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Ricerca Sistema Elettrico:
i risultati per i Distributori




               Massimo Gallanti

                              1   1
                                      1
RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico (RdS)
• Ricerca di Sistema svolta RSE:
     Attività di ricerca nel settore elettrico, di interesse generale, finanziata dalla
      componente A5 della tariffa
     Svolta tramite Accordi di Programma con il MiSE
     I risultati RdS sviluppati da RSE sono pubblici

• Tipologie di attività di ricerca
     Studi
     Sviluppo di metodologie e strumenti hw/sw
     Progetti pilota e applicazioni sperimentali

• Approccio pratico, anche grazie alla disponibilità di laboratori
  per sperimentazioni

• Attività svolta in stretta interazione con i beneficiari dei risultati
     Istituzioni, operatori di rete, soggetti del mercato elettrico, industria,
      consumatori

                                                                                     2     2
La Ricerca per il Sistema Elettrico a
          supporto dei Distributori
• La rete di distribuzione è una delle focalizzazioni dei
  progetti RdS svolti da RSE
• Radicali cambiamenti stanno interessando l’odierna
  rete di distribuzione
    Sviluppo della generazione di piccola taglia. Interazione con i
     generatori e con Terna
    Stretta interazione con i clienti (es. smart meters)
    Nuovi impieghi del vettore elettrico (auto elettrica, pompe di calore)
    Qualità del servizio
    …… con impatto sui processi classici della rete (pianificazione,
     esercizio, manutenzione)

• Smart Grid come paradigma della nuova rete
                                                                         3    3
Una selezione dei risultati RdS conseguiti da
   RSE di interesse per i Distributori (1 di 3)

• Tecnologie e sistemi per Smart Grid
    Sistemi di comunicazione Power Line su reti MT
    Sperimentazione di protocolli di comunicazione standard per il
     colloquio con la Generazione Distribuita
    Controllo ottimizzato di tensione su reti di distribuzione attive
    Sistemi di accumulo elettrochimici (batterie): prove di prestazione
     in laboratorio e su rete test

• Smart Meter e gestione della domanda
    Smart meters di seconda generazione per energia elettrica e gas
    Visualizzazione dei consumi e gestione della domanda in ambiente
     domestico


                                                                         4   4
Una selezione dei risultati RdS di
      interesse per i Distributori (2 di 3)

• Tecnologie diagnostiche e componenti per reti MT
    Limitatore di corrente superconduttivo ad alta temperatura
    Sistema multisensore per diagnosi di scomparti MT
    Metodologie per diagnostica cavi MT

• Qualità del servizio
    Sistema QUEEN per il monitoraggio della qualità della tensione alla
     nodi della rete MT. Input per la regolazione sulla qualità del servizio

    Interazione tra inverter e rete di distribuzione in presenza di
     disturbi di rete




                                                                          5
                                                                               5
Una selezione dei risultati RdS di
      interesse per i Distributori (3 di 3)


• Efficienza delle reti
    Soluzioni per la riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione
    Sistemi di distribuzione in cc per illuminazione pubblica a LED

• Mobilità elettrica
    Impatto dell’auto elettrica sulla rete di distribuzione MT e BT di una
     grande città

• Previsione dei flussi di energia sulla rete di
  distribuzione
    Previsione della produzione da impianti FV . Valutazione
     dimensionamento ottimale sistemi di accumulo


                                                                            6   6
Le modalità di interazione di RSE
       con i distributori
    Condivisione di problemi e delle nuove opportunità
                       tecnologiche

Messa a punto di metodologie/prodotti sulla base sulla base
          delle esigenze espresse dai distributori

Disseminazione dei risultati anche tramite incontri specifici

 Aggiornamento continuo sui risultati della ricerca (anche
       tramite prove su casi forniti dal distributore)

       Sperimentazione presso la test facility di RSE

       Sperimentazione sulle reti del distributore di
tecnologie/prodotti della RdS, anche attraverso integrazioni
       con i sistemi di automazione del distributore

Partecipazione congiunta in progetti di ricerca cofinanziati
                          da UE
                                                                7   7
Alcuni esempi di collaborazioni tra RSE e i distributori
                nell’ambito della Ricerca di Sistema


                Controllo ottimizzato di tensione
                su reti di distribuzione attive



                                            Controllo ottimizzato di tensione
                                            su reti di distribuzione attive

                                             Metodologie per diagnostica cavi
                                             MT

Limitatore di corrente superconduttivo
ad alta temperatura
Impatto dell’auto elettrica sulla rete di
distribuzione MT e BT di una grande città
Soluzioni per la riduzione delle perdite
nelle reti di distribuzione
                                                                          8     8
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori




           Sperimentazione del vettore
                           power line




                                            9   9
Attività di RSE sulle comunicazioni power line


• Misure di caratterizzazione, studi, simulazioni
   – canali trasmissivi (AT, MT, BT)
      • Funzioni di trasferimento
      • Rapporto segnale rumore
      • Modelli statistici di canale
   – dispositivi di accoppiamento alla linea
      • Capacitivi
      • Induttivi


• Valutazione sperimentale di tecnologie Power Line
  per i diversi livelli di tensione e bande di frequenza

                                                           10 10
Laboratori RSE per la sperimentazione vettore
                  power line

• Test Facility di GD in bassa
  tensione
   – Punti di installazione PLC in
     corrispondenza dei componenti
     principali

• Laboratorio PLC “Power line
  communication”                                                                                           T                              MV                     HV




   – Porzione di rete di distribuzione
                                                                                                                                                     MV/HV
                                                                                                    a      b




     MT + BT
                                                                               G5H10R/43                                   G5H10R/43
                                                                                 130 m                                     130 m


                        C2                                                               C2                          C1                          H


                   C1
                                  MV BUS bars
                                                                                 a              b                a          b               a                b


                                                MV/LV Transformer
                                                                        RG7H1R             LV           RG7H1R        LV           RG7H1R
                                                                        15 m                            10 m                       50 m
                                                                                                                                                LV     LV




                                                                    LV loads
                        MV line                 MV line
                                                                                                                                                                 11 11
Caratterizzazione canali power line su reti MT

                                 • RMS- Delay Spread
                                                    – Distribuzione lognormale
                                                    – Media: 1,8 μs ÷ 5,1 μs
                                                    1
                                                             2010
                                                   0.9
                                                   0.8
                                                   0.7




                                  CDF P[  x]
                                                   0.6
                                                                                     2011
                                                   0.5
                                                   0.4
                                                   0.3
                                                                                    Experimental (2010)
                                                   0.2                              Best Lognormal Fit (2010)
                                                                                    Experimental (2011)
                                                   0.1
                                                                                    Best Lognormal Fit (2011)
                                                    0
                                                         0           2.5         5       7.5        10        12.5        15
                                                                           Root mean square delay spread (s)

                                                     1
                                                   0.9
                                                   0.8
                                                   0.7


   • Average Channel Gain
                                                                                                      2010

