di Roberto Calisti*, Maria Vittoria Cazzol*, Angelo Garzillo* e Andrea Mansoldo**
*ERSE **EIRGRID
Nel quadro del 20-20-20 l’obiettivo europeo di aumentare la penetrazione di energia rinnovabile nel mix di produzione ha determinato un rapido sviluppo della fonte più promettente per applicazioni su larga scala: quella eolica. L’Irlanda - che presenta condizioni di vento tra le più favorevoli non solo nell’ambito europeo, ma in tutto il mondo - si è trovata a fronteggiare nell’ultimo decennio una richiesta via via crescente di connessioni di generazione eolica alla rete, regolamentate da Manifestazioni di Interesse dette Gates, che ammonta attualmente a circa 5.700 MW.
Nel periodo 2005-2008 sono stati completati molteplici studi di pianificazione per definire i rinforzi di rete strategici e locali al fine di permettere di soddisfare le richieste.
Nell’ottobre 2008 è stato pubblicato dal Gestore della Rete Irlandese EIRGRID il documento GRID_25, Piano Strategico di Sviluppo, con le indicazioni generali fino al 2025 dei futuri progetti di infrastrutture. Il piano, di durata ventennale, permetterà gradualmente le connessioni dei generatori eolici affinché l’Irlanda possa incontrare gli obiettivi comunitari e governativi di energia da fonti rinnovabili: 13,2 per cento per il 2010 e 40 per cento per il 2020.
Il tema dello sviluppo dell’eolico è di attualità da un decennio e in molti Paesi (Germania, Spagna, Olanda, Danimarca, Italia, Usa) le realizzazioni sono una realtà consolidata. Nell’ultimo periodo si è anche assistito a una crescita dell’interesse per lo sfruttamento delle risorse offshore, il cui sviluppo - a lungo rinviato per le difficoltà logistiche e tecnologiche, di progettazione, installazione e manutenzione, nonché per un maggior costo complessivo dell’impianto - sta ora attraendo sempre maggiori interessi specialmente nel panorama Nord Europeo: Inghilterra, Germania, Irlanda. Questi Paesi hanno opportunamente catalizzato l’interesse di molti investitori internazionali mediante tariffe incentivanti, in grado di compensare gli extra costi rispetto alle applicazioni onshore.
VERSO LA REALIZZAZIONE
DI UNA SUPERGRID EUROPEA
L’affascinante concezione di una supergrid europea, capace di collegare le migliaia di MW eolici offshore - circa 150 mila MW per il 2030 sono previsti da alcuni organismi internazionali come IEA e AWEA - sta passando dalla fase di concezione futurista ad una concreta realtà. In questo contesto si intravvedono molte opportunità, non necessariamente limitate al collegamento dei generatori. La supergrid permetterebbe infatti nel contempo di:
► creare ponti di collegamento tra i Paesi e favorire una migliore integrazione dei mercati elettrici e una maggiore competizione tra i vari operatori;
► favorire lo sfruttamento completo delle risorse disponibili, non limitandolo al soddisfacimento delle necessità locali;
► creare opportunità di crescita ed exit strategies dopo la recessione mondiale del 2008;
► favorire il potenziamento della rete di trasmissione tradizionale, determinando corridoi sottomarini alternativi ai rinforzi terrestri.
L’Irlanda rappresenta forse il maggior punto di sintesi di tutte queste istanze, in quanto è isolata geograficamente e connessa elettricamente solo ad un’altra isola, la Gran Bretagna; è dotata di un potenziale eolico tra i migliori al mondo; è colpita da una severa crisi economica dalla quale fatica ad uscire; è dotata di una rete di trasmissione internamente debole per i limitati aggregati di consumo elettrico; è fortemente attenta alla preservazione del patrimonio ambientale.
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ERSE (ENEA – Ricerca sul Sistema Elettrico Spa) sviluppa attività di ricerca nel settore elettro-energetico, con particolare riferimento ai progetti strategici nazionali, di interesse pubblico generale, finanziati con il Fondo per la Ricerca di Sistema. 
EIRGRID è una compagnia statale della Repubblica di Irlanda con un ruolo di primo piano nel comparto energia e con il compito di fornire servizi di trasmissione e mercato dell’energia elettrica. Ha licenza di operatore di rete EIRGRID ha pertanto iniziato l’analisi in questo settore, sia dal punto di vista delle infrastrutture a sostegno (piattaforme, imbarcazioni di installazione e posa, gru), sia delle potenziali tecnologie di trasmissione e dell’impatto sul sistema elettrico. Le installazioni offshore realizzate finora, segnatamente in Gran Bretagna e in Germania, hanno utilizzato semplici collegamenti punto a punto che permettono la connessione personalizzata delle singole wind farm.
EIRGRID ha ritenuto questo approccio non adeguato al proprio contesto, sia per l’ammontare del potenziale eolico offshore a breve termine (4.000-5.000 MW), sia perché collegamenti puntuali potrebbero incidere pesantemente su sezioni già congestionate della rete onshore, non permettendo flessibilità nell’esercizio, sia infine perché ha voluto estendere l’analisi ad un intervallo di lungo termine che prevede complessivamente 10 GW di turbine eoliche per il 2030. L’obiettivo è quello di progettare un sistema che permetta di importare l’energia prodotta in mare aperto, di integrare ulteriormente il Mercato Elettrico Irlandese al resto dell’Europa, di determinare direttrici di trasporto alternative/integrative della rete onshore.
