Articolo a cura di Gilles Thonet – Deputy Secretary-General, IEC

L’interruzione di corrente in Spagna e Portogallo all’inizio di quest’anno – la più grande in Europa in oltre due decenni – ha sollevato interrogativi urgenti sulla stabilità e la resilienza dei nostri sistemi elettrici. L’incidente ha evidenziato una realtà fondamentale: man mano che il nostro mondo diventa più elettrificato, le richieste alle nostre reti elettriche sono in continua crescita.

La sfida è duplice. In primo luogo, dobbiamo integrare grandi quantità di energia rinnovabile per lo più intermittente – eolica, solare e altre fonti rinnovabili – per combattere il cambiamento climatico. In secondo luogo, dobbiamo garantire che le nostre reti rimangano stabili anche se diventano più complesse, interconnesse ed esposte a condizioni meteorologiche estreme, minacce informatiche e interruzioni impreviste.

La buona notizia? Le soluzioni esistono già. La chiave risiede negli standard internazionali, i riferimenti che garantiscono che le nostre tecnologie funzionino insieme in modo sicuro e senza soluzione di continuità.

Perché le reti sono sotto pressione?

Le reti elettriche sono state progettate per un’epoca diversa. Tradizionalmente, l’energia fluiva in una direzione: dalle grandi centrali a carbone, a gas o nucleari alle case e alle aziende. Questi impianti fornivano non solo elettricità ma anche stabilità. Le loro turbine rotanti agivano come “ammortizzatori”, attenuando le fluttuazioni della domanda e dell’offerta.

Oggi, quel modello viene capovolto. I parchi eolici e solari, sebbene essenziali per la decarbonizzazione, non forniscono la stessa stabilità intrinseca. Un’improvvisa copertura nuvolosa o un calo del vento possono portare a rapidi cambiamenti nell’alimentazione elettrica. Allo stesso tempo, la domanda è in aumento a causa delle nostre nuove esigenze elettriche, tra cui veicoli elettrici (EV), pompe di calore e data center, solo per citarne alcuni.

Le reti elettriche devono essere in grado di far fronte a questi cambiamenti, ma una buona parte della rete è tutt’altro che recente. La tecnologia delle reti intelligenti viene utilizzata per modernizzare vaste aree della rete elettrica e questa nuova tecnologia deve interagire con i sistemi più datati esistenti.

Figura 1 a cura di Sebastian Moss

In che modo gli standard internazionali mantengono le luci accese

Le norme sono le regole che garantiscono che le tecnologie di diversi produttori e Paesi possano lavorare insieme in sicurezza. Pensali come il DNA della rete. Definiscono il modo in cui le centrali elettriche, le turbine eoliche, le stazioni di ricarica per veicoli elettrici e le batterie domestiche comunicano e funzionano.

L’IEC sviluppa queste norme globali, aiutando le reti ad adattarsi a una serie di nuove sfide, come ad esempio:

Reinventare la stabilità della rete

Con nuove fonti come i pannelli solari o le turbine eoliche – quelle che gli esperti chiamano risorse energetiche distribuite (DER) – che svolgono un ruolo sempre più importante nella fornitura di elettricità alla rete, abbiamo bisogno di nuovi modi per mantenere la stabilità. Una soluzione è l’inerzia sintetica, una tecnologia che consente alle turbine eoliche di imitare l’effetto stabilizzante delle turbine rotanti. La Norma IEC 61400-27-2 garantisce che questi sistemi rispondano rapidamente alle fluttuazioni, prevenendo i guasti a cascata.

Allo stesso modo, l’accumulo con batterie e gli inverter intelligenti (dispositivi che gestiscono il modo in cui i pannelli solari immettono energia nella rete) vengono standardizzati per fungere da “ammortizzatori”. L’IEC sta lavorando a una nuova norma che specificherà i metodi e le procedure di test di sicurezza per i sistemi basati su batterie agli ioni di litio per l’accumulo di energia. La Norma IEC 62933-5-1 specifica le considerazioni sulla sicurezza per i sistemi di accumulo di energia elettrica integrati con la rete elettrica.

La Serie di Norme IEC 61850 è ampiamente considerata lo standard per le reti intelligenti. Si occupano di automazione delle sottostazioni, scambio di informazioni bidirezionale, funzioni di controllo globale, energia rinnovabile e integrazione delle batterie, solo per citarne alcuni. Consentono alle reti esistenti di interagire con la tecnologia digitale più recente.

