Costruire le reti energetiche del futuro per liberare il potenziale dell’energia verde
La Commissione europea e gli Stati membri si sono prefissati obiettivi ambiziosi per quanto riguarda le fonti di energia rinnovabili, che dovrebbero arrivare a produrre il 32 % dell’energia complessiva entro il 2030. Mentre l’UE abbandona gradualmente i combustibili fossili, nella rete energetica verranno introdotte numerose tecnologie verdi basate sull’elettronica. Una porzione importante delle attuali tecnologie di produzione si serve di macchine sincrone, che generano un’inerzia in grado di stabilizzare la rete. L’assenza dell’inerzia fornita dalle energie rinnovabili fa sorgere il problema legato alle opzioni praticabili per stabilizzare le reti in futuro. «L’attenzione del progetto RE-SERVE si concentra sulla capacità di mantenere gli attuali livelli di stabilità della rete elettrica, utilizzando fino al 100 % della produzione di energia rinnovabile», chiarisce Fiona Williams, direttrice della ricerca presso Ericsson e coordinatrice del progetto RE-SERVE. Per raggiungere questo ambizioso obiettivo occorrono nuove tecnologie, nonché metodi concepiti per controllare la frequenza e la tensione interne al sistema.
Aggiornamenti necessari
«Poiché l’inerzia meccanica offerta da generatori sincroni di grandi dimensioni, come ad esempio le turbine idroelettriche, sarà inferiore, i disturbi legati agli impianti di energia provocheranno deviazioni della frequenza più rapide e significative», ha dichiarato Antonello Monti, responsabile tecnico del progetto RE-SERVE. Affinché i sistemi a bassa inerzia continuino a svolgere attività essenziali e a mantenere la stabilità, è necessario migliorare i controlli della frequenza. Anche la rete europea ha bisogno di alcuni aggiornamenti per resistere agli «effetti rete» futuri, che potrebbero interromperne il corretto funzionamento. Tra di essi compaiono le tempeste, che possono causare la caduta di alberi sulle linee elettriche e danneggiare i parchi eolici, i guasti a carico di generatori sincroni o linee di trasmissione, nonché livelli di produzione energetica inaspettatamente elevati mediante fonti di energia rinnovabili, tali da provocare problemi di stabilità nella rete.
Sperimentazioni sul campo
La squadra del progetto RE-SERVE ha condotto svariati test in Europa, mettendo in pratica gli sviluppi di modellizzazione elaborati all’interno di situazioni reali. In Irlanda, il gruppo di ricerca ha condotto prove di controllo della tensione sul campo. La rete comprendeva pannelli solari, sistemi di accumulo a batterie, caricatori per veicoli elettrici e il prototipo di un invertitore, utilizzato per gestire il voltaggio. «Il progetto è riuscito a rendere operativi tutti e sette i siti di sperimentazione, superando difficoltà e ritardi, nonché a impiegare tutte le tecniche di controllo della tensione per valutare la possibilità di utilizzarle per migliorare tali operazioni sulla rete energetica», ha affermato Williams. In Germania e Romania, il gruppo ha monitorato la frequenza dell’impianto di energia al fine di comprendere il comportamento dinamico del sistema interconnesso. «Questa esperienza ha incoraggiato i membri del progetto ad avanzare la proposta di ottimizzare il monitoraggio dei flussi di energia in Europa», continua Monti.
L’eredità del successo
«Nel 2016, quando abbiamo iniziato a lavorare al progetto, numerosi esperti del settore dell’energia erano scettici in merito a quanto fosse fattibile o auspicabile gestire reti elettriche con fonti rinnovabili fino al 100 %, con o senza la produzione di energia idroelettrica. Entro la conclusione del progetto, avvenuta nel 2019, il punto di vista di molti esperti del settore è cambiato e lo scetticismo ha lasciato il posto a un grande interesse verso la possibile soluzione di tali difficoltà», aggiunge Williams. «Il fatto che durante il progetto siano stati scritti tre libri basati sulle attività di controllo della frequenza e della tensione svolte nell’ambito dello studio dimostra l’elevato grado di interesse generato dai risultati», conclude Monti. Il lavoro avviato con il progetto RE-SERVE non si è interrotto: il progetto EdgeFLEX, che partirà nel mese di aprile 2020, approfondirà i risultati del progetto RE-SERVE e li applicherà nel contesto delle centrali elettriche virtuali.
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