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CenTer - SCHEDA DOCUMENTO N° 4606
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ARTICOLO
TITOLO:
Le ''micro grid'' e la qualità del servizio
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Di:
Gruppo Italia Energia
Nazione:
Italia
Data primo contatto:
Data rimozione:
10/09/2013
PAROLE CHIAVE:
smart grid, micro grid, generazione distribuita, qualità del servizio
ABSTRACT:
MB
Nell'articolo viene evidenzato un aspetto delicato e caratterizzante le ''micro grid'': la possibilità di poter
garantire ai clienti (residenziali, commerciali o industriali), il servizio elettrico con livello di qualità
personalizzato o, utilizzando la terminologia tecnica, con un fattore eterogeneo di PQR (PowerQuality and
Reliability). Le attuali Macro Grid di media e bassa tensione sono progettate e gestite per garantire un livello di
qualità universale, come definito e vigilato dalle singole Autorità dell'energia a livello nazionale. Le Micro Grid,
considerate per certi aspetti come reti ''private'' e non gestite dall'operatore pubblico possono essere invece
gestite in maniera diversa e ritagliare la qualità del servizio in funzione delle effettive esigenze del
Consumatore.
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Le Micro Grid e la qualità del servizio
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10 Settembre, 2013 - 16:37 — redazione [5]
ELETTRICITÀ [4]
In questo articolo viene messo in evidenza un aspetto molto delicato
e caratterizzante le Micro Grid: la possibilità di poter garantire ai
clienti (sia quelli residenziali che quelli commerciali ed industriali), il
servizio elettrico con livello di qualità personalizzato o, utilizzando la
terminologia tecnica, con un fattore eterogeneo di PQR
(PowerQuality and Reliability).
Come noto le attuali Macro Grid di media e bassa tensione sono progettate e gestite per
garantire un livello di qualità universale, così come definito e vigilato dalle singole Autorità
delle Energia a livello Nazionale. Le Micro Grid, considerate per certi aspetti come reti
“private” e non gestite dall’operatore pubblico possono essere invece gestite in maniera
diversi e ritagliare quindi la qualità del servizio in funzione delle effettive esigenze del
Consumatore.
La gestione della qualità del servizio è un’opportunità per le MicroGrid
Si sta affermando l’idea che il garantire il servizio universale (sempre e ovunque) di alta
qualità sia un obiettivo encomiabile dal punto di vista politico e sociale, ma probabilmente
troppo costoso, a livello generale, obbligando la Macro Grid a garantire un alto livello di
PQR non necessario alla maggioranza degli utenti/consumatori e tariffe “alte”, non
garantendo comunque la qualità richiesta da quei consumatori (Ospedali, applicazioni
elettroniche ed di telecomunicazioni, applicazioni militari, centri commerciali, infrastrutture
di trasporto, Università, etc.) che richiedano una maggiore qualità. In questo contesto le
le piccole reti autonome quali le Micro Grid possono avere un ruolo rilevante. La Micro
Grid è una nuova interfaccia tra rete pubblica e cliente finale pertanto la micro rete può
essere progettata fornire non più il servizio universale bensì un servizio eterogeneo,
legato quindi alle effettive esigenze di qualità e di interrompibilità richieste, facendo
pagare il surplus di PQR ai soli utenti/consumatori interessati al servizio, offrendo agli altri
utenti un servizio a qualità adeguato alle necessità e quindi a tariffe inferiori a quelle
proposte attualmente dalle Macro Grid.
Con questo approccio, il consumatore/utente delle future Micro Grid potrà in funzione
delle sue esigenze modificare le richieste e richiedere fattori PQR variabili secondo le
necessità programmabili. Tali esigenze saranno soddisfatte dalla soluzione più efficiente
tra quelle fornite dalla rete pubblica e quelle disponibili nella micro grid.
Il servizio universale, in quanto tale, è un parametro statistico che difficilmente può
garantire puntualmente (sempre e ovunque) il livello qualitativo richiesto dal cliente.
In sostanza se, ad un particolare cliente, il livello qualitativo garantito dalla rete pubblica
non fosse sufficiente, sono possibili rimedi quali:
• richiedere alla rete pubblica una alimentazione speciale (ad esempio doppia
alimentazione, connessione a rete meno perturbata
• provvedere all’interno del proprio impianto (installazione di UPS, di generatori
d’emergenza di compensatori etc)
In entrambi i casi, il costo dei provvedimenti ricade unicamente in capo ai singoli clienti. È
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evidente che la Micro Grid offre l’opportunità di trovare soluzioni tecniche comuni ed
ottimizzate e permette di ripartireequamente gli oneri tra i clienti.
