L integrazione delle fonti rinnovabili non programmabili e della generazione distribuita nel sistema elettrico

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1 L integrazione delle fonti rinnovabili non programmabili e della generazione distribuita nel sistema elettrico Milano, 6 febbraio 2014 Direzione Mercati Unità Produzione di energia, fonti rinnovabili ed efficienza energetica Autorità per l energia elettrica e il gas 1 di 27

2 MW Potenza efficiente lorda da fonti rinnovabili in Italia dal 1996 a oggi Impianti termoelettrici da biomasse e rifiuti (*) Impianti fotovoltaici Impianti eolici Impianti geotermoelettrici Impianti idroelettrici (*) A partire dall'anno 2005, la potenza degli impianti termoelettrici alimentati da biomasse e rifiuti comprende solo gli impianti con utilizzo prevalente di biomasse e rifiuti e non anche gli impianti termoelettrici con utilizzo marginale di biomasse e rifiuti di 27

3 Produzione lorda da fonti rinnovabili in Italia dal 1996 a oggi Impianti termoelettrici da biomasse e rifiuti Impianti fotovoltaici GWh Impianti eolici Impianti geotermoelettrici Impianti idroelettrici di 27

4 Introduzione - 1 Il rapido sviluppo degli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili richiede necessariamente un altrettanto rapida evoluzione regolatoria affinché tali impianti possano essere integrati nel sistema elettrico e possano avere una penetrazione crescente nel tempo e sostenibile. In questo contesto, l obiettivo dell Autorità in relazione alle fonti rinnovabili (soprattutto non programmabili) elettriche è quello di promuovere una piena integrazione degli impianti alimentati da tali fonti nel sistema elettrico affinché la loro penetrazione possa crescere nel tempo mantenendosi però sostenibile, garantendo la sicurezza del sistema elettrico medesimo. 4 di 27

5 Introduzione - 2 Tale obiettivo si può raggiungere operando in maniera coordinata su due aspetti: lo sviluppo delle infrastrutture di rete, ove necessario; le modalità di gestione delle reti, ovvero il dispacciamento, promuovendo interventi che riguardino sia i gestori di rete che i produttori. Occorre un sistema in cui anche le reti di distribuzione, in particolare quelle dove coesistono produzione e carico, progressivamente da passive diventano attive (smart grid). Analoghe considerazioni devono valere per la gestione degli impianti di produzione: non è più possibile escludere dall obbligo di essere attivi gli impianti di piccola taglia (connessi alle reti di bassa e media tensione) poiché la somma delle potenze installate è ormai tutt altro che trascurabile. 5 di 27

6 Sviluppo delle infrastrutture di rete Lo sviluppo delle infrastrutture di rete persegue diversi obiettivi che vanno dalla realizzazione di nuove infrastrutture all adeguamento delle infrastrutture esistenti al fine di modificarne le modalità di gestione (ad esempio trasformazione di reti passive in reti attive, ecc.). L Autorità, nell ambito dei propri poteri per lo più di natura tariffaria, sta cercando di promuovere (seppur in via sperimentale) l accelerazione nella realizzazione delle reti o degli elementi di rete nelle zone più critiche. In relazione alle smart grids, l Autorità ha già promosso 8 progetti dimostrativi su reti reali, attualmente in corso. Infine, occorre valutare la realizzazione di sistemi di accumulo che consentano di sfruttare al meglio la rete disponibile. 6 di 27

7 Problemi riscontrati in tema di dispacciamento Il forte sviluppo delle fonti rinnovabili non programmabili sta comportando il manifestarsi di problematiche tecniche (che possono mettere in crisi la sicurezza del sistema) ed economiche, in parte associate all aleatorietà delle fonti. In ordine di criticità: 1. l influenza sui sistemi di difesa; 2. l influenza sull approvvigionamento di risorse, sia nella fase di programmazione del Mercato per il Servizio di Dispacciamento (MSD), sia nella fase di gestione in tempo reale del medesimo mercato (denominata Mercato di bilanciamento o MB ). Le situazioni potenzialmente più critiche si possono presentare nei periodi diurni estivi dei giorni di basso carico (quali le festività), in cui è molto elevata la produzione da fotovoltaico. 7 di 27

