NewsArticoliAutore: Emanuele Ciapessoni

La via italiana al miglioramento della resilienza del sistema elettrico

Il sistema elettrico italiano deve essere in grado di resistere a minacce esterne come il verificarsi di eventi meteo estremi. Il concetto di resilienza risponde a questa necessità.

    Emanuele Ciapessoni (Leading Scientist – Dipartimento Sviluppo del Sistema Energetico di RSE) ha delineato uno scenario volto ad analizzare lo stato dell’arte e le prospettive di ricerca relativamente al miglioramento della resilienza del sistema elettrico italiano. Negli ultimi anni si sono verificati eventi meteorologici estremi che hanno messo a rischio la sicurezza ed il funzionamento del sistema elettrico in varie zone del territorio nazionale; per far fronte a qualsiasi minaccia il sistema deve avere un grado di resilienza che consenta non solo di resistere agli eventi estremi, ma anche di ripristinare il funzionamento standard nel modo più veloce ed efficiente possibile. 

     

    A causa dei cambiamenti climatici cresce l’esposizione del sistema elettrico a eventi meteo estremi in termini di intensità, estensione e frequenza. Manicotti di neve umica, ondate di calore, tempeste di vento, allagamenti, caduta di alberi sulle linee – solo per citare alcune fra le principali minacce al sistema elettrico – possono determinare disservizi e guasti di componenti su aree più o meno estese, con impatti per la società tutta. Queste criticità si sono imposte all’attenzione delle istituzioni e degli operatori in seguito a episodi eclatanti che hanno comportato significativi danni all’infrastruttura elettrica e pesanti disalimentazioni degli utenti, come quelli di Cortina a Natale 2013 (in cui 60.000 utenze sono state disalimentate), dell’Emilia Romagna e Lombardia nel febbraio 2015 (dove oltre 360.000 utenti hanno subito un’interruzione di durata superiore a 8 ore e un’energia non fornita di quasi 990 MWh), dell’Abruzzo e Marche nel gennaio 2017 (con disalimentazioni che si sono prolungate anche oltre 72 ore per 39.000 utenti).

    Il concetto chiave per affrontare il problema è quello di “resilienza”, un termine entrato ormai a far parte anche del vocabolario del sistema elettrico. La resilienza è nell’agenda di tutte le principali organizzazioni internazionali di ricerca che trattano di reti elettriche e di questioni energetiche: l’IEA – International Energy Agency, che analizza gli aspetti strategici; il  WECWorld Energy Council, dove si valutano le criticità e gli approcci necessari per garantire la resilienza dinamica dei sistemi energetici; le community specialistiche del settore elettrico IEEE e CIGRE, che studiano come valutare la resilienza e le soluzioni più efficaci per incrementarla. RSE, centro di ricerca nel settore energetico del gruppo GSE, partecipa ai tavoli istituiti presso tutte le organizzazioni citate, contribuendo a delineare strategie e soluzioni per un sistema elettrico resiliente.

    Oltre che nell’ambito della ricerca, la resilienza è entrata da tempo nell’agenda istituzionale italiana.
    L’Autorità di regolazione per energia, reti e ambiente (ARERA) fin da aprile 2016, con l’obiettivo regolatorio di promuovere l’incremento della resilienza del sistema elettrico, con la determina 6/2016 ha costituito un Tavolo di lavoro sulla resilienza invitando RSE, il CEI, Terna, i DSO più importanti, Utilitalia e altri stakeholder. Il Tavolo resilienza ha fornito, e sta ancora fornendo, importanti contributi generali e specifici per particolari tipologie di minacce e per la definizione delle misure di mitigazione più efficaci per migliorare la tenuta alle sollecitazioni e il ripristino. In seguito a diverse consultazioni (645/2017 e 460/2018/R/EEL), l’ARERA ha emanato delibere (31/2018/R/eel e 668/2018/R/EEL) in cui ha stabilito che i DSO, in coordinamento con TERNA, devono dotarsi di un piano resilienza con orizzonte triennale e si adotta un approccio reputazionale per le incentivazioni. Il Piano resilienza dei DSO deve includere gli interventi per contenere il rischio di disalimentazione a fronte delle minacce citate, considerando in particolare la tenuta alle sollecitazioni delle reti.

    Il Ministero per lo Sviluppo Economico (MiSE), a sua volta, a fine 2017 ha definito e trasmesso ai concessionari del servizio di distribuzione dell’energia elettrica i propri “Indirizzi per prevenzione e gestione di eventi meteo avversi”, basati sulla strategia energetica nazionale (SEN 2017) che prevede “l’attuazione di iniziative idonee a fronteggiare nuovi livelli di rischio, riducendone la probabilità del verificarsi di nuovi disservizi o minimizzandone l’impatto con approcci predittivi, e comunque garantendo una rapida capacità di intervento sul territorio e di ripristino del servizio”. Il documento “Indirizzi” contiene anche l’invito ai concessionari delle reti a individuare interventi “ad alta priorità”, tenendo conto del livello di rischio delle linee e dei componenti di rete su cui intervenire, dei benefici attesi e impatti sui clienti della linea/componente oggetto di intervento, a partire da quelli a più elevata efficacia in termini di riduzione del rischio e di benefici per i clienti. Il MiSE svolge inoltre un’attività di monitoraggio con cadenza annuale sulla attuazione degli interventi previsti.

    Ma cos’è la resilienza e cosa serve per incrementarla?

