L’elettricità proviene da varie fonti e tipi di fornitori

L’origine dell’elettricità che i consumatori acquistano varia. Alcune utenze elettriche generano tutta l’elettricità che vendono utilizzando solo le centrali elettriche che possiedono. Altre utility acquisto di energia elettrica direttamente da altre utility, marketing di potenza, e produttori di energia indipendenti o da un mercato all’ingrosso organizzato da un’organizzazione regionale di affidabilità di trasmissione.

La struttura al dettaglio dell’industria elettrica varia da regione a regione. La società che ti vende il potere può essere un’utilità elettrica municipale senza scopo di lucro; una cooperativa elettrica di proprietà dei suoi membri; un’utilità elettrica privata a scopo di lucro di proprietà di azionisti (spesso chiamata utilità di proprietà degli investitori); o in alcuni stati, è possibile acquistare elettricità attraverso un power marketer. Alcune autorità di potere di proprietà federale, tra cui la Bonneville Power Administration e la Tennessee Valley Authority, tra gli altri, generano, acquistano, vendono e distribuiscono energia. Le utility elettriche locali gestiscono il sistema di distribuzione che collega i consumatori alla rete indipendentemente dalla fonte dell’elettricità.

Il processo di fornitura di energia elettrica

Le centrali elettriche generano energia elettrica che viene consegnata ai clienti attraverso linee elettriche di trasmissione e distribuzione. Le linee di trasmissione ad alta tensione, come quelle che pendono tra alte torri metalliche, trasportano elettricità su lunghe distanze per soddisfare le esigenze dei clienti. Più alta tensione di energia elettrica è più efficiente e meno costoso per la trasmissione a lunga distanza di energia elettrica. L’elettricità a bassa tensione è più sicura per l’uso in case e aziende. I trasformatori nelle sottostazioni aumentano (aumentano) o riducono (diminuiscono) le tensioni per adattarsi alle diverse fasi del viaggio dalla centrale elettrica sulle linee di trasmissione a lunga distanza alle linee di distribuzione che trasportano elettricità alle case e alle aziende.

Evoluzione della rete elettrica

All’inizio del 20 ° secolo, più di 4.000 utenze elettriche individuali operavano isolate l’una dall’altra. Man mano che la domanda di elettricità cresceva, specialmente dopo la seconda guerra mondiale, le utility iniziarono a collegare i loro sistemi di trasmissione. Queste connessioni hanno permesso alle utility di condividere i benefici economici della costruzione di grandi e spesso di proprietà congiunta unità di generazione elettrica per soddisfare la loro domanda di elettricità combinata al minor costo possibile. L’interconnessione ha anche ridotto la quantità di capacità di generazione extra che ogni utility doveva tenere per garantire un servizio affidabile durante i periodi di picco della domanda. Nel corso del tempo, tre grandi sistemi interconnessi si sono evoluti negli Stati Uniti.

U. S. i sistemi elettrici sono ora interconnessi

La stabilità della rete elettrica richiede che la fornitura di energia elettrica soddisfi costantemente la domanda di energia elettrica, il che a sua volta richiede il coordinamento di numerose entità che gestiscono diversi componenti della rete. Le reti elettriche locali sono interconnesse per formare reti più grandi a fini di affidabilità e commerciali. Al livello più alto, il sistema di alimentazione degli Stati Uniti nei 48 stati inferiori è costituito da tre interconnessioni principali, che operano in gran parte indipendentemente l’una dall’altra con trasferimenti limitati di elettricità tra di loro.

• L’interconnessione orientale comprende l’area a est delle Montagne Rocciose e una parte del Texas panhandle.
• L’interconnessione occidentale comprende l’area dalle Montagne Rocciose a ovest.
• L’Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) copre la maggior parte del Texas.

Anche le interconnessioni orientali e occidentali negli Stati Uniti sono collegate alla rete elettrica canadese. La struttura di rete delle interconnessioni aiuta a mantenere l’affidabilità della rete fornendo più percorsi per il flusso di energia e consentendo ai generatori di fornire elettricità a molti centri di carico. Questa ridondanza aiuta a prevenire guasti alle linee di trasmissione o alle centrali elettriche che causano interruzioni del servizio ai clienti al dettaglio.

Le autorità di bilanciamento gestiscono le operazioni di rete

Le tre interconnessioni descrivono la struttura fisica su larga scala della rete. Il funzionamento regionale del sistema elettrico è gestito da entità chiamate autorità di bilanciamento, che assicurano che l’offerta di energia elettrica corrisponda costantemente alla domanda di energia. La maggior parte delle autorità di bilanciamento sono utility elettriche che hanno assunto le responsabilità di bilanciamento per una parte specifica del sistema di alimentazione. Tutte le organizzazioni regionali di trasmissione negli Stati Uniti funzionano anche come autorità di bilanciamento. ERCOT è unico in quanto l’autorità di bilanciamento, l’interconnessione e l’organizzazione regionale di trasmissione sono tutti la stessa entità e sistema fisico.

