Eolico: quale impatto sulla gestione delle reti di trasporto elettrico ?

 Invia Newsletter 10 July 2008

La produzione di elettricità di origine eolica si è fortemente sviluppata in Europa e il suo potenziale di crescita è ancora sostenuto: nel 2005, la capacità presente nel Vecchio continente era di 41 GW e dovrebbe essere salito a 67 GW nel 2008. Ciò nonostante, l’aumento della quota eolica nella produzione di elettricità rende sempre più complessa la sua integrazione al sistema di trasporto di elettricità.La natura prettamente decentralizzata della produzione eolica contrasta con la struttura storicamente centralizzata delle reti nazionali.
I progetti di energia eolica sono selezionati principalmente in funzione al potenziale di vento, di criteri ambientali e di accettazione delle popolazioni. Sono scarsamente considerati invece aspetti come la vicinanza alla rete o la prossimità rispetto ai centri di consumo e questo comporta diverse conseguenze:
• L’elettricità è trasportata su lunghe distanze, cosa che aumenta le perdite di energia in linea
• Per i nuovi progetti è molto spesso necessario prevedere la costruzione di nuove linee elettriche
• I parchi eolici non possono essere sempre collegati alla rete di trasporti [1] e sono quindi congiunti alla rete di distribuzione [2], che è decentralizzata, il che complica la trasmissione dei dati di produzione
• In caso di forte vento, i flussi dalle zone di produzione verso i centri di consumo possono saturare le linee elettriche. Per esempio, quando la produzione eolica della Germania del nord è piuttosto importante, un flusso da nord verso sud provoca una serie di congestioni sulla rete, in particolare sulle interconnessioni con i Paesi vicini, cosa che riduce le capacità commerciali. Lo schema seguente – realizzato dall’ETSO [3] nel suo studio EWIS [4] – rappresenta i flussi supplementari sulla rete europea in caso di forte vento nel nord dell’Europa. Lo scenario previsto si basa su una produzione eolica vicina all’80% della sua capacità totale in Danimarca, nei Paesi Bassi e in Germania.

Questo fenomeno rivela le criticità di certe regolamentazioni che mirano a favorire l’elettricità di origine rinnovabile, come la priorità accordata all’elettricità eolica in Germania, senza limite di capacità.
Il carattere fluttuante e imprevedibile della produzione eolica complica la gestione della rete
• La presenza di capacità di sostituzione è indispensabile per compensare i periodi di debole produzione eolica
• L’eolico non contribuisce all’equilibrio offerta/domanda, né al mantenimento della frequenza
• Contrariamente alle fonti classiche (energia termica, nucleare e idraulica), l’eolico non fornisce energia reattiva, necessaria al mantenimento sulla rete di condizioni di tensione accettabile. Nei periodi di forte vento, la chiusura delle centrali classiche a favore della produzione eolica può comportare un calo di energia reattiva. Questo deficit deve quindi essere compensato con degli appositi dispositivi (condensatori).

Per queste ragioni, nella produzione di elettricità il tasso di energia eolica – al di là del quale le fluttuazioni della produzione diventano di difficile gestione – è stimato tra il 20% ed il 30% della potenza totale. Nonostante tutto, possono comunque essere stabilite regole di accesso alla rete e di gestione eolica che mirano a ridurre l’impatto della produzione eolica senza compromettere la sicurezza della rete.

Attualmente, la produzione eolica ha toccato un livello critico in rapporto alla capacità totale di produzione in tre Paesi:

• in Danimarca, la capacità installata è di 3,1 GW, che rappresenta il 24,4% del parco produttivo, e il 14,1% in termini di produzione effettiva [5] ;
• in Germania, la capacità installata arriva a toccare circa 20 GW, ovvero il 14,8% della capacità totale: questo è il parco nazionale più importante del mondo, ma che nel 2006 in termini reali ha prodotto solo il 5,1% dell’elettricità tedesca ;
• in Spagna, la capacità installata è di 11 GW, che rappresenta il 14,1% del parco produttivo e il 7,9% di produzione effettiva.

Questi tre Paesi hanno stabilito una serie di incentivi per favorire lo sviluppo dell’energia eolica, come l’obbligo per i fornitori di coprire una certa percentuale dei loro consumi con la produzione eolica. Eppure, nonostante questo tipo di misure decisamente favorevoli per i produttori, non si è registrata nessuna riduzione dei costi di gestione dell’eolico [6]: in Germania, questi costi sono totalmente a carico del gestore della rete di trasporto, che riversa questi costi sulle tariffe di accesso alla rete pagate dal consumatore finale e non dal produttore.

