Motivazioni della metodologia ECORET Le esigenze sempre più forti di soddisfare i bisogni di una migliore qualità della vita, soprattutto in ambito residenziale e terziario, stanno portando a uno sviluppo non previsto nelle sue dimensioni della domanda di potenza elettrica sulle reti di distribuzione, a partire dalla bassa tensione. Infatti, la domanda individuale e collettiva di benessere, in particolare negli edifici (abitazioni e luoghi di lavoro), sta crescendo con il grado di concentrazione urbana e diventa sempre più articolata e sofisticata, in termini di: • Maggiori fabbisogni di comfort climatico estivo • Maggiori fabbisogni di comfort climatico ed illuminazione invernale • Maggiore sensibilità rispetto alla qualità dell’aria interna degli edifici (IAQ) • Maggiore ricorso a servizi legati alla casa ed alla persona La crescente domanda specifica di energia elettrica al servizio del comfort negli edifici e per gli altri utilizzi ricordati è quindi all’origine di una pressione sulle reti elettriche urbane di MT e BT. Le porzioni più critiche da questo punto di vista sono tipicamente quelle di Distribuzione MT e BT presenti in aree urbane ad alta concentrazione di utenza. Esse sono quelle più direttamente influenzate dalla dinamica di crescita dei carichi, in conseguenza di rapidi mutamenti del comportamento degli utenti in seguito a cambiamenti delle condizioni economiche, sociali e demografiche nell’area servita dalla rete elettrica in questione. Infatti, tutte le tendenze della domanda riscontrate a livello nazionale si ripresentano poi in modo inaspettatamente macroscopico ed amplificato negli ambiti urbani relativi alle grandi città (tipicamente, ma non solo, nei capoluoghi dei Regione del Centro-Nord Italia) e richiamano in modo sempre più vigile l’attenzione dei Distributori. Sono state a tale proposito raccolte alcune evidenze specifiche di tali preoccupazioni espresse dalle principali Municipalizzate: • Esplosione dei carichi a causa della sempre più forte terziarizzazione nei centri storici di grandi città (ASM-Brescia e ACEA-Roma) • Fenomeno diffuso di passaggio contrattuale da 3 kW a 4,5 kW nell’intero contesto urbano (ASM- Brescia) • Modifica del comportamento del carico urbano sul quale si basavano gli approcci storici alla pianificazione (AEM-Milano, AEM Torino): – i fattori di contemporaneità sono sempre più prossimi all’unità

– la forte episodicità di eventi determinanti per il picco estivo (condizionamento), che costringe il distributore a dover potenziare ed esercire la propria rete a fronte di un fabbisogno decisamente circoscritto nel tempo (e quindi di scarso effetto sul consumo) (Enel Distribuzione, AEM-Milano) • Problemi di crescita improvvisa (sia a livello residenziale che industriale) e comunque maggiore di quella pianificata anche nelle zone di periferia e negli hinterland delle grandi città. Inoltre, le prestazioni delle reti elettriche di distribuzione MT e BT condizionano direttamente la qualità della fornitura di elettricità a cui gli utenti sono ora particolarmente sensibili e per la quale sussistono vincoli dettati dall’Ente Regolatore nel settore elettrico. Nelle condizioni attuali, la sempre più evidente pressione sulle reti elettriche urbane di MT e BT espone i Distributori al rischio di un decadimento dell’affidabilità e pone, prima del previsto, il problema di nuovi e ingenti investimenti. In altri termini, i gestori si troveranno presto obbligati ad eseguire interventi per adeguamento della porzione di rete di propria competenza. Gli interventi richiesti, che possono riguardare il rifacimento di una consistente parte delle reti, comportano costi di investimento – spesso ingenti – per nuovi impianti. Inoltre, il livello crescente della domanda comporta anche incrementi dei costi di esercizio legati ad un corrispondentemente crescente livello delle perdite Joule. Oltre a motivazioni legate ai costi, il potenziamento delle reti urbane si presenta oggi molto problematico anche dal punto di vista pratico, per vari ordini di motivi: • la difficile reperibilità di spazi nei centri storici per nuove cabine secondarie MT/BT, così come le difficoltà all’installazione di trasformatori di taglia maggiore nelle cabine secondarie esistenti (ASM- Brescia), per motivi legati ad indisponibilità di spazi • gli ormai sempre più frequenti problemi di surriscaldamento delle cabine secondarie esistenti in conseguenza di alte temperature estive, che rende particolarmente esigui