Università degli Studi di Bologna Facoltà di Ingegneria

1. Università degli Studi di Bologna • Facoltà di Ingegneria • Corso di Laurea specialistica in Ingegneria Gestionale • Esame di • PRINCIPI DI ENERGIA ELETTRICA LS • Professor Francesco Negrini • La generazione distribuita di energia: decentramento, Smart Grid e democrazia energetica • Lavoro svolto da Vincenzo Vattimo • A.A 2008/2009

2. Agenda • Attuale sistema di distribuzione • Problemi dell’attuale sistema • La generazione distribuita • Le Smart Grid • Il progetto U.S.A. e Europeo per l’implementazione delle Smart Grid

3. L'attuale sistema di distribuzione dell’energia Le reti elettriche “tradizionali” sono state concepite per trasportare energia da un numero limitato di punti di immissione ad un gran numero di consumatori. La necessità di realizzare grandi centrali, nonché tralicci per distribuire l’energia elettrica a milioni di persone, rendeva per così dire “naturali” i monopoli energetici. • Generazione centralizzata • Flusso unidirezionale dell’energia • La generazione segue il carico • Gestione basata su dati storici • Accessibilità alla rete limitata per i nuovi produttori

4. I problemi dell’attuale sistema di distribuzione • Obsolescenza delle linee • I vincoli imposti ai transiti di potenza tra Paesi confinanti o tra zone di uno stesso Paese • Le reti sono state concepite e progettate per un servizio di tipo passivo • Lo sviluppo di nuove forme di produzione di energia, ovvero le fonti rinnovabili: • incremento dei livelli di corrente di cortocircuito e la perdita di selettività delle protezioni in corrispondenza a guasti sulla rete; • tensione non più controllabile • Gli impianti da fonte rinnovabile sono considerati sorgenti intermittenti di elettricità

5. La Generazione Distribuita • Si basa su unità produttive (campi eolici, fotovoltaici, centrali a biomasse, cogeneratori) di piccole-medie dimensioni • Minore costo di distribuzione • Generazione da fonti rinnovabili • Maggiore efficienza produttiva • Flusso multidirezionale dell’energia • I consumatori diventano anche produttori La rete elettrica cambia completamente ruolo e funzioni. E‘ destinata trasformarsi da rete "passiva” a "attiva" e "intelligente" (smart grid), capace di gestire e regolare più flussi elettrici che viaggiano in maniera discontinua e bidirezionale.

6. Le reti elettriche intelligenti. Le Smart Grid Una Smart Grid costituita da una serie di “mini-reti”, ove chiunque può produrre localmente energia e utilizzarla per le proprie esigenze. Al tempo stesso, grazie alla tecnologia dei contatori intelligenti, il flusso energetico deve poter avvenire in senso bidirezionale: ossia, i produttori locali potranno attingere dalla rete principale o usufruire di essa per rivendere all'ente erogatore la propria produzione di energia elettrica.

7. Caratteristiche essenziali di una Smart Grid • Capacità di integrare in rete generazione elettrica centralizzata e diffusa; • Immissione in rete a pari condizioni di generazione costante, variabile e intermittente; • Interconnessione con altre reti di servizi e flussi di potenza; • Capacità di autoanalisi e evitare congestioni e garantire maggiore affidabilità, sicurezza e qualità del servizio; • Disponibilità di informazioni in tempo reale sia per i produttori, sia per i clienti finali; • Possibilità per i clienti finali di effettuare scelte che interagiscano con il sistema; • Capacità di quantificare e ricompensare i comportamenti e le scelte virtuose dei clienti; • Architettura di connessione globale (simile a Internet) di “intelligenza distribuita” e flussi di potenza;

8. Problematiche delle Smart Grid • Difficoltà nell’adeguamento delle attuali infrastrutture elettriche; • Lunghi tempi di realizzazione; • Vincoli tecnici per il controllo dei generatoti remoti, previsione della produzione e gestione dei flussi di energia; • Mancanza di accordi politici. • Elevati investimenti nelle reti ICT; • Elevata complessità del software per la gestione dei flussi energetici Nel software le Smart Grid hanno trovato il principale ostacolo Rischi la natura delle Smart Grid, non troppo dissimile dal Word Wide Web, la renderebbe vulnerabile agli attacchi dai cyber criminali, i quali potrebbero condurre a dei veri e propri black-out.

9. U.S.A.: Progetti di Implementazione Smart Grids Il neopresidente Barack Obama il 23 febbraio 2009 ha approvato lo “Stimulus Plan”, un piano per risanare l’economia dalla crisi e reinvestire in vari settori dei servizi, tra cui l’energia.

10. “Grid Vision” 2030 del Doe Si basa su 3 principali strutture: • A national electricity “backbone”: Collegamento Nazionale di tutti i siti potenzialmente produttivi attraverso cavi ad alto voltaggio. • Regional interconnections, che include Canada e Messico: La spina dorsale del sistema costituito da cavi di trasmissione ad alta capacità che collegano la costa Est a quella Ovest, cosi come Canada e Messico. • Local, mini and Micro-grids:Collegamento locale di generatori di piccola taglia, modulari, integrati o in sistemi isolati, situati vicino al carico dell’utente. Il sistema locale è collegato al sistema regionale

11. ADDRESS. Il progetto Europeo per le Smart Grid In Europa non è ancora passata nessuna legge riguardo le Smart Grid, però la Commissione Europea prevede di investire €750 miliardi nei prossimi trent’anni con il progetto ”European Smart Grids Technology Platform”, In vista di una progressiva liberalizzazione del mercato europeo dell’elettricità nasce il progetto ADDRESS (Active Distribution networks with full integration of demand and distributed energy resources) inserito nella piattaforma europea delle Smart Grids e attuato da un consorzio di 25 associati di 11 paesi europei, provenienti principalmente dal mondo dell'impresa elettrica e della ricerca. Iniziato il 1 settembre del 2008, ha una durata di 4 anni Obiettivo: avviare e sviluppare un quadro completo commerciale e di regole per lo sviluppo della domanda attiva di energia elettrica.

12. La proposta Tedesca Il governo tedesco ha commissionando uno lo studio di fattibilità, che dovrebbe essere l’asse principale della Super Smart Grid Europea, ossia il collegamento tra Germania ed Italia, fino alla Tunisia. Questa proposta vedrebbe l’Italia come ponte di collegamento per collegare l’energia eolica del Mare del Nord, con quella eolica e solare del Nord Africa. Solo in quest’ultimo si ha una di circa 400.000 TeraWatt all’anno.

13. Conclusioni Spesso vengono messe in secondo piano le implicazioni sociali e politiche connesse a una rivoluzione energetica di questa portata. Nella prospettiva di un graduale decentramento della produzione energetica nelle mani di milioni o miliardi di piccoli produttori, viene meno il ruolo e la stessa ragion d’essere dei grandi gruppi energetici, che con le loro lunghe catene di approvvigionamento delle risorse rappresentano il principale elemento di rigidità e di conflitti all'interno dell’economia globalizzata A mio avviso la scelta di “regionalizzare” l’economia energetica oltre ad assicurare uno sviluppo locale davvero sostenibile, favorisce una progressiva autonomia politica dai paesi produttori.