Come ottimizzare un impianto idroelettrico: dal bacino al mercato

Ottimizzare un impianto idroelettrico significa decidere quanto e quando produrre per ricavare il massimo valore dall'acqua disponibile, rispettando i vincoli fisici e di concessione. In pratica si lavora su più orizzonti insieme: la pianificazione dei bacini nel lungo periodo, il programma orario dei prossimi giorni, le offerte sui mercati e la gestione degli imprevisti, dalle manutenzioni ai guasti.

L'acqua come energia immagazzinata

Un impianto ad acqua fluente produce in base alla portata del momento e ha poca libertà di scelta. Un impianto con bacino, invece, è una riserva di energia: può trattenere l'acqua e usarla nelle ore in cui il mercato la paga di più. È questa flessibilità a creare valore, ma anche a rendere difficile la decisione, perché ogni metro cubo turbinato oggi non sarà disponibile domani.

Il punto di partenza dell'ottimizzazione è quindi il valore dell'acqua nel tempo. Produrre ha senso quando il prezzo di mercato supera il valore che quella stessa acqua avrebbe se fosse conservata. Quando gli impianti sono in cascata lungo un'asta idrica, la decisione si complica: ciò che rilascia un bacino a monte diventa apporto per quelli a valle, e il sistema va ottimizzato nel suo insieme, non impianto per impianto.

Pianificare i bacini nel lungo periodo

La pianificazione di lungo periodo stabilisce come distribuire la risorsa idrica nelle settimane e nei mesi. Deve fare i conti con due incertezze: quanta acqua arriverà, tra precipitazioni e scioglimento delle nevi, e a che prezzo si potrà vendere l'energia. Per questo si lavora su scenari di apporti e di prezzo, e le tecniche di ottimizzazione stocastica aiutano a scegliere strategie robuste invece di puntare su una sola previsione.

Il risultato è una traiettoria dei livelli dei bacini, con quote obiettivo da raggiungere in determinati periodi. Un buon piano riduce al minimo gli sfiori, cioè l'acqua che esce senza produrre energia, e lascia margine per cogliere le ore di prezzo alto.

I vincoli da rispettare

Nessuna ottimizzazione è utile se il programma che produce non è eseguibile. I vincoli tipici riguardano:

• i bacini: livelli minimi e massimi, deflusso minimo vitale, velocità di invaso e svaso;
• gli impianti: potenza disponibile, numero di accensioni giornaliere, rampe, minimi di potenza o di portata, programmi vincolanti;
• canali e condotte: portate massime derivabili e portate minime per periodo.

A questi si aggiungono gli obblighi di concessione e le esigenze del territorio. Il modello di ottimizzazione deve rappresentarli tutti, e deve potersi adattare a ogni asta senza sviluppi ad hoc, perché non esistono due sistemi idraulici uguali.

Dall'ottimizzazione all'offerta: entry price, MGP e MI

Il piano di lungo periodo si traduce, giorno per giorno, in un programma orario di produzione per ogni impianto, aggiornato quando cambiano apporti, prezzi o disponibilità. Da qui nasce la strategia di offerta. L'entry price è il prezzo minimo al quale conviene offrire l'energia: sotto quella soglia è meglio conservare l'acqua. Calcolarlo ora per ora consente di definire quantità e prezzi da offrire sul Mercato del Giorno Prima e sui mercati infragiornalieri, e di correggere la posizione quando le condizioni cambiano durante la giornata.

Con il passaggio del mercato elettrico al quarto d'ora, programmi e offerte vanno gestiti a una granularità più fine, e il collegamento tra ottimizzazione e bidding deve essere diretto per non moltiplicare il lavoro manuale.

Indisponibilità, manutenzioni e Terna

Un piano ottimo diventa sbagliato nel momento in cui un gruppo si ferma. Le indisponibilità, pianificate per manutenzione o accidentali per guasto, vanno registrate subito, comunicate a Terna e riportate nel programma di produzione, altrimenti le offerte partono da una capacità che non c'è. Più il processo passa da email e telefonate, più cresce il ritardo tra il campo e il mercato.

Anche gli interventi sulla rete idraulica hanno effetti a valle: chiudere una condotta o modificare una portata può cambiare la produzione di più impianti. Simulare l'intervento prima di eseguirlo permette di scegliere il momento e la configurazione con il minor impatto su sicurezza e produzione.

Misurare e migliorare

Il ciclo si chiude con le misure. Confrontare la produzione effettiva con il piano e con le offerte mostra dove nascono gli scostamenti e migliora le decisioni successive. Le stesse analisi, estese al lungo periodo, servono a valutare investimenti sugli asset e scenari in vista dei rinnovi delle concessioni.

Indicatori di disponibilità e di energia persa, per indisponibilità o per sfiori, mostrano alla direzione quanto valore si perde e dove intervenire. Per chi ritira anche l'energia di produttori terzi, lo stesso ciclo vale per impianti che non gestisce direttamente: programmi e indisponibilità devono arrivare in un formato standard, e le misure di Terna diventano la base per il settlement e per gli inviti a fatturare.

Come lo fa MAS: IDRO Suite

IDRO Suite, il software MAS per i produttori idroelettrici, mette questi passaggi in un'unica piattaforma. IDRO Optimizer, per l'ottimizzazione di impianti e bacini, gestisce la pianificazione di lungo periodo e l'ottimizzazione intraday, calcola l'entry price e prepara le offerte su MGP e MI, che passano a ERGObid per l'invio.

MAIA, per indisponibilità e manutenzioni, acquisisce i guasti dagli SCADA, comunica con Terna tramite AGILE e aggiorna il piano di produzione. THESEUS, per la simulazione degli interventi idraulici, valuta l'effetto di una manovra prima di andare in campo. Chi partecipa al mercato della capacità usa CAMPO, per nomine e obblighi del Capacity Market; chi gestisce anche impianti di produttori terzi ha SOLIS UPNR per il forecast della produzione e THOR come portale produttori.

IDRO Suite gestisce oltre 3.000 MW di potenza installata. Abbiamo approfondito il legame tra gestione della risorsa e mercato nell'articolo su come valorizzare l'energia idroelettrica con IDRO. Per vedere la suite sui tuoi impianti, richiedi una demo.