Smart grid per le micro e nanoreti

Tra i cambiamenti che stanno trasformando il settore energetico elettrico è interessante osservare da vicino, oltre a quelli legati alle nuove forme di generazione, quelli relativi alla distribuzione dell’energia prodotta e alla gestione dei sistemi elettrici. Il concetto di smart grid si sta imponendo, grazie anche alla convergenza di diversi fattori, tecnologici e non, che consentono di utilizzare in modo più efficiente le risorse disponibili, facendo leva in modo prioritario sulle crescenti possibilità di comunicazione e di intelligenza distribuita.
All’interno di questo quadro, un modello di rete che si sta diffondendo è quello delle microreti che in alcuni casi diventano addirittura delle nanoreti.

Si tratta di reti elettriche di estensione ridotta, che possono operare autonomamente ma in connessione con la rete principale dell’ente elettrico, oppure possono agire isolatamente, disconnesse da altre reti, senza ricevere né fornire energia ad altri sistemi. Sono adatte per ambienti localizzati in aree remote come isole, comunità rurali particolarmente lontane dalla rete principale, basi militari, miniere, ma anche campus universitari e piccole città. Assumo un ruolo decisivo in modo speciale per quei milioni di persone che ancora vivono in zone remote del Pianeta, senza accesso all’energia elettrica, o con disponibilità di una fonte energetica limitata o inaffidabile. Stanno interessando molto anche realtà industriali insediate in Paesi dalle economie emergenti, come ad esempio l’India, collocate in regioni dove le reti principali sono deboli o insufficienti.
La diffusione di micro e nanogrid è anche legata alla crescita dei sistemi che impiegano fonti rinnovabili, soprattutto l’eolico e il solare, che si prestano particolarmente per alimentare reti di dimensioni limitate.

Tra i vantaggi più significativi delle reti a scala ridotta c’è anzitutto quello della indipendenza, che offre una garanzia di maggiore affidabilità e di fornitura energetica anche in casi di blackout della rete principale. Ciò ha come conseguenza anche di migliorare la sicurezza, riducendo le minacce derivanti da eventuali inattese interruzione del servizio legate a cause tecniche, disastri naturali, manomissioni. Poi ci sono i vantaggi legati alla riduzione dei costi dell’energia, contenendo gli effetti degli aumenti del costo del carburante e sfruttando le economie possibili grazie alle fonti rinnovabili. Infine ci sono i benefici di tipo ambientale, dati dalla possibile riduzione delle emissioni di gas serra.

Le grandi firme del settore energy stanno realizzando numerosi progetti di microgrid, nelle più diverse situazioni (un nome per tutte: Enel Green Power). Ciò deve costituire per i produttori di automazione e di strumentazione un punto di attenzione speciale, per adeguare alla nuova scala i sistemi e le apparecchiature che potranno consentire di trarre dalle nuove strutture i vantaggi attesi. Infatti, i big dell’automazione, da Siemens a Schneider ad ABB hanno sviluppato soluzioni per la loro implementazione e gestione e per l’efficace inserimento nelle più ampie smart grid; sono soluzioni che riguardano la stabilizzazione del sistema, i controlli avanzati e l’infrastruttura di comunicazione.
Per farsi un’idea di tutte queste potenzialità, può essere interessante una visita allo SmartLab, in funzione da poco meno di un anno presso la sede di Dalmine (Bergamo) di ABB. Si tratta di una struttura sperimentale dimostrativa, ideata per favorire la ricerca di soluzioni aggiornate nel settore della distribuzione dell’energia elettrica, del controllo e della protezione delle reti, della misurazione ai fini della fatturazione dell’energia erogata oltre che per l’integrazione della generazione da fonti rinnovabili. Lo studio e la sperimentazione dell’integrazione dei componenti sono rivolti alla realizzazione di reti intelligenti, ma anche al miglioramento dell’efficienza energetica di industrie, edifici e data center, al controllo di liquidi e gas negli impianti di processo e nelle reti delle multiutility e alla gestione di robot negli impianti manifatturieri.

Da notare che lo stesso SmartLab viene di fatto gestito come una microgrid, che vede il resto della rete elettrica del sito di Dalmine come la propria Utility, in quanto l’energia prodotta da pannelli solari installati in loco è immagazzinata in batterie e convertita da inverter per simulare l’alimentazione della struttura stessa.

In figura – Schema di una microgrid: il sistema energetico eolico/idro/diesel della miniera di Toqui in Cile (Fonte ABB)

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Periscopio

il blog di Mario Gargantini

Periscopio è un blog pensato per chi vuole guardare oltre i confini tradizionali della propria disciplina. Nel complesso scenario attuale le interconnessioni assumono un ruolo sempre più importante e spesso risultano decisive nel favorire e promuovere lo sviluppo di singoli settori. Questo blog si propone di segnalare o rilanciare notizie, esempi, situazioni relative a mondi diversi da quello dell’automazione che è interessante esplorare e con i quali i protagonisti dell’automazione possono e dovrebbero utilmente interagire. L’autore punterà l’obiettivo sia sulle fasi a monte che su quelle a valle dei sistemi di controllo alla ricerca sia di idee per soluzioni innovative che di nuovi ambiti applicativi.

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