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Premessa
Troppe rinnovabili, l’Italia rischia il black-Out.
Dopo anni di rinnovabili senza alcun criterio, evidenti figlie di politici all’arrembaggio e di uno Stato privo di un Piano Energetico Nazionale, l'Italia si trova ora dentro un pasticcio energetico.
Chi ha riscontrato il problema, con tanto di brividi, sono i tecnici della società TERNA, azienda che gestisce la rete elettrica nazionale alta ed altissima tensione e quindi le sorti del nostro paese.
Per correre ai ripari Terna ha preparato un documento tecnico di importanza fondamentale per tutti i produttori di energia elettrica: l’Allegato A70 del codice di rete.
Poi, in tutta fretta e nel più stretto riserbo, i suoi funzionari sono volati a Milano per farlo approvare dall’Autorità per l’Energia.
Ecco quindi arrivata all'improvviso come un fulmine a ciel sereno, la Delibera AEEG 84/2012, che ha letteralmente gettato nel caos l'intero comparto della media e piccola produzione di energia elettrica, rinnovabili comprese.
Questa è la storia di un problema prevedibile dalla notte dei tempi, ma che a causa di alcuni distratti, ora cade addosso a tante imprese "innocenti".
Ma vediamo con calma tutta la storia fin dall’inizio.
Antefatto n. 1 – Reti elettriche in corrente alternata
La rete elettrica europea, che interconnette tutti i paesi compresa l'Italia, funziona in corrente alternata ad una frequenza di 50 Hz.
Questo valore, stabilito nei primi anni del '900 - è originato dalla velocità di rotazione degli alternatori che producono l’elettricità : 3000 giri al minuto, equivalenti a 50 giri al secondo.
Per assicurare un funzionamento corretto a tutti i dispositivi allacciati alla rete, compresi i nostri elettrodomestici, questa velocità deve essere mantenuta in modo assolutamente rigoroso.
Le centrali che producono energia elettrica, quindi, sono dotate di appositi REGOLATORI che comandano la valvola di alimentazione della turbina (turbina idraulica se trattasi di centrale idroelettrica, turbinaa vapore se trattasi di centrale termoelettrica).
Se il turboalternatore tende ad accelerare, perché nella rete è diminuito il consumo di energia elettrica (come quando l'auto affronta una discesa), il regolatore tende a chiudere la valvola.
Se invece il turboalternatore tende a rallentare, perché nella rete sta aumentando il consumo di energia elettrica (come quando l'auto affronta una salita),il regolatore tende a aprire la valvola.
Quando il regolatore arriva ad aprire tutta la valvola, ossia si trova “a finecorsa”, significa che il turboalternatore sta lavorando alla massima potenza.
La frequenza della rete nazionale, è praticamente uguale in tutto il paese, quindi se tutti i gruppi di generazione allacciati alla rete hanno il regolatore al massimo, ed ancora la frequenza tende a diminuire, sarà necessario avviare un'altra centrale, oppure acquistare energia dall’estero, per compensare la mancanza interna.
Al contrario, se tutti i gruppi di generazione hanno il regolatore al minimo, per compensare l’eccessivo aumento di frequenza, sarà necessario fermare qualche centrale.
Il Codice di Rete di Terna prevede tutte queste cose e molto altro, come ad esempio la remunerazione delle centrali che sono disposte alla regolazione (piuttosto che alla produzione alla massima potenza).
Altri contratti speciali sono siglati con gli impianti di produzione che vengono mantenuti in stand-by per intervenire in breve tempo (ad es. 15 minuti) in caso di necessità.
In tutto questo la società Terna ha un compito di fondamentale importanza : tramite i propri centri operativi coordina in tempo reale tutti i grandi impianti di produzione, sorvegliando il funzionamento del sistema elettrico nazionale e decidendo come ripartire la regolazione della potenza/frequenza assegnando i “compiti per casa” ai grossi produttori.
Antefatto n. 2 - Protezioni di Interfaccia
Apriamo ora una necessaria parentesi di sicurezza elettrica.
Tutti gli impianti che producono energia elettrica per l’immissione in rete sono dotati di un dispositivo di sicurezza che si chiama Protezione di Interfaccia.
Questo dispositivo, richiamato nella Norma CEI 11-20, è necessario per salvaguardare il personale dell’azienda distributrice che opera per la manutenzione e riparazione della rete.
In pratica se la tensione della rete ha dei parametri di tensione o frequenza anomali, il dispositivo interviene, separando l’impianto di produzione dalla rete pubblica.
Il produttore poi, a suo piacimento, può scegliere se disattivare l’impianto di produzione oppure se mantenerlo in funzione alimentando i propri carichi, gestendo quindi l’impianto in isola, in attesa del ritorno della rete.
Questo dispositivo era previsto e reso obbligatorio dagli standard di ENEL Distribuzione, come la DK5740, nella quale erano contenute tutte le prescrizioni tecniche a riguardo.
