Inserimento in rete dei generatori intermittenti (aerogeneratori)

di Domenico Coiante – 27/2/2009

L’argomento è molto complicato, perché riguarda diversi livelli d’intervento secondo la situazione in cui si trova la rete nel punto di connessione dei generatori. Infatti, la connessione può avvenire al livello della rete locale di media tensione, oppure della rete locale d’alta tensione e questa, a sua volta, può essere connessa alla dorsale nazionale attraverso una linea singola, oppure attraverso percorsi multipli chiusi ad anello.

Quest’ultimo è il caso più favorevole per la dorsale ad alta tensione perché eventuali guasti ad un ramo possono essere facilmente compensati mediante il convogliamento della potenza attraverso gli altri rami della rete. Questa, ad esempio, è la situazione in cui si trova il Nord Italia ed in parte il Centro-Sud.

La ridondanza dei percorsi che possono essere usati dal Dispacciatore Nazionale per convogliare la potenza agli utenti permette di accettare, entro ampi limiti, i contributi di potenza intermittente provenienti dagli impianti eolici e garantisce un certo grado di sicurezza contro l’accadimento d’eventuali brusche variazioni della potenza eolica immessa.

Diciamo ampi limiti, ma non senza limiti.

Esemplifichiamo l’argomento in due casi:

Fintanto che la potenza eolica immessa in rete si comporta “bene”, cioè senza variazioni troppo brusche del livello, il Dispacciatore può accettare tutta la potenza che le linee sono in grado di sopportare. Quindi in questo caso il limite è dato dalla capacità degli elettrodotti per il trasporto della corrente. Il sistema di controllo si limita a mettere in stand by una quantità di generatori termoelettrici equivalente alla potenza eolica immessa, salvo a riattivarli non appena il livello dell’eolico dovesse calare.
Per inciso, è questo il caso, sempre citato a sproposito, che è avvenuto di recente in Spagna quando la potenza eolica immessa in rete ha superato per qualche ora la potenza dei generatori termoelettrici rotativi. La stampa ha subito strombazzato la notizia che la Spagna ormai andava ad energia eolica, salvo poi ad ignorare completamente che dopo poco tempo, quando la potenza eolica è tornata a calare, erano i generatori termoelettrici a continuare a garantire la fornitura agli utenti.

Può quindi avvenire che la rete possa accettare un contributo dell’eolico anche di gran rilevanza e che il Dispacciatore metta in attesa un corrispondente numero di generatori termoelettrici. Bisogna però rimarcare che tali generatori non possono essere spenti o tanto meno rimossi, ma vanno tenuti pronti a partire nel caso che la potenza eolica venga a mancare. In altri termini, gli impianti eolici con il loro contributo d’energia permettono di risparmiare combustibile fossile, ma non consentono di ridurre il numero dei generatori termoelettrici che alimentano la rete: risparmio d’energia, ma non risparmio di capacità di potenza.

I guai per la rete vengono fuori quando il regime dei venti è tale che la potenza eolica assume un andamento intermittente con variazioni brusche del livello. In questo caso il sistema automatico di controllo del Dispacciatore incontra notevoli difficoltà ad agire in tempo utile sul parco dei generatori termoelettrici in modo da mantenere la stabilità del livello di potenza sul carico. In questo caso il Dispacciatore è autorizzato per legge a derogare dalla norma di assegnare la priorità in rete all’elettricità rinnovabile e deve procedere a sganciare istantaneamente i generatori che stanno producendo la perturbazione, prima che i sistemi di protezione dei generatori termoelettrici entrino in funzione con il distacco automatico dalla rete. Se non si facesse questa manovra, o se non si arrivasse in tempo, si potrebbe causare anche il black out parziale o totale.
La conferma sperimentale di questo pericolo si è avuta nel black out del settembre del 2003 quando la caduta di un albero sulla linea, che ci fornisce elettricità dalla Svizzera, ha interrotto bruscamente l’afflusso di circa 2000 MW ed ha provocato l’interruzione brusca della fornitura d’elettricità dalla Francia per altri 4000 MW, causando il black out di tutto il Nord per un’intera giornata. In questo caso il sistema di controllo automatico della stabilità della rete ha fallito il suo compito nonostante le interconnessioni multiple ai vari generatori esistenti al Nord.

La conclusione è che la rete elettrica possiede un limite di sopportazione per le variazioni brusche del livello di potenza. Il criterio corretto per la gestione della rete deve prevedere le cause che possono portare a questo limite, prima che l’evento si verifichi, perché i danni economici conseguenti ad un black out sono enormi.

L’esistenza di un limite per l’allacciamento dei generatori intermittenti alla rete ad alta tensione è un fatto incontrovertibile e su tale argomento non esiste discussione. Sulla sua consistenza quantitativa, invece, si discute da anni. Un valore preciso da assegnare al limite, (che pure è stato stimato), non è mai stato reso pubblico, né dall’ENEL, né dalla Terna, che oggi è responsabile della questione. Ad onore del vero, c’è da dire che la determinazione di questo limite è un argomento molto complicato, perché la stima non può essere generalizzata, essendo strettamente dipendente dalla configurazione topologica della rete e dal numero e tipo di generatori che essa connette.

Nei vari testi internazionali esistono alcune stime, mediate sui risultati ottenuti per le reti d’alcuni paesi. I risultati collocano il limite intorno ad un valore pari al 20-25% della potenza dei generatori termoelettrici rotativi, quelli che sono attivi nella rete nel momento considerato. Sono questi i generatori che hanno le caratteristiche di velocità di risposta più adatte a reagire alle perturbazioni del livello di potenza così da compensare le oscillazioni.