i margini di sovraccarico (AEM-Torino, AEM-Milano) • la difficoltà (quando non l’impossibilità pratica) di posa di nuovi cavi MT nei centri storici, per problemi legati ai relativi lavori e agli inaccettabili disagi che ne conseguono (AEM-Torino, AEM-Milano) Stanti tutte queste motivazioni, si riscontra da parte dei Distributori una assai decisa propensione a differire quanto più possibile gli investimenti in nuove strutture, a favore di interventi maggiormente “flessibili”. Si sono così delineate delle soluzioni che consentono di prolungare la sopravvivenza delle rete con interventi meno impegnativi rispetto a quelli di potenziamento e ristrutturazione. Soluzioni di questo tipo si basano sui seguenti approcci: • Il Controllo della Domanda, ossia azioni volte ad incoraggiare l’utente finale verso una diversa modalità di esercizio della Domanda elettrica • Il rilassamento dei vincoli (tecnici e/o di continuità del servizio), svolto anche sulla base di considerazioni probabilistiche e di valutazioni razionali del beneficio rispetto a costi/penalità sopravvenienti

• Un mix di entrambi questi approcci Il Controllo della Domanda consente di ridurre i valori dei costi globali rispetto a quelli che sarebbero da affrontare nel caso in cui la domanda evolvesse in modo non controllato. Inoltre, il rilassamento di vincoli tecnici (legati a limiti superiori per la corrente nei conduttori o per le cadute di tensione lungo di essi) o di vincoli di qualità del servizio (legati alla durata massima attesa per le interruzioni), se attentamente valutato in termini di benefici e di costi, consente altresì il differimento di investimenti e tale approccio diviene particolarmente interessante in associazione con le azioni di Controllo della Domanda propriamente dette. In altri termini, un’attività di pianificazione che utilizzi, in modo congiunto ed integrato, ipotesi di investimento, di Controllo della Domanda e di rilassamento dei vincoli consente all’Impresa di Distribuzione di migliorare ed ottimizzare la gestione dei propri asset, a fronte di esigenze spesso antagoniste di: • salvaguardia della qualità del servizio, • mantenimento delle proprie strutture in buono stato • contenimento dei costi Obiettivo della metodologia ECORET Obiettivo della metodologia è quello di fornire al Distributore elettrico uno strumento per la determinazione comparativa dell’efficacia di azioni di Controllo della Domanda, da utilizzare per affrontare le criticità legate a sovraccarichi delle reti urbane MT e BT. La metodologia messa a punto si prospetta anche come quadro di unione sintetico di conoscenze di varia derivazione – statistica, sperimentale, modellistica ed empirica – finalizzate a: 1. valutare gli elementi critici di crescita del carico elettrico in contesti urbani densamente popolati 2. delineare un ventaglio di possibili azioni di Controllo della Domanda atte a limitare la crescita del carico rispetto ad un’evoluzione non controllata Struttura ed articolazione della metodologia ECORET I test economici La metodologia ECORET consente di associare ad una data azione di Controllo della Domanda un fattore di merito, di natura economica, che corrisponde al risultato di test che valutano i benefici e costi di tale azione rispetto ad uno scenario in cui l’evoluzione della domanda non risulti controllata da alcuna azione. Tale fattore consente da un lato di esprimere un giudizio di convenienza dell’azione “in assoluto” e dall’altro ne consente un confronto con altre possibili azioni che il Distributore voglia considerare in alternativa. Il fattore di merito si riconduce al cosiddetto VAN, ossia alla differenza tra voci di beneficio e di costo, attualizzate rispetto ad un anno di riferimento. I test si particolarizzano a seconda dell’attore del sistema elettrico al quale si riferiscono; nel caso della metodologia ECORET, i test considerati sono i seguenti: • Participant Test: il test dal punto di vista dell’Utente coinvolto del progetto di Controllo della Domanda

