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R come Rettitràfo

Una macchina che combina le funzioni di un trasformatore di elettricità e di un convertitore di corrente continua e alternata: dall'intuizione di un ingegnere di Terna nasce un oggetto potenzialmente rivoluzionario per il settore energetico.

Alzi la mano chi conosce la parola Rettitràfo. È quasi impossibile, a meno che non siate dipendenti di Terna, la società che gestisce la rete di trasmissione elettrica nazionale, e facciate parte del gruppo di lavoro che sta studiando e sviluppando questo oggetto potenzialmente rivoluzionario per il settore elettrico dandogli un nome sconosciuto al vocabolario della lingua italiana. Questo termine un po' cacofonico e che suona di antico, ma che in realtà definisce uno strumento che potrebbe dare una svolta decisiva allo sviluppo e alla ulteriore diffusione delle linee in corrente continua, è la sintesi di due parole: "rectifier", in italiano raddrizzatore, e "trafo", che in gergo sta per trasformatore. Per provare a spiegarla in parole semplici, il rettitràfo è una macchina elettrica innovativa in grado di combinare le funzioni di un trasformatore di elettricità e di un convertitore di corrente continua/alternata.

Il progetto nasce in Terna da un’intuizione, nel 2017, dell’ingegnere Vincenzo Agnetta (team Tecnologie e Sistemi di Processo, nella direzione Strategia di Sviluppo Rete e Dispacciamento), che ha saputo vedere il potenziale di una soluzione integrata per la gestione della conversione e trasformazione dell'energia. Il passo successivo è stato quello di decidere di investire risorse significative nello sviluppo del progetto, anche in collaborazione con il Politecnico di Milano. Un esempio tangibile di come un approccio sinergico e multidisciplinare possa trasformare e valorizzare un’idea in un’innovazione concreta per il settore energetico.

La peculiarità del Rettitràfo, spiega l'inventore Agnetta, «sta nel suo design unico, che integra i moduli elettronici per la conversione direttamente nella struttura interna del trasformatore. In questo modo, è possibile unire in un solo dispositivo le fasi di trasformazione e conversione dell’energia elettrica, ottimizzando lo spazio e riducendo la complessità delle infrastrutture necessarie».

Rettitràfo gruppo lavoro Terna Politecnico Milano
Il gruppo di lavoro impegnato nello sviluppo del prototipo in bassa tensione del Rettitràfo è composto da ingegneri di Terna e del Politecnico di Milano. Inginocchiati, da sinistra: Vincenzo Agnetta, inventore del rettitràfo (Terna), Matteo Aguilos (Terna), Nicola Toscani, post-doc del Politecnico di Milano, Giovanni Rinzo (Terna). In piedi, da destra: Mattia Amatruda, project manager del progetto (Terna), Giuseppe Festa, studente tesista del Politecnico di Milano, Francesco Castelli Dezza, Professore ordinario del Politecnico di Milano, Matteo Benvenuti, PhD candidate del Politecnico di Milano, e Matilde Grandi, studentessa tesista del Politecnico di Milano (foto Terna)

Il progetto nasce dalla necessità di trovare soluzioni per rispondere alle sfide poste dalla transizione energetica, caratterizzata dal progressivo e inesorabile aumento della produzione di energia da fonti rinnovabili, in particolare fotovoltaica ed eolica. Fonti che, però, per loro natura sono intermittenti e non programmabili: questo rende necessario realizzare nuove interconnessioni elettriche per poter convogliare e integrare sempre più produzione green dalle zone a maggior potenziale, aumentando la sostenibilità e la resilienza dell’intero sistema. Il trasporto di questa energia spesso deve avvenire su lunghe distanze, pensiamo ai cavi sottomarini o ai collegamenti transfrontalieri, pertanto, dal punto di vista tecnico-economico è preferibile l’utilizzo di infrastrutture cosiddette HVDC, acronimo che sta per High-Voltage Direct Current (corrente continua in alta tensione), soluzioni che richiedono stazioni di conversione complesse e costose.

È in questo contesto che il Rettitràfo potrebbe assumere il ruolo di "game changer" per abilitare la transizione energetica, per una serie di motivi. Primo, per l’ottimizzazione degli spazi: combinando le funzioni di trasformazione e conversione in un unico dispositivo, il rettitràfo potrebbe infatti ridurre la necessità di dover realizzare edifici di grandi dimensioni e infrastrutture dedicate. Questo può comportare certamente un minore impatto paesaggistico, oltre che a una semplificazione delle stazioni di conversione. E questo significa anche maggior sostenibilità: riducendo l’impatto visivo e ambientale delle infrastrutture, il Rettitràfo supporterebbe gli obiettivi ESG (Environmental, Social, Governance) di Terna, contribuendo a un sistema elettrico più sostenibile.

