Reti intelligenti per un futuro sostenibile
Abbiamo parlato spesso di condivisione diretta dell’energia elettrica generata dalle fonti di energia rinnovabili e di quali siano i benefici sia per i produttori che per i consumatori. Vediamo come questo meccanismo sia imprescindibile dallo sviluppo della Smart Grid.
Cos'è una Smart Grid?
Sebbene non esista una definizione univoca, secondo l’IEA, l’Agenzia Internazionale dell’Energia, il termine Smart Grid identifica un sistema di reti di distribuzione elettriche che utilizza la tecnologia per monitorare e gestire il trasporto dell’elettricità da tutte le fonti di generazione per soddisfare la richiesta energetica dell’utente finale.
Si tratta, quindi, di una rete intelligente e decentralizzata, in cui la presenza di sensori e contattori di ultima generazione permette, tramite monitoraggio e comunicazione costanti e autonomi, di mantenere un equilibrio tra la produzione e il fabbisogno energetico.
I fallimenti delle vecchie reti
Ad oggi la distribuzione dell’energia elettrica si basa su un sistema a rete centralizzata, il cui flusso della corrente è unidirezionale: grandi centrali elettriche producono l’energia, che viene indirizzata verso i nodi periferici, i quali a loro volta forniscono ai consumatori una quantità di energia predefinita in anticipo dai distributori.
Il vecchio sistema, nella sua staticità e mancanza di comunicazione, è indiscutibilmente causa di sprechi energetici, soprattutto a causa della pianificazione anticipata che tiene poco conto degli effettivi fabbisogni dei consumatori. In questo modo, l’energia non utilizzata si disperde spesso all’interno della rete senza possibilità di recupero delle perdite subite nel percorrere anche lunghe distanze inutilmente.
Un altro problema di cui soffre attualmente la rete di distribuzione è l’invecchiamento della rete stessa, che la rende più suscettibile ai sovraccarichi energetici e ai malfunzionamenti. Nonostante le linee elettriche fossero state costruite secondo altissimi standard, quasi la metà ha almeno 40 anni. Si tratta, quindi, di una rete che non è pensata per le energie rinnovabili, che al tempo erano pochissime e perlopiù utilizzate dai grandi produttori energetici.
Non aiutano la stabilità della rete neppure gli eventi climatici estremi sempre più frequenti. Secondo i dati, infatti, questo tipo di eventi sono aumentati di più del 20% soltanto tra il 2022 e il 2023. Mentre le linee elettriche aeree soffrono a causa delle trombe d’aria e dei grandi incendi, quelle interrate subiscono le conseguenze del calore estremo e delle alluvioni. Insomma, un attacco a tutto tondo che causa non solo instabilità della rete e sprechi energetici, ma anche disagi e costi eccessivi per i consumatori.
I vantaggi delle Smart Grid
Grazie all’utilizzo di tecnologie in grado di raccogliere ed elaborare informazioni sulle variazioni di tensione e consumi, la distribuzione energetica può essere più efficiente e stabile. In questo modo è possibile prevenire sovraccarichi, interruzioni e variazioni della tensione, oltre che ridurre gli sprechi e ottimizzare l’uso dell’energia.
Un altro vantaggio è l’integrazione di sistemi di gestione intelligente che sono imprescindibili all’espansione dell’uso di fonti energetiche rinnovabili. La maggior parte delle fonti rinnovabili, infatti, sono non programmabili, cioè è impossibile per i distributori di energia programmare con certezza di giorno in giorno l’incontro tra autoproduzione energetica e fabbisogno.
Prendiamo come esempio un’ipotetica situazione con un impianto a pannelli solari: nel periodo invernale la produzione è di solito molto bassa e incapace di soddisfare il fabbisogno energetico di un’unità familiare, la quale potrebbe richiedere un maggiore apporto di energia alla rete; in estate, invece, i pannelli producono molta più energia di quanta necessaria e l’unità familiare non necessita del contributo dell’energia della rete di distribuzione. In questo caso, la rete centralizzata si trova in difficoltà a gestire le variazioni, che hanno come conseguenza sprechi e inefficienza non solo per la famiglia, ma per l’intera rete.
Le Smart Grid, con cavi e tubi di trasmissione più piccoli e numerosi, e dotate di sistemi di accumulo capillari integrati, permettono una distribuzione più semplice e veloce dell’energia prodotta dai prosumer, sia in caso di surplus che quando la produzione è inferiore al fabbisogno ed è necessario usufruire dell’elettricità fornita dalla rete.
