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Smart grid: cos’è e cosa significa

Smart grid: cos’è e cosa significa

Cos'è la Smart Grid

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 e 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 e 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 vantaggi della generazione distribuita di energia

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 e di 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.

Caratteristiche tecnologiche della smart grid

Prima di addentrarci nelle caratteristiche delle reti intelligenti è bene illustrare, in sintesi, il funzionamento della trasmissione della rete elettrica tradizionale.

Questa costituisce il passaggio tra la centrale di produzione dell’elettricità e la sua distribuzione dai fornitori agli utenti finali, possibile grazie a una rete di trasmissione a grande distanza e ad alta tensione. La distribuzione, attraverso l’apposita rete, viene attuata dalle linee a media (MT) e bassa tensione (BT). L’interfaccia tra la rete elettrica di trasmissione e quella di distribuzione è costituita da cabine primarie di trasformazione da alta o altissima tensione a media.

In pratica, la rete elettrica di potenza, collegata a centrali elettriche che producono energia elettrica, la trasporta ad alta tensione, attraverso la rete di trasmissione, fino a cabine elettriche di trasformazione a MT EBT e da qui fino ai centri di domanda attraverso le linee di distribuzione che raggiungono i singoli clienti/utenti finali.

La rete intelligente, a differenza della rete tradizionale che segue un modello di generazione centralizzata di energia che dalle grandi centrali viene veicolata nelle reti di trasmissione, prevede la presenza di sistemi di generazione distribuita. Essi sono sistemi di produzione di elettricità da fonti rinnovabili, sotto forma di unità di piccola produzione, come possono essere gli impianti fotovoltaici residenziali o aziendali o piccole centrali a biomassa, allacciati direttamente alla rete elettrica di distribuzione.

Dato che le fonti rinnovabili non sono programmabili, gestire sistemi di generazione distribuita di energia richiede anche una “intelligenza” che si manifesta nella gestione del sistema elettrico complessivo così da consentirgli di gestire a livello locale eventuali surplus di energia redistribuendoli in aree vicine, prevenendo o riducendo al minimo un’interruzione potenziale.

Altra innovazione importante delle smart grid è la gestione bidirezionale dell’energia, potendo riceverla, ma anche immetterla nel sistema quando è in eccesso, redistribuendo il flusso in tempo reale e a seconda degli effettivi bisogni.

Per riuscire in questo le smart grid contano su dispositivi intelligenti, tali da permettere uno scambio continuo di informazioni tra tutti i nodi. In tal modo, oltre a ovviare a “buchi”, permette di ridurre gli sprechi. Da qui il suo valore di rete efficiente. Gli smart device che fanno parte della rete intelligente sono sensori, smart meter, computer e altri apparati tecnologici.

Scritto da
Andrea Ballocchi