Sistemi fotovoltaici

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1 Sistemi fotovoltaici e connessione in rete Roberto Caldon Università degli Studi di Padova

2 Contrastanti esigenze della GD e della rete Da parte dei Produttori: Poter collegare senza formalità aggiuntive le generazioni distribuite presso gli utenti sulla base del semplice principio plug and play. Da parte dei Distributori: Poter mantenere l affidabilità e la qualità delle forniture elettriche acquisite con un secolo di funzionamento passivo.

3 Impatto della GD sulla rete di distribuzione Difficoltà di monitoraggio delle condizioni di funzionamento del sistema di distribuzione con utenze attive e passive difficilmente prevedibili (intermittenti, difficilmente modulabili) Alterazione dei flussi di potenza nelle linee di distribuzione radiali Possibili congestioni delle singole linee Alterazione dei profili di tensione lungo le linee di distribuzione Aumento delle correnti di cortocircuito e delle sollecitazioni sui componenti Perdita di selettività delle protezioni di rete Mancato riconoscimento di funzionamenti anomali (guasti ad elevata impedenza, esercizio di porzioni di rete in isola) Inquinamento armonico nelle reti di distribuzione Perdita di efficacia di procedure sviluppate nell ipotesi di reti senza generazione (es. rilev. tronco guasto)

4 Tensione al nodo [p.u.] Alterazione dei profili di tensione HV network 1,15 CP 1,10 Linea 1 (configurazione attiva) CUB1 00 CUB2 1,05 Vmax = 1,05 p.u. Scenario 5 linea 1 Scenario 5 linea ,00 0,95 Linea 2 (configurazione passiva) Vmin = 0,95 p.u. Limite sup Limite inf , Distanza da CP Linea 2 Porzione di rete passiva Linea 1 Porzione di rete con GD

5 Perdita di selettività nelle protezioni di linea

6 Le reti attive : nuove modalità di controllo e gestione Rete di trasporto (AT) Rete di distribuzione (MT) Centro di controllo Gestione bidirezionale dei flussi di potenza attraverso le rete AT rendendo la rete MT attiva o passiva (programmi di scambio AT/MT); ~ ~ ~ ~ Sistemi di protezione, controllo e automazione di ulteriore generazione: Elaborazione di grande quantità di dati (misure, informazioni di mercato, stato di funzionamento degli impianti) per un ottimale gestione del dispacciamento e del mercato dell energia e del mercato dei servizi ancillari

7 L evoluzione delle reti di energia OGGI Controllo centralizzato Flusso di energia unidirezionale Limitata interazione con i carichi locali DOMANI Controllo delocalizzato Flussi di energia multi direzionali Possibilità di interazione con i carichi Segnali di prezzo/volume in real-time

8 Oggi la connessione alla rete dei sistemi fotovoltaici richiede il rispetto di: Regole per la connessione Tecniche Procedurali Regole per la misura dell energia elettrica Prodotta Immessa/prelevata Regole per la gestione commerciale dell energia elettrica sul punto di connessione Ritiro dedicato Scambio sul posto

9 Struttura del sistema elettrico Rete AAT 400kV/130kV Rete AT 130kV/20kV Reti MT 20kV/400V Reti BT

10 Potenze accettate ai vari livelli di tensione Potenza Impianto kw Livello di Tensione consentito P < 100 BT 100 < P < 6000 MT* 6000 < P AT* (*) A discrezione del gestore di rete, è possibile erogare il servizio di connessione in BT o MT per potenze in immissione richieste superiori, rispettivamente, a 100 kw o a kw

11 Riferimenti normativi Delibera dall Autorità per l Energia Elettrica e il Gas AEEG ARG/elt 99/08 del 23 luglio 2008 Testo integrato delle condizioni tecniche ed economiche per la connessione alle reti elettriche con obbligo di connessione degli impianti di produzione di energia elettrica di terzi (Testo integrato delle connessioni attive TICA) Norma CEI 0-16 Regole Tecniche di Connessione (RTC) per Utenti attivi ed Utenti passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica II edizione 7/2008 Prima della norma CEI 0-16 si applicava per la MT la DK 5740 Criteri di allacciamento di impianti di produzione alla rete di MT di Enel Distribuzione

