"Dopo le interruzioni di corrente in Spagna e Portogallo, ho pensato: la transizione energetica è tutt'altro che completa"

Dietro una pesante porta di metallo, schermata da una parete di vetro, innumerevoli luci verdi lampeggiano su allungate macchine nere. La stanza bianca illuminata da lampade fluorescenti in cui si trovano al Politecnico di Delft ha le dimensioni di uno spogliatoio di una palestra. La temperatura qui è sempre esattamente 19 gradi Celsius. Gli impianti di raffreddamento funzionano rumorosamente. Cavi colorati corrono lungo il soffitto.

Marjan Popov (56), professore di sicurezza dei sistemi energetici sostenibili, apre la sala con supercomputer costati milioni di euro dotati di chiave. È circondato da una struttura metallica, costruita per proteggere dalle radiazioni elettromagnetiche prodotte durante i test ad alta tensione condotti nella stanza adiacente. Popov chiama questo spazio piccolo, il laboratorio di James Bond . Qui sviluppa nuovi metodi per proteggere la gigantesca rete elettrica che si estende in tutta Europa dalle interruzioni di corrente.

La rete elettrica europea, con milioni di chilometri di cavi sotterranei e aerei, diventerà sempre più importante, ma anche più vulnerabile, nei prossimi anni. Per limitare il più possibile l'ulteriore riscaldamento globale, è fondamentale che i paesi sostituiscano i combustibili fossili con fonti di energia rinnovabili come l'energia solare ed eolica. Ciò rende la rete elettrica più complessa e instabile. Anche il rischio di attacchi informatici è in aumento. La transizione energetica è necessaria, afferma Popov, ma porta con sé anche nuove sfide tecniche per i gestori della rete.

La massiccia interruzione di corrente della scorsa settimana in Spagna e Portogallo ha suscitato preoccupazioni a livello mondiale circa gli effetti collaterali della transizione energetica. La causa del malfunzionamento è ancora sconosciuta e le indagini sono in corso. Ma Popov e altri esperti ritengono che sia molto probabile che la transizione energetica abbia avuto un ruolo in questo.

L’aumento del numero di pannelli solari e turbine eoliche rende la rete elettrica vulnerabile

Popov ne parla seduto a un lungo tavolo di legno vicino al laboratorio, dove gli scienziati di Delft spesso incontrano esperti di energia provenienti da vari gestori di reti nei Paesi Bassi e altri colleghi del settore energetico.

"La rete elettrica è strutturata in modo tale che domanda e offerta debbano essere in costante equilibrio, cosicché la frequenza si attesti sempre intorno ai 50 hertz", inizia spiegando perché la transizione energetica rende la rete elettrica più vulnerabile. Tutte le parti, tutti i “componenti del sistema” della rete elettrica sono impostati su quella frequenza, o ritmo con cui gli elettroni si muovono avanti e indietro.

Quando la frequenza sale o scende sotto i 50 hertz, la protezione sui componenti si attiva automaticamente e l'alimentazione si interrompe per evitare danni permanenti. "Se in un posto si richiede un po' più di elettricità alla rete, nell'altro ne viene rapidamente generata un po' di più", afferma Popov, muovendo le mani come una bilancia. Anche se in un posto dovesse mancare completamente la corrente elettrica, un'altra fonte può generarne di più. Ciò avviene in gran parte in modo automatico.

“Nella situazione classica, con molte centrali elettriche a gas e a carbone, il sistema ha parecchio tempo per rispondere alle variazioni di frequenza.” I generatori delle centrali elettriche a gas e a carbone sono dotati di turbine rotanti grandi e pesanti, impostate a 50 hertz. Se l'azionamento dovesse guastarsi improvvisamente, le turbine continuerebbero a girare grazie al loro peso elevato e non si fermerebbero all'improvviso. Questo effetto è chiamato inerzia. "Questo permette di mantenere l'equilibrio e di stabilizzare il movimento avanti e indietro della frequenza. L'inerzia assicura che le variazioni improvvise di frequenza vengano smorzate. Pertanto, la rete elettrica ha il tempo di reagire ai cambiamenti.

Ma in un'area con molti pannelli solari e turbine eoliche, l'inerzia è minore. Questo rende la rete elettrica meno robusta. Se qualcosa si guasta da qualche parte, quell'effetto smorzante viene a mancare e le fluttuazioni di frequenza possono diffondersi rapidamente. Con una centrale elettrica a gas, ad esempio, possiamo sempre esercitare il controllo sulla quantità di energia che vogliamo produrre. Con l'energia eolica e solare, questo non è possibile. E questo causa incertezza.

