Come pianificare la rete elettrica del futuro?

La società di rete nazionale Swissgrid è stata fondata nel 2006 in vista della liberalizzazione del mercato dell'elettricità. Dal 2009 gestisce l'intera rete svizzera ad alta tensione. Tuttavia, è diventata l'effettiva proprietaria degli elementi della rete - cioè tutti i tralicci, le linee, i trasformatori e le sottostazioni - solo nel 2013. Swissgrid è quindi un'organizzazione relativamente giovane che ha compiti sovrani per legge. Il più importante di questi è quello di garantire alla Svizzera una fornitura sicura di energia elettrica (sicurezza dell'approvvigionamento). A tal fine, l'azienda si occupa della manutenzione delle reti di trasmissione, del loro rinnovo e della pianificazione della loro espansione a lungo termine.

Alla fine di aprile di quest'anno, Swissgrid ha presentato il piano per l'ulteriore sviluppo della sua rete fino al 2025 (rapporto "Rete strategica 2025" [2]). Per la prima volta, ha utilizzato modelli per analizzare l'intera rete in modo uniforme secondo criteri tecnici ed economici. La scelta di un elemento (ad esempio una linea di trasmissione) da rinforzare o da costruire dipende dal fatto che il beneficio economico complessivo sia positivo. Ciò avviene se i benefici finanziari complessivi per tutti gli stakeholder, produttori e consumatori, superano i costi stimati. ? importante soppesare i vari interessi l'uno rispetto all'altro.

Perché la rete di trasmissione svizzera deve essere ampliata?

Ci sono quattro ragioni principali per modernizzare la rete elettrica svizzera:

1. Il progetto in Svizzera Grandi centrali elettriche,L'utilizzo di energie rinnovabili, soprattutto nel settore idroelettrico, richiede elementi di rete aggiuntivi (capacità di trasmissione), poiché l'elettricità prodotta deve essere trasportata lontano.

2. La rete internazionale Commercio di energia elettrica,in cui la Svizzera svolge un ruolo importante, è aumentato notevolmente negli ultimi decenni. Ciò è dovuto principalmente alle crescenti differenze di prezzo all'interno dell'Europa. I conseguenti flussi aggiuntivi di elettricità richiedono nuovi elettrodotti, soprattutto sull'asse nord-sud.

3. Impianti di produzione per Energie rinnovabili in Svizzera si prevede un aumento significativo (soprattutto per quanto riguarda l'energia solare). Questo avrà un impatto sulla pianificazione della rete, anche se con un certo ritardo. In una prima fase, le nuove energie rinnovabili tenderanno ad alleggerire la rete di trasmissione. Solo quando ci sarà una maggiore espansione - a seconda dello scenario, ciò avverrà a partire dal 2035 - le reti dovranno essere ulteriormente rafforzate per trasportare il surplus di questi impianti di produzione attraverso la rete ad altissima tensione.

4. Anche il Domanda in aumento La domanda di energia elettrica sta influenzando la pianificazione della rete, anche se in modo piuttosto moderato, almeno secondo gli attuali scenari di sviluppo.

Con la pubblicazione di questo rapporto, Swissgrid persegue diversi obiettivi: In primo luogo, deve presentare un piano pluriennale di espansione della rete all'autorità di regolamentazione dell'energia elettrica svizzera, la Commissione Elettrica ElCom. In secondo luogo, spera di ottenere una maggiore accettazione da parte della popolazione. Questo è importante per abbreviare le procedure di autorizzazione, a volte estremamente lunghe.

Il nostro contributo come scienziati

Da un punto di vista scientifico, l'ulteriore trasparenza è da accogliere con favore. Numerosi gruppi di ricerca dell'ETH di Zurigo lavorano su vari aspetti delle reti di trasmissione: Si tratta della pianificazione e dell'ottimizzazione della rete, del funzionamento efficiente con una maggiore percentuale di energie rinnovabili, ma anche di nuove tecnologie di rete come la trasmissione ad alta tensione in corrente continua. In qualità di ricercatori, lavoriamo spesso con modelli di simulazione, quindi dipendiamo dagli operatori di rete. Essi possono verificare le nostre ipotesi e aiutarci a convalidare i risultati.

I dati provenienti dal funzionamento della rete, ad esempio i flussi dettagliati di elettricità nella rete, sono sempre al centro della nostra ricerca. Solo in questo modo possiamo progettare i nostri modelli in modo realistico e produrre risultati che vadano a beneficio degli operatori di rete. L'obiettivo deve quindi essere quello di rendere disponibili ancora più dati. Vogliamo anche aumentare la trasparenza dei modelli utilizzati. Il Centro di Scienze dell'Energia dell'ETH di Zurigo vuole dare un contributo in questo senso. Un team interdisciplinare sta attualmente creando le basi necessarie [3].

La lunga strada verso il futuro dell'elettricità

L'elenco dei compiti per i prossimi decenni è lungo: il bene più importante è la sicurezza dell'approvvigionamento, che dobbiamo garantire in un ambiente in forte cambiamento. Abbiamo quindi bisogno di nuovi modelli di mercato che soddisfino le esigenze dei produttori - sia centralizzati che decentralizzati - da un lato, e che consentano una rete efficiente con un'espansione moderata dall'altro. Inoltre, in futuro sarà necessario ripensare l'interazione tra il gestore della rete di trasmissione Swissgrid e gli oltre 600 gestori della rete di distribuzione in Svizzera.

Discuteremo di questi argomenti anche alla manifestazione "La rete elettrica del futuro", il 18 giugno. Vi aspettano interessanti presentazioni di esperti e una tavola rotonda. Saremo lieti della vostra partecipazione. Parallelamente, dal 16 al 19 giugno, presso l'Aula Magna dell'ETH, si terrà il convegno Expo della rete avrà luogo. Questa mostra offre una panoramica del lavoro scientifico dell'ETH di Zurigo nel campo delle reti elettriche e una panoramica degli ultimi sviluppi tecnologici delle infrastrutture di rete.