Smart grid è la rete intelligente. O meglio un insieme di reti elettriche e di tecnologie che, grazie allo scambio reciproco d’informazioni, permettono di gestire e monitorare la distribuzione di energia elettrica da tutte le fonti di produzione e soddisfare le diverse richieste di elettricità degli utenti collegati. Produttori e consumatori in maniera più efficiente, razionale e sicura.
Sempre più spesso sentiremo parlare di smart grid e smart city. Dato che le reti intelligenti saranno parti integranti di città altrettanto intelligenti. Capaci di rispondere in maniera rapida, efficace e mirata alle esigenze, anche energetiche, dei cittadini.
Il concetto di smart grid nasce e si sviluppa in Europa nel 2006. Dalla European Technology Platform (ETP) for the Electricity Networks of the Future (SmartGrids). Ossia la Piattaforma tecnologica europea per le Smart Grid. Riguarda una rete elettrica in grado di integrare in modo intelligente le azioni di tutti gli utenti collegati. In primis produttori e consumatori. Per fornire in modo efficiente forniture elettriche sostenibili, economiche e sicure.
La prima definizione ufficiale di Smart Grid è stata fornita dall’Energy Independence and Security Act del 2007 (EISA-2007). Approvato dal Congresso degli Stati Uniti nel gennaio 2007 e firmato nello stesso anno dall’allora presidente George W. Bush. Il titolo XIII di questo disegno di legge fornisce una descrizione, con dieci caratteristiche. Che può essere considerata una definizione chiave per smart grid, che ha quale elemento comune alla maggior parte delle definizioni l’utilizzo e l’applicazione delle tecnologie digitali e di comunicazione alla rete elettrica, rendendo il flusso di dati e la gestione delle informazioni centrali per la rete intelligente.
A cosa serve la Smart Grid
Le smart grid nascono come evoluzione del sistema elettrico tradizionale per vari fattori. Prendendo spunto da quanto promosso dallo Europe’s Strategic Energy Technology Plan (SET Plan). Nella sfida energetica europea e nella conseguente transizione energetica, la strategia UE è fondata su cinque presupposti: sicurezza, solidarietà e fiducia; piena integrazione del mercato interno dell’energia; efficienza energetica; azione per il clima e decarbonizzazione dell’economia; ricerca, innovazione e competitività.
La transizione energetica dell’Europa è la chiave per raggiungere gli obiettivi europei e globali di ridurre le emissioni di gas serra e mantenere l’aumento della temperatura globale sotto i 2 ° C. Da qui l’introduzione sempre più spinta delle fonti rinnovabili nel sistema di produzione. E la necessità di gestire le naturali fasi di calo e di eccesso di offerta.
Le smart grid aiuteranno lo sviluppo delle rinnovabili. Dato che grazie al loro apporto e presenza si potrà accogliere una quota maggiore della produzione da rinnovabili, garantendo una gestione affidabile della rete.
Inoltre, costituiscono una necessità determinata dallo sviluppo della produzione energetica su base periferica della rete. La produzione di energia elettrica, specialmente da impianti fotovoltaici, da piccoli produttori locali è già una realtà con uno sviluppo importante. La rete richiede un necessario aggiornamento, contemplando l’esigenza di gestire le situazioni in cui la produzione periferica è limitata o eccessiva rispetto ai consumi.
Le reti intelligenti sono nate proprio per gestire al meglio questa e altre sfide. Tra le quali si affermerà una maggior centralità del ruolo dell’utente finale. Infatti, come detto, non sarà più solo consumatore, ma anche produttore: nasce così il prosumer.
I benefici della smart grid
L’adozione delle reti intelligenti consente diversi benefici: assicura l’integrazione della generazione distribuita e garantisce l’energia necessaria ai nuovi usi elettrici finali, come le pompe di calore, per esempio. Inoltre le smart grid contribuiscono a ridurre i tempi di interruzione elettrica, permettendo di migliorare la continuità del servizio. Tutto questo grazie alla tecnologia: le smart grid sono dotate di funzioni di riconfigurazione automatica e ottimale della rete e di protezioni che si adattano rapidamente alla topologia della stessa.