                                  CDF P[GdB  x]
                                                   0.6

                                                   0.5

      – Distribuizione normale                     0.4
                                                                             2011
                                                   0.3
      – Media: – 46 dB                             0.2
                                                                                                      Experimental (2010)
                                                                                                      Best normal fit (2010)
                                                                                                      Experimental (2011)
                                                   0.1
                                                                                                      Best normal fit (2011)
                                                     0
                                                     -80            -70       -60       -50     -40       -30      -20         -10
                                                                                Average channel gain (dB)                            12 12
Prove su Test Facility in BT

                                                                                   Lk 1      Lk 2                                         Casette    W           L 11
                                                                                                                                   QFxx                          40 m
                                                                                    IR 2 1059
                                                                                                                                                                                PVG
                                                                                  192.168.1.82
                                                                                          Q12C

                                                                                                    Q958
                                                                                                                         L4
                                                                                                                        375 m         QF1A QF1B
                                                                                                                                                      QF14

                                                                                                                                                           PVH
                                                                                                                                                                        CPE 5
                                                                                                                                                                        09EE
                                                                                                                                                                                      SNR
                                                                                                                       INF              CPE 4       QRH

                                                                                    C12(1)                                              09E4
                                                                    F 627
                                                                                                                                                       W
                                                                                  QS1               M
                                                                                                                                 L 10
                      M                                                LS1                    Q12       QR     F 617             65 m
                                                                      100 m                                                                                  PRL
       TR4

                                                                   LS2                       Lk 1       Lk 2
                                                                                                                                                      CPE 3
                                        C1114(3)                                                                                                      09E7
                                                                   120 m
                                                                                              IR 1 10B3
                    IT1
                              Q11             QS3       F 657                             192.168.1.81
                                      Q968
                                                                          BP2                                                   U56
                                                                                          C56(2)        Q598
                                                                          20 m
                       W                                                                                                                      µT
                                              Lk 1                                                                     L7
                                                                      F 637         QS2
                                      HE 0E6E                                                                          80 m               CPE 2
                                                                                                        M
                                   192.168.1.80                                                                                           099F
                                                                    Qzebra
                                                                                                                                      W
                                   Q9                          U910
                                                                             Zb
                                                       L9
                                                       65 m                                                                     LEGENDA:
                                                                             CPE 1
                                    Q964                              W      09F1
         Dispower LV Board
                                                                                                                                   W      : strumenti di misura Wally


                                                                                                                                   M      : misuratori di rete
                                                                                                                                                                                      BPC
                                                                                                                                          : Punti di interfaccia PLC

                    Link 1                           Link 2
             L1               L2           L3                 L4                                                                          : Apparati PLC
Link         Up               Dw           Up                 Dw




         2    4,5      5,67    8,17      10     12,5     15 17,5             MHz


       Banda 1-30
       MHz
                                                                                                    Tempi di risposta
                                                                                                                                                                                            13 13
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
                   disponibili per i Distributori



                                                                    Regolazione della tensione
                                                                     nelle reti di distribuzione
         23


                                Feeder 2
                                                  G       -5 MVar
                                                                                           attive
         22

                                 P
         21                                W
                sbarra MT

         20
V [kV]




              OLTC
         19                 W
                                                  G
                                                                    W
         18                                                              P
                                               Feeder 1                               G

         17
                                                                         +1.25 MVar


         16
                                                  # nodo


                                                                                               14 14
VoCANT - Voltage Controller for Active NeTworks

Controllo di tensione per reti MT ‘attive’
• presenza di generatori altera il profilo di tensione (qualità della
  fornitura)
• criticità solo in alcuni periodi
                                                                         AT
• evoluzione interfaccia DSO-TSO (CdR A.70)                                    MT          P,Q

• Riduzione dei costi di esercizio
 usuali procedure possono essere insufficienti
 Necessario un controllore più evoluto                     carico
                                                            generatore
• approccio integato al problema                            gen. controllabile (/carico)
                                                            accumulo
• risorse di regolazione differenziate:
  - variatore sotto carico trasformatore AT/MT (OLTC)
  - modulazione potenza reattiva (/attiva) dei generatori controllabili
  - accumulo (gestito da distributore)
                                                                                      15 15
VoCANT - Voltage Controller for Active NeTworks
Obiettivo
    trovare la soluzione con il più basso ‘costo’ operativo, per riportare i
    parametri di rete entro i valori previsti. Possibilità di intervenire su risorse
    controllabili: GD e sistemi di accumulo (se presenti), dispositivi di rete.

Parametri da rispettare
•   Valore tensione ai nodi, valore della corrente nei rami
•   Valori di P e Q nel punto di scambio con rete AT (P, Q)
•   eventuali vincoli al trasformatore (OLTC)
•   batteria (se presente): Emin, Emax, % carica a fine orizzonte


Risultati
•   ‘setpoint’ da inviare ai generatori e ai dispositivi in campo (interventi da
    applicare per riportare il valore dei parametri entro il range ammesso)
      minimizzazione delle perdite

                                                                                       16 16
VoCANT - esempio di applicazione
• Strumento per la gestione di situazioni critiche; suggerimento di azioni di
  controllo
• Esempio: rete ‘sbilanciata’, con feeder attivo (GD) e sottotensione in feeder
  residenziale (passivo)


              P da AT inalterata




                                                     • tap changer: suggerita diversa
                                                       posizione

                                                     • GD: variazione valore potenza
                                                       reattiva

                                                     • perdite: conseguibile riduzione
        ridispacciato il reattivo di un generatore
                                                       del 10% nel periodo esaminato


                                                                                       17 17
VoCANT – applicazione in campo

• Rete MT reale (160 nodi MT, MT/BT), con differenti
  tipologie di GD
    – collaborazione con ACEA, nell’ambito del progetto pilota
      del. 39/10


• Collaborazioni in corso con importanti società di
  automazione per integrazione di VoCANT nel
  sistema di automazione della rete, per impiego in
  campo
    – definizione interfacce
    – test di funzionalità

                                                                 18 18
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
      disponibili per i Distributori




         Smart meter di seconda
                   generazione




                                            19 19
Smart Meter di seconda generazione
                          Obiettivi e Finalità


• Driver: mandato di standardizzazione M/441
– Gli organi di standardizzazione                                          smart grid
  Europei CEN, CENELEC e ETSI,                             inter-
                                                        connessioni

  sono stati chiamati a definire                                         rete di
                                                                      trasmissione
  uno standard per                       generazione
                                          distribuita
                                                                                           generazione
                                                            rete di
  l’interoperabilità dei sistemi di                      distribuzione
                                                                                           centralizzata

  misura elettronici per                    veicoli
                                           elettrici
                                                                          smart metering
                                                                           contatori e
  elettricità, gas, calore e acqua                                        visualizzatori

