Per una rete elettrica italiana intelligente

di Filippo Zuliani e Defcon70.

Foto: Light (Makram)

Nel panorama energetico globale, la produzione di energia elettrica è da sempre concentrata in un numero limitato di industrie che utilizzano grandi centrali a combustibili fossili o nucleari. L’elettricità prodotta dalla centrali viene immessa nella rete elettrica in grandi dorsali ad alta tensione, cui sono allacciate reti in media e bassa tensione che portano l’elettricità a industrie e abitazioni.

Com’è facilmente intuibile, la rete elettrica è una struttura complessa e costosa, e incide in maniera significativa sul prezzo finale dell’energia. Attualmente, la rete elettrica presenta una certa rigidità. E’ stata infatti concepita come rete “passiva”, adatta cioè a trasportare e distribuire l’elettricità in modo solamente unidirezionale – dalla centrale agli utenti – assorbendo potenza solo dalle reti di tensione superiore. L’utente, all’interno dell’attuale rete elettrica “passiva”, riveste un ruolo altrettanto “passivo”, come semplice consumatore di energia. Le ragioni di questa impostazione “passiva” basata su grandi centrali discende da esigenze risalenti al dopoguerra e portate avanti dalla politica nei decenni successivi. Allora, lo scopo primario era portare a termine nel più breve tempo possibile una gigantesca ma indispensabile opera di elettrificazione rurale del paese, per provvedere anche le comunità più sperdute delle connessioni all’energia elettrica, per soddisfare i bisogni minimali. Erano altri tempi: era l’epoca dei monopoli energetici, della nazionalizzazione di Enel, dell’accentramento di capitali e della conoscenza.

Oggi le cose sono cambiate. In primo luogo il processo di elettrificazione del paese è pienamente concluso. Dal 1992, inoltre, è stato avviato un percorso di liberalizzazioni del settore dell’energia elettrica nazionale, che ha portato al superamento del monopolio statale in favore della concorrenza tra diversi opertori energetici. Inoltre, il massiccio sviluppo massiccio delle fonti di energia rinnovabili degli ultimi anni in Italia – solare fotovoltaico ed eolico su tutti – ha definitivamente cambiato la situazione. Alla generazione di energia elettrica delle grandi centrali, infatti, si affianca oggi un crescente numero di unità produttive di piccole/medie dimensioni – campi eolici, fotovoltaici, centrali a biomasse, cogeneratori, eccetera – distribuite sul territorio e collegate a reti a basso voltaggio o direttamente all’utente. Nel caso delle fonti rinnovabili si parla infatti di Generazione Distribuita, in opposizione alla generazione convenzionale di poche, grandi centrali. In tal contesto, gli utenti divengono “produttori” e “consumatori” al tempo stesso e la rete elettrica cambia sensibilmente ruolo e funzioni. Da rete “passiva”, in cui l’elettricità semplicemente scorre dal luogo di produzione a quello di consumo unidirezionalmente, la rete si trasforma in “attiva” e “intelligente” – Smart Grid, appunto – capace cioè di gestire flussi di energia elettrici che viaggiano in maniera discontinua e bidirezionale. Altrimento detto, la rete intelligente è capace di assorbire l’energia da qualsiasi punto venga prodotta – Generazione Distribuita, ricordate? – e di trasferirla con flusso dal basso verso l’alto (oggi impossibile) ad altre aree in deficit, in tempo reale e in modo dinamico.

Manco a dirlo, rispetto alle reti elettriche tradizionali, le reti intelligenti sfruttano al massimo i vantaggi offerti dall’era digitale. In un futuro dove si volesse puntare massicciamente sulla produzione di energia da fonti rinnovabili intermittenti – ed è questo il caso dell’Italia – la rete intelligente è un imprescindibile strumento per soddisfare le crescenti esigenze di flessibilità, economia e affidabilità dei consumatori. Visto il crescente interesse verso l’energia pulita e la generazione distribuita un po’ in tutto il mondo, è molto probabile che la rete intelligente diverrà uno dei più grandi generatori di cambiamento e ricchezza dei prossimi decenni. E’ tuttavia lecito chiedersi quanto verrà a costare questo cambiamento nella rete elettrica, volto a promuovere la diffusione delle fonti di energia rinnovabile e la generazione distribuita, e come stiamo messi in Italia.

