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Articolo scritto da: Angelo Baggini
La transizione del modello energetico verso una maggiore sostenibilità e l’impulso politico verso una progressiva e quanto più rapida possibile decarbonizzazione ed efficientamento di tutti i settori energetici coinvolge, ovviamente, anche il settore elettrico.
Accanto a questa spinta, lavora anche un’altra tendenza globale (macro trend): quello della sempre crescente digitalizzazione di tutti i settori economici e sociali.
Qualsiasi atto di produzione e consumo che comporta lo sfruttamento di risorse naturali, tra cui quelle energetiche. Il progresso scientifico e tecnologico ha reso gli utilizzi di energia sempre più efficienti nel tempo, ma al contempo ne ha stimolato la domanda.
Nell’ultimo secolo, e in particolare a partire dalla seconda metà del Novecento, i consumi globali di energia primaria sono cresciuti esponenzialmente.
Negli ultimi 70 anni l’umanità ha più che quintuplicato il consumo di energia, sostenendo la crescita economica e demografica tramite un sistema energetico basato principalmente sull’utilizzo di combustibili fossili, che ancora oggi rappresentano la principale fonte energetica a livello globale.
La produzione di energia da fonti fossili è tra i principali responsabili delle emissioni di gas a effetto serra di origine antropica (tra cui CO2), largamente riconosciute come causa di significativi impatti ambientali e climatici, tra cui l’incremento della temperatura media globale e l’intensificarsi di eventi naturali catastrofici. Ad esempio, a livello europeo il 75% delle emissioni di gas a effetto serra dell’UE è attualmente riconducibile alla produzione e all’uso di energia.
Ecco, quindi, che l’energia interseca il tema dello sviluppo sostenibile e della lotta ai cambiamenti climatici e che la transizione energetica diventa uno degli strumenti fondamentali per conseguire gli obiettivi di decarbonizzazione che si sono dati sia la Comunità Internazionale (dal protocollo di Kyoto fino al recente accordo di Parigi), sia l’Unione Europea (attraverso le varie strategie dal Climate and Energy package fino al recentissimo Green Deal).
La decarbonizzazione del settore energetico non è l’unico fattore che sta muovendo la trasformazione del settore elettrico. Concentrando l’attenzione sul contesto dell’Unione Europea, Sicurezza energetica, creazione di un Mercato Europeo dell’energia e
Digitalizzazione del sistema energetico europeo sono altri obiettivi strategici dell’azione della Commissione Europea, strettamente interconnessi e sinergici.
La Sicurezza energetica, quantomai attuale in questo periodo, intende ridurre la dipendenza dall’estero per l’importazione delle fonti energetiche. Ciò implica la diversificazione dell’approvvigionamento in termini di fonti, fornitori e rotte, il completamento e rafforzamento del mercato interno dell’energia e la riduzione dei consumi finali attraverso misure di miglioramento dell’efficienza energetica.
La creazione di un mercato integrato dell’energia nell’UE vuole garantire ai cittadini dell’UE forniture energetiche sicure e a prezzi accessibili. Attraverso le regole del mercato comune dell’energia e le infrastrutture transfrontaliere, l’energia può essere infatti prodotta in un paese dell’UE e consegnata ai consumatori in un altro, rendendo più stabili i prezzi, creando concorrenza e consentendo ai consumatori di scegliere i fornitori di energia.
Un sistema energetico intelligente supportato ad esempio dall’IoT, dall’AI può portare a significativi vantaggi in termini di efficienza energetica per i consumatori fornendo gli strumenti appropriati per comprendere e gestire meglio il consumo di energia o la produzione, specialmente da fonti rinnovabili e gli accumuli, oltre a migliorare la gestione della rete, l’integrazione della produzione da fonti rinnovabili e, in generale, ottimizzare i processi.