                                                                                       transazioni
                                                                DOMANDA
– Definizione delle funzionalità                               ELETTRICA
                                                                                       commerciali


  minime per i nuovi smart                       elettrodomestici             abitudini dei
  meters che dovranno essere                micro-           efficienza
                                                                              consumatori


  installati nei 27 Paesi Europei         generazione        energetica




                                                                                                20 20
Smart Meter di seconda generazione
                                    Risultati raggiunti
Proposta RSE di classificazione delle funzioni per meglio rispondere alle peculiarità nazionali:
       Minime = possedute da tutti i contatori in tutti e 27 i Paesi Europei
       Avanzate = addizionali, ma codificate a livello europeo
       Opzionali = funzioni che possono essere diverse nei 27 paesi europei
                   (su richiesta del Regolatore Nazionale)

 Funzionalità Minime                             Funzionalità Avanzate
                                                    – Comunicazione con altri contatori Gas,
 -   Lettura SM (su richiesta e per                   Calore e Acqua
     fatturazione)                                  – Controllo raggiungibilità dei vari SM
                                                    – Adattamento automatico a
 -   Programmazione tariffe da remoto                 cambiamenti della topologia della rete
 -   Disconnessione e riconnessione remota          – …
 -   Limitazione della potenza
 -   Informazione disservizi (es. interruzioni   Funzionalità Opzionali
     brevi, lunghe ecc.)                            – Gestione di carichi, generazione e altri
 -   Disconnessione e riconnessione da                dispositivi utente
     remoto per Esercizio e Manutenzione            – Gestione qualità dell’energia (EN 50160)
 -   Gestione dei profili di carico                 – Schede prepagate
 -   ..                                             – Gestione Fasce differenziate per Vendita
                                                      e Distribuzione
                                                    – …

                                                                                               21 21
Smart Meter di seconda generazione
                                      Risultati raggiunti

 • Meter verificati nei laboratori RSE
                      ENEL          ZIV       ITRON     Landis+Gyr          ITRON SAGEMCOM
                      CERM


 Contatori



                    Meter & More   PRIME      PRIME    PRIME    G3- PLC         G3- PLC   G3- PLC
Protocolli
  (PLC)                                               Tutti compatibili con mandato M/441


Concentratori
(in cabina MT/BT)



                       ENEL           ITRON           Landis +Gyr         ZIV         SAGEMCOM
                                                                                              22 22
Smart Meter di seconda generazione
             Riscontri da parte di terzi e attività futura
• Metering GAS       •      Sicurezza
  sicurezza                 e completezza
  comunicazioni             dei dati (supporto
  wireless                  al CIG per la
                            crittografia delle
                            comunicazioni
                            wireless)


                     •      Servizi al cliente (partecipazione a progetti EU e RdS)
                         OPEN meter                                    Meter ON
                         Sviluppare un insieme coerente di standard    Dare indicazioni per l’implementare soluzioni
                         europei per lo smart metering per le multi-   di Smart metering in tutta Europa, sulla base
                         utility, accettati da tutti gli stakeholder   delle esperienze di maggior successo


                     •      Valutazione Costi benefici (supporto AEEG DL 28/12 (art. 4))
                              –    Procedura e selezione investimenti ammessi alla sperimentazione
                              –    Valutazione costi benefici attraverso progetti dimostrativi




                                                                                                                  23 23
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori



       Limitatore di corrente basato su
     tecnologia superconduttiva (SFCL)




                                            24 24
Principali vantaggi degli SFCL

•   Limitazione reale della corrente di corto circuito
•   Trasparenza in rete in condizioni normali
•   Passività e auto-innesco
•   Velocità di risposta all’evento di guasto
•   Ripristino naturale senza interventi esterni
•   Ridotto impatto ambientale




                                                         25
Prove di corto circuito sul prototipo di SFCL trifase

                 Vnom=10.2 kV, Inom= 220 A , THTS initial = 77 K, Rshunt for phase=0.011 W, , Xshunt for phase=0.395 W
                      Comparison between unlimited (I SC ) and limited (I Lim ) short circuit current
                  35
                  30                        Isc =33.28 kAp            ▬ I Lim phase R ▬ I Lim phase S ▬ I Lim phase T
                  25                                                  — I SC phase R — I SC phase S — I SC phase T
                  20
                                            LF = 1.83
                  15
  Current (kA)




                  10
                   5
                   0
                  -5
                                       Ilim =18.22 kAp
                 -10
                 -15
                 -20
                 -25
                 -30
                       0   20   40    60     80   100   120    140   160   180   200   220   240    260   280   300      320
                                                                  Time (ms)


                                                                                                                               26
                                                                                                                                26
Installazione e messa in servizio del limitatore

                                                     Marzo 2012


                                                  Installazione del
                                               prototipo di SFCL sulla
                                                     rete di A2A




L’attività sperimentale in campo è iniziata;
da oltre due mesi il limitatore è sottoposto
   alla normale funzionalità della rete di
                distribuzione


                                                                    27
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori




          Metodologie innovative per la
                   diagnostica cavi MT




                                            28 28
Diagnostica cavi MT

• Procedura di prova per la valutazione della
  condizione di isolamento del cavo e l’individuazione
  puntuale di eventuali anomalie
   • Misura di tgδ
   • Misura di scariche parziali
• Valutazioni lungo la tratta di cavo che unisce due
  cabine.




                                                       29 29
Diagnostica cavi MT


• Analisi effettuate in collaborazione con distributori



                  Da cabina 75070 a cabina 3663

              L1                     L2                 L3
             3m ter
                                219m giunto         219m giunto
           82m giunto
SP                               318m cavo           318m cavo
      165-250m cavo-giunto
                                 366m cavo           366m cavo
          363m giunto
                                                  Riprovare dopo 1
tgδ   Riprovare dopo 1 anno    Analisi urgenti
                                                        anno

                                                                     30 30
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori



           Studio di fattibilità di una
                rete d’illuminazione
                pubblica in corrente
                              continua




                                            31 31
Obiettivi dello studio

• Esplorare le possibilità e i vantaggi
  dell’alimentazione in c.c. applicata agli apparecchi
  LED per illuminazione pubblica.

• L’adozione della c.c. nell’illuminazione a LED, può
  consentire risparmi energetici, con riduzioni della
  potenza assorbita e delle perdite di rete.

• La valutazione dei possibili vantaggi in termini di:
  - semplificazione degli alimentatori,
  - riduzione delle perdite,
  - riduzione della caduta di tensione,
  - facilità di regolazione,
  - contenimento dei disturbi sulle reti in ca.
                                                         32
                                                         32
Risultati dello studio (1 di 2)

     Efficienza energetica della distribuzione in c.c.

• Riduzioni perdite conseguibili nelle stesse linee di
  distribuzione c.a. per la quasi totale assenza di
  armoniche, per l’assenza di prelievi di potenza reattiva.
• la semplificazione dell’alimentatori in c.c. porta ad una
  riduzione della potenza dissipata assai prossima al 50%.

• minori cadute di tensione della distribuzione in c.c.
  rispetto a quella in c.a.

• Non sono evidenti particolari vantaggi in termini di
  stabilizzazione dei flussi luminosi delle lampade.
                                                          33
                                                          33
Risultati dello studio (2 di 2)

• L’analisi ha evidenziato una riduzione di perdite
  stimabili nell’ordine del 10% della potenza utile delle
  lampade.

