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Reti e problema del coordinamento - Il funzionamento dei settori dell’energia elettrica e del gas naturale - Alberto Biancardi -
Per mantenere in operatività il sistema è essenziale che i flussi in entrata e in uscita nel sistema di reti siano coordinati.
Questa è un’ulteriore importante caratteristica dei settori dell’energia da sottolineare ai fini regolatori e corrisponde alla funzione svolta dal cosiddetto DISPACCIAMENTO.
Questa attività è particolarmente critica per il funzionamento fisico del sistema nel caso dell’energia elettrica, in quanto, non essendo questo prodotto stoccabile, né comprimibile, il coordinamento deve essere garantito istantaneamente.
Soprattutto le reti di TRASMISSIONE, quelle ad alta e altissima tensione, ma anche quelle locali di DISTRIBUZIONE, hanno limiti di gestione assai rigidi.
Se la tensione oltrepassa il limite superiore o inferiore il sistema diventa rapidamente instabile, fino a giungere al black-out. Il riavvio del sistema dopo un black-out, peraltro, è lungo e costoso.
Esaminando lo stesso fenomeno dal punto di vista della domanda e del servizio erogato, il coordinamento dei flussi nelle reti è necessario per garantire la consegna di un prodotto di qualità standard, ovvero per il quale, ad esempio, il voltaggio e la FREQUENZA dell’energia elettrica sono sufficientemente stabilizzati entro parametri predefiniti, oppure, nel caso del GAS NATURALE, questo venga fornito all’utenza finale entro un predeterminato livello minimo e massimo di pressione.
Per consentire il coordinamento istantaneo, nel sistema devono essere disponibili risorse che, con tempi differenti, riescano a far fronte a variazioni impreviste nei flussi.
A tal fine, sul lato dell’offerta deve essere presente la cosiddetta riserva, cioè una quota di capacità di produzione pronta a essere utilizzata in tempi rapidi1.
Sul lato della domanda, talvolta, per fini analoghi, vengono siglati con alcune categorie di clienti i cosiddetti contratti interrompibili, che prevedono la possibilità, con preavvisi di differente entità temporale, di interrompere la fornitura di energia elettrica.
Nel caso del GAS NATURALE, il BILANCIAMENTO non viene effettuato in modo istantaneo: la possibilità di stoccare e comprimere il prodotto dà maggiori margini di discrezionalità nella gestione del DISPACCIAMENTO.
L’utilizzo delle unità di STOCCAGGIO e la COMPRESSIONE e decompressione consentono di bilanciare nel «giorno gas» gli sfasamenti fra i flussi in entrata nel sistema e i consumi.
A tal fine, si utilizza anche il cosiddetto linepack, cioè del gas presente nelle reti di trasporto e di DISTRIBUZIONE.
Si osservi che, essendo le unità di STOCCAGGIO relativamente distanti dai punti di prelievo dei consumatori finali2, e non essendo questi ultimi in condizione, dunque, di stoccare il gas, la presenza di tali unità è indispensabile, come appena osservato, per il DISPACCIAMENTO nell’ambito del «giorno gas», ma non esime in ogni caso il gestore di rete dall’obbligo di mantenere coordinati i flussi in entrata e in uscita dalla medesima rete3.
Ai fini regolatori, è interessante osservare come i due prodotti non viaggiano (energia elettrica), o viaggiano solo parzialmente (GAS NATURALE), nelle reti rispetto ai flussi commerciali delle compravendite4. Questo significa che l’energia elettrica o il GAS NATURALE immessi in rete nell’ambito di una singola transazione possono essere differenti dai quantitativi prelevati e che, in questo caso, nell’ambito della singola transazione commerciale, l’energia elettrica o il gas consumati sono diversi da quelli immessi.
Dunque, il sistema di trasporto di energia, comprensivo di reti (e unità di STOCCAGGIO e terminali GNL per il gas), rappresenta la struttura fisica a cui è necessario accedere per poter operare commercialmente nei due settori.
La gestione del sistema di ciascun settore, nel suo complesso, deve mantenere un elevato grado di coordinamento, per garantire con continuità il servizio, dai punti di immissione a quelli di prelievo finali.
Queste strutture, dal punto di vista economico, sono caratterizzate da una forte incidenza dei costi fissi rispetto a quelli variabili e da sensibili economie di scala5.
In linea generale, prescindendo dalle valutazioni in merito all’efficienza di una particolare configurazione organizzativa del sistema energia elettrica o GAS NATURALE, che proporremo successivamente,quando nel sistema convivono più operatori di rete (e gestori di unità di STOCCAGGIO e di terminali GNL), le tecnologie attualmente disponibili rendono possibile il coordinamento dei flussi di energia elettrica e di gas: l’applicazione di queste tecnologie e la definizione di opportune regole di interazione e di comportamento consentono al sistema nel suo complesso di funzionare senza particolari problemi.
Quindi, non ci sono ostacoli al fatto, ad esempio, che nel sistema un terminale GNL – o un’unità di STOCCAGGIO – sia affidato a un diverso gestore rispetto a quello che trasporta o distribuisce GAS NATURALE nel medesimo ambito geografico.
Allo stesso modo, due o più reti di DISTRIBUZIONE locale possono essere gestite da due o più distinti operatori senza grossi problemi tecnici.
