Nuovi scenari di sviluppo dell automazione e della generazione diffusa e occasioni

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1 Nuovi scenari di sviluppo dell automazione e della generazione diffusa e occasioni per l industria l industria LA VERSATILITA COSTRUTTIVA DELLE CABINE ELETTRICHE PER LA DISTRIBUZIONE SECONDARIA MT NELLE SMART GRIDS 1

2 Intervento a cura di Mario Melodia Amministratore Unico C.E.P. Srl Calatafimi Segesta (TP) 2

3 Attività Produzione di cabine elettriche prefabbricate, di quadri M.T. sia in aria che isolati in SF6, quadri b.t. Dipendenti 35 Addetti Fatturato 16 Milioni di Euro previsto al 31/12/2010 Certificazioni Sistema Qualità aziendale secondo lo standard della norma UNI EN ISO 9001:2000 e ISO 14001:2004; Enel per le cabine e i quadri MT; Ministero LL.PP. Servizio Tecnico Centrale; Sede Calatafimi Segesta (TP) 3

4 Ormai è chiaro che il concetto di smart grid è nato per trasformare, radicalmente, il sistema elettrico mediante l utilizzo di tecnologie di comunicazione avanzate, controlli automatici e la loro integrazione con le tradizionali tecnologie elettromeccaniche. Nel nostro caso le nuove cabine elettriche che rappresentano la maggior parte dei componenti di potenza di qualsiasi modello di Smart Gid Grid possono dare un contributo per evitare, quanto più possibile, l insorgere di blackout, ridurre il consumo di energia e i picchi di carico ma soprattutto favorire la diffusione e accogliere la penetrazione della generazione distribuita e in particolare quella da fonte intermittente. 4

5 Avremo dunque, un sistema intelligente e attivo nel quale coesisteranno, come avviene attualmente nella trasmissione, sia le unità di generazione che i carichi. Quindi occorrerà integrare le attuali reti di distribuzione con architetture di rete e cabine elettriche non più tradizionali avvantaggiandosi i delle possibilità oggi consentite dalle moderne tecnologie informatiche e delle telecomunicazioni, al fine di acquisire la nuova funzione di scambio non solo di potenza ma anche di informazione. 5

6 In sostanza, le Smart Grid dovranno applicare all energia gli stessi principi che sono alla base della società dell informazione informazione. Non sarà certo possibile cambiare la rete dall oggi al domani. Nel nostro caso, ed è questo il tema del contributo di CEP al dibattito, non si tratta soltanto di cambiare nelle cabine i cavi, i trasformatori, i quadri MT/bt, cioè i componenti base. Bisognerà anche cambiare qualcos altro l come la gestione di essi, i software, la filosofia del controllo e le logiche di protezione. Questo è l obiettivo: adattare e adoperare strumenti di Information & Communication Technology, che esistono già, ma che finora non sono stati applicati al sistema cabina immaginando oggi una cabina idonea per domani. 6

7 Oggi in Italia complessivamente vi sono circa cabine MT/bt in funzione. Di cui circa sono al servizio della Rete di distribuzione secondaria e circa di esclusivo utilizzo di privati. Proviamo dunque con l assetto tecnico normativo attuale a tracciare i connotati di questo nuovo prodotto più sotto l aspetto meramente costruttivo che sotto l aspetto delle logiche da applicare nell Information & Communication Technology. Le principali norme di riferimento prese in considerazione sono: 7

8 Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo. CEI EN /CEI202/CEI 17103, alungo non attuata a livelloll nazionale pone l accento sulla certificazione che non è certo volontaria ma obbligatoria per un costruttore di cabine elettriche ed impone particolari i standard d tra cui i più salienti: classe termica (maggiore superficie di aerazione) ed arco interno (quindi quadri totalmente isolati in SF6 resistenti ad arco interno). 8

9 CEI 016, per migliorare il servizio della qualità dell energia è stata riconosciuta come norma cogente la CEI 016 che introduce l utilizzo dell interruttore MT per qualsiasi potenza. Auspichiamo che quanto prima decada la deroga transitoria i per l utilizzo di sezionatori sotto carico valvolati per cabine esistenti fino a 400 kva. Possiamo infine dire che è prevista l implementazione di quadri MT Tipo DY800 anche per la connessione dei produttori conformemente alla CEI

10 Il Nuovo D.M. 14 Gennaio normasull edilizia. i Dà nuova luce alla cabina dandogli robustezza ed affidabilità. Bisognerebbe al contempo introdurre un nuovo sistema di approccio per l accesso ai locali che saranno costruiti solo per il contenimento delle apparecchiature. Le manovre quindi potranno avvenire dall esterno della cabina, le stesse saranno seminterrate garantendo minore ingombro e volumetria. 10

11 Il DM 29/05/2008 (DPA) introduce il problema della compatibilità elettromagnetica ti anche per le cabine elettriche nonché per sue aree di influenza. Il problema non è nuovo per le utility che già da tempo hanno espresso sensibilità al riguardo. La soluzione immediata è quella della schermatura delle cabine esistenti con lastre di alluminio. 11

12 I riferimenti normativi e tecnici citati se applicati oggi alla lettera introducono consistenti novità sul prodotto finito che dobbiamo immaginare, modificando e migliorando di molto già lo stato dell arte attuale. E certo che si tratta di un passaggio epocale per le cabine che, se non verrà condiviso i dalle Uili Utility per la Distribuzioneib i dell energia, che rappresentano circa l 80% del parco cabine italiane, non potrà mai essere implementato. 12