                        Categ. D    Categ. E    Categ. F      Categ. F
                                                                           VALORI MEDI
                          Strade    Strade   Strade locali Strade locali
                                                                              DELLE 4
                        urbane di urbane di ambito extra- ambito
                                                                           TIPOLOGIE DI
                       scorrimento quartiere    urbano        urbano
                                                                              STRADE
Perdite tot del
sistema di              20,35%      20,35%       21,63%       18,64%        20,24%
illuminazione in ca
Perdite tot del
sistema di              10,10%      10,10%       10,44%        9,67%        10,08%
illuminazione in cc
Risparmio con
l’introduzione della    10,25%      10,25%       11,19%        8,97%        10,17%
corr. continua
                                                                                          34
                                                                                          34
Conclusioni

• L’alimentazione in c.c. di impianti di IP stradale con
  apparecchi LED comporta una consistente
  semplificazione della struttura degli alimentatori, con
  benefici di efficienza.

• Attività di disseminazione e di confronto mirato con gli
  operatori del settore: ASSIL, CEI, costruttori di
  alimentatori, progettisti apparecchi led e distributori di
  energia elettrica per illuminazione Pubblica.




                                                            35
                                                            35
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori




       Impatto dell’auto elettrica sulla
         rete di distribuzione cittadina




                                            36 36
RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico:
    un’opportunità per dei Distributori


• Analisi di scenario su ipotesi di diffusione auto
  elettrica
• Differenti modalità di ricarica
    Ricarica lenta: notturna, nel box di casa, diurna in aree
     protette (es. parcheggi aziendali)

    Ricarica veloce: prevalentemente diurna, in punti di ricarica
     pubblici collocati presso i distributori

• Impatto sulla rete BT (ricarica lenta) e MT (ricarica
  veloce)


                                                                 37 37
Profili di prelievo per la ricarica veloce




                              Profilo di ricarica veloce:
                                in fase con la curva di
                                       mobilità




Circa 1 MWh/giorno per ogni
        distributore




                                                            38
Rete elettrica MT e stazioni di ricarica

Sviluppo rete MT nell’area considerata   Aree di servizio con ricarica veloce




                                                                          39 39
Profilo di tensione lungo i feeder

Senza ricarica auto elettrica              con ricarica auto elettrica




      Variazione tensione ai nodi per effetto ricarica auto elettrica




                                                                         40
RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico:
     un’opportunità per i Distributori

• Accesso ad un cluster completo e di alto livello di
  competenze, per operare su diversi temi strategici
• Ricercatori che parlano la stessa lingua del
  distributore
• Risultati e metodologie immediatamente trasferibili
• Canale di accesso ai contesti internazionali di ricerca
  (con possibilità di partecipazione congiunta a progetti
  cofinanziati)



                                                        41 41
Grazie per l’attenzione

massimo.gallanti@rse-web.it




                              42
Esempi di risultati di Ricerca di sistema
    disponibili per i Distributori




           Valutazione del potenziale di
         riduzione delle perdite di rete




                                            43
Calcolo delle perdite di distribuzione:
                   metodologia adottata
Reti campione:
• alta concentrazione: 79 km, 11 feeder, 230 nodi (4 di SZ), Cabina Primaria da 100 MVA
• media concentrazione: 102 km, 8 feeder, 290 nodi (90 di SZ), C.P. da 50 MVA
• bassa concentrazione: 233 km, 14 feeder, 1117 nodi (663 di SZ), C.P. da 75 MVA
• rete a tensione ridotta (9 kV): 80 km, 12 feeder, 99 nodi (3 di SZ), sottostaz. MT/MT da 45 MVA

Scenari di carico:
• curve giornaliere normalizzate di utenze residenziali (Cabine Second.) e commerciali (utenti MT)
• fattori di scala per tenere conto delle variazioni settimanali e stagionali (giorni tipici)
• dati disponibili: taglia dei trasformatori di C.S., potenza impegnata di utenti MT

Calcoli di load-flow:
                                                                                    0.8



                                                                                    0.7


• vengono rappresentati:                                                            0.6



     • trasformatori AT/MT di C.P.                                                  0.5




                                                                    Carico [p.u.]
     • linee MT                                                                     0.4
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  C.S. <= 400 kVA
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  C.S. >= 630 kVA
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Utenti MT



     • trasformatori MT/BT di C.S.                                                  0.3




• 2 valori di tensione unificati (15 e 20 kV)                                       0.2



                                                                                    0.1



                                                                                     0




                                                                                          00:00

                                                                                                  01:00

                                                                                                          02:00

                                                                                                                  03:00

                                                                                                                          04:00

                                                                                                                                  05:00

                                                                                                                                          06:00

                                                                                                                                                  07:00

                                                                                                                                                          08:00

                                                                                                                                                                  09:00

                                                                                                                                                                          10:00

                                                                                                                                                                                  11:00

                                                                                                                                                                                          12:00

                                                                                                                                                                                                  13:00

                                                                                                                                                                                                          14:00

                                                                                                                                                                                                                  15:00

                                                                                                                                                                                                                          16:00

                                                                                                                                                                                                                                  17:00

                                                                                                                                                                                                                                          18:00

                                                                                                                                                                                                                                                  19:00

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                                                                                                                                                                                          ore




                                                                                    Topologia e curve orarie
                                                                                    rete alta concentrazione


                                                                                                                                                                                                                                                                                          44
Intervento di rifasamento
Strategie di rifasamento analizzate:
• rifasamento da 0,9 a 0,95 di tutti i carichi (Cabine Secondarie e utenti MT)
• rifasamento da 0,9 a 0,95 delle sole Cabine Secondarie
• rifasamento da 0,9 a 0,95 dei soli utenti MT
• è stata considerata anche l’ipotesi di cosf iniziale di 0,92 per le Cabine Secondarie

                                                 Variazione perdite rispetto a cosf = 0.9
                                                   15 kV                                20 kV
                                             Tipo di territorio                   Tipo di territorio
                                       Alta       Media         Bassa       Alta       Media         Bassa
Tipo di rifasamento
                                      densità    densità       densità     densità    densità       densità
Cabine Sec. e Utenti MT a cosf 0.95     -9.2%        -8.2%         -8.6%     -7.3%        -6.9%       -5.8%
solo Cabine Secondarie a cosf 0.95      -6.2%        -5.5%         -6.6%     -5.2%        -4.9%       -4.7%
solo Utenti MT a cosf 0.95              -3.3%        -3.4%         -2.6%     -2.2%        -2.5%       -1.7%

