Smart Grid
Inviato: 09/01/2015, 17:04
L’ampliarsi della generazione distribuita da fonti rinnovabili e la diffusione di nuovi impianti, grandi e piccoli (anche in ambito domestico), hanno portato a un cambiamento radicale nella distribuzione dell’energia. La rete elettrica non è più solo un canale per trasmettere e distribuire energia elettrica dalle grandi centrali ai clienti finali, ma diventa una “Smart Grid”, ovvero una rete intelligente in grado di accogliere flussi di energia bidirezionali, di fare interagire produttori e consumatori, di determinare in anticipo le richieste di consumo e di adattare con flessibilità la produzione e il consumo di energia elettrica.
Una rete in grado di comunicare scambiando informazioni sui flussi di energia, gestendo con migliore efficienza i picchi di richiesta, evitando interruzioni di elettricità e riducendo il carico dove è necessario. Uno dei principali driver che pilotano questa evoluzione sono gli obiettivi Europei “20-20-20”, che prevedono entro il 2020 la riduzione del 20% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, l’aumento dell’efficienza energetica del 20% e il 20% di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Questi obiettivi sono poi declinati in obiettivi nazionali, che per l’Italia si traducono nel raggiungere un livello di produzione di energia da fonti rinnovabili del 17% entro il 2020.
In ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni una Smart Grid è una rete di informazione che affianca la rete di distribuzione elettrica e la gestisce in maniera "intelligente" sotto vari aspetti e funzionalità. Tutto ciò avviene attraverso un sistema “bidirezionale” fortemente ottimizzato per il trasporto e diffusione della stessa, dove gli eventuali surplus di energia di alcune zone vengono redistribuiti in modo dinamico ed in tempo reale in altre aree oppure regolando costantemente il dispacciamento tra centrali di autoproduzione elettrica delle rete di distribuzione con le centrali elettriche della rete di trasmissione.
La rete di distribuzione elettrica non e’ piu’ vista come un semplice strumento per il trasporto dell’energia elettrica dalla centrale all’utente finale, adesso e’ in grado di gestire flussi di potenza anche nel senso opposto, integrare a questi flussi fisici anche flussi informativi rendendola una rete intelligente distribuita in grado di gestire ed adattarsi alle esigenze della rete stessa. La smart grid aumenta la connettività, l'automazione e la coordinazione tra fornitori, consumatori e rete, per compiere al meglio i lavori di trasmissione e distribuzione dell'energia.
Una Smart Grid e' una rete elettrica che puo' integrare intelligentemente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti ad essa connessi (produttori, consumatori e produttori/consumatori) allo scopo di assicurare efficientemente un approvvigionamento elettrico sostenibile, economico e sicuro.
Fin dalla sua nascita alla fine del XIX secolo e per buona parte del XX secolo, le reti per il trasporto e la distribuzione dell’energia elettrica erano di tipo monodirezionale centralizzato; a partire dal 1960 queste reti andarono incontro ad un rapido sviluppo e cominciarono a diventare sempre piu’ grandi e fortemente interconnesse tra di loro a causa sia della crescita dei centri urbani che all’incremento industriale. E’ con l’avvento del XXI secolo e lo sviluppo delle tecnologie basate sulle energie rinnovabili che si ha la necessità di avere una rete non piu’ di tipo centralizzato e soprattutto che possa essere “controllata”. Si comincia quindi a parlare di “Smart Grid” ed anche in questo caso vengono usate diverse definizioni, alcune funzionali, altre tecnologiche ed altre orientate ai benefici che se ne traggono; un elemento comune che ricorre frequentemente in ognuna delle definizioni e’ l’utilizzo nelle reti di distribuzione di energia elettrica delle tecniche delle telecomunicazioni e telecontrollo mettendo in risalto il ruolo della gestione dei flussi informativi.
Tutto cio’ ha portato ad una trasformazione delle reti per come si conoscevano in passato attraverso tre step fondamentali:
Affidabilita' - Tramite sistemi di controllo avanzati sfruttano tecnologie che migliorano le rilevazioni dei guasti (Fault Detection) e consentono di rispondere ai guasti in modo automatico senza l’intervento di tecnici (in futuro si pensa anche a sistemi in grado di “apprendere” i guasti del passato)
Flessibilita’ nella topologia di rete - Le classiche reti di distribuzione di energia sono state progettate per gestire flussi di energia unidirezionali, cioe’ dal distributore alle utenze finali. Con l’avvento delle fonti rinnovabili chiunque puo’ diventare facilmente un produttore di energia elettrica e grazie alle Smart Grid e’ possibile gestire ogni tipo di flusso e riconfigurare all’occorrenza le reti per far fluire in modo ottimizzato l’energia nelle zone dove c’e’ piu’ richiesta
Efficienza - Consentire un migliore controllo, in termini di gestione di rete, dei carichi elettrici attraverso l’utilizzo di algoritmi matematici predittivi che permettono immettere energia nella rete soltanto quando effettivamente necessaria e in termini di gestione economica per i clienti con l’ausilio di strumenti di metering e comunicazione che permettono di informare l’utente quando i costi dell’energia sono troppo elevati in modo tale da consentirgli di fare un uso piu’ razionale dell’energia e diminuire in quei periodi la domanda
Le differenze tra le reti attuali e le smart grid possono invece essere riepilogate in questo modo:
Una rete in grado di comunicare scambiando informazioni sui flussi di energia, gestendo con migliore efficienza i picchi di richiesta, evitando interruzioni di elettricità e riducendo il carico dove è necessario. Uno dei principali driver che pilotano questa evoluzione sono gli obiettivi Europei “20-20-20”, che prevedono entro il 2020 la riduzione del 20% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990, l’aumento dell’efficienza energetica del 20% e il 20% di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Questi obiettivi sono poi declinati in obiettivi nazionali, che per l’Italia si traducono nel raggiungere un livello di produzione di energia da fonti rinnovabili del 17% entro il 2020.
