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che scende dal bacino superiore a quello inferiore, mentre nella fase di pompaggio

(solitamente di notte) impiegano energia elettrica per “pompare” l’acqua dal bacino inferiore

al bacino superiore, in modo da avere energia idraulica (e quindi elettrica) disponibile nella

fase diurna di produzione.

Non si può, poi, fare a meno di ricordare anche la produzione di energia elettrica

dalle ormai famose “fonti rinnovabili”.

Si tratta di quella parte, sempre più consistente, della produzione che utilizza come forme di

energia primaria quella del sole, quella del vento, quella delle onde e delle correnti marine,

quella di combustibili biologici e facilmente rinnovabili.

Sono infatti sempre più frequenti gli impianti (a dire il vero di potenza molto piccola, se

paragonate con quella delle centrali convenzionali di tipo termoelettrico) fotovoltaici, eolici

e termoelettrici a bio-combustibile.

Infine, è anche il caso di citare i cosiddetti impianti di cogenerazione e di tri-generazione. Si

tratta di impianti di produzione di energia elettrica da fonti convenzionali (per esempio

combustibili fossili, gas o anche bio-combustibuili) che, però, oltre a produrre energia

elettrica sono anche in grado di produrre calore (cogenerazione) o calore/freddo (tri-

generazione), per usi finali sia di tipo industriale che di tipo civile. La produzione

contemporanea di energia elettrica e calore/freddo fa aumentare significativamente il

rendimento complessivo di trasformazione dell’energia primaria (potenzialità dei

combustibili) nelle energie finali (elettrica e calore/freddo) di questi impianti (si passa dal 40-

50% al 80-90%); per questa ragione, quando sono anche rispettati alcuni vincoli tecnici

minimi, tali impianti sono considerati dalle leggi vigenti “assimilabili” agli impianti di

produzione da fonti rinnovabili.

Facendo riferimento ai soli impianti di produzione “convenzionali” e senza voler

entrare nel merito del loro funzionamento (l’argomento è trattato da corsi specifici), è il caso

di indicare che i generatori elettrici (di norma generatori “sincroni”, detti anche “alternatori”)

ed circuiti elettrici delle centrali di produzione sono sempre di tipo trifase, con una tensione

nominale (valore efficace della concatenata) normalmente contenuta (per limiti tecnologici di

isolamento dei circuiti dei generatori) entro i 6-12 kV.

Tutto ciò premesso, si può riassumere che in un sistema elettrico per l’energia (quale

ad esempio quello italiano) il sub-sistema di produzione è il complesso degli impianti di

produzione di cui si è detto sopra che, nel gergo usuale, viene più semplicemente indicato

con la dizione di “impianti di produzione”.

In Italia, la produzione termoelettrica tradizionale (quella nucleare è assente per

scelta politico/culturale) supera abbondantemente quella idroelettrica e, naturalmente, quella

da fonti primarie rinnovabili.

Ad oggi l'azienda che produce la maggior parte dell'energia elettrica è l'ENEL; altre imprese,

quali le aziende municipalizzate, le imprese minori e gli autoproduttori producono minori

quantitativi di energia; infine, esiste uno scambio di energia elettrica con l'estero.

Però, sulla base delle opportunità offerte dalla recente legislazione sulla liberalizzazione del

mercato dell’energia, l’ENEL ha già ridotto e dovrà ridurre sempre più il quantitativo di

Appunti di Sistemi Elettrici per l'Energia

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energia elettrica prodotta cosicchè è aumentata, ed aumenterà ancora in maniera

considerevole, l’energia elettrica prodotta da altri ed in particolare dai grandi e piccoli

autoproduttori privati.

Per fare un esempio, nell'anno 1994, in Italia sono stati consumati circa 270 miliardi

di kWh di energia elettrica, la produzione interna lorda è risultata pari a 232 miliardi di kWh,

di cui 182 miliardi di kWh (67% del fabbisogno) prodotti da parte di ENEL, solo 49 miliardi

di kWh (18% del fabbisogno) sono stati prodotti da parte di altre imprese, mentre il saldo di

energia elettrica importata dall'estero (sostanzialmente da Francia e Svizzera) è stato di 39

miliardi di kWh (15%).

Per l’anno 2006 per l’Italia sono stati stimati consumi complessivi pari a circa 340 miliardi

di kWh; circa 293 miliardi di kWh (86%) sono stati prodotti internamente mentre circa 47

miliardi di kWh (14%) sono stati importati dall’estero. L’ENEL è rimasto il primo

produttore ma riducendo il suo peso e fornendo circa il 38% del fabbisogno interno e altri

soggetti produttori sono apparsi e cresciuti in modo significativo; ad esempio il gruppo

EDISON è ormai il secondo produttore italiano con circa il 19% del fabbisogno interno ed i

gruppi ENI ed ENDESA di attestano ognuno intono al 10% del fabbisogno interno.

1.2 Sub-sistema di trasmissione

Il sub-sistema di trasmissione è costituito dalla complessa rete delle linee elettriche;

per esigenze di massima affidabilità e continuità del servizio, la rete assume una

configurazione magliata, in modo che due punti diversi risultino sempre collegati da più di

una linea e che, quindi, possano scambiarsi energia elettrica anche in caso di indisponibilità

di una delle linee elettriche di interconnessione.

Premesso che per trasmissione di energia elettrica si intende lo scambio di energia

elettrica tra due o più “nodi” molto distanti tra loro (ordine di diverse decine o qualche

centinaio di chilometri), le linee elettriche della rete sono ovviamente di tipo trifase ed il

valore (efficace della concatenata) della tensione convenzionalmente utilizzata per la

trasmissione è pari a 380 kV; per questa ragione, nel gergo usuale, si fa riferimento ai sub-

sistemi di trasmissione anche con la dizione di “impianti di trasmissione” ad altissima

tensione.