12 Riferimenti normativi Norma CEI V1 e V2 Impianti di produzione di energia elettrica collegati a reti di I e II categoria Guida per le connessioni alla rete elettrica di Enel Distribuzione I edizione - dicembre 2008 che sostituisce le varie direttive DK5940 ed.2.2 per gli impianti BT e anche le altre direttive DK di Enel Distribuzione per la connessione degli impianti in MT e AT Guida CEI edizione seconda Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di Media e Bassa Tensione Giornata di studio IEEE - Università di Padova, 21 Gennaio

13 DISPOSITIVO GENERALE DG Connessione alla rete BT Separa l intero impianto del produttore dalla rete pubblica DISPOSITIVO DI INTERFACCIA DDI Separa i gruppi di generazione dal resto dell impianto utilizzatore su comando del sistema di protezione di interfaccia SPI DISPOSITIVO DI GENERATORE DDG Separa il singolo generatore dal resto dell impianto del produttore

14 Connessione alla rete BT Assenza impianto utilizzatore Impianto utilizzatore

15 Criteri di connessione alla rete BT: Principi generali Non è consentito il funzionamento in isola dell impianto di generazione allacciato alla rete di distribuzione È consentito il funzionamento in isola dell impianto di generazione alimentante i carichi elettrici privilegiati del cliente produttore L allacciamento del cliente produttore alla rete è subordinato a 3 condizioni: apertura immediata ed automatica del parallelo in caso di grosse perturbazioni tensione-frequenza in rete impossibilità di ripristino automatico del parallelo ogniqualvolta manchi l alimentazione della rete del distributore l impianto di produzione non deve causare disturbi alla tensione e alla continuità del servizio sulla rete di distribuzione pubblica Prestazioni e tarature delle protezioni sono definite dall imprese distributrici

16 Connessione alla rete MT DISPOSITIVO GENERALE DG Dispositivo di interruzione e sezionamento generale n MT comandato dalla protezione generale PG DISPOSITIVO DI INTERFACCIA DDI Separa i gruppi di generazione dal resto dell impianto utilizzatore su comando del sistema di protezione di interfaccia SPI DISPOSITIVO DI GENERATORE DDG Separa il singolo generatore dal resto dell impianto del produttore

17 Sistema di protezione di interfaccia SPI associato al DDI Connessione alla rete MT Contiene le seguenti protezioni: 1. massima tensione (senza ritardo intenzionale) minima tensione (ritardo tipico: 300 ms) massima frequenza (senza ritardo intenzionale) 81> 4. minima frequenza (senza ritardo intenzionale) 81< 5. massima tensione omopolare V0 lato MT (ritardata) 59N

18 Fasi di un allacciamento

19 Preventivo All atto della presentazione della richiesta il produttore deve pagare un corrispettivo in base alla potenza in immissione richiesta PIR che è il valore della potenza in immissione complessivamente disponibile dopo gli interventi da effettuare senza che l utente sia disconnesso Corrispettivo per l ottenimento del preventivo Valore della potenza richiesta in immissione PIR [kw] IVA PIR IVA 50 < PIR IVA 100 < PIR IVA 500 < PIR IVA PIR > 1.000

20 TEMPISTICHE TEMPI max 30 gg + 1 g per ogni 150 kw oltre i 100 kw max 30 gg lav. Max 30 gg lav. (lavori semplici) Max 90 gg.lav. (lavori complessi) maggiorati di 15 gg/km in MT, 30 gg/km in AT aerea, 90 gg/km in AT in cavo, per distanze superiori al km max 10 gg lav. t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Richiesta di connessione Preventivo Accettazione preventivo Presentazione richieste autorizzazioni (se necessarie) Inizio lavori Completamento connessione Completamento lavori impianto Attivazione connessione richiedente impresa distributrice richiedente impresa distributrice richiedente impresa distributrice richiedente impresa distributrice

