In che modo le Smart Grid favoriscono l'ottimizzazione della rete elettrica?

E’ in atto un vero cambio di paradigma nel mercato dell’energia, destinato a essere più dinamico, flessibile, resiliente e sostenibile. La transizione energetica e il digitale stanno trasformando il mercato elettrico, sostituendo rapidamente il modello lineare, nato oramai alla fine del XIX° secolo - basato su generazione, trasmissione, distribuzione e alimentazione del cliente/consumatore – oramai inadatto a gestire la crescente complessità a cui andiamo incontro.

La progressiva diffusione su larga scala delle DER (Distributed Energy Resources), dei sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS), dei veicoli elettrici – in grado di immettere e/o assorbire elettricità dalla rete - porta a un sistema bidirezionale e interconnesso, in cui la distribuzione/trasmissione, la generazione distribuita e la domanda (singola o aggregata) di energia si intrecciano in maniera dinamica. L’energia verde ed il digitale delineano di fatto un futuro sempre più sostenibile, connesso, decentralizzato e decarbonizzato. 

Nuovi operatori sono interessati a partecipare a questo mercato in evoluzione: Prosumer (consumatori/produttori), Aggregatori, Comunità Energetiche; la tecnologia permette la nascita di sistemi ibridi di produzione dell’energia, sistemi di Demande/Response e lo sviluppo di microgrid a livello locale (connesse o meno alla rete). 

In questo nuovo modello, il consumatore assume sempre maggiore consapevolezza nell’uso dell’energia (puntando a maggiore efficienza energetica e sostenibilità), attraverso un livello crescente di autonomia decisionale tra l’autoconsumo e la produzione di energia, richiedendo sempre maggiore resilienza e affidabilità delle forniture.

Emerge chiaramente la necessità di gestire efficacemente e in maniera flessibile la rete elettrica: alcune sfide sono di non facile soluzione per le utility che svolgono il ruolo di System Operator della Distribuzione (DSO). Le difficoltà nel prevedere con accuratezza la variabilità delle risorse energetiche distribuite connesse alla rete elettrica, il crescente utilizzo dell’energia elettrica negli usi finali e la forte diffusione di sistemi di ricarica del veicoli elettrici, rischiano di ridurre l’affidabilità della rete impattando sulla qualità dell’energia erogata. Bilanciare i carichi nei momenti di picco e la gestione di aree territoriali congestionate, richiederanno tra l’altro maggiore richiesta di flessibilità e l’adozione di soluzioni di Demand Response (DR).

Quali sono le soluzioni Smart Grid più promettenti e perché?

Il digitale permette di attuare una reale trasformazione della rete elettrica in una Smart Grid, mediante l’impiego di tecnologie innovative che migliorano il monitoraggio, la gestione e il controllo della rete, aumentando la visibilità e  le disponibilità d’informazioni sugli asset in tempo reale, consentendo ai DSO di assumere un ruolo attivo nella loro gestione.   

Tra le tecnologie più efficaci sicuramente vi sono i sistemi avanzati per la gestione della rete di Distribuzione, i sistemi per la gestione delle risorse energetiche distribuite, le soluzioni per l’Automazione delle Cabine Secondarie e le Microgrid. Sistemi di “intelligenza sistemica”, uniti a soluzioni di “intelligenza distribuita” che permettono la  gestione ottimale dei nodi periferici della rete. 

Schneider Electric ad esempio propone, la piattaforma EcoStruxure ADMS (Advanced Distribution Management System) che abbinata al modulo EcoStruxure DERMS (Distributed Energy Resources Management System) permettono una gestione ottimale della flessibilità attuale e futura, risolvendo le possibili congestioni e migliorando la gestione complessiva della rete.

Altrettanto importante è gestire i picchi di domanda e le congestioni a livello locale che emergono sia sulle reti di media tensione, sia sulle reti di bassa tensione: l’automazione delle cabine elettriche di distribuzione secondaria migliora il livello di comunicazione con il centro di telecontrollo, permette di monitorare le linee in tempo reale, di adottare logiche che prevengano l’insorgere di guasti piuttosto che ridurre i tempi di risoluzione. Anche qui la tecnologia ci viene in aiuto: alcuni prodotti della gamma Easergy di Schneider Electric, quali la RTU T300 assieme alla nuova Protezione P5, permettono di implementare logiche di automazione definite di Self Healing (auto diagnosi e riparazione) con capacità di reazione senza precedenti: ad esempio è possibile ottenere l’l’immediata riconfigurazione di un tratto di rete in caso di guasto, rialimentando i clienti a valle in tempi brevissimi (< 1s). 

Altro elemento che merita attenzione è il prevedibile crescente sviluppo delle microgrid. In questo caso è essenziale poter ottimizzare il funzionamento delle reti locali in cui, dietro il punto di prelievo/immissione in rete, possono essere presenti carichi elettrici regolabili di vario tipo (Buildings, Industrie, etc.), abbinati a sistemi di accumulo e a impianti di generazione. E’ fondamentale massimizzare il ritorno degli investimenti in queste tecnologie da parte dei clienti finali, senza trascurare l’ottimizzazione delle performance degli assets lungo il loro ciclo di vita. Schneider Electric attraverso i moduli EcoStruxure Microgrid Advisor & Operation, partendo dall’analisi dei dati disponibili, permette di definire la migliore strategia  tra l'autoconsumo dell’energia, la gestione e ripartizione dei picchi di carico e l’ottimizzazione della produzione, in funzione di svariati parametri quali le vigenti tariffe dell’energia, le tipologie di impianto gestite, i dati meteo o i vincoli imposti dalla rete. 

Le microgrid possono contribuire in modo determinante al mantenimento della stabilità della futura Smart Grid,  dialogando efficacemente con i sistemi di gestione delle risorse distribuite cui abbiamo accennato in precedenza, al fine di garantire la necessaria flessibilità della rete.  Perché esse possano svolgere questo ruolo, è però necessario definire un nuovo sistema regolatorio, supportato da un adeguto sistema incentivante, per i gestori delle microgrid, con un beneficio per l’intera comunità sia in termini di efficienza energetica che di sostenibilità ambientale.