Massimo Gallanti

1. La ricerca nel settore elettrico Massimo Gallanti Riunione Annuale GUSEE Pisa, 15 luglio 2014

2. Il sistema elettrico (powersystem) è considerato un settore maturo Quale sarà il suo ruolo negli anni a venire all’interno settore energetico ?

3. Bolletta annua del sistema elettrico italiano 3,6% del PIL

4. Scenari energetici UE Fonte: EU ENERGY, TRANSPORT AND GHG EMISSIONS TRENDS TO 2050 – REFERENCE SCENARIO

5. Scenari energetici UE Il peso del vettore elettrico in Europa è destinato ad aumentare Andamento in % del consumo di elettricità in Europa Fonte: EC - Energy Roadmap 2050 (COM/2011/885) Dicembre 2011

6. Scenari energetici per l’Italia Andamento consumi finali di energia Nello scenario Roadmap è atteso un calo rilevante della domanda finale per effetto dell’efficienza energetica

7. Scenari energetici per l’Italia ma, anche negli scenari per l’Italia il consumo di energia elettrica risulta in crescita Andamento dei consumi elettrici Fonte: ENEA – Rapporto Energia Ambiente 2013

8. Scenari energetici per l’Italia L’incremento in percentuale dell’elettricità nei consumi finali è ancora più evidente Elettrificazione dei consumi finali 27%

9. Negli anni a venire il sistema elettrico è destinato a giocare un ruolo ancor più rilevante nello scenario energetico internazionale Le esigenze di innovazione tecnologica sono molto più rilevanti di quanto possa sembrare a prima vista Innovazione tecnologica nel settore elettrico -> importanti ricadute per la competitività del Paese

10. Le esigenze di ricerca per il sistema elettrico – la lettura data dalla UE - Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy (within «SocietalChallanges» Area) Work ProgrammeStructure Smart cities and communities Competitive Low Carbon Energy Energy Efficiency The European Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) La IntegratedRoadMapin fase di preparazione (disponibile a fine anno) ricalca la struttura tematica di H2020 - SCEE

11. Le esigenze di ricerca per il sistema elettrico – la lettura data dalla UE - Competitività Sicurezza Sostenibilità Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy (within «SocietalChallanges» Area Work ProgrammeStructure Smart cities and communities Competitive Low Carbon Energy Energy Efficiency

12. La ricerca nel settore elettrico: due punti di vista da collimare L’articolazione classica del Sistema Elettrico Produzione Trasmissione e dispacciamento Distribuzione Usi finali Horizon 2020 – Secure, Clean and Efficient Energy Work ProgrammeStructure Smart cities and communities Competitive Low Carbon Energy Energy Efficiency

13. I driver per un nuovo sistema elettrico • Competitività e sviluppo del mercato • Mercato dell’energia elettrica e dei servizi di dispacciamento • Incremento della capacità di trasporto e la flessibilità delle reti elettriche • Sicurezza della fornitura • Sfruttamento delle FER e incremento dell’efficienza energetica • Prevenzione dei rischi che compromettono la sicurezza del sistema elettrico a breve termine • Sostenibilità ambientale • Incremento della produzione da fonti rinnovabili non programmabili, anche di piccola taglia • Riduzione delle emissioni di CO2 in atmosfera • Miglioramento dell’efficienza energetica negli usi finali e impiego del vettore elettrico per nuovi servizi

14. Le esigenze di ricerca e di innovazione del sistema elettrico Produzione Trasmissione e dispacciamento Distribuzione Usi finali La dimensione di sistema (integrazione di sistema) I settori tecnologici I task • Elettrotecnica • Materiali • Elettronica • Processi elettrochimici • Automazione • Modellistica • ……. • ICT • Biotecnologie • Progettazione • Esercizio • Monitoraggio • Diagnostica • Miglioramento delle prestazioni • Predizione del comportamento • …… • Regolazione frequenza potenza • Bilanciamento • Integrazione di sistemi geograficamente estesi • Sicurezza del sistema (fisica, elettrica, informatica) • Mercato dell’energia • …….

15. Esigenze di ricerca e di innovazione nella produzione • La nuove tecnologie per la produzione da fonti rinnovabili • FV, CSP, eolico (on-shore, off-shore, energia dal mare, geotermico, biomassa). Sostenibilità economica e «integrazione» nel sistema elettrico • La cattura e il sequestro della CO2 • Meccanismi di cattura efficienti (pre-post combustione) • Mitigazione dei rischi dello stoccaggio • La flessibilizzazione degli impianti a ciclo combinato • Fast start-up /shut down, rampa carico, ecc. Ruolo chiave per i servizi di sistema. • L’integrazione tra produzione e consumo • sfruttamento rinnovabili e opportunità di efficienza energetica.

