Smart Grid: tecnologia all’avanguardia per una rete energetica intelligente

Di anno in anno la domanda di energia elettrica continua a crescere, mentre le risorse purtroppo sono sempre più limitate. Per soddisfare le esigenze attuali, ma soprattutto quelle future, servono nuove soluzioni, nuovi approcci e innovazione tanto costante quanto sostenibile.

Le Smart Grid, o reti energetiche intelligenti, sono – oggi come oggi – una tecnologia all’avanguardia che rivoluziona il modo in cui l’energia viene generata, distribuita e consumata.

Le infrastrutture che incorporano queste smart grids prevedono sistemi di comunicazione e controllo per ottimizzare l’efficienza, la sicurezza e l’affidabilità dell’intero sistema energetico, garantendo:

• una gestione dinamica dell’energia
• un bilanciamento migliore tra domanda e offerta
• l’integrazione di fonti di energia rinnovabile e sistemi di accumulo

Smart grid: cos’è e cosa significa?

Partiamo in modo molto semplice dal significato di Smart Grid: è un’evoluzione del tradizionale sistema di distribuzione dell’energia elettrica verso una rete intelligente, ottimizzata, più flessibile e interconnessa.

Questo è possibile attraverso l’impiego di sensori, dispositivi di comunicazione, misuratori intelligenti e sistemi di gestione avanzati che consentono, tra l’altro, la raccolta e l’analisi di dati in tempo reale. I dati a disposizione consentono di conoscere nel dettaglio i modelli di consumo energetico, a favore di una gestione più efficiente della produzione e una risposta più rapida alle variazioni della domanda di energia.

Al di là della definizione tecnica di smart grid, l’implementazione di questo modello richiede la collaborazione tra istituzioni, aziende e utenti finali al fine di realizzare realmente una rete di distribuzione energetica più intelligente e sostenibile per il futuro.

Come funzionano le reti intelligenti smart grid

Una delle principali differenze tra sistemi tradizionali e smart grid è la decentralizzazione della rete di distribuzione dell’energia elettrica. L’energia, infatti, non si muove più su un asse unidirezionale – dalle centrali elettriche alle case dei consumatori – ma diventa fluida, viaggia in un ecosistema digitale e ogni singolo utente diventa protagonista e responsabile del processo.

Come?

1. Le reti intelligenti, diffuse in modo capillare, interagiscono tra loro scambiandosi informazioni sia sull’energia prodotta dalle centrali sia su quella proveniente da fonti rinnovabili.
2. I consumatori diventano parte attiva del processo nel momento in cui producono energia da impianti fotovoltaici o dall’eolico domestico e immettono autonomamente il surplus a disposizione direttamente nella rete nazionale.

È evidente come il sistema energetico cambi completamente paradigma pur garantendo continuità di fornitura e accumulo di energia.

L’importanza delle reti intelligenti nella diffusione dell’energie rinnovabili

Indubbiamente, lo sviluppo e la diffusione della green economy sta dando grande spazio a soluzioni in grado di ridurre l’impatto ambientale anche (o forse soprattutto) in relazione alla disponibilità di energia da fonti rinnovabili e pulite.

Il settore dell’energia sostenibile, infatti, è in continua evoluzione e le sue tecnologie hanno un impatto significativo sulla vita quotidiana di cittadini, consumatori e imprese.

Proprio l’approccio e la mentalità alla base delle smart grid svolgono un ruolo fondamentale nell’integrazione delle rinnovabili nel sistema energetico, attraverso l’uso di tecnologie avanzate di comunicazione e controllo dei consumi.

Grazie alla comunicazione bidirezionale tra i consumatori e la rete, le smart grid consentono la vendita dell’energia generata in eccesso dai prosumer (coloro che producono e consumano energia) e favoriscono l’adozione di modelli di consumo più consapevoli.

Differenze tra la rete tradizionale e le Smart grid

Come evoluzione della rete di distribuzione energetica, le smart grid puntano sulle tecnologie per migliorare l’efficienza, l’affidabilità e la sostenibilità del sistema energetico.

Vediamo cosa differenzia l’“energia intelligente” rispetto a uno schema tradizionale

• Controllo avanzato: sensori e dispositivi intelligenti monitorano in tempo reale la produzione, la distribuzione e il consumo di energia, per una gestione più immediata della rete, permettendo di rilevare e risolvere tempestivamente anomalie o guasti.
• Integrazione di energie rinnovabili: le reti intelligenti consentono una migliore previsione e gestione della variabilità e dell’intermittenza di fonti di energia rinnovabili, ottimizzando il loro utilizzo e riducendone gli sprechi.
• Bidirezionalità del flusso di energia: i consumatori diventano anche produttori (prosumer), generano energia dalle loro fonti rinnovabili locali e la vendono alla rete quando hanno un surplus, contribuendo alla produzione di energia pulita a livello locale.
• Automazione e gestione della domanda: le reti intelligenti utilizzano algoritmi per bilanciare la domanda e l’offerta di energia, oltre a programmare e controllare l’uso dell’energia in base alle tariffe e alle condizioni di disponibilità, gestendo i picchi di consumo e garantendo una maggiore efficienza complessiva.
• Monitoraggio dei consumi e consapevolezza energetica: attraverso misuratori intelligenti e applicazioni di monitoraggio, i consumatori hanno una visione chiara dei loro consumi e possono prendere decisioni consapevoli per ridurre l’energia sprecata e ottimizzare abitudini e utilizzo.
• Resilienza e riduzione delle interruzioni di servizio: l’integrazione con sistemi di gestione delle emergenze e di ripristino rapido, consente una risposta più tempestiva a eventi improvvisi o guasti, riducendo le interruzioni di servizio e migliorando l’affidabilità della rete.