                                                        Variazione perdite rispetto a
                                                     Cabine Sec. a 0.92 - Utenti MT a 0.9
                                                           15 kV                      20 kV
                                                  Alta         Bassa           Alta         Bassa
Tipo di rifasamento
                                                 densità       densità        densità       densità
Cabine Sec. a 0.95 - Utenti MT a 0.95               -7.2%         -6.0%          -5.4%         -4.0%
Cabine Sec. a 0.95 - Utenti MT a 0.90                 -4.2%          -3.9%        -3.3%         -2.8%
Cabine Sec. a 0.92 - Utenti MT a 0.95                 -3.7%          -2.5%        -2.1%         -1.5%
                                                                                                              45
Intervento di sostituzione dei trasformatori
                 delle Cabine Secondarie
Classi di efficienza dei trasformatori:
• a perdite normali secondo CEI 14-13
• a perdite ridotte secondo CEI 14-13
• classe B0-Ak secondo CEI EN 50464-1 (incentivazione TIT)
  I risparmi sono riferiti alle perdite totali (AT/MT + MT + MT/BT) e non a quelle del solo
 stadio MT/BT
  L’installazione di trasformatori conformi alla classe a perdite ridotte è successiva al 1988

                                                            Variazione perdite
                                                  15 kV                              20 kV
                                            Tipo di territorio                 Tipo di territorio
                                      Alta       Media         Bassa     Alta       Media         Bassa
Tipo di sostituzione trasformatore
                                     densità    densità       densità   densità    densità       densità
da normali a ridotte                   -5.5%        -7.1%       -6.5%     -8.4%      -10.5%      -10.0%
da normali a ridottissime              -8.7%      -12.6%      -10.6%     -14.3%      -20.1%      -18.3%
da ridotte a ridottissime              -3.4%        -5.9%       -4.4%     -6.4%      -10.8%        -9.3%

                                                                                                     46
Intervento di riclassificazione reti di
                    distribuzione
Riclassamento:
• si ipotizza che la rete campione sia mediamente rappresentativa delle possibili
  combinazioni di tensione iniziale (6, 8.4, 9, 10 kV) e finale (15, 20 kV)
• si stima che attualmente circa il 3÷4% dell’estensione totale della rete MT sia esercita
  a tensione ridotta
• si attribuisce alla porzione a tensione ridotta un transito di energia per chilometro
  pari alla media della rete MT nazionale ridotta del 50% per tenere conto della
  minore portata delle linee

Tipo di esercizio        Perdite %
Tensione ridotta              3.44%
Tensione standard             1.30%


                      Riclassamento reti a tensione ridotta
                  Energia        Perdite        Perdite       Risparmio potenziale
  Lunghezza
                trasportata    a V ridotta   a V standard     Energia    Emissioni
      km        GWh/anno       GWh/anno       GWh/anno       GWh/anno t CO2/anno
        15000          4760            164              62            102          41764
                                                                                          47
Stima del risparmio potenziale a livello nazionale

Tabella di sintesi dei potenziali benefici in termini di riduzione dei consumi energetici e
delle emissioni di CO2 conseguibili a livello nazionale una volta ultimato il processo di
applicazione degli interventi esaminati.
Complessivamente si otterrebbe una riduzione di 1.340 GWh/anno, pari al 6,5% delle
perdite elettriche sull’intera rete italiana (20.570 GWh nel 2010).



                                                                 Risparmio potenziale
                                                                 Energia         Emissioni
                       Tipo di intervento
                                                                GWh/anno         t CO2/anno
Rifasamento a cosf 0.95                                                    501        205218
Sostituzione dei trasformatori                                             737        302294
Riclassamento reti a tensione ridotta                                      102         41764
Tutti gli interventi                                                   1340          549277




