Smart Grids e Smart Cities per una gestione più intelligente dell’energia


di Francesco Cherubini

Lo sviluppo delle nuove fonti di energia deve viaggiare di pari passo con quello delle infrastrutture atte a gestirle ed utilizzarle. Le Smart Grids saranno uno dei settori che andrà più di moda nella ricerca applicata alle reti e non solo. Ma di cosa si tratta, perché se ne parla e come si inseriscono nella attuale ricerca della sostenibilità dei settori energetici, produttivi e dell’architettura sociale.

LE RETI DI DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA
Innanzi tutto occorre, anche se potrà sembrare scontato, ricordare che l’energia, dopo essere stata prodotta e prima di essere consumata, va gestita, trasportata e distribuita, il che significa parlare di reti di distribuzione. Le considerazioni sulle reti elettriche si possono ripetere quasi invariate per reti di qualsiasi natura, il che suggerisce che l’argomento va a toccare le caratteristiche “essenziali” legate al concetto di rete.
Dunque una rete trasporta un bene da un punto di approvvigionamento ad uno di consumo, tenendo conto che le due cose non avvengono in contemporanea, e dunque prendendo in esame la possibilità di stoccare, ovvero accumulare provvisoriamente per tempi più o meno prevedibili.

LE  3FUNZIONI DELLA RETE DI DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA
Si individuano così 3 fasi: approvvigionamento, stoccaggio/gestione, distribuzione, che quasi mai si susseguono linearmente nel tempo e soprattutto dipendono fortemente l’una dall’altra.

Approvvigionamento, stoccaggio e gestione
Le prime due fasi sono strategiche per una comunità/paese, e sono all’origine dei suoi movimenti politici ed economici. Si pensi agli approvvigionamenti di gas metano, di petrolio, di energia elettrica da altre nazioni o realtà economiche, all’opportunità di avere delle fonti di energia “in casa” o a quella di ottimizzare la resa energetica di motori, centrali di produzione di energia elettrica e processi di trasformazione.

Distribuzione
Analogamente può risultare assai importante in termini di dipendenza dalle importazioni o dai mercati avere la possibilità di stoccare energia, ovvero avere delle riserve che consentano maggiori margini di contrattazione con i “fornitori”; il problema delle capacità di stoccaggio dei beni è uno dei maggiori che da sempre l’umanità si è trovata ad affrontare, ed ha sempre costituito l’argomento di importanti forme architettoniche ed urbanistiche, dalle cisterne romane alle skylines delle periferie industriali degli ultimi due secoli.

 

GLI ATTORI DELLA RETE
Esiste anzitutto un soggetto, pubblico se si tratta di una rete nazionale, in grado di prevedere i consumi e provvedere alle necessità per tempo. Questi deve inoltre ottimizzare le risorse e coordinare apporti e consumi. Per la rete elettrica tale ruolo è ricoperto dal GSE, mentre TERNA provvede alla gestione delle infrastrutture principali di trasmissione.
La produzione ed i consumi poi fanno capo ad una serie di soggetti che interagiscono con il gestore unico e tra di loro. Ovviamente ci sono i produttori di energia grandi e di taglio “domestico”, i grandi e piccoli consumatori e gli intermediari, ed inoltre esistono arbitri e garanti istituzionali, come l’Acquirente Unico e l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas. Tutti partecipano al funzionamento del Mercato dell’Energia in forme differenti e a diversi livelli, e possono liberamente decidere di accordarsi tra loro o fare riferimento al mercato, direttamente o attraverso i garanti istituzionali, indipendentemente dalla taglia (di qui ad esempio le numerose forme di contratto del Conto Energia).

LA GESTIONE DELLA RETE
Per quanto riguarda l’apporto di energia nella rete, il gestore ha a disposizione varie possibilità:

  • comprare energia elettrica da produttori nazionali o extranazionali, agendo sui mercati dell’energia o tramite accordi bilaterali,
  • produrre energia elettrica in centrali di trasformazione, a partire da altre fonti, in genere idrocarburiche,
  • utilizzare energia stoccata sotto varie forme (dai depositi di gas ai bacini idroelettrici),
  • gestire i carichi attraverso l’ottimizzazione delle risorse, ovvero cercando di non sprecare nulla.