8 L influenza sui sistemi di difesa Gli impianti di generazione distribuita, in particolare i fotovoltaici, presentano ancora sistemi di protezione tarati in modo da prevederne la disconnessione ogniqualvolta la frequenza fuoriesca dall intervallo 49,7 Hz - 50,3 Hz. In caso di grave incidente di rete con variazione di frequenza significativa, si verificherebbe una perdita di generazione pari all intera generazione distribuita (effetto domino ), rendendo di fatto necessaria l attivazione del piano di alleggerimento del carico. Per questo l Autorità ha previsto, anche per la generazione distribuita, l obbligo di modificare le tarature dei sistemi di protezione in modo da prevederne la disconnessione ogni qualvolta la frequenza fuoriesca dall intervallo 47,5 51,5 Hz. 8 di 27

9 L influenza sull approvvigionamento di risorse su MSD - 1 L influenza sull approvvigionamento di risorse su MSD trae origine da due elementi: a) i profili di produzione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili modificano significativamente l andamento dei carichi orari zonali da soddisfare tramite generazione da impianti programmabili direttamente connessi alla RTN; b) la carenza di informazioni aggiornate circa il livello e la localizzazione degli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili e circa il suo effettivo profilo di produzione orario zonale non consente né di prevedere adeguatamente la produzione di tali impianti da offrire sul Mercato del Giorno Prima (MGP) né di prevedere adeguatamente i fabbisogni orari zonali residui ai fini dell approvvigionamento di risorse nella fase di programmazione di MSD. 9 di 27

10 L influenza sull approvvigionamento di risorse su MSD (tema a)) - 2 L elevata penetrazione di impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili comporta la riduzione dei carichi residui, con il conseguente incremento delle difficoltà di costituzione dei margini di riserva necessari per l aleatorietà della fonte e del carico. Per quanto riguarda gli impianti eolici, nelle aree in cui la fonte risulta disponibile soprattutto nelle ore notturne, l incremento della produzione eolica accentua progressivamente la distanza tra il minimo carico notturno e il massimo carico mattutino: distanza raccordata dalla rampa di presa di carico mattutina. Invece, in relazione agli impianti fotovoltaici, essendo la produzione interamente concentrata nelle ore di luce, l aumento di tale produzione accentua progressivamente la distanza tra il minimo carico diurno e il massimo carico serale: distanza raccordata da una rampa di presa di carico serale più ripida della rampa di presa di carico mattutina. 10 di 27

11 L influenza sull approvvigionamento di risorse su MSD (tema a)) - 3 Al fine di inseguire le rampe (serale e mattutina) risultano necessarie azioni rapide di bilanciamento realizzate da impianti programmabili con elevate capacità di modulazione, rapidi tempi di riposta e trascurabili vincoli di permanenza in servizio notte/giorno. Le risorse attualmente utilizzate per questo servizio sono le unità idroelettriche di produzione e pompaggio, che hanno sia potenzialità di bilanciamento in riduzione nelle ore notturne e di minimo carico diurno che potenzialità di bilanciamento in aumento nelle ore di massimo carico mattutino e nelle ore di massimo carico serale. 11 di 27

12 CONTINENTE: 2010 VS MARZO Giorni lavorativi Giorni festivi 12 di 27

13 SUD: 2010 VS MARZO - GIORNI LAVORATIVI Giorni lavorativi Giorni lavorativi 13 di 27

14 SUD: 2010 VS 2013 MARZO - GIORNI FESTIVI Giorni festivi Giorni festivi 14 di 27

15 L influenza sull approvvigionamento di risorse su MSD (tema b)) - 4 Con riferimento al punto b), la carenza di serie storiche, la mancanza di penalizzazioni in caso di sbilanciamenti e le potenziali inefficienze dei sistemi di previsione, aggravano i problemi derivanti dall aleatorietà delle fonti e contribuiscono a sottostimare la produzione da queste fonti e a incrementare l errore di previsione di Terna ai fini dell approvvigionamento di risorse per il dispacciamento. Ne consegue che: la sistematica sottostima della produzione da fonti rinnovabili non programmabili ai fini delle offerte su MGP rallenta l espansione dell offerta concorrenziale su tale mercato; l incremento dell errore di previsione di Terna dei fabbisogni orari zonali residui spinge Terna ad approvvigionare maggiori margini di riserva. A parità di altri fattori, ciò implica un incremento dei costi dell attività di dispacciamento, oltre che una loro rilevante variabilità (e quindi scarsa prevedibilità). 15 di 27

