Smart Grid: la rete elettrica delle città del futuro è “intelligente”, grazie anche alle Pompe di Calore

Più robuste, più convenienti, più sicure: ecco le reti elettriche cittadine che abbandonano la struttura gerarchica e sono composte da case 100% elettriche

Una Smart Grid è una rete elettrica che consente un flusso bidirezionale di elettricità e dati grazie all’uso massiccio di tecnologie per comunicazioni digitali.

La Smart Grid consente di rilevare e reagire in modo proattivo ai cambiamenti nell’uso dell’elettricità, ma anche a molteplici problemi improvvisi come calamità naturali o danneggiamenti volontari. 

Infatti, le smart grid hanno capacità di “autoriparazione” e per di più consentono agli utilizzatori finali dell’elettricità (come le famiglie private) di diventare partecipanti attivi.

Come ti spiego in questo articolo sul futuro delle Pompe di Calore in Europa e in Italia, la smart grid si basa sul concetto che l’energia elettrica può essere prodotta – oltre che da poche grosse centrali – anche da un numero elevatissimo di “piccoli produttori”…

…i quali  immettono sulla rete l’energia che producono in eccesso rispetto al proprio fabbisogno.

In realtà, la smart grid come concetto non è nemmeno così nuovo. Se ne parla già da un decennio e sono subito apparse come essenziali nel processo di trasformazione digitale del settore elettrico.

Il passaggio dalle reti elettriche tradizionali alle Smart Grid dipende da molteplici fattori

Te ne cito solo alcuni:

• la deregolamentazione del mercato dell’energia;
• le evoluzioni dei sistemi di misurazione
• i cambiamenti della quantità di energia elettrica necessaria alle città;
• il decentramento della produzione (il fenomeno della “energia distribuita”);
• il bisogno crescente di produrre energia da fonti rinnovabili;
• la presenza di sempre più punti in cui viene prelevata l’energia (ad esempio, zone di ricarica per veicoli elettrici); 

…ed infine, quello che ci riguarda più da vicino:

• l’aumento continuo della “microgenerazione”, come appunto le case 100% elettriche (con tutte le varie tipologie di Pompe di Calore esistenti)

Lo scopo di una rete elettrica è garantire che l’elettricità sia sempre fornita quando e dove necessario, senza interruzioni. Ma la rete elettrica “classica” che tutti conosciamo soffre di parecchi problemi e inefficienze, per le quali invece la Smart Grid ha risposte interessanti.

Per fartele capire bene, prima ho bisogno di spiegarti…

Come funziona una rete elettrica tradizionale

La rete elettrica tradizionale è un sistema altamente interconnesso con più componenti,  come sottostazioni, linee di trasmissione e cablaggi, linee di distribuzione, trasformatori e altro.

Non ha quasi capacità di stoccaggio, l’erogazione è guidata dalla domanda e c’è una rigidissima struttura gerarchica…

In parole povere e semplificando al massimo, in una rete elettrica “classica” l’elettricità viene prodotta a livelli di tensione elevatissimi dalle centrali..

…ed in seguito la tensione è gradualmente abbassata in modo che l’elettricità possa essere utilizzata anche dagli utilizzatori finali come le case private.

Questa struttura gerarchica ha una notevole complessità ed è soggetta a interruzioni di servizio per diverse cause:

• condizioni meteorologiche estreme
• danni da fauna selvatica
• sabotaggio umano
• guasti dovuti a calamità naturali come terremoti e inondazioni
• assorbimento massiccio e concentrato in brevi periodi di tempo (ad esempio, per l’accensione dei condizionatori in estate)

…e altri fattori come guasti alle apparecchiature o alle infrastrutture.

La gestione di una rete fatta così è perciò talmente complessa che ci sono schiere di esperti che lavorano per garantire elettricità al Paese anche in situazioni di emergenza, figure che devono considerare anche le scelte in materia di normative energetiche e le iniziative dei vari governi.

Invece…

Le Smart Grid consentono di rilevare e rispondere in tempo reale – e automaticamente – ai problemi della rete e di garantire un rapido ripristino dopo i guasti

Il flusso bidirezionale di elettricità e dati – che è la caratteristica essenziale di una rete intelligente – consente di fornire informazioni e dati che servono ad ottimizzare la rete, prevedere potenziali problemi e reagire più rapidamente quando si presentano disagi o interruzioni.

Queste nuove reti hanno tali capacità per merito dell’applicazione di tecnologie avanzate come Intelligenza Artificiale, IoT (Internet of things) e Machine Learning. 

Per facilitarti il confronto tra le due tipologie di rete dai un’occhiata a questa immagine, ti mostra a sinistra la rete “classica” in viola e a destra la “smart grid” in verde:

Le “microreti” che – unite – compongono la smart grid svolgono un ruolo importante nella costruzione di un futuro a basse emissioni di carbonio…

Un futuro dove anche la dipendenza dell’Italia dalle importazioni di gas dall’estero non sarà più un problema…

…perché le smart grid ottimizzano i costi energetici, aumentano la resilienza della rete, consentono di stoccare energia prodotta da fonti rinnovabili, favoriscono l’adozione dei veicoli elettrici e migliorano l’accessibilità all’energia per tutta la popolazione.

Se ti stai chiedendo “Ma in che modo aumenta la resilienza della rete?”, pensa a questo…

Grazie alle Pompe di Calore sempre più case riescono ad essere sostanzialmente indipendenti dalla rete elettrica per molti mesi l’anno…

(anche fino a 8 mesi, nei casi migliori)

Unisci queste case 100% elettriche in microreti “locali” dove un’abitazione fornisce energia all’altra in caso di necessità, cedendo i surplus di produzione elettrica…

…ed hai uno scenario in cui anche un grosso guasto alla rete elettrica “classica” ha effetti limitati e circoscritti, con blackout meno frequenti e di minor durata.

Questa distribuzione dell’energia “smart” diviene possibile grazie all’ampia diffusione di sensori, controlli automatizzati e altri dispositivi intelligenti (come i nuovi contatori digitali)  che controllano lo stato e le condizioni della rete per identificare E PREVEDERE anomalie e problemi.

Il ruolo delle Pompe di Calore elettriche nelle Smart Grid

La produzione di energia centralizzata sta cedendo il passo a quella decentralizzata grazie alle tecnologie che permettono forme diverse di generazione, stoccaggio, utilizzo e trasmissione di energia elettrica.

In una casa 100% elettrica la Pompa di Calore è di gran lunga la principale fonte di assorbimento elettrico, ma non c’è più necessità di avere gas combustibile che arriva mediante tubature fino alla caldaia (oppure che va stoccato in serbatoi speciali).

Oltre a rendere la casa più sicura, evitando il rischio di fughe di gas o esplosioni, la Pompa di Calore permette di beneficiare della rete intelligente non solo per avere luce elettrica e far funzionare gli elettrodomestici…

…ma anche per riscaldare la casa in inverno (o raffrescarla in estate).

Quindi, questo beneficio di una rete più resiliente significa anche che le case connesse ad una Smart Grid e dotate di Pompe di Calore hanno meno probabilità di rimanere al freddo e senz’acqua calda.

Ma c’è di più…

L’aumento delle case 100% elettriche con Pompa di Calore è un’opportunità senza precedenti per spostare l’industria energetica in una nuova era di affidabilità, efficienza e rispetto ambientale

Più si diffonderanno