A.A.A. La “Smart Grid”: un cercapersone per la corrente elettrica.

25
dicembre
2014

Tutti ne parlano. Tutti la chiedono. Tutti la vogliono.
Letteralmente stellare è la fortuna partorita dall’accostamento della parola “smart” alla parola “grid”.
Tutti i super cervelli ne fanno uso ed abuso, tutti i discorsi “sui massimi sistemi” in tema di energia la prevedono…in tv, alla radio, sui giornali è disseminata ovunque. Un autentico tormentone.
Più del prezzemolo sulle alici. Più dell’uvetta passa nel panettone.
Nell’entusiasmo generale, sorge una questione: ma la gente, ha veramente capito cosa vuol dire: “smart grid”?
Nel dubbio, ci divertiamo a raccontare qualche curiosità sull’argomento.

Lezione N1: cosa è?

Quando si parla dell’insieme coordinato di una rete di informazione e di una rete di distribuzione elettrica atte a consentirne la gestione "intelligente" sotto vari aspetti o funzionalità, allora si sta definendo una “smart grid”.

L’obiettivo principe di tali sistemi è il raggiungimento della distribuzione di energia elettrica con criteri più razionali, ottimizzandone l’utilizzo e minimizzando, al contempo, gli eventuali sovraccarichi e le variazioni della tensione elettrica intorno al suo valore nominale… in sostanza si sta applicando l’abusato criterio “del risparmio energetico” alle reti elettriche, ma pochi lo dicono!

L’idea di tali “reti intelligenti” potrà essere applicata a sistemi che prevedano la sola presenza di generazione centralizzata connessa, ovvero alle grandi reti di trasmissione dell'energia, ma soprattutto a sistemi di distribuzione in media e bassa tensione con annessa generazione distribuita (sia pure di piccola taglia), ubicata nei nodi periferici delle reti di distribuzione fino ad oggi tradizionalmente progettate per flussi energetici unidirezionali (dal centro verso i nodi periferici).

Lezione N2: in concreto, in cosa consiste?
Una smart grid è dotata di un sistema software di gestione e comunicazione intelligente in grado di  operare, in modo ottimale e sicuro, anche in situazioni in cui le reti di distribuzione siano oggetto di inversione dei flussi di energia, per esempio veicolandola dai nodi periferici, distribuiti sul territorio, verso il centro del sistema: sostanzialmente si avrà la possibilità di seguire in modo veloce ed efficiente la veicolazione dell’energia elettrica, velocizzando l’eventuale risoluzione di problemi. 
Semplificando al massimo, stiamo tentando di installare un cercapersone agli elettroni della corrente elettrica!!!

In aggiunta, poiché le fonti rinnovabili non sono programmabili e non è dunque possibile prevederne l’offerta, è richiesta una maggiore “intelligenza” per garantire una gestione ottimale del sistema elettrico complessivo. Casi significativi possono essere, la redistribuzione di eventuali surplus di energia in aree contigue nelle quali si possono presentare dei deficit, o l’utilizzo di opportuni sistemi di accumulo in modo dinamico ed in tempo reale. 

Lezione N3: quando i contatori diventano “Intelligenti”?
La necessità di rendere disponibili in tempo reale i profili di consumo/produzione da micro generazione di utenti e gestori richiede poi l'introduzione di “smart meters” (o contatori intelligenti) connessi ad una rete di comunicazione in grado di gestire in tempo reale un flusso di monitoraggio e controllo bidirezionale.
Tali dispositivi, saranno un prezioso supporto ai tecnici che riusciranno, in ogni momento, ad accedere ai dati sui quantitativi di energia scambiati nei punti più significativi della rete, utilizzando la capacità di interconnessione per orientare e dosare i flussi di energia a seconda dei momenti e dei luoghi di maggiore o minor consumo oppure sfruttando nel caso i sistemi di accumulo.

L'impiego di tecnologie informatiche e di comunicazione, fungerà ovviamente da volano per la conversione delle attuali reti elettriche di distribuzione in “reti intelligenti”.
Il motivo? Tale architettura consente una comunicazione rapida fra utilities e utenti finali, ottimizzando l'efficienza di tutti i sistemi coinvolti. In aggiunta, potrebbe essere possibile ottenere un nuovo livello applicativo di servizi basati sull'energia tali da contenere eventualmente i consumi,  nuovi schemi tariffari, portali domestici per la gestione di consumi e generazione, sistemi automatici di acquisto, accumulo e vendita dell'energia elettrica, sistemi di bilanciamento della domanda e offerta di energia…e chi più ne ha più ne metta!

