Le attività descritte nel presente rapporto si inquadrano in quelle della Ricerca di Sistema riguardante il tema della Generazione Distribuita. Il sistema elettrico nazionale sta vivendo un’intensa fase di trasformazione in conseguenza delle profonde trasformazioni che il settore produzione – trasmissione – distribuzione dell’energia elettrica sta vivendo. Queste trasformazioni, accompagnate dalla privatizzazione di numerose aziende del settore, stanno portando all’introduzione di una “deregulation” sempre più massiccia. Lo stesso problema visto con gli occhi dell’azienda che deve fornire l’energia elettrica può assumere connotati sensibilmente diversi se guardato dall’utente. Individuato il confine fra fornitore ed utente, cosa questa non sempre agevole, c’è un’ampia zona di possibile sovrapposizione degli interessi perchè i problemi dell’uno possono ricadere in maniera più o meno negativa sull’altro. Ad esempio la richiesta di un picco di potenza da parte di un utente nel caso si sia già in presenza di impianti in saturazione richiederebbe un potenziamento tecnico degli impianti del fornitore di energia e/o dell’utente. Il potenziamento degli impianti potrebbe essere realizzato con nuove installazioni che potrebbero essere di difficile implementazione, ad esempio a causa di carenza di spazio, o economicamente non convenienti. Pertanto un grande sforzo di ricerca è in atto in ambito mondiale per affrontare in maniera innovativa, sia dal punto di vista delle apparecchiature che delle strategie messe in atto, problemi che emergono in maniera sempre più diffusa e che portano necessariamente verso forme di “generazione distribuita” sul territorio. Ai problemi su citati se ne affiancano altri la cui manifestazione è di data relativamente recente e che sono legati non alla “quantità di potenza ed energia” ma alla loro qualità. Ci si riferisce alla “qualità del servizio” (Power Quality – PQ) intendendo con tale termine la continuità e la regolarità della fornitura nonché la bontà della forma d’onda della tensione di alimentazione. I problemi di qualità del servizio sono emersi perchè ci sono alcuni carichi particolarmente sensibili (macchine a controllo numerico, robot) anche a lievi anomalie nella tensione di alimentazione. Tale ipersensibilità può provocare gravi danni di regolarità di esercizio, e quindi economici, e a volte problemi di sicurezza nell’ambito di un processo produttivo. Nei paesi industrializzati la riduzione del picco di potenza della domanda durante il giorno da parte delle grandi industrie può essere indotto e favorito da una accorta politica tariffaria che, bilanciando il prezzo della potenza e quello dell’energia fornite, renda anche economicamente conveniente per l’utente dotarsi di dispositivi che accumulino l’energia nelle ore fuori picco per restituirla poi nelle ore di maggior richiesta dalla rete. Questa azione combinata fra utente ed ente fornitore di energia elettrica porta ad avvantaggiare entrambi perchè l’operazione di peak-shaving del primo porta ad un conseguente load- leveling per il secondo. Pertanto, visto dal lato dell’utente, un sistema di accumulo di energia, opportunamente programmato, può effettuare automaticamente il peak-shaving giornaliero consentendo un migliore sfruttamento dell’energia elettrica e l’ottimizzazione della tariffa, con conseguente risparmio da parte dell’utente. Il sistema del peak-shaving consente pertanto di stipulare con l’ente che fornisce l’energia un contratto con una potenza di picco richiesta inferiore, essendo il sistema di accumulo in grado di fornire la potenza richiesta dai carichi al di sopra del livello massimo stabilito dagli accordi con l’ente di fornitura. Mentre, visto dal lato del fornitore di energia elettrica, l’utilizzo di sistemi di accumulo di energia per effettuare il load-leveling consente di migliorare lo sfruttamento della generazione – trasmissione di potenza esistente evitando costosi, e spesso di difficile realizzazione, potenziamenti.

L’attuale situazione determinata dalla deregulation rende abbastanza difficili previsioni d’investimento da parte delle società elettriche le cui reti non sono cresciute di pari passo con la domanda di potenza ed energia da parte degli utenti. In quest’ottica l’accumulo energetico mediante sistemi innovativi può aiutare le aziende distributrici a ridurre la richiesta di potenza dalla rete, può eliminare o ridurre eventuali colli di bottiglia della trasmissione, può mitigare fluttuazioni del prezzo dell’energia ed inoltre può garantire standard elevati di qualità nella fornitura. Entrambi i problemi di quantità e qualità della fornitura possono essere affrontati dall’azienda che fornisce l’energia elettrica o dall’utente lavorando però su scale che possono differire per ordine di grandezza. A questo punto si pone il problema di chi debba farsi carico del problema tecnico e dei conseguenti costi. In linea di massima le alternative sono due: • l’azienda fornitrice dell’energia elettrica garantisce una fornitura di maggior pregio (accollandosi i costi di acquisto e gestionali dei dispositivi che possono rendere possibile ciò) rivalendosi con l’utente sulla base di tariffe speciali; • l’utente, la cui fornitura di energia elettrica ha una struttura tariffaria generalmente basata sul prezzo dell’energia consumata e della potenza installata, si dota di dispositivi che siano in grado di immagazzinare energia nelle fasce orarie in cui il prezzo è più basso per utilizzarla quando il prezzo dell’energia elettrica prelevata dalla rete del fornitore è economicamente meno conveniente. Tali dispositivi possono, in alternativa o in aggiunta, fornire il picco di potenza permettendo all’utente di stipulare un contratto di fornitura che preveda una minore potenza impegnata. Un’altra applicazione tipica è costituita dalle utenze isolate (quando la rete elettrica è assente o comunque non è economicamente conveniente estenderla per alimentare le utenze in questione). In questo caso, in cui l’utenza può essere costituita, ad esempio, dalla singola abitazione o da un villaggio, si è spesso in presenza di generazione da fonte rinnovabile, quale l’eolica e la fotovoltaica. Tale tipo di generazione, per sua natura, soffre di problemi di continuità della fornitura a causa dell’aleatorietà intrinseca degli eventi naturali che sfrutta. La generazione fotovoltaica, evidentemente, deve mettere in conto anche il naturale susseguirsi della notte e del giorno. Nell’ottica di una generazione distribuita, i dispositivi in questione, per poter affrontare i problemi suddetti, hanno bisogno di essere dotati di sistemi per l’immagazzinamento dell’energia. Questo rapporto tecnico, relativo all’attività svolta nel primo semestre del 2001, intende tracciare una panoramica dei sistemi, di tipo elettrochimico o meccanico, per l’accumulo di energia. A questa panoramica seguirà, nel lavoro previsto nel secondo semestre, l’individuazione di alcune tecnologie che sembrano più promettenti dal punto di vista tecnico – economico; fra queste ultime si individueranno quelle che hanno raggiunto un grado di maturità almeno pre-industriale allo scopo di acquisirne alcuni esemplari per cominciare, verso la fine dell’anno, una prima fase di caratterizzazione in laboratorio.