Analogamente è anche pensabile che per alcuni clienti sia tollerabile anche una qualità
inferiore rispetto a quella offerta generalmente dalla rete pubblica. Ad esempio per tutti:
la disponibilità all’interruzione o alla limitazione del prelievo dalla rete pubblica (con
diversi livelli di preavviso) ha già oggi un valore economico di notevole rilievo.
È pensabile che la gestione del bilanciamento carico/generazione della micro rete
permetta di fornire il sopraddetto servizio alle rete. Infine, in linea di principio, alcuni
investimenti della micro rete possono produrre la riduzione (o il rinvio) di investimenti
della rete pubblica finalizzati al soddisfacimento degli obiettivi di qualità del servizio.
Si noti che queste opportunità per realizzarsi necessitano anche di un impianto
regolatorio favorevole
3. Qualità del servizio elettrico ed il fattore PQR
L’AEEG , per quanto riguarda la distribuzione dell’energia elettrica, definisce le condizioni
tecnico-economiche di accesso e connessione alle reti, stabilisce le tariffe per quanto
riguarda i servizi di rete, definisce i livelli generali e specifici di qualità del servizio tecnico
e commerciale, fissa gli indennizzi per il mancato rispetto degli standard, valuta reclami e
istanze, e studia e monitora l’evoluzione del settore, fissando per periodicamente gli
standard che dovranno essere rispettati dai Distributori di Energia Elettrica. L’ultimo testo
integrato, ha definito all’interno del Testo Integrato della Qualità Elettrica del servizio di
distribuzione e misura i criteri di regolazione per gli anni 2012 – 2015, fissando i nuovi
standard di riferimento minimi le interruzioni del servizio e tutte le nuove iniziative per la
definizione della qualità della tensione. Inoltre l’Autorità, grazie ad un sistema di
incentivazione e penalità,basato su indicatoridi prestazione, sta facilitando un progressivo
miglioramento del servizio, riducendoil numeroe la durata delle interruzioni sulle reti di
distribuzione.Per rispettare questi standard, il Distributore elettrico dovrà registrare le
informazioni relative a ciascuna interruzione del servizio, i tempi di erogazione delle
prestazioni tecniche e la qualità della tensione erogata e comunicare annualmente
questi dati all’Autorità; Autorità che esercita il suo controllo anche attraverso ispezioni
presso i Distributori stessie che in caso di inosservanze interviene con sanzioni anche
pesanti.
Questo sistema oltre a prevedere che il Distributore Elettrico possa percepire un premio
legato agli obiettivi raggiunti (o una penalità), stabilisce degli indennizzi automatici, da
corrispondere ai singoli utenti di Media Tensione (a patto che i loro impianti risultino
adeguati), per interruzioni superiori agli standard di continuità del servizio.
L’adeguamento ai requisiti tecnici è volontario, ma è previsto un Corrispettivo Tariffario
Specifico penalizzante, a carico degli utenti che non si adeguano. L’Autorità ha inoltre
stabilito, a partire dal 2006, l’obbligo per i Distributori Elettrici, di registrazione delle
interruzioni brevi e a a partire dal 2008 la trascrizione delle interruzioni transitorie, dato il
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numero sempre crescente degli utenti con
brevissime interruzioni.
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dispositivi elettronici sensibili anche alle
Nel IV periodo di regolazione l’Autorità ha promosso nuove iniziative in materia di qualità
della tensione sulle reti di distribuzione dell'energia elettrica:
• pubblicazione, anche comparativa, di dati relativi alle interruzioni transitorie, cioè le
interruzioni di durata inferiore o uguale a un secondo,
• comunicazione individuale relativamente ai buchi di tensione,
• implementazione di un sistema di monitoraggio della qualità della tensione sull'intera
rete di media tensione;
• pubblicazione della performance di rete relativamente ai buchi di tensione sulle reti MT;
• monitoraggio della performance delle reti di bassa tensione relativamente alle variazioni
lente di tensione mediante i misuratori elettronici.
Powerquality – principali disturbi. Fonte: DeMEPA
L’intervento dell’AEEG a protezione del consumatore è concentrato sulle interruzioni
dell’alimentazione e sui buchi di tensione. Sono questi, in effetti i fenomeni più importanti
per quanto riguarda i disturbi che possono derivare all’utilizzatore finale, ciò in relazione
sia alle conseguenze dirette sia al costo di eventuali provvedimenti correttivi. I parametri
della tensione di alimentazione (che sono l’oggetto specifico della misura della qualità del
servizio) hanno un impatto immediato sulle caratteristiche e sul costo delle
apparecchiature degli utilizzatori ciò vale, in misura variabile caso per caso, per tutti i
parametri della qualità del servizio.
