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EFFICIENZA ENERGETICA/ POWER EFFICIENCY LA RIVOLUZIONE DELLA FLESSIBILITÀ ELETTRICA/ ELECTRICAL FLEXIBILITY REVOLUTION Stefano Corsi (Solintec
LA RIVOLUZIONE DELLA FLESSIBILITÀ ELETTRICA
La spinta verso l’utilizzo più efficiente delle infrastrutture e risorse energetiche porta al concetto di flessibilità elettrica e di demand-response, una forma di gestione attiva della domanda di energia. Questo modello è alla base del Mercato per i Servizi di Dispacciamento (MSD) e delle Unità Virtuali Abilitate Miste (UVAM). In questo articolo cerchiamo di analizzarne gli aspetti chiave e una delle più promettenti piattaforme di gestione.
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Stefano Corsi (Solintec)
La rete elettrica è un sistema complesso in cui l’energia immessa dai produttori deve sempre essere istantaneamente in equilibrio con quella consumata dagli utenti. Il termometro di questo equilibrio è la frequenza di rete che in tutta Europa deve sempre trovarsi in un intervallo molto stretto intorno ai 50 Hz. I gestori di rete (Terna per l’Italia) mantengono questo equilibrio accettando continuamente le offerte a salire o scendere di carico che gli operatori abilitati fanno nel Mercato dei Servizi. In Italia i consumatori hanno svolto finora solo il ruolo di utente passivo della rete, quello cioè che paga in bolletta il corrispettivo “uplift” a copertura dei costi che Terna sostiene per comprare i servizi di bilanciamento dai grandi impianti di produzione. Tuttavia, in un mondo ad alta penetrazione di rinnovabili e di generazione distribuita, è sempre più difficile per Terna fare affidamento sui soli impianti tradizionali di produzione. In questo contesto in rapida evoluzione il Demand-Response (ovvero la capacità di un consumatore di energia elettrica di modificare il proprio profilo di prelievo in seguito ad una richiesta del gestore di rete) risulta un cammino obbligato e una opportunità da cogliere per i consumatori che possono così diventare utenti attivi e partecipare al mercato dei servizi
di rete in concorrenza con gli impianti di produzione. Se si verifica un deficit di energia elettrica sulla rete, a causa per esempio di un disservizio di un impianto o di un incremento imprevisto dei consumi, deve esserci immediatamente un altro impianto disposto ad immettere di più o un consumatore disposto a prelevare di meno. Terna accetterà nel mercato del “bilanciamento” l’offerta con il prezzo più basso, indifferentemente dal fatto che sia stata presentata da un produttore o dal consumatore. Perché dal suo punto di vista entrambi stanno offrendo il medesimo servizio di “movimentazione a salire Fig.1 Demand Response - Modello di dispacciamento Energetico (Enel Energia) MSD e UVAM Le aziende che sostengono grossi consumi di energia possono aderire al mercato dei servizi di dispacciamento (MSD). Grazie a questo hanno la possibilità di guadagnare cedendo o modulando una quota di energia in caso di emergenze di rete. La questione ambientale e l’ottimizzazione dei consumi sono al centro di un acceso dibattito che coinvolge le imprese oggi più che mai. Il prezzo a base d’asta previsto da Terna per partecipare al mercato è: 30.000 €/MW/anno. In caso di richiesta di flessibilità, le offerte partono da 400 €/Mwh. L’Autorità per l’energia elettrica, il gas e il sistema idrico, con le delibere 300/2017/R/ e 372/2017/R/, ha definito i crie/o a scendere”. Terna deve anche assicurarsi che nel momento del bisogno ci siano sempre dei soggetti pronti ad accettare una movimentazione a prezzi ragionevoli: per questo motivo esistono anche uno o più mercati della “riserva”, che si svolgono in anticipo rispetto alla giornata di esecuzione, in cui viene remunerata la sola “disponibilità a salire” ad un prezzo predefinito, a prescindere dall’effettiva movimentazione. Come per il servizio a salire, anche il servizio a scendere ha una struttura di offerta analoga. Tuttavia, in termini di disponibilità, rappresenta un servizio meno critico e di conseguenza meno
remunerato. teri per consentire l’aggregazione di nuovi soggetti di consumo / produzione elettrica, gestiti da veri e propri provider (BSP, Balancing Service Provider), che entrano nel mercato dei servizi di dispacciamento, nell’ambito di progetti pilota individuati da Terna. I BSP aggregano e gestiscono:
• UVAC (Unità Virtuali Abilitate di Consumo) • UVAP (Unità Virtuali Abilitate di Produzione e accumulo) • UVAM (Unità Virtuali Abilitate Miste).