13 Cioè il ragionamento non andrà fatto per le nuove cabine (circa 600/1000 per anno) che già saranno idonee alle smart grid e quindi un nuovo prodotto finito con un costo di mercato definito, in seguito regolamentato dalla legge di mercato della domanda e dell offerta offerta. Il problema sarà per le cabine esistenti che dovranno essere adeguate all uso delle smart grid con evidente ricaduta del costo da parte delle Utility sul costo dell energia rigirato all utente finale. Quindi è auspicabile che l Autorità dell energia, oltre agli attuali incentivi a progetto pilota (vedasi ARG/el 39/10), mediante un sistema virtuoso di incentivazioni promuova gradualmente l adeguamento delle cabine esistenti ti e comunque non tuttett ma solo di quelle in prossimità dei maggiori punti di produzione dell energia e/o di utilizzo della rete per densità di popolazione ovvero nelle grandi città. 13

14 Ammodernare e concepire le cabine per le smart grid significa quindi indirizzarle verso una maggiore: Affidabilità Le cabine devono avere come obiettivo la robustezza ai vari disturbi. A tal fine la cabina deve essere in grado di monitorare e tempestivamente rilevare elementi critici, in modo tale da poter effettuare in modo automatico opportuni interventi. Per robustezza intendiamo anche la robustezza elettrica cioè l utilizzo di quadri MT resistenti all arco interno che a loro volta sono dotati di terminali MT per l ammarro dei cavi di tipo sconnettibile. 14

15 I quadri MT dovranno essere motorizzati e verranno inseriti nel vano consegna energia dell Ente erogatore, quadri compatti ed isolati in gas completi di TA e TV per la misura dell energia. 15

16 Efficienza Le cabine devono essere in grado di controllare i costi e ridurre la perdita di energia durante il processo di trasformazione così dovranno essere attivati efficienti sistemi di controllo dei parametri elettrici della cabina ma anche dello stato fisico dei componenti meccanici della stessa. Questo obiettivo è anche raggiungibile g mediante l utilizzo di trasformatori MT di nuova costruzione. 16

17 Ad esempio la nuova unificazione europea va verso la riduzione delle perdite nei trasformatori di distribuzione con la Norma EN Le novità introdotte in merito alle classi stabiliscono i limiti delle perdite. L impatto economico determinato dalla scelta di macchine con perdite in accordo alla Norma, rileva che la valutazione economica dell investimento nella maggioranza dei casi ha anche il minore costo attualizzato. La convenienza è tanto maggiore quanto maggiore è il costo attribuito alle perdite e, quindi, in ultima analisi, quanto maggiore è il costo dell energia. 17

18 L impiego di trasformatori efficienti si giustifica quindi non solo in termini i energetici ma anche in termini di convenienza dell investimento. Naturalmente la loro efficienza dipenderà anche dal loro declassamento cioè dall utilizzo degli stessi in condizioni di stress termico. E evidente percio che le nuove cabine seppur compatte dovranno dedicare molta attenzione al fenomeno dello smaltimento termico. 18

19 Sicurezza Le cabine devono presentare caratteristiche di robustezza agli interventi esterni, sia di tipo fisico quindi non porte in VTR e/o comunque resistenti all urto meccanico (per es., eventi naturali o atti vandalici/terroristici) sia di tipo informatico cioè devono avere evoluti sistemi di autorizzazione e autenticazione in modo tale che solo persone autorizzate possano effettuare interventi di controllo. Sostenibilità Obiettivo fondamentale delle cabine per le smart grid deve essere il raggiungimento del minor impatto ambientale e architettonico possibile, ovvero anche con l utilizzo di componenti riciclabili. 19

20 Monitoraggio, automazione e controllo di una cabina elettrica Nell ambito delle protezioni di cabina avanzata, occorreranno infatti i sistemi a relè di protezione che devono anche garantire funzioni di supervisione, i autodiagnosi, imonitoraggio, i misura al tempo stesso. 20

21 Tutto ciò è già applicabile anche ai quadri di media tensione di una cabina così come avviene già per la riduzione della durata delle interruzioni tramite l impiego di telecontrollo per la rete di bassa tensione. In una sperimentazione di Enel Distribuzione, in accordo con le direttive dell Autorità per l Energia Elettrica e il Gas (AEEG), eccellenti risultati si sono ottenuti in termini di riduzione della durata cumulata delle interruzioni conseguenti all impiego del telecontrollo della rete di media tensione implementando semplicemente un sistema di telecontrollo per la rete BT. Infine l utilizzo, ad esempio, di quadri MT Enel di Tipo DY800 nelle loro varie funzioni, se inserito nelle attuali reti MT di distribuzione secondaria darebbe già un apporto al miglioramento della qualità dell energia fino al 40%. 21

22 Infine possiamo sintetizzare così: Non si avrebbe nessun vano manovre all interno della cabina per l operatore. Per lo più il comando e le manovre avverranno in remoto. 22

23 Zero inquinamento ambientale con la schermatura di porte e finestre fino all utilizzo di tramezzi se occorreranno in materiale anamagnetico. 23

24 Zero costi di manutenzione e maggiore protezione per l operatore con quadri totalmente isolati in gas 24

25 e trasformatori ermetici con attacchi sconnettibili lato bassa e media, con perdite ridottissime. 25

26 Sicurezza, efficacia i ed efficienza i del Sistema Information & Communication Technolology per il comando e la gestione di tutti i componenti elettromeccanici della cabina stessa. 26

27 Quindi le smart grid rappresentano una rivoluzione nella distribuzione dell energia? Sono questi i requisiti che le nuove cabine per le smart grid dovranno soddisfare. I nuovi scenari di sviluppo e le occasioni i per l industria i ci chiamano a raccogliere la sfida! Noi in C.E.P. ne siamo convinti! Ora attendiamo fiduciosi i i che le maggiori i Utility in accordo con l Autorità per l Energia implementino rapidamente questo sistema. 27

28 Grazie per l l attenzione i 28