Da quanto descritto, è assolutamente evidente la futuribile potenzialità delle “smart grids”, indiscutibilmente interessanti e ricchissime di importanti sviluppi, soprattutto se inserite nel crescente ruolo della generazione distribuita di piccola potenza (ad esempio il fotovoltaico su tetti).

Le smart grids: oggetto “non trovato”.
I tecnici hanno il difetto di essere tecnici anche quando sognano ed è cosa doverosa e giusta, dopo la lista di cose belle descritte, illustrare le varie problematiche che le smart grid dovranno affrontare. 
Tra sognare o esser desti, scegliamo crudelmente di essere desti.
Ovviamente, si fa notare che la tecnologia è in continua evoluzione e con ogni probabilità, in poco tempo (uno/due anni?) le nostre considerazioni saranno “attempate” o addirittura errate.

Primo Neo: Campo di applicabilità
Sulla base di quanto sopra descritto, la smart grid trova ad oggi la sua naturale applicazione su piccole reti elettriche in media e bassa tensione, settore del tutto diverso dal sistema in alta ed altissima tensione, proprie delle grandi reti di trasporto interconnesse… e questo non è robina da poco!

Secondo Neo: Interfaccia con la rete esterna
L’installazione di un idoneo sistema di accumulo di energia elettrica, può livellare il prelievo dalla rete esterna, con ovvi benefici sul controllo della tensione e sulla riduzione di eventuali sovraccarichi. Ovviamente il collegamento con la rete a più alta tensione resta comunque irrinunciabile per il servizio di regolazione della frequenza-potenza e della tensione. Ad oggi “la marcia in isola” ovvero, il consumare energia non prelevata dalla rete di distribuzione, sembra possibile solo per brevi periodi fortemente dipendenti dal tempo di scarica delle batterie… e dunque, l’ipotesi di ottenere reti isolate mantenendo l’attuale qualità del servizio rimane una bellissima chimera.
Le attuali sperimentazioni in corso in Italia da parte di ENEL Distribuzione hanno per oggetto piccole reti ad albero in media e bassa tensione con l’installazione di batterie di accumulo per il livellamento dei picchi ed un miglior controllo della tensione, senza però interferire con i prelievi delle utenze. Cominciano ad essere disponibili i primi risultati.

Terzo Neo: Interfaccia con i clienti finali
Nel convegno tenuto al Politecnico di Milano il 18 Giugno di quest’anno, è stata segnalata l’assenza totale degli utilizzatori finali, segno che il problema del controllo dei consumi è ancora da affrontare e definire.
Questa è la parte più ambiziosa ed anche più complicata in quanto determina investimenti sui numerosi punti di consegna di energia elettrica agli utenti finali (nuovi gruppi di misura talvolta bidirezionali…) nonché numerosi rilievi per determinare con decente approssimazione le caratteristiche dei prelievi e delle produzioni distribuite e conseguentemente definire appropriati sistemi di programmazione.

Sono in corso alcuni progetti e realizzazioni dimostrative soprattutto negli USA, a fronte di sostanziosi finanziamenti statali ( che in Italia ci sogniamo…).
Certamente l’applicazione di simili sistemi non sarà né semplice né indolore in quanto andrà a toccare/modificare usi ed abitudini consolidate. Immaginatevi l’impatto su una famiglia di un elettrodomestico o un condizionatore che parte, si arresta o cambia ciclo di lavoro in base ad impulsi esterni determinati da situazioni su cui non si ha alcuna conoscenza né possibilità di azione diretta… insomma  è un nuovo Grande Fratello…Siamo pronti?

