ELETTRICITA': UNA PRODUZIONE CHE SI ADATTA AL CONSUMO DEL MOMENTO

Il consumo di energia elettrica segue i cicli delle attività umane. Su scala annuale, ad esempio, si verifica una minore attività nei mesi più temperati, mentre in inverno e in estate si registrano maggiori fabbisogni per la climatizzazione. Su scala settimanale si registra una domanda decisamente più bassa nei fine settimana, quando molte attività produttive sono ferme o ridotte. A livello giornaliero si hanno picchi di domanda nelle ore di avvio e di punta delle attività produttive e consumi serali e notturni decrescenti.

Poiché l’energia elettrica è un bene non immagazzinabile, la sua produzione deve adattarsi alle richieste “istante per istante”. Per raggiungere tale obiettivo nel modo migliore si fa ricorso ad un mix di generazione diversificato. In Italia le fonti utilizzate sono: idroelettrico, combustibili fossili (gas, olio, carbone) e rinnovabili (geotermico, eolico, miniidraulica, biomasse, solare, quota parte dei rifiuti solidi urbani e altre fonti assimilabili alle rinnovabili).

La struttura di generazione che ne deriva è molto complessa. Considerando tutte le fonti (e compresi gli autoproduttori) al 31 dicembre 2007 erano in servizio 11.377 impianti di generazione. Così suddivisi:
► 293 centrali idroelettriche (con potenza unitaria superiore a 10 MW);
► 1.056 centrali termoelettriche;
► 10.028 impianti di generazione da fonti rinnovabili (di cui: 312 biomasse vegetali e RSU, 203 eolico, 31 geotermico e 1.835 miniidraulica, cioè impianti idroelettrici di potenza unitaria inferiore a 10 MW, e 7.647 impianti fotovoltaici).

Si consideri peraltro che si tratta di un quadro in rapida evoluzione. Ad esempio, a fine 2004 erano in servizio “solo” 3.420 impianti. Il fortissimo incremento è dovuto principalmente al diffondersi della generazione distribuita, cioè di un gran numero di impianti di piccola potenza e dispersi nel territorio. Infatti, quasi tutti i 7.647 impianti fotovoltaici (che hanno una potenza media unitaria di poco superiore agli 11 kW) sono stati realizzati negli ultimi tre anni. Ma dal 2004 ad oggi sono anche entrati in servizio 88 centrali termoelettriche, 45 impianti a biomassa e RSU, 83 centrali eoliche e 108 centraline mini-idrauliche.
Se 11.377 impianti vi sembran pochi…
La potenza lorda complessiva di questi 11.377 a fine 2007 era di 97.227 MW, di cui: 72.239 MW termoelettrici, 21.475 idroelettrici, 2.714 eolici, 711 geotermici e 87 MW fotovoltaici.
Non tutta questa potenza è tuttavia disponibile. Nel 2007, ad esempio, la potenza di punta effettivamente disponibile sulla rete nazionale è stata di 61.150 MW (media annuale), cioè circa il 37% in meno di quella installata (97.227 MW). Questo perché alcune centrali, ad esempio, devono periodicamente essere fermate per manutenzioni programmate o impreviste, la mancanza di vento può rendere indisponibile tutta o parte della potenza eolica, in periodi più o meno siccitosi viene a mancare parte della potenza idroelettrica eccetera (vedi testo correlato).
Oltre a tutto ciò vi sono due ulteriori fattori che aggiungono incertezza e con cui le aziende elettriche devono fare i conti rispetto all’esigenza di soddisfare “istante per istante” la domanda.

Il primo fattore deriva dall’ovvia constatazione che c’è un limite anche alle possibilità di prevedere l’andamento della domanda, al di là della normale variabilità giornaliera o stagionale (ad esempio per improvvisi mutamenti delle condizioni meteorologiche, ma non solo).

Il secondo fattore risiede nelle caratteristiche specifiche delle varie tipologie di centrale. Infatti, la normale produzione elettrica è funzione di parametri ben definiti che non possono essere modificati velocemente. È il caso dell’eolico, che funziona solo se c’è vento, ma anche delle centrali idroelettriche, che richiedono adeguate portate di acqua per gli impianti ad acqua fluente, o lunghi tempi di ripristino delle riserve per gli impianti a bacino di accumulo. Nel caso delle centrali termoelettriche sono necessari precisi tempi tecnici per metterle in servizio da ferme (meno di un paio d’ore nel caso dei turbogas, molte ore per gli impianti di base). Ma anche la capacità produttiva di un impianto già in servizio non può essere scelta arbitrariamente in un dato istante, essendo legata ai livelli di potenza precedenti e può essere adeguata solo in tempi variabili (anche molte ore) dipendenti dal tipo di tecnologia.
Senza dimenticare gli aspetti economici
L’obiettivo di una corretta gestione del servizio elettrico è quello di soddisfare tutta la domanda di energia al minor costo di generazione possibile. Quest’ultimo aspetto – i costi – non è meno importante del primo, e certo non può certo trascurato dalle società elettriche.