Uno dei problemi più grossi della gestione della rete elettrica in effetti sono i picchi di consumo, per cui all’improvviso bisogna avere a disposizione molta energia, mentre le forniture al contrario non hanno forma variabile, sono costanti e nessuno rende indietro ciò che non viene consumato. In pratica il gestore dell’energia deve preparare ora per ora i quantitativi di energia previsti in base alle statistiche, cercando di minimizzare i margini di energia in avanzo (Terna pubblica ogni giorno sul suo sito i grafici della previsione e della fornitura minuto per minuto)

SMART GRID E SMART CITIES
In questo contesto si inserisce lo studio delle smart grids, che provvedono la rete di elementi e conformazioni intelligenti ed ottimizzati, in grado di facilitare le operazioni di gestione.
Anzitutto occorre specificare che la sperimentazione persegue due differenti filoni, ovvero l’intelligenza della rete a livello nazionale e la creazione di reti quanto più possibile autonome, le cui dimensioni variano in base alle ipotesi iniziali di produzione e consumo. Nel secondo filone si collocano le soluzioni più avveniristiche, ma già nel primo sono presenti importanti novità che rivoluzioneranno il modo di consumare energia dei singoli individui; uno dei presupposti fondamentali in effetti in entrambi i casi è la centralità del consumatore, come protagonista attivo della gestione dell’energia e non più come utente finale della filiera di produzione.
In mezzo a queste due strade prende spazio l’idea delle smart cities, fortemente caldeggiata dalle amministrazioni locali più accorte e lungimiranti, che consiste nell’applicare il concetto di rete autonoma al territorio di gestione della singola città, e provvedere poi la stessa di collegamenti intelligenti con le altre città e la rete nazionale.

I PUNTI DI SVILUPPO
Per quanto attiene alle reti intelligenti a livello nazionale ecco allora alcuni punti sviluppati dalla ricerca e dalla sperimentazione sul territorio (ormai da una decina d’anni).
Feedback al consumatore attraverso contatori intelligenti e possibilità di consultare e gestire gli andamenti dei consumi domestici. All’interno delle strutture e delle abitazioni un aiuto insostituibile viene dalla domotica.
– Responsabilizzazione dei grandi consumatori attraverso l’Energy Management, ovvero la allocazione di personale interno o esterno alle aziende in grado di gestire ed ottimizzare i consumi energetici a tutti i livelli dell’amministrazione.
– Implementazione per quanto possibile, da amministrazioni locali, grandi realtà produttive o piccoli consumatori, di modalità di consumo compatibili con la disponibilità delle reti elettriche; ad esempio l’illuminazione a basso consumo, macchinari che non comportino correnti di spunto o aggravi puntuali, e che al contrario armonizzino le discontinuità (motori ad inverter, avvio graduale, accumuli locali, etc.).
Accanto ai precedenti merita un accenno a parte l’implementazione di reti di trasporto elettriche, che affianchino le tecnologie dei motori elettrici con le modalità di gestione cittadine, come il car-sharing, car-renting ed il trasporto pubblico. Ormai da alcuni anni la sperimentazione procede in alcune grandi città come Roma, Milano, Genova, etc.
Strutture di trasporto dell’energia più flessibili ed efficienti, dove la flessibilità è data soprattutto dalla molteplicità delle vie di flusso possibili in strutture a maglie, mentre l’efficienza garantisce la sicurezza della provvisione. Queste superano il concetto della dorsale di trasmissione, anche se la loro implementazione è legata alla localizzazione delle fonti di produzione che diverranno necessariamente più piccole ma omogeneamente diffuse (di qui una delle principali polemiche con l’installazione delle centrali nucleari).
Integrazione completa delle fonti rinnovabili in quanto risorse energetiche interne omogeneamente diffuse. Riduzione dell’impatto ambientale delle strutture di trasmissione dell’energia, possibile con conformazioni come quelle descritte al punto precedente e a quello successivo.
Dislocazione omogenea di punti di controllo
, dei veri e propri hub di gestione e verifica, comunicanti tra loro e con il controllo centrale. Il concetto è quello di evitare l’accentramento e la gestione univoca della rete, avvicinandosi alle smart grids autonome.

Come tutto ciò che attiene al risparmio energetico e all’ottimizzazione delle risorse, in armonia con l’ambiente e con i contesti sociali, questo macrosettore porta con sé notevoli possibilità di sviluppo e arricchimento in termini di lavoro per le aziende, implementazione dei livelli tecnologici e culturali del territorio, attivazione delle risorse sociali locali, sviluppo di know how e tecnologie esportabili per enti e società di ricerca, sicurezza delle infrastrutture, ammodernamento dei criteri di gestione e controllo, rafforzamento delle politiche estere attraverso una maggiore autonomia dei consumi nazionali, etc. La speranza come sempre è quella che non siano solo alcune società a livello nazionale ad approfittarne

Fonte: http://www.architetturaecosostenibile.it

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