Risposte parte Poggi esame Risorse energetiche rinnovabili

25. LE PROBLEMATICHE LEGATE ALLA VARIABILITÀ DEI CONSUMI ED ALL'ALEATORIETÀ DELLA

RISORSA RINNOVABILE (4)

26. LE SMART GRIDS (3)

Smart Grid è un termine derivante dall’inglese; usualmente non si traduce in italiano ma il significato di smart in questo

caso sarebbe: intelligente, sveglio, furbo. La parola vuole rendere l’idea di un sistema attivo, dinamico, in grado di

prendere decisioni in modo autonomo, efficace, intelligente.

In ambito tecnico, quando si parla di Smart Grid, si fa riferimento a tutto quell’insieme di innovazioni atte a rinnovare

la rete elettrica odierna.

La rete elettrica cambia ruolo e funzioni.

È destinata trasformarsi da rete “passiva” ad “attiva” e “intelligente” (Smart Grid), capace di gestire e regolare più

flussi elettrici ed informazioni in maniera discontinua e bidirezionale. Essa deve coniugare l'utilizzo di tecnologie

tradizionali con soluzioni digitali innovative, rendendo la gestione della rete elettrica maggiormente flessibile grazie a

uno scambio di informazioni più efficace.

Una delle applicazioni più immediate delle reti intelligenti è l'integrazione in rete delle energie rinnovabili, che

contribuisce al raggiungimento degli obiettivi ambientali fissati dall'Unione europea. La messa a punto di tecnologie

digitali innovative permette, inoltre, il monitoraggio di tutta la rete per intervenire tempestivamente su guasti e

garantire una fornitura ottimale di elettricità.

In questo sistema, in continua evoluzione, il cliente diventa protagonista grazie all'utilizzo di supporti elettronici che

rendono trasparenti i consumi, incentivano la sua partecipazione attiva nel mercato dell'energia, promuovono un uso

razionale dell'energia.

Smart grid → insieme di una rete di informazione e di una rete di distribuzione elettrica in modo tale da consentire di

gestire la rete elettrica in maniera "intelligente" sotto vari aspetti o funzionalità ovvero in maniera efficiente per la

distribuzione di energia elettrica e per un uso più razionale dell'energia minimizzando, al contempo, eventuali

sovraccarichi e variazioni della tensione elettrica intorno al suo valore nominale.

Sistema che non preveda solo la presenza di generazione centralizzata, ma anche una forte presenza di generazione

distribuita, anche di piccola taglia, ubicata nei nodi periferici delle reti di distribuzione.

→ dotazione di sistema di gestione e comunicazione intelligente in grado di poter gestire, in maniera ottimale e sicura,

situazioni in cui le reti di distribuzione siano oggetto di inversione dei flussi di energia, dai nodi periferici distribuiti sul

territorio (generazione distribuita) verso il centro del sistema.

Fonti rinnovabili non programmabili → generazione distribuita richiede maggiore intelligenza nella gestione ottimale

del sistema elettrico complessivo in modo tale da consentirgli di gestire localmente eventuali surplus di energia

redistribuendoli in aree contigue nelle quali si possono presentare dei deficit o gestendo opportuni sistemi di

accumulo.

27. CARATTERISTICHE GENERALI DI UNA SMART GRID (2)

Caratteristiche generali di una Smart Grid

 Capacità di integrare in rete generazione elettrica centralizzata e diffusa

 Immissione in rete a pari condizioni di generazione costante, variabile e intermittente

 Interconnessione con altre reti di servizi e flussi di potenza

 Capacità di autoanalisi per evitare congestioni e garantire maggiore affidabilità, sicurezza e qualità del servizio

 Disponibilità di informazioni in tempo reale sia per i produttori, sia per i clienti finali

 Possibilità per i clienti finali di effettuare scelte che interagiscano con il sistema

 Capacità di quantificare e ricompensare i comportamenti e le scelte virtuose dei clienti

 Architettura di connessione globale (simile al WEB di Internet) di “intelligenza distribuita” e flussi di potenza

Funzioni → smart grid assolvono diverse funzionalità, oltre a quella del supporto alla generazione distribuita, grazie ad

un insieme di strumenti "intelligenti"

 Autoriparazione: utilizzo di sensori real-time e sistemi di controllo automatici per anticipare, individuare e

rispondere a problemi del sistema, una smart grid evita o riduce i problemi di sovracorrente o interruzione

dell'energia. Sistema automatico capace di apprendimento per individuare cause di guasto e piani di

risoluzione, quando vengono risolti problemi della rete con strategie efficaci.

 Partecipazione dei consumatori: consumatori possono beneficiare di una riduzione dei costi, poiché

l'efficienza energetica derivante dalla corretta gestione di una smart grid consente una notevole riduzione dei

costi di gestione imputabili alle società operanti nel campo.

Rete intelligente → facile per un consumatore scegliere il proprio operatore → attivare la concorrenza.

Più semplice immettere energia in rete per quei consumatori che posseggono piccoli impianti casalinghi.

Possibilità di partecipare alla gestione dell'energia elettrica → democratizzazione energetica.

 Resistenza agli attacchi: tecnologie della rete consente di riconoscere e rispondere a interruzioni manuali della

fornitura elettrica. Il sistema dovrebbe consentire di isolare le aree coinvolte e redirezionare il flusso

energetico verso altre aree.

 Potenza di alta qualità: stabilità della tensione elettrica → fattore di qualità importante.

Permettere la stabilità è molto costoso. Le tecnologie smart grid permettono di tenere stabile questa

caratteristica molto più facilmente.

 Abilitazione del mercato energetico elettrico: quando vendere e produrre elettricità diventa più semplice, si

attivano dei mercati su scala diversa e si modificano le leggi che regolano i mercati energetici.

 Ottimizzazione dei guadagni: smart grid consentono di ridurre voci dei costi di gestione come le perdite per il

transito dell'energia in quanto viene agevolato il consumo della produzione locale. Per contro → maggiore

complessità intrinseca dei sistemi di protezione che devono tenere conto dei flussi energia mantenendo la

capacità di distinguere i guasti dai prelievi.

 L'intermittenza delle fonti di energia: introduzione di grosse quantità di energia da fonti rinnovabili → però

sono intermittenti → smart grid deve permettere l'adattamento e la riorganizzazione dinamica della rete.

Ad esempio ricarica auto elettriche in modo da poter assorbire negli accumulatori delle auto elettriche, i picchi

di produzione delle fonti di generazione rinnovabile non programmabile (principalmente fotovoltaico e

eolico). Ricarica permette inoltre di non sovraccaricare la rete elettrica, disponendo di propri accumulatori

caricati nell'arco della giornata in presenza dei picchi di produzione e aventi capacità e autonomia tale da

ricaricare le batterie delle auto senza impegnare la rete. → utilizzo di accumulatori "intelligenti"

28. LE PROBLEMATICHE DELLE SMART GRID (2)

Problematiche delle Smart Grid

 Difficoltà nell’adeguamento delle attuali infrastrutture elettriche

 Lunghi tempi di realizzazione

 Vincoli tecnici per il controllo dei generatoti remoti, previsione della produzione e gestione dei flussi di energia

 Mancanza di accordi politici

 Elevati investimenti nelle reti ICT

 Elevata complessità del software per la gestione dei flussi energetici

Inoltre possiamo analizzare

29. SMART GRID: PARTECIPAZIONE ATTIVA DEL CLIENTE (3)

Per conseguire tali benefici, le Smart Grids si avvalgono di innovazioni per le quali la distribuzione riveste un

riconosciuto ruolo di leadership a livello internazionale, quali:

 Partecipazione attiva del cliente

 Smart metering

 Integrazione delle energie rinnovabili

 Stoccaggio dell'elettricità

 Mobilità elettrica

30 SMART GRID: STOCCAGGIO DELL'ELETTRICITÀ (1)

Capacità di "immagazzinare" l'energia da FER → uno dei fronti più significativi nell'evoluzione in chiave smart della

rete di distribuzione.

Limite elettricità → difficoltà di accumulo. No conservata ma in ogni istante equilibrio tra consumo e produzione.

I sistemi di accumulo dell'energia elettrica (electrical energy storage systems) consentono di convertire l'energia in

una forma accumulabile, conservarla sotto questa forma e poi riconvertirla risolvendo il problema dello stoccaggio

dell'energia.

Essi sono storicamente disponibili ma con caratteristiche e costi poco adattabili alle reti di distribuzione o agli impianti

di utenza (si pensi, ad esempio, agli enormi impianti idroelettrici di produzione e pompaggio).

L'aleatorietà e la discontinuità di fonti energetiche come l'eolico e il solare, e la loro estrema frammentazione in

impianti di piccola potenza, sono fattori che complicano la loro integrazione in rete. Per assorbire l'energia generata

da questi numerosi impianti (in Europa ormai sono milioni, prevalentemente fotovoltaici), consentendone l'ulteriore

sviluppo, occorre sia potenziare la rete, sia modificarla concettualmente e rinnovarla tecnologicamente secondo la

logica delle Smart Grids e della digitalizzazione. Ma non basta. Per valorizzare appieno la generazione rinnovabile, che

per sua natura è tipicamente non programmabile, è necessario prevedere anche un'adeguata capacità di

immagazzinamento: può infatti capitare, per esempio, che gli impianti eolici raggiungano il massimo di produzione di

notte, quando la domanda è più scarsa oppure che vi siano forti intermittenze nella generazione (vento a folate) tali

da complicare il lavoro di bilanciamento fra consumo e generazione.

Il tema dello stoccaggio dell'energia riveste quindi un'importanza cruciale nell'ottica della sostenibilità energetica e

ancor più lo rivestirà in futuro: dall'efficacia dei sistemi di immagazzinamento dipende infatti la capacità di aumentare

la flessibilità del sistema elettrico. Inoltre, lo stoccaggio dell'energia può giocare un ruolo essenziale anche per ridurre

costosi interventi di altro tipo sulle reti, che altrimenti sarebbero necessari per adeguare il sistema ai livelli crescenti

della produzione rinnovabile. In tale ottica si sta definendo (in campo normativo e regolatorio) il concetto di utility

electrical energy storage system, cioè di un impianto di accumulo come componente di rete, che l'operatore può

adottare quando la soluzione più conveniente per l'esercizio della rete stessa o per affrontare criticità specifiche, siano

esse connesse all'integrazione del rinnovabile o ad altro.

Per tale motivo è necessario implementare sistemi di storage (stoccaggio) sempre più efficienti, in grado di<