Le linee elettriche ad alta tensione si trovano vicino a una sottostazione elettrica nella periferia di Sydney. Reuters
Il mercato energetico australiano è un appuntamento di spicco nel nostro ciclo di notizie quotidiane. Tra l'ideologia e la politica senza fine che turbinano nel settore, termini tecnici come "potere di carico di base" e "generazione dispacciabile" vengono gettati così spesso che c'è un pericolo che il significato di questi termini possa perdersi nel dibattito pubblico.
Il termine "crisi energetica" è sbandierati piuttosto vagamente con una certa confusione sul fatto che la crisi riguardi i prezzi o la sicurezza dell'approvvigionamento. La politica di questo è infernale e in gran parte evitabile se tutte le parti della politica avevano prestato attenzione coerente e di principio alla politica energetica negli anni 20 dalla formazione del Mercato nazionale dell'energia.
Vale la pena mettere le cose in chiaro sul significato di alcuni di questi termini e sul modo in cui si collegano alle politiche climatiche, alle nuove tecnologie e alla progressione della riforma e della regolamentazione del mercato in Australia.
Questo glossario, che non è affatto esaustivo, è un primo passo.
Potenza di ricarica
La potenza di baseload si riferisce alle risorse di generazione che generalmente funzionano ininterrottamente durante tutto l'anno e operano a livelli di produzione stabili. Il funzionamento continuo delle risorse di carico di base ha un senso economico perché hanno bassi costi di gestione rispetto ad altre fonti di energia. Il valore degli impianti di carico di base è per lo più economico e non correlato alla loro capacità di seguire la domanda di sistema in costante evoluzione.
Gli impianti di baseload includono centrali a ciclo combinato alimentate a carbone e gas. Tuttavia, l'Australia è internazionale impegno ridurre le emissioni di carbonio sta limitando la redditività economica delle fonti tradizionali di carico di base.
Le centrali elettriche a carbone come questa a Loy Yang vengono gradualmente ritirate.
Mercato all'ingrosso (il "Mercato nazionale dell'energia")
Il termine mercato nazionale dell'energia confonde perché si riferisce a un mercato competitivo dell'energia all'ingrosso principalmente sul costo orientale dell'Australia. Non include l'Australia occidentale o il Territorio del Nord e include anche il sistema del gas. Il mercato nazionale dell'energia consente a tutti i tipi di risorse energetiche su vasta scala di connettersi al sistema di trasmissione per soddisfare i requisiti energetici su larga scala.
Tuttavia, l'industria parla del "mercato dell'energia" o persino del "NEM" può anche riferirsi all'intera catena di approvvigionamento che comprende le reti per la trasmissione di tensione, la distribuzione a media e bassa tensione e la vendita al dettaglio al consumatore finale. I prezzi che i consumatori vedono includono tutti questi aspetti della catena di approvvigionamento. Questo può aggiungere significativamente confusione.
Il mercato all'ingrosso viene definito "mercato" perché esiste concorrenza tra i generatori. Ogni generatore effettua "offerte" giornaliere di prezzo per vendere energia e regola le quantità in fasce di prezzo fino a 10 ogni cinque minuti. In questo modo, la vendita di energia è abbinata all'energia disponibile e alle prestazioni dell'unità di generazione.
Il mercato lavora per inviare in modo efficiente tutte le risorse variabili e "dispacciabili" per ridurre al minimo il costo dell'elettricità. Il Operatore del mercato energetico australiano (AEMO) coordina il mercato nazionale dell'energia.
Prezzo all'ingrosso
Il prezzo all'ingrosso "spot" al quale viene scambiato il potere nel NEM si basa sulle offerte del generatore più accettate per bilanciare la domanda e l'offerta in ciascuna regione. Ciò ha lo scopo di incoraggiare un comportamento efficiente da parte dei generatori, nonché di coordinare una direzione efficiente delle risorse.
Archiviazione
Lo stoccaggio si riferisce all'energia catturata per un uso successivo, in genere in una batteria. L'elettricità è stata costosa da conservare in passato, ma si prevede che i costi di conservazione continueranno a diminuire con il miglioramento delle tecnologie delle batterie. Per esempio, batterie agli ioni di litio sono stati sviluppati per le comunicazioni mobili e i laptop, ma ora vengono potenziati per i veicoli elettrici e per lo stoccaggio di energia su vasta scala.
