Il sistema elettrico italiano sta diventando sempre più complesso. Ciò è dovuto da una parte alla quota crescente di fonti rinnovabili, migliaia e migliaia di pannelli fotovoltaici e pale eoliche, dall’altra all’incremento di dispositivi che dell’elettricità fanno uso, come le auto green o le pompe di calore. Perché il sistema resti in equilibrio e perché sia sempre più efficiente, è necessario investire anche sull’innovazione. Perciò Terna, la società quotata in Borsa che – presieduta da Valentina Bosetti e guidata dal Ceo Stefano Antonio Donnarumma – gestisce la rete elettrica italiana (un asset strategico per l’intero Paese, composto da circa 75 mila km di linee in alta tensione, circa 900 stazioni e 26 interconnessioni con l’estero) dedica all’innovazione tecnologica e alla digitalizzazione 1,2 miliardi di investimenti, dei 10 miliardi di euro complessivi previsti dall’aggiornamento del Piano Industriale 2021-2025 “Driving Energy”.
Qual è dunque la strategia di Terna per l’innovazione? Anzitutto, si tratta di digitalizzare la rete. Quest’ultima è sempre più sensorizzata, per un monitoraggio real time. L’obiettivo è la realizzazione del suo gemello digitale, e cioè una rappresentazione virtuale che consente anche di fare analisi di previsione degli eventi. In secondo luogo, su tratta di aumentare la flessibilità in entrata e in uscita dell’energia: sotto questo profilo, le auto elettriche sono accumulatori a quattro ruote, e pertanto si sta progettando una particolare tecnologia, cosiddetta V2G (vehicle to grid, ndr) per ‘sfruttare’ e utilizzare anche l’energia dei veicoli in sosta. Altre tecnologie che si stanno testando, a diversi livelli di applicazione, sono i droni, i robot, la realtà virtuale e quella mista.
Nel complesso, Terna ha 70 progetti di innovazione attivi. Ne abbiamo parlato con Marco Pietrucci, Head of Innovation di Terna, che guida un team attualmente composto da 45 tra ingegneri, tecnici, ricercatori e altro personale qualificato dedicato proprio ai temi dell’innovazione, che a tendere sarà ancor più corposo.
La digitalizzazione degli asset
1) La raccolta delle informazioni dalla rete
Si accennava alla difficoltà di monitorare real time una rete così estesa. Ecco, da qualche anno è disponibile una tecnologia detta IoT, internet delle cose: si tratta dell’estensione di internet al mondo degli oggetti, che acquisiscono una propria identità digitale in modo da poter comunicare con altre realtà fisiche nella rete e poter fornire servizi agli utenti. Nel caso di Terna, si tratta di raccogliere e analizzare i dati relativi a diverse grandezze e parametri (temperature, tensioni elettriche, forze e carichi meccanici) per efficientare la manutenzione, gestire i flussi, limitare eventuali disservizi e incrementare la sicurezza della rete. Di qui “Iot4TheGrid”. I dati sono raccolti direttamente sui tralicci, grazie ad un insieme di strumenti digitali: stazioni meteo, sensori di tiro, accelerometri, inclinometri applicati a cavi e funi. In questo progetto, i sensori sono brevettati e disegnati da Terna.
«Peraltro – afferma Pietrucci – i sensori non possono utilizzare l’energia della rete, che “passa” ad altissima tensione; quindi, abbiamo dovuto adottare altre soluzioni per alimentarli – ad esempio batterie e pannelli solari, con tutta la difficoltà che ne deriva dalla posizione su tralicci alti anche 40 metri». Ad ogni modo, Terna sta dando vita ad un digital twin della rete, e cioè ad una sua replica virtuale, l’alter ego dell’infrastrutture: una rappresentazione tridimensionale dell’oggetto in tutte le sue caratteristiche funzionali, dall’elettronica alla meccanica e alla geometria. A breve, permetterà di ricevere dati non solo tecnici dell’oggetto, ma anche esterni alla rete come temperatura, umidità o inclinazione dei sostegni, per anticipare gli eventi avversi e rendere più efficienti ed efficaci gli interventi di manutenzione e ripristino, aumentando così la sicurezza della rete. In questa direzione, si muovono i progetti pilota portati avanti in Abruzzo, Veneto e Sicilia, dove Terna ha già installato centinaia di sensori.
2) Quanto conta la temperatura? Il Dtr.
