GUSEE_Gallanti

Report
La ricerca nel settore elettrico
Massimo Gallanti
Riunione Annuale GUSEE
Pisa, 15 luglio 2014
1
Il sistema elettrico (power system) è
considerato un settore maturo
Quale sarà il suo ruolo negli anni a venire
all’interno settore energetico ?
2
Bolletta annua del sistema elettrico italiano
2012
M€
Costo energia
Costi di dispacciamento
23.330
3.333
uplift
mancata prod. Eolico
Unità essenziali
Funzionamento Terna
capacity payment
interrompibili
1.797
411
437
162
58
468
Commercializzazione e Vendita
1.200
8.530
Costi di rete (T&D)
Trasmissione
Distribuzione e misura
1.530
7.000
Oneri di sistema
11.260
A2
A3
A4 - Regimi tariffari
A5
Ecc.
Contributo per CB
AE -
Accise
TOTALE
Costo medio Energia elettrica
IVA esclusa - c€/kWh
M€
150
10.417
295
41
120
237
3,6%
del PIL
2.777
50.430
16,4
3
Scenari energetici UE
Fonte: EU ENERGY, TRANSPORT AND GHG EMISSIONS TRENDS TO 2050 – REFERENCE SCENARIO
4
Scenari energetici UE
Il peso del vettore elettrico in Europa è
destinato ad aumentare
Andamento in % del consumo di elettricità in Europa
Fonte: EC - Energy Roadmap 2050 (COM/2011/885) Dicembre 2011
5
Scenari energetici per l’Italia
Andamento consumi finali di energia
Nello scenario
Roadmap è atteso
un calo rilevante
della domanda
finale per effetto
dell’efficienza
energetica
6
Scenari energetici per l’Italia
ma, anche negli scenari per l’Italia il consumo di
energia elettrica risulta in crescita
Andamento dei consumi elettrici
Fonte: ENEA – Rapporto Energia Ambiente 2013
7
Scenari energetici per l’Italia
L’incremento in percentuale dell’elettricità nei
consumi finali è ancora più evidente
Elettrificazione dei consumi finali
27%
8
Negli anni a venire il sistema elettrico è destinato a giocare
un ruolo ancor più rilevante nello scenario energetico
internazionale
Le esigenze di innovazione tecnologica sono molto più
rilevanti di quanto possa sembrare a prima vista
Innovazione tecnologica nel settore elettrico -> importanti
ricadute per la competitività del Paese
9
Le esigenze di ricerca per il sistema elettrico
– la lettura data dalla UE Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy (within «Societal
Challanges» Area)
Work Programme Structure
Energy Efficiency
Competitive Low
Carbon Energy
Smart cities and
communities
The European Strategic Energy Technology Plan (SET Plan)
La Integrated RoadMap in fase di preparazione (disponibile a fine anno)
ricalca la struttura tematica di H2020 - SCEE
10
Le esigenze di ricerca per il sistema elettrico
– la lettura data dalla UE Competitività
Sicurezza
Sostenibilità
Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy (within «Societal
Challanges» Area
Work Programme Structure
Energy Efficiency
Competitive Low
Carbon Energy
Smart cities and
communities
11
La ricerca nel settore elettrico: due punti di
vista da collimare
L’articolazione classica del Sistema Elettrico
Produzione
Trasmissione e
dispacciamento
Distribuzione
Usi
finali
Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy
Work Programme Structure
Energy Efficiency
Competitive Low
Carbon Energy
Smart cities and
communities
12
I driver per un nuovo sistema elettrico
•
Competitività e sviluppo del mercato
– Mercato dell’energia elettrica e dei servizi di dispacciamento
– Incremento della capacità di trasporto e la flessibilità delle reti elettriche
•
Sicurezza della fornitura
– Sfruttamento delle FER e incremento dell’efficienza energetica
– Prevenzione dei rischi che compromettono la sicurezza del sistema elettrico a
breve termine
•
Sostenibilità ambientale
– Incremento della produzione da fonti rinnovabili non programmabili, anche di
piccola taglia
– Riduzione delle emissioni di CO2 in atmosfera
– Miglioramento dell’efficienza energetica negli usi finali e impiego del vettore
elettrico per nuovi servizi
13
Le esigenze di ricerca e di innovazione del
sistema elettrico
Produzione
Trasmissione e
dispacciamento
I settori tecnologici
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Elettrotecnica
Materiali
Elettronica
Processi elettrochimici
Automazione
Modellistica
…….
ICT
Biotecnologie
Distribuzione
I task
•
•
•
•
•
Progettazione
Esercizio
Monitoraggio
Diagnostica
Miglioramento delle
prestazioni
• Predizione del
comportamento
• ……
Usi
finali
La dimensione di sistema
(integrazione di sistema)
• Regolazione frequenza
potenza
• Bilanciamento
• Integrazione di sistemi
geograficamente estesi
• Sicurezza del sistema
(fisica, elettrica,
informatica)
• Mercato dell’energia
• …….
14
Esigenze di ricerca e di innovazione nella
produzione
•
La nuove tecnologie per la produzione da fonti rinnovabili
– FV, CSP, eolico (on-shore, off-shore, energia dal mare, geotermico,
biomassa). Sostenibilità economica e «integrazione» nel sistema elettrico
•
La cattura e il sequestro della CO2
– Meccanismi di cattura efficienti (pre-post combustione)
– Mitigazione dei rischi dello stoccaggio
•
La flessibilizzazione degli impianti a ciclo combinato
– Fast start-up /shut down, rampa carico, ecc. Ruolo chiave per i servizi di
sistema.
