Autori: E. Ciapessoni A. Pitto D. CirioArticoli

Sistema elettrico: Il cammino internazionale per gestire eventi estremi e migliorare la resilienza

Gli eventi estremi mettono in pericolo la sicurezza del sistema elettrico: il miglioramento della resilienza rappresenta un tassello fondamentale.

    Gli eventi estremi meteorologici sono un argomento sempre più dibattuto a livello politico e da parte dei principali organi d’informazione; rappresentano eventi che oltre a mettere in pericolo la vita di molte persone, causano ingenti danni alle infrastrutture dei sistemi elettrici. La strada da percorrere a livello internazionale si traduce nel miglioramento della resilienza del sistema elettrico. Un team del Dipartimento Sviluppo dei Sistemi Energetici di RSE (Emanuele Ciapessoni, Diego Cirio ed Andrea Pitto) ha condotto un progetto che ha portato ad una definizione condivisa a livello CIGRE della resilienza.

     

    La resilienza del sistema elettrico è certamente un tema rilevante a livello nazionale e internazionale. A causa dei cambiamenti climatici in atto, la rete è sempre più esposta a eventi meteorologici estremi in termini di intensità, estensione e frequenza, a causa dei cambiamenti climatici in atto. Manicotti di neve umida, 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 guasti di componenti e disservizi su aree più o meno estese, con impatti per l’intera società.

    La gestione del sistema elettrico non può certo ignorare questa evoluzione, per affrontare la quale occorre mettere in atto approcci innovativi basati sul concetto di resilienza. Proprio su questa tematica RSE ha sviluppato negli ultimi anni un importante lavoro teorico e sperimentale.

    Per una sintesi dei risultati ottenuti da RSE si veda la monografia RSEview “Resilienza del Sistema Elettrico”.

    La resilienza è stata definita a partire dagli anni ‘70 in diversi ambiti tecnici e scientifici, ma finora non si è arrivati a una definizione condivisa a livello mondiale nel contesto del sistema elettrico. Le definizioni correnti sottolineano due aspetti basilari, ovvero la capacità del sistema di assorbire e limitare l’impatto di un disturbo e la capacità di recuperare velocemente le proprie funzionalità a seguito del disturbo stesso, tralasciando tuttavia altri fondamentali aspetti.

    Lo stesso CIGRE (Conseil International des Grands Réseaux Électrique), organizzazione internazionale di grande prestigio nel campo dei sistemi elettrici, ha riconosciuto che la pianificazione e l’esercizio dei sistemi elettrici non può prescindere da un’adeguata valutazione del rischio derivante dall’esposizione a minacce naturali e antropiche. Con queste motivazioni, grazie anche al supporto di RSE, è stato costituito uno specifico gruppo di lavoro, il CIGRE C4.47, con l’obiettivo strategico di arrivare a una visione condivisa sul concetto e sulle strategie per garantire la resilienza dei sistemi elettrici.

    La prima pietra di un fondamentale esercizio di condivisione del concetto di resilienza e della sue implicazioni è stata posata con il contributo fondamentale di RSE, che ha dato luogo alla pubblicazione nel numero 306 (ottobre 2019) della rivista ufficiale del CIGRE, “Electra”, di un “Reference paper” relativo alla definizione di resilienza (Defyining Power System Resilience). Il link alla pubblicazione è il seguente: https://e-cigre.org/article/cigre-reference-paper–defining-power-system-resilience.

    La definizione ufficiale data dal gruppo di lavoro CIGRE si compone di due parti.

    La prima definisce la resilienza come una proprietà quantificabile con opportuni indicatori:

    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 parte completa la definizione evidenziando le misure che possono essere utilizzate per conseguire (e quindi migliorare) la resilienza del sistema:

    La resilienza del sistema elettrico è ottenuta tramite un insieme di misure chiave  effettivamente applicabili prima, durante e dopo gli eventi estremi, come:

    • anticipazione
    • preparazione
    • assorbimento
    • sostegno ai servizi essenziali
    • recupero rapido
    • adattamento

    Con questa definizione, la resilienza  può essere messa direttamente in relazione con la ben nota proprietà di affidabilità di un sistema elettrico:

    L’affidabilità è associata alla capacità del sistema di fornire elettricità a tutti i punti di consumo e di riceverla da tutti i punti di fornitura entro standard accettati e nella quantità desiderata.

    L’affidabilità fa riferimento allo scopo ultimo del sistema elettrico e prescinde dalla specifica tipologia di eventi (ordinari o estremi) a cui il sistema è soggetto. Essa è classicamente suddivisa nelle due sottoproprietà di adeguatezza e sicurezza.

    In particolare, gli esperti di RSE hanno analizzato in dettaglio i punti in comune e le differenze tra la resilienza e le due sotto-proprietà classiche dell’affidabilità (adeguatezza e sicurezza), proponendo un modello di relazione (vedi figura sotto) tra resilienza e affidabilità che pone la resilienza allo stesso livello delle altre due.

    Fig. 1 –  Modello proposto da RSE per la relazione affidabilità/resilienza

    Secondo questo modello, un sistema affidabile deve disporre di risorse di generazione e trasmissione sufficienti per coprire il carico con un margine adeguato (adeguatezza), in accordo al criterio N-1, comunemente adottato dai gestori di rete, deve resistere alle contingenze credibili (sicurezza), ossia continuare a fornire elettricità a tutti i clienti soddisfacendo i requisiti richiesti per la fornitura di energia elettrica, ma deve anche limitare il suo degrado funzionale (resilienza) per le contingenze che non soddisfano il criterio N-1 (cioè per gli eventi estremi).

    I criteri (deterministici o probabilistici) attualmente utilizzati per valutare l’affidabilità, che si concentrano per lo più su un rischio medio, tendono a ignorare gli eventi a bassa probabilità e alto impatto. Nel nuovo modello la resilienza consente di esprimere i requisiti che devono essere richiesti ad un sistema elettrico affinché esso risulti affidabile anche per eventi estremi (spesso caratterizzati da alto impatto e bassa probabilità).

    Questo inquadramento rappresenta un importante passo avanti nella direzione di una rigorosa formalizzazione di questa fondamentale proprietà, che consentirà di migliorare la gestione del sistema anche in condizioni critiche e in definitiva migliorare la qualità del servizio.

    Il contributo di RSE all’azione culturale e alla discussione internazionale su temi assolutamente attuali per l’evoluzione del sistema elettrico permette di impostare su basi solide anche il dibattito in corso a livello normativo e regolatorio nel nostro Paese, ancorandoci a definizioni e concetti condivisi a livello internazionale e pienamente applicabili nelle scelte concrete che sono richieste per la sempre miglior gestione del sistema elettrico in particolare da parte del TSO e dei DSO.

     

    Articolo realizzato da Emanuele Ciapessoni, Diego Cirio ed Andrea Pitto (Dipartimento Sviluppo Sistemi Energetici di RSE) per Orizzontenergia

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