In particolare, Terna ha dato vita ad una particolare tecnologia di sensoristica: la Dynamic Thermal Rating (Dtr). Consente di monitorare il profilo termico del conduttore, che è un fattore molto importante. «L’energia che può essere trasportata da una linea elettrica dipende da diversi fattori, tra cui la temperatura dei conduttori: più sono freddi – spiega Pietrucci – più ne passa; e quindi, conoscendo istante per istante determinati parametri si possono “agganciare” più fonti intermittenti, come i pannelli solari o le pale eoliche. Per evitare l’effetto congestione, in momenti della giornata in cui, per esempio, eolico e fotovoltaico producono grandi quantitativi di energia, occorre modificare di continuo il punto massimo di esercizio della rete, che è strettamente correlato alla temperatura». Terna ha sperimentato queste soluzioni innovative tra la Puglia e la Basilicata, lungo l’elettrodotto “Bari-Oppido Lucano”. Una scelta dettata dal fatto che in quella porzione di territorio c’è un’importante produzione di energia eolica, per sua natura non programmabile.
Aumentare la capacità di accumulo e la flessibilità della rete
1) Il dispacciamento
L’energia elettrica non si può immagazzinare direttamente nella rete. Altre forme di energia, come ad esempio il metano, o l’idrogeno, possono essere immagazzinate disponendo di apposite infrastrutture. Una rete elettrica, invece, di per sé non può accumulare nulla. Si deve produrre, istante per istante, la quantità di elettricità richiesta dall‘insieme dei consumatori (famiglie e aziende) e gestirne la trasmissione in modo che l’offerta e la domanda siano sempre in equilibrio, garantendo così la continuità e la sicurezza della fornitura del servizio. Altrimenti si genera uno sbilanciamento, che può portare al blackout. La gestione in tempo reale di questi flussi di energia sulla rete si chiama dispacciamento. In Italia il dispacciamento lo svolge Terna, che si avvale di un sistema (interconnesso a quello europeo) ad alta tecnologia, che fa capo al Centro nazionale di controllo, il cuore del sistema elettrico italiano: qui, in un “bunker” con oltre 100 schermi e un wallscreen di 40 metri quadrati, Terna monitora centinaia di linee, tra cui anche le interconnessioni con l’estero.
Tradizionalmente, il dispacciamento è un’attività che Terna esegue ‘aumentando’ o ‘diminuendo’ la produzione di energia circolante in rete. Si agisce sull’offerta, quella delle grandi centrali. Oggi, però, c’è una profonda trasformazione in corso e il sistema elettrico sta diventando sempre più complesso, per la presenza massiva di fonti intermittenti come gli impianti eolici e i pannelli solari; inoltre, la domanda sarà sempre più condizionata da altri fattori, come le pompe di calore, le auto elettriche e altri dispositivi connessi. Ma come si fa ad agire sull’offerta, considerata la molteplicità delle fonti? Qui entrano in campo gli aggregatori. Sono operatori del mercato elettrico che associano in un’unica unità virtuale diverse unità di produzione e consumo distribuite. Costituiscono una figura chiave del nuovo mercato dell’energia, perché consentono a tutti gli impianti cosiddetti “non rilevanti” (secondo la delibera Aeegsi 300/2017, tutti quelli inferiori a o uguali a 10 MW) nonché ai consumatori di energia di offrire, indirettamente, servizi di dispacciamento. In pratica, l’aggregatore registra migliaia di offerte e realizza un upload massivo di volumi. Il tutto sta nel trovare le giuste modalità e strumenti per facilitare la partecipazione di queste piccole risorse: per questo Terna sta sviluppando, assieme agli altri TSO europei aderenti alla NewCo Equigy, la piattaforma Crowd Balancing Platform pensata appositamente per agevolare l’erogazione di flessibilità dalle risorse distribuite.
2) I sistemi di accumulo
«La grande sfida è sviluppare la capacità di accumulo» – afferma Pietrucci. Si tratta di sistemi che consentono di immagazzinare l’energia in eccesso prodotta dalle fonti rinnovabili per poi rilasciarla nei momenti di maggiore richiesta, a seconda delle esigenze del sistema elettrico. Tra il 2012 e il 2015 Terna ha dato vita allo “Storage Lab”, un impianto unico al mondo per varietà di tecnologie disponibili ed innovatività nei sistemi di accumulo. La capacità complessiva è di circa 16 MW e 18,2 MWh. Le singole unità di accumulo hanno una taglia di circa un Mw, e sono per lo più a base di litio. «Terna ha sviluppato e testato diverse tecnologie – afferma Pietrucci. Attualmente il quadro normativo è in via di definizione e evoluzione, e Terna può acquisire, nel dispacciamento, importanti risorse di flessibilità, e tra queste ci sono anche le capacità di accumulo». In pratica, gli sviluppi di queste tecnologie sono rimessi al mercato.
