Il sistema elettrico si è sviluppato durante un secolo secondo un modello basato sulla concentrazione della generazione in impianti di potenza installata crescente, associata all’aumento delle tensioni di trasmissione e all’infittimento delle reti di trasmissione e di distribuzione nel territorio. L’elettrificazione così realizzata ha contribuito più d’ogni altra infrastruttura al progresso civile e industriale e, direttamente o indirettamente, all’elevazione delle condizioni di vita e della durata media della vita dell’uomo. L’attenzione delle popolazioni nei paesi industrializzati è tuttavia oggi rivolta alle inevitabili conseguenze negative del progresso industriale, in modo particolare al disturbo arrecato all’ambiente dagli elettrodotti e dai grandi impianti di generazione. Alle istanze di ricupero e conservazione dei valori ambientali si aggiunge la crescente incertezza sulla futura disponibilità di combustibili fossili a prezzi sostenibili. Nei prossimi decenni l’accesso dei paesi in corso di sviluppo (oltre la metà della popolazione mondiale) a consumi energetici più elevati avvicinerà i tempi d’esaurimento dei giacimenti di petrolio e di gas. Se non ci sarà un ripensamento sull’utilizzo dell’energia nucleare, diventerà più difficile e costoso l’approvvigionamento energetico. Con l’uso delle tecnologie oggi applicabili in Italia non è possibile prevedere una soluzione radicale dei problemi più sopra ricordati. Tuttavia, una significativa riduzione delle emissioni inquinanti e del fabbisogno di combustibili fossili potranno essere conseguite se si riuscirà a realizzare una cospicua utilizzazione delle fonti d’energia rinnovabili ed assimilate, e della generazione distribuita (GD). Come noto, le fonti rinnovabili suscettibili d’applicazioni importanti o significative sono l’idroelettrica, l’eolica, la solare (fotovoltaica e termica), le biomasse, i rifiuti solidi urbani e la geotermica. La cogenerazione è assimilata alle fonti rinnovabili perché consente, a parità d’energia utile, un gran risparmio di combustibili fossili e la proporzionale riduzione delle emissioni inquinanti. Per GD integrata nel sistema elettrico s’intende la generazione tramite una moltitudine di piccoli generatori di varia tecnologia connessi alle reti di distribuzione pubblica di BT (potenze unitarie dal kW fino ad alcune decine di kW) e di MT (dal centinaio di kW a qualche MW). La minicogenerazione distribuita è la generazione combinata d’energia elettrica e calore applicata a piccole utenze termiche, in particolare per il riscaldamento, il condizionamento (ad assorbimento) e la produzione d’acqua calda in edifici o gruppi d’edifici residenziali, commerciali, ospedalieri, scolastici, industriali, ecc.. Tenuto conto dell’inerzia termica degli edifici e della possibilità d’accumulo d’acqua calda, il diagramma giornaliero d’erogazione dei calori potrebbe essere adattato per produrre energia elettrica modulata, di maggior pregio. Oggi la minicogenerazione è realizzabile con motori a combustione interna a gasolio o gas, oppure con miniturbine a gas, ma con costi alquanto elevati e vari problemi d’esercizio. In futuro anche la tecnologia delle celle a combustibile, qualora si verificasse la drastica riduzione dei costi prevista nei prossimi anni, potrebbe avere una forte espansione. Non va sottovalutato che la diffusione della GD richiede in ogni caso il superamento di varie barriere di carattere tecnico, economico, burocratico, normativo, organizzativo, contrattuale, gestionale e, non ultimo, psicologico. Per quanto riguarda i problemi tecnici si ritiene che, affrontandoli con le metodologie e gli strumenti di calcolo usualmente dedicati ai grandi sistemi di produzione e trasmissione, essi potranno essere risolti con costi limitati, tramite opportune scelte delle tecnologie della GD e dell’interfacciamento verso le reti di distribuzione. Di particolare importanza sono: la stabilità e la continuità del, funzionamento della GD durante le perturbazioni in rete; le armoniche; l’aumento delle correnti di cortocircuito; l’impatto sulla regolazione della tensione delle reti e sulla qualità del servizio.