Nel caso italiano, sui costi grava il fatto che a livello politico venti anni fa si decise di rinunciare ad una delle fonti più economiche (nucleare) e che anche l’utilizzo della seconda fonte per convenienza (carbone) è stato finora limitato da una serie di fattori, tra cui l’opposizione di popolazione ed enti locali determinata spesso da mal intese esigenze di salvaguardia ambientale.
Ma tralasciando qui questo pur fondamentale aspetto di politica energetica, nella situazione esistente i dati sinteticamente sopra riportati chiariscono bene la difficoltà di gestire in modo economicamente sostenibile un sistema elettrico che deve soddisfare “istante per istante” una domanda notevolmente variabile.
Ad esempio, mentre scriviamo TERNA prevede che la domanda elettrica di oggi sulla rete nazionale passi dai circa 25 MW delle 3 del mattino a 44,5 MW delle 11, seguendo poi una andamento altalenante nel pomeriggio (sui 42 - 44 MW dalle 12 alle 18, 47 MW alle 19 (picco della giornata), 39 MW alle 22) prima di tornare a scendere verso il minimo notturno. Ma oggi - 20 ottobre 2008 - è una temperata giornata d’ottobre. D’inverno e d’estate, quando vi è la necessità di riscaldare o rinfrescare gli ambienti, e soprattutto quando sono possibili imprevisti e forti picchi di freddo o di caldo, le variazioni quotidiane possono essere molto maggiori. Ad esempio lo scorso 26 giugno il caldo torrido ha portato la domanda sulla rete a 55,3 MW, (56,6 nel luglio 2007), mentre il18 dicembre il freddo intenso l’ha fatta salire a 56,8 MW (record storico italiano), e non alle 11 del mattino, come ci si sarebbe potuti attendere, ma alle 17 del pomeriggio, quando molti impianti produttivi erano ormai a potenza ridotta.
Di fronte a tale complessità è fondamentale una grande capacità di management del sistema, che tuttavia se si basasse su valutazioni “giorno per giorno” (seguendo il previsto andamento della domanda) darebbe effetti disastrosi nel lungo periodo, tanto per il soddisfacimento della domanda, quanto per l’esigenza di produrre ai costi più bassi possibili.
Infatti la gestione di un sistema di generazione elettrica prevede orizzonti temporali a vari livelli: annuali, settimanali, giornalieri. A livello annuale (ma con verifiche e possibili correzioni anche mensili) si programma il rifornimento dei combustibili e le strategie di utilizzo delle riserve idroelettriche, poiché pure il valore economico della “risorsa acqua” varia nel tempo, in relazione alla sua abbondanza o scarsità.
Gli altri due livelli (settimanale e giornaliero) corrispondono a decisioni a breve termine. Su scala giornaliera la decisione più importante concerne quali impianti devono essere funzionanti e se devono essere utilizzati a potenza massima o ridotta (lasciati cioè a parziale riserva per eventuali picchi di richiesta o imprevisti fuori servizio di altri impianti).
Queste scelte sono strettamente legate al soddisfacimento della domanda al minor costo possibile, in relazione, ad esempio, alle previsioni sull’andamento dei costi dei combustibili nei giorni successivi, alla possibilità di importare energia elettrica dall’estero a costi convenienti, all’andamento dei valori della borsa elettrica eccetera. Ma questo vuol dire essere in grado di anticipare le condizioni economiche future nonostante i numerosi elementi di incertezza, barcamenandosi tra una politica di gestione giornaliera, che può rivelarsi azzardata, e una che miri alla massima conservazione, che può eventualmente portare a costi eccessivi di produzione. La soluzione ottimale - minimizzare i costi nel coprire la domanda, considerando al contempo tutti i possibili imprevisti - sembrerebbe richiedere l’intervento di un mago. Ed in effetti le cose sono tutt’altro che semplici. Non a caso alcuni ritengono che la gestione di un sistema elettrico sia in assoluto l’attività più complessa di una civiltà industrializzata. Eppure è quanto viene fatto quotidianamente con impegno e maestria, senza clamore, per assicurare che ciascuno di noi, in qualsiasi momento, possa distrattamente premere un interruttore e disporre di tutta l’energia elettrica di cui ha bisogno per soddisfare le sue necessità o i propri desideri.

enel.it - Valter Cirillo

29 / 10 / 2008