                                                                                          48

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  • 1. Ricerca Sistema Elettrico: i risultati per i Distributori Massimo Gallanti 1 1 1
  • 2. RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico (RdS) • Ricerca di Sistema svolta RSE:  Attività di ricerca nel settore elettrico, di interesse generale, finanziata dalla componente A5 della tariffa  Svolta tramite Accordi di Programma con il MiSE  I risultati RdS sviluppati da RSE sono pubblici • Tipologie di attività di ricerca  Studi  Sviluppo di metodologie e strumenti hw/sw  Progetti pilota e applicazioni sperimentali • Approccio pratico, anche grazie alla disponibilità di laboratori per sperimentazioni • Attività svolta in stretta interazione con i beneficiari dei risultati  Istituzioni, operatori di rete, soggetti del mercato elettrico, industria, consumatori 2 2
  • 3. La Ricerca per il Sistema Elettrico a supporto dei Distributori • La rete di distribuzione è una delle focalizzazioni dei progetti RdS svolti da RSE • Radicali cambiamenti stanno interessando l’odierna rete di distribuzione  Sviluppo della generazione di piccola taglia. Interazione con i generatori e con Terna  Stretta interazione con i clienti (es. smart meters)  Nuovi impieghi del vettore elettrico (auto elettrica, pompe di calore)  Qualità del servizio  …… con impatto sui processi classici della rete (pianificazione, esercizio, manutenzione) • Smart Grid come paradigma della nuova rete 3 3
  • 4. Una selezione dei risultati RdS conseguiti da RSE di interesse per i Distributori (1 di 3) • Tecnologie e sistemi per Smart Grid  Sistemi di comunicazione Power Line su reti MT  Sperimentazione di protocolli di comunicazione standard per il colloquio con la Generazione Distribuita  Controllo ottimizzato di tensione su reti di distribuzione attive  Sistemi di accumulo elettrochimici (batterie): prove di prestazione in laboratorio e su rete test • Smart Meter e gestione della domanda  Smart meters di seconda generazione per energia elettrica e gas  Visualizzazione dei consumi e gestione della domanda in ambiente domestico 4 4
  • 5. Una selezione dei risultati RdS di interesse per i Distributori (2 di 3) • Tecnologie diagnostiche e componenti per reti MT  Limitatore di corrente superconduttivo ad alta temperatura  Sistema multisensore per diagnosi di scomparti MT  Metodologie per diagnostica cavi MT • Qualità del servizio  Sistema QUEEN per il monitoraggio della qualità della tensione alla nodi della rete MT. Input per la regolazione sulla qualità del servizio  Interazione tra inverter e rete di distribuzione in presenza di disturbi di rete 5 5
  • 6. Una selezione dei risultati RdS di interesse per i Distributori (3 di 3) • Efficienza delle reti  Soluzioni per la riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione  Sistemi di distribuzione in cc per illuminazione pubblica a LED • Mobilità elettrica  Impatto dell’auto elettrica sulla rete di distribuzione MT e BT di una grande città • Previsione dei flussi di energia sulla rete di distribuzione  Previsione della produzione da impianti FV . Valutazione dimensionamento ottimale sistemi di accumulo 6 6
  • 7. Le modalità di interazione di RSE con i distributori Condivisione di problemi e delle nuove opportunità tecnologiche Messa a punto di metodologie/prodotti sulla base sulla base delle esigenze espresse dai distributori Disseminazione dei risultati anche tramite incontri specifici Aggiornamento continuo sui risultati della ricerca (anche tramite prove su casi forniti dal distributore) Sperimentazione presso la test facility di RSE Sperimentazione sulle reti del distributore di tecnologie/prodotti della RdS, anche attraverso integrazioni con i sistemi di automazione del distributore Partecipazione congiunta in progetti di ricerca cofinanziati da UE 7 7
  • 8. Alcuni esempi di collaborazioni tra RSE e i distributori nell’ambito della Ricerca di Sistema Controllo ottimizzato di tensione su reti di distribuzione attive Controllo ottimizzato di tensione su reti di distribuzione attive Metodologie per diagnostica cavi MT Limitatore di corrente superconduttivo ad alta temperatura Impatto dell’auto elettrica sulla rete di distribuzione MT e BT di una grande città Soluzioni per la riduzione delle perdite nelle reti di distribuzione 8 8
  • 9. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Sperimentazione del vettore power line 9 9
  • 10. Attività di RSE sulle comunicazioni power line • Misure di caratterizzazione, studi, simulazioni – canali trasmissivi (AT, MT, BT) • Funzioni di trasferimento • Rapporto segnale rumore • Modelli statistici di canale – dispositivi di accoppiamento alla linea • Capacitivi • Induttivi • Valutazione sperimentale di tecnologie Power Line per i diversi livelli di tensione e bande di frequenza 10 10
  • 11. Laboratori RSE per la sperimentazione vettore power line • Test Facility di GD in bassa tensione – Punti di installazione PLC in corrispondenza dei componenti principali • Laboratorio PLC “Power line communication” T MV HV – Porzione di rete di distribuzione MV/HV a b MT + BT G5H10R/43 G5H10R/43 130 m 130 m C2 C2 C1 H C1 MV BUS bars a b a b a b MV/LV Transformer RG7H1R LV RG7H1R LV RG7H1R 15 m 10 m 50 m LV LV LV loads MV line MV line 11 11
  • 12. Caratterizzazione canali power line su reti MT • RMS- Delay Spread – Distribuzione lognormale – Media: 1,8 μs ÷ 5,1 μs 1 2010 0.9 0.8 0.7 CDF P[  x] 0.6 2011 0.5 0.4 0.3 Experimental (2010) 0.2 Best Lognormal Fit (2010) Experimental (2011) 0.1 Best Lognormal Fit (2011) 0 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 Root mean square delay spread (s) 1 0.9 0.8 0.7 • Average Channel Gain 2010 CDF P[GdB  x] 0.6 0.5 – Distribuizione normale 0.4 2011 0.3 – Media: – 46 dB 0.2 Experimental (2010) Best normal fit (2010) Experimental (2011) 0.1 Best normal fit (2011) 0 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 Average channel gain (dB) 12 12
  • 13. Prove su Test Facility in BT Lk 1 Lk 2 Casette W L 11 QFxx 40 m IR 2 1059 PVG 192.168.1.82 Q12C Q958 L4 375 m QF1A QF1B QF14 PVH CPE 5 09EE SNR INF CPE 4 QRH C12(1) 09E4 F 627 W QS1 M L 10 M LS1 Q12 QR F 617 65 m 100 m PRL TR4 LS2 Lk 1 Lk 2 CPE 3 C1114(3) 09E7 120 m IR 1 10B3 IT1 Q11 QS3 F 657 192.168.1.81 Q968 BP2 U56 C56(2) Q598 20 m W µT Lk 1 L7 F 637 QS2 HE 0E6E 80 m CPE 2 M 192.168.1.80 099F Qzebra W Q9 U910 Zb L9 65 m LEGENDA: CPE 1 Q964 W 09F1 Dispower LV Board W : strumenti di misura Wally M : misuratori di rete BPC : Punti di interfaccia PLC Link 1 Link 2 L1 L2 L3 L4 : Apparati PLC Link Up Dw Up Dw 2 4,5 5,67 8,17 10 12,5 15 17,5 MHz Banda 1-30 MHz Tempi di risposta 13 13
  • 14. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Regolazione della tensione nelle reti di distribuzione 23 Feeder 2 G -5 MVar attive 22 P 21 W sbarra MT 20 V [kV] OLTC 19 W G W 18 P Feeder 1 G 17 +1.25 MVar 16 # nodo 14 14
  • 15. VoCANT - Voltage Controller for Active NeTworks Controllo di tensione per reti MT ‘attive’ • presenza di generatori altera il profilo di tensione (qualità della fornitura) • criticità solo in alcuni periodi AT • evoluzione interfaccia DSO-TSO (CdR A.70) MT P,Q • Riduzione dei costi di esercizio  usuali procedure possono essere insufficienti  Necessario un controllore più evoluto carico generatore • approccio integato al problema gen. controllabile (/carico) accumulo • risorse di regolazione differenziate: - variatore sotto carico trasformatore AT/MT (OLTC) - modulazione potenza reattiva (/attiva) dei generatori controllabili - accumulo (gestito da distributore) 15 15