A marzo 2010, su spinta di una direttiva europea, l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG) ha bandito un trattamento incentivante per i distributori di energia elettrica che volessero modificare una rete di distribuzione convenzionale in media tensione in una rete attiva e intelligente (Smart Grid) in media tensione, migliorandone la capacità di accogliere nuova generazione distribuita da fonti rinnovabili e che possa integrare lo stoccaggio di energia elettrica. Al bando hanno risposto in nove operatori, molto differenziati per dimensione e ambito geografico. Tra questi, il progetto di Enel Distribuzione per la rete in media tensione sottesa alla cabina primaria di Carpinone in Molise pare il più ambizioso e completo e sarà forse il primo a essere completato, già nel 2014. In una recente intervista, Marco Cotti, responsabile sviluppo Smart Grid di Enel, palesa infatti la sua soddisfazione per l’ottimo posizionamento di Enel in materia.

Ora vediamo i numeri. Proviamo a stimare le spese per rendere intelligente la rete elettrica italiana, per capire se stiamo parlando di una cifra abbordabile – stiamo pur sempre parlando di un sistema che dovrebbe assicurare la competitività economica del nostro paese – oppure no. Fin qui, le stime ufficiali per rendere intelligenti tutte le reti di distribuzione “passive” italiane sono molto nebulose, come normale per un mercato agli esordi. Partiamo dai 10 milioni di euro annunciati da Enel per completare il progetto Isernia in Molise. Ipotizziamo la stessa cifra per ogni rete elettrica in media/bassa tensione che parte da ogni cabina primaria a 132-150kV, da trasformare in intelligente, con tutto il necessario del caso. E’ una buona ipotesi, perchè la Smart Grid del progetto Isernia è molto completa in termini di funzionalità – include infatti sistemi di previsione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili, sensori per la regolazione dei flussi sulla rete, batterie per l’accumulo dell’energia (0.7 MW di potenza e 0.5 MWh di capacità) e colonnine per la ricarica di auto elettriche. Aumentiamo pure la cifra a 15 milioni di euro, considerando un irrobustimento dello stoccaggio a 0.75 MWh e un corredo di 250 colonnine di ricarica.

Enel Distribuzione ha 35 milioni di clienti ripartiti in 2115 cabine primarie e relative reti in media tensione. Includendo anche gli altri distributori (A2A, ACEA, AGSM, ecc.) si arriva a circa 2300 reti in media tensione sul territorio nazionale da trasformare in reti attive e intelligenti per accogliere la generazione distribuita delle fonti rinnovabili. Il che significa che gli investimenti per trasformare la rete italiana in una rete intelligente ammontano a circa 32 miliardi di euro. Questa cifra, come detto, include lo stoccaggio di 1.6 GWh di energia elettrica con cui sarà probabilmente possibile gestire un 40-50% di fonti rinnovabili intermittente sul totale, ben oltre il limite di allacciamento delle rete “passiva” attuale, oramai quasi raggiunto. La rete intelligente sarà uno strumento straordinario per migliorare la consapevolezza dei consumi nel residenziale e terziario qual è il Demand Side Response. Le circa 600mila colonnine di ricarica incluse nei costi, a fianco dei sistemi di ricarica casalinghi, sarebbero inoltre sufficienti a garantire una infrastruttura efficiente e diffusa per la ricarica di veicoli elettrici, sufficiente al 15-20% dell’intero parco auto nazionale.

La cifra calcolata, 32 miliardi di euro, è riferita ai soli investimenti stimati per le reti attive in media tensione, quelle su cui è allacciata la generazione distribuita delle fonti energetiche rinnovabili. Infatti, le regole tecniche italiane prevedono che ci si allacci alle reti in media tensione impianti di potenza fino a 8MW. Prendendo ad esempio il solare fotovoltaico italiano al 2010, solo 224 impianti su 156.000 sono di potenza maggiore di 1MW, ma assommano il 21% dell’intera potenza di picco. Lo stesso vale anche per micro- e mini-eolico, mentre i parchi eolici che raggruppano singoli aerogeneratori da 1MW e oltre sono allacciati alle reti in alta tensione. Trentadue miliardi di euro è una cifra tranquillamente alla portata del mercato della distribuzione elettrica in una decina d’anni, anche perché, grazie ai veicoli elettrici, sarà possibile fatturare 30 TWh all’anno di elettricità da destinare all’autotrazione, in sostituzione degli ormai costosissimi benzina e diesel. In termini di combustibile, vuol dire corrispondenti a tagliare le importazioni di benzina e diesel di oltre 7 miliardi di litri l’anno (circa il 15% del totale). Tradotto in termini monetari, nel contesto normativo attuale, la vendita di 30 TWh di energia elettrica corrisponde alla fatturazione di circa 7 miliardi di euro all’anno. La rete intelligente, tuttavia, è quasi certo che farà aumentare i costi di gestione della rete, proprio per l’aumento di complessità del sistema. Parte di questo aumento verrebbe comunque compensato dalla maggiore prevenzione dei guasti, per il maggiore controllo insito nella rete intelligente stessa. Va infine notato che ben 2 miliardi di euro sono stati già investiti da Enel in Italia a partire dal 2001 per 32 milioni di contatori elettronici che, in dieci anni, hanno ridotto il costo interno annuale di gestione per cliente all’azienda da 80€ a 46€.

