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Fattori di contemporaneità nella rete BT

Avete mai pensato cosa succederebbe se tutte le famiglie italiane accendessero tutti gli elettrodomestici contemporaneamente? Cercare una risposta a questa domanda può essere un esercizio anche divertente, ma è interessante affrontare questo tema perché è strettamente collegato con la ricarica su larga scala dei veicoli elettrici, di cui ho parlato su alcuni precedenti articoli. Utilizziamo quindi questa domanda per cercare di determinare quale sia la percentuale di utilizzazione della propria fornitura elettrica da parte degli utenti di bassa tensione, perché il numero risultante può essere utile per capire quali sono i margini per future adozioni di nuove tecnologie come ad esempio la ricarica delle auto elettriche.

Indice

Qualche dato Terna

Per cercare di rispondere alla domanda posta ad inizio articolo è utile fare una breve parentesi per parlare di Terna SpA, la società che gestisce il Sistema Elettrico Nazionale.
Terna è nata nel 1999 ereditando quella che allora era la rete ENEL in Alta tensione, che costituisce la spina dorsale della rete elettrica nazionale; dal 2005 Terna ha anche l'onere di monitorare costantemente il suo funzionamento, coordinare delle grandi centrali di produzione, compreso lo scambio di energia elettrica tra le regioni e con gli stati esteri.

Terna Total Load and Actual Generation

Terna Total Load and Actual Generation

Nel sito di Terna sono disponibili le statistiche annuali sull'energia trasmessa e distribuita sul territorio nazionale oltre che i dati in tempo reale della giornata.
Per quanto riguarda la punta massima di consumi elettrici nazionali, il record storico è stato registrato da Terna il giorno 25 luglio 2019 alle ore 17 ed è stato di 58,8 Gigawatt* (*1GW = 1.000 MW = 1.000.000 kW).
Questo numero è assoluto e comprende tutto il consumo nazionale, cioè abitazioni, negozi, treni, centri commerciali, acciaierie, aeroporti, ospedali, centri commerciali e quant'altro di elettrico vi possa venire in mente.

Cosa succede se....?

Ora facciamo un esercizio partendo dalla domanda posta all'inizio: cosa succederebbe se tutte le abitazioni italiane accendessero tutti gli elettrodomestici contemporaneamente impegnando tutta la potenza contrattuale?
Premetto che per semplicità, per potenza contrattuale intendo 3kW, perché è il contratto maggiormente diffuso in Italia per le utenze domestiche.
Ebbene, dato che in Italia ci sono circa 35 milioni di abitazioni, moltiplicando questo numero per 3kW, vengono fuori la bellezza di 100GW !
Questo valore è circa il doppio del consumo record dell'intera nazione che è stato registrato da Terna nel Luglio 2019 ma che comprendeva tutti gli utilizzatori di energia elettrica, non solo le abitazioni!
Da questi due numeri possiamo trarre questa conclusione:

  1. La rete elettrica non è dimensionata per far fronte ad un evento così "estremo"
  2. Storicamente non è mai accaduto nulla del genere, nemmeno lontanamente.

E' quindi chiaro che gli utenti domestici utilizzano in pochi casi tutta la potenza che mette loro a disposizione il contatore oppure, se lo fa, tale evento non è contemporaneo con altri utenti.
Questo non significa che in alcuni momenti le reti di distribuzione non possano essere in difficoltà, come accade ad esempio d'estate con l'utilizzo diffuso dei condizionatori, ma queste difficoltà sono relative alle reti urbane.

Ipotesi di lavoro

Prendiamo ora i dati statistici disponibili sempre nel sito di Terna [trovate il Link a fine articolo]; se guardiamo i consumi elettrici nazionali riferiti all'anno 2019 (complessivamente di circa 300 TWh), risulta che gli utenti domestici incidono per circa il 22% del totale dell'energia consumata.
Si potrebbe ora usare questa percentuale sull'energia annuale anche sulla potenza oraria, ma la cosa non è molto corretta perché solitamente il picco massimo dei consumi domestici non avviene alle 17, ma avviene verso le 21, cioè in un orario diverso dal picco dei consumi delle utenze industriali e commerciali.
Ho quindi deciso di fare una ipotesi con i seguenti dati:

  1. Assorbimento massimo serale misurato da Terna il 25/7/2019 alle 20:45 (grafico qui sotto) = 53GW
  2. Ipotesi cautelativa di assorbimento del comparto domestico serale per eccesso = 35% dei consumi nazionali
  3. Dato risultante per il domestico: 35% di 53 GW = 18,5 GW
  4. Ipotesi cautelativa di 30 milioni di abitazioni (siamo in luglio... diciamo che molti erano in ferie)

Con queste ipotesi, dividendo i 18,5 GW per il numero di abitazioni, si ricava che la potenza impegnata mediamente per ciascuna abitazione è di circa... 600W !!!.
Significa che l'utenza domestica ha mediamente un assorbimento di circa il 20% della potenza contrattuale più diffusa in Italia, cioè i classici 3kW.