• Utility Test: il test dal punto di vista del Distributore elettrico che promuove il progetto di Controllo della Domanda • Ratepayer Impact Test: il test dal punto di vista dell’Utente non coinvolto nel progetto di Controllo della Domanda Le voci di costo I test economici appena citati richiedono la valutazione delle voci di costo e di beneficio, relative ai vari attori del sistema elettrico, che sono qui di seguito indicate: 1. Costi evitati per espansione della rete 2. Costi per la realizzazione del progetto di Controllo della Domanda 3. Eventuali risparmi sulla bolletta prodotti dall’azione di Controllo della Domanda 4. Incentivi verso l’utente e verso l’Utility connessi all’azione di Controllo della Domanda La metodologia ECORET fornisce anche una serie di linee-guida, di informazioni e di dati che consentono valutazioni e calcoli delle suddette voci. Il presente rapporto contiene tutti i riferimenti necessari per orientare in merito l’utilizzatore della metodologia. Strumenti per la determinazione dei costi e dei benefici Costi evitati per espansione della rete Tale voce è quella di più elaborata valutazione nell’ambito della metodologia ECORET. Essa rende conto del fatto che un’azione di Controllo della Domanda conduce ad un incremento del carico al picco meno forte di quello che si riscontrerebbe in assenza di tale azione. Poiché ogni processo di espansione e/o adeguamento di una rete elettrica è governato proprio dall’entità di tale incremento, è evidente che uno dei principali effetti attesi dal Controllo della Domanda è una riduzione dei costi necessari per espansione ed adeguamento: si tratta appunto dei sopra citati costi evitati. Il calcolo di tali costi evitati è alimentato da una raccolta di informazioni di varia natura ed origine, i quali hanno interessato gran parte del progetto ECORET nel suo complesso e che possono essere classificati secondo due distinte categorie: 1. Dati per la valutazione dell’incremento del picco in condizioni non controllate 2. Dati relativi agli interventi idonei per il contenimento di tale picco I costi evitati di espansione sono calcolati dal metodo ECORET utilizzando due software distinti, di diverse potenzialità e prestazioni e tra di loro complementari, entrambi i quali stimano i costi di espansione di rete necessari per seguire un assegnato scenario di evoluzione del carico. Il differenziale tra i costi relativi ad uno scenario base di evoluzione a domanda non controllata e quelli relativi all’evoluzione calmierata da un’azione di Controllo della Domanda costituisce la valutazione dei costi evitati in oggetto. A. Calcolo dello scenario “base” di evoluzione a domanda non controllata. Il calcolo dello scenario base viene svolta in modo concorrente attraverso i due software di espansione di rete:

– DECAPLAN, operante su di una rete a modello di caratteristiche fisiche idealizzate, il quale ipotizza un incremento del picco uniforme su tutta la superficie considerata e fornisce in modo agevole indicazioni significative di costi di espansione sulle porzioni MT e BT; – SPREAD, operante sulla rete reale, il quale per contro è in grado di tener conto di incrementi del picco non uniformi nello spazio e localizzati in aree di particolare “sofferenza” e sovraccarico della rete, a prezzo però di un utilizzo più complesso e perciò di un ambito di applicazione normalmente confinato alla sezione MT. Entrambi i software forniscono informazioni su come la consistenza della rete si modifichi nel corso dell’evoluzione del carico e su quali siano i costi che questo implica, in termini di investimento e di esercizio. B. Calcolo di scenari di evoluzione a Domanda controllata. Tali scenari, sono relativi ad altrettante azioni di Controllo della Domanda sulla cui efficacia si è finalizzato lo studio. Il calcolo viene svolto sulla medesima falsariga di quanto avviene per lo scenario base. C. Calcolo di scenari con rilassamento dei vincoli. In addizione a quanto sopra, SPREAD consente anche i valutare gli scenari di espansione che, in corrispondenza di un’evoluzione della domanda non controllata, conseguono però da un rilassamento di vincoli tecnici (di corrente nei conduttori o di cadute di tensione lungo di essi) o di continuità del servizio (durata massima prevista per interruzioni). Costi per la realizzazione del progetto Questa categoria di costi include tutte le spese che il Distributore sostiene direttamente per valutare, promuovere, lanciare e gestire un programma di Controllo della Domanda. Risparmi sulla bolletta L’importo della bolletta pagata dall’utente è legata all’entità del consumo elettrico e alla fascia tariffaria impegnata. E’ quindi evidente che un’azione di Controllo della Domanda che influenza uno o entrambi questi fattori comporta variazioni del costo collegato. Incentivi Sono considerati due tipi di incentivi: 1. Incentivi a favore dell’utente partecipante al programma. Tali incentivi sono costituiti da una serie di facilitazioni che le imprese elettriche offrono agli utenti per rendere più attraente un programma di Controllo della Domanda 2. Incentivi a favore dell’impresa elettrica. Possono essere concessi da Autorità governative e/o regolatrici