Consentono anche di migliorare la sicurezza del sistema mediante una gestione più efficace e puntuale delle risorse connesse alla rete, permettendo l’aumento della quantità di generazione distribuita connessa alla rete senza compromettere la qualità della fornitura.
Permettono di offrire una risposta più rapida a eventualità impreviste e di svolgere ricerche di guasto molto evolute, rapide e in modo automatizzato, minimizzando i tempi di fuori servizio.
La miglior conoscenza della rete, possibile grazie alle smart grid, consente di svilupparla in modo ancor più attento alle esigenze degli utenti.
Grazie alla sua capacità di rilevare sovraccarichi l’energia elettrica viene reindirizzata in modo da prevenire o ridurre al minimo una potenziale interruzione. Quindi è possibile lavorare autonomamente quando le condizioni richiedono una risoluzione rapida e sicura.
La sua flessibilità è un altro vantaggio: è in grado di… accettare energia praticamente da qualsiasi fonte, rinnovabile o non, anche se la nascita delle smart grid è legata all’introduzione delle rinnovabili nel sistema. Inoltre è in grado di integrare le migliori innovazioni tecnologiche.
C’è poi l’importanza data al consumatore, sempre più attivo, in qualità di prosumer, che è un aspetto sempre più evidente. Come segnalava Alessandro Marangoni, CEO di Althesys, in Italia, negli ultimi dieci anni siamo passati da qualcosa come settemila impianti di generazione elettrica a più di 700mila oggi. Questo totale comprende le grandi centrali a carbone da 1000 a 2000 MW ma anche il piccolo impianto fotovoltaico da 3 kW da residenziale.
Infine, le reti intelligenti sono in grado di favorire la nascita di nuovi soggetti di mercato, in modo da offrire ai gestori di rete nuovi servizi.
Smart grid e micro grid
Quali sono le differenze tra smart grid e micro grid? Per comprenderle occorre tornare alla rete elettrica tradizionale, che comprende generazione, trasmissione e distribuzione, in maniera univoca (produttore verso consumatore). Le smart grid sono un modo di intendere la produzione e il consumo in maniera più ampia, che comprende inoltre tecnologie di comunicazione e computer progettati per “rivoluzionare” la rete elettrica. In pratica, affianca sistemi d’informazione alla rete di distribuzione per gestirla in modo intelligente, ottimizzandola ed evitando sprechi.
Le micro grid sono una parte di un sistema più ampio in grado di consentire alla rete intelligente di diventare realtà. O, più precisamente, costituiscono un sistema di distribuzione locale formato da generatori e sistemi di accumulo, in grado di operare sia in modo autonomo (“a isola”) oppure in connessione con il sistema elettrico nazionale. Opera come un singolo sistema controllabile in modo da fornire elettricità e calore all’area locale, sfruttando l’energia da fonti rinnovabili, immagazzinandola e rendendola disponibile alle utenze interne.
Come espresso dal Berkeley Lab, le micro grid sono state proposte come una nuova architettura di rete di distribuzione all’interno del concetto di smart grid, in grado di sfruttare appieno i vantaggi derivanti dall’integrazione di un gran numero di risorse energetiche distribuite su piccola scala in sistemi di distribuzione di elettricità a bassa tensione.
Grazie alle micro reti si ottengono un aumento dell’efficienza economica e l’ottimizzazione dell’uso delle risorse. Inoltre, dato che il consumo avviene dove si produce, si può contare su una riduzione dei costi di trasporto dell’energia e su un miglioramento del controllo e della gestione dei generatori e dei carichi a vantaggio di una migliore qualità e continuità di servizio.
Smart grid, il piano per il 2020 e il 2030
Le smart grid sono ampiamente considerate nella proposta di Piano nazionale per l’energia e il clima (Pniec) che fissa i principali obiettivi su energia e clima dell’UE e dell’Italia al 2020 e al 2030.
Le reti intelligenti vengono menzionate, in particolare, tra le soluzioni utili a centrare gli obiettivi posti a livello ambientale e a livello di ricerca e innovazione.
Andrea Netti – Innovation Manager
