Quando si parla di affidabilità della rete elettrica, si intendono due cose:
- affidabilità del sistema
- resilienza del sistema
L'affidabilità del sistema è la capacità della rete elettrica di operare in condizioni normali; la resilienza del sistema inidica quanto la rete elettrica resiste ai guasti in condizioni straordinarie, ovvero in presenza di disastri naturali, sabotaggi, cyber-attack etc.
Le principali "condizioni straordinarie" che possono generare guasti o interruzioni su una rete elettrica sono:
- Eventi meteorologici estremi, inclusi uragani, tornadi e tempeste di ghiaccio. Il Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) e altri ricercatori prevedono che i cambiamenti climatici aumenteranno la violenza degli eventi meteorologici, rendendoli ancora più pericolosi per le reti elettriche.
- Guasti di componenti, specialmente trasformatori.
- Load shedding, che si verifica quando gli operatori della rete elettrica arrestano intenzionalmente l'erogazione di potenza ad alcuni clienti a causa della domanda superiore all'offerta. Questi eventi sono rari nei paesi sviluppati ma comuni in molti paesi in via di sviluppo.
- Cyberattacks, che potrebbero aumentare in termini di gravità grazie alla crescente quantità di tecnologie di informazione e di comunicazione tra le varie parti della rete elettrica, dai generatori ai clienti. Sebbene ancora in numero ridotto, i cyberattacchi possono avere il potenziale per pregiudicare gravemente il sistema elettrico, se eseguiti da hacker capaci.
- Islanding, che si verifica quando le sorgenti di energia distribuite (come il fotovoltaico) vengono arrestate per motivi di sicurezza durante un guasto di rete, anche quando potrebbero continuare a funzionare. Ciò di solito avviene perché la loro produzione potrebbe essere pericolosa per gli operatori che riparano le infrastrutture della rete nelle vicinanze. Per ora, questo impatto è piccolo ma potrebbe essere un problema significativo se la generazione distribuita si espande.
Un altro evento potenzialmente catastrofico per le reti elettriche, più remoto nella possibilità ma probabilmente molto più dannoso, è una intensa tempesta solare.
Una tempesta solare consiste in disturbi nella magnetosfera prodotti da un evento solare denominato espulsione di massa coronale (CME, acronimo dell'inglese coronal mass ejection). Questi disturbi si manifestano tipicamente con le bellissime aurore borali osservabili alle elevate latitudini. In presenza però di una intensa tempesta solare si generano anche grandi transienti di tensione sulle reti elettriche e di comunicazione che ne possono pregiudicare l'operatività o addirittura l'integrità. Ci sono riscontri nei nuclei di ghiaccio che eventi simili tendono a verificarsi ogni 500 anni o giù di lì, tuttavia stime pessimistiche hanno posto i possibili danni di tempeste solari gravi in miliardi, se non addirittura in trilioni di dollari.
Vorrei soffermarmi ulteriormente sulle intense tempeste solari, in quanto anche se avvengono con bassa frequenza in realtà hanno un potenziale distruttivo per le comunità.
Il classico esempio di tempesta solare che ha danneggiato reti di trasmissione è il cosiddetto Evento Carrington (1859), dal nome dell'astronomo inglese Richard Carrington che osservò i brillamenti solari associati a questa tempesta solare. Dal 28 agosto al 2 settembre 1859 la Terra fu interessata da una intesa tempesta solare che provocò notevoli disturbi alla rete del telegrafo, causando l'interruzione delle linee telegrafiche per 14 ore, traumi agli operatori telegrafici in Europa e Nord America e alcuni incendi locali, e produsse un'aurora boreale visibile anche a latitudini inusuali: a Roma, in Giamaica, alle Hawaii e a Cuba.
Se una tempesta solare della stessa intensità dovesse accadere oggi, gli esperti prevedono gravi danni sulle reti elettriche e di comunicazione, che possono estendersi anche alle basse latitudini a causa delle interconnessioni tra le reti dei vari paesi. A subire maggiormente danni sarebbero i trasformatori, ed è questo il punto su cui gli esperti insistono perché i governi dei paesi investano sulla sicurezza delle reti elettriche. Un trasformatore è un dispositivo che richiede mesi per essere realizzato, a volte anche anni, a causa delle sue dimensioni e caratteristiche. Se una tempesta solare danneggiasse irreparabilmente alcuni trasformatori, le reti elettriche da loro alimentate, e quindi anche i relativi utenti, resterebbero senza energia per mesi e mesi, bloccando completamente la maggior parte delle attività umane e facendo ripiombare così le comunità nel medioevo.
Un intesa tempesta solare, statisticamente parlando, è un evento raro, in realtà il Sole gioca con noi al tiro al bersaglio poiché la nostra stella produce costantemente CME, anche se con un certo ciclo, ed è grazie alla nostra rotazione intorno al Sole che molte volte riusciamo ad evitarle. La statistica quindi non è una garanzia per il futuro, e prima o poi la fortuna ci volterà le spalle e saremo colpiti da un inteso CME. Potrebbe capitare tra 500 anni, ma anche domani, e se non saremo preparati.....beh, provate ad immaginare la vostra vita senza energia elettrica!
Fonte immagine: NASA