Il dispositivo di interfaccia è in realtà un normalissimo interruttore che si sgancia (apre) in caso venga amancare la tensione ausiliaria di comando, la quale proviene da un Relè elettronico detto appunto Protezione di Interfaccia.
Le Protezioni di Interfaccia, oltre ad essere ammesse solo se superano dei test severi, devono essere programmate con i valori di tensione e frequenza stabiliti dal distributore appunto per garantire la sicurezza nel lavoro dei propri dipendenti che operano a contatto con le linee elettriche.
Purtroppo fino ad oggi le protezioni di interfaccia degli impianti di produzione - di tutti i tipi : dal fotovoltaico all’idroelettrico, dal biogas all’eolico, ecc. - sono sempre state programmate con valori eccessivamente stretti sulle soglie di frequenza, valori che non hanno alcun pari in Europa.
Prendiamo ad esempio il valore per lo sgancio per minima frequenza : in Italia si è sempre adottato il valore di 49,7 Hz con ritardo di 100 ms , mentre il valore medio europeo, usato anche in Francia e Germania , è di 47,5 Hz con un ritardo di 200 ms.
Una differenza notevole che oggi, a confronto con gli altri paesi europei, sembra priva di giustificazioni plausibili.
Eppure bastava guardare il libretto delle istruzioni di qualunque inverter per fotovoltaico (che appunto riportano le tarature per tutti i paesi europei !!) per rendersi conto che qualcosa noi italiani avevamo che non andava bene.
Ma tutti gli addetti i lavori (degli ultimi 7/8 anni!) evidentamente avevano altre cose a cui pensare che la sicurezza ed il buon funzionamento della rete elettrica nazionale.Intanto però l'estate del 2011 si fa sempre più vicina e minacciosa....
Antefatto n. 3 – Rinnovabili in rete
La generazione diffusa è composta da impianti medi e piccoli, allacciati in Media e Bassa Tensione, che non sono sotto il controllo Terna né di nessun altro gestore: producono energia senza preoccuparsi di quello che succede nella rete.
Tutto ciò indifferentemente se si tratta di impianti sia alimentati da fonti rinnovabili che da altre fonti.
Inoltre oggi ci troviamo con il panorama della produzione elettrica allargato a nuovi generatori non rotanti ma statici : gli inverter.
Gli inverter sono dei dispositivi elettronici che convertono la corrente continua che arriva da una qualsiasi fonte, generalmente solare o eolica, in corrente alternata alla frequenza della rete, cercando di massimizzare la potenza prodotta.
In pratica la microgenerazione non partecipa alla regolazione del SISTEMA ELETTRICO NAZIONALE.
Per certi versi abbiamo creato (involontariamente) un sistema ecologicamente corretto: le rinnovabili producono con la massima potenza disponibile, demandando alle centrali alimentate da fonti tradizionali il compito di diminuire la produzione (e quindi l’inquinamento!) quando in rete serve minore potenza.
Inoltre le fonti rinnovabili, a differenza delle tradizionali, non sono programmabili : colgono quanto offre l’occasione propizia.... senza fare tanti complimenti.
Cosa succede quindi, se la rete elettrica nazionale richiede poca potenza, ma nel contempo le condizioni meteorologiche favoriscono le fonti rinnovabili?
Si costringe TERNA a comandare l'arresto di alcune grosse centrali, sottraendo dal sistema nazionale POTENZA REGOLANTE.
In pratica con poche grosse centrali, la frequenza della rete diventa più difficile da mantenere stabile nei canonici 50 Hz.
Questo modo di funzionamento è un problema perchè le poche grosse centrali che restano in funzione non hanno abbastanza potenza per compensare le "pendolazioni" della frequenza dovute al continuo cambiare dei carichi allacciati alla rete.
Sto naturalmente semplificando al massimo i concetti, ma il decadimento della qualità della frequenza della rete, con certi margini, potrebbe anche essere accettabile... in un altro paese europeo.
In Italia invece diventa pericolosissimo a causa delle soglie di frequenza delle Protezioni di Interfaccia delle quali sono dotati tutti i produttori.
Più avanti, la storia "romanzata" dell'estate 2011 ci farà capire questo problema.
Antefatto n. 4 – Rinnovabili spropositate
In Italia l'esagerata incentivazione degli impianti fotovoltaici, in particolare di quelli a terra, ha portato ad un enorme numero di impianti per la produzione elettrica da fonte solare, impianti che sono nella maggior parte dei casi, lontani dai centri dove l'energia si consuma. Un controsenso energetico, che ha portato ad un incredibile valore di potenza fotovoltaica installata nel nostro paese. Secondo l'Autorità per l'Energia Elettrica e il Gas, abbiamo impianti dotati di "convertitori statici" (generalmente fotovoltaico ed eolico), per oltre 12.000 MW.E' praticamente più di un quinto della potenza consumata in Italia durante il giorno (40/50.000 MW), che significa solo una cosa : ora le rinnovabili contribuiscono in modo importante al funzionamento della nostra nazione, quantomeno in estate !