Come migliorare il tasso di penetrazione dell’energia eolica ?

Per garantire la sicurezza della rete europea, è importante mettere dei limiti regolamentari che diano una priorità all’energia eolica senza limiti di capacità:
• I GRT devono poter ridurre o tagliare la produzione eolica in caso di rischio per il sistema.
• Nei Paesi dove l’eolico è ormai fortemente sviluppato, è preferibile sostituire la garanzia del prezzo di acquisto attraverso meccanismi di mercato: quote di CO2, certificati di energia rinnovabile, ecc.
• Contestualmente, per incentivare i produttori a ridurre i costi di gestione, bisogna far sì che essi siano trasferiti a loro carico.
L’obiettivo è fare in modo che il luogo che ospita il progetto eolico non sia scelto unicamente in base ai suoi vantaggi ambientali, ma anche su criteri prettamente economici e di rete. La buona gestione della rete consentirà di aumentare il tasso di penetrazione dell’eolico e di massimizzare finalmente il beneficio ecologico.

In questo senso, l’ETSO [3] insiste sull’importanza di migliorare la cooperazione tra i GRT, i promotori del progetto eolico e chi decide a monte del progetto stesso, questo nell’obiettivo di anticipare l’impatto sulla rete, ovvero di definire programmi di sviluppo dell’eolico, in funzione della rete e dei bisogni.
A livello europeo per i produttori è auspicabile un’armonizzazione delle regole di accesso alla rete, affinché i progetti siano meglio ripartiti sull’insieme del territorio, e non unicamente nel Paese che ha messo in atto le misure più favorevoli. In effetti, una vasta ripartizione delle macchine eoliche ridurrebbe moltissimo la variabilità della produzione.
Per quanto riguarda i parchi eolici, le regole di accesso alla rete potrebbero essere più rigorose, affinché i nuovi produttori eolici non si sconnettano dalla rete in caso di bassa frequenza. Delle innovazioni tecnologiche [7] basate sull’elettronica di potenza permetteranno ai parchi di partecipare ai servizi sistema grazie, tra l’altro, al controllo a distanza della produzione e alla messa a punto della tensione.

Verso una rete elettrica « intelligente » ?

L’insieme di queste misure permetterà di prolungare lo sviluppo dell’eolico, e più in generale, dell’elettricità di origine rinnovabile, al di là dei limiti attualmente riscontrati sulla rete europea. Anche i progressi tecnologici contribuiranno al miglioramento del tasso di penetrazione dell’eolico. In Germania, in particolare, forti incentivi stanno spingendo la ricerca in materia di stoccaggio dell’energia. Nel Paese sono in corso dei lavori sulle infrastrutture di comunicazione associate alle reti elettriche, con l’obiettivo di garantire una conoscenza in tempo reale dei flussi energetici e l’ottimizzazione dell’utilizzo delle diverse fonti energetiche. L’introduzione del controllo-comando di rete renderà possibile anche la regolazione della tensione, della frequenza ed il filtraggio delle armoniche.

Gennaio 2007

Sia Conseil Italia
Note:
(1) La rete di trasporto è gestita dal GRT, che possiede le linee ad altissima tensione e garantisce in maniera centralizzata l’equilibrio tra domanda e offerta.
(2) La rete di distribuzione è gestita dal GRD, che possiede delle linee di tensione meno importante e conduce l’energia ai clienti finali.
(3) ETSO: European Transmission System Operators association, creata nel 1999, rappresenta 35 gestori di rete di 27 Paesi dell’Unione Europea, la Norvegia e la Svizzera.
(4) EWIS: European Wind Integration Study (Final-Report 2007)
(5) La reale potenza mediamente fornita dall’eolico è approssimativamente uguale a un quarto della capacità installata. In effetti, la potenza dell’eolico è pari alla capacità installata solo quando raggiunge la sua performance massima.
(6) Costi di gestione: somma dei costi necessari all’integrazione della produzione (costi di collegamento + costi di adeguamento per l’equilibrio offerta/domanda + costo della potenza di sostituzione).
(7) Per maggiori informazioni, consultare il sito del laboratorio L2EP di Lille

Fonti:
Commissione Europea
Ademe: Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie
CEER: Council of European Energy Regulators

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