Trasmissione di elettricità in Cina: la lunga marcia verso le reti intelligenti

Per sostenere l'attività in Cina, la prima potenza industriale del mondo e il paese più popoloso, la trasmissione e la distribuzione dell'elettricità sono diventate una grande sfida. La distanza geografica tra le zone in cui si trovano le risorse energetiche e quelle in cui vengono consumate ha reso la tecnologia UHV (Ultra High Voltage) una priorità per oltre dieci anni. Oggi si è aggiunta la tecnologia Smart Grid.

INSIGHTS| La strada della Cina verso il 2025 (8/8) - ELETTRICITÀ - Con la sua strategia "Made in China 2025" svelata a metà 2015, la Cina si è posta l'obiettivo di diventare la prima potenza economica mondiale. In questo contesto, la rivista DirectIndustry collabora con la società di consulenza DCA per offrire ai nostri lettori informazioni chiave su questa strategia industriale. Jean-François Dufour, CEO di DCA, decifra uno degli obiettivi del piano "Made in China 2025" che comprende semiconduttori, veicoli elettrici, ferrovie e telecomunicazioni.

Per sostenere l'attività in Cina, prima potenza industriale del mondo e paese più popoloso, la trasmissione e la distribuzione dell'elettricità sono diventate una sfida importante. La distanza geografica tra le aree in cui si trovano le risorse energetiche e quelle in cui vengono consumate ha reso la tecnologia UHV (Ultra High Voltage) una priorità per oltre dieci anni. Oggi si è aggiunta la tecnologia Smart Grid.

L'enorme consumo di energia associato allo sviluppo della Cina a partire dagli anni '80 va di pari passo con un grande problema per il paese: le sue principali risorse di carbone, la fonte primaria di produzione di elettricità, si trovano nell'entroterra, a diverse centinaia di chilometri dalle popolate regioni costiere che sono i principali consumatori.

Data questa situazione, una cosa è diventata chiara all'inizio degli anni 2000: che la tecnologia UHV (Ultra-High Voltage), che permette di trasportare l'elettricità prodotta nelle centrali termiche installate in loco piuttosto che il carbone, avrebbe giocato un ruolo decisivo.

Il progetto UHV

Dall'apertura del primo impianto nel 2009, la Cina ha costruito 30 linee UHV che sono oggi operative. Hanno stabilito dei record in termini di potenza - con la linea da 1.100 kV (kiloVolt) Zhundong-Wannan istituita nel 2019 - e di distanza - con la linea Zhundong-Wannan di 3.300 chilometri - per collegare le principali regioni produttrici di carbone (ovvero Shanxi, Neimenggu e Xinjiang) alle regioni a più alta intensità energetica (la Cina costiera e le zone circostanti).

Il progetto UHV è ancora oggi d'attualità: altre nove linee saranno costruite entro il 2023, mentre si stanno testando nuove tecnologie. SGCC (State Grid Corp. of China), l'operatore di rete che copre 26 delle 31 regioni (province o equivalenti) del paese, ha testato nel 2019 le prime porzioni di GIL (Gas-Insulated Lines), un'alternativa interrata alle linee aeree nelle aree densamente popolate; così come quelle che incorporano la fibra di carbonio, potenzialmente più leggera, conduttiva e resistente del metallo.

"Verde" UHV

Negli ultimi anni, tuttavia, il progetto UHV della Cina si è evoluto per accogliere una nuova priorità: è diventato il veicolo di una politica energetica "verde", garantendo lo sviluppo delle energie rinnovabili.

SGCC ha così inaugurato nel 2019 la prima linea UHV (lunga 1.600 chilometri) tra la grande provincia desertica del Qinghai e l'Henan, incaricata di trasportare soprattutto elettricità solare (con il suo punto di partenza nella grande centrale fotovoltaica di Longyuanxia). Poi, nel 2020, è stata creata la prima rete di raccolta di energia eolica su larga scala, centralizzando la produzione di 36 parchi eolici nella prefettura di Xilin Gol, a Neimenggu, per iniettarla nelle linee UHV che collegano la regione autonoma a Shandong e Jiangsu, sulla costa.

CSG (China Southern Power Grid), l'altro grande distributore di elettricità che gestisce la rete delle cinque regioni del sud-est del paese, non è da meno: la linea UHV di Kunliulong, aperta nel 2020, è destinata a trasportare dallo Yunnan al Guangdong, la provincia più popolosa della Cina, su 1.450 chilometri, la produzione della grande centrale idroelettrica di Wudongde (10.000 MegaWatt di capacità), che dovrebbe entrare in funzione nel 2021.

Modernizzazione della distribuzione

Tuttavia, la trasmissione a lunga distanza è solo una delle sfide affrontate da SGCC e CSG. Il funzionamento efficiente dell'enorme rete di distribuzione che subentra - con oltre 1,3 milioni di chilometri di linee di 110 kV o più accumulate dai due operatori - è altrettanto essenziale. L'obiettivo è quello di modernizzare e migliorare l'efficienza, sia in termini di affidabilità che di risparmio.

Questo si riflette negli investimenti in innovazione fisica. Lo vediamo con l'automazione dei processi di ispezione e manutenzione, come i robot mobili testati da SGCC nello Shandong nel 2018, o la prima sottostazione elettrica automatizzata aperta da CSG a Shenzhen nel 2019. Un altro esempio è negli esperimenti sull'ispezione della rete tramite UAV (Unmanned Aerial Vehicles) sviluppati da entrambi gli operatori.

Destinazione Digitalizzazione

Il progetto più ambizioso a lungo termine, tuttavia, riguarda la digitalizzazione della rete a fini di manutenzione e gestione delle modifiche.

Anche qui entrambi i principali operatori nazionali sono impegnati in questo approccio. La filiale Jiangsu di SGCC ha iniziato a costruire un "gemello digitale" della rete ad alta tensione della provincia nel 2020, puntando alla fine a mappare i suoi 90.000 chilometri di linee. Da parte sua, CSG ha costruito il primo "gemello digitale" di una sottostazione nella sua rete di Hainan nel 2020.

Questa digitalizzazione, che si basa sulla mappatura di precisione utilizzando attrezzature di terra e UAV, è destinata a creare alla fine uno strumento che sarà essenziale per la creazione di "Smart Grids"

Obiettivo: Griglie intelligenti

Le reti intelligenti sono naturalmente l'obiettivo finale di SGCC e CSG. Mentre il grande operatore meridionale ha aperto nel 2019 un Digital Grid Research Institute per centralizzare i suoi sforzi per costruire una "Southern Smart Grid", SGCC ha aumentato il numero di laboratori aperti, dedicati in particolare alle tecnologie UPIOT (Ubiquitous Power Internet of Things), alcuni dei quali in partnership con la grande Tsinghua University.

Il loro obiettivo è quello di anticipare l'evoluzione di una rete la cui complessità è in costante aumento con l'emergere di nuove questioni - come le stazioni di ricarica per veicoli elettrici, il cui numero ha superato 1,5 milioni nel paese nel 2020.

Mentre la Cina sta ancora affrontando lo squilibrio geografico della sua rete energetica, sta anche cercando di renderla "verde" e "più intelligente", promettendo un'iniziativa sostenibile.