16. Esigenze di ricerca e di innovazione nellatrasmissione • Tecnologia di trasporto HVDC per le «autostrade elettriche» • Incremento capacità di trasporto della tecnologiaVSC • Interruttori in DC • Reti magliate in DC • Nuovi conduttori per linee aeree e cavi • Conduttori ad elevata portata di corrente • Incremento dinamico della capacità di trasporto • Dynamic line rating • WAMS • Dispositivi per il controllo dei flussi di potenza attiva (es., phaseshifter) e del reattivo (es., SVC ) • Diagnostica dei componenti e lavori sotto tensione

17. Esigenze di ricerca e di innovazione neldispacciamento e controllo della rete • Modelli per la valutazione della sicurezza dinamica del sistema elettrico • Approccio «riskbased» considerando dinamicamente le differenti fonti di incertezza (superamento della logica N-1) • Algoritmi per la valutazione della stabilità di sistemi di grandi dimensioni (es. oscillazioni inter area) • Modelli per il calcolo della quantità ottima delle diverse tipologie di riserva • Modelli per la gestione del bilanciamento anche tra diversi TSO • Sistemi di previsione della generazione non programmabile • Previsione e controllo della generazione distribuita

18. Esigenze di ricerca e di innovazione nelladistribuzione • Reti di distribuzione attive (smartgrids) • ICT per il controllo delle risorse distribuite. Canali e protocolli di comunicazione. Smart metering. Telecontrollo rete MT e BT • Integrazione GD, inverter. Supporto della GD al sistema elettrico • Algoritmi per il controllo e il dispacciamento delle generazione distribuita • Automazione dell’esercizio: protezioni di rete, isolamento del guasto, regolazione tensione, gestione in isola intenzionale, gestione «ad anello» • Cabine elettriche «multiservizi» • Elettronica di potenza per l’esercizio della rete e la connessione • Applicazioni della superconduttività ad alta temperatura • Limitatore di corrente SFCL, SMES • Fornitura di servizi di sistema da parte della risorse distribuite

19. Esigenze di ricerca e di innovazione negliusi finali • Mobilità elettrica • Auto elettrica • Infrastrutture di ricarica • Azionamenti/inverter • Sistemi di illuminazione a led • Usi termici • Pompe di calore per climatizzazione ambienti • Cottura a induzione • Riscaldamento nell’industria • Infrarossi per impieghi nell’industria • Compressione meccanica del calore • Home and building automation • Gestione della domanda • Integrazione cliente-rete • Sistemi in corrente continua • Microreti in CC • Distribuzione in cc

20. Esigenze di ricerca e di innovazione per laflessibilità del sistema elettrico Produzione Trasmissione e dispacciamento Distribuzione Usi finali Soluzioni per incrementare la flessibilità del Sistema Elettrico • Sistemi di accumulo elettrochimico • per servizi di rete (riserva, inerzia sintetica) • per incrementare l’autoconsumo di energia da fonti rinnovabili • A servizio degli usi finali (taglio picchi di potenza) • A servizio degli impianti di produzione (fornitura servizi di rete) • Altre forme di accumulo: • Accumulo meccanico (volani, CAES) • Accumulo elettromagnetico (SMES) Flessibilizzazione del parco di produzione esistente Flessibilizzazione dei consumi elettrici e gestione della domanda Flessibilizzazione della rete di trasmissione e distribuzione Incrementare l’integrazione del sistema elettrico

21. L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore dell’energia nei confronti dell’innovazione Risultati indagine conoscitiva svolta da I-Com in collaborazione con RSE RAPPORTO I-Com sull’Innovazione Energetica – Maggio 2014 Preferenza per collaborazioni con partner nazionali

22. L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore dell’energia nei confronti dell’innovazione Quasi il 50% del campione avvia la collaborazione con la struttura di ricerca in quanto «complementare» rispetto all’impresa

23. L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore dell’energia nei confronti dell’innovazione Collaborazione su progetto Proattività delle aziende

24. L’atteggiamento dell’industria nazionale nel settore dell’energia nei confronti dell’innovazione Giudizio largamente positivo

25. Conclusioni • Il sistema elettrico ha un ruolo sempre più rilevante nel quadro energetico • Nuove esigenze che richiedono l’integrazione di nuove tecnologie • Garantire flessibilità al sistema elettrico agendo su tutti i segmenti (generazione, reti e domanda) • Le opportunità della ricerca europea: occorre saperle «leggere» e coglierle • Il sistema industriale italiano è aperto alla collaborazione con il mondo della ricerca

26. Grazie per l’attenzione! massimo.gallanti@rse-web.it