Un laboratorio statunitense testa un nuovo modello per indagare sui guasti della rete

Jun 11, 2023

I ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) del Dipartimento dell’Energia stanno lavorando per comprendere gli effetti dei guasti elettrici nella moderna rete elettrica statunitense.

I guasti sono condizioni anomale in un circuito elettrico che interrompono il flusso di energia, con il potenziale di causare blackout che colpiscono migliaia di clienti. I guasti possono essere causati da guasti alle apparecchiature, errori umani, eventi meteorologici e disastri naturali. Comprenderli consente alle aziende elettriche e agli operatori di sistema di mantenere un servizio elettrico affidabile e di ridurre il numero di interruzioni.

Tuttavia, i metodi di modellazione tradizionali sono meno efficaci nel prevedere come si comporterà la tecnologia digitale all’avanguardia. Nuove risorse energetiche come i pannelli solari e i caricabatterie per veicoli elettrici si stanno diffondendo attraverso la rete elettrica, aumentando la presenza di componenti elettronici chiamati inverter, che alterano il flusso di corrente elettrica per adattarlo al sistema di trasmissione più ampio. Rispetto ai sistemi meccanici, l’elettronica di potenza è un dispositivo che agisce molto più velocemente e che viene influenzato in modo diverso dai guasti nelle parti distanti della rete. Ma la maggior parte delle aziende elettriche non ha adeguato la propria pianificazione per riflettere questi cambiamenti.

Ecco perché la North American Electric Reliability Corporation (NERC) chiede alle utility e agli operatori di utilizzare un nuovo metodo per sondare le cause e gli effetti dei guasti: l'analisi del dominio transitorio elettromagnetico, o EMT. Rispetto alla modellazione tradizionale, questo tipo di analisi dovrebbe rappresentare in modo più accurato gli eventi in rapido svolgimento.

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“Poiché la trasformazione della rete avviene con più risorse basate su inverter e caricabatterie per veicoli elettrici, è necessario l’EMT per comprendere l’affidabilità del sistema”, ha affermato il ricercatore dell’ORNL Suman Debnath. In mancanza di questi metodi e strumenti, gli operatori e i servizi pubblici potrebbero non essere in grado di mantenere il livello passato di affidabilità del servizio, soprattutto mentre pianificano future interconnessioni ed espansioni del sistema di trasmissione.

Il team di ricercatori ORNL di Debnath, in collaborazione con il partner Southern California Edison, ha condotto una delle prime repliche di guasti riuscite utilizzando EMT all'inizio di quest'anno, dopo aver integrato i propri modelli e algoritmi in uno strumento di analisi del dominio EMT. Eseguendo la simulazione nel laboratorio ORNL e nell’hardware della Southern California Edison, hanno affermato di aver riprodotto accuratamente gli effetti di una faglia della California del 2018 su un grande impianto solare.

"Lo sviluppo di un modello ad alta fedeltà aiuterà le società di servizi pubblici a comprendere meglio le dinamiche fisiche dell'elettronica di potenza, migliorando così le prestazioni della rete e allineandosi con la nostra visione futura di modernizzazione della rete", ha affermato Md Arifujjaman, ingegnere senior per l'innovazione della tecnologia di rete presso Southern California Edison. “Questo tipo di progetto ci aiuta molto. Più dinamiche potete presentare, meglio è per noi, per la rete e per il cliente”.

Originariamente pubblicato su Power Grid.