Il Sistema di Distribuzione dell Energia Elettrica Roberto Faranda Dipartimento di Energia, Via La Masa, 34 (Bovisa)

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1 Il Sistema di Distribuzione dell Energia Elettrica Roberto Faranda Dipartimento di Energia, Via La Masa, 34 (Bovisa)

2 Caratteristiche dell energia elettrica 2 Perché l uso dell Energia Elettrica è così esteso: Facilità e alto rendimento di conversione Distribuzione capillare Generazione economica centralizzata Utilizzo di fonti primarie altrimenti non sfruttabili Utilizzo sempre crescente Il 25% della popolazione mondiale consuma il 75% dell energia consumata dal globo (2004)

3 Consumo energia nel mondo 3 Il mondo è fossile-dipendente. Il petrolio, carbone e gas naturale coprono circa l'87% della domanda energetica mondiale, il resto è coperto da rinnovabili e nucleare. Ripartizione % consumi totali di energia del 2010 per fonte

4 Consumo di Energia Elettrica e PIL (Italia) 4

5 Caratteristiche dell energia elettrica 5

6 Produzione energia elettrica dal

7 Produzioni e consumi in Italia 7

8 Produzioni e consumi in Italia 8

9 Interconnessione Saldo Estero [GW] 9

10 Andamento del fabbisogno di energia elettrica GIORNALIERA 10 Grazie a tutte le informazioni necessarie al controllo in sicurezza del sistema elettrico a kv (telemisure e telesegnalazioni) è possibile la gestione in tempo reale del sistema elettrico, finalizzata a garantire, in ogni istante e con prefissati livelli di sicurezza, l'equilibrio tra produzione e fabbisogno di energia elettrica. Il grafico riportato sul sito presenta le due seguenti curve: previsione del fabbisogno nazionale (curva verde) elaborata il giorno prima sulla base dei valori di consumo relativi a giorni analoghi di periodi precedenti, tenendo conto delle variabili che influenzano la richiesta di energia elettrica quali i fattori meteorologici e climatici e le componenti socioeconomiche; consuntivo provvisorio del fabbisogno nazionale (curva rossa) elaborata in base alle informazioni acquisite dal sistema di controllo, per una quota corrispondente approssimativamente all'89% e in base a stime fuori linea, per la parte rimanente. I dati numerici e il grafico del fabbisogno si aggiornano automaticamente ogni 15 minuti

11 Andamento del fabbisogno di energia elettrica GIORNALIERA 11

12 Le risorse non rinnovabili 12

13 Con anche le risorse rinnovabili 13

14 Effetto delle produzione fotovoltaica 14 Transiti di energia RTN->Enel D-MT: prelievi vs immissioni

15 Prezzi orari del mercato elettrico (1 trim ) Influenza del fotovoltaico 15

16 Le linee elettriche 16 Struttura generale di un sistema elettrico di potenza, di tipo trifase. Si fa riferimento ad un unico generatore e si adotta la schematizzazione unifilare per la rappresentazione dei conduttori.

17 Le linee elettriche - funzioni 17 Produzione di energia elettrica mediante centrali di vario genere, funzionanti a tensione non molto elevata, per problemi di isolamento degli alternatori.

18 Le linee elettriche - funzioni 18 Trasmissione dell energia elettrica, ossia il trasporto di notevoli quantità di energia a grandi distanze e con valori elevati di tensione, mediante linee aeree o in cavo. L1 rappresenta una linea di trasmissione ed L2 una linea di trasmissione secondaria.

19 Le linee elettriche - funzioni 19 Distribuzione è un ulteriore livello del trasporto dell energia ed interessa il collegamento tra le stazioni, le cabine e le utenze. Si distingue una distribuzione in media tensione (MT) svolta dalla linea L3 ed una in bassa tensione (BT), propria delle linee L4. Nelle zone ad elevata densità di utenza queste linee sono generalmente in cavo.

20 Le linee elettriche - funzioni 20 Utilizzazione dell energia elettrica, ossia la trasformazione di tale energia in una forma adatta ad utilizzazioni civili ed industriali. Si distinguono le utenze alimentate in AT (U1), in MT (U2) e in BT (U3). La consegna dell energia elettrica viene effettuata in AT o MT solo per le utenze più importanti (utenze industriali). Per le utenze minori, quali officine o utenze domestiche, le cabine garantiscono una tensione concatenata nominale di circa 400 V oppure una tensione fase neutro di 230 V.

21 Rete elettrica AT 21 Trasmissione magliata Subtrasmissione magliata o radiale Distribuzione primaria radiale (anello) Distribuzione secondaria radiale Diversi gradi di affidabilità, di complessità di controllo, di trasparenza nell utilizzo.

22 Vantaggi della magliatura delle reti 22 o Diminuzione del rapporto tra potenza massima e somma delle singole potenze dei singoli sistemi (aggregazione dei carichi) o Facilità di previsione dei carichi o Possibilità di impiegare unità di produzione più potenti e efficienti o Possibilità di diminuire la riserva o Sfruttamento dello sfasamento temporale dei picchi nei diversi paesi

23 Interconnessioni Nord Italia 23

24 Confronto tecnico economico AC vs DC 24 In generale il trasferimento di energia elettrica tra due punti, nei sistemi elettrici di potenza può avvenire nei seguenti tre modi: corrente continua (DC) a un filo o a due fili; corrente alternata (AC) a frequenza industriale (50 Hz per l Europa, 60 Hz per gli USA) di tipo monofase (2 fili) o trifase (3 fili). Il confronto tra i pesi di materiale conduttore è uno dei criteri che determina la convenienza economica della linea. Infatti, il peso del conduttore incide sia sul costo proprio dei conduttori che su quello dei sostegni, della posa in opera della linea, etc. Il confronto tra i sistemi di trasmissione deve essere effettuato a parità: di potenza trasmessa, di tensione di trasmissione, di lunghezza di linea, di potenza dissipata sulla linea e di conduttore (quindi stesso peso specifico e resistività).

25 Confronto tecnico economico CA/CC 25 c.c. c.a. 1 filo 2 fili Monof. Trif. n k 1 1 (cosj) 3cosj (n/k) /(cosj) 2 3/(cosj) 2 n G G0 k 2

26 Collegamenti in corrente continua 26 Vantaggi della soluzione HVDC Una linea DC ha un costo di investimento inferiore rispetto ad una linea AC della stessa capacità di trasporto (nonostante il costo superiore delle stazioni AC/DC). Si ha una lunghezza minima alla quale il costo di un impianto DC equivale a quello di un impianto in AC di pari potenza. Attualmente per impianti in alta tensione (400kV AC o kV DC) con capacità di trasporto superiore al migliaio di MW, questa distanza critica è di circa km. Svantaggi della soluzione HVDC Le stazioni di conversione sono più complesse delle stazioni tradizionali AC in AT; è anche più complesso il sistema di controllo e regolazione delle stesse.

27 Collegamenti in corrente continua 27

28 Confronto tecnico economico 28 Attualmente la trasmissione di energia elettrica a tensione 220kV - 380kV si effettua con linee aeree trifasi; la corrente continua è stata adottata, per esempio, per l attraversamento di tratti di mare con cavo sottomarino (Toscana - Corsica - Sardegna a 200kV, Inghilterra - Francia, fiordi norvegesi, etc.).

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