IL KNOW-HOW DI ERSE
Con questa molteplicità di obiettivi, il problema diviene complesso e richiede l’impiego di una metodologia e di strumenti difficilmente reperibili. In questo contesto ERSE ha reso disponibile la propria esperienza e si è così attivata una collaborazione reciprocamente proficua.
ERSE sotto la nuova denominazione riunisce il patrimonio di ricerca già presente nel passato Ente nazionale per l’energia elettrica (Enel) e nei centri che ad esso erano collegati (Ismes, Cesi e Cise). Nell’attuale configurazione ERSE si occupa, tra l’altro, di attività di ricerca sullo sviluppo dei sistemi elettrici in generale e più in particolare sulla programmazione ed espansione delle reti di trasporto, inserendosi attivamente nell’ambito di importanti progetti europei (per esempio, Realisegrid nel 7° Programma quadro della Commissione europea).
Le attività di ricerca effettuate da ERSE hanno portato alla definizione di metodologie e alla realizzazione di strumenti di calcolo innovativi che consentono di mettere a confronto in modo trasparente e oggettivo una grande quantità di ipotesi di espansione, valutandone i rispettivi costi di investimento ed esercizio su un arco temporale di diversi anni e su un ampio ventaglio di scenari di carico e di produzione.
Per dare una risposta soddisfacente alle esigenze del pianificatore è necessario in primo luogo determinare tra un insieme di collegamenti candidati all’espansione quelli che assicurano sul lungo periodo un esercizio ammissibile (soddisfacimento dei carichi e dei limiti di trasporto) ed economico (utilizzo della generazione più efficiente) con il minimo costo di investimento. Una volta individuata la rete previsionale, è necessario verificarne l’adeguatezza sul lungo periodo a fronte dei possibili disservizi. A supporto delle decisioni del pianificatore, ERSE ha sviluppato due strumenti di calcolo: Espaut, per la determinazione del piano di sviluppo, e Remark per l’analisi di adeguatezza.
EIRGRID ha considerato le metodologie proposte da ERSE rispondenti alle sue esigenze e ha quindi deciso di applicarle al sistema di trasmissione irlandese, integrato con le previste piattaforme offshore di raccolta della potenza generata dagli impianti eolici e con una fitta rete di potenziali collegamenti tra le piattaforme e tra esse e la terraferma, in modo da selezionare il piano di sviluppo più vantaggioso.
PRIMI RISULTATI
E SVILUPPI FUTURI
Lo studio, condotto da EIRGRID e non ancora ultimato, ha già prodotto alcuni risultati fornendo una base razionale ad alcune scelte ed evidenziando soluzioni valide ma non immediatamente intuitive. In particolare, la struttura della rete offshore è risultata in molti casi a maglia confermando quindi l’esistenza di potenziali sinergie con la rete onshore: sono infatti premiate dallo studio quelle soluzioni offshore che permettono nel contempo di trasportare l’energia dei generatori eolici marini e decongestionare la rete di trasporto terrestre. Tali risultati saranno presi come riferimento per costruire a livello istituzionale un primo documento regolatorio.
Lo studio proseguirà analizzando le potenzialità di una maggiore interconnessione con il resto dell’Europa, per rendere compatibile la strategia irlandese di lungo periodo che prevede il 40 per cento di energia rinnovabile per il 20-20-20, corrispondente ad un ammontare di circa 6.000 MW di installato, con la garanzia di un utilizzo intensivo degli impianti. Infatti la produzione offshore risulterebbe non completamente assorbibile dal solo sistema irlandese, ad esempio nelle situazioni di alta ventosità notturna.
Mentre è in corso l’installazione di un secondo interconnettore tra Irlanda e Galles, sono da valutare nuove connessioni con l’Inghilterra e con l’intero Mercato Elettrico Europeo attraverso la Francia. In questo modo la messa a disposizione di elevate quantità di energia rinnovabile - accanto ad interessanti opportunità commerciali per l’Irlanda, che si verrebbe a configurare come esportatore netto - consentirebbe anche ad altri Paesi con scarse risorse eoliche di raggiungere gli obiettivi previsti dalla Direttiva Europea 2009/28/CE.
La collaborazione tra ERSE e EIRGRID ha già rivelato di essere di utilità per entrambe le parti. Mentre EIRGRID ha potuto avvalersi di strumenti innovativi per l’analisi del piano di espansione della rete, ERSE ha potuto testare con successo i propri strumenti su un caso con risvolti applicativi reali ed ha colto l’occasione per aprire capitoli di ricerca rivolti ad argomenti correlati a questo tipo di analisi: piani di espansione di reti HVDC integrate con reti AC; individuazione di siti canditati promettenti e installazione a minimo costo di dispositivi di controllo dei flussi (PST).
Risulta così confermato da un lato il riconoscimento del contributo innovativo fornito dalla ricerca italiana nel settore elettro-energetico, e dall’altro l’impulso che la ricerca riceve accettando di coinvolgersi anche nelle applicazioni industriali dei propri risultati.