che si sviluppa per circa 230.000 km; - ha uno sviluppo delle reti in Media e Bassa tensione per circa 5.000.000 di km; - ha richiesto un investimento di circa 1500 € per ogni cittadino p g europeo.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 49 25
  26. 26. Interconnessioni tra reti di trasmissione Nuovi dispositivi di controllo Rafforzare interconnessioni Cavi DC Facilitare gli scambi commerciali Aumentare le sicurezzaR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 50 Flexible AC Transmission Systems (FACTS) Rete convenzionale:Flussi di potenza seguono le leggi di Kirchhoff Smart Grid: Flussi di potenza controllati da FACTSR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 51 26
  27. 27. L’evoluzione delle reti di energia Come è…. • Controllo centralizzato • Flusso di energia unidirezionale • Limitata interazione con i carichi locali … come sarà • Controllo delocalizzato • Flussi di energia multi-direzionali • Possibilità di interazione con i carichi • Segnali di prezzo/volume in real- timeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 52 Tre passi fondamentali verso le Smart Grids Enfasi sul valore dell’informaione Enfasi sul valore dell energia dell’energia 2006 2020 2011 • Reti attive: reti MT con una grande quantità di generazione distribuita controllata direttamente e indirettamente da Distributore • Micro Reti : reti BT con sorgente non dispacciabile e sistemi di accumulo, accumulo isole che si creano in situazioni critiche . • Utility virtuali: reti tipo internet con un mercato dell’energia locale basato su segnali di prezzo continui tra generatori e carichi.R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 53 27
  28. 28. Reti attive (1) Dispacciamento locale dell’energia: Rete di trasporto (AT) Centro di • Aggregazione della generazione distribuita controllo Rete di distribuzione (MT) X • Controllo da parte del Distributore • Bilanciamento con il carico in rete ~ ~ Evitare transiti inversi di energia verso rete AT ~ Ridurre le perdite di rete ~ Aumentare l’affidabilità del sistemaR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 54 Reti attive (2) Gestione bidirezionale dei flussi di potenza attraverso le rete AT Rete di trasporto (AT) Centro di rendendo la rete MT “attiva” o controllo “passiva” secondo un determinato Rete di programma; distribuzione (MT) Performance più elevate dei sistemi di protezione, controllo e automazione: - Selezione automatica dei tratti di rete guasti, ~ ~ - Recupero automatico del carico sui tratti di rete funzionanti (a monte e a valle del tratto danneggiato) ~ Grande quantità di dati disponibili ~ (misure di carico, generazione,…) consentono un’ottimale gestione del dispacciamento e del mercatoR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 55 28
  29. 29. Livelli crescenti di controllo nelle Reti di distribuzioneR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 56 Reti attive (3)R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 57 29
  30. 30. Micro reti (1) Le microreti capaci di autosussistenza (EPRI)R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 58 Micro reti (2)R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 59 30
  31. 31. Possibile futuro assetto reti MTR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 60 Reti di Bassa TensioneR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 61 31
  32. 32. Demand Side ManagementR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 62 Progetto Enel Smart Distribution Network Operation •ENEL Distribuzione ha definito un proprio progetto Smart Distribution Network Operation (SDNO) •con un orizzonte temporale di 5-10 anni che consenta la transizione delle tradizionali reti di distribuzione verso reti in grado di essere esercite con alta penetrazione di GD • valutare fattibilità e limiti tecnici (di rete e generatori) per l’introduzione di quote rilevanti di GD sulle reti di distribuzione, • individuare e definire gli interventi sulla rete di distribuzione e le apparecchiature (HW e SW) necessarie, sviluppandole e testandole, sia a livello singolo, sia realizzando alcuni impianti pilota completi; g , p p p ; • studiare e proporre nuove regole di esercizio e nuove regole di connessione per generatori e carichi.-R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 63 32
  33. 33. Progetto SDNO: evoluzione della rete Situazione attualeR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 64 Progetto SDNO: evoluzione della rete Situazione futuraR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 65 33
  34. 34. Progetto Smart Grids FP7: “ADDRESS” • Active Distribution networks with full integration of demand and Distributed energy RESources Progetto R&D su larga scala finanziato all’interno del 7° Programma Quadro di ricerca dell’Unione Europea Durata progetto 4 anni Consorzio 25 partner Coordinamento Enel DistribuzioneR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 66 Partners di ADDRESS Sweden • Vattenfall The Nederland • KEMA • Philips United Kingdom • University of Finland Manchester • VTT • EDF En • RLtec Germany France • Consentec • EDF-SA • Landis and Gyr Belgium • VITO • Electrolux Switzerland • ABB • Current Technologies Int. Rumania • Dobrogea Spain Italy • Iberdrola • Enel Distribuzione • Universidad Pontificia • Enel Produzione Comillas • Alcatel Italia • Ericsson Esp. • Università di Cassino • Labein • Università di Siena • ZIV • DSOs and TSOs: 4 • Univ and research centers: 10 • Energy suppliers and retailers: 2 • Manufacturers or industries: 6 • Communication and ICT solutions providers: 3R.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 67 34
  35. 35. Progetto ADDRESS Il progetto ADDRESS si pone l’obiettivo di realizzare un concreto quadro commerciale e tecnologico per lo sviluppo della “Domanda Attiva” Domanda Attiva nelle Smart Grid del futuro con piena integrazione della generazione distribuita. Sarà favorita la partecipazione attiva dei clienti residenziali e delle piccole imprese nel mercato dell’energia elettrica. I concetti e le soluzioni più promettenti del progetto saranno provati e verificati attraverso la realizzazione di tre reti di test in Italia, Francia e SpagnaR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 68 Progetto ADDRESS: primo modello di sistema PV µCHP Storage Energy Energy Energy Box Box Box Electrical Connection Aggregator MV/LV Markets and Transfos contracts 2 10 - 10 Different levels ADDRESS of adaptation Sub- optimisation stations ADDRESS servers and Energy supply 103 – 104 aggregation and DMS 6 7 10 – 10 provision of Retailers services DSO Storage Centralized generation Gen BRPs Gen TSO Traders BRPs : balancing responsible partiesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 69 35
  36. 36. Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 70 Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 71 36
  37. 37. Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 72 Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 73 37
  38. 38. Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 74 Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 75 38
  39. 39. Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 76 Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 77 39
  40. 40. Plug-in Electric VehiclesR.Turri:Seminario SmartGrids, Vicenza 12 aprile 2011 78 40

×