In caso di disastri e condizioni meteorologiche estreme, le norme possono contribuire a garantire infrastrutture resilienti. Ad esempio, la Serie di Norme IEC 61400 affronta le condizioni esterne per i progetti di turbine eoliche offshore, che includono la capacità di resistere a venti di 70 m/s (155 mph, quasi 250 km/h), che è maggiore della maggior parte degli uragani. Un team dedicato di esperti per la preparazione e il ripristino dalle microreti presso l’IEC ha anche lavorato a lungo sulla preparazione e il ripristino da gravi interruzioni di elettricità. Il progetto valuta inoltre in che modo la preparazione alle catastrofi e la ripresa post-disastro possano trarre vantaggio dagli standard e dalla progettazione di piani per attività coordinate. Ci sono anche altri esempi.

Le microreti possono essere un modo per garantire la resilienza di fronte ai disastri meteorologici e le norme per l’integrazione delle microreti nella rete elettrica includono la IEC 62898-1, che fornisce linee guida per la pianificazione e le specifiche dei progetti di microreti.

L’interruzione iberica è stata un campanello d’allarme, ma ha anche dimostrato che i blackout non sono inevitabili.

Trasformare i veicoli elettrici in asset di rete

Milioni di veicoli elettrici stanno arrivando sulle strade, e le loro batterie potrebbero diventare una riserva energetica. Invece di limitarsi ad assorbire energia, i veicoli elettrici possono restituire elettricità alla rete durante i picchi di domanda, secondo il concetto denominato vehicle-to-grid (V2G).

Nuove norme come la IEC 63584 (basata sull’Open Charge Point Protocol) rendono possibile questo flusso bidirezionale, mentre la ISO 15118-20 garantisce la comunicazione sicura tra auto, stazioni di ricarica e rete. L’obiettivo? I veicoli elettrici dovrebbero essere ricaricati quando l’elettricità è economica e abbondante — come nei surplus solari di mezzogiorno — e dovrebbero fornire energia nei momenti di alta richiesta o in caso di emergenza.

Cybersecurity: proteggere la rete dalle minacce digitali

Man mano che le reti diventano più digitali, diventano anche più vulnerabili. Gli attacchi informatici ai sistemi elettrici — come quelli che hanno colpito la rete ucraina — non sono più solo teorici.

Le Norme IEC 62351 e 62443 forniscono il modello per la sicurezza delle comunicazioni di rete, dalle centrali elettriche ai sistemi solari domestici. La sfida? A differenza delle infrastrutture tradizionali, in cui le utility hanno il pieno controllo, molte risorse energetiche distribuite (DER), come il solare sui tetti e i veicoli elettrici, sono di proprietà dei consumatori. Garantire la sicurezza informatica su milioni di dispositivi richiede nuovi approcci, tra cui il rilevamento delle minacce basato sull’intelligenza artificiale.

I contatori intelligenti e la rete del “direttore d’orchestra”

Le reti del futuro non saranno controllate dall’alto verso il basso, ma funzioneranno come un’orchestra, con milioni di dispositivi che risponderanno in tempo reale per bilanciare domanda e offerta.

I contatori intelligenti (coperti dalla Norma IEC 62056) sono la spina dorsale di questo sistema, consentendo la tariffazione dinamica e lo spostamento automatico del carico. Ad esempio, il tuo veicolo elettrico potrebbe ricaricarsi durante la notte quando l’energia eolica è abbondante. Inoltre, la batteria domestica potrebbe rivendere l’energia alla rete durante una carenza, mentre le fabbriche potrebbero regolare l’uso dell’energia per evitare blackout.

Ciò richiede una comunicazione senza soluzione di continuità tra le utility, gli operatori di rete e i dispositivi di consumo, il tutto regolato da standard interoperabili.

La strada da percorrere: una rete più intelligente e resiliente

L’interruzione iberica è stata un campanello d’allarme, ma ha anche dimostrato che i blackout non sono inevitabili. Le norme internazionali e la valutazione della conformità garantiscono che le nostre reti siano più flessibili e in grado di adattarsi meglio alle fluttuazioni delle energie rinnovabili. Garantiscono che le nostre reti utilizzino le tecnologie digitali per migliorare le prestazioni e siano più resilienti agli attacchi informatici e alle condizioni meteorologiche estreme.