Applicazione del metodo Una volta determinate le voci di costo e di beneficio sopra menzionate, è possibile eseguire i test economici nell’ordine indicato (Participant, Utility, RIM). Lo svolgimento coordinato di tali test, prima su rete a modello e poi sulla rete reale, consente di porre a confronto diverse possibili azioni di Controllo della Domanda e di attribuire loro un attributo di maggiore o minore convenienza. Tale processo, nel contempo, consente di determinare, qualora non fossero definiti per altra via, eventuali livelli di incentivazione che si rendessero necessari per garantire la profittabilità dell’intera operazione. L’applicazione puntuale dei passi in cui si articola il metodo ECORET, qui considerato esclusivamente dal punto di vista concettuale, è stata svolta su di un caso esempio basato su dati reali. Principali prodotti e risultati I risultati ottenuti nel progetto ECORET sono i seguenti: 1. banca-dati di serie storiche aggiornate di vendita di apparecchi elettrici 2. disponibilità del programma di calcolo SCUDO per la valutazione del profilo di carico elettrico complessivo; tale prodotto è di notevole significato, in quanto il programma SCUDO consente di ricostruire il profilo del carico elettrico di un’aggregazione di N utenze (tipicamente residenziali) come risultato finale della contemporaneità – in termini statistici – di molteplici azioni elementari, corrispondenti agli assorbimenti degli utilizzi elettrici presso un singolo utente e della sovrapposizione statistica degli assorbimenti dei singoli utenti dell’area considerata 3. caratterizzazione energetica e raccolta di profili di carico elettrico per tipiche utenze elettriche, in ambito urbano e nei seguenti settori: Commerciale grande distribuzione (Supermercati con/senza alimentari), Uffici, Sanità (Ospedali), Scolastiche e universitarie, Bancarie e postali; anche tali risultati sono da considerarsi particolarmente significativi, perché la loro concezione ed organizzazione, caratterizzata da: o evidenziazione dei contributi delle specifiche applicazioni elettriche al carico totale o associazione di tali curve ai giorni-tipo feriale, semifestivo e festivo o normalizzazione dei consumi energetici annui rispetto ad un’unità di misura tipica per ciascuna tipologia di utenza (posti letto per utenze ospedaliere, superficie per gli uffici, ecc.) ne consente un utilizzo di grande generalità 4. banca dati di caratteristiche tecniche ed economiche di impianti con accumulo in ghiaccio, acqua refrigerata, sali a cambiamento di stato 5. banca-dati di caratteristiche tecniche di macchine ad assorbimento per la produzione del freddo, adottabili in cicli di trigenerazione 6. banca-dati di caratteristiche tecniche di “motori primi” (turbogas e motori alternativi) idonei per cicli di cogenerazione e trigenerazione 7. banca-dati di apparecchiature elettriche ad alta etichettatura energetica; le tecnologie di riferimento sono state quelle relative all’illuminazione ed agli elettrodomestici appartenenti al settore “bianco” (quali lavabiancheria, lavastoviglie e frigoriferi)

8. risultati relativi ad applicazioni domotiche: • disponibilità di un impianto di laboratorio per sperimentazione di applicazioni domotiche; sebbene sistemi di tale genere siano già stati realizzati, anche a livello preindustriale, se ne sono riscontrate finalizzazioni generalmente legate al benessere e al comfort dell’utente; si evidenzia in questo contesto la specificità del sistema sviluppato, il quale è invece legato ad obiettivi di diverso genere: la verifica di se e quanto strumenti di tale tipo siano idonei ed efficaci ai fini del controllo automatico della Domanda a seguito di segnali del Distributore • prove sperimentali del sistema domotico in condizioni che tipicamente caratterizzano un carico estivo o invernale; si richiama l’attenzione sul fatto che l’esecuzione di tali prove sperimentali avviene in condizioni di monitoraggio particolarmente accurato ed mediante l’utilizzo logiche di controllo di notevole flessibilità 9. messa a punto o revisione di schede tecniche per procedure di valutazione di efficienza energetica negli usi finali elettrici 10. schema della metodologia per la pianificazione di interventi sulla domanda