Le reti di distribuzione, pur divenendo con la GD reti attive, è opportuno conservino la tradizionale configurazione d’esercizio radiale sia in BT sia in MT, limitando in esse le modifiche ai sistemi di protezione, automazione, teleconduzione e ad alcune regole d’esercizio. La generazione eolica, che tra le rinnovabili ha costi competitivi nei siti favorevoli e quindi ha la maggiore previsione di sviluppo, ha l’inconveniente, come la solare, d’essere aleatoria o quanto meno incerta, non dispacciabile e non è scevra da obiezioni per il disturbo ambientale locale. Gli apporti di potenza da altre fonti rinnovabili sono in generale programmabili ed affidabili, anche se per lo più non sono modulabili in modo economico. Una massiccia penetrazione della GD modificherebbe la tradizionale strategia di sviluppo del sistema elettrico. Un’ipotesi ambiziosa e ottimistica è che l’aumento dei consumi d’energia elettrica in Italia (previsto del 2,5-3% per anno nei prossimi 10 anni) possa essere interamente coperto dalla GD da fonti rinnovabili e dalla minicogenerazione distribuita. Per trarne il maggior beneficio, la GD ad erogazione in rete programmabile dovrà essere sottoposta a dispacciamento. L’attuazione di quest’importante e non semplice innovazione potrà essere facilitata dall’uso di segnali tramite le esistenti reti telefoniche o via radio, perché la gran molteplicità dei mini- apporti di potenza della GD renderà accettabili telecomandi anche di non elevata affidabilità. Con queste condizioni, lo sviluppo della GD eliminerebbe o ridurrebbe fortemente la necessità di reperire nuovi siti per gli impianti di generazione tradizionali. Inoltre, ove la GD e la minicogenerazione si diffondessero in modo uniforme nel territorio, con densità di generazione proporzionale alla densità di carico (ma questo non è il caso dei generatori eolici), risulterebbe eliminata o molto ridotta anche la necessità di costruire nuovi impianti di trasmissione e di distribuzione. Questo scenario di sviluppo, oltre ai benefici ecologici, avrebbe un’importante ricaduta socio-economica. Infatti le risorse finanziarie risparmiate nell’importazione di combustibili e/o d’energia elettrica, sarebbero destinate alle maggiori spese di costruzione ed esercizio degli impianti di GD e quindi all’espansione dell’industria e dell’occupazione nel settore. Un ostacolo alla prospettata ampia diffusione della GD potranno essere i costi, oggi difficilmente quantificabili essendo le nuove tecnologie di generazione in evoluzione. Nel quadro dei mercato elettrico liberalizzato italiano, le incentivazioni statali e regionali, giustificate principalmente dall’esigenza di ridurre le emissioni inquinanti, saranno indispensabili per compensare, almeno nel breve e medio termine, i maggiori costi della GD da fonti rinnovabili. Nel sistema elettrico italiano, un’ampia integrazione della generazione convenzionale con la GD da fonti rinnovabili e con la minicogenerazione richiederà, oltreché la volontà politica, il coinvolgimento della popolazione, l’impegno di tutti gli operatori dei settore, l’aggiornamento delle Norme CEI 11 -20 ed una nuova cultura dei tecnici addetti alla distribuzione pubblica. Scopo della ricerca è fare il punto sullo stato dell’arte degli impianti di generazione da fonti rinnovabili e di minicogenerazione, e di esaminare alcuni aspetti del loro inserimento nelle reti pubbliche. Nella prospettiva di una grande espansione della GD nella rete pubblica MT e BT, sembra opportuno poter mantenere tale apporto d’energia anche durante guasti e perturbazioni nelle reti di trasmissione e distribuzione, che oggi richiedono il distacco automatico della GD. Per valutare la possibilità tecnica di evitare (o perlomeno limitare fortemente) tali distacchi di GD, sarà eseguita un’analisi dinamica parametrica per due tipi di sistemi elettrici (GD connessa a reti di BT e MT con generatori asincroni e GD connessa a reti MT con generatori sincroni), valutandone la stabilità e la continuità del funzionamento in condizioni di corto circuito. Link al documento di riferimento: A3-016239.doc