Al netto dell’aspetto tecnologico, la vera innovazione della rete intelligente è il modello di business sotteso. Il modello di rete di distribuzione attiva è infatti completamente diverso dal Business-as-usual (BAU) dei grandi produttori, per due ragioni fondamentali. La prima è che nel business sono coinvolti più attori (clienti attivi con generazione distribuita intermittente o non intermittente, gestione del demand side response, operatori di storage, eccetera). La seconda è che, all’interno di ogni singola rete in media tensione, si dovrebbe attivare di fatto un processo di dispacciamento come nella rete in alta tensione di Terna. L’idea più comune è che ci debba essere una compartecipazione agli investimenti da parte di un po’ tutti gli attori per poi suddividersi parte degli utili, al contrario del modello attuale in cui investimenti e utili sono spartiti da pochi ex-monopolisti e grandi aziende. Certo, nella realtà attuale degli operatori del mercato energetico delle rinnovabili siamo ancora lontani da questo modello di mercato, ma la tecnologia certo non manca ed è più un problema di volontà politica che altro.

Solo pochi mesi fa, l’AEEG ha fotografato l’ormai criticissima situazione della rete elettrica italiana dopo i nuovi allacci di generazione intermittente e conseguenti tentativi di regolare il processo, a fronte di oggettivi problemi tecnici infrastrutturali che minano la stabilità della rete elettrica. Proprio i problemi di stabilità della rete elettrica causati dalle rinnovabili intermittenti potrebbero diventare il volano principale per l’implementazione sia della rete intelligente che dello stoccaggio di energia direttamente sulla rete elettrica italiana. E per questo non si può pensare che tutti gli investimenti di cui stiamo discutendo ricadano sui distributori o che Terna lo faccia gratis. L’AEEG avrà parecchie cose da sbrigare nei prossimi mesi…

iMille.org – Direttore Raoul Minetti

12 Commenti

  1. Corrado

    A parte la curiosità di sapere chi si cela dietro Defcon70, di cui avevo già apprezzato molti commenti acuti qui e sul blog di Filippo, e a parte i complimenti per l’articolo, ho una domanda: quando parlate di dispacciamento in stile rete ad alta tensione da estendere alla rete a media, pensate che la cosa debba essere regolata in modo simile a quanto avviene per quel mercato (mercato del giorno prima, mercato infragiornaliero ecc., insomma borsa elettrica?). E come funzionerebbe, per ambiti territoriali? Magari ci sono già proposte in merito sui possibili modelli?

  2. Pier Luigi Caffese

    Ieri in Regione Lombardia mi sono beccato del visionario da un oscuro funzionario perchè proponevo il mio piano da 600 GW per 17 miliardi e Lei ne propone uno da 32 miliardi con ricariche auto elettriche(2-3% in previsione del mercato Usa,il migliore) e grid che vedo essere di antiquata concezione e rete di trasmissione con concetti ormai superati.Poi cade nella trappola dello stoccaggio che io ho risolto per 5000 GWh nel Po e 16 TWh in mare ed entra nel mio 17 miliardi di costo.Poi sull’energia da fossil fuels ,Lei è silente mentre io levo lo smog con 4-5 miliardi.Io saro’ un visionario da 17+5= 22 ma Lei è uno scialacquatore da 32 miliardi e sono pochi.Che Lei sia allievo del Boeri il piu’ negativamente visionario della Giunta di Milano che vuole l’idrogeno da 100.000 euro ad auto(l’auto per ricchi architetti funzionari PD).