Il ruolo delle smart grid nella generazione elettrica distribuita (GD)

La GD (generazione elettrica distribuita) si riferisce alla produzione di energia elettrica da parte di numerosi impianti di piccole dimensioni, come pannelli solari, turbine eoliche o sistemi di cogenerazione, situati vicino ai punti di consumo energetico.

Le smart grid offrono una serie di benefici sia per i produttori che per i consumatori, perché:

• ottimizzano il flusso energetico
• prevedono e prevengono eventuali interruzioni o problemi nella rete

Inoltre, le Smart Grid gestiscono in modo efficace l’energia in eccesso originata dalla generazione distribuita (GD), immagazzinandola in opportuni sistemi di stoccaggio o utilizzandola per alimentare altri impianti elettrici. Questa sinergia tra generazione distribuita e reti intelligenti non solo riduce la dipendenza dalla rete elettrica tradizionale, ma crea anche un sistema energetico più flessibile e resistente.

Smart grid vantaggi e svantaggi

Guardando al futuro, le nuove tecnologie ci aprono orizzonti e scenari davvero promettenti, cambiando anche molti aspetti e molte delle nostre abitudini.

Analizzando tutte le caratteristiche peculiari delle reti intelligenti e anche gli ambiti che vanno a toccare e modificare è indubbio che i vantaggi sembrano particolarmente interessanti; ovviamente vanno sempre considerati tutti i lati della medaglia e le smart grid non sono immuni da svantaggi.

In termini di benefici, va sottolineato che l’approccio all’efficienza energetica è davvero rivoluzionario e mette le persone nella condizione di sviluppare una profonda consapevolezza di cosa significhi usare, produrre, ma anche sprecare energia. I contro, invece, sono strettamente legati alle sfide che il digitale sta vivendo (e vivrà sempre più in futuro) su temi cruciali, come la sicurezza, la privacy e l’affidabilità delle tecnologie.

Esempi di reti intelligenti

Tra il 2014-2020 sono stati avviati circa 407 progetti nel settore delle smart grid, con un investimento complessivo di 3 miliardi di euro.

Tra questi progetti, non mancano le esperienze in direzione delle smart city, con l’obiettivo di ottimizzare i sistemi energetici nelle città e di creare quartieri a energia neutra o addirittura positiva.

Proviamo a fare qualche esempio di progetto di smart grid:

• PAN (Puglia Active Network), la Smart Grid regionale in Puglia, spesso citata come la rete intelligente più grande al mondo
• Il progetto della micro grid elettrica dell’Università di Trieste, insieme ad alcuni gruppi industriali, per produrre energia sulle navi
• Lo Smart Polygeneration Grid realizzato al Campus di Savona dell’università degli studi di Genova con l’obiettivo, tra gli altri, di ridurre i costi di approvvigionamento del Campus
• Virtual Power Plant, ovvero centrali elettriche virtuali, sistemi in cloud che aggregano e coordinano diversi tipi di fonti e impianti decentralizzati per garantire approvvigionamento elettrico stabile

Smart grid in Italia

Come abbiamo visto negli esempi riportati nel paragrafo precedente, anche in Italia, negli ultimi anni, sono stati fatti significativi progressi nella promozione e nell’implementazione di Smart Grid. Nonostante siano ancora necessari importanti aggiornamenti delle infrastrutture esistenti, della gestione delle informazioni e dei dati energetici, della sicurezza delle reti elettriche edel l’adozione di standard comuni per garantire l’interoperabilità dei sistemi, sono stati realizzati diversi progetti pilota e iniziative per modernizzare la rete elettrica italiana e integrare le tecnologie smart grid nel nostro Paese

Alcuni dei punti salienti nel campo delle smart grid in Italia includono l’aumento di contatori intelligenti per la misurazione bidirezionale dell’energia e forniscono informazioni dettagliate sul consumo energetico ai consumatori, così come l’incentivazione all’adozione di veicoli elettrici e lo sviluppo di infrastrutture di ricarica intelligente per supportarli.

La storia dell’energia eolica ha radici antiche, ma è solo nel XX secolo che si sono sviluppati i primi impianti eolici come li conosciamo e li vediamo oggi. Un importante punto di svolta è stata l’invenzione della turbina eolica di Blyth, il primo impianto eolico moderno al mondo. Questa pionieristica turbina eolica si trova nella città britannica di Blyth ed è stata costruita nel 1951 da una struttura di acciaio alta circa 30 metri e dotata di tre pale, in grado di produrre fino a 100 kilowatt di energia elettrica.
Ha rappresentato un importante passo avanti nell’utilizzo dell’energia eolica per la produzione di elettricità su larga scala e ha dimostrato la fattibilità tecnica e l’efficacia dell’eolico come fonte di energia rinnovabile.

Differenze tra smart grid e microgrid

Smart grid e le microgrid sono entrambe legate alla modernizzazione e alla trasformazione delle reti elettriche tradizionali, ma si differenziano per alcuni aspetti chiave:

Mentre le smart grid puntano alla modernizzazione dell’intera rete elettrica, le micro smart grid sono sistemi energetici più piccoli e autonomi che possono funzionare in modo indipendente o collegandosi alla rete principale, fornendo una soluzione energetica locale e flessibile.

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