La svolta energetica pone la rete elettrica svizzera davanti a nuove sfide. Per preparare la rete di trasmissione al futuro, è necessaria un'intensa attività di ricerca e sviluppo. In collaborazione con istituti universitari, Swissgrid sviluppa nuove tecnologie e nuovi metodi necessari a un trasporto dell'energia efficiente e sicuro.
L'ampliamento e la modernizzazione della rete elettrica svizzera sono uno dei compiti più importanti di Swissgrid, per adempiere al ruolo di colonna portante dell'approvvigionamento elettrico della Svizzera anche in futuro. Perciò siamo alla ricerca di menti brillanti. Swissgrid sostiene progetti di ricerca, lavori di diploma e offre degli stage. Siamo interessati a questi temi di ricerca:
- Automatizzazione / digitalizzazione nell'esercizio di sistema e nella gestione degli impianti (Asset Management)
- Nuove tecnologie / nuovi metodi per la trasmissione di energia
- Garanzia della stabilità della rete
- Incremento dell'accettazione per progetti di rete (modernizzazione e potenziamento)
Equigy
In futuro la produzione di energia elettrica, in ragione dell'aumento delle fonti rinnovabili come l'energia solare ed eolica, diventerà meno flessibile e più difficile da prevedere. Questo sviluppo pone notevoli sfide ai gestori di rete di trasmissione, che devono garantire l'equilibrio tra produzione e consumo.
Con la crowd balancing platform «Equigy» Swissgrid ha lanciato un progetto pilota in Svizzera che punta all'utilizzo di tecnologie di stoccaggio nel settore dell'energia di regolazione primaria. Il progetto persegue l'obiettivo di compensare le oscillazioni sul breve termine nella rete di trasmissione con il supporto di piccole fonti energetiche decentralizzate, come impianti di stoccaggio, auto elettriche, batterie o termo pompe.
Coordinazione TSO-DSO
Le cosiddette «risorse energetiche decentralizzate» come il fotovoltaico, le pompe di calore o le stazioni di ricarica per i veicoli elettrici si stanno diffondendo rapidamente. Sebbene abbiano un impatto positivo sulla transizione energetica sostenibile, pongono sfide a tutti i livelli della rete di trasmissione e distribuzione. Ad esempio, causano congestioni localizzate, violazioni dei limiti di tensione o squilibri tra la produzione e il consumo di corrente elettrica nell’intero sistema.
Le risorse decentralizzate sono sempre più importanti per Swissgrid
Il progetto «TSO-DSO Coordination (TDC)» mostra nella pratica come la flessibilità decentralizzata possa essere utilizzata in modo proficuo per la rete elettrica. Risorse come le batterie, le pompe di calore e le stazioni di ricarica vengono gestite in modo che reagiscano ai mutevoli requisiti della rete elettrica. I fornitori di servizi di flessibilità offrono questa flessibilità accumulando, consumando o immettendo energia nella rete, a seconda di ciò che è meglio per la stabilità e l’efficienza della stessa. Questo progetto innovativo, che entra ora in fase di test, è promosso da Swissgrid insieme a partner di settore.
Cosa è stato sviluppato nella fase B, attualmente in corso?
Axpo, Azienda Elettrica di Massagno (AEM), CKW, ewz, Groupe E, Primeo Energie, Romande Energie, St.Galler Stadtwerke (sgsw) e Swissgrid hanno collaborato dal 2023 al dicembre 2024 nella fase B del progetto di coordinamento GRT-GRD e hanno perfezionato il concetto di coordinamento della prima fase A.
Il concetto attuale include considerazioni sulla progettazione del mercato e del prodotto e sui potenziali modelli di business per lo sviluppo e il funzionamento del meccanismo di coordinamento. Inoltre, è stata effettuata un’analisi giuridica e normativa e la stesura di un programma di implementazione approssimativo. Il meccanismo di coordinamento sviluppato consente ai gestori della rete trasmissione e di distribuzione di acquistare servizi di sistema e di rete in modo efficiente, scalabile e sicuro. In un approccio orientato al mercato, la flessibilità delle risorse energetiche decentralizzate viene offerta dai fornitori e utilizzata per gli scopi più appropriati in qualsiasi momento. Si tiene conto anche degli attuali sviluppi del mercato e del quadro giuridico e normativo in Svizzera e in Europa.
Prossimi passi e prospettive
Nella prossima fase C, il concetto di coordinamento perfezionato sarà testato attraverso simulazioni e un progetto pilota focalizzato sui processi nelle reti di distribuzione, e sarà integrato da uno studio sul potenziale di mercato in Svizzera.
