reti e rischi

Climate change, sistemi intelligenti per prevenire blackout elettrici

I rischi di eventi meteo estremi richiedono interventi sulle reti elettriche per garantirne l’affidabilit: test, monitoraggio, certificazione. Il modello di eccellenza dell’italiana Cesi

di Elena Comelli

Ansa

5' di lettura

I blackout si susseguono in California: anche questa settimana la Pacific Gas & Electric ha lasciato al buio quasi 400mila persone nelle contee di Marin e Sonoma, dove le foreste di sequoie continuano a bruciare ormai da più di un mese e i forti venti a frustare le linee ad alta tensione, con il rischio di provocare altre scintille.

Una catastrofe senza precedenti, che lo storico Stephen Pyne ha già soprannominato il “pirocene”, per far capire che non si tratta di episodi isolati, ma di un'emergenza destinata a continuare per molti anni. E la California non sarà l'unica vittima colpita dagli eventi meteo estremi, come si è visto nel caso dell'acqua alta a Venezia e della piena anomala nel bacino dell'Arno.

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In base ai dati resi noti dall'Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale, nel 2018 la temperatura media annuale in Italia ha raggiunto un nuovo record, con un'anomalia media di +1,71°C rispetto al valore climatologico di riferimento 1961-1990. Lo stesso istituto cita una serie di eventi estremi dovuti ai cambiamenti climatici, fra cui il ciclone Vaia, caratterizzato da venti con raffiche superiori a 200 chilometri all'ora.

In questo scenario, i sistemi elettrici sono messi a dura prova anche in Italia. Le infrastrutture attuali, infatti, sono state progettate per condizioni climatiche sostanzialmente diverse rispetto a quelle registrate negli ultimi anni. Un altro esempio significativo in questo senso è il più grande blackout nella storia degli Stati Uniti, avvenuto nel 2017 a Porto Rico. Qui l'uragano Maria ha completamente distrutto la rete elettrica, lasciando senza energia l'intera popolazione - 3,4 milioni di abitanti - e causando una perdita di oltre 1,2 miliardi di ore di elettricità.

Anche gli impianti di generazione subiscono le conseguenze del cambiamento climatico. Nel 2017, l'uragano Irma ha colpito due tra le più grandi centrali nucleari della Florida. Uno dei reattori della centrale nucleare di Turkey Point è stato fermato a causa di un problema meccanico, dovuto all'uragano, mentre la centrale di St. Lucie ha operato a livelli fortemente ridotti. McKinsey stima che, complessivamente, nei prossimi 20 anni per una utility media il danno da mancati ricavi e costi di ricostruzione, dovuti a eventi meteorologici estremi, sarà di ben 1,7 miliardi di dollari.

Gli operatori elettrici europei si stanno attrezzando per evitare simili disastri. «Da questo punto di vista, i livelli di sicurezza e qualità del servizio nel nostro Paese sono il benchmark a livello europeo», afferma Matteo Codazzi, numero uno di Cesi, gioiello tricolore dell'ingegneria in campo energetico controllato da Enel e Terna.

Ma non si può dormire sugli allori. I rischi crescenti di eventi meteo estremi richiedono interventi di rinforzo mirato sulle reti elettriche e diventa dunque centrale il ruolo di chi dovrà garantirne l'affidabilità attraverso la sperimentazione, il testing, l'ispezione e la certificazione.

È il mestiere che svolgono da anni Cesi e Kema, la società olandese di cui Cesi ha appena annunciato l'acquisizione, divenendo il numero uno nel modo nel testing per il settore elettrico. Le due società insieme sommano un fatturato di più di 180 milioni di euro all'anno, realizzato da un network di oltre mille professionisti operanti in 40 Paesi.

L'acquisizione di Kema consente a Cesi di inserire in portafoglio tecnologie e laboratori all'avanguardia, come ad esempio il Flex Power Grid Laboratory di Arnhem, in Olanda, una piattaforma innovativa ideale per testare, prima della effettiva connessione alla rete, l'elettronica di potenza e i componenti delle smart grid.

I test sono svolti in condizioni controllate, che imitano situazioni di servizio realistiche, ma portate a livelli estremi. Con questi test viene garantito che fonti rinnovabili, batterie, componenti smart e tecnologie tradizionali possano coesistere e operare al meglio sulla rete. Sempre a Arnhem, Cesi avrà accesso anche all'High Power Laboratory, il più grande laboratorio indipendente al mondo di test e certificazione per apparecchiature elettriche di media, alta e altissima tensione.

Nei laboratori delle due società vengono testati, in condizioni estreme di esercizio, i componenti dei sistemi elettrici sin dalla fase di ricerca, sviluppo e prototipazione, garantendone così il funzionamento e la resistenza. I centri di ricerca dei produttori internazionali di componenti possono in questo modo progettare e sperimentare l'affidabilità e la resilienza delle tecnologie innovative per rispondere al meglio alle sfide poste dalla transizione energetica e dal climate change, resistendo agli attacchi degli eventi estremi come quelli californiani o il ciclone Vaia.

«Di questi tempi è fondamentale, per le utility, poter contare su tecnologie affidabili e resilienti, che garantiscano anni di esercizio stabile, senza interruzioni del servizio - sostiene Codazzi -. Essere in grado di sopportare gli eventi climatici avversi, significa, però, non solo rinforzare le reti elettriche e renderle più robuste e resistenti. Per spingersi verso una resilienza sempre maggiore, è necessario superare paradigmi consolidati da anni nella progettazione e nella gestione dei sistemi elettrici».

Il maggiore mutamento di paradigma si avrà solo con il passaggio a un mix di generazione composto da impianti di produzione di dimensioni contenute, decentralizzati e alimentati da fonti rinnovabili, che contribuiranno a incrementare sensibilmente la resilienza del sistema.

«In Etiopia, abbiamo dimostrato con uno studio come l'abbinamento alle grandi centrali idroelettriche di una quota importante di energia generata da impianti eolici distribuiti contribuisca in modo rilevante sia al miglioramento del livello di sicurezza dell'approvvigionamento che alla resilienza del sistema. Questo proprio durante periodi di siccità estrema o nel caso di altri eventi catastrofici che mettano a rischio le riserve d'acqua del continente africano, sempre più vulnerabile ai cambiamenti climatici - spiega Codazzi -. Guardando invece ai Paesi più industrializzati, con una rete elettrica tecnologicamente avanzata, una strada efficace per aumentare la resilienza dei sistemi elettrici è il ricorso alle funzionalità innovative delle smart grid, quali ad esempio il funzionamento in 'isola remota' o in micro-grid».

Il concetto di microgrid nasce proprio dall'obiettivo di rendere le singole utenze elettriche indipendenti e quindi in grado di auto-alimentarsi per far fronte ai guasti della rete principale. La microgrid è un insieme di risorse di generazione distribuita che funzionano indipendentemente dalla rete centralizzata, diventando una risorsa importante nel caso di malfunzionamento o di blackout della rete principale.

Una microgrid può alimentare un sito specifico, come un ospedale, un campus universitario o un centro commerciale, così come interi quartieri o aree rurali o perfino, in situazioni di emergenza limitate nel tempo, una porzione estesa di rete che riesce a funzionare stabilmente, riconfigurandosi automaticamente e rapidamente per funzionare come una rete isolata. E' in questa direzione che stanno andando i grandi operatori per prepararsi alle emergenze che verranno.

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