Smart Grid: rivoluzione dell’energia elettrica e reti di distribuzione 2.0
Cosa sono le smart grid? Perché ne sentiamo parlare sempre più spesso e quali benefici porteranno alla rete elettrica come la conosciamo oggi?
Tutti i vantaggi delle Smart Grid
In questo articolo proviamo a rispondere ad alcuni quesiti chiave per l'evoluzione della rete in ottica transizione energetica e i vantaggi legati all’utilizzo di questa tecnologia.
Cos'è e cosa significa smart grid
Le smart grid sono la nuova prospettiva dei sistemi di distribuzione elettrica che, ammodernati con dispositivi in grado di comunicare tra loro e regolati da logiche automatiche, riusciranno a portare un contributo significativo alla transizione energetica.
Fin da subito è doverosa una premessa: le smart già possono essere parte della rete nazionale, in tal caso si parla di funzionamento "on-grid”, o possano essere totalmente sconnesse da quest’ultima. Le seconde, definite “off-grid” e finalizzate ad alimentare utenza isolate, come ad esempio baite o villaggi remoti, saranno oggetto di un approfondimento dedicato.
Evoluzione della rete
L'evoluzione della rete tradizionale, come suggerisce il termine stesso “Smart Grid” –ovvero ‘Reti elettriche intelligenti’– , passa necessariamente attraverso l'implementazione di logiche e automatismi a servizio di un’infrastruttura ad oggi considerata passiva.
Fino agli anni 2000 la rete elettrica, è sempre stata considerata come il mezzo che consentisse il vettoramento dell'energia da una centrale di produzione fino alle molteplici terminazioni dove erano dislocati i carichi, con un’ architettura di tipo radiale.
Solo recentemente - con lo sviluppo sempre più diffuso delle fonti energetiche rinnovabili - è stato confutato il paradigma della monodirezionalità dei flussi in cui ci si è spostati verso un'architettura di tipo ‘magliato’. Oggi, agli albori della transizione energetica, la bidirezionalità è ormai assodata, ma non è più sufficiente per affrontare le nuove sfide che attendono il settore elettrico. Gli obiettivi europei di decarbonizzazione, che prevedono la riduzione delle emissioni del 55% entro il 2030, uniti alla rivoluzione annunciata della mobilità, impongono un’ulteriore evoluzione sia tecnica che normativa delle reti.
Dal punto di vista tecnico la smartizzazione della rete consiste in una nuova gestione intelligente e autonoma dell'infrastruttura elettrica. Diventa quindi indispensabile che tutti i componenti della rete comunichino tra di loro e con i sistemi di supervisione centralizzati per attuare azioni real time: misuratori d'utenza, protezioni elettriche, variatori sotto carico dei trasformatori sono solo alcuni dispositivi tradizionali investiti da questa trasformazione.
In questo panorama nuovi device indispensabili diventano obbligatori grazie ad appositi aggiornamenti normativi: è il caso del controllore centrale di impianto (CCI), necessario per l'osservabilità degli impianti rinnovabili, e del controllore dell’infrastruttura di ricarica (CIR)utile per monitoraggio e controllo dei "benzinai del futuro". Dedicheremo un approfondimento specifico per entrambe queste novità.
I sistemi di accumulo giocano un ruolo chiave in questa sfida: se connessi alla rete di distribuzione, infatti, potranno regolare i flussi di potenza attiva e reattiva rispettivamente per risolvere le congestioni e per regolare la tensione, rifasando dinamicamente e in continuo le porzioni di rete a cui sono connessi. Anche i sistemi di accumulo allacciati "lato utente”, che tipicamente svolgono il servizio di autoconsumo, e le auto in ricarica in apposite colonnine bidirezionali V2G potrebbero essere chiamati, all’evenienza, a supportare attivamente la rete.
I vantaggi delle Smart Grid
Lo sviluppo delle Smart Grid, risulta indispensabile per la definizione di nuovi scenari energetici in cui produttori, consumatori e prosumatori – utenti che producono e consumano energia elettrica – possano svolgere un ruolo chiave. I principali benefici sono molteplici. In primis, l’aumento della penetrazione delle fonti rinnovabili incrementando la cosiddetta "hosting capacity" ovvero la capacità del sistema di accogliere ulteriore generazione rinnovabile aumentando la numerosità degli impianti e quindi la potenza installata. Tra i vantaggi, anche l’aumento della quota di fabbisogno energetico coperto dalle rinnovabili gestendo meglio l'energia prodotta, evitando, quindi, le congestioni della rete e le conseguenti perdite di energia per mancata produzione. Solo grazie alla digitalizzazione delle reti il sistema elettrico risulterà adeguato a soddisfare carichi crescenti sfruttando meglio il parco di produzione esistente e minimizzando la realizzazione di nuovi impianti e il conseguente consumo di suolo. E non solo. Tra i benefici delle Smart Grid, anche il miglioramento della protezione della rete mediante l'implementazione della selettività logica e il miglioramento della power quality che aumenta la resilienza del sistema elettrico riducendo la probabilità e la durata dei fuori servizio. E in ultima battuta, anche la predisposizione della rete a soddisfare gli imponenti consumi elettrici del prossimo futuro, diretta conseguenza dell’elettrificazione dei trasporti, gestendo in modo intelligente la flessibilità di questo nuovo tipo di carico programmabile e interrompibile.
Le risorse del PNRR
La Componente 2 della Missione 2 del PNRR, “Energia rinnovabile, idrogeno, rete e mobilità sostenibile”, ha come obiettivo quello di contribuire al raggiungimento degli obiettivi strategici di decarbonizzazione attraverso cinque linee di riforme, denominate Misure.
La “Misura 2 – Potenziare e digitalizzare le infrastrutture di rete”, in particolare nella linea di investimento 2.1, prevede il rafforzamento della smart grid stanziando 3,61 miliardi.
Decreto Cingolani
Il decreto del 6 aprile 2022, firmato dal ministro uscente della transizione energetica Roberto Cingolani, ripartisce le risorse disponibili su ciascuna delle linee di intervento previste dall’investimento, assegnando 1 miliardo di euro all’incremento della hosting capacity e 2,6 all’elettrificazione dei consumi.
Un decreto questo che riserva, inoltre, il 45% delle risorse complessive ad interventi da effettuarsi nelle regioni Abruzzo, Basilicata, Calabria, Campania, Molise, Puglia, Sardegna e Sicilia.
Gli obiettivi di incremento della hosting capacity per 4.000 MW e l’aumento della potenza a disposizione di almeno 1.500.000.000 utenti per favorire l'elettrificazione dei consumi energetici dovranno essere raggiunti entro il 2026, con un target intermedio di aumento di hosting capacity al 2024 di 1.000 MW.
In che modo una rete privata può essere smart?
In questo articolo ci siamo concentrati sulle reti pubbliche di distribuzione, ma anche una rete privata a valle del contatore di scambio può essere digitalizzata e gestita opportunamente. Argomento, che sarà oggetto del prossimo articolo.
