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Quell'ultimo ostacolo verso una generazione elettrica totalmente rinnovabile
GianBattista Zorzoli - AIEE - Associazione Italiana Economisti dell'Energia
Un nuovo indirizzo normativo e una recente innovazione tecnologica contribuiranno alla soluzione di alcuni problemi posti dalla generazione elettrica dei parchi eolici e degli impianti fotovoltaici.
Un adeguato supporto alla rete da parte dei sistemi di accumulo è stato garantito dal Decreto Legislativo 210/21, che ha previsto l'introduzione di un nuovo Meccanismo di approvvigionamento di capacità di stoccaggio elettrico (Macse) con l'obiettivo di realizzare un livello efficiente di "overgeneration" (cioè, di gestione del sistema energetico quando la produzione di energia elettrica supera la domanda) tenendo conto dei previsti sviluppi della rete.
Questo meccanismo, già operativo, sta consentendo al sistema di acquisire in misura adeguata nuova capacità di accumulo attraverso contratti di approvvigionamento di lungo termine, aggiudicati con aste competitive organizzate da Terna, a cui possono partecipare gli operatori titolari di nuovi sistemi di accumulo.
Il dato più significativo, per molti inaspettato, è stato il prezzo medio di aggiudicazione: appena 12.959 ?/MWh-anno, cioè un ribasso di circa il 65% sul cap, fissato a 37.000 ?/MWh-anno.
Un risultato che certifica, da un lato, l'enorme interesse del mercato con circa 40 GWh in gara su 10 di contingente e, dall'altro, la nuova competitività degli accumuli, che a questi costi possono supportare la crescita delle rinnovabili non programmabili, insidiata dall'effetto cannibalizzazione.
Un altro dato chiave tra gli esiti dell'asta è la durata degli accumuli assegnatari: una media di 6,7 ore, vicina alle 8 se si considera
l'overbuild.
Si tratta di un risultato determinato da due fattori. Il più rilevante è l'abbinamento, in diverse offerte, di capacità derivante da accumuli idroelettrici e da batterie a ioni di litio, ma anche dalle maggiori prestazioni di quest'ultime, la cui durata dell'accumulo nei sistemi oggi offerti commercialmente può variare tra una e quattro ore.
Insieme alle numerose interconnessioni della rete di trasmissione nazionale con quelle di altri paesi europei, cui se ne aggiungerà una con l'Africa settentrionale, grazie a Elmed, l'elettrodotto sottomarino Italia - Tunisia, in fase realizzativa, la crescente disponibilità di sistemi di accumulo programmata dal Macse contribuirà a garantire la stabilità della rete elettrica italiana anche in presenza di un maggiore contributo della produzione eolica e fotovoltaica.
Un altro problema da risolvere riguarda l'inerzia di cui deve essere dotato il sistema elettrico, inerzia che deve essere sufficiente a garantire la stabilità della frequenza di rete e il tempo necessario per reagire ai guasti, rallentando le variazioni di frequenza in caso di improvvisi squilibri tra produzione e consumo, e dando così il tempo ai sistemi di controllo di ripristinare l'equilibrio senza causare interruzioni del servizio.
L'inerzia era ed è tuttora garantita dall'energia cinetica immagazzinata nelle masse rotanti (rotori delle turbine e quelli degli alternatori delle centrali elettriche tradizionali) o da rifasatori (inserendo condensatori in parallelo al circuito elettrico per compensare la potenza reattiva, riducendo così lo sfasamento tra tensione e corrente e migliorando il fattore di potenza).
Questo ostacolo alla realizzazione di una domanda elettrica integralmente soddisfatta da produzione con fonti rinnovabili, fino a poco tempo fa considerato insormontabile, data la ridottissima inerzia garantita dalla generazione eolica, mentre è nulla quella del fotovoltaico, si può ora superare se, invece dei tradizionali inverter "grid-following", che si sincronizzano a una rete già esistente e dipendono da essa per operare, si utilizzano quelli "grid-forming", in grado di stabilire localmente frequenza e tensione, rendendosi indipendenti dalla presenza di generazione sincrona.
E si tratta di una tecnologia già disponibile commercialmente.
Producono e vendono grid forming inverter diverse aziende che nel loro settore sono leader globali. Oltre a General Electric, Siemens Energy, Schneider Electric, che non hanno bisogno di presentazioni, ci sono anche Huawei, attiva nel settore ICT (Information and Communication Technology) e nei dispositivi smart. Sungrow, attiva nelle tecnologie per le energie rinnovabili, SMA Solar Technology, attiva nella produzione di inverter e sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici.
La progressiva installazione di nuovi impianti fotovoltaici dotati di questi inverter, oltre a sostituire gradualmente la produzione con impianti alimentati da combustibili fossili, ne ridurrà il contributo richiesto per garantire l'inerzia del sistema elettrico.
Ci vorranno almeno tra venti e trent'anni per completare la sostituzione degli impianti fotovoltaici attualmente in esercizio, ma alla fine esisteranno le condizioni per realizzare la completa decarbonizzazione della produzione elettrica.
Questo meccanismo, già operativo, sta consentendo al sistema di acquisire in misura adeguata nuova capacità di accumulo attraverso contratti di approvvigionamento di lungo termine, aggiudicati con aste competitive organizzate da Terna, a cui possono partecipare gli operatori titolari di nuovi sistemi di accumulo.
Il dato più significativo, per molti inaspettato, è stato il prezzo medio di aggiudicazione: appena 12.959 ?/MWh-anno, cioè un ribasso di circa il 65% sul cap, fissato a 37.000 ?/MWh-anno.
Un risultato che certifica, da un lato, l'enorme interesse del mercato con circa 40 GWh in gara su 10 di contingente e, dall'altro, la nuova competitività degli accumuli, che a questi costi possono supportare la crescita delle rinnovabili non programmabili, insidiata dall'effetto cannibalizzazione.
Un altro dato chiave tra gli esiti dell'asta è la durata degli accumuli assegnatari: una media di 6,7 ore, vicina alle 8 se si considera
l'overbuild.
Si tratta di un risultato determinato da due fattori. Il più rilevante è l'abbinamento, in diverse offerte, di capacità derivante da accumuli idroelettrici e da batterie a ioni di litio, ma anche dalle maggiori prestazioni di quest'ultime, la cui durata dell'accumulo nei sistemi oggi offerti commercialmente può variare tra una e quattro ore.
Insieme alle numerose interconnessioni della rete di trasmissione nazionale con quelle di altri paesi europei, cui se ne aggiungerà una con l'Africa settentrionale, grazie a Elmed, l'elettrodotto sottomarino Italia - Tunisia, in fase realizzativa, la crescente disponibilità di sistemi di accumulo programmata dal Macse contribuirà a garantire la stabilità della rete elettrica italiana anche in presenza di un maggiore contributo della produzione eolica e fotovoltaica.
Un altro problema da risolvere riguarda l'inerzia di cui deve essere dotato il sistema elettrico, inerzia che deve essere sufficiente a garantire la stabilità della frequenza di rete e il tempo necessario per reagire ai guasti, rallentando le variazioni di frequenza in caso di improvvisi squilibri tra produzione e consumo, e dando così il tempo ai sistemi di controllo di ripristinare l'equilibrio senza causare interruzioni del servizio.
L'inerzia era ed è tuttora garantita dall'energia cinetica immagazzinata nelle masse rotanti (rotori delle turbine e quelli degli alternatori delle centrali elettriche tradizionali) o da rifasatori (inserendo condensatori in parallelo al circuito elettrico per compensare la potenza reattiva, riducendo così lo sfasamento tra tensione e corrente e migliorando il fattore di potenza).
Questo ostacolo alla realizzazione di una domanda elettrica integralmente soddisfatta da produzione con fonti rinnovabili, fino a poco tempo fa considerato insormontabile, data la ridottissima inerzia garantita dalla generazione eolica, mentre è nulla quella del fotovoltaico, si può ora superare se, invece dei tradizionali inverter "grid-following", che si sincronizzano a una rete già esistente e dipendono da essa per operare, si utilizzano quelli "grid-forming", in grado di stabilire localmente frequenza e tensione, rendendosi indipendenti dalla presenza di generazione sincrona.
E si tratta di una tecnologia già disponibile commercialmente.
Producono e vendono grid forming inverter diverse aziende che nel loro settore sono leader globali. Oltre a General Electric, Siemens Energy, Schneider Electric, che non hanno bisogno di presentazioni, ci sono anche Huawei, attiva nel settore ICT (Information and Communication Technology) e nei dispositivi smart. Sungrow, attiva nelle tecnologie per le energie rinnovabili, SMA Solar Technology, attiva nella produzione di inverter e sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici.
La progressiva installazione di nuovi impianti fotovoltaici dotati di questi inverter, oltre a sostituire gradualmente la produzione con impianti alimentati da combustibili fossili, ne ridurrà il contributo richiesto per garantire l'inerzia del sistema elettrico.
Ci vorranno almeno tra venti e trent'anni per completare la sostituzione degli impianti fotovoltaici attualmente in esercizio, ma alla fine esisteranno le condizioni per realizzare la completa decarbonizzazione della produzione elettrica.
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Fonte: La Termotecnica novembre 2025
Settori: Ambiente, Efficienza energetica industriale, Elettrotecnica, Energia, Eolico, Fotovoltaico, Rete elettrica, Rinnovabili, Termotecnica industriale
