Il processo di progressiva decarbonizzazione del continente europeo, ribadito nel 2014 dal Consiglio Europeo, conferma il ruolo fondamentale che le reti elettriche, in particolare quelle di distribuzione, ricopriranno nei prossimi anni nel perseguimento degli obiettivi di riduzione CO2 e sfruttamento delle fonti rinnovabili. In estrema sintesi, è ragionevole attendersi un ulteriore sviluppo della generazione distribuita (GD), soprattutto da fonte rinnovabile non programmabile (fotovoltaico principalmente), e la diffusione di elettro-tecnologie a sostituzione di altri vettori (pompe di calore, veicoli elettrici). Le infrastrutture di rete stesse dovranno partecipare agli incrementi di efficienza energetica, migliorando le proprie prestazioni.

In aggiunta agli aspetti di natura più tecnologica, è condivisa l’ipotesi di ampliamento della partecipazione al mercato per i servizi ancillari alla generazione da fonte rinnovabile non programmabile e alla GD, e in prospettiva anche di carichi e sistemi di accumulo. Tuttavia, il ruolo dei diversi attori e le mutue interazioni sono ancora da definire, in particolare le modalità con cui il gestore della rete di distribuzione (DSO) potrà conciliare la fornitura di servizi (di natura globale) da parte della GD con le esigenze (locali) di qualità della fornitura.

La GD potrà inoltre interagire con il DSO al fine di incrementare l’osservabilità della rete e fornire anche servizi di natura locale quale il supporto al controllo di tensione. I cambiamenti attesi sia sul lato generazione che sul lato domanda, brevemente richiamati, richiedono la rivisitazione delle metodologie di pianificazione, di operational planning, di esercizio e di valutazione ex post delle azioni del DSO, in un contesto di incertezza circa gli sviluppi che effettivamente andranno a interessare le diverse aree geografiche e i diversi livelli di concentrazione (urbano, rurale).

Per investigare questi aspetti critici, la ricerca si è articolata lungo quattro direzioni principali.

Per prima cosa, in continuazione con le analisi dei precedenti periodi di ricerca, sono stati analizzati i progetti pilota italiani sulle smart grid, per individuare le logiche di controllo più promettenti e le problematiche comuni. A partire da tali progetti è stata svolta un’analisi quantitativa sui costi e benefici dell’installazione dei sistemi di accumulo sulle reti di distribuzione.

In secondo luogo, per poter svolgere analisi sistematiche sulle reti elettriche di distribuzione e sui sistemi di controllo, sono state individuate metodologie per la generazione artificiale di reti di distribuzione. Tali metodologie sono state elaborate adattando gli algoritmi di generazione casuale disponibili per le reti di trasmissione al caso delle reti di distribuzione. Parallelamente, l’elaborazione di tali metodologie ha anche permesso di individuare dei parametri di sintesi delle reti di distribuzione (es. impedenza media, numero di linee per nodo…), che permettono facilmente di descriverne le caratteristiche e i comportamenti principali.

Come terza linea di analisi, sono stati approfonditi gli effetti dei controllori locali (curve di droop) dei generatori sulla rete di distribuzione. Infatti, i controllori locali sono una delle soluzioni disponibili (CEI 0-16; 0-21) ai DSO per aumentare le prestazioni delle reti di distribuzione, ma il loro effetto sistematico sulle reti di distribuzione stesse e sul sistema elettrico nel suo complesso non è ancora chiaro. Inoltre è necessario confrontarne le prestazioni con altri sistemi di controllo disponibili, come le architetture di controllo centralizzate, che sono state implementate in particolare nei progetti pilota sopra richiamati.

Infine, nel periodo di riferimento la metodologia stocastica di stima della Hosting Capacity, avviata negli anni precedenti, è stata ulteriormente sviluppata al fine di consentire, innanzi tutto, una maggiore velocità di calcolo (approccio Monte Carlo). Inoltre, è stata condotta una valutazione esaustiva dei benefici introdotti dalle differenti tecnologie Smart Grid in termini di integrazione di risorse di generazione su una data rete elettrica di distribuzione. Circa quest’ultima valutazione, sono stati riportati due esempi relativi al caso in cui la generazione distribuita è chiamata a modulare potenza reattiva e attiva in funzione dei vincoli di esercizio a cui è soggetta la rete. I risultati evidenziano, nel primo esempio, come l’efficacia della regolazione di tensione sia di ausilio all’incremento di Hosting Capacity, tuttavia con un evidente contrasto dovuto all’impatto degli scambi di potenza reattiva in termini di correnti di linea. Nel secondo caso sono state invece valutate e confrontate diverse tecniche di regolazione della Potenza Attiva (Active Power Curtailment) per mezzo dello stesso strumento di analisi. I risultati hanno quantificato come l’intermittenza del profilo di produzione consenta un incremento di Hosting Capacity sostanziale a fronte di una marginale perdita di produzione durante le ore di picco.