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Comunicato stampa: Prossimo passo verso l’integrazione delle risorse energetiche decentralizzate nelle prestazioni di servizio relative alla rete e al sistema
Comunicato stampa: Completato il progetto pilota per l’integrazione delle risorse energetiche decentralizzate nel servizio di rete e di sistema
3D Decision Support System
Dove deve passare una nuova linea? Quale zona è adatta, quale meno? – Il progetto 3D Decision Support System, sviluppato dal Politecnico federale di Zurigo (ETH), si propone di rispondere a queste domande e di individuare il percorso in grado di mettere d’accordo gli operatori.
Per farlo, il sistema tiene conto degli interessi dei soggetti coinvolti e rappresenta le diverse soluzioni in formato tridimensionale.
In questo modo, il 3D Decision Support System agevola notevolmente la progettazione delle linee, rendendola più efficiente e trasparente. Swissgrid utilizza questo sistema per la costruzione di nuove linee.
Dynamic Line Rating
La temperatura massima dei conduttori determina quanta corrente può scorrere su una linea senza danneggiarli o causare un’eccessiva flessione e, nel peggiore dei casi, il contatto con il suolo o gli alberi.
Finora, nella rete ad altissima tensione sono stati utilizzati esclusivamente tre valori statici stagionali per la temperatura ambientale per determinare la massima intensità di corrente consentita. Questi spesso differiscono dalla realtà climatica e le condizioni meteorologiche variano molto da regione a regione.
Con la Dynamic Line Rating si sta testando l'uso di dati di misurazione in tempo reale e di previsioni meteorologiche microclimatiche per modellare meglio la relazione tra condizioni meteorologiche, temperatura del conduttore e intensità di corrente. I dispositivi di misurazione installati direttamente sui conduttori determinano in modo costante l'intensità di corrente, la temperatura, l'angolo di inclinazione e l'accelerazione. Con questi dati in tempo reale e con le previsioni meteorologiche locali, la quantità massima di elettricità che può fluire attraverso i conduttori può essere determinata in modo flessibile. Questo permette un utilizzo più efficiente dell'infrastruttura di rete.
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Altri progetti
Utilizzo di droni negli interventi di manutenzione
In alcuni casi sulle superfici interne dei tubi che compongono le strutture portanti si sviluppa corrosione. La vernice anticorrosione applicata su queste superfici impedisce però che se ne rilevi la presenza in occasione dei controlli visivi. Le prove che vengono fatte nell'ambito di questo progetto sono finalizzate a verificare se ci sia la possibilità di rilevare la corrosione applicando una procedura automatizzata che prevede l'utilizzo di droni. Questa procedura aumenta altresì la sicurezza. Non c'è bisogno che le linee vengano disattivate e nessun montatore è più costretto a salire a 50 metri di altezza per poter ispezionare gli impianti.
Swissgrid si affida alla tecnologia dei droni per l’ispezione delle linee ad altissima tensione
Swissgrid utilizza la tecnologia dei droni per rilevare prima e in modo più mirato i danni alle linee ad altissima tensione, ad esempio. I voli autonomi e l’analisi intelligente delle immagini rendono le ispezioni delle linee aeree più precise, più sicure e più sostenibili: un progresso che fa risparmiare tempo e denaro.
I vantaggi di una pianificazione automatizzata dei voli a colpo d’occhio
- I droni consentono uno screening preventivo e rilevano tempestivamente i danni alle linee aeree, prima che diventino critici.
- Predictive Maintenance: lo stato della rete può essere costantemente monitorato ed è possibile effettuare analisi di tendenze sul lungo termine.
- Rispetto alle ispezioni al suolo, i droni forniscono immagini estremamente precise e complete.
- La notevole riduzione dell’intervento umano nelle aree di difficile accesso aumenta la sicurezza.
- I droni possono affrontare i dislivelli senza problemi e senza richiedere una logistica complessa, il che è particolarmente vantaggioso nelle regioni montane.
- Aumento dell’efficienza grazie all’automazione continua dei processi.
Voli fuori dal campo visivo: una pietra miliare per Swissgrid
Quando un drone vola autonomamente, lo fa fuori dal campo visivo del pilota. Nel 2024 Swissgrid ha effettuato il suo primo volo BVLOS (Beyond Visual Line of Sight). I voli BVLOS possono essere utilizzati per monitorare lunghe distanze senza contatto visivo diretto: l’automazione è un vantaggio decisivo per l’ispezione delle linee ad altissima tensione, in quanto consente un notevole aumento dell’efficienza. Un altro aspetto innovativo: i droni sono dotati di sensori LiDAR (Light Detection and Ranging). Grazie alle scansioni laser tridimensionali, essi forniscono dati di immagini altamente precisi, che integrano le immagini degli elicotteri esistenti e addirittura le sostituiscono sul lungo termine. I risultati confortanti dei voli di prova aprono la strada a un maggiore utilizzo di droni autonomi nei prossimi anni. Ciò consentirà a Swissgrid di ottimizzare ulteriormente i processi di manutenzione della rete di trasmissione, di portare avanti la digitalizzazione delle ispezioni della rete e di garantire la sicurezza dell’approvvigionamento a lungo termine dal lato della rete.
