Se le luci di case e fabbriche restano accese è anche grazie a qualcosa che non si vede: delle pesanti masse di acciaio che girano. Sono cilindri che pesano quasi cento tonnellate a una velocità costante, intorno ai 1.500 giri al minuto, pronti a reagire in frazioni di secondo se la rete elettrica vacillasse. Non producono elettricità: la stabilizzano. Sono compensatori sincroni, macchine rotanti che restituiscono alla rete quell’inerzia fisica che il fotovoltaico, per sua natura, non possiede, e che invece una volta veniva assicurata automaticamente dalle grandi turbine delle centrali elettriche. In Italia funzionano benissimo; in Spagna, dove l’inerzia scarseggiava, un blackout ha messo in difficoltà un intero Paese per quasi un giorno la scorsa estate.
È il paradosso della transizione: più rinnovabili intermittenti inseriamo, meno “massa” gira nel sistema. Per oltre un secolo, turbine in rotazione hanno generato quasi tutta l’elettricità. Producono corrente alternata, ossia una tensione che oscilla tra valori negativi e positivi a una frequenza prestabilita. La rete deve essere in equilibrio finissimo in ogni istante. Un eccesso di produzione può farla crollare, mentre troppa domanda può causare blackout. Variazioni improvvise di frequenza — ad esempio per l’arresto di una centrale — propagano scossoni in tutto il sistema.
Il ruolo dell’inerzia
Un elemento aiuta gli operatori a governare la frequenza: l’inerzia. È il principio fisico secondo cui un corpo mantiene il suo stato di moto (o di quiete) finché una forza esterna non lo modifica. Maggiore è la massa in movimento, maggiore è l’inerzia. Sulle reti tradizionali, le turbine in rotazione reagiscono automaticamente accelerando o rallentando e riportando la frequenza verso i 50 Hz. Se gli sbalzi sono troppo bruschi — oltre 1 Hz — centrali o intere porzioni di rete si spengono. Nei casi estremi, come quello della Spagna, interi Paesi possono finire al buio.
Una volta, quando un Paese come l’Italia contava qualche decina di luoghi di produzione elettrica, tutto era più facile. Oggi ce ne sono quasi un milione: siamo nell’era delle rinnovabili. E questa rete di protezione non c’è più. Le celle fotovoltaiche sono l’unica grande fonte di generazione senza parti in movimento, e dunque non possono fornire inerzia. Producono elettricità quando la radiazione solare colpisce il silicio, materiale semiconduttore, mettendo in moto il flusso di elettroni.
La rete di protezione
Per ricostruire la rete di protezione bisogna installare compensatori sincroni, che girano alla velocità giusta, e in caso, possono essere utilizzati per reagire come “serbatoio di stabilità” per evitare che un disturbo locale diventi un incidente nazionale. Queste turbine, che spesso pesano oltre 100 tonnellate, restano a girare alla frequenza esatta e aiutano la rete a ritrovare l’equilibrio anche se, improvvisamente, un impianto eolico o solare si disconnette.
In Europa e nel mondo, però, gli investimenti sulle reti non tengono sempre il passo con i nuovi megawatt. Secondo BloombergNEF, i 27 dell’UE e la Gran Bretagna spendono in media 0,7 euro per potenziare le reti per ogni euro investito nelle rinnovabili. La Spagna è il fanalino di coda, con appena 0,30 centesimi. E non mancano i colli di bottiglia tecnici e regolatori: specifiche lunghe migliaia di pagine, gare complesse, anni tra il progetto e l’entrata in servizio. Intanto, il fotovoltaico o l’eolico cresce più in fretta della capacità di assorbirlo senza rischi.
Il piano industriale di Terna
E in Italia? Terna ha messo il tema al centro dei propri piani. Tra il 2023 e il 2025 l’azienda che gestisce la rete elettrica ha avviato l’acquisto di più unità, per un investimento dell’ordine di centinaia di milioni. Nei piani italiani l’approccio è complementare: affiancare ai compensatori sincroni inverter grid-forming su impianti e sistemi di accumulo, così da estendere i servizi di stabilità anche dove la rete è “debole”.
Il piano industriale prevede l’installazione di macchinari in grado di regolare la tensione e la stabilità. Tra queste troviamo le Statcom – delle macchine statiche ad alte prestazioni che possono smorzare le oscillazioni sulla rete -, i compensatori sincroni e i resistori, delle macchine statiche più piccole degli Statcom che assorbono potenza attiva (per costituire un carico stabilizzante) o reattiva (come una risorsa di regolazione distribuita). Nel caso di eventi più rapidi e gravi, il sistema di difesa di Terna corregge gli squilibri in tempi rapidissimi, anche in decine di millisecondi, fuori dalla portata del controllo manuale. Questo grazie a una rete di apparecchiature di monitoraggio (Wams) distribuite non solo in Italia ma anche all’estero, in grado di rilevare rapidissimamente (ogni 20 millisecondi) fenomeni critici per l’intera area europea.
Un domani la rete potrebbe non avere più macchine rotanti. Il compito verrebbe svolto dagli inverter, in grado di creare “inerzia sintetica” con segnali elettrici gestiti da computer. Gli inverter sono collegati a impianti solari, eolici e a batterie: convertono la corrente continua prodotta da questi sistemi in corrente alternata con frequenza e tensione allineate alla rete. Oggi, però, gli inverter sono per lo più “grid-following”: si limitano a seguire i parametri della rete, cosa poco utile in caso di disturbi. Dotandoli di controlli avanzati, diventano “grid-forming”: invece di amplificare i guasti, li correggono, immettendo potenza aggiuntiva per stabilizzare tensione e frequenza quando serve. Ma sono una tecnologia nuova, e i gestori di rete non si fidano ancora del tutto dei risultati.
