Le Reti Energetiche: L’Energia Elettrica, I Corridoi Energetici

Dario LucarellaConsigliere d’Amministrazione ERSE

Presidente Associazione Energia Elettrica

17 febbraio 2010

La Rete Elettrica nel Mercato Liberalizzato

Dario Lucarella

La Liberalizzazione del Settore

• La liberalizzazione si avvia nel 1999 con il recepimento della Direttiva Europea (96/92/EC) in tema di “Common Rules for the Internal Electricity Market”

• Il DL 79/99 disegna il sistema elettrico nazionale ed impone all’ex-monopolista di separare societariamente le attività di produzione, trasmissione e distribuzione

Dario Lucarella

La Rete di Trasmissione

La trasmissione è una attività in regime regolato trasferita a che deve garantire:• lo sviluppo della retenazionale valutando costi ebenefici delle scelte alternative di investimento• l’esercizio della rete a minimi costi assicurando continuità e qualità della fornitura elettrica

Dario Lucarella

Impatto della Liberalizzazione sulla Rete

• Crescita degli scambi su lunghe distanze

• Utilizzo al limite di capacità delle linee

• Impredicibilità e volatilità dei flussi di potenza

• Integrazione della generazione distribuita da fonte rinnovabile intermittente

• Decentramento dei processi decisionali

• Ruolo attivo della domanda

Dario Lucarella

La Infrastruttura di Rete

Transactions

Old Grid

Distr. Gener. Connection

Fonte: EPRI

Dario Lucarella

Investimenti delle Compagnie Elettriche

Fonte: OECD

Dario Lucarella

60

80

100

120

140

160

180

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2006

Variazione dell’indice di utilizzo della Rete

Indice di utilizzazione rete 230-400kV nel periodo 1975-2006 Incremento km rete AT*

IncrementoFabbisogno

Germany

Switzerland

Benelux

France

Italy

Iberian Pen.

Average UCTE

2,9%2,9% 1,2%1,2%

3,23,2 2,12,1

3,53,5 2,72,7

2,12,1 1,71,7

2,12,1 2,12,1

3,23,2 3,53,5

2,82,8 2,42,4

Fonte: UCTE

Dario Lucarella

Incremento atteso della capacità di generazione nel periodo 2006-2015

Totale 2006-2015 19.300/20.300 MW

+ 15.300 MW (sopra 65% nel Meridione)

TERMOELETTRICO

+ 3.000 MW(quasi 100% nel Meridione)

EOLICO

+ 1.000/2.000 MWMERCHANT LINE

533

743 593150

4.303

4.000303

3.260

2.860400

197

2.531

1.915616

1

2

918 168750

958 158800

1.190760

1.68111.680

1544150

9444940

56424540

TermoelettricoWind farm

Localizzazione del Parco di Generazione

Dario Lucarella

Congestioni di Rete

• Il Mercato elettrico nazionale è suddiviso in 5 aree geografiche definite zone

• Si verifica una congestione se un’interconnessione di rete tra zone del mercato non consente tutti i flussi fisici di energia derivanti dai programmi di immissione e prelievo definiti dal mercato per:– insufficiente capacità delle linee– vincoli di sicurezza del sistema

• In caso di congestione non è possibile trasportare l’energia richiesta dalle zone esportatrici alle zone importatrici

Dario Lucarella

Gestione delle Congestioni

• Per eliminare una congestione:– nella zona che importa è necessario attivare

generatori più costosi rispetto a quelli selezionati dal mercato e si aumenta il prezzo

– nella zona che esporta, si riduce la produzione rispetto a quanto determinato senza vincoli di trasmissione

– i prezzi, le produzioni ed i consumi vengono variati fino ad eliminare le congestioni

• A fronte di prezzi zonali diversi, il Prezzo Unico Nazionale (PUN) di acquisto è la media pesata sulle quantità acquistate in ciascuna zona

G1 = 1000 MWh(capacità disponibile 1500 MW)

C1 = 500 MWh

Capacità max. = 500 MW

C2 = 1000 MWh

G2 = 500 MWh(capacità disponibile 1000 MW)

P = 60€/MWhP = 30€/MWh

Ricavi dei produttori: 1000MWh *30 €/MWhEsborsi consumatori: 500MWh *30 €/MWhSaldo Sistema= 15000 – 30000 = -15 k€