3) Il ruolo delle auto elettriche: V2G
Una “risorsa di flessibilità” sono le auto green, che sono di fatto batterie a quattro ruote. «Da 40 o 50 kWh per veicolo, abbastanza per soddisfare le necessità di una casa per oltre un giorno; e che restano parcheggiate e inutilizzate per gran parte della giornata» – afferma Pietrucci. Di qui il V2G (Vehicle-To-Grid) una architettura tecnologica che, attraverso le colonnine di ricarica, permetterà non solo la ricarica smart, ma anche il prelievo dell’energia dall’auto e la successiva immissione nella rete, per incrementare la flessibilità del sistema elettrico. «Uno scambio bi-direzionale, intelligente» – afferma Pietrucci. In pratica, quando l’auto non è utilizzata, potrebbe rilasciare l’energia accumulata nel sistema.
Droni e robot
C’è un duplice vantaggio nell’utilizzo dei droni per il monitoraggio e la manutenzione della rete nazionale. Anzitutto, la possibilità di portarsi (e con tutta sicurezza) ad una distanza davvero ravvicinata dal punto di interesse, e poi la riduzione dei tempi di intervento. Che si tratti di controllare lo stato di avanzamento di un cantiere o di prevenire un guasto, diventa tutto più facile, veloce ed economico. Il drone peraltro permette di rilevare dettagli microscopici; e quindi migliora la quantità e la qualità dei dati raccolti. Le prime operazioni sperimentali risalgono a diversi anni fa. «Abbiamo depositato alcuni brevetti sul loro utilizzo, ad esempio a proposito della misurazione della resistenza elettrica» – afferma Pietrucci.
Quanto ai robot, c’è un progetto ancora in fase di sviluppo. «Terna sta ingegnerizzando un robot che percorre un intero conduttore, e quindi ispeziona tutta la campata, che normalmente è lunga tra i 300 e i 400 metri» – continua Pietrucci. Sempre secondo Pietrucci, «c’è un approccio diverso, da parte di Terna, alla tecnologia del drone e del robot: il primo va customizzato in base ad un task specifico; il secondo va pensato e disegnato per realizzare un compito».
Realtà virtuale e mixed reality
Anzitutto, Terna ha lanciato un programma di formazione in realtà virtuale. «Si riesce a simulare in modo assolutamente realistico la salita verticale sul traliccio. Sono riprodotti tutti i dettagli, tanto che gli operatori prendono consapevolezza di cosa significhi lavorare a 40 metri da terra. Un’attività che fornisce tutti gli accorgimenti per acquisire delle tecniche e delle procedure di lavoro, ma nella massima sicurezza e in un luogo protetto» – afferma Pietrucci. Il sistema, composto da un visore Vr e due controller, è utilizzato in affiancamento alla formazione tradizionale. In secondo luogo, l’azienda ha dato vita a Terna Lines Simulator, un sistema di mixed reality (che mette insieme realtà virtuale e aumentata) per simulare le sue infrastrutture elettriche, dalla fase di concertazione allo sviluppo, esplorando l’opera in tutti i suoi aspetti. «Serve in fase di progettazione di una infrastruttura elettrica, nel dialogo con gli enti territoriali: si mostra loro quale impatto avrà l’opera. Inoltre, consente di creare una “biblioteca virtuale” che resta a disposizione di Terna» – afferma Pietrucci.
Ricehouse e le altre startup
Terna collabora con centri di ricerca, università, pmi innovative e startup, tra queste RiceHouse, attiva nell’ambito della bioedilizia: utilizza materiali innovativi e sostenibili derivanti dagli scarti di lavorazione del riso, assicurando alte prestazioni energetiche e ridotto impatto ambientale degli edifici. «In pratica, con questi materiali si realizzano “cappotti” isolanti, che noi poniamo sulle superfici esterne delle tante strutture che abbiamo sul territorio italiano. Fa parte del nostro approccio sulla sostenibilità a 360 gradi» afferma Pietrucci. Il progetto pilota avviato da Terna prevede il rifacimento di un laboratorio meccanico che si trova a Camin, una frazione di Padova. Le finiture, gli intonaci, le pannellature di RiceHouse possono generare un risparmio di CO2 fino al 20%. In realtà, già da tempo Terna ha scelto la strada dell’open innovation. «Collaboriamo con tante start-up, anche della Silicon Valley e dell’ecosistema israeliano – queste ultime soprattutto in tema di cyber security, ma anche nostrane. Ad esempio, con il progetto Workair, abbiamo la possibilità di testare un particolare giubbotto che, in caso di una caduta superiore al metro e venti, si gonfia, proteggendo dagli urti la persona che lo indossa» termina Pietrucci.