L’aggregatore è l’intermediario tra gli utenti finali, per i quali spesso è difficile implementare questo sistema, e Terna. L’aggregatore permette all’utente finale di scegliere, in base alle opportunità presenti nell’MSD, se prelevare o vendere, stoccare o consumare energia. Con la delibera 10/06 l’Italia prevede, allineandosi agli altri paesi europei, un sistema di incentivi a favore delle imprese con consumi elevati che accettano di partecipare all’MSD, riconoscendo loro un rimborso proporzionale al consumo di energia elettrica. Il mercato di dispacciamento trasforma i clienti in protagonisti del sistema elettrico nazionale; la gestione flessibile dell’energia, infatti, stabilizza la rete elettrica, redistribuisce le risorse aziendali e determina nel tempo l’annullamento degli sprechi energetici. L’MSD prevede, per le aziende che decidono di aderirvi, un corrispettivo fisso direttamente proporzionale alla capacità espressa in MW aggiudicato tramite asta e uno variabile derivato dalla modularità del mercato stesso. La condizione per ottenere i rimborsi è che queste accettino di dare un contributo nel caso di emergenze di rete, modulando il prelievo di energia o cedendola per assicurare la continuità dei servizi elettrici al resto della comunità. Il meccanismo MSD prevede che i consumatori industriali possano accedere al mercato dei servizi di dispacciamento modulando il proprio consumo di energia con l’obiettivo di rispondere ai picchi di offerta o domanda elettrica. Terna in qualità di gestore del sistema elettrico nazionale, in caso di un
problema di stabilità della rete, notifica la necessità di un ordine di bilanciamento all’aggregatore. Per poter partecipare al Mercato MSD le UVAx devono avere una dimensione minima di 1 MW. Tale valore può essere raggiunto tramite aggregazione di carichi flessibili di più aziende poste nel medesimo territorio. La variazione di carico deve essere garantita per un minimo di 2 ore ma il BSP può aggregare contributi anche minimi di diversi consumatori e impianti di aree geografiche relativamente estese (15 in tutta Italia) al fine del raggiungimento della soglia. In questo senso le UVAM abbracciano una platea molto più estesa rispetto al più noto servizio di interrompibilità che poteva essere fornito solo da singole industrie a forte consumo di energia. Infatti, grazie alla possibilità di aggregazione offerta dal BSP, non ci sono limiti tecnici alle risorse che possono essere messe a disposizione, ma solo, eventualmente, limiti economici. A puro titolo di esempio, le risorse che più facilmente possono essere messe a frutto sono: • impianti di autoconsumo; • idealmente con margine per salire di carico, come ad esempio i gruppi di continuità oppure i cogeneratori in periodi di calo del fabbisogno termico; • impianti di riscaldamento e condizionamento; • pompe, ventilatori, forni elettrici, motori elettrici che possano azzerare o anche solo ridurre il proprio funzionamento per un breve periodo senza impatti significativi sul processo industriale
Aree territoriali all’interno delle quali è possibile creare le UVAM aggregando consumatori e produttori • Aosta,Biella, Novara, Torino, Verbano-Cuisio-Ossola, Vercelli • Alessandria, Asti, Cuneo, Genova, Imperia, La Spezia, Savona • Bergamo, Brescia, Mantova • Como, Cremona, Lecco, Lodi, Milano, Pavia, Sondrio, Varese, Monza e Brianza • Belluno, Bolzano, Gorizia, Padova Pordenone, Rovigo, Trento, Treviso, Trieste, Udine, Venezia, Verona, Vicenza • Bologna, Ferrara, Forlì Cesena, Modena, Parma, Piacenza, Ravenna, Reggio Emilia, Rimini • Cosenza, Crotone, Matera, Potenza, Taranto, Catanzaro, Reggio Calabria, Vibo Valentia • Bari, Barletta-Andria-Trani, Brindisi, Campobasso, Foggia, Isernia, Lecce • Agrigento, Caltanisetta, Enna, Palermo, Trapani, Catania, Messina, Ragusa, Siracusa • L’Aquila, Latina, Rieti, Roma, Viterbo • Avellino, Benevento, Caserta, Frosinone, Napoli, Salerno • Chieti, Pescara, Teramo • Ancona, Ascoli Piceno, Macerata, Perugia, Pesaro, Urbino, Fermo • Arezzo, Firenze, Grosseto, Livorno, Pistoia, Prato, Siena, Terni, Lucca, Massa Carrara, Pisa • Cagliari, Medio-Campidano, Carbonia, Iglesias, Nuoro, Oristano, Ogliastra, Sassari, OlbiaTempio