Un’autorità di bilanciamento assicura che la domanda e l’offerta di elettricità siano finemente bilanciate per mantenere il funzionamento sicuro e affidabile del sistema di alimentazione. Se la domanda e l’offerta si sbilanciano, possono verificarsi blackout locali o addirittura diffusi. Le autorità di bilanciamento mantengono condizioni operative adeguate per il sistema elettrico garantendo che sia disponibile una fornitura di energia elettrica sufficiente a soddisfare la domanda prevista, compresa la gestione dei trasferimenti di energia elettrica con altre autorità di bilanciamento.

Affidabilità elettrica le organizzazioni stabiliscono gli standard per le operazioni di rete

Le utility elettriche sono responsabili del mantenimento della sicurezza dei loro sistemi e della pianificazione per le future esigenze di alimentazione dei loro clienti. Inizialmente, l’industria dell’energia elettrica ha sviluppato standard volontari per garantire il coordinamento delle operazioni di interconnessione collegate. Oggi sono in vigore standard di affidabilità obbligatori per la pianificazione e il funzionamento dei sistemi di alimentazione e per affrontare i problemi di sicurezza nelle infrastrutture elettriche critiche. La North American Electric Reliability Corporation ha sviluppato e applica gli standard obbligatori di affidabilità della rete approvati dalla Federal Energy Regulatory Commission (FERC). In Canada, i regolatori canadesi ricoprono questo ruolo.

Un contatore elettrico intelligente

Fonte: Fotografia d’archivio (protetta da copyright)

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La smart grid incorpora tecnologia digitale e strumentazione avanzata nel sistema elettrico tradizionale, che consente alle utility e ai clienti di ricevere informazioni dalla rete e comunicare con essa. Una rete più intelligente rende il sistema elettrico più affidabile ed efficiente aiutando le utenze a ridurre le perdite di elettricità e a rilevare e risolvere i problemi più rapidamente. La smart grid può aiutare i consumatori a gestire in modo intelligente il consumo di energia, soprattutto nei momenti in cui la domanda raggiunge livelli significativamente elevati o quando è necessaria una domanda di energia ridotta per supportare l’affidabilità del sistema.

I dispositivi intelligenti nelle case, negli uffici e nelle fabbriche possono informare i consumatori e i loro sistemi di gestione dell’energia dei momenti in cui un apparecchio utilizza elettricità a prezzi relativamente più elevati. Questi avvisi aiutano i consumatori, o i loro sistemi intelligenti, a regolare in modo ottimale le impostazioni che, se supportate da incentivi per la riduzione della domanda o tariffe elettriche per il tempo di utilizzo, possono abbassare le bollette energetiche. I dispositivi intelligenti sulle linee di trasmissione e distribuzione e nelle sottostazioni consentono a un’utilità di gestire in modo più efficiente i livelli di tensione e di scoprire più facilmente dove si trova un’interruzione o un altro problema sul sistema. Le reti intelligenti a volte possono correggere da remoto i problemi nel sistema di distribuzione elettrica inviando digitalmente istruzioni alle apparecchiature in grado di regolare le condizioni del sistema.

Sfide per la rete elettrica

La costruzione di infrastrutture elettriche negli Stati Uniti è iniziata nei primi anni del 1900 e gli investimenti sono stati guidati da nuove tecnologie di trasmissione, centrali centrali di generazione di centrali elettriche e crescente domanda di elettricità, soprattutto dopo la seconda guerra mondiale. Ora, alcune delle vecchie linee di trasmissione e distribuzione esistenti hanno raggiunto la fine della loro vita utile e devono essere sostituite o aggiornate. Sono necessarie anche nuove linee elettriche per mantenere l’affidabilità complessiva del sistema elettrico e per fornire collegamenti a nuove risorse di generazione di energia rinnovabile, come l’energia eolica e solare, che spesso si trovano lontano da dove è concentrata la domanda di elettricità.

Esistono diverse sfide per migliorare l’infrastruttura della rete:

• Localizzazione di nuovi linee di trasmissione (ottenere l’approvazione di nuove rotte e di ottenere i diritti per il terreno necessario)
• la Determinazione di un approccio equo per il recupero dei costi di costruzione di una nuova linea di trasmissione costruito in uno stato in cui la linea offre vantaggi per i consumatori in altri stati
• Affrontare l’incertezza in regolamenti federali per quanto riguarda chi è responsabile per il pagamento per le nuove linee di trasmissione, che colpisce il settore privato, la capacità di raccogliere denaro per costruire linee di trasmissione
• l’Espansione della rete di trasmissione a lunga distanza di linee rinnovabili siti di generazione di energia in cui si trovano risorse eoliche e solari di alta qualità, che sono spesso lontane da dove si concentra la domanda di elettricità
• Proteggere la rete da attacchi fisici e informatici

Ultima recensione: ottobre 22, 2020