L’unica parte del sistema che è necessario affidare a un solo gestore è l’attività di TRASMISSIONE di energia elettrica e di trasporto di GAS NATURALE su lunga distanza, inclusa la funzione di DISPACCIAMENTO. L’affidamento a più gestori di questa attività comporterebbe problemi tecnici di coordinamento, oltre che sensibili diseconomie.
Per l’esecuzione di questa funzione, nel caso del GAS NATURALE, è opportuno che l’operatore di sistema gestisca anche i centri di STOCCAGGIO o che, almeno questi ultimi vengano gestiti senza alcuna discrezionalità, in applicazione di input provenienti dall’operatore di rete.
Infatti, come detto, l’utilizzo del gas localizzato nelle unità di STOCCAGGIO è essenziale per la modulazione e il BILANCIAMENTO del sistema.
Per la piena funzionalità e per migliorare l’efficienza del sistema nel suo complesso, non è importante che ciascun gestore di una fra le infrastrutture che abbiamo appena passato in rassegna – reti di TRASMISSIONE, di trasporto o di DISTRIBUZIONE locale, unità di STOCCAGGIO e terminali GNL – svolga attività commerciali, cioè si occupi della produzione, acquisto e VENDITA di energia elettrica o di GAS NATURALE. Infatti, è tecnicamente possibile scindere, in entrambi i settori, i due tipi di attività – di rete, STOCCAGGIO e rigassificazione, da un lato, e di produzione di energia elettrica, coltivazione dei giacimenti, acquisto e vendita, dall’altro – senza perdite di EFFICIENZA.
I gestori delle infrastrutture, in altri termini, possono limitarsi a svolgere un ruolo – per così dire ingegneristico – di coordinamento dei flussi di energia, senza perdite di EFFICIENZA per il sistema nel suo complesso.
Anche in questa circostanza, regole e codici sono in condizione di assicurare il coordinamento delle azioni decentrate e i costi totali di gestione di più attività congiuntamente non sono significativamente differenti rispetto alla somma dei costi delle singole attività gestite disgiuntamente.
Allo stesso modo, spostando l’attenzione sul fenomeno della cosiddetta multiutility (una modalità di organizzazione degli operatori dei settori dell’energia su cui si molto è discusso), non sembrano nemmeno esistere sinergie significative nella gestione congiunta di attività di rete nei due settori.
Dunque, un operatore che gestisce più reti congiuntamente non è in condizione di conseguire importanti economie «di scopo».
In definitiva, dunque, fatta salva la necessità che la TRASMISSIONE di energia elettrica nelle reti ad alta e ALTISSIMA TENSIONE e il trasporto di GAS NATURALE nelle reti ad alta pressione – comprensivi della relativa funzione di DISPACCIAMENTO – siano affidate ciascuna a un unico gestore, le restanti attività possono essere distribuite fra più gestori senza particolari problemi di natura tecnica.
Come vedremo meglio in seguito, le decisioni riguardanti l’aggregazione di più attività, o, al contrario, il divieto di operare contemporaneamente in più attività per ambito geografico, possono essere prese in sede di liberalizzazione – al fine di garantire una minimizzazione dei costi e di aprire il settore alla concorrenza – senza che queste decisioni impediscano ai singoli operatori di continuare a svolgere il loro ruolo con EFFICIENZA.
Note:
1 Nel gergo settoriale, la riserva è denominata in vari modi: operativa, rotante, fredda, oppure primaria, secondaria e terziaria, a seconda del tempo intercorrente fra il momento in cui la capacità viene chiamata a operare e il momento in cui deve essere resa disponibile energia (nel caso dell’ultimo tipo di denominazione, pochi secondi, pochi minuti, anziché qualche ora o giorno).
2 Infatti, se fosse possibile stoccare il GAS NATURALE o l’energia elettrica presso il cliente finale, la necessità di coordinare i flussi di energia sulla rete sarebbe meno stringente. Pur rimanendo, ovviamente, valido il vincolo dell’uguaglianza fra immissioni e prelevi, tale vincolo potrebbe essere applicato su un orizzonte temporale più ampio. Questo vincolo, inoltre, avrebbe più una valenza commerciale – per far sì, ad esempio, che tutti i consumatori concorrano in modo equo alla ripartizione dei costi – che di tipo strettamente tecnico.
In sostanza, le reti dell’energia, almeno sotto il profilo del coordinamento dei flussi, sarebbero molto simili a quelle del trasporto su gomma o su rotaia, piuttosto che a quelle delle telecomunicazioni.
3 Anche nel settore del GAS NATURALE vi sono i contratti interrompibili.
4 I flussi di energia elettrica in una rete seguono il percorso dove incontrano minore resistenza (per il principio fisico detto «legge di Kirchoff»).
Questo implica che è, di fatto, impossibile obbligare l’energia elettrica a prendere un particolare tipo di percorso in una rete, se questo percorso è differente da quello che la stessa energia prenderebbe autonomamente, sulla base delle leggi della fisica. Questo fenomeno è anche detto, nel gergo tecnico anglosassone riferito alle reti elettriche, loop flow. Un’implicazione di tale effetto è che
in una rete di trasporto di energia elettrica ciò che avviene in un determinato punto può avere conseguenze su altre parti della stessa molto lontane, che distano anche centinaia di chilometri. Il trasporto del GAS NATURALE è caratterizzato da fenomeni analoghi a quelli che contrassegnano l’energia elettrica, anche se, come detto, le criticità sono minori.
5 Ovvero dalla subadditività della funzione di costo.