Le batterie agli ioni di litio sono state sviluppate per i telefoni cellulari, ma ora vengono utilizzate come parte di veicoli elettrici come Model S e Model X di Tesla Inc. Reuters
A causa dei livelli di stoccaggio tradizionalmente bassi nel sistema, l'elettricità deve essere generata per lo più entro pochi secondi da quando è necessario, altrimenti la stabilità del sistema può essere messa a rischio. La tecnologia di stoccaggio diventerà più preziosa all'aumentare della penetrazione nel mercato dell'energia eolica e solare. Con il calo dei costi di varie tecnologie di batteria, questo sarà più facile da fornire.
Domanda (e richiesta di picco)
La domanda si riferisce alla quantità di elettricità richiesta per soddisfare i livelli di consumo in un dato momento. L'energia si riferisce al tasso di consumo di energia in megawatt (milioni di Watt o MW), mentre l'energia in megawattora (MWh) si riferisce al consumo totale in un periodo, ad esempio un giorno, un mese o un anno.
Il picco di domanda è il tasso più elevato di consumo di energia richiesto in una particolare stagione, come il riscaldamento in inverno o il raffreddamento in estate. È una misura vitale perché determina quanta attrezzatura di generazione è necessaria per coprire interruzioni impreviste e mantenere un approvvigionamento affidabile.
Generazione dispacciabile
La generazione dispacciabile si riferisce a un tipo di generazione basata su combustibili fossili o energia idroelettrica che può essere controllata per bilanciare la domanda e l'offerta di elettricità. Le centrali elettriche più flessibili basate su gas naturale (come turbine a gas a ciclo aperto o centrali idroelettriche) possono funzionare a carico parziale e rispondere a cambiamenti a breve termine della domanda e dell'offerta.
La flessibilità è la chiave qui. Anche lo stoccaggio può fornire flessibilità, sia a batteria che a idro-pompaggio. La necessità di tali risorse sta diventando sempre più urgente a causa di pensionamento dei vecchi impianti di carico di base e la crescente quantità di fonti energetiche a minor consumo di energia.
Controllo di frequenza
I generatori sincroni nelle centrali elettriche ruotano attorno a cicli 50 al secondo. Questa velocità viene definita "frequenza" (indicata con Hertz, simbolo Hz). Il controllo di questa frequenza costante è essenziale per mantenere l'affidabilità.
Se si verifica una perdita di generazione da qualche parte, l'energia extra viene assorbita attraverso la rete elettrica da altri impianti. Ciò provoca il rallentamento dei rotori di questi generatori e la caduta della frequenza del sistema. Un parametro chiave è il cosiddetto "tasso massimo di variazione di frequenza". Più velocemente cambia la frequenza, meno tempo è disponibile per intraprendere azioni correttive.
Inerzia
L'inerzia si riferisce alla capacità di un sistema di mantenere una frequenza costante dopo uno squilibrio significativo tra generazione e carico. Maggiore è l'inerzia, più lenta è la velocità di variazione della frequenza dopo un disturbo.
Una preoccupazione fondamentale è che l'inerzia deve essere quasi sempre sufficiente per consentire una potenza stabile. Dato che molte centrali elettriche a carbone vengono ritirate, la quantità di inerzia sta diminuendo notevolmente.
Alla fine i sistemi di alimentazione dovranno fornire inerzia esplicita aggiungendo rotori sincroni (che operano indipendentemente dalla generazione di energia) o fornendo altri controlli del sistema di alimentazione in grado di rispondere molto rapidamente alle deviazioni nella frequenza del sistema di alimentazione. Questi possono essere basati su una combinazione di storage ed elettronica di potenza avanzata già disponibile oggi.
Mercati regionali all'interno del mercato nazionale dell'energia
Il National Energy Market opera come cinque mercati regionali interconnessi negli stati orientali: Queensland, Nuovo Galles del Sud, Victoria, Australia Meridionale e Tasmania. Ciò riflette il modo in cui i sistemi di alimentazione erano originariamente istituiti sotto le autorità statali.