16 Se si continuasse come in passato occorrerebbe approvvigionarsi di una sempre crescente capacità di riserva (che può essere garantita da impianti termoelettrici e idroelettrici a serbatoio) per coprire le ripide rampe di carico accentuate dal venir meno del fotovoltaico nelle ore serali e, in alcune zone, dal venir meno dell eolico nelle ore mattutine nonché per compensare l indisponibilità delle fonti aleatorie; il che comporterebbe un continuo aumento dei costi di dispacciamento. In più, se l energia elettrica prodotta dalle fonti rinnovabili non programmabili non venisse offerta nei mercati dell energia, questi ultimi non potrebbero trarre beneficio dai costi variabili più bassi che contraddistinguono gli impianti eolici e fotovoltaici. 16 di 27

17 Diventa quindi doveroso fare in modo che anche gli impianti alimentati dalle fonti rinnovabili non programmabili partecipino attivamente al funzionamento del sistema elettrico, sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista economico. Al tempo stesso è importante fare in modo che i mercati e la regolazione del servizio di dispacciamento consentano di sfruttare le potenzialità e le caratteristiche di tali impianti e che i gestori di rete possano avvalersi di tali impianti per la gestione delle reti elettriche. Ciò consentirebbe l ulteriore diffusione delle fonti rinnovabili non programmabili e della generazione distribuita, garantendo allo stesso tempo la sicurezza del sistema elettrico. 17 di 27

18 Cosa è stato fatto - 1 Inizialmente, per i soli impianti eolici di maggiore potenza e di nuova realizzazione, è stata prevista l obbligatorietà della prestazione di alcuni servizi di rete, tra cui la riduzione di potenza in caso di necessità e l insensibilità ai buchi di tensione. E stato anche reso obbligatorio l adeguamento degli impianti al fine di renderli monitorabili da parte di Terna. Poi è stata resa obbligatoria l installazione, sugli impianti di generazione distribuita, di dispositivi per prevenire la disconnessione a seguito di esigue variazioni della frequenza di rete - evitando i problemi di sicurezza causati dal repentino venir meno della piccola generazione, ormai non più trascurabile -, ma anche per consentire la prestazione di servizi di rete che potrebbero diventare rilevanti nei prossimi anni. 18 di 27

19 Cosa è stato fatto - 2 Si è poi cercato di promuovere migliori previsioni dell energia elettrica immessa in rete, oggi possibili, per evitare che i costi dovuti alla scarsa prevedibilità continuino a incidere sulla generalità dei consumatori. L intervento ha voluto attribuire ad una parte degli sbilanciamenti (la differenza tra immissioni reali e programmate) il loro valore di mercato e non più, come prima, il prezzo zonale orario, evitando quindi di caricare le differenze di prezzo, positive o negative, su tutta la collettività. Il valore degli sbilanciamenti non dipende dalla fonte né dalla tecnologia e deve quindi essere inteso come prezzo di mercato di tale energia, non come uno strumento penalizzante nel caso in cui non vengano rispettate le previsioni di immissione. 19 di 27

20 Cosa è stato fatto - 3 Per quanto riguarda gli sbilanciamenti, i corrispettivi già oggi vigenti per le unità di produzione non abilitate si applicano esclusivamente alla quota dello sbilanciamento effettivo che eccede il 20% del programma vincolante modificato e corretto del punto di dispacciamento; all interno del 20% i corrispettivi di sbilanciamento sono pari al prezzo zonale orario, allocando quindi in capo alla collettività le differenze rispetto alla valorizzazione dell energia in tempo reale. E stato approvato l Allegato A72 di Terna, relativo alla Procedura per la Riduzione della Generazione Distribuita in condizioni di emergenza del Sistema Elettrico Nazionale (RIGEDI). La riduzione trova applicazione solo qualora è a rischio la sicurezza del sistema elettrico nazionale e non sono possibili altre azioni. Tale Allegato è ora in corso di nuova revisione. 20 di 27