Le richieste di affidabilità e qualità del servizio
Le reti di trasmissione e di distribuzione possono soffrire di buchi, o meglio abbassamenti
di tensione. L’esperienza DeMEPA dimostra che in generale circa il 90% delle interruzioni
dei clienti T&D sono abbassamenti di tensioni momentanei mentre il restante 10% dei
guasti è permanente
La scarsa affidabilità e qualità del servizio elettrico comporta seri problemi con alcune
particolarità:
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• la scarsa affidabilità può causare ai clienti ogni anno danni economici valutati
complessivamente in diversi miliardi di Euro
• per alcuni clienti una bassa qualità del servizio rappresenta un semplice inconveniente,
seppur antipatico; per la maggior parte di questi invece il danno è molto sensibile e
significativamente maggiore del costo dell'energia stessa.
Per alcuni settori industriali, anche le interruzioni momentanee possono essere altrettanto
costose quanto quelle legate ad una lunga interruzione. Per altri tipi di industrie i danni
sono invece legati soprattutto o solo alle lunghe interruzioni.
Per ridurre queste criticità ed i costi relativi, sono previsti interventi a carico del
distributore (obbligatori e definiti dalla Autorità) e dell’utente/cliente.
L’Autorità prevede interventi punitivi (multe anche pesanti a carico del distributore) e
interventi premianti a carico dell’utente/cliente. Come già indicato, il servizio di qualità del
servizio e affidabilità “PQR – PowerQuality and Reliability” è un servizio universale ed
omogeneo, uguale e valido per tutti i clienti.
Tale Qualità del Servizio è influenzata da:
• presenza di apparecchiature elettroniche sempre più sensibili e contemporanea
presenza di componenti di elettronica di potenza con impatti negativi sulla qualità del
servizio
• qualità del servizio che sta diventando sempre di più un fattore competitivo e che
richiede quindi una maggior attenzione da parte delle società elettriche dei servizi di
misura e monitoraggio e contabilizzazione, grazie anche ai contatori digitali.
• crescente consapevolezza ed attenzione da parte del mercato sulla qualità del servizio.
Livello eterogeneo di PowerQuality e di affidabilità per gli utenti di una Micro Grid
Le Macro Grid Europee sia di alta che media tensione sono progettate e gestite per
garantire un livello di qualità universale ed omogeneo del servizio, così come definito
dalle singole Autorità a livello Nazionale.
Diversamente le Micro Gridhanno un approccio diverso, fornendo un servizio ai clienti
definito eterogeneo, permettendo di ritagliare le esigenze di PowerQuality and Reliability
alle effettive esigenze del consumatore (residenziale, commerciale ed industriale) e
proteggendo i carichi (critici e non) con una qualità del servizio commisurata alle
necessità ed alla loro rischedulabilità.
In questo modo le Micro Grid, attraverso una qualità del servizio eterogeneo, migliorano
l'affidabilità complessiva dei carichi critici, riducendo i costi del sistema a causa del
sacrificio (ripagato in termini tariffari) di quelli non critici.
Il fattore PQR. Fonte: analisi DeMEPA
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Le esigenze di qualità ed interrompibilità del servizio, possono evidentemente variare in
maniera significativa, ad esempio:
• qualità del servizio ed interrompibilità diverse da consumatore a consumatore anche
della stessa tipologia. Ad esempio uno stesso consumatore residenziale, in funzione
delle sue utenze (PC, HiFi, etc.) può richiedere PQR diversi. Maggiore sono le differenze
per quanto riguarda gli utenti/consumatori industriali o commerciali. Anzi uno stesso tipo
di consumatore potrà avere necessità diverse; gli uffici ad esempio con richieste diverse
dalla parte operativa.
• Esigenze di qualità del servizio che variano nel tempo. Ad esempio, l’interrompibilità non
è richiesta nei periodo di inutilizzo delle case per le vacanze.
• La disponibilità a costi affrontabili di sistemi di accumulo d’energia aprono prospettive
completamente nuove per la qualità del servizio nelle MicroGride le richieste
d’interfacciamento con la rete pubblica. Analogamente anche la diffusione del veicolo
elettrico ibrido offre concrete prospettive. Ovviamente queste opportunità di sviluppi sono
accessibili anche alla rete pubblica.
La segmentazione delle Micro Grid ed il fattore PQR
Come indicato nel precedente articolo “Le Macro e Micro Grid. Nuovi concetti e
terminologia” recentemente pubblicato in questa rivista on – line, le Micro Grid sono
segmentate in Milli Grid, Micro Grid e Nano Grid. Questa segmentazione non è basata
solamente sull’orizzonte geografico (dal grande territorio al piccolo), e da un diverso
livello di tensione: con Milli Grid in Media e Bassa, Micro Grid in Bassa ed da ultimo
Nano Grid in Bassa tensione, ma differentemente dalle altre due, in Corrente Continua.