•
L’integrazione tra produzione e consumo
– sfruttamento rinnovabili e opportunità di efficienza energetica.
15
Esigenze di ricerca e di innovazione nella
trasmissione
•
Tecnologia di trasporto HVDC per le «autostrade elettriche»
– Incremento capacità di trasporto della tecnologiaVSC
– Interruttori in DC
– Reti magliate in DC
•
Nuovi conduttori per linee aeree e cavi
– Conduttori ad elevata portata di corrente
• Incremento dinamico della capacità di trasporto
– Dynamic line rating
– WAMS
– Dispositivi per il controllo dei flussi di potenza attiva (es., phase
shifter) e del reattivo (es., SVC )
•
Diagnostica dei componenti e lavori sotto tensione
16
Esigenze di ricerca e di innovazione nel
dispacciamento e controllo della rete
•
Modelli per la valutazione della sicurezza dinamica del
sistema elettrico
– Approccio «risk based» considerando dinamicamente le differenti
fonti di incertezza (superamento della logica N-1)
• Algoritmi per la valutazione della stabilità di sistemi di grandi
dimensioni (es. oscillazioni inter area)
• Modelli per il calcolo della quantità ottima delle diverse
tipologie di riserva
• Modelli per la gestione del bilanciamento anche tra diversi
TSO
• Sistemi di previsione della generazione non programmabile
• Previsione e controllo della generazione distribuita
17
Esigenze di ricerca e di innovazione nella
distribuzione
• Reti di distribuzione attive (smart grids)
– ICT per il controllo delle risorse distribuite. Canali e protocolli di
comunicazione. Smart metering. Telecontrollo rete MT e BT
– Integrazione GD, inverter. Supporto della GD al sistema elettrico
– Algoritmi per il controllo e il dispacciamento delle generazione
distribuita
– Automazione dell’esercizio: protezioni di rete, isolamento del guasto,
regolazione tensione, gestione in isola intenzionale, gestione «ad anello»
– Cabine elettriche «multiservizi»
• Elettronica di potenza per l’esercizio della rete e la connessione
• Applicazioni della superconduttività ad alta temperatura
– Limitatore di corrente SFCL, SMES
• Fornitura di servizi di sistema da parte della risorse distribuite
18
Esigenze di ricerca e di innovazione negli
usi finali
Mobilità elettrica
• Auto elettrica
• Infrastrutture di
ricarica
Usi termici
• Pompe di calore per
climatizzazione
ambienti
• Cottura a induzione
• Riscaldamento
nell’industria
• Infrarossi per
impieghi
nell’industria
• Compressione
meccanica del calore
Azionamenti/inverter
Sistemi di illuminazione a
led
Home and building
automation
• Gestione della
domanda
• Integrazione clienterete
Sistemi in corrente
continua
• Microreti in CC
• Distribuzione in cc
19
Esigenze di ricerca e di innovazione per la
flessibilità del sistema elettrico
Produzione
Trasmissione e
dispacciamento
Distribuzione
Usi
finali
Soluzioni per incrementare la flessibilità del Sistema
Elettrico
Sistemi di accumulo
elettrochimico
• per servizi di rete (riserva,
inerzia sintetica)
• per incrementare
l’autoconsumo di energia da
fonti rinnovabili
• A servizio degli usi finali (taglio
picchi di potenza)
• A servizio degli impianti di
produzione (fornitura servizi di
rete)
Altre forme di accumulo:
• Accumulo meccanico
(volani, CAES)
• Accumulo
elettromagnetico
(SMES)
Flessibilizzazione del parco
di produzione esistente
Flessibilizzazione dei
consumi elettrici e
gestione della domanda
Flessibilizzazione della rete
di trasmissione e
distribuzione
Incrementare
l’integrazione del sistema
elettrico
20
L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore
dell’energia nei confronti dell’innovazione
Risultati indagine conoscitiva svolta da I-Com in collaborazione con RSE
RAPPORTO I-Com sull’Innovazione Energetica – Maggio 2014
Preferenza
per
collaborazio
ni con
partner
nazionali
21
L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore
dell’energia nei confronti dell’innovazione
Quasi il 50% del
campione avvia la
collaborazione con
la struttura di
ricerca in quanto
«complementare»
rispetto all’impresa
L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore
dell’energia nei confronti dell’innovazione
Collaborazione
su progetto
Proattività delle aziende
L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore
dell’energia nei confronti dell’innovazione
Giudizio largamente
positivo
Conclusioni
•
Il sistema elettrico ha un ruolo sempre più rilevante nel
quadro energetico
•
Nuove esigenze che richiedono l’integrazione di nuove
tecnologie
•
Garantire flessibilità al sistema elettrico agendo su tutti i
segmenti (generazione, reti e domanda)
•
Le opportunità della ricerca europea: occorre saperle
«leggere» e coglierle
•
Il sistema industriale italiano è aperto alla collaborazione
con il mondo della ricerca
25
Grazie per
l’attenzione!
[email protected]
26

similar documents