Fig.2 Distribuzione Unità Virtuali Abilitate
La soluzione Tecnalogic
A Vimercate, al confine delle colline della Brianza è nata Tecnalogic, una delle start-up più interessanti nel campo dell’energia, dell’ottimizzazione e flessibilità energetica e dell’ambiente. Attraverso l’acquisizione di dati energetici associati alle Unità di Consumo (aree, linee, macchine) e con l’elaborazione delle correlazioni con piani di lavoro, set-point operativi, mercato energetico Tecnalogic rende una realtà il bilanciamento dinamico dei consumi dell’intero impianto tramite interventi mirati sulle singole Unità di Consumo, il tutto massimizzando la produzione e minimizzando i rischi e gli oneri derivanti dalle situazioni di sovra-consumo e sotto-consumo. Alla base di questo approccio stanno le nuove politiche di flessibilità energetica che hanno aperto nuovi scenari in Europa. In Italia Terna ha avviato una serie di progetti e asset per il mercato del servizio di dispacciamento a parti-
re dalle cosiddette UVAM che rappresentano ad oggi la forma di aggregazione di riferimento in Italia per le unità di produzione non rilevanti e le unità di consumo della rete elettrica. Tecnalogic propone Oratrios la piattaforma modulare della flessibilità elettrica composta di 5 moduli (Profiling; Scheduling; Balancing; Data Analisys; Settlement) Il modulo base Profiling è necessario per l’acquisizione oraria dei dati di consumo, al fine di individuare il profilo energetico caratteristico (ossia il modello di consumo elettrico) dalla grande industria al piccolo esercizio commerciale. I dati acquisiti vengono messi a disposizione per l’accesso web locale tramite interfacce grafiche semplici ed intuitive. La piattaforma si rivolge sia ai consumatori (industrie, servizi), operatori (Esco, Utility), ai nuovi soggetti aggregatori (Balancing Service Provider, Consorzi, Demand Side Response Aggregators) ed è alla base della Fig.3 Modello di funzionamento Tecnalogic
Link Terna www.terna.it Tecnalogic www.tecnalogic.it Solintec www.solintec.it creazione di nuove comunità energetiche formate da prosumer. La soluzione della piattaforma è in grado di identificare la distribuzione dei consumi all’interno delle attività produttive e l’incidenza dell’energia elettrica sui costi del singolo prodotto finale. Ciò porta all’individuazione e al bilanciamento dei profili energetici aggregati con riduzione dei costi di acquisto e dei consumi energetici. A tutto questo si aggiunge un più favorevole accesso al mercato della flessibilità, valorizzata ad oggi fino a 400 €/MWh (di cui una quota riconosciuta dal proprio operatore), oltre alla possibilità di avvantaggiarsi di contratti di fornitura di energia e di servizi di bilanciamento che si potranno spingere quasi in tempo reale (con tempo di delivery anticipato di 15 minuti) e, quindi, la possibilità di cogliere le migliori opportunità sul mercato, grazie al controllo attivo dei consumi
dei sistemi di produzione.
Keywords: BSP, UVAC, UVAP, UVAM, Esco, MSD, Flessibilità Eletttrica
ELECTRICAL FLEXIBILITY REVOLUTION
The drive towards more efficient use of energy infrastructure and resources leads to the concept of electrical flexibility and demandresponse, a form of active energy demand management. This model is the basis of the Market for Dispatching Services (MSD) and the Virtual Enabled Mixed Units (UVAM). In this article we try to analyze its key aspects and one of the most promising management platforms.