Estate 2011 - Cronaca di un disastro annunciato
Quella che segue è una storia puramente inventata : ogni allusione a fatti realmente accaduti è puramente casuale, anche se..... potrebbe incredibilmente somigliare a quello che è realmente accaduto.
Corre l'estate del 2011, è un giorno tranquillo di agosto e mentre la vita scorre serenamente nella Penisola, sugli ignari italiani sta incombendo un insospettabile Black-out.
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Ecco la serie di prevedibili coincidenze "astrali" avverse :
- siamo in Agosto quindi i consumi elettrici sono scarsi per via di molte aziende sono chiuse per ferie;
- il tempo è bello, soleggiato e ventilato, quindi eolico e fotovoltaico stanno andando "a tutta forza”;
- in rete c’è un eccesso di produzione elettrica, la frequenza della rete nazionale tende ad aumentare troppo : il centro di regolazione impartisce l'ordine di fermare alcune grosse centrali ;
- le ore di maggiore insolazione (irraggiamento) stanno arrivando inesorabilmente, gli impianti fotovoltaici si preparano al meglio della giornata;
- le centrali alle quali è demandata la regolazione della rete, sono poche rispetto allo standard e si trovano con i regolatori sempre più al minimo;
- sono le 12, la pausa pranzo, e come in tutti i giorni dell'anno i consumi nazionali calano istantaneamente;
- la sovrapproduzione di energia porta la frequenza ad aumentare, siamo a 50,2 Hz;
- i minuti passano, ma la frequenza non cala;
- i REGOLATORI delle poche centrali rimaste sono costretti al miracolo, sarebbe necessario fermare un'altra centrale.
- la sovrapproduzione di energia porta la frequenza ad aumentare ancora, siamo a 50,3 Hz;
- i Relè di Interfaccia degli autoproduttori di tutta Italia - Fotovoltaici, Eolici, Biogas, ecc. - dopo 100 millisecondi, fanno sganciare il proprio impianto di produzione;
- Non c'è tempo di fare nulla, improvvisamente la rete nazionale si trova a mancare circa 10.000 MW di potenza produttiva !!!!
- Nelle centrali rimaste, automaticamente, i regolatori tentano di dare tutta potenza ai rispettivi turboalternatori, ma la potenza disponibile è assolutamente insufficenete;
- Tutte le centrali rimaste sono in ginocchio e vanno fuori servizio probabilmente per minima frequenza;
- Anche le linee dall'estero si disconnettono per intervento delle protezioni di sovraccarico.
L'Italia..... è al buio !
Cos'è realmente accaduto
In realtà la storia inventata non è accaduta, ma forse l'abbiamo scampata per un pelo.
Tra l'altro il fattaccio potrebbe essersi ripetuto anche per più giorni consecutivi.
Probabilmente la frequenza è arrivata a 50,2Hz o al contrario a valori molto bassi, ma la bravura dei tecnici di Terna ci ha fatto scampare il pericolo.
A Roma, nel centro operativo, chi ha vissuto il momentaccio deve aver preso un bello spavento.
Siamo comunque arrivati ad una situazione per cui l’Italia, essendo dotata di un notevole numero di impianti di autoproduzione, non può permettersi di perderli tutti contemporaneamente, perché il loro numero è talmente elevato da contribuire in modo importante al fabbisogno elettrico nazionale.
Qualche considerazione
E' inspiegabile come Terna abbia voluto mantenere su questo problema un silenzio totale, un segreto di stato, mentre avrebbe potuto "preparare" gli operatori facendo circolare delle bozze dell'allegato A70 fin da subito.
Non si spiega perché questa problematica non sia sta condivisa con i tanti addetti ai lavori, i tecnici di Enel, gli ordini professionali, le aziende produttrici di componenti per le rinnovabili, ecc.
Si sono aspettati e persi, senza alcun motivo, oltre 6 mesi, durante i quali il numero di impianti di produzione è inesorabilmente aumentato, e si sono continuati ad installare apparecchiature (inverter) incompatibili con le nuove esigenze della rete.
Un fatto ammesso candidamente anche dall'Autorità per l'Energia nelle premesse della Delibera 84/2012, quasi a volersi scusare per l'urgenza della delibera : c'è da chiedersi cosa è stato fatto in tutti questi mesi !!
Bizzarra anche la metodologia per risolvere il problema, con standard nuovi, diversi da quanto già in vigore da tempo in altri stati europei, tanto per aggiungere confusione ai produttori.
Per eolico e fotovoltaico, ad esempio, si potevano adottare le soglie usate in Germania e in Francia, che si attivano semplicemente girando due switch dentro gli inverter, anche in quelli esistenti.
Evidentemente le cose semplici qui in Italia sono troppo difficili da fare, oppure siamo troppo orgogliosi per ammettere che basta copiare quello che hanno fatto gli altri... meglio di noi !