Una analisi dell'efficienza del prelievo di energia elettrica attiva in regime non sinusoidale

La misura dell’energia elettrica è oggi più che mai una tematica di fondamentale importanza in molti campi tecnici ed economici. Essa gioca un ruolo chiave in applicazioni quali la definizione delle transazioni commerciali, la stima dei bilanci energetici, la valutazione delle prestazioni delle macchine e dei sistemi elettrici e la analisi di funzionamento dei sistemi di generazione energetica tradizionale ed a fonti rinnovabili. È ben noto come la misura di energia elettrica, attiva e reattiva, sia oggi effettuata da strumenti di tipo statico che operano basandosi su opportuni sistemi di acquisizione dati e sull’elaborazione numerica delle informazioni di misura [1,2]. Per la stima sia dell’energia attiva che dell’energia reattiva, tale elaborazione è ottenuta mediante l’implementazione di metriche che, operando nel dominio del tempo o nel dominio della frequenza, stimano la relativa potenza ed ottengono poi l’energia attraverso una integrazione numerica. Alcune delle metriche di misura più note in letteratura sono state descritte nello standard riportato in [3]. Tali metriche sono oggi al centro di numerose discussioni. In particolare, in riferimento a quelle destinate al calcolo della potenza reattiva, la comunità scientifica non trova accordo né sul loro significato fisico né sulle metodologie di stima [4]. Numerosi autori hanno approfondito questo secondo aspetto, dimostrando come le diverse metriche indichino grandezze fisiche diverse e portino, in particolari regimi di distorsione armonica, a risultati con scostamenti anche del 50%. Le metriche destinate al calcolo della potenza attiva vedono invece una comunità scientifica pienamente concorde relativamente al loro significato fisico ed alle metodologie di stima. In questo scenario si deve inoltre considerare come tutti gli standard che definiscono le prestazioni e l’affidabilità dei contatori statici di energia elettrica siano riferiti sempre a condizioni di impiego di tipo sinusoidale. Solo alcune e particolari condizioni di tipo non sinusoidale sono tenute in conto e solo per la stima di energia reattiva. D’altro canto, l’entrata in vigore della norma 2004/22/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 31 marzo 2004 (direttiva MID), recepita in Italia dal D.lgs. n.22/02.02.2007, ha chiaramente imposto la verifica delle prestazioni dei contatori statici di energia attiva, e quindi anche delle metriche in essi implementate, al variare di numerose condizioni di utilizzo anche di tipo non sinusoidale. È quindi evidente come tale norma consideri la possibilità che il prelievo e la fornitura di energia attiva possa essere influenzata dalla presenza di regimi non sinusoidali