“Grid of the Future” – Alla scoperta delle macro-tendenze che stanno disegnando le Reti Elettriche del Futuro

Integrazione delle risorse di energia distribuita (DER), nuovi modelli di business che nascono da innovazioni normative, crescita dei dati, sicurezza informatica e invecchiamento della rete: è da queste sfide che nasceranno le reti di domani.

L’evoluzione delle reti elettriche viaggia a ritmo tumultuoso. L’obiettivo della decarbonizzazione spinge sempre più rapidamente verso l’utilizzo massiccio delle fonti rinnovabili, una tendenza che porta con sé l’esigenza di gestire una produzione che, per sua natura, non può essere continua né pianificata nel dettaglio: fotovoltaico, eolico e idroelettrico sono infatti strettamente legati a eventi atmosferici che in questa epoca si fanno via via sempre meno prevedibili.

Ma oltre alle rinnovabili, ci sono altri fattori di grande impatto sulle reti esistenti, nate per lo più in un’epoca in cui la produzione di energia era demandata in via pressoché esclusiva alle fonti fossili. Per esempio, cresce rapidamente l’adozione di veicoli elettrici, che a mano a mano che evolvono diventano sempre più in grado di integrarsi e interconnettersi alla rete, alle abitazioni o ad altri veicoli. I loro sistemi di accumulo offrono così una nuova flessibilità nell’uso e nella distribuzione dell’energia elettrica.

A questo si aggiungono fattori come la sempre più spinta digitalizzazione e problemi più contingenti come l’indisponibilità del gas proveniente da alcune aree geografiche a causa di conflitti che ne limitano fisicamente, o politicamente, la distribuzione. Tutto ciò fa sì che parlare di “smart grid” non sia più sufficiente, perché la trasformazione a cui stiamo per assistere avrà una portata epocale.

La “Rete del Futuro” si baserà principalmente sullo sfruttamento dei dati e adotterà modelli estremamente integrati. Sarà più sostenibile, resiliente, efficiente e flessibile. Sin dall’inizio sarà pensata, progettata, realizzata e gestita in modo digitale, supportando la crescita dell’utilizzo di ricorse energetiche distribuite (DER), microgrid, comunità energetiche e altre risorse flessibili attraverso un’orchestrazione ottimizzata lungo tutto il ciclo di vita.

L’integrazione delle DER

Per centrare questi obiettivi non si possono ignorare le macro-tendenze già in atto, ognuna delle quali rappresenta una sfida nella sfida. La prima è quella delle DER, il cui numero è in grande crescita. Una componente fondamentale è rappresentata dal fotovoltaico distribuito, che tra il 2019 e il 2021 ha visto l’installazione di 167 nuovi GW in tutto il mondo. I dati raccolti dall’International Energy Agency evidenziamo come il picco della loro produzione superi il consumo massimo combinato di Francia e Bretagna. Altri fenomeni da tenere presenti sono quello dei veicoli elettrici, il cui parco circolante nel 2020 ha superato i dieci milioni, e quello delle pompe di calore, di cui nello stesso anno ce n’erano circa 180 milioni in funzione.

L’utilizzo delle DER porta in prima battuta un vantaggio ai consumatori, sia privati che aziende, che possono ridurre la loro dipendenza dalla rete. Se poi vengono abbinate a dei sistemi di accumulo possono servire anche in caso di interruzioni nella fornitura di energia causate da sovraccarichi o da eventi meteo estremi.

Dato che molte delle attuali reti di distribuzione dell’energia sono state pensate per gli impieghi tipici del XX secolo, quando la condivisione delle DER era un fenomeno molto limitato, oggi è necessario trovare una nuova flessibilità per riuscire a bilanciare domanda e offerta. Non si tratta solo di fornire maggiore energia quando aumenta la richiesta a causa dell’utilizzo di pompe di calore o per la ricarica dei veicoli elettrici, ma anche di sfruttare l’energia potenzialmente ricavabile dal fotovoltaico distribuito e integrare nella rete i sistemi di accumulo privati.

Il problema al momento è legato al fatto che enti regolatori e operatori spesso non dispongono di informazioni sufficienti sulle DER e nemmeno di adeguati apparati per il monitoraggio della rete di distribuzione. Soluzioni come EcoStruxure DERMS (Distributed Energy Resource Management System) permettono di integrare funzionalità come il monitoraggio e la stima delle risorse energetiche distribuite, ottimizzare gestione e controllo e aiutare a ridurre i costi.

Nuovi modelli economici

A cambiare drasticamente non sono solo le tecnologie utilizzate, ma anche i modelli di business. Se fino a oggi siamo stati per lo più abituati a meccanismi molto tradizionali e sostanzialmente privi di rischi, l’approvazione di nuove normative che prevedano incentivi erogati in base alle prestazioni o la possibilità per le DER di essere parte dei mercati “wholesale” può aprire la strada a offerte più flessibili. Ci sono già importanti esempi come la normativa RIIO (Revenues equal Innovation, Incentives and Outputs) in Gran Bretagna o il FERC Order 2222 emesse dalla Federal Energy Regulatory Commission statunitense a dimostrare come le cose possano mutare rapidamente.