21 Misura dell'energia elettrica prodotta La delibera AEEG n. 88/07 fissa la responsabilità del servizio di misura dell'energia prodotta (contatore + eventuali TA e TV) Per impianti < 20 kw è compito del gestore di rete fornire il servizio di misura Il costo per il servizio di misura dell energia prodotta fino a 20 kw è stabilito dall AEEG Per il periodo il corrispettivo stabilito è di 26,82 /anno componente tariffaria MIS1

22 Misura dell'energia elettrica prodotta in BT in MT

23 Gestione commerciale dell energia elettrica sul punto di connessione Possibilità: Ritiro dedicato Scambio sul posto (fino a 200 kw)

24 Scambio sul posto di impianti alimentati da fonti rinnovabili fino a 200 KW L Autorità ha previsto che lo scambio sul posto avvenga attraverso un saldo economico pari alla differenza tra il valore economico dell energia elettrica immessa e il corrispondente valore riferito all energia elettrica prelevata, su base annuale; Il criterio per il calcolo della compensazione tiene conto: della valorizzazione dell energia immessa, nei limiti del valore dell energia elettrica complessivamente prelevata; degli oneri di trasporto e di dispacciamento in prelievo, nei limiti della quantità di energia elettrica scambiata; Prevede che, nel caso in cui la valorizzazione dell energia immessa sia superiore a quella dell energia prelevata, tale maggiore valorizzazione venga riportata a credito per gli anni solari successivi.

25 Valutazione dei costi di connessione Per la connessione di impianti di taglia considerevole in MT o AT, generalmente si richiede la costruzione di una linea di collegamento impianto-rete. L onere conseguente deve essere attentamente valutato. Criticità: Con riferimento agli impianti di grande taglia (superiore al MWp), i costi di connessione possono costituire una voce importante nel computo complessivo dei costi di impianto L evoluzione del costo dei componenti di impianto (in particolare il calo di prezzo dei pannelli fotovoltaici) rende interessanti anche impianti con costi di connessione fino a (comprensivi di iter autorizzativo per la linea di connessione). Esempio: Un impianto di 1 MWp può risultare interessante anche qualora sia richiesta una linea di connessione di lunghezza fino a 2-3 km, purché il tracciato sia privo di ostacoli autorizzativi

26 Costi medi di connessione in MT

27 Costi medi di connessione in AT

28 Valutazione distanza limite impianto MT Media Tensione 20 kv : MT Linea Aerea L. sotterranea MT AT Linea Aerea 2 km Alta Tensione 130 kv AT

29 Costo connessione vs potenza installata (taglie di impianti economicamente convenienti ) Su Coperura (impianto allacciato ad utenza esistente) 100 kwp < P < 200 kwp BT 200 kwp < P < 400 kwp MT (su trasformatore esistente) 400 kwp < P < 1000 kwp MT (anche su trasformatore dedicato) Su terreno (impianto con nuovo allacciamento alla rete) 700 kwp < P < 3000 kwp MT (su linea esistente, eventualmente con derivazione in entra-esci o antenna) 3000 kwp < P < 8000 kwp MT (linea dedicata dalla Cabina Primaria AT/MT, con nuovo stallo dedicato in Cabina Primaria maggiore continuità di servizio) P > 10 MWp AT

30 Conclusioni Nonostante l impegno dell Autorità, le regole e le procedure di connessione appaiono ancora complesse e laboriose. Siamo piuttosto lontani dalla visione delle connessioni plug and play.

31 Sarà possibile con la rete elettrica del prossimo futuro? Se si devono perseguire gli ambiziosi traguardi indicati dalla Comunità Europea, riassunti dal motto: (ridurre del 20% le emissioni di CO2, portare al 20% la produzione da fonti rinnovabili, entro il 2020). Allora la rete non potrà che essere: intelligente, affidabile, sostenibile