L'intento del seguente dall'articolo è quello di esporre in breve alcune della caratteristiche del sottosistema dell'energia elettrica, nel tentativo di rendere un servizio utile a chi sia interessato a tali argomenti e, anche, nel tentativo, da parte del sottoscritto, di effettuare una ricapitolazione generale di alcuni concetti in vista dell'esame.
Parleremo nell'ordine del sistema fisico dell'elettricità e della filiera del sottosistema elettrico.

Il sistema fisico

Il servizio, oggi, è offerto per mezzo di un grande sistema infrastrutturale a rete. In quest'ultima viene immessa l'energia prodotta grazie all'impiego delle varie fonti.
La rete si articola in più reti che sono caratterizzate da differenti livelli di tensioni.
Il trasferimento dell'energia dal luogo in cui viene prodotta al luogo in cui viene utilizzata avviene in corrente alternata trifase.

Da un lato ci sono motivazioni tecniche ed economiche che fanno sì che il trasporto dell'energia dai luoghi della grande produzione ai luoghi di utilizzazione avvenga a tensioni crescenti con la potenza e la distanza; d'altro canto va detto che la scelta del valore della tensione delle ramificazioni terminali del sistema che servono praticamente a condurre l'energia a quelli che sono i piccoli consumatori deve essere compatibile con la sicurezza delle persone e delle cose.

Il sistema può essere pensato come composto da tre sottosistemi (pensando di fermarci ai morsetti degli utilizzatori) :

• produzione;
• trasmissione;
• distribuzione.

Produzione

Volendo classificare gli impianti di produzione si può operare una distinzione in base al livello di tensione della rete a cui sono connessi arrivando a parlare di :

• produzione concentrata;
• produzione distribuita (GD).

Relativamente alla classificazione adottata in Italia, la produzione concentrata comprende gli impianti connessi alle reti con tensioni maggiori di 30 kV.
Questi impianti sono :

• gli impianti idroelettrici di grande taglia (dove per taglia si intende la potenza installata, intesa come somma delle potenze riportate sulle targhe dei gruppi dell'impianto di produzione);
• gli impianti termoelettrici di potenza (cioè quelli destinati alla sola produzione di energie elettrica);
• gli impianti geotermoelettrici.

La produzione distribuita comprende gli impianti connessi a reti con tensione maggiore di 1000 Ve minore di 30 kV e a reti con tensione maggiore di 50 V e minore di 1000 V.
Sono, questi :

• impianti idroelettrici e termoelettrici di potenza di piccola taglia;
• impianti di cogenerazione e trigenerazione;
• molti impianti che impiegano fonti rinnovabili.

Trasmissione

Il sottosistema della trasmissione è formato da una rete ad alta tensione (AT) a 380 kV, a maglie larghe, per mezzo della quale l'energia prodotta dai grandi impianti che costituiscono la produzione concentrata è trasferita verso un limitato numero di centri di consumo e ognuno di essi e costituito da grandi aree geografiche spesso situate a distanze molto elevate e verso i collegamenti di interconnessione con altri sistemi nazionali.

Nella figura che segue è ritratto lo schema unifilare di principio della rete di trasmissione :

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Lo schema unifilare di principio è impiegato per fornire una rappresentazione concisa del sistema adottando per i vari componenti la simbologia indicata dalla Norme.

Analizziamo i vari nodi :

• il nodo 1 ed il nodo 2 sono nodi di produzione in cui viene riversata l'energia prodotta dopo che è stata trasformata dalla tensione più adatta al funzionamento dei generatori sincroni alla tensione della rete di trasmissione; la trasformazione avviene attraverso trasformatori elevatori a rapporto fisso;
• il nodo 4 e il nodo 5 sono rappresentativi di nodi di carico dai quali l'energia viene trasferita al sottosistema della distribuzione dopo essere stata trasformata nella stazione primaria; la trasformazione nella stazione primaria si ha grazie ad autotrasformatori abbassatori a rapporto variabile sotto carico che svincolano la tensione della rete a 380 kV da quella del sottosistema di distribuzione;
• il nodo 3 è un nodo di interconnessione con la rete di una nazione confinante in cui viene immessa o da cui viene prelevata una data quantità di energia.

Possono esistere anche nodi caratterizzati dalla coesistenza di produzione e consumo.
La rete di trasmissione è sede di perdite di energia.

Distribuzione

Il sottosistema della distribuzione è formato da :

• reti di distribuzione primaria : ogni rete di distribuzione primaria gestita in genere alla tensione di 150 o 130 kV riceve energia da più nodi della rete di trasmissione e va ad alimentare le reti di distribuzione a MT per mezzo delle stazioni AT/MT;
• reti di distribuzione a MT, cioè a media tensione: ogni rete di distribuzione a MT è in genere gestita alla tensione di 20 kV, trae origine da più stazioni AT/MT ed alimenta le reti di distribuzione a BT grazie a numerose cabine MT/BT;
• reti di distribuzione a BT, cioè a bassa tensione : ogni rete di distribuzione di questo tipo è gestita alla tensione di 380 V, trae origine da una cabina MT/BT e realizza l'ultima fase della distribuzione fino alla consegna alle piccole utenze.

Le singole utenze, sia grosse che medie, in particolar modo quelle che hanno a che fare con gli stabilimenti industriali, sono collegati direttamente alle reti di distribuzione primaria o di distribuzione a MT, rispettivamente.
Anche le reti di distribuzione sono sede di perdite di energia.

La filiera

Nel seguente schema a blocchi è ritratta nelle sue fasi la filiera che va dalla produzione alla vendita del servizio elettrico :

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Non è stata inclusa la fase di stoccaggio : l'energia elettrica può essere immagazzinata direttamente solo in quantità modestissime e indirettamente solo in quantità poco significative dal punto di vista percentuale per mezzo di volumi d'acqua contenuti nei bacini degli impianti idroelettrici a serbatoio.

Una caratteristica importante del servizio è certamente che esso deve essere erogato istantaneamente nel momento in cui è richiesto, in modo tale che l'equilibrio tra potenza generata ed assorbito si realizzi istante per istante ed ogni eventuale squilibrio venga azzerato rapidamente grazie all'intervento di opportune regolazioni. Da ciò discende l'importanza della fase di dispacciamento che è delicata per il funzionamento del sistema elettrico.
Le attività legate alla fase produzione della filiera sono quelle che hanno a che fare con la realizzazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti e l'acquisto di combustibile (qualora lo richieda l'impianto).
Le attività legate alla fase trasmissione e distribuzione consistono nella pianificazione nello sviluppo delle relative reti, nel loro esercizio e nella loro manutenzione.

Bibliografia

Quanto esposto è tratto da :
Energia : quale futuro ? - Federico Rossi.