    In termini generali, il sistema elettrico dovrebbe essere affidabile per gli eventi ordinari, ma anche essere in grado di superare gli eventi più severi, minimizzandone gli effetti sull’infrastruttura e sugli utenti. Non si tratta solo di garantire la continuità del servizio a fronte di guasti singoli (requisito fondamentale che ha sempre guidato la pianificazione e l’esercizio del sistema elettrico): occorre che il sistema elettrico sia in grado di rispondere agli eventi estremi, subendo un degrado limitato e graduale del servizio, riportandosi poi velocemente allo stato di funzionamento normale (vedi Figura 1).

    Figura 1: Evoluzione di un evento estremo in un sistema resiliente

    Vista l’importanza del problema a livello internazionale, il CIGRE ha costituito un Working Group ad hoc (il C4.47) a cui RSE partecipa con un ruolo di primo piano, con l’obiettivo di definire le strategie più opportune per il miglioramento della resilienza del sistema elettrico.

    Un primo passo in questa direzione è stata l’individuazione di una nuova definizione della resilienza del sistema elettrico, che considera tutti gli aspetti fondamentali individuati a livello internazionale e estende la vision fin qui adottata a livello nazionale.

    La nuova definizione del CIGRE si compone di due parti. La prima enuncia le proprietà che caratterizzano la resilienza, e rappresenta la definizione vera e propria:

    La resilienza del sistema elettrico è la capacità di limitare l’estensione, la severità e la frequenza dei disservizi del sistema a seguito di un evento estremo

    La seconda completa la definizione evidenziando le misure che possono essere utilizzate per conseguire la resilienza del sistema:

    La resilienza del sistema elettrico è ottenuta tramite un inseme di misure chiave effettivamente applicabili prima, durante e dopo gli eventi estremi come: anticipazione, preparazione, assorbimento, sostegno delle operazioni critiche, recupero rapido, adattamento, considerando le lezioni apprese.

    Questa definizione rende la resilienza una proprietà misurabile tramite analisi di rischio, sia relativamente a singoli eventi estremi sia nel lungo termine; inoltre identifica le misure da applicare e ottimizzare per il miglioramento della resilienza del sistema elettrico:

    1. l’anticipazione, che richiede di monitorare, prevedere e valutare gli scenari che possono comportare effetti disastrosi, per supportare la scelta delle misure di mitigazione più efficaci;
    2. la preparazione, che richiede di predisporre le modalità più opportune, in sede di pianificazione, programmazione ed esercizio, per gestire gli scenari critici cercando di evitare impatti devastanti per il servizio;
    3. l’assorbimento, che richiede di aumentare la tenuta alle sollecitazioni limitando i danni all’infrastruttura e al servizio evitando o contenendo le perdite di carico; le misure di assorbimento influiscono sul processo di degrado limitandone la velocità e la profondità;
    4. il “recupero rapido”, che richiede di ripristinare rapidamente sia l’infrastruttura sia il servizio. A tal fine è necessario migliorare i piani di difesa e di recupero che devono essere resi dinamici, come pure le procedure, l’organizzazione e le risorse umane e le tecniche utilizzate nella gestione delle emergenze;
    5. Il “sostegno dei servizi critici”, per mantenere le capacità operative essenziali, in particolare i carichi critici prioritari durante il processo di recupero rapido, a seguito di eventi eccezionali. A tal fine si possono impiegare anche componenti aggiuntivi (ad es. generatori mobili), e risorse energetiche distribuite;
    6. L’adattamento”, che richiede di adeguare dinamicamente le modalità per la gestione delle criticità (strategie, processi, misure di mitigazione) sulla base degli eventi critici occorsi in passato e delle previsioni per limitare le situazioni indesiderate negli scenari futuri.

    In conclusione

    Qualcuno pragmaticamente potrebbe ritenere che la resilienza del sistema elettrico sia sempre stata perseguita dagli operatori, anche quando non aveva questo nome.

    La realtà però è più complessa: garantire la resilienza richiede nuovi approcci di pianificazione e gestione del sistema che consentano di migliorare la sua capacità di sopravvivere ad eventi eccezionali senza costi eccessivi. Un aspetto chiave della resilienza infatti, oltre alla gestione sistematica degli eventi estremi, è quello della quantificazione dell’efficacia e dei costi degli interventi e della loro ottimizzazione, per pianificare l’adozione degli interventi più efficaci a livello di pianificazione, programmazione e esercizio.
    Per evitare sovrainvestimenti è infatti necessario individuare gli interventi prioritari sulla base di analisi di rischio e valutazioni costi/benefici degli interventi stessi, considerando la riduzione dei danni e tenendo  conto dei tempi di ritorno delle minacce.

    Gli studi e le simulazioni finora condotte da RSE suggeriscono l’opportunità di adottare soluzioni innovative basate sui concetti di rischio e resilienza  per la gestione del sistema elettrico in condizioni di emergenza. L’obiettivo di RSE, nell’ambito della Ricerca di Sistema, è di dare supporto sia agli operatori sia a livello istituzionale sviluppando metodi, approcci e soluzioni state of the art che consentano di individuare il mix ottimo di soluzioni per garantire un adeguato livello di resilienza anche negli scenari futuri, che si prospettano sempre più critici per i citati trend sul clima.

    A tal fine è però richiesta un’evoluzione deli attuali codici di rete in modo che la valutazione del rischio entri a pieno titolo nella definizione dei requisiti minimi richiesti ai gestori di rete.

     

    Bibliografia

    Articolo di Emanuele Ciapessoni (Leading Scientist –  Dipartimento Sviluppo del Sistema Energetico di RSE) per  Orizzontenergia
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