Una seconda opportunità per la corrente continua

Nel 1890 negli USA nasce un diverbio fra Thomas Alva Edison, favorevole alla corrente continua e George Westinghouse e il suo collaboratore Nikola Tesla, che difendono la corrente alternata. È il primo grande confronto su uno standard tecnico nella storia dell’industria, che Westinghouse si aggiudica. Successivamente la corrente alternata (AC) conquista il mondo. Tuttavia non si è mai rinunciato completamente a quella continua (DC). Nel 1939 fra Zurigo e Wettingen viene costruita una linea di trasmissione a corrente continua ad alta tensione lunga 20 chilometri con un raddrizzatore a vapore di mercurio. Si tratta di un impianto sperimentale realizzato dall’allora Brown Boveri & Cie. (BBC). Dall’inizio di questo secolo i sistemi DC stanno vivendo una seconda giovinezza. Una rete a corrente continua consente di risparmiare dal cinque al dieci percento di energia. Se si vogliono costruire edifici a zero consumo netto di energia, come richiede l’UE, questo risparmio è importante. In Europa il numero di linee a corrente continua è pertanto in continuo aumento.

Le batterie come rapida fonte di energia

La crescente produzione di energie rinnovabili modifica il contesto energetico svizzero ed europeo. Per garantire la sicurezza, l’infrastruttura di rete deve essere potenziata. In questa svolta nel campo energetico Swissgrid ricopre un ruolo chiave. Il potenziamento comprende, oltre a quello dei trasformatori a Mühleberg, l’aggiunta di altri efficaci trasformatori per incrementare le capacità di importazione di energia e consentire di utilizzare quella da fonti rinnovabili. A ciò si aggiungono due linee a 380 kV per il trasporto di energia idrica dal Vallese verso i centri dei consumatori. Il portavoce Christian Schwarz sottolinea l’urgenza di potenziare e modernizzare la rete: «I progetti pianificati vanno realizzati senza indugio per assicurare l’approvvigionamento e consentire alla Svizzera di contribuire alla svolta nel campo energetico.»

Un notevole potenziale di risparmio

Le oscillazioni della rete vengono gestite con una strategia a tre livelli sincronizzata in tutta Europa. Al primo livello le eccedenze o le insufficienze vanno riequilibrate entro 30, secondi, al secondo livello entro cinque minuti e al terzo livello entro 15 minuti. Al primo livello è previsto l’intervento di centrali di ripompaggio. Gli accumulatori reagiscono molto più rapidamente alle oscillazioni di rete. Marina González Vayá è responsabile dello sviluppo di Smart Solutions presso le centrali elettriche del Cantone di Zurigo (EKZ). Il più grande accumulatore della Svizzera (18 Megawatt) è situato a Volketswil e funziona su una base di ioni al litio. «La batteria reagisce in modo relativamente rapido alla differenze di frequenza nella rete e può passare in 500 millesimi di secondo dalla fase di caricamento a quella di emissione» spiega Marina González Vayá. Ogni Paese è tenuto a fornire un contributo alla regolazione primaria. Quello previsto per la Svizzera è di 62 Megawatt. Sinora la Svizzera ha puntato sull’energia idroelettrica, anche se nel campo delle batterie sono stati compiuti progressi. Dato che gli impianti di produzione di energie rinnovabili, ma anche i sistemi di immagazzinamento, possono essere allacciati a una rete di corrente continua direttamente, senza bisogno di convertitori, si risparmiano spese e perdite. Grandi ditte come Siemens riconoscono che in questo settore si cela un potenziale. In collaborazione con altre aziende, il gruppo ha pertanto esaminato nel 2015, nel quadro di un progetto europeo, la possibilità di immettere negli edifici corrente continua parallelamente a quella alternata per risparmiare energia e migliorare inoltre la stabilità della rete.

Individuato il potenziale di risparmio energetico

Il crescente successo sul mercato della DC determina l’importanza delle disposizioni destinate a inserire le innovazioni in un quadro di legge. La Deutsche Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE), che si sta occupando di questo tema, ha stilato una nuova roadmap normativa che vale anche per installazioni di edifici nei quali, oltre alla presenza di una rete a corrente alternata, è ipotizzabile anche quella di un’infrastruttura a rete continua. La corrente continua viene oggi utilizzata sempre più spesso laddove prima si impiegava quella alternata, come per impianti di illuminazione, centri di calcolo e applicazioni industriali. Un numero maggiore di tecnici sviluppa inoltre reti a corrente continua in microsettori. In Germania i piani di sicurezza per impianti a corrente continua sono stati trascurati. Ora il tema torna a essere di attualità sia per le reti sia per i consumatori. Nel progetto «Industria DC» si effettuano ricerche per una produzione basata su DC «solida e in grado di reagire con flessibilità a una qualità di rete oscillante». Contemporaneamente ditte specializzate stanno lavorando nell’ambito del progetto «Organi di protezione DC» a un piano di programma di protezione globale destinato a moderne reti a corrente continua. Naturalmente componenti sempre più sofisticate e rapidamente attivabili proteggono l’infrastruttura di rete fra centrale elettrica e consumatori.

Ma anche le fonti vicine agli utenti, come gli impianti fotovoltaici e gli accumulatori elettrici, andranno equipaggiati con dispositivi di protezione per corrente continua. In Svizzera a occuparsi delle normative riguardanti le infrastruttura degli edifici in cui è inserita corrente continua è la SIA. Electrosuisse partecipa a vari comitati tecnici allargati dedicati al tema della corrente continua. Josef Schmucki è capoprogetto a Electrosuisse e responsabile degli aspetti normativi: «L’interesse nei confronti della corrente continua è in aumento. Il potenziale di risparmio energetico è noto e numerosi apparecchi e impianti in relazione con la svolta nel campo energetico e le moderne tecnologie di comunicazione hanno bisogno di corrente continua. Da qui la necessità di una normativa. » Le norme, tuttavia, non sono scontate. La maggioranza dei membri del cosiddetto comitato di sistema SyC LVDC presso IEC, competente in questo caso in materia di corrente continua, devono essere d’accordo, per esempio, sul definire norme per l’uso di una presa per applicazioni DC. Queste norme possono essere sviluppate a livello internazionale o nazionale, nel caso in cui gli altri Paesi non abbiano bisogno di disposizioni specifiche. Josef Schmucki: «Più la tecnologia della corrente continua creerà innovazione più affioreranno aspetti normativi».