Smart Grid: cosa sono e come funzionano

Smart Grid: cosa sono, come funzionano e perché sono fondamentali per le Comunità Energetiche

Il concetto di “smart grid” o rete intelligente (leggi la definizione qui) è un concetto che si lega profondamente a quello di comunità energetica. Quest’ultima non è altro che un’associazione di soggetti che tramite impianti ad energia rinnovabile producono e condividono l’energia di cui hanno bisogno.

E’ quindi evidente che l’energia prodotta da questi soggetti, per essere condivisa, deve viaggiare su di un’apposita rete o infrastruttura con specifiche caratteristiche. Ad esempio l’infrastruttura deve essere in grado di gestire automaticamente l’erogazione e/o il prelievo di energia dall’impianto e monitorarlo proprio come le smart grid.

Ma cosa sono le smart grid in parole povere? Come funzionano? Quali sono i vantaggi in grado di garantire in termini soprattutto di risparmio energetico?

Cos’è una smart grid?

La traduzione del termine “smart grid” significa a tutti gli effetti “rete elettrica intelligente”. In particolare, viene definita intelligente per la sua capacità di raccogliere informazioni in autonomia relativamente alle variazioni delle condizioni operative e di parametri come quelli relativi tensione e consumi relativi i diversi nodi collegati dalla rete. Ovviamente ciò è possibile solo grazie a tecnologie digitali talmente all’avanguardia da riuscire a raccogliere informazioni e di elaborarle reagendo di conseguenza. Reazione che consiste in una diversa distribuzione dell’energia elettrica tra i diversi nodi collegati.

La seconda caratteristica fondamentale delle smart grid è proprio quella che abbiamo appena esposto. Le smart grid sono in grado di redistribuire in autonomia l’energia elettrica tra i diversi nodi ad essa collegati. Redistribuzione che appunto avviene a seconda delle necessità sulla base delle informazioni raccolte ed elaborate dalla stessa.

Le smart grid e le comunità energetiche rinnovabili

Abbiamo appena visto come le smart grid siano in grado di gestire in maniera intelligente l’energia. Una gestione tale diventerà imprescindibile con la diffusione sempre più capillare della green energy e degli impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili. Questi infatti sono impianti che necessitano di accorgimenti particolari che servono appunto a gestire in maniera corretta l’energia prodotta evitando sprechi di energia.

Prendiamo ad esempio il caso degli impianti fotovoltaici. Oramai è noto a tutti che la produzione di energia di questo tipo di impianti varia in base alla presenza ed all’intensità del sole. Di notte infatti non riescono a produrre energia, di giorno invece, durante quelle bolle giornate soleggiate dell’estate riescono a rendere al massimo.

Da questo possiamo dedurre che i pannelli solari hanno momenti in cui riescono a produrre più energia di quanto sia necessaria, così come possono non riuscire a produrre abbastanza energia. Pertanto è necessario in qualche modo bilanciare la situazione per evitare gli sprechi energetici. Proprio qui entra in gioco la smart grid riuscendo a ricollocare in maniera istantanea l’energia prodotta in eccesso, o prelevando l’energia che manca dalla rete elettrica nazionale.

Un meccanismo, questo che abbiamo appena descritto, che ben si adatta anche al funzionamento delle Comunità Energetiche Rinnovabili. L’energia prodotta da un impianto fotovoltaico in questo caso deve essere distribuita, a seconda della necessità fra i membri della comunità. Una distribuzione che deve anche essere monitorata ai fini di stabilire il costo (a tariffe agevolate) che i consumatori devono sostenere. Due funzioni che le smart grid sono pienamente in grado di assolvere.

Architettura della rete: come cambia?

Implementare le smart grid significa a tutti gli effetti optare per un tipo di architettura di rete diversa.  Se infatti in questo momento, le reti di distribuzione di energia sono prevalentemente centralizzate, nel futuro potrebbero essere sempre più decentralizzate.

Ma cosa significa tutto questo?

Centralizzata

Sostanzialmente avvalersi di un’architettura della rete centralizzata significa che l’energia prodotta dalle centrali, viene distribuita tramite tralicci, centraline e cavi, su tutto il territorio nazionale. In questo caso il flusso della corrente viaggia però in unica direzione: dalla centrale all’utenza privata. Ne consegue quindi, che le centrali devono in un certo qual modo pianificare la loro produzione di energia, a prescindere dal suo effettivo bisogno.

Tuttavia una rete centralizzata presenta anche diverse problematiche, prima fra tutti quella relativa agli sprechi. Dove va a finire tutta quell’energia prodotta dalle centrali ma non consumata dai consumatori? Semplicemente andrà a disperdersi nella rete, viaggiando talvolta anche per lunghi tratti, senza poter essere in qualche modo recuperata.

Decentralizzata: dal consumatore passivo al prosumer

Se la caratteristica principale di una rete centralizzata è quella di una trasmissione dell’energia uni direzionale, possiamo affermare che quella di una rete decentralizzata è quella di permettere un doppio flusso di energia. Solo in questo modo è possibile creare quel rapporto di scambio tipico delle smart grid e delle comunità energetiche tra produttore e consumatore.

Ovviamente per permettere questi flussi bi-irezionali è necessario gestire la rete in maniera intelligente ovvero tramite una smart grid. Con i suoi i sensori, strumenti ed algoritmi può dar vita ad una vera e propria intelligenza artificiale in grado di controllare i flussi.

Tuttavia, l’aggettivo decentralizzato non si riferisce solamente alla bi-direzionalità dei flussi. Si riferisce soprattutto al mercato che da one-to-many diventerà many-to-many. Niente più grossi player produttori e fornitori di energia ai singoli privati ma associazioni singoli cittadini e piccole imprese che produrranno energia green tramite i loro impianti. Soggetti che sfrutteranno al massimo anche le possibilità di accumulo dell’energia e di redistribuzione della stessa garantite dalla smart grid.

Analizzando meglio la situazione, i singoli soggetti non sono più dei semplici consumatori di energia, ma anche dei produttori al tempo stesso. Ecco perché i soggetti che fanno parte di una C.E. vengono anche definiti come “prosumer” termine inglese coniato dall’unione di “produttore” e “consumatore”.

Quali sono i vantaggi delle smart grid?

Dopo questa panoramica sulle smart grid, riassumerne i vantaggi è abbastanza semplice.

I vantaggi del singolo individuo sono sicuramente da ricercare nel minor costo dell’energia che esso si trova a sostenere. Il costo infatti cala sia per via del fatto che l’utente preleverà meno energia dalla rete elettrica nazionale, sia a causa dello scambio attivato all’interno delle reti locali.

Esistono poi dei vantaggi ambientali da non sottovalutare. Le “smart grids” sono infatti fondamentali per una maggiore diffusione ed impiego delle energie rinnovabili. Grazie ad esse infatti, l’energia green generata da impianti come quelli fotovoltaici diventa più facilmente “programmabile”. Un aspetto diventato fondamentale in questi tempi caratterizzati da cambiamenti climatici sempre più potenti in cui è sempre più importante salvaguardare l’ambiente in cui viviamo.

Inoltre un sistema decentralizzato e distribuito e basato sulla gestione efficiente dell’energia come quello delle smart grid genera senza dubbio meno sprechi. Sprechi che faranno calare drasticamente l’energia richiesta, energia che in molti casi viene ancora prodotta da fonti non rinnovabili, generando quindi emissioni di CO2 in ambiente.