Il portafoglio dell’utente italiano (articolo quinto: chi li ha in saccoccia ha vinto…)
L’attuale sistema di valorizzazione dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico su tetto, a parte il contributo in conto capitale derivante dalla detrazione fiscale, prevede due possibilità:

  • - Nel caso di autoconsumo valorizzazione al costo del mancato prelievo dalla rete;
  • - Nel caso di cessione alla rete, valorizzazione ad una tariffa predeterminata di parecchio inferiore al costo del prelievo;

Quindi l’utente ha tutto l’interesse ha massimizzare l’autoconsumo agendo sul suo piano di prelievi (ad esempio utilizzando lavatrice e lavastoviglie, riscaldatori d’acqua igienico-sanitaria durante le giornate soleggiate) e poi cercando di installare un qualche sistema di accumulo. 
Nella pratica quindi,  si è auto-innescata una “rete intelligente” molto primitiva, ma valida: una smart grid “fai da te”… sarà dunque, molto dura, farle competizione!

Il sistema di accumulo   
Rimanendo nel campo delle “smart grids” il sistema universalmente proposto è la batteria ad accumulo di energia elettrica.
Sono ad oggi allo studio diverse tecnologie per migliorare le prestazioni delle batterie, i cui talloni di Achille sono le dimensioni, i pesi e la vita abbastanza breve. Basta pensare alle attuali batterie utilizzate sulle nostre auto…
Esiste poi il problema del costo: con l’attuale regime incentivante italiano per il fotovoltaico, qualcuno sostiene che la convenienza economica verrebbe raggiunta solo con il dimezzamento dell’attuale prezzo delle batterie. Facciamoci un sorriso… perché in fondo è Natale e siamo tutti più buoni…Però  si può sempre fare conto che la ricerca e la sperimentazione di nuove tecnologie, accoppiate ad una crescita del mercato, riescano a fornire un prodotto finalmente economicamente conveniente.
Sperare non costa nulla, è uno dei motori della vita… e poi bisogna aver fiducia nello sviluppo tecnologico. 

Va comunque segnalato che grandi sistemi di accumulo, dell’ordine di qualche decina di MW, sono in corso di installazione da parte di TERNA, sulle reti di distribuzione 150 kV dell’Italia meridionale (il primo esempio è Flumeri/ Avellino) col compito di ridurre i problemi derivanti dalla elevata produzione di energia rinnovabile non programmabile. La motivazione dell’investimento non è, a chiare lettere, la “smart grid”, ma il sistema svolgerà, comunque, alcune delle funzioni sopra descritte.

L’Abruzzo è smart?
Anche l’Abruzzo ha mosso i primi passi in tema smart grid.
ENEL Distribuzione e la Città dell’Aquila nel 2013 hanno siglato l’accordo: “L’infrastruttura Smart Grids per L’Aquila ed il suo ruolo nell’abilitazione di tecnologie e servizi per la Smart City”, atto alla realizzazione di infrastrutture finalizzate allo sviluppo della rete di distribuzione dell’energia elettrica in ottica smart  nel territorio comunale….  Con il progetto “il Patto dei Sindaci”, anche la Provincia di Teramo si sta avvicinando ( a passo di leopardo) al tema… se son rose (s)fioriranno!

Qualche numero sull’Abruzzo…
Nella giornata massima di immissione (2 Luglio ore 12:00, 2013), la potenza circolante sulla rete di distribuzione, quindi al netto dei grandi impianti di produzione e  delle grandi utenze industriali collegate in alta tensione, era pari a 425 MW di cui 300 MW da sola produzione distribuita.

Questi numeri richiedono una chiara attenzione operativa!

Conclusioni per la Befana: dolcetto o scherzetto?…
Dunque, dunque, dunque il finale più azzeccato di tutto questo bel discorsetto è che… se nel libro della realtà proviamo a digitare il duo “smart grid” l’unico risultato che ci tornerà indietro sarà “oggetto non ancora dotato di validità commerciale, ritenta tra un po’ di tempo”… 
Come è che si dice? Ritenta e sarai più fortunato.
Occorre continuare a credere “nelle magnifiche sorti e progressive”… la scienza può fare miracoli!

Bibliografia:

[Piani di sviluppo TERNA; Convegno Politecnico Milano 18-06-2014; Dataenergia  30-01-2014; rivista “l’energia elettrica” Settembre-ottobre 2014, “il Patto che illumina l'Abruzzo” - Smart City, la progettualità di Enel Distribuzione, ppt Alfonso Sturchio]

Enrico Malusardi, Susanna Ciminà

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