By the Editorial Staff
The electricity grid is a complex system in which the energy injected by producers must always be instantly in balance with that consumed by users. The thermometer of this balance is the grid frequency, which throughout Europe must always be in a very narrow range around 50 Hz. Grid operators (Terna per l’Italia) maintain this balance by continuously accepting the upward or downward load offers that qualified operators make in the Services Market. In Italy, consumers have so far only played the role of passive grid users, i.e., those who pay the “uplift” fee to cover the costs that Terna incurs to purchase balancing services from large production plants. However, in a world with high penetration of renewables and distributed generation, it is increasingly difficult for Terna to rely solely on traditional production plants. In this rapidly evolving context, Demand-Response (i.e., the ability of an electricity consumer to change his or her withdrawal profile following a request from the grid operator) is an obligatory path and an opportunity to be seized for consumers who can thus become active users and participate in the grid services market in competition with production plants. If there is a shortfall in electricity on the grid, e.g. due to a plant failure or an unforeseen increase in consumption, there must immediately be another plant willing to supply more or a consumer willing to withdraw less. Terna will accept in the “balancing” market the offer with the lowest price, regardless of whether it was submitted by a producer or a consumer. Because from its point of view, both are offering the same “upward and/or downward movement” service. Terna must also make sure that when the need arises, there are always parties ready to accept handling at reasonable prices: for this reason, there are also one or more “reserve” markets, which take place before the day of execution, in which only the “willingness to go up” is remunerated at a predefined price, regardless of the actual handling. As with the upward service, the downward service has a similar offering structure. However, in terms of availability, it is a less critical service and therefore less remunerated.
MSD and UVAM Companies that support high energy consumption can join the dispatching services market (MSD). Thanks to this they have the opportunity to earn money by selling or modulating a share of energy in the event of grid emergencies. The environmental issue and the optimisation of consumption are at the centre of a heated debate involving companies today more than ever before. The basic auction price envisaged by Terna to participate in the market is: 30,000 €/MW/year. In the event of a request for flexibility, bids start at 400 €/Mwh. The Authority for Electricity, Gas and Water, with resolutions 300/2017/R/ and 372/2017/R/, defined the criteria to allow the aggregation of new electricity consumption/production entities, managed by real providers (BSP, Balancing Service Provider), that enter the dispatching services market, within the framework of pilot projects identified by Terna. BSPs aggregate and manage: - UVAC (Enabled Virtual Consumption Units) - UVAP (Enabled Virtual Production and Storage Units) - UVAM (Mixed Enabled Virtual Units). The aggregator is the intermediary between end users, for whom it is often difficult to implement this system, and Terna. The aggregator allows the end user to choose, based on the opportunities present in the MSD, whether to withdraw or sell, store or consume energy. With Resolution no. 10/06, Italy provides, in line with other European countries, a system of incentives for companies with high consumption that agree to participate in the MSD, granting
them a refund proportional to their electricity consumption. The dispatching market transforms customers into protagonists of the national electricity system; flexible energy management, in fact, stabilizes the electricity grid, redistributes company resources and determines over time the elimination of energy waste. The MSD provides, for companies that decide to join it, a fixed fee directly proportional to the capacity expressed in MW awarded by auction and a variable fee derived from the modularity of the market itself. The condition to obtain refunds is that they agree to make a contribution in the event of grid emergencies, modulating the withdrawal of energy or selling it to ensure the continuity of electrical services to the rest of the community. The MSD mechanism provides that industrial consumers can access the dispatching services market by modulating their energy consumption in order to respond to peaks in electricity supply or demand. Terna, as the national electricity system operator, notifies the aggregator of the need for a balancing order in the event of a grid stability problem. In order to participate in the MSD Market, UVAx must have a minimum size of 1 MW. This value can be achieved by aggregating flexible loads of several companies located in the same territory. The load variation must be guaranteed for a minimum of 2 hours, but the BSP can aggregate even minimum contributions of different consumers and plants of relatively large geographical areas (15 throughout Italy) in order to reach the threshold. In this sense UVAMs cover a much wider audience than the better known interruptibility service that could only be provided by individual energy-intensive industries. In fact, thanks to the possibility of aggregation offered by the BSP, there are no technical limits to the resources that can be made available, but only, eventually, economic limits. By way of example, the resources that can most easily be made available are: - self-consumption facilities; - ideally with room to increase load, such as uninterruptible power supplies or cogenerators in times of decreasing heat demand; - heating and air-conditioning systems; - pumps, fans, electric ovens, electric motors that can zero or even just reduce their operation for a short period without significant impact on the industrial process.
Territorial areas within which it is possible to create UVAM by aggregating consumers and producers • Aosta,Biella, Novara, Torino, Verbano-Cuisio-Ossola, Vercelli • Alessandria, Asti, Cuneo, Genova, Imperia, La Spezia, Savona • Bergamo, Brescia, Mantova • Como, Cremona, Lecco, Lodi, Milano, Pavia, Sondrio, Varese, Monza e Brianza • Belluno, Bolzano, Gorizia, Padova Pordenone, Rovigo, Trento, Treviso, Trieste, Udine, Venezia, Verona, Vicenza • Bologna, Ferrara, Forlì Cesena, Modena, Parma, Piacenza, Ravenna, Reggio Emilia, Rimini • Cosenza, Crotone, Matera, Potenza, Taranto, Catanzaro, Reggio Calabria, Vibo Valentia • Bari, Barletta-Andria-Trani, Brindisi, Campobasso, Foggia, Isernia, Lecce • Agrigento, Caltanisetta, Enna, Palermo, Trapani, Catania, Messina, Ragusa, Siracusa • L’Aquila, Latina, Rieti, Roma, Viterbo • Avellino, Benevento, Caserta, Frosinone, Napoli, Salerno • Chieti, Pescara, Teramo • Ancona, Ascoli Piceno, Macerata, Perugia, Pesaro, Urbino, Fermo • Arezzo, Firenze, Grosseto, Livorno, Pistoia, Prato, Siena, Terni, Lucca, Massa Carrara, Pisa • Cagliari, Medio-Campidano, Carbonia, Iglesias, Nuoro, Oristano, Ogliastra, Sassari, OlbiaTempio
The Tecnalogic solution In Vimercate, on the border of the Brianza hills, Tecnalogic was born, one of the most interesting start-ups in the field of energy, energy optimization and flexibility and the environment. Through the acquisition of energy data associated with the Consumption Units (areas, lines, machines) and with the processing of correlations with work plans, operational set-points, energy market Tecnalogic makes a reality the dynamic balancing of consumption of the entire plant through targeted interventions on indi-
vidual Consumption Units, all maximizing production and minimizing the risks and charges arising from situations of over-consumption and under-consumption. At the basis of this approach are the new energy flexibility policies that have opened up new scenarios in Europe. In Italy, Terna has launched a series of projects and assets for the dispatching service market, starting with the so-called UVAM, which today represent the benchmark form of aggregation in Italy for non-relevant production units and consumption units on the electricity grid. Tecnalogic proposes Oratrios, the modular electrical flexibility platform composed of 5 modules (Profiling; Scheduling; Balancing; Data Analysys; Settlement). The basic Profiling module is necessary for the hourly acquisition of consumption data, in order to identify the characteristic energy profile (i.e. the electricity consumption pattern) from large industry to small business. The acquired data is made available for local web access via simple and intuitive graphical interfaces. The platform is addressed to consumers (industries, services), operators (Esco, Utility), new aggregators (Balancing Service Provider, Consortia, Demand Side Response Aggregators) and is at the basis of the creation of new energy communities formed by prosumer. The platform solution is able to identify the distribution of consumption within the production activities and the incidence of electricity on the costs of the individual end product. This leads to the identification and balancing of aggregate energy profiles with a reduction in purchase costs and energy consumption. To all this is added a more favorable access to the flexibility market, valued to date up to 400 €/ MWh (of which a share recognized by its operator), in addition to the possibility to take advantage of energy supply contracts and balancing services that can be pushed almost in real time (with an early delivery time of 15 minutes) and, therefore, the possibility to seize the best opportunities on the market, thanks to the active control of consumption of production systems.
Keywords: BSP, UVAC, UVAP, UVAM, Esco, MSD, Electrical Flexibility
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