Questa serie di miglioramenti ha come naturale conseguenza un’economia energetica più green e rispettosa dell’ambiente, proprio per la maggiore diffusione di piccoli impianti domestici da fonti rinnovabili. In una reazione a catena, il propagarsi delle rinnovabili conduce a un taglio sulle emissioni di CO2 e a una minore dipendenza dai combustibili fossili.
Si tratta, quindi, anche di un’economia che vedrà una diminuzione del prezzo dell’elettricità. Oltre all’indipendenza dai prezzi sempre più crescenti dei combustibili fossili importati, bisogna anche considerare il taglio sui costi diretti correlati all’inefficienza della rete centralizzata. Responsabile della diminuzione del costo, inoltre, è l’incontro più immediato tra domanda e offerta che deriva dalla produzione energetica dei prosumer. Per i consumatori sarà, infatti, più semplice scegliere tariffe dinamiche, che permettono un risparmio diretto sulla base delle fluttuazioni di mercato.
Insomma, le Smart Grid permettono ai consumatori di avere un ruolo più attivo in tutte le fasi, incrementando una produzione di energia a zero emissioni con le fonti rinnovabili, influenzando una distribuzione più efficace e veloce dei surplus, e diffondendo una mentalità più consapevole dei consumi energetici.
Investire nel futuro
Allo scopo di potenziare le reti elettriche, nel 2023 la Commissione Europea ha presentato un piano di digitalizzazione delle reti, di cui fanno parte numerose iniziative e investimenti, tra i quali anche i finanziamenti per lo sviluppo dell’autoconsumo diffuso (di cui abbiamo già parlato ampiamente negli articoli sulle CER).
Anche se al momento le reti intelligenti sono perlopiù in fase sperimentale e prototipale, l’Italia è considerata pioniera nello sviluppo e nella diffusione delle Smart Grid su scala nazionale. In questa direzione, infatti, è volta la diffusione dei contatori elettronici di seconda generazione e il miglioramento dei componenti di misura, protezione e automazione sia delle cabine primarie che di quelle secondarie. Oltre ad apportare tutti i miglioramenti di cui abbiamo già parlato, infatti, le nuove reti sono più interconnesse su tutto il territorio e più resistenti agli attacchi informatici sempre più frequenti.
Già nel 2022 sono stati stanziati con il PNRR investimenti per oltre 3,5 miliardi di euro per finanziare progetti di realizzazione di reti intelligenti che integrino la generazione di 4.000 MW di energia da fonti rinnovabili. Nonostante il PNRR abbia sottolineato come la trasformazione della rete elettrica sia essenziale alla transizione energetica, solo 13 progetti sono stati finora approvati, per un valore complessivo di poco più di 87 milioni di euro. Un risultato un po’ deludente, che dimostra come la strada per la realizzazione delle Smart Grid sia ancora lunga.
Un esempio virtuoso tutto italiano è il Laboratorio Smart Grid e Reti Energetiche creato da ENEA, che si focalizza sulla ricerca e lo sviluppo di tecnologie nel settore delle reti intelligenti. Lo scopo del progetto è proprio quello di abbattere le barriere sociali, tecnologiche e normative che stanno rallentando il processo di evoluzione delle Smart Grid a livello nazionale.
Nel contesto di questo progetto, è stata realizzata una nanogrid sperimentale presso il Centro Ricerche ENEA di Napoli, per testare i risultati con dati che non provengano solo da simulazioni e proiezioni. Questo progetto permette di testare in modo diretto il funzionamento dei dispositivi, delle applicazioni e delle strategie di gestione energetica legate alle Smart Grid.
La rete realizzata permette ai laboratori di controllare al meglio gli impianti di produzione dell’energia necessaria al proseguimento delle attività di ricerca. In particolare, associate alle attività d’ufficio, nella struttura è presente uno dei supercalcolatori più potente al mondo, che da solo consuma quasi il 50% dell’energia consumata dall’intero polo di ricerca. In questo modo, viene simulato realisticamente il collegamento a una Smart Grid anche di un’impresa energivora.
Previsti, inoltre, non solo l’ampiamento dell’iniziativa ad altri due progetti (a Milano e a Piacenza), ma anche l’integrazione nella nanogrid di un numero di utenze domestiche che forniscano testimonianze tangibili del funzionamento di questo sistema in tutte le tappe del percorso.
Insomma, l’integrazione delle Smart Grid è un elemento indissolubilmente legato alla realizzazione di una rete più connessa, in cui i grandi fornitori di energia, i piccoli impianti residenziali e le imprese del territorio comunichino tutti con lo stesso scopo: lo scambio di energia pulita in modo efficiente.
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