  • 16. VoCANT - Voltage Controller for Active NeTworks Obiettivo trovare la soluzione con il più basso ‘costo’ operativo, per riportare i parametri di rete entro i valori previsti. Possibilità di intervenire su risorse controllabili: GD e sistemi di accumulo (se presenti), dispositivi di rete. Parametri da rispettare • Valore tensione ai nodi, valore della corrente nei rami • Valori di P e Q nel punto di scambio con rete AT (P, Q) • eventuali vincoli al trasformatore (OLTC) • batteria (se presente): Emin, Emax, % carica a fine orizzonte Risultati • ‘setpoint’ da inviare ai generatori e ai dispositivi in campo (interventi da applicare per riportare il valore dei parametri entro il range ammesso)  minimizzazione delle perdite 16 16
  • 17. VoCANT - esempio di applicazione • Strumento per la gestione di situazioni critiche; suggerimento di azioni di controllo • Esempio: rete ‘sbilanciata’, con feeder attivo (GD) e sottotensione in feeder residenziale (passivo) P da AT inalterata • tap changer: suggerita diversa posizione • GD: variazione valore potenza reattiva • perdite: conseguibile riduzione ridispacciato il reattivo di un generatore del 10% nel periodo esaminato 17 17
  • 18. VoCANT – applicazione in campo • Rete MT reale (160 nodi MT, MT/BT), con differenti tipologie di GD – collaborazione con ACEA, nell’ambito del progetto pilota del. 39/10 • Collaborazioni in corso con importanti società di automazione per integrazione di VoCANT nel sistema di automazione della rete, per impiego in campo – definizione interfacce – test di funzionalità 18 18
  • 19. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Smart meter di seconda generazione 19 19
  • 20. Smart Meter di seconda generazione Obiettivi e Finalità • Driver: mandato di standardizzazione M/441 – Gli organi di standardizzazione smart grid Europei CEN, CENELEC e ETSI, inter- connessioni sono stati chiamati a definire rete di trasmissione uno standard per generazione distribuita generazione rete di l’interoperabilità dei sistemi di distribuzione centralizzata misura elettronici per veicoli elettrici smart metering contatori e elettricità, gas, calore e acqua visualizzatori transazioni DOMANDA – Definizione delle funzionalità ELETTRICA commerciali minime per i nuovi smart elettrodomestici abitudini dei meters che dovranno essere micro- efficienza consumatori installati nei 27 Paesi Europei generazione energetica 20 20
  • 21. Smart Meter di seconda generazione Risultati raggiunti Proposta RSE di classificazione delle funzioni per meglio rispondere alle peculiarità nazionali: Minime = possedute da tutti i contatori in tutti e 27 i Paesi Europei Avanzate = addizionali, ma codificate a livello europeo Opzionali = funzioni che possono essere diverse nei 27 paesi europei (su richiesta del Regolatore Nazionale) Funzionalità Minime Funzionalità Avanzate – Comunicazione con altri contatori Gas, - Lettura SM (su richiesta e per Calore e Acqua fatturazione) – Controllo raggiungibilità dei vari SM – Adattamento automatico a - Programmazione tariffe da remoto cambiamenti della topologia della rete - Disconnessione e riconnessione remota – … - Limitazione della potenza - Informazione disservizi (es. interruzioni Funzionalità Opzionali brevi, lunghe ecc.) – Gestione di carichi, generazione e altri - Disconnessione e riconnessione da dispositivi utente remoto per Esercizio e Manutenzione – Gestione qualità dell’energia (EN 50160) - Gestione dei profili di carico – Schede prepagate - .. – Gestione Fasce differenziate per Vendita e Distribuzione – … 21 21
  • 22. Smart Meter di seconda generazione Risultati raggiunti • Meter verificati nei laboratori RSE ENEL ZIV ITRON Landis+Gyr ITRON SAGEMCOM CERM Contatori Meter & More PRIME PRIME PRIME G3- PLC G3- PLC G3- PLC Protocolli (PLC) Tutti compatibili con mandato M/441 Concentratori (in cabina MT/BT) ENEL ITRON Landis +Gyr ZIV SAGEMCOM 22 22
  • 23. Smart Meter di seconda generazione Riscontri da parte di terzi e attività futura • Metering GAS • Sicurezza sicurezza e completezza comunicazioni dei dati (supporto wireless al CIG per la crittografia delle comunicazioni wireless) • Servizi al cliente (partecipazione a progetti EU e RdS) OPEN meter Meter ON Sviluppare un insieme coerente di standard Dare indicazioni per l’implementare soluzioni europei per lo smart metering per le multi- di Smart metering in tutta Europa, sulla base utility, accettati da tutti gli stakeholder delle esperienze di maggior successo • Valutazione Costi benefici (supporto AEEG DL 28/12 (art. 4)) – Procedura e selezione investimenti ammessi alla sperimentazione – Valutazione costi benefici attraverso progetti dimostrativi 23 23
  • 24. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Limitatore di corrente basato su tecnologia superconduttiva (SFCL) 24 24
  • 25. Principali vantaggi degli SFCL • Limitazione reale della corrente di corto circuito • Trasparenza in rete in condizioni normali • Passività e auto-innesco • Velocità di risposta all’evento di guasto • Ripristino naturale senza interventi esterni • Ridotto impatto ambientale 25
  • 26. Prove di corto circuito sul prototipo di SFCL trifase Vnom=10.2 kV, Inom= 220 A , THTS initial = 77 K, Rshunt for phase=0.011 W, , Xshunt for phase=0.395 W Comparison between unlimited (I SC ) and limited (I Lim ) short circuit current 35 30 Isc =33.28 kAp ▬ I Lim phase R ▬ I Lim phase S ▬ I Lim phase T 25 — I SC phase R — I SC phase S — I SC phase T 20 LF = 1.83 15 Current (kA) 10 5 0 -5 Ilim =18.22 kAp -10 -15 -20 -25 -30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 Time (ms) 26 26
  • 27. Installazione e messa in servizio del limitatore Marzo 2012 Installazione del prototipo di SFCL sulla rete di A2A L’attività sperimentale in campo è iniziata; da oltre due mesi il limitatore è sottoposto alla normale funzionalità della rete di distribuzione 27
  • 28. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Metodologie innovative per la diagnostica cavi MT 28 28
  • 29. Diagnostica cavi MT • Procedura di prova per la valutazione della condizione di isolamento del cavo e l’individuazione puntuale di eventuali anomalie • Misura di tgδ • Misura di scariche parziali • Valutazioni lungo la tratta di cavo che unisce due cabine. 29 29
  • 30. Diagnostica cavi MT • Analisi effettuate in collaborazione con distributori Da cabina 75070 a cabina 3663 L1 L2 L3 3m ter 219m giunto 219m giunto 82m giunto SP 318m cavo 318m cavo 165-250m cavo-giunto 366m cavo 366m cavo 363m giunto Riprovare dopo 1 tgδ Riprovare dopo 1 anno Analisi urgenti anno 30 30
  • 31. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Studio di fattibilità di una rete d’illuminazione pubblica in corrente continua 31 31
  • 32. Obiettivi dello studio • Esplorare le possibilità e i vantaggi dell’alimentazione in c.c. applicata agli apparecchi LED per illuminazione pubblica. • L’adozione della c.c. nell’illuminazione a LED, può consentire risparmi energetici, con riduzioni della potenza assorbita e delle perdite di rete. • La valutazione dei possibili vantaggi in termini di: - semplificazione degli alimentatori, - riduzione delle perdite, - riduzione della caduta di tensione, - facilità di regolazione, - contenimento dei disturbi sulle reti in ca. 32 32