In casi come questi, la soluzione EcoStruxure Grid aiuta le utility a trasformare i loro piani di sviluppo e la loro operatività in modo proattivo in risposta alle evoluzioni normative, offrendo soluzioni software end-to-end  capaci di andare dalla progettazione alla manutenzione, passando per realizzazione e gestione delle reti.

I dati e la sicurezza informatica

La sempre maggiore digitalizzazione delle reti e la crescente quantità di dati gestiti aumenta il rischio di sicurezza informatica, con la minaccia rappresentata da ransomware e altri attacchi informatici in forte salita. Secondo International Data Corporation (IDC), nel solo 2020 sono stati creati o replicati 64,2 zettabyte di dati, mentre la quantità di dati digitali creata nei prossimi cinque anni sarà più del doppio della quantità di dati creata dall’avvento dello storage digitale. Questa tendenza vale anche per il settore energetico: Mordor Intelligence prevede che il mercato dell’analisi dei big data in questo ambito crescerà con un tasso medio annuo di oltre l’11% dal 2021 al 2026.

Oltre a questo, l’aumento delle tensioni geopolitiche comporta ulteriori rischi di attacchi informatici. Per questo, la sicurezza della rete del futuro dovrà essere rafforzata sia dal punto di vista fisico sia da quello IT. Un’architettura scalabile e interoperabile che integri i sistemi Centralizzati e apparati distribuiti, abbinata a una flessibilità capace di seguire le evoluzioni future, è la base su cui implementare un’operatività basata su dati o eventi, per reagire in tempo reale e adattarsi rapidamente ai cambiamenti.

Comprendere e gestire le informazioni basate sui dati significa creare nuovo valore aziendale attraverso una più efficace gestione dell’infrastruttura, con una operatività più efficiente e servizi migliori per i clienti finali. L’utilizzo sempre maggiore dei dati permette di automatizzare il sistema di supervisione, ottimizzare la manutenzione della rete e migliorarne le prestazioni garantendo al contempo stabilità e sicurezza, ma è importante che venga utilizzato un approccio integrato per la gestione del ciclo di vita dell’infrastruttura.

L’invecchiamento della rete

In questo scenario, non va dimenticato che nei prossimi dieci anni, secondo l’IEA, circa il 20% delle reti elettriche mondiali dovrà essere sostituito. Il loro funzionamento continuo ha messo sotto stress gli apparati, mentre i disturbi della rete ne hanno causato un significativo degrado. Tutto questo è amplificato dal fatto che la domanda di energia è in continua evoluzione e richiede un sistema agile e robusto.

Attualmente, il flusso continuo di dati che proviene dai team di progettazione, operation e manutenzione non viene utilizzato in modo coerente durante tutto il ciclo di vita della rete digitale. L’utilizzo di nuove tecnologie e la possibilità di creare un “digital twin” della rete, permette di replicare fasi specifiche di funzionamento della stessa e aiuta nella condivisione dei dati.

Un approccio end-to-end

Come si è visto, le macro-tendenze che definiranno la Rete del Futuro (Grid of the Future) sono molteplici e diversificate, rendendo l’approccio progettuale un po’ più complicato di quanto non fosse in passato. L’importante, nella definizione di nuove iniziative o in importanti processi di rinnovamento, è appoggiarsi a professionisti esperti e soluzioni collaudate. Schneider Electric vanta consulenti qualificati e un portfolio di prodotti e soluzioni capace di aiutare le aziende in questa complessa transizione.

Con l’approccio end-to-end alla gestione delle DER chiamato “Grid to Prosumer“, l’obiettivo è offrire alle utility del settore elettrico la capacità di affrontare in modo proattivo le grandi sfide della propria organizzazione, come decarbonizzazione e sostenibilità, maggiore resilienza e flessibilità, il tutto mantenendo un’elevata affidabilità. Per continuare su quel percorso di trasformazione digitale che sta disegnando le grid of the future.

L’autrice del post: Alessia Varalda, ingegnere elettrotecnico

Alessia Varalda è ingegnere elettrotecnico, writing and editor consulting, fotografa e blogger.

Appena laureata si è dedicata alla realizzazione di impianti elettrici per poi spostarsi nel mondo delle energie rinnovabili che ama tantissimo. Ha avuto la possibilità di scrivere e seguire il mondo dell’energia tradizionale e rinnovabile grazie ad una casa editrice tecnica. Ha quindi deciso di seguire “l’elettricità” sotto punti di vista diversi. Per circa 13 anni si è occupata de “Il Giornale dell’Installatore Elettrico”, prima come redattore, poi come responsabile della rivista.

Ha seguito, coordinato e realizzato contenuti per altre riviste: Impianti + Rinnovabili, Tecnologie Elettriche, Percorsi Illuminazione e Tis (Il Corriere IdroTermoSanitario). Inoltre ha realizzato due monografie sulle rinnovabili dal titolo Sole Acqua Aria e Acqua. Si è occupata di energia, di illuminazione, di climatizzazione e di rinnovabili. Ha organizzato corsi di formazione, convegni ed eventi legati all’energia e all’integrazione.


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