21 Cosa occorre fare E in corso una generale revisione della disciplina del dispacciamento tenendo conto del nuovo contesto strutturale e di mercato, in corso di rapido mutamento, e delle conseguenti maggiori esigenze di flessibilità del sistema. Ciò potrebbe consentire di meglio valorizzare (anche economicamente) i servizi utili per il sistema elettrico che gli impianti (anche quelli non programmabili) possono fornire, compresi quelli connessi alle reti di media e bassa tensione che sono sempre stati esclusi dalla fornitura dei servizi di dispacciamento. 21 di 27

22 Il DCO 354/2013/R/eel - 1 L Autorità ha inteso avviare un dibattito su tematiche che comporteranno un cambiamento radicale nelle modalità di gestione delle reti di distribuzione (e, per alcuni aspetti, del complessivo sistema elettrico). Occorre effettuare approfondimenti in relazione alla futura gestione delle reti di distribuzione per valutare se e come definire una regolazione per il servizio di dispacciamento che coinvolga gli impianti di produzione e i clienti finali connessi a tali reti: sfruttando appieno (e non solo tramite automatismi) le potenzialità dei dispositivi che già dal 2012 devono essere obbligatoriamente installati sugli impianti di produzione analizzando, tra i diversi possibili modelli di dispacciamento, quello che potrebbe essere utilmente sperimentato e implementato nel contesto italiano. 22 di 27

23 Il DCO 354/2013/R/eel - 2 Gli approfondimenti devono anche permettere di individuare le soluzioni più efficaci e più efficienti che consentano di garantire l esercizio in condizioni di sicurezza del sistema elettrico a minimo costo pur in presenza di un aumento della diffusione degli impianti di generazione distribuita e delle fonti rinnovabili non programmabili. Tuttavia non è scontato che la soluzione migliore per il sistema elettrico consista nel prevedere che tutti i servizi di rete siano forniti dalla generazione distribuita: infatti, potrebbe rivelarsi più efficiente che alcuni di essi continuino ad essere forniti dagli impianti termoelettrici e idroelettrici (ivi inclusi quelli di pompaggio) di elevata taglia. 23 di 27

24 Il DCO 354/2013/R/eel - 3 Occorre quindi valutare, per ogni servizio di rete, quale potrebbe essere la soluzione ottimale, sia dal punto di vista tecnico sia dal punto di vista economico. Al riguardo, occorre anche distinguere tra servizi di rete globali (cioè necessari per il funzionamento in sicurezza del sistema elettrico nel suo complesso) e servizi di rete locali (cioè necessari per il funzionamento in sicurezza delle reti di distribuzione) per i quali la generazione distribuita potrebbe avere un ruolo rilevante, ferme restando le inevitabili necessarie correlazioni. Il Pubblico dibattito è basato su uno studio condotto dal Politecnico di Milano per conto dell Autorità. 24 di 27

25 Il DCO 354/2013/R/eel - 4 Nello studio vengono individuate le risorse per il dispacciamento che potrebbero essere fornite dalle fonti rinnovabili non programmabili e dalla generazione distribuita o dai carichi connessi alle reti di distribuzione, nonché i requisiti associati a tali funzioni suddividendoli tra requisiti di natura tecnica che dovrebbero o potrebbero essere resi obbligatori e altri servizi che invece dovrebbero o potrebbero essere selezionati tramite procedure di mercato. Inoltre vengono analizzati criticamente i diversi modelli possibili per l erogazione del servizio di dispacciamento sulle reti di distribuzione (fino ad oggi non interessate da tale servizio) e, per ciascuno di essi, sono ipotizzate possibili modalità di selezione e di erogazione dei servizi e delle prestazioni necessarie. 25 di 27

26 Il DCO 354/2013/R/eel - 5 Si evidenzia che non tutti i modelli di dispacciamento presentati sono compatibili con le normative oggi vigenti, in relazione alla definizione di dispacciamento, alla conseguente concessione a Terna per lo svolgimento di tale attività e alle normative alla base della vigente disciplina dei mercati elettrici. Il percorso intrapreso dall Autorità quindi ha l obiettivo di sfruttare al meglio le potenzialità offerte dalle fonti rinnovabili non programmabili e dalla generazione distribuita, un potenziale oggi ancora non utilizzato in modo ottimale. 26 di 27

27 Grazie per l attenzione Autorità per l energia elettrica e il gas Direzione mercati Unità Produzione di energia, fonti rinnovabili ed efficienza energetica Piazza Cavour, Milano mercati@autorita.energia.it Tel: Fax: di 27