Maggiore capacità delle linee di trasmissione
La rete elettrica svizzera presenta delle congestioni. Per eliminarle è necessario aumentare la capacità di trasporto della rete. La costruzione delle nuove linee necessarie, però, non è sempre accettata di buon grado dai soggetti coinvolti. Per questo, Swissgrid si impegna a ottimizzare anche la capacità di trasporto delle linee già esistenti.
Il progetto di ricerca del Politecnico federale di Zurigo (ETH) denominato «Linee aeree ibride in Svizzera» si propone di analizzare come incrementare la capacità di trasporto delle linee aeree esistenti a 380 kV grazie alla combinazione di sistemi a corrente continua e alternata. I calcoli dimostrano che la capacità delle linee aeree ibride supera del 50 per cento quella delle linee tradizionali.
Il progetto di ricerca del Politecnico federale di Zurigo tiene conto non solo degli aspetti tecnici ma anche di quelli economici e dell'accettazione sociale.
Energyscape - il paesaggio al centro
Le centrali di energia eolica o le linee di trasmissione modificano profondamente il paesaggio. Qual è l'infrastruttura più adatta ai diversi paesaggi? E come viene accettata dai soggetti coinvolti? – Il progetto «Energyscape» del Politecnico federale di Zurigo ha l'obiettivo di costruire l'infrastruttura elettrica là dove gode della maggiore accettazione. A tal fine realizza simulazioni audiovisive di queste infrastrutture nei paesaggi caratteristici della Svizzera.
Smart Grids - Reti intelligenti
Sempre più elettricità viene prodotta a livello decentralizzato, per la maggior parte da fonti rinnovabili, come ad esempio centrali a energia solare ed eolica. La produzione è difficile da pianificare ed è soggetta a oscillazioni.
Per questo sono necessarie le cosiddette Smart Grid, in grado di garantire la comunicazione costante tra produttori e consumatori e di compensare le oscillazioni di produzione e consumo. Le Smart Grid contribuiscono in questo modo alla sicurezza e all'efficienza dell'esercizio.
Un componente fondamentale delle Smart Grid sono i sistemi di misurazione intelligenti detti Smart Meter, che contribuiscono al risparmio di elettricità e aumentano l'efficienza energetica. I sistemi di misurazione intelligenti sono parte della Strategia energetica 2050 perseguita dalla Confederazione.
Visualizzazione di dati
Mai prima d'ora si è potuto disporre di così tanti dati utili per l'esercizio della rete di trasmissione. La grande sfida ora consiste nel rendere questi dati utilizzabili in maniera sistematica e tempestiva nel momento in cui si devono prendere delle decisioni. L'obiettivo che si prefigge questo progetto è permettere di prendere decisioni migliori in minor tempo avendo la possibilità di visualizzare i dati relativi allo stato attuale del sistema.
Data Lab
I gestori di rete si muovono in un contesto incredibilmente complesso e in forte cambiamento, dove la quantità di dati generati cresce a velocità esponenziale. Se interpretati e analizzati bene, questi dati possono ottimizzare i processi decisionali e la gestione dell’azienda, creando un notevole valore aggiunto. Swissgrid vuole sfruttare questo potenziale. La gestione diventa infatti sempre più complessa, l’ammodernamento della rete è molto urgente e la società richiede una trasparenza maggiore: di fronte a queste sfide, servono nuove soluzioni.
Con l’aiuto della Data Science è possibile valutare e analizzare grandi quantità di dati. Al giorno d’oggi, anche le piccole aziende possono impiegare la Data Science e a renderlo possibile sono i progressi nell’industrializzazione: negli ultimi anni, insieme alle capacità di calcolo sempre maggiori dei computer e alla possibilità di archiviare dati a costi più bassi, sono emersi strumenti e tecnologie in molti casi disponibili ad esempio come piattaforme o servizi basati sul cloud e facili da usare. Swissgrid ha già raccolto esperienze nel campo della Data Science con vari progetti pilota. L’obiettivo è ora quello di continuare su questo percorso.
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