Che dire della grave interruzione di corrente che ha interessato Spagna e Portogallo la scorsa settimana?

Non sappiamo ancora esattamente cosa sia successo, ma ciò che è stato immediatamente evidente è stata la velocità con cui la rete elettrica della Penisola Iberica è crollata. Qualcosa ha causato un'interruzione locale, dopo la quale la rete elettrica nelle aree circostanti è crollata nel tentativo di compensare le fluttuazioni di frequenza. Durante il grande blackout in Italia nel 2003, ci sono voluti circa dodici minuti perché l'intero Paese rimanesse al buio. Per Spagna e Portogallo, secondo i dati attuali, è successo in un minuto. È stato davvero terribile .

Secondo Tennet, l'affidabilità della rete elettrica nei Paesi Bassi è del 99,99963%. Questo è molto buono

"Questo è esattamente ciò che può accadere quando nel sistema sono presenti molte fonti di energia prive di inerzia. Invece di essere in grado di smorzare le variazioni di frequenza grazie a grandi masse rotanti, le fluttuazioni si sono ora diffuse rapidamente. I sistemi di sicurezza si sono attivati ​​e l'energia si è interrotta molto rapidamente."

In Spagna ci sono molte centrali idroelettriche, dotate di grandi masse rotanti e quindi di inerzia.

Nessuno sa esattamente cosa sia successo in questa specifica situazione. Ma è vero che quando l'energia solare ed eolica rappresentano una parte importante del mix energetico, come in Spagna, è generalmente più difficile assorbire il colpo se qualcosa va storto. Quando ho letto del blackout, ho pensato: questo è un segno che la transizione energetica è tutt'altro che finita.

Dall'altro lato della parete di vetro del laboratorio di Delft ci sono circa dieci schermi di computer. Qui i ricercatori stanno simulando sui supercomputer gli scenari peggiori che si verificano se la rete elettrica diventa instabile, per scoprire come migliorare la sicurezza del sistema.

Si esamina cosa è necessario fare per mantenere la rete elettrica solida mentre il sistema subisce un cambiamento radicale.

"Il nostro obiettivo è avere presto un sistema in cui l'energia sia generata interamente da fonti rinnovabili. E che l'affidabilità del sistema rimanga la stessa. Attualmente, nei Paesi Bassi, l'affidabilità è del 99,99963%", afferma Tennet. Un ottimo risultato. Ciò equivale a un'interruzione di corrente di circa 12,8 minuti a persona all'anno. Non è molto.

Sto lavorando a un progetto che ci aiuterà a ridurre il rischio che un'interruzione di corrente si propaghi a macchia d'olio, come accaduto in Spagna e Portogallo la scorsa settimana. La complessità della transizione energetica rende più difficile monitorare simultaneamente l'intera rete elettrica europea, come avviene attualmente. Sto studiando come suddividere il sistema in isole. Se si isola virtualmente un'area più piccola e la si monitora in modo più approfondito di quanto non avvenga attualmente, ci si accorgerà più rapidamente se qualcosa non va. Ad esempio, se una linea o un cavo locale è sovraccarico, è possibile isolare rapidamente l'area circostante il problema. Il resto del sistema, al di fuori di quell'area, continuerà a funzionare normalmente. Lo chiamiamo "controllo in isola ".

La rete elettrica non sta diventando sempre più vulnerabile agli attacchi informatici man mano che le informazioni vengono digitalizzate?

Sì. In passato, molti componenti venivano monitorati in modo analogico. Ma non possiamo realizzare la transizione energetica senza digitalizzazione. Dobbiamo continuare a monitorare la rete e, poiché anche la domanda di elettricità è in aumento, dobbiamo anche tenerla d'occhio per poterla utilizzare in modo ottimale.

"Oggi monitoriamo la rete tramite internet e fibra ottica e integriamo tutto nel software. Ecco perché gli attacchi informatici sono diventati un problema sempre più grande per i gestori di rete. Non possiamo ignorare questa minaccia. Abbiamo bisogno di nuovi modi per proteggere un sistema energetico così complesso da attacchi deliberati."

Perché trovi la rete elettrica così interessante?

"Sono sempre stato interessato alla tecnologia dell'energia elettrica. La corrente è particolarmente affascinante. Com'è possibile che qualcosa che non si può vedere o annusare sia così potente? Sono anche affascinato da un uomo come Nikola Tesla, l'inventore di componenti importanti della rete elettrica. Ho un suo poster appeso nel mio ufficio. Lo guardo lì ogni giorno."