  • 33. Risultati dello studio (1 di 2) Efficienza energetica della distribuzione in c.c. • Riduzioni perdite conseguibili nelle stesse linee di distribuzione c.a. per la quasi totale assenza di armoniche, per l’assenza di prelievi di potenza reattiva. • la semplificazione dell’alimentatori in c.c. porta ad una riduzione della potenza dissipata assai prossima al 50%. • minori cadute di tensione della distribuzione in c.c. rispetto a quella in c.a. • Non sono evidenti particolari vantaggi in termini di stabilizzazione dei flussi luminosi delle lampade. 33 33
  • 34. Risultati dello studio (2 di 2) • L’analisi ha evidenziato una riduzione di perdite stimabili nell’ordine del 10% della potenza utile delle lampade. Categ. D Categ. E Categ. F Categ. F VALORI MEDI Strade Strade Strade locali Strade locali DELLE 4 urbane di urbane di ambito extra- ambito TIPOLOGIE DI scorrimento quartiere urbano urbano STRADE Perdite tot del sistema di 20,35% 20,35% 21,63% 18,64% 20,24% illuminazione in ca Perdite tot del sistema di 10,10% 10,10% 10,44% 9,67% 10,08% illuminazione in cc Risparmio con l’introduzione della 10,25% 10,25% 11,19% 8,97% 10,17% corr. continua 34 34
  • 35. Conclusioni • L’alimentazione in c.c. di impianti di IP stradale con apparecchi LED comporta una consistente semplificazione della struttura degli alimentatori, con benefici di efficienza. • Attività di disseminazione e di confronto mirato con gli operatori del settore: ASSIL, CEI, costruttori di alimentatori, progettisti apparecchi led e distributori di energia elettrica per illuminazione Pubblica. 35 35
  • 36. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Impatto dell’auto elettrica sulla rete di distribuzione cittadina 36 36
  • 37. RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico: un’opportunità per dei Distributori • Analisi di scenario su ipotesi di diffusione auto elettrica • Differenti modalità di ricarica  Ricarica lenta: notturna, nel box di casa, diurna in aree protette (es. parcheggi aziendali)  Ricarica veloce: prevalentemente diurna, in punti di ricarica pubblici collocati presso i distributori • Impatto sulla rete BT (ricarica lenta) e MT (ricarica veloce) 37 37
  • 38. Profili di prelievo per la ricarica veloce Profilo di ricarica veloce: in fase con la curva di mobilità Circa 1 MWh/giorno per ogni distributore 38
  • 39. Rete elettrica MT e stazioni di ricarica Sviluppo rete MT nell’area considerata Aree di servizio con ricarica veloce 39 39
  • 40. Profilo di tensione lungo i feeder Senza ricarica auto elettrica con ricarica auto elettrica Variazione tensione ai nodi per effetto ricarica auto elettrica 40
  • 41. RSE e la Ricerca per il Sistema Elettrico: un’opportunità per i Distributori • Accesso ad un cluster completo e di alto livello di competenze, per operare su diversi temi strategici • Ricercatori che parlano la stessa lingua del distributore • Risultati e metodologie immediatamente trasferibili • Canale di accesso ai contesti internazionali di ricerca (con possibilità di partecipazione congiunta a progetti cofinanziati) 41 41
  • 43. Esempi di risultati di Ricerca di sistema disponibili per i Distributori Valutazione del potenziale di riduzione delle perdite di rete 43
  • 44. Calcolo delle perdite di distribuzione: metodologia adottata Reti campione: • alta concentrazione: 79 km, 11 feeder, 230 nodi (4 di SZ), Cabina Primaria da 100 MVA • media concentrazione: 102 km, 8 feeder, 290 nodi (90 di SZ), C.P. da 50 MVA • bassa concentrazione: 233 km, 14 feeder, 1117 nodi (663 di SZ), C.P. da 75 MVA • rete a tensione ridotta (9 kV): 80 km, 12 feeder, 99 nodi (3 di SZ), sottostaz. MT/MT da 45 MVA Scenari di carico: • curve giornaliere normalizzate di utenze residenziali (Cabine Second.) e commerciali (utenti MT) • fattori di scala per tenere conto delle variazioni settimanali e stagionali (giorni tipici) • dati disponibili: taglia dei trasformatori di C.S., potenza impegnata di utenti MT Calcoli di load-flow: 0.8 0.7 • vengono rappresentati: 0.6 • trasformatori AT/MT di C.P. 0.5 Carico [p.u.] • linee MT 0.4 C.S. <= 400 kVA C.S. >= 630 kVA Utenti MT • trasformatori MT/BT di C.S. 0.3 • 2 valori di tensione unificati (15 e 20 kV) 0.2 0.1 0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 ore Topologia e curve orarie rete alta concentrazione 44
  • 45. Intervento di rifasamento Strategie di rifasamento analizzate: • rifasamento da 0,9 a 0,95 di tutti i carichi (Cabine Secondarie e utenti MT) • rifasamento da 0,9 a 0,95 delle sole Cabine Secondarie • rifasamento da 0,9 a 0,95 dei soli utenti MT • è stata considerata anche l’ipotesi di cosf iniziale di 0,92 per le Cabine Secondarie Variazione perdite rispetto a cosf = 0.9 15 kV 20 kV Tipo di territorio Tipo di territorio Alta Media Bassa Alta Media Bassa Tipo di rifasamento densità densità densità densità densità densità Cabine Sec. e Utenti MT a cosf 0.95 -9.2% -8.2% -8.6% -7.3% -6.9% -5.8% solo Cabine Secondarie a cosf 0.95 -6.2% -5.5% -6.6% -5.2% -4.9% -4.7% solo Utenti MT a cosf 0.95 -3.3% -3.4% -2.6% -2.2% -2.5% -1.7% Variazione perdite rispetto a Cabine Sec. a 0.92 - Utenti MT a 0.9 15 kV 20 kV Alta Bassa Alta Bassa Tipo di rifasamento densità densità densità densità Cabine Sec. a 0.95 - Utenti MT a 0.95 -7.2% -6.0% -5.4% -4.0% Cabine Sec. a 0.95 - Utenti MT a 0.90 -4.2% -3.9% -3.3% -2.8% Cabine Sec. a 0.92 - Utenti MT a 0.95 -3.7% -2.5% -2.1% -1.5% 45
  • 46. Intervento di sostituzione dei trasformatori delle Cabine Secondarie Classi di efficienza dei trasformatori: • a perdite normali secondo CEI 14-13 • a perdite ridotte secondo CEI 14-13 • classe B0-Ak secondo CEI EN 50464-1 (incentivazione TIT)  I risparmi sono riferiti alle perdite totali (AT/MT + MT + MT/BT) e non a quelle del solo stadio MT/BT  L’installazione di trasformatori conformi alla classe a perdite ridotte è successiva al 1988 Variazione perdite 15 kV 20 kV Tipo di territorio Tipo di territorio Alta Media Bassa Alta Media Bassa Tipo di sostituzione trasformatore densità densità densità densità densità densità da normali a ridotte -5.5% -7.1% -6.5% -8.4% -10.5% -10.0% da normali a ridottissime -8.7% -12.6% -10.6% -14.3% -20.1% -18.3% da ridotte a ridottissime -3.4% -5.9% -4.4% -6.4% -10.8% -9.3% 46
  • 47. Intervento di riclassificazione reti di distribuzione Riclassamento: • si ipotizza che la rete campione sia mediamente rappresentativa delle possibili combinazioni di tensione iniziale (6, 8.4, 9, 10 kV) e finale (15, 20 kV) • si stima che attualmente circa il 3÷4% dell’estensione totale della rete MT sia esercita a tensione ridotta • si attribuisce alla porzione a tensione ridotta un transito di energia per chilometro pari alla media della rete MT nazionale ridotta del 50% per tenere conto della minore portata delle linee Tipo di esercizio Perdite % Tensione ridotta 3.44% Tensione standard 1.30% Riclassamento reti a tensione ridotta Energia Perdite Perdite Risparmio potenziale Lunghezza trasportata a V ridotta a V standard Energia Emissioni km GWh/anno GWh/anno GWh/anno GWh/anno t CO2/anno 15000 4760 164 62 102 41764 47
  • 48. Stima del risparmio potenziale a livello nazionale Tabella di sintesi dei potenziali benefici in termini di riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2 conseguibili a livello nazionale una volta ultimato il processo di applicazione degli interventi esaminati. Complessivamente si otterrebbe una riduzione di 1.340 GWh/anno, pari al 6,5% delle perdite elettriche sull’intera rete italiana (20.570 GWh nel 2010). Risparmio potenziale Energia Emissioni Tipo di intervento GWh/anno t CO2/anno Rifasamento a cosf 0.95 501 205218 Sostituzione dei trasformatori 737 302294 Riclassamento reti a tensione ridotta 102 41764 Tutti gli interventi 1340 549277 48