Questa segmentazione individua anche reti con un diverse caratteristiche rispetto al
PQR: infatti le prime due reti (Milli Grid e Micro Grid) sono progettate per fornire energia
anche a bassa PQR (per quei dispositivi che lo richiedono), mentre le Nano Grid sono
spesso a 48 V in corrente continua e prestazioni di PQR elevati.
Conclusione
Con lo sviluppo delle Micro Gridsi amplifica il trend che si avrà con le applicazioni lato
utente delle future Smart Grid, aprendo uno scenario nuovo che cambierà il ruolo degli
operatori dell’offerta e della domanda, creando un nuovo modello di business e
l’inserimento di nuovi operatori nel dominio di mercato, quali gli operatori e gestori delle
Micro Grid o i fornitori di servizi lato end – user.
La misura e la percezione del valore aggiunto caratterizzanti i nuovi servizi saranno
fondamentali per il loro successo.
Da un lato l’offerta. Sempre più caratterizzata da un contesto di generazione distribuita,
accumulo distribuito e veicolo elettrico con un numero di produttori crescenti e fortemente
influenzati anche da meccanismi incentivanti (nel caso di fonti rinnovabili) o da
meccanismi propri del mercato finanziarie e di transizione dal monopolio alla libera
concorrenza.
Tutto ciò può portare ad un disaccoppiamento tra il mercato liberalizzato dell’energia ed
mercato dei servizi di rete (monopolio). E’ da notare che se con le “Merchant Lines” si è
spezzato il monopolio della trasmissione all’ingrosso, con le Micro Grid si sta spezzando
il monopolio dell’ultimo miglio con una rete virtuale.
Le dinamiche in atto comportano un mutamento nell’organizzazione della distribuzione
dell’energia a livello territoriale che non si troverà più solo l’opportunità di erogare un
servizio standard con ricavi definiti dalla Autorità ed oscillabili solo in un range definito e
con profitti di fatto definiti, con una remunerazione garantitadegli investimenti ed un
business legato essenzialmente alla buona gestione e rischi imprenditoriali limitati. Il
nuovo scenario dovrà infatti integrare l’erogazione della fornitura (produzione di energia)
con i servizi di gestione e manutenzione degli asset sulla base di parametri specifici che
rispondano alle effettive esigenze del cliente.Integrazione, a dire il vero, molto delicata
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tra un mercato dell’energia liberalizzato e quello dei servizi di rete regolato (monopolio
naturale). In realtà lo sviluppo di applicazioni di MicroGrid (o meglio di cluster di Micro
Grid) potrebbe in prospettiva mettere in crisi, se non “spezzare” questo monopolio
naturale.
La competizione presumibilmente avverrà tra l’economia di scala possibile con la rete
pubblica e la flessibilità e l’integrazione di servizi diversi possibili alla MicroGrid. Anche
qui l’asettoregolatorio avrà un impatto determinante nel raggiungimento delle soluzioni
più efficienti.
Allo stesso tempo il consumatore, diventato in molti casi prosumer (producer +
consumer), diventa un elemento attivo della Micro Grid che programma il come e il
quanto consumare(ed eventualmente produrre) sulla base delle sue effettive esigenze e
diventa centrale nell’ambito dell’erogazione del servizio.
Dopo una fase ancora in atto di maturità del consumatore che ha comportato una
maggiore consapevolezza del servizio di fornitura elettrica acquisito, si passa e si passerà
alla modulazione della richiesta di tali servizi al proprio profilo comportamentale e/o
esigenze ed eventualmente verso la modifica di tali esigenze in un processo di
adattamento biunivoco.
“Con che qualità erogare e acquistare il servizio e con quali costi” è la domanda che
dovranno porsi gli operatori di mercato, i produttori alla ricerca di massimizzare la loro
posizione e i clienti cercando di ridurla.
Se qualità significa anche quantità di servizi offerti, il successo del business delle Micro
Grid dipenderà essenzialmente dalla modularità del servizio e dalla capacità di
integrazione di aspetti in cui quelli elettrici ed energetici (es. interruzioni
dell’alimentazione) saranno marginali in quanto dati per scontati ed imprescindibili.
Il servizio aggiunto degli operatori e di fatto la nuova qualità del servizio sarà legato
soprattutto ai quei fattori non energetici e legati ad esempio alla “buldingautomation”per i
carichi residenziali, alla scelta dei parametri di ottimizzazione dei costi di produzione su
fattori energetici con minore impatto ambientale, nell’ambito industriale ed ai servizi più
legati alle Smart Community lato pubblico.
Marco Caponigro, Ferruccio Giornelli e Pasquale Motta (DeMEPA), Giacomo Selmi
(Energibile), Sergio Levrino (ItAsiaLtd – Hong Kong), Giulio Santagostino
Le Ricerche ed Progetti descritti in questo articolo
collaborazione con Riccardo Avigni e Fabio Leopaldi
sono stati effettuati anche in
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