Ricavi dei produttori: 500MWh *60 €/MWhEsborsi consumatori: 1000MWh *60 €/MWhSaldo Sistema= 60000 – 30000 = + 30 k€

Costo congestione: 30-15 = 15 k€

Impatto Economico delle Congestioni

Dario Lucarella

Prezzi Zonali

Fonte: GME

Dario Lucarella

Confronto Prezzi Borse Europee

Fonte: GME

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2004 2005 2006 2007 2008

IPEX

EEX

Nord Pool

OMEL

PowerNext

Dario Lucarella

Investimenti in Trasmissione

Dario Lucarella

• L’obiettivo di un intervento di sviluppo della rete deriva dall’esigenza di coprire il fabbisogno in condizioni di affidabilità, economicità e sicurezza di esercizio

• La valutazione costi-benefici traduce in valore economico il valore elettrico che gli interventi di sviluppo inseriti nel PdS della RTN si propongono

• L’analisi dei costi in funzione delle alternative tecnologiche è direttamente esprimibile in termini monetari tenendo conto dei costi di capitale, di esercizio, manutenzione e demolizione

• L’analisi quantitativa dei benefici in termini monetari ècomplessa (attualmente tematica di ricerca) e si basa in genere su un approccio “differenziale”

Lo Sviluppo della Rete

Dario Lucarella

Valutazione degli Investimenti

Fonte TERNA

Dario Lucarella

Corridoi esistentiNovi progetti in esame

Tunisia

Algeria

Libia

Grecia

Albania

Croazia

SA.PE.I.

SA.CO.I.

Francia

Montenegro

Corridoi di Interconnessione

Dario Lucarella

Esercizio della Rete

Dario Lucarella

La Sicurezza della ReteLimiti Termici

Stabilità di Frequenza

Stabilità di Tensione

Dario Lucarella

Effetto Domino

• Si verifica un problema che porta alla apertura di una linea

• Sovraccarico su altre linee per ripartizioni di flusso che provoca aperture a cascata

• Si generano isole di sbilanciamento che portano abbassamenti di frequenza

• Scatto dei relay sottofrequenza e distacco dei generatori

• Blackout di porzioni sempre piùestese di rete

Dario Lucarella

Tecnologie per la Sicurezza

• Incremento e flessibilizzazione della capacità di trasporto e di controllo dei flussi di rete (FACTS)

• Sistemi di monitoraggio distribuito per la ricostruzione dello stato della rete (WAMS)

• Simulatori veloci per l’identificazione dei limiti di sicurezza valutando l’evoluzione dinamica (DSA)

• Tecniche di controllo adattivo per la separazione controllata della rete (Self-Healing Systems)

Dario Lucarella

Monitoraggio e Controllo Distribuito

SatelliteGPSCentro

Controllo

Contr.Distr.

Misure

Misure

Misure

Protez.Protez.

Rete di Trasmissione

Dario Lucarella

Generazione Distribuita

”Distributed Generation: small amounts of energy are produced bysmall, modular units, located close to the end use that can be stand-alone or integrated intothe grid”

EC –Energy Research

Dario Lucarella

Evoluzione delle Reti di Distribuzione

•Flussi bidirezionali di energia•Rete attiva•Nuovi modelli di gestione

•Flussi unidirezionali di energia•Rete passiva•Gestione centralizzata

Dario Lucarella

Gestione della Domanda

Independent SystemOperator (ISO)

Market Operation

Demand Responsive System

MONITOR CONTROL

Building AutomationSystem

AMRHA

IntelligentElectricity Meter

MT

BT

PLC

AMR

Public TelecomunicationNetwork

(GSM, GPRS, UMTS)

•Scalda acqua elettrico•Pompa di calore

Fuel Heat

E.EMicro-cogeneratore

TUTORFuel Heat

E.EMicro-cogeneratore

Gestore

PV

Dario Lucarella

Smart GridFonte IEE- Power & Energy

Fonte: EU Technology Platform

Dario Lucarella

La Politica Energetica Europea

EU Strategic Research Agenda:

“Future electricity markets and networks must provide allconsumers with a highlyreliable flexible, accessible and cost-effective power supply, fully exploiting the use of bothlarge centralized generatorsand smaller distributed power sources across Europe”

Impegno al 2020:- 20% emissioni + 20% rinnovabili- 20% consumi

Dario Lucarella

Il Trilemma Energetico

Research