Le energie rinnovabili stanno cambiando la rete. Come possiamo mantenerla affidabile?
Lunedì 28 aprile, a mezzogiorno circa, si è spenta la luce in Spagna. Il blackout della rete, che si è esteso a parti del Portogallo e della Francia, ha colpito decine di milioni di persone: i voli sono stati bloccati, le reti cellulari sono andate in tilt e le aziende hanno chiuso per tutto il giorno.
A più di una settimana di distanza, i funzionari non sono ancora del tutto sicuri di cosa sia successo, ma alcuni (tra cui il segretario all’energia degli Stati Uniti, Chris Wright) hanno suggerito che le energie rinnovabili potrebbero aver giocato un ruolo, perché poco prima dell’interruzione, l’eolico e il solare rappresentavano circa il 70% della produzione di elettricità. Altri, tra cui funzionari del governo spagnolo, hanno insistito sul fatto che è troppo presto per attribuire la colpa.
Ci vorranno settimane per avere un rapporto completo, ma sappiamo già alcune cose su quello che è successo. Anche in attesa di un quadro più completo, ci sono alcuni elementi che potrebbero aiutare la nostra futura rete elettrica.
Cominciamo con ciò che sappiamo finora su quanto è accaduto, secondo quanto riferito dall’operatore di rete spagnolo Red Eléctrica:
- Poco dopo le 12:30 si è verificata un’interruzione della produzione di energia elettrica, che potrebbe essere stata causata da un guasto a una centrale elettrica o da un guasto a un’apparecchiatura di trasmissione.
- Poco più di un secondo dopo, la rete ha perso un altro po’ di generazione.
- Pochi secondi dopo, il principale interconnettore tra la Spagna e la Francia sud-occidentale si è disconnesso a causa dell’instabilità della rete.
- Immediatamente dopo, praticamente tutta la produzione di energia elettrica della Spagna è andata fuori servizio.
Una delle teorie in circolazione è che le cose siano andate male perché la rete elettrica si è discostata dalla sua frequenza normale. (Tutte le reti elettriche hanno una frequenza stabilita: in Europa lo standard è di 50 hertz, il che significa che la corrente cambia direzione 50 volte al secondo). La frequenza deve essere costante in tutta la rete per mantenere il funzionamento regolare.
Ci sono segnali che indicano che l’interruzione potrebbe essere legata alla frequenza. Alcuni esperti hanno sottolineato che strane oscillazioni poco prima del blackout si sono verificate nella frequenza della rete.
Normalmente, la nostra rete è in grado di gestire piccoli problemi, come un’oscillazione di frequenza o un calo dovuto alla disattivazione di una centrale elettrica. Ma una parte della capacità della rete di stabilizzarsi è legata ai vecchi metodi di generazione dell’elettricità.
Le centrali elettriche, come quelle a carbone e a gas naturale, sono dotate di enormi generatori rotanti. Se si verificano brevi problemi sulla rete che alterano l’equilibrio, queste apparecchiature fisiche hanno un’inerzia: continueranno a muoversi almeno per qualche secondo, dando tempo ad altre fonti di energia di rispondere e recuperare il ritardo. (Sto semplificando, ma per maggiori dettagli consiglio vivamente questo rapporto del National Renewable Energy Laboratory).
I pannelli solari non hanno inerzia: si affidano agli inverter per trasformare l’elettricità in una forma compatibile con la rete e che si adatti alla sua frequenza. In genere, questi inverter sono “grid-following”, ovvero se la frequenza si abbassa, la seguono.
Nel caso del blackout in Spagna, è possibile che la presenza in rete di molta energia proveniente da fonti prive di inerzia abbia fatto sì che un piccolo problema diventasse molto più grande.
Alcune domande chiave sono ancora senza risposta. L’ordine è importante, ad esempio. Durante il calo di produzione, gli impianti eolici e solari sono stati messi fuori servizio per primi? O tutto è andato in tilt insieme?
Indipendentemente dal fatto che il solare e l’eolico abbiano contribuito al blackout come causa principale, sappiamo che l’eolico e il solare non contribuiscono alla stabilità della rete nello stesso modo in cui lo fanno altre fonti di energia, afferma Seaver Wang, responsabile del clima del Breakthrough Institute, un’organizzazione di ricerca ambientale. Indipendentemente dal fatto che la colpa sia delle fonti rinnovabili, una maggiore capacità di stabilizzare la rete sarebbe solo d’aiuto, aggiunge.
Non è detto che una rete ad alta intensità di rinnovabili sia destinata a fallire. Come ha detto Wang in una sua analisi della scorsa settimana: “Questo blackout non è il risultato inevitabile della gestione di un sistema elettrico con quantità sostanziali di energia eolica e solare”.
Una soluzione: possiamo assicurarci che la rete includa un numero sufficiente di apparecchiature che forniscono inerzia, come l’energia nucleare e l’energia idroelettrica. Secondo Wang, sarebbe utile invertire il piano di chiusura dei reattori nucleari spagnoli a partire dal 2027. Altre opzioni includono la costruzione di macchine massicce che conferiscono inerzia fisica e l’uso di inverter “grid-forming”, cioè in grado di contribuire attivamente alla regolazione della frequenza e di fornire una sorta di inerzia sintetica.
L’inerzia, però, non è tutto. Gli operatori di rete possono anche contare sull’installazione di molte batterie in grado di rispondere rapidamente quando si verificano problemi. (La Spagna ha una quantità di accumulatori di rete molto inferiore rispetto ad altri luoghi con un alto livello di penetrazione delle rinnovabili, come il Texas e la California).
In definitiva, se c’è una conclusione da trarre è che con l’evoluzione della rete, anche i nostri metodi per mantenerla affidabile e stabile dovranno evolversi.
Se siete curiosi di saperne di più su questa storia, vi consiglio questo Q&A di Carbon Brief sull’evento e le sue conseguenze e questo pezzo di Heatmap sull’inerzia, le rinnovabili e il blackout.