In ingegneria elettronica e delle telecomunicazioni una Smart Grid è una rete di informazione che affianca la rete di distribuzione elettrica e la gestisce in maniera "intelligente" sotto vari aspetti e funzionalità. Tutto ciò avviene attraverso un sistema “bidirezionale” fortemente ottimizzato per il trasporto e diffusione della stessa, dove gli eventuali surplus di energia di alcune zone vengono redistribuiti in modo dinamico ed in tempo reale in altre aree oppure regolando costantemente il dispacciamento tra centrali di autoproduzione elettrica delle rete di distribuzione con le centrali elettriche della rete di trasmissione.
La rete di distribuzione elettrica non e’ piu’ vista come un semplice strumento per il trasporto dell’energia elettrica dalla centrale all’utente finale, adesso e’ in grado di gestire flussi di potenza anche nel senso opposto, integrare a questi flussi fisici anche flussi informativi rendendola una rete intelligente distribuita in grado di gestire ed adattarsi alle esigenze della rete stessa. La smart grid aumenta la connettività, l'automazione e la coordinazione tra fornitori, consumatori e rete, per compiere al meglio i lavori di trasmissione e distribuzione dell'energia.
Una Smart Grid e' una rete elettrica che puo' integrare intelligentemente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti ad essa connessi (produttori, consumatori e produttori/consumatori) allo scopo di assicurare efficientemente un approvvigionamento elettrico sostenibile, economico e sicuro.
Fin dalla sua nascita alla fine del XIX secolo e per buona parte del XX secolo, le reti per il trasporto e la distribuzione dell’energia elettrica erano di tipo monodirezionale centralizzato; a partire dal 1960 queste reti andarono incontro ad un rapido sviluppo e cominciarono a diventare sempre piu’ grandi e fortemente interconnesse tra di loro a causa sia della crescita dei centri urbani che all’incremento industriale. E’ con l’avvento del XXI secolo e lo sviluppo delle tecnologie basate sulle energie rinnovabili che si ha la necessità di avere una rete non piu’ di tipo centralizzato e soprattutto che possa essere “controllata”. Si comincia quindi a parlare di “Smart Grid” ed anche in questo caso vengono usate diverse definizioni, alcune funzionali, altre tecnologiche ed altre orientate ai benefici che se ne traggono; un elemento comune che ricorre frequentemente in ognuna delle definizioni e’ l’utilizzo nelle reti di distribuzione di energia elettrica delle tecniche delle telecomunicazioni e telecontrollo mettendo in risalto il ruolo della gestione dei flussi informativi.
Tutto cio’ ha portato ad una trasformazione delle reti per come si conoscevano in passato attraverso tre step fondamentali:
- Miglioramento delle infrastrutture esistenti -> Investimenti finanziari e strutturali
- Creazione di un nuovo livello per la gestione dei flussi informativi -> Investimenti tecnologici
- Nuovi modelli di business -> Capitalizzazione degli investimenti
Affidabilita' - Tramite sistemi di controllo avanzati sfruttano tecnologie che migliorano le rilevazioni dei guasti (Fault Detection) e consentono di rispondere ai guasti in modo automatico senza l’intervento di tecnici (in futuro si pensa anche a sistemi in grado di “apprendere” i guasti del passato)
Flessibilita’ nella topologia di rete - Le classiche reti di distribuzione di energia sono state progettate per gestire flussi di energia unidirezionali, cioe’ dal distributore alle utenze finali. Con l’avvento delle fonti rinnovabili chiunque puo’ diventare facilmente un produttore di energia elettrica e grazie alle Smart Grid e’ possibile gestire ogni tipo di flusso e riconfigurare all’occorrenza le reti per far fluire in modo ottimizzato l’energia nelle zone dove c’e’ piu’ richiesta
Efficienza - Consentire un migliore controllo, in termini di gestione di rete, dei carichi elettrici attraverso l’utilizzo di algoritmi matematici predittivi che permettono immettere energia nella rete soltanto quando effettivamente necessaria e in termini di gestione economica per i clienti con l’ausilio di strumenti di metering e comunicazione che permettono di informare l’utente quando i costi dell’energia sono troppo elevati in modo tale da consentirgli di fare un uso piu’ razionale dell’energia e diminuire in quei periodi la domanda
Le differenze tra le reti attuali e le smart grid possono invece essere riepilogate in questo modo: