Giorgio Graditi, l’ingegnere responsabile dell’Unità Sistemi Fotovoltaici e Smart Grid dell’ENEA, è il referente scientifico di un progetto sperimentale congiunto tra ENEA, NEDO (l’agenzia governativa giapponese che finanzia iniziative di interesse scientifico e industriale nel settore energetico) e Toshiba Corporation in qualità di partner industriale. Il progetto si basa su di un Memorandum of understanding siglato presso la sede Enea a Roma in febbraio. “L’attuale cooperazione con NEDO e Toshiba  Corporation – ci dice Graditi – è finalizzata alla realizzazione e sperimentazione di un impianto dimostrativo di ultima generazione per la trasmissione dell’energia elettrica ad alta tensione in corrente continua, una tecnologia che punta a favorire la creazione di reti interconnesse a livello europeo, quindi super grid e pan european network.I risultati del progetto saranno integrati anche in un’analisi di impatto a livello europeo con lo scopo di dimostrare la replicabilità delle soluzioni proposte nel contesto della rete pan-europea di trasmissione di energia elettrica”.

Quali sono le caratteristiche tecnologiche della sperimentazione?
L’impianto dimostrativo è realizzato per la prima volta al mondo da Toshiba Corporation e sarà installato presso il Centro Ricerche ENEA della Casaccia. Si tratta di un prototipo HVDC (High Voltage Direct Current) in scala, ma molto vicino ad un impianto reale, costituito da innovativi convertitori multilivello (MMC) con tecnologia VSC (Voltage Source Converter). La tecnologia che sarà oggetto di prototipizzazione e sperimentazione si candida ad essere tra le più promettenti in quanto può consentire maggiore efficienza, sicurezza e stabilità, un minor ingombro e di conseguenza un minor impatto ambientale e, grazie all’utilizzo dei superconduttori ad elevata potenza, maggiore capacità di trasporto e minori perdite di rete. Tutti elementi che hanno un ritorno significativo anche in termini di costi, diretti e indiretti. L’obiettivo è quello di migliorare l’efficienza sia nella fase di conversione sia in quella di trasmissione, garantendo al tempo stesso elevati livelli di affidabilità e sicurezza: un trade-off ottimale tra gli aspetti tecnici e economici.

In che percentuale può aumentare l’efficienza?
Una quantificazione non è semplice da fare, perché correlata alle specifiche applicazioni e alle condizioni al contorno. È possibile stimare, rispetto a un sistema ad alta tensione a corrente alternata (HVAC), a parità di potenza, una riduzione delle perdite di trasmissione di circa il 30%. Le perdite di conversione con la tecnologia VSC sono dell’ordine dello 0,5-1%. Sono chiaramente numeri che andranno verificati e che, ripeto, possono variare secondo le specifiche condizioni di esercizio e di utilizzo.

Può spiegare in che modo queste soluzioni tecnologiche possono favorire la maggiore integrazione delle fonti rinnovabili?
La tecnologia HVDC-VSC può rientrare tra le soluzioni più importanti per favorire l’affermazione di un nuovo modello energetico basato sulla generazione distribuita e sull’utilizzo delle fonti rinnovabili, sulle super grid e smart grid. Pensiamo alla possibilità di produrre energia in zone in cui le fonti rinnovabili sono, ciascuna per la propria natura, maggiormente disponibili. In Africa, ad esempio, dove è a disposizione una notevole quantità di radiazione solare si può immaginare di produrre, in grandi quantità, energia da fonte rinnovabile e trasportarla in Europa attraverso sistemi HVDC realizzati con cavi sottomarini. Considerata la sua posizione geografica, l’Italia si candida a svolgere il ruolo cruciale di snodo di una rete interconnessa estesa che spazi dall’Africa settentrionale ai Balcani e al centro Europa.
La tecnologia HVDC è la soluzione migliore per poter realizzare interconnessioni tra reti elettriche e trasportare in modo efficiente corrente via cavo per lunghi tratti. Pensiamo ai collegamenti via mare tra diversi paesi, alle interconnessioni dei parchi eolici off-shore e delle piattaforme petrolifere alla rete elettrica sulla terraferma. Per una serie di ragioni tecniche, infatti, le linee in cavo per la trasmissione in corrente alternata più lunghe di 80-100 chilometri sono difficilmente realizzabili, mentre sulle lunghe distanze – diverse centinaia di chilometri – l’HVDC consente elevate capacità di trasporto con minori perdite di rete. Oggi, su scala globale, solo il 2-3% dell’energia viene trasmessa con linee ad alta tensione in corrente continua. Tuttavia, in diversi paesi – Brasile, Russia, India, Cina, Sudafrica, tra gli altri – le linee HVDC trasportano già diversi GigaWatt di potenza lungo migliaia di chilometri. In Europa sono in esercizio circa 20 interconnessioni HVDC e una decina sono in fase di pianificazione. In Italia esistono già delle linee HVDC in esercizio, tra la penisola e la Sardegna ad esempio. C’è da aggiungere inoltre che grazie all’HVDC, è possibile collegare in maniera sicura reti con tensioni, frequenze e regimi diversi e si può utilizzare questa tecnologia anche come gruppo di generazione di riserva, in quanto è in grado di fornire la potenza richiesta in tempi rapidi, anche per far ripartire la rete in situazioni di criticità. Lo sviluppo e la sperimentazione di commutatori di corrente VSC compatti e autonomi consentirà di allargare ulteriormente il campo d’impiego della tecnologia HVDC con vantaggi in termini di flessibilità e sicurezza di rete.

Si può ipotizzare nel futuro un’estensione dell’utilizzo della corrente continua anche nella fase di consumo dell’utenza?
Diverse multinazionali che operano nel settore dell’energia stanno lavorando al concept della casa del futuro in cui la distribuzione dell’energia elettrica passa da corrente alternata a corrente continua. ll motivo è semplice: le fonti rinnovabili – si pensi al fotovoltaico – producono energia in corrente continua. Inoltre i componenti elettronici degli elettrodomestici richiedono corrente continua e con la messa al bando delle lampadine a incandescenza e l’utilizzo delle lampade a LED anche l’illuminazione avrà bisogno di energia in questa forma. Oggi però la corrente elettrica arriva nelle nostre case in modalità alternata. Perciò nell’ottica delle case intelligenti del futuro appare interessante iniziare a sviluppare e rendere effettive soluzioni tecniche e tecnologiche in corrente continua, anche se queste per il momento non sono adatte per tutte le applicazioni. Ci sono ormai soluzioni che possono essere integrate nei sistemi in corrente alternata: disponiamo di strumenti e prodotti in grado di gestire in modo efficiente la produzione di energia elettrica e termica, sfruttando le energie rinnovabili, e di utilizzare tecnologie abilitanti in grado di attivare servizi avanzati per l’utente che rivestiranno un ruolo essenziale nella casa del domani.

di Francesco Sellari