  3. Alessandro Giovannini

    @Pier Luigi, riusciresti a riformulare il tuo commento per rendere il dibattito comprensibile anche ai non addetti ai lavori? questo tema mi sembra molto interessante, e vorrei capirne di più! grazie :)

  4. Caffese, puo’ ripetere quello che ha scritto in italiano corrente? Grazie.

  5. Defcon70

    @ Corrado
    dietro il nick si cela solo un appassionato di tutto ciò che ruota intorno al mondo della nobile energia elettrica e assiduo frequentatore di Google. Ti ringrazio per l’apprezzamento, ma l’acutezza dei miei commenti non è pari alla tua, infatti hai centrato subito la questione principale.
    Come si manifesterà la realtà di mercato locale delle SG? Quanto spazio ci sarà per nuovi attori, anche medio-piccoli? Che ruolo potranno rivestire le ESCO e la cogenerazione? I volumi locali giustificheranno un borsino sul modello di quello nazionale?
    Al momento non ci sono risposte in nessuna parte del globo, solo visioni e molte potenzialità.
    C’è chi afferma che la nostra Autorità Garante non sia all’altezza: vedremo. Io sono pessimista solo per il ruolo preminente che dovranno avere le nostre multiutilities, per via del fatto che sono strutturalmente solo capaci di spremere i loro orticelli in mercati protetti, non di competere sul mercato.

    @Filippo,
    me lo potevi dire che eri uno “scialacquatore” e pure “allievo del Boeri”, col piffero che avrei mescolato il mio nick-nome col tuo… ;-)

  6. Ho scovato questo: http://www.addressfp7.org/
    Qui: http://www.ing.unisi.it/biblio/tesi/magnanieva_0910.pdf si spiega (a una prima occhiata) che l’idea è che ci sia un soggetto “aggregatore” che operi per fare un bilanciamento domanda / offerta verso i mercati del giorno prima e infragiornaliero.

    Insomma, sembra che molto già si muova, resta da vedere quale sarà la strada che davvero si prenderà…

  7. Defcon70

    @Corrado,

    ecco un articolo che cita una fonte che analizza lo stato dei progetti smart-grid in corso in Europa.
    http://www.europeanenergyreview.eu/site/pagina.php?id=3513
    Quando si tratta di fare degli esempi seri di ciò che è in realizzazione, esce sempre fuori solo l’Enel. Quando si tratta di computare gli investimenti fatti, escono fuori sempre e solo i 3miliardi di Enel/Endesa per i contatori elettronici.

    Anche sul sito citato nell’articolo, a ben guardare, di vere smart-grid in realizzazione ci sono per adesso solo quelle di Enel, gli altri sono progetti/sperimentazioni volte a contenere gli effetti dell’intermittenza delle rinnovabili o a migliorarne le previsioni giornaliere.

  8. Pier Luigi Caffese

    Lo smart grid se fatto bene fa risparmiare il 40%.L’introduzione dei retrofit CCC fa risparmiare il 40% nelle fossili.Bilanciare le rinnovabili con il gas è una fesseria che sarebbe vietata all’estero perchè dilapidiamo soldi.Snam impari a fare un mestiere diverso cioe’ predisporre un gas grid dove passa il gas da tubo,lo LNG e lo R gas o rinnovabile.Se facciamo come dico io risparmiamo il 20% sul gas e se mettiamo le mie navi rigassificatrici al posto di vecchi progetti hub,come Gioia Tauro,il risparmio nella gestione ed acquisto LNG è del 50%,Con cosa bilanciamo le rinnovabili? Tra rinnovabili,la migliore è l’hydro modulare per fasi ad es.1o 2 al giorno.Qui la resistenza è enorme perche questa tecnologia moderna e’ mal vista in Italia,vuoi perchè l’Enel ha sbagliato,vuoi perchè Terna fece un progetto,copiando il mio,senza capirci niente.Pensate il mio autoconsumo è il 17%,quello Terna dichiarato al Senato 100%.L’Italia puo’avere con l’hydro da 67GWh a 134 GWh con gli invasi attuali,mettendo solo apposite turbine e condotti.Che dall’acqua e dal vento,si produce windfuel e waterfuel,lo so io ed i tedeschi nonche’ Obama che punta sui refuels.Ma non ditelo all’Eni che su questa tecnologia annaspa ed allora Scaroni pontifica che è impossibile produrli.La Merkel ride di gusto,Hollande se fa fuori Sarko.riduce il nucleare per l’hydro ed hanno gia’ vietato lo shale che nessuno vuole perchè inquinante.Dove arriverà lo shale gas da noi? scomettiamo che va a Gioia Tauro con aiuti statali,no tax,no controlli.L’auto elettrica e la ricarica a breve è uno scherzo se abbiamo uno smart grid tipo Usa ma l’energia elettrica da noi è il 40% piu’ cara e l’elettrico oggi è caro come l’idrogeno che è solo per ricchi.Molto meglio l’ibrido ma qui non abbiamo fabbriche serie di batterie e poi l’elettricità che va alle batterie deve costare molto meno.Se andiamo sull’hydro occupiamo 220.000 giovani,se andiamo sul fossile-gas aumentiamo i disoccupati di 30.000 persone.

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