A questo punto occorre nuovamente distinguere due casi: un caso generale di una grande rete ben strutturata a maglie ridondanti e un caso di una piccola rete locale con rami pendenti non richiusi ad anello.

Grande rete a maglie ridondanti.
E’ il caso della rete italiana del Nord e del Centro e, con qualche eccezione locale, del Sud.

Poiché la potenza eolica è intermittente in modo imprevedibile, essa va trattata come una probabile perturbazione presente nella rete. Quindi, supponendo che anche per la rete italiana valga il limite generale del 20-25%, possiamo stimare la sua entità in termini di potenza eolica allacciabile. Inoltre, poiché si tratta di una questione di sicurezza, siamo obbligati ad adottare il principio di precauzione. Allora dobbiamo tenere conto del caso peggiore, che chiaramente si verifica quando il livello di potenza dei generatori rotativi attivi in rete è al minimo, cioè di notte. (E’ proprio il caso del black out del 2003).

Se si va a vedere il diagramma giornaliero della generazione di potenza sulla rete italiana, si trova che il minimo notturno si aggira in media su 25000 MW, potenza che, per semplicità espositiva, consideriamo tutta di provenienza da generatori termoelettrici rotativi. Allora applicando il criterio di sicurezza, otteniamo che il limite d’allacciamento degli aerogeneratori è situato intorno ad una potenza cumulata degli impianti per 5000-6000 MW.

Come si vede, l’attuale potenza eolica installata di 3736 MW (Comunicato ANEV del 12/1/2009) sta avvicinando pericolosamente questo limite d’accettazione. Ora, a meno che il gestore nazionale della rete sia in possesso di stime più accurate, (e allora ci farebbe piacere conoscere questo dato), egli dovrebbe cominciare a preoccuparsi, invece di rilasciare dichiarazioni della sua inesistenza, quando invece la sua esistenza è universalmente riconosciuta.

Il superamento del limite è possibile solo aggiornando la configurazione della rete, sia nella topologia, sia nella capacità di trasporto, sia nella distribuzione territoriale dei generatori termoelettrici. Questo è quanto hanno cominciato a chiedere i produttori eolici, trascurando il fatto che le ingenti spese da sostenere da parte del gestore della rete dovrebbero essere considerate a carico degli impianti eolici con la conseguente messa fuori mercato del kWh eolico stesso.

Grandi Isole e situazioni locali
Quello descritto è il quadro generale, che si applica alla nostra rete nella sua configurazione ridondante a maglie multiple per la maggior parte della Penisola.

Le nostre isole maggiori, invece si trovano in una situazione più sfavorevole, perché tutte le reti locali alla fine confluiscono in un’unica linea ad alta tensione che le collega alla dorsale nazionale. E’ allora evidente che questa unica linea costituisce un collo di bottiglia che, di per sé, introduce una limitazione tecnica più severa di quella dovuta all’intermittenza. In questo caso è la capacità limitata dell’elettrodotto per il trasporto della potenza che determina il massimo contributo che l’eolico può dare. Ed è su questo punto che, ad esempio, in Sicilia si sta facendo una grande confusione.

La prima cosa da chiarire è che, essendo la rete locale praticamente isolata, il criterio sempre valido del limite 20-25% va applicato al diagramma di carico locale, individuando in questo il contributo dei generatori termoelettrici rotativi presenti in loco, (il cui intervento, si ricorda, permette la compensazione degli squilibri dovuti all’intermittenza eolica). In questo compito il sistema di controllo può essere aiutato dall’allacciamento continentale, ma solo fino alla saturazione della capacità di trasporto dell’elettrodotto. Vista la situazione locale estremamente più semplice che quella nazionale, non dovrebbe essere difficile da parte della Terna stimare con cura il valore del limite d’accettazione. Perché non lo ha ancora fatto?

La seconda cosa da chiarire riguarda il fatto evidente che, quando la produzione dell’eolico siciliano dovesse andare oltre il consumo locale, la potenza eccedente dovrebbe essere convogliata nel continente tramite l’unico elettrodotto ad alta tensione. In questo fluisce anche la potenza dei generatori termoelettrici presenti nell’Isola, che garantiscono la stabilità della rete ed il cui equilibrio economico è determinato dal consumo locale e dallo scambio con il continente tramite quell’unico elettrodotto. E’ chiaro che il collo di bottiglia crea una conflittualità economica tra la generazione termoelettrica e quella eolica. In assenza di un ampliamento della capacità di trasporto verso il continente, è la produzione eolica intermittente che deve essere limitata, perché non si può certamente limitare la capacità termoelettrica, la cui funzione di controllo della stabilità della rete siciliana è essenziale.

Anche in questo caso gli operatori eolici stanno chiedendo a gran voce l’adeguamento della rete elettrica in modo da poter installare sempre nuovi impianti. Strumentalizzando a sproposito la norma nazionale (derivata da una direttiva europea) della priorità del dispacciamento dell’energia rinnovabile immessa in rete, essi avanzano la tesi che i costi aggiuntivi da sostenere devono essere posti a carico della comunità e non degli impianti eolici. Cioè il gestore della rete deve accettare il mio impianto eolico perché io ho la priorità; se poi la rete non ce la fa, non sono affari miei. Il gestore provveda con fondi pubblici a potenziare la rete in modo da accettare il mio impianto.

Mi pare di capire che sono in corso alcune liti giudiziarie su questo punto, ma a me sembra che sia stata data una lettura aberrante della norma. Infatti, essa prevede chiaramente l’esercizio di un giudizio tecnico da parte del gestore della rete circa l’accettazione dell’impianto eolico in relazione all’intermittenza casuale della sua produzione elettrica e ai possibili danni che questo fatto può causare al sistema della fornitura d’elettricità agli utenti, i cui interessi devono in ogni caso essere salvaguardati.