Terna 25-07-2019 Total Load

Terna 25-07-2019 Total Load

Dati Reali, Dati Locali

Fin qui abbiamo fatto una media con i dati nazionali, ma cosa succede nella realtà?
Alcuni dati molto utili si trovano nella tesi di laurea dell'Ing. Gianluca Pavoni, dell'Università di Padova (anno 2019/2020), intitolata Modello di utenza residenziale per l'analisi dei consumi elettrici di reti di distribuzione di bassa tensione [PDF scaricabile, Link a fine articolo].
In questo documento sono riportati i risultati di una campagna di misure strumentali eseguita dalla società di distribuzione AGSM SpA in alcune cabine elettriche presenti nella città di Verona in zone residenziali. Tra i numerosi dati raccolti (nel periodo 2018-2019), sono state scelte una decina di linee di distribuzione più significative che andavano ad alimentare circa 600 utenti in bassa tensione, in prevalenza domestici, anche se vi era la presenza di utenti ad uso terziario e commerciale.
Dai risultati di questo studio si può vedere (Tabella 4.9) che la potenza assorbita dalle linee di bassa tensione varia da un 25%, per le linee che alimentano pochi utenti (circa 30) ad un 18% per le linee con molti utenti allacciati (80-100).
Questo valore corrisponde mediamente al 20% della potenza contrattuale, com'è risultato nel capitolo precedente, anche se era mediato su scala nazionale.

Qualche Conclusione

Dai numeri che abbiamo visto, dedotti in due modi completamente diversi, appare chiaro che le utenze domestiche in media utilizzano solo il 20% della potenza contrattuale.
Al momento non ho informazioni sul tipo di cavi che installano i distributori locali per alimentare le utenze di Bassa Tensione, e soprattutto non ho informazioni su come vengono dimensionati, cosa che dipende dalla lunghezza ed in base al numero di utenti collegati.
Allo stesso modo, non ho dati su come viene dimensionato il trasformatore MT/BT presente sulla cabina locale. Se i distributori usano come fattore di contemporaneità ed utilizzo il 25% della potenza allacciata, queste linee sono già "sature" e per consentire un aumento della potenza media dovranno essere sostituite, richiedendo lavori ed investimenti poliennali.
Per contro, se gli aumenti della potenza media assorbita sulle linee residenziali avvengono in orari diversi da quelli di picco (che avviene nella fascia 20:00-21:00), la rete ha già sufficienti margini per consentire agli utenti un maggior impegno di potenza senza che siano necessari degli interventi strutturali.


Link Utili

Articolo precedente sull'impatto delle auto elettriche sulla rete nazionale
https://www.electroyou.it/m_dalpra/wiki/l-impatto-delle-auto-elettriche-sulla-rete-nazionale-2


Terna, statistiche consumi elettrici e serie storiche
https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/statistiche/pubblicazioni-statistiche


Terna, potenza istantanea, curve di carico giornaliero
https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/transparency-report/total-load


Università di Padova, Tesi sulle reti di distribuzione BT
http://tesi.cab.unipd.it/64243/

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Commenti e note

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di ,

Interessante! Il problema è senza dubbio importante da valutare. Quando nel Settembre 2003 vi fu il black-out nazionale, uno dei grossi problemi fu di riattivare la distribuzione. Uno dei consigli che fu dato alla popolazione era di spegnere tutte le utenze di casa, per evitare "l'inrush current" dovuto ai motori dei frogoriferi e di tutte quelle apparecchiature che hanno uno spunto di corrente intenso e che messe insieme impedivano al sistema di riavviarsi. Questo fatto può far capire cosa accdrebbe.

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di ,

Complimenti Marco, spero di leggere altri contributi sullo stesso tema. Complimenti anche all'ing. Pavoni per l'interessante lavoro di tesi!

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