Costruire la resilienza

È responsabilità dei governi e delle utility accelerare la modernizzazione delle reti. Devono investire nella gestione digitale della rete, nello stoccaggio e nelle tecnologie di inerzia sintetica, tutte supportate dagli standard IEC. È fondamentale rafforzare la cooperazione internazionale perché l’elettricità non si ferma alle frontiere. Le norme armonizzate garantiscono che quando un Paese si trova ad affrontare una crisi, i vicini possano fornire energia di riserva senza problemi.

Dovremmo consentire ai consumatori di diventare partecipanti attivi alla rete. I contatori intelligenti, i prezzi dinamici e le funzionalità V2G migliorano l’efficienza e l’affidabilità. Le autorità di regolamentazione dovrebbero dare priorità alla sicurezza informatica. Devono applicare solidi protocolli di sicurezza per prevenire interruzioni della rete a causa di dispositivi hackerati mentre le DER proliferano.

Una responsabilità condivisa

La transizione verso un futuro di energia rinnovabile (senza emissioni di CO₂) non riguarda solo la costruzione di più parchi eolici e pannelli solari, ma anche la reinvenzione della rete stessa. Gli standard sono gli eroi non celebrati di questa trasformazione, garantendo che ogni componente, dai caricabatterie per veicoli elettrici alle centrali idroelettriche, funzioni in armonia.

Il ruolo dell’IEC è quello di fornire questi framework, ma il successo dipende dalla collaborazione. Per raggiungere questo obiettivo, i governi devono creare politiche che incentivino la modernizzazione. Le utility devono adottare tecnologie basate su standard e reinventare il loro ruolo in questo futuro dell’energia distribuita, mentre i consumatori devono abbracciare la flessibilità nell’uso dell’energia.

Le luci possono aver tremolato in Spagna e Portogallo, ma la strada da seguire è chiara. Possiamo costruire un sistema energetico che non sia solo più sostenibile, ma anche più affidabile che mai, abbracciando l’innovazione e la cooperazione globale.

Il contesto italiano: cosa si sta facendo in Italia per la sicurezza del sistema elettrico

In Italia, nell’ambito CEI, è attivo il CT 316, il comitato di sistema che ha lo scopo di elaborare norme di connessione di utenze attive e passive alle reti di Alta, Media e Bassa tensione dei Distributori di energia elettrica. Le prescrizioni relative alla generazione comprendono sia quella che utilizza fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, ecc.), sia quella che utilizza fonti tradizionali. Le prescrizioni riguardano, in particolare, le protezioni e le procedure affinché le connessioni e l’esercizio degli impianti di generazione o consumo alle reti elettriche di distribuzione di tutto il territorio nazionale avvenga in modo da garantire la sicurezza e affidabilità del sistema elettrico nel suo complesso.

Per lo sviluppo di specifici progetti e aggiornamenti, vengono inoltre attivati Task Forces e Gruppi di Lavoro, con il coinvolgimento degli esperti del settore e di altri Comitati come il CT 57.

Le norme di riferimento sono la CEI 0-16 “Regola tecnica di riferimento per la connessione di Utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica” e la CEI 0-21 equivalente per le reti BT. Queste norme e i loro sviluppi consentono l’allineamento al corpo normativo europeo e del quadro di riferimento regolatorio stabilito da ARERA, l’Autorità nazionale di Regolazione per Energia Reti e Ambiente. I più recenti sviluppi hanno riguardato: il Controllore Centrale di Impianto, il Controllore di Infrastruttura di ricarica dei veicoli elettrici, la definizione di famiglie e modelli dei generatori ai fini della loro certificazione, il Sistema di Limitazione delle immissioni in rete. Tutti sviluppi che per aspetti diversi sono comunque finalizzati a migliorare la gestione sicura della rete.

Al momento sono allo studio: l’osservabilità/controllabilità di generatori e carichi della rete BT e ulteriori sviluppi per la futura adozione del nuovo Regolamento Europeo sui Generatori, in particolare con l’introduzione del “grid forming” per assicurare una migliore stabilità della rete anche da fonti non dotate di inerzia rotante.

Per vedere la struttura del CT 316 clicca qui