L’innovazione spinge affinché tutto sia efficiente, automatizzato e interconnesso: in un’unica parola, "smart". La rete elettrica non può sottrarsi a questa trasformazione, essendo lo sviluppo delle smart grid fondamentale per la transizione energetica.
Il concetto di smart grid nasce in Europa nel 2006 dalla European Technology Platform (ETP) SmartGrids e consiste nell’applicare tecnologie digitali e di comunicazione alla rete elettrica per ottimizzare la trasmissione e la distribuzione dell’energia, decentralizzare le centrali di produzione e minimizzare sovraccarichi e variazioni di tensione.
Cos’è una smart grid?
Con il termine Smart Grid è un insieme di reti di informazioni e di reti di distribuzione dell’energia elettrica volta a ottimizzare la distribuzione dell’energia elettrica, decentralizza le centrali di produzione dell’energia e minimizza sovraccarichi e variazioni della tensione elettrica. La prima linea di trasmissione elettrica a carattere industriale entrò in funzione in
Italia tra Tivoli e Roma nel 1882: è quindi evidente che l’architettura del sistema elettrico odierno sia frutto di un modo di produrre energia profondamente diverso da quello a cui oggi si lavora. Infatti, in passato la generazione di energia era demandata a centrali termoelettriche e idroelettriche.
In entrambi i casi si tratta di impianti di grandi dimensioni facilmente regolabili (entro certi limiti) e programmabili: la rete elettrica è stata quindi concepita per flussi monodirezionali di energia (dalle centrali agli utenti) tali che la produzione eguagli sempre la domanda.
Una rete distribuita e bidirezionale
Quest’architettura del sistema elettrico non può sostenere un utilizzo massiccio delle fonti rinnovabili. Questo, per due ordini di motivi:
- In primo luogo, la produzione non è più concentrata in pochi punti di elevata potenza, ma è distribuita in moltissimi punti di ridotta potenza che scambiano energia bidirezionalmente con la rete: si pensi ai prosumer, soggetti che consumano e contemporaneamente producono energia grazie a pannelli fotovoltaici o cogeneratori, e alle comunità energetiche, associazioni di utenti per la condivisione dell’energia.
- Un’altra criticità risiede nella natura variabile e aleatoria di alcune fonti energetiche rinnovabili (FER): la produttività varia in base all’ora del giorno, al periodo dell’anno, alle condizioni meteorologiche e ad altri fattori stocastici. La rete elettrica deve consentire il completo dispacciamento dell’energia rinnovabile quando disponibile e al contempo deve garantire la continuità del servizio quando essa viene a mancare.
Le smart grid del futuro dovranno quindi raccogliere questa sfida tecnologica e gestire flussi energetici bidirezionali estremamente più complessi che in passato.
Batterie ma non solo
L’IoT e l’intelligenza artificiale accorrono in aiuto consentendo di raccogliere in tempo reale un’enorme mole di dati, la cui elaborazione permette interventi tempestivi in caso di guasti o interruzioni e consente l’erogazione di servizi prima non disponibili. Infatti, per garantire il pieno sfruttamento delle FER è necessario sia sfruttare lo stoccaggio di energia tramite batterie elettrochimiche, pompaggi idroelettrici, idrogeno verde e altri sistemi, sia ricorrere alla flessibilità della domanda.
La flessibilità consiste nel modificare la curva di domanda in funzione della curva di produzione attesa: ad esempio, il gestore della rete può chiedere, dietro compenso, a un’impresa energivora di rimandare parte della propria produzione per abbassare il carico elettrico qualora si preveda una riduzione di produzione da FER non programmabili (solare ed eolico). Affinché possa interfacciarsi con utenti di taglia sempre minore, magari in futuro anche con gli utenti residenziali, il gestore della rete deve ricorrere massivamente a tecnologie digitali.
Un esempio è costituito dai contatori intelligenti, o smart meter, che forniscono informazioni continue sul consumo di energia degli utilizzatori: in questo modo l’utente potrà diventare un soggetto attivo del mercato dell’energia, godendo di servizi avanzati messi a disposizione dalle utility come la fatturazione su misura e la remunerazione della flessibilità.
Chi investe oggi nelle smart grid?
Le smart grid sono di sicuro interesse per le società che si occupano della trasmissione (ad alta tensione) e della distribuzione (a bassa tensione) dell’energia elettrica. Nel dicembre 2019 il MiSE (Ministero dello Sviluppo Economico) ha pubblicato un bando di circa 24 milioni di euro rivolto ai concessionari del servizio pubblico di distribuzione dell’energia elettrica operanti in Basilicata, Calabria, Campania, Puglia e Sicilia per il finanziamento di interventi di costruzione, adeguamento, efficientamento e potenziamento di reti intelligenti finalizzate ad incrementare direttamente la quota di fabbisogno energetico coperto da generazione distribuita da fonti rinnovabili.
ENEL riveste un ruolo di primo piano nel campo delle smart grid. In collaborazione con il Politecnico di Milano, dal 2014 supporta un corso di laurea magistrale e nel 2021 ha promosso un master di II livello su questo specifico tema. Ancora più interessante è l’apertura dei Flexibility Lab a Milano, Bari, Barcellona e Malaga, laboratori di innovazione e sviluppo aperti a enti di ricerca e fornitori di servizi, dispositivi e risorse di flessibilità.
Le smart grid sono un abilitatore per le fonti rinnovabili e, in quanto tali, saranno oggetto di crescenti investimenti nei prossimi anni. È importante capire che la sfida della transizione energetica non può essere vinta concentrandosi solo sulla produzione green, ma è necessario agire sistematicamente su tutta la filiera coinvolta.