Esiste un altro elemento di contesto che merita una menzione. L’integrazione degli utenti finali nella transizione energetica come attori del cambiamento è oggi ritenuta essenziale, sia perché possono contribuire attivamente, ad esempio, acquistando case ed utilizzando apparecchiature efficienti dal punto di vista energetico, producendo energia localmente da fonti rinnovabili e impiegando mezzi di trasporto sostenibili, sia perché, in ultima analisi, sostengono in tutto o parte i costi di questa transizione. Incoraggiare la loro partecipazione attiva, sia come singoli sia in forma aggregata su scala locale, rappresenta quindi un fattore imprescindibile dell’equazione.
Tutti questi elementi convergono e si ritrovano nel paradigma della Smart Grid.
Il settore elettrico ha intrapreso un processo di transizione da un modello monodirezionale, basato su pochi grandi impianti convenzionali localizzati lontano dai centri di consumo, a un modello complesso, integrato e distribuito, contraddistinto da una molteplicità di soggetti e relazioni. La tradizionale distinzione tra il ruolo di produttore e consumatore di energia sta andando progressivamente sfumandosi, a favore di una moltitudine di nuovi soggetti che interagiscono in modo attivo con le reti elettriche e si affacciano sui mercati.
In accordo con la definizione della IEA (International Energy Agency), una Smart Grid è un sistema di reti elettriche che utilizza la tecnologia digitale per monitorare e gestire il trasporto di elettricità da tutte le fonti di generazione per soddisfare le diverse richieste di energia elettrica degli utenti finali. Una logica centrale consente di coordinare le esigenze e le capacità di tutti i generatori, operatori di rete, utenti finali e parti coinvolte del mercato elettrico al fine di:
- ottimizzare l’utilizzo e il funzionamento delle risorse
- minimizzare i costi e gli impatti ambientali
- massimizzare l’affidabilità, la stabilità e la resilienza della rete.
Quello delle Smart Grid inoltre è una delle principali tendenze evolutive del sistema elettrico. Uno dei principali elementi caratteristici del nuovo paradigma è un maggiore livello di osservabilità e controllabilità del sistema nel suo complesso e questo può essere raggiunto solo abilitando la condivisione delle informazioni tra i singoli componenti e sottosistemi della rete elettrica.
Sensoristica di misura, dispositivi di attuazione e automazione, apparati informatici e di comunicazione rendono possibile lo scambio informativo e l’invio di segnali di comando, controllo e automazione dal sistema di gestione digitale – l’intelligenza della rete – agli apparati fisici dell’infrastruttura elettrica. I segnali di controllo ed attuazione inviati ai dispositivi fisici della rete non rispondono più alla sola logica centralizzata ed unidirezionale dei sistemi tradizionali, ma sono il risultato di logiche di gestione avanzata che gestiscono, in tempo reale, i flussi di energia e potenza permettendo la gestione ottimale delle risorse distribuite di generazione e carico.
L’intelligenza di una Smart Grid:
- consente un utilizzo coordinato delle risorse distribuite
- abilita l’integrazione in rete di quote crescenti di generazione non programmabili con benefici ambientali e maggior creazione di valore per tutta la filiera energetica
- rende più flessibile il rapporto produttore-consumatore aprendo a nuovi meccanismi di offerta basati sul coinvolgimento attivo dell’utente.
In questo contesto nasce ed evolve anche la figura del Prosumer che è uno degli elementi caratterizzanti delle Smart Grid. Sempre più utenti sono infatti anche produttori dell’energia che consumano (producer e consumer).
Il Prosumer però non è solo un soggetto che impiega e produce energia, ma anche un soggetto che è in grado di fornire servizi di flessibilità, contribuendo attivamente alla gestione della rete elettrica.
Il Prosumer è quindi un consumatore, un produttore e, soprattutto, un utilizzatore intelligente dell’energia, anche in forma aggregata.
Insomma da tutto questo complesso quadro emerge l’esigenza di regolare e normare le attività umane (ivi comprese la progettazione, l’installazione, la gestione e la verifica degli impianti elettrici) in una prospettiva che forse troppo a lungo non è stata considerata: la gestione dell’energia.