Il mercato nazionale dell'energia non può funzionare come un mercato unico con un prezzo unico a causa di due fattori importanti. Non è conveniente rimuovere completamente i vincoli di trasmissione di potenza tra le regioni statali e le perdite elettriche nella trasmissione di energia significano che ogni posizione richiede un prezzo diverso per riflettere efficacemente l'impatto di tali perdite.
Quando ci sono grandi flussi di energia tra le regioni, i prezzi possono variare fino al 30% tra le regioni a causa di perdite. I prezzi elevati si verificano quando c'è una carenza di energia rispetto alla domanda. I prezzi negativi si verificano quando il carico è inferiore alla generazione minima stabile impegnata. Durante i periodi di prezzi elevati (di solito a causa dell'elevata domanda o, meno frequentemente, a causa della capacità inferiore) possono verificarsi maggiori differenze di prezzo quando gli interconnettori raggiungono i loro limiti, causando la spedizione di una generazione molto costosa nella regione di importazione.
Il mercato nazionale dell'energia opera attraverso la costa orientale dell'Australia.
interconnettori
Alla luce delle lunghe distanze nel mercato nazionale dell'energia (4000km da un capo all'altro, il sistema di alimentazione sincrona più lungo del mondo), vi sono vincoli significativi nella capacità di trasmissione tra le regioni statali. A questi vincoli viene dato un trattamento speciale chiamato "interconnector".
Le perdite di potenza marginali tra questi interconnettori sono calcolate ogni cinque minuti per supportare un efficiente dispacciamento delle risorse e per garantire che i prezzi spot in ciascuna regione siano efficienti e coerenti con la domanda e l'offerta prevalenti. Questi interconnettori hanno una capacità limitata (a causa del surriscaldamento e di altri fattori), tuttavia, e AEMO gestisce con attenzione il loro utilizzo per garantire l'equilibrio e l'inerzia in tutte le regioni.
Servizi ausiliari e riserva di filatura
I servizi ausiliari si riferiscono a una varietà di metodi richiesti dal mercato per un controllo coerente di frequenza e tensione. Mantengono la qualità dell'approvvigionamento e supportano la stabilità del sistema di alimentazione contro i disturbi. Questo controllo di frequenza è necessario durante il normale funzionamento per mantenere il continuo equilibrio tra domanda e offerta di energia. A tal fine, una parte della capacità di generazione viene mantenuta in riserva al fine di variare la sua produzione su e giù per regolare il livello di generazione totale del sistema.
Questa differenza tra la massima potenza erogata e il livello operativo inferiore si chiama "riserva di rotazione". È inoltre richiesta una riserva di rotazione per la riduzione dell'uscita per coprire la disconnessione improvvisa del carico o l'aumento improvviso dell'energia solare o eolica.
Aggiornamenti della trasmissione
Il potenziamento del sistema di trasmissione, compresi gli interconnettori, è un processo normativo complesso. La trasmissione ha un valore significativo lungo l'intera catena di approvvigionamento dell'elettricità, dai produttori ai consumatori.
Questo valore è facile da misurare date le condizioni del mercato elettrico in qualsiasi momento. Ma è difficile prevedere quando questi interconnettori devono essere costruiti o sostituiti perché alcune risorse di trasmissione possono funzionare fino a 80 anni. È necessario un coordinamento significativo nella pianificazione di nuovi investimenti poiché l'ubicazione e i tempi di implementazione della nuova capacità di generazione rinnovabile sono incerti e variabili.
Finestre di regolamento dei prezzi 30 (e cinque minuti)
A AEMO i generatori pagano il prezzo spot per tutta la loro produzione e i consumatori (tramite rivenditori) pagano al prezzo spot per il loro consumo. Questo prezzo di "trading" viene calcolato ogni 30 minuti allo scopo di negoziare i flussi di cassa (come media del prezzo di spedizione di cinque minuti). Questo processo è chiamato "insediamento".
È in atto un piano per passare a un insediamento di cinque minuti nei prossimi tre anni. Ciò contribuirebbe a premiare risorse più flessibili (comprese le batterie) in quanto rispondono in modo più efficiente all'impatto di improvvisi cambiamenti nella produzione.
Informazioni sugli autori
Ariel Liebman, vicedirettore, Monash Energy Materials and Systems Instutute e docente senior, Facoltà di informatica, Università di Monash e Ross Gawler, Senior Research Fellow, Università di Monash
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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