Altro vantaggio è quello relativo alla riduzione dei costi e dei tempi: eliminando la necessità di costruire strutture separate per ospitare convertitori HVDC e sistemi cosiddetti di filtraggio dell’elettricità, grazie al rettitràfo si potrebbero ridurre i costi complessivi delle opere civili e accelerare i tempi di realizzazione e autorizzazione delle infrastrutture. Inoltre, il Rettitràfo interverrebbe anche nella gestione dei guasti: il suo design specifico, infatti, consentirebbe di intervenire più facilmente sui malfunzionamenti delle linee in corrente continua.

La macchina, svela l’ingegnere Mattia Amatruda, project manager del team innovazione di Terna, è ideata «per interrompere momentaneamente la conversione da corrente alternata a corrente continua, permettendo il passaggio della corrente alternata nella linea HVDC. Grazie a questa capacità si potrebbe prevedere l’utilizzo di normali interruttori in corrente alternata, evitando la necessità di sviluppare costosi e complessi interruttori per la corrente continua, attualmente non disponibili su scala commerciale».

«La peculiarità del Rettitràfo sta nel suo design unico, che integra i moduli elettronici per la conversione direttamente nella struttura interna del trasformatore. In questo modo, è possibile unire in un solo dispositivo le fasi di trasformazione e conversione dell’energia elettrica, ottimizzando lo spazio e riducendo la complessità delle infrastrutture necessarie».

Vincenzo Agnetta Ingegnere di Terna e inventore del Rettitràfo

Le tappe del progetto: dal design al brevetto. Il percorso di sviluppo del Rettitràfo ha visto la partecipazione di diversi gruppi di lavoro di Terna, che hanno coinvolto in particolar modo le strutture di Innovazione e presidio tecnologico impianti HVDC. Unendo le competenze di Terna con quelle dei professionisti del Politecnico di Milano è stato possibile sviluppare un modello software dettagliato della macchina, utilizzato per condurre simulazioni avanzate sul funzionamento. Questi studi hanno permesso di definire il design di un prototipo in bassa tensione e di validare i principi operativi del Rettitràfo.

Successivamente, è stato realizzato il prototipo in bassa tensione, sottoposto a test presso i laboratori del PoliMi. La collaborazione con un ente di ricerca di eccellenza ha giocato un ruolo fondamentale nel verificare la bontà fisica e matematica del Rettitràfo: questo ha consentito a Terna di depositare un primo brevetto relativo alle caratteristiche di novità, inventiva e applicazione industriale della macchina. È già in fase di definizione un secondo brevetto, incentrato sulle metodologie di controllo del Rettitràfo.

Stazione Cepagatti
La stazione elettrica Terna di Cepagatti, in provincia di Pescara: da qui parte il cavo di collegamento elettrico tra Italia e Montenegro (foto Terna)

«Uno degli aspetti più rilevanti di questo progetto è proprio la collaborazione tra industria e mondo accademico. La partnership tra Terna e il Politecnico di Milano ha permesso di combinare competenze tecniche avanzate con capacità operative, accelerando il percorso di sviluppo del prototipo», fa notare Carla Napolitano, responsabile Innovazione di Terna.

Su questo punto si sono spesi anche Francesco Castelli Dezza e Nicola Toscani, rispettivamente Professore ordinario del Dipartimento di Meccanica e post-doc del Politecnico di Milano, che commentano così: «Una delle missioni fondamentali delle università è quella di contribuire in maniera significativa alla ricerca industriale supportando lo sviluppo pratico di soluzioni applicabili sul campo in relativamente breve tempo. Siamo quindi molto riconoscenti a Terna per averci scelto come partner per la ricerca sul Rettitràfo. Oltre a essere nato a partire da un’intuizione brillante, il convertitore potrebbe dare una svolta decisiva allo sviluppo e alla ulteriore diffusione delle linee in corrente continua».

Se il Rettitràfo si dimostrerà scalabile sulla media e quindi sull’alta tensione - quest’ultima è quella gestita da Terna - potrà avere un impatto significativo non solo per la rete elettrica italiana ma anche a livello internazionale. Questo perché le reti di trasmissione in tutto il mondo condividono principi di funzionamento simili e il Rettitràfo potrebbe diventare una soluzione adottata globalmente per la gestione delle infrastrutture in corrente continua. L’introduzione di questa tecnologia potrebbe semplificare la realizzazione di grandi opere, come interconnessioni internazionali o elettrodotti sottomarini, migliorando la resilienza e l’efficienza delle reti elettriche.

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Da questo punto di vista il Rettitràfo è anche il simbolo di un approccio strategico all’innovazione, basato sull’investimento in ricerca e sviluppo e sulla valorizzazione del capitale umano. Terna dimostra ancora una volta la sua capacità di anticipare le sfide del futuro, coniugando sostenibilità, tecnologia e collaborazione. E il Rettitràfo è solo uno dei progetti più interessanti tra quelli che il gestore della rete di trasmissione elettrica nazionale sta portando avanti in questo ambito: con circa 2 miliardi di euro di investimenti in innovazione e digitalizzazione, sui 16,5 complessivi del nuovo Piano Industriale 2024-2028 presentato lo scorso marzo, Terna si distingue per il suo impegno nella sostenibilità e nell’innovazione tecnologica, anche grazie a un’approfondita strategia di R&D.