CogenDay. ASCOMAC Cogena. Il GRID CODE LA NORMATIVA ITALIANA E LO SCENARIO EUROPEO LE EMISSIONI DEGLI IMPIANTI DI COGENERAZIONE

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1 CogenDay by ASCOMAC Cogena Il GRID CODE LA NORMATIVA ITALIANA E LO SCENARIO EUROPEO LE EMISSIONI DEGLI IMPIANTI DI COGENERAZIONE KEY ENERGY - Rimini Fiera, 8 novembre

2 Sviluppo, esperienze e soluzioni Marelli rispetto ai nuovi codici di rete 2

3 TRADIZIONE ED Tradizione ed Innovazione nelle macchine elettriche rotanti dal 1891 Parte di «The Carlyle Group» INNOVAZIONE DAL 1891 Il più grande costruttore Italiano indipendente e globale attivo in varie settori: dall industriale alla cogenerazione, O&G, marino, difesa ed in generale in ambito «Energia» Presenza globale Incluso Assistenza Post Vendita Due Siti Produttivi il primo nella sede storica di Arzignano - Vicenza (recentemente espansa) e il secondo in Malesia ISO 9001, ISO 14001,OHSAS per entrambi i siti produttivi Potenze fino a 9 MVA - bassa, media ed alta tensione 50&60Hz & velocità variabile Risultati in continua crescita 3

4 Lo scenario SOMMARIO I requisiti normativi di base Lo scenario Internazionale ad oggi Il codice di rete Tedesco Il codice di rete Francese Il codice di rete Italiano 4 Esperienze e Soluzioni previste da Marelli Motori

5 LO SCENARIO ATTUALE E La produzione distribuita di energia da fonti multiple (impianti di cogenerazione, idroelettrici, rinnovabili etc) FUTURO rende la rete non immune da possibili disservizi delle celle di produzione. La connessione, il distacco e il sostegno alla rete devono soddisfare nuovi requisiti per tutelare la continuità di servizio Non esiste una regolamentazione a livello europeo ed internazionale ovvero i singoli stati rispondono in maniera differenziata 5

6 REQUISITI (STATICI) DI BASE DEGLI ALTERNATORI (60034) Zona A: condizioni normali continuative tensione ±5% & frequenza ±2% (temperature possono essere superiori) Zona B: condizioni eccezionali per periodi limitati (sincroni figura (a) ed asincroni figura (b)) 6 FONTE: IEC EN CEI 60034

7 ENTSO-E La comunità europea con disposizione no, 714/09 ha assegnato alla ENTSO-E il compito di abbozzare una sorta di regolamento europeo sui codici di rete. ENTSO-E European Network of Transmission System Operators for Electricity Tuttavia le regole non sono ancora armonizzate a causa delle diversità di ciascun stato membro. 7

8 LINEE GUIDA Synchronous Area Continental Europe Nordic ENTSO-E Voltage Range (TENSIONE) Time period for operation 0.80 pu 0.85 pu 30 minutes 0.85 pu 0.90 pu 60 minutes 0.90 pu pu Unlimited pu 1.15 pu 60 minutes 0.90 pu 1.05 pu Unlimited 1.05 pu 1.10 pu 60 minutes Great Britain 0.90 pu 1.10 pu Unlimited Ireland 0.90 pu pu Unlimited Baltic 0.85 pu 0.90 pu 30 minutes 0.90 pu 1.12 pu Unlimited 1.12 pu 1.15 pu 20 minutes 8

9 Synchronous Area Continental Europe Nordic Baltic LINEE GUIDA ENTSO-E Frequency Range (TENSIONE) Time period for operation 47.5 Hz 48.5 Hz TBD 48.5 Hz 49.0 Hz TBD 49.0 Hz 51.0 Hz Unlimited 51.0 Hz 51.5 Hz 30 minutes 47.5 Hz 48.5 Hz 30 minutes 48.5 Hz 49.0 Hz TBD 49.0 Hz 51.0 Hz Unlimited 51.0 Hz 51.5 Hz 30 minutes 47.5 Hz 48.5 Hz TBD 48.5 Hz 49.0 Hz TBD 49.0 Hz 51.0 Hz Unlimited 51.0 Hz 51.5 Hz TBD 9

10 NUOVI REQUISITI Nei regolamenti nazionali vengono aggiornati i requisiti «statici» ed aggiunti quelli «dinamici» STATICI E DINAMICI 100 % V/Vn Tipico buco di rete STATICO: contribuire alla regolazione di tensione- Cos(fi) DINAMICO: Sostenere i guasti di rete (Fault Ride- Through) Verifica di progetto e prestazioni nelle condizioni specificate sempre nell ottica del sistema di produzione (motore primo e generatore). 70 % 45 % 15 % t* t*+150 t*+700 t* Tem[pu] Duration Residual voltage Coppie di cc Buco Ripristino t [ms] 0 Le prestazioni dinamiche comportano alte sollecitazioni elettrodinamiche t[s] 10 10

11 LE REGOLE SONO I singoli stati possono stabilire regole nazionali che differiscono da paese a paese anche in funzione della connessione di rete (bassa o media tensione). NAZIONALI NON INTERNAZIONALI Sinistra: I possibili buchi di rete nei vari paesi E necessario conoscere a monte il destino finale del gruppo e le eventuali regole applicabili al fine di selezionare correttamente il sistema ovvero i singoli componenti che potrebbero essere anche sottoposti a certificazione da parte di enti terzi. 11

12 GERMANIA ENTI E La Germania sta affrontando la situazione attraverso la bdew (associazione tedesca di industrie attive nell energia e acqua), FNN e VDMA (Associazione degli Ingegneri Tedeschi). SITUAZIONE LEGISLATIVA VDMA ha aggregato i costruttori di motori endotermici e alternatori su scala internazionale per studiare i requisiti statici e dinamici ovvero quali siano le modifiche costruttive e prove per essere conformi alle richieste degli operatori di rete. Sebbene non sia stato ancora rilasciato un decreto legge, i principali costruttori di genset si stanno adoperando per certificare la costruzione da parte di laboratori quali M.O.E., TUV Sud, TUV Nord, FGH in quanto in assenza di accreditamento non sarà possibile mettere in // il gruppo alla rete dal

13 GERMANIA Fonte: BDEW MV-guideline (06/2008) and extension no. 4 (01/2013). ENTI E REQUISITI STATICI PER CONNESIONE PF = 0,95 DI MEDIA P = 100% x Pn U = 95% x Un (underexcited) Il gruppo deve essere capace di operare in regime tensione ridotta 13

14 GERMANIA Fonte: FNN LV-guideline VDE-AR-N 4105 (08/2011). ENTI E REQUISITI STATICI PER CONNESIONE DI PF = 0,90 BASSA Se > 13.8KVA: P = 100% x Pn U = 90% x Un (underexcited) Se>13.8KVA PF

15 REQUISITO DINAMICO IN GERMANIA (SOLO MEDIA TENSIONE) Il gruppo in caso di calo di tensione prolungato (30% Vn per 150 ms) - deve rimanere sincronizzato alla rete mantenendo la stabilità 15

16 RICHIUSURA SU GUASTO IN GERMANIA (SOLO MEDIA TENSIONE) 16

17 FRANCIA Legifrance del 6 marzo 2011, articoli 10 e 11 IMPIANTI > 5MW REQUISITI STATICI 17

18 FRANCIA Legifrance del 6 marzo 2011, articolo 14 Allegato J.o 38 REQUISITI DINAMICI 18

19 ITALIA Superato il periodo transitorio nel quale era applicabile l Allegato Terna A70, il 20 Dicembre 2012 l AEEG (Autorità Energia Elettrica e Gas) ha rilasciato il documento 562/12 in cui viene stabilito che le regole applicabili sul territorio nazionale sono le nuove edizioni delle CEI 0-16 (connessioni di media tensione) e CEI 0-21 (connessioni di bassa tensione). Connessioni di media tensione: per quanto concerne le macchine elettriche rotanti si fa riferimento al paragrafo a - estratto da CEI 0-16: Per i generatori rotanti sincroni ed asincroni valgono, per le combinazioni delle variazioni di tensione e frequenza, le prescrizioni dettate dalla relativa norma di prodotto (CEI ). Connessioni di bassa tensione (CEI 0-21): per quanto concerne le macchine elettriche rotanti si fa riferimento al paragrafo e pertanto a meno di costruzioni speciali è raccomandabile ridurre la potenza di targa del 15% per essere conformi alle combinazioni combinate di tensione e frequenza. MM ha coordinato con ANIE dei chiarimenti rispetto al decreto attuativo (sito AEEG/FAQ) e partecipa ad un GdL coordinato da Enel per analizzare le problematiche relative alle isole «indesiderate» (formazione e riconnessione) 19

20 LE SOLUZIONI: Il progetto garantisce produzione di energia nelle condizioni operative previste e nelle peggiori combinazioni FUNZIONAMENTO di tensione e frequenza, ad esempio funzionamento capacitivo in sottotensione e sovrafrequenza CONTINUATIVO 2 approcci per garantire la potenza erogata continuativa e transitoria: STATICO Viene sviluppato per commessa o lotto un progetto elettromagnetico conforme ai requisiti del mercato di destino finale (meno costoso ma dedicato) Si sviluppa un progetto standard generatore per codici di rete - compatibile con l inviluppo delle peggiori condizioni tale per cui la stessa costruzione è impiegabile in ogni condizione di mercato (più costoso ma standard) Sono disponibili soluzioni speciali ovvero capaci di eccedere i limiti normativi allorquando questo garantisca vantaggio competitivo al cliente. La sala prove di Arzignano è in grado di validare la costruzione dando al cliente l evidenza della conformità della macchina 20

21 LE SOLUZIONI: Le condizioni dinamiche sono transitorie ma estremamente severe in quanto le sollecitazioni elettrodinamiche FUNZIONAMENTO sono sì di picco ma con valori molto elevati di coppia elettrica e meccanica. TRANSITORIO Stante la durata dei fenomeni di guasto dell ordine delle centinaia di ms il ruolo chiave nel sistema è svolto dalla macchina elettrica - in forza del valore delle costanti di tempo rispetto a quelle del motore primo. DINAMICO Parimenti è determinante la costante di inerzia nonché la potenza di rete. Al fine di accertare la stabilità del sistema è necessario disporre di un modello accurato del sistema elettrico e meccanico. Soluzioni meccaniche «rinforzate» Impiego di regolatori digitali Misure dei parametri 21

22 ANALISI FEM DELLA CASSA A FRONTE DI FRT 22

23 REGOLATORE La serie MEC-100 è idonea ad operare entro i campi di variazione di tensione e frequenza richiesti (requisiti statici). Marelli ha inoltre sviluppato, testato e validato una Grid Code Feature (GCF - embedded) per il controllo dell eccitazione durante i buchi di tensione di rete. DIGITALE CON Gestione della potenza reattiva durante un FUNZIONALITA GRID CODE buco di tensione di rete (immagine da MEC-100 Interface System) La GCF riconosce un abbassamento anomalo di tensione di rete e gestisce l eccitazione garantendo le idonee prestazioni transitorie (requisiti dinamici). 23

24 VERIFICHE SPERIMENTALI FRT Test di c.c. c/o MM Prova di sistema 24 Ispezione ruota polare dopo prove Ispezione albero dopo prove

25 REQUISITI Tests on a MV generator winding ends indicate similar vibration amplitudes. DINAMICI: MISURA SOLLECITAZIONI IN TESTATA Vibration sensor installed on MV winding ends MM experience on marine, navy & motors is a solid baseline 25

26 RACCOMANDAZIO Le regole sono domestiche - non esiste ancora una norma comune europea NI ED AZIONI IN Il sistema di produzione deve essere conforme non il singolo componente CORSO La macchina rotante (alternatore) ed eventuale sistema di regolazione gioca un ruolo chiave. Alla luce del requisito, è possibile condurre simulazioni statiche e dinamiche rispetto al comportamento della macchina rotante e del sistema (stabilità dinamica) E necessario validare le simulazioni con prove ed eventuali certificazioni per «famiglia». Per i casi più severi sono necessarie delle modifiche costruttive per poter sostenere con efficacia sia il funzionamento in condizioni statiche «estreme» sia i requisiti dinamici. MM offre soluzioni per ogni situazione 26

27 FINO A 1 MVA 27

28 DA 1 A 2 MVA 28

29 FINO A 7 MVA Marelli è un leader indipendente e flessibile nel mercato globale delle macchine rotanti impianti di cogenerazione negli ultimi 5 anni 29

30 GRAZIE DELL ATTENZIONE! TRADITION & INNOVATION 30

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32 ASCOMAC Federazione Nazionale Commercio Macchine Roma Via Isonzo, 34 Tel (r. a.) - Fax 06 ascomac@ascomac.it web: ASCOMAC SERVIZI SRL Roma Via Isonzo, ascomacservizi@ascomac.it web: 32