Per quanto riguarda la costituzione della rete si può fare riferimento alla schema

unifilare di principio indicato nella figura I.1, in cui si sottolinea la configurazione magliata

della stessa. Appunti di Sistemi Elettrici per l'Energia

- 5 - Subsistema di Distribuzione

Stazione Subsistema di Trasmissione

2 3

1

MT AAT MT

G G

1 2

Centrale di Produzione

Stazione annessa alla Centrale

Nodo di Interconnessione

4

Fig. I.1 – Schema unifilare di principio di un sistema elettrico per l’energia

I nodi 1 e 3 sono i nodi in cui viene riversata l'energia prodotta da un impianto di produzione

dopo essere stata trasformata dalla tensione più adatta al funzionamento dei generatori

sincroni alla tensione della rete di trasmissione. La trasformazione avviene nelle cosiddette

“stazioni di trasformazione” annesse alle centrali, mediante l’uso di trasformatori elevatori a

rapporto di trasformazione fisso. Non si ritiene, infatti, giustificato usare trasformatori a

rapporto di trasformazione variabile perché la regolazione della tensione consentita dai

generatori sincroni delle centrali risulta di per sé generalmente sufficiente e non sarebbero

giustificate le complicazioni introdotte dai sistemi di controllo e comando delle

commutazioni sotto carico del rapporto di trasformazione dei trasformatori.

Il nodo 2 è un nodo da cui l’energia elettrica viene trasferita al sub-sistema di

distribuzione. Il passaggio avviene previa trasformazione dalla altissima tensione (AAT, 380

kV) alla alta tensione (AT, 220 kV), grazie all’uso di trasformatori abbassatori a rapporto

variabile sotto carico, capaci di garantire la regolazione della tensione (rispetto a variazioni

aventi origini diverse). Queste stazioni di trasformazione prendono il nome di “stazioni

primarie”.

Il nodo 4 è un nodo di interconnessione con un'altra rete, cioè un nodo in cui viene

riversata o da cui viene prelevata una certa quantità di energia elettrica verso e/o da una rete

di una nazione confinante (nel nostro caso Francia o Svizzera).

E’ utile far presente che esistono in Europa tre “blocchi” nei quali le reti di

Appunti di Sistemi Elettrici per l'Energia

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trasmissione sono raggruppati in relazione alle modalità tecniche di funzionamento. Tali

“blocchi” sono denominati:

• UCPTE (paesi dell’Europa occidentale),

• ex-COMECON (paesi dell’Europa orientale),

• NORDEL (Svezia, Norvegia e Finlandia).

Essi sono tra di loro interconnessi in quanto:

la Gran Bretagna ha posto fine all'isolamento elettrico in cui si trovava quando nel 1986

• è entrato in servizio il collegamento sottomarino con la Francia;

l'Europa centrale è collegata ai paesi scandinavi con una linea in cavo (parzialmente

• sottomarina) via Danimarca-Svezia;

anche i paesi dell'Europa orientale, associati nel blocco ex-COMECON, stanno cercando

• nuovi collegamenti con l'Europa: a tale scopo nuove stazioni di conversione sono in

costruzione o in programma tra questi paesi e Germania, Austria e i paesi della ex

Jugoslavia.

Inoltre, da parte italiana, per diversificare al massimo le importazioni di elettricità,

anche in vista della riduzione delle eccedenze nei Paesi europei, sono state avviate numerose

iniziative: tra l'Italia e la Grecia è in programma la realizzazione di un collegamento, via cavo

sottomarino, finanziato dalla CEE, che in prospettiva permetterà un proseguimento verso la

Turchia; con l'ex URSS e la Tunisia sono in discussione accordi per negoziare forniture di

energia elettrica.

La trasmissione di energia elettrica può essere anche affidata a una sola linea elettrica

che collega una stazione annessa alla centrale ad una stazione primaria, ad esempio quando

le risorse energetiche sono disponibili in siti ubicati a notevole distanza dai centri di

consumo.

Per quanto riguarda l’Italia, il sub-sistema di trasmissione è stato, gestito per

lunghissimo tempo ed in regime di monopolio, dall’ENEL.

Sulla base delle attuali regole del libero mercato dell’energia elettrica, la gestione della rete

di trasmissione è affidata ad un nuovo Gestore di Rete identificabile nella Società TERNA

SPA, che garantisce a tutti i produttori di energia elettrica pari opportunità di trasmissione e

dispacciamento della stessa.

1.3 Sub-sistema di distribuzione

Il sub-sistema di distribuzione è costituito da reti di distribuzione primaria

(normalmente esercite in AT), da reti di distribuzione a media tensione (MT) e da reti di

distribuzione a bassa tensione (BT); spesso, nel gergo usuale, si fa riferimento a tale sub-

sistema con la dizione di “impianti di distribuzione”.

Ciascuna rete di distribuzione primaria è esercita generalmente alla tensione di 220,

150 o 130 kV, riceve energia dai nodi della rete di trasmissione attraverso le stazioni

primarie ed alimenta le reti di distribuzione a MT tramite le cosiddette “stazioni AT/MT”.

Appunti di Sistemi Elettrici per l'Energia


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AUTORE

Atreyu

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria elettronica
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Sistemi elettrici per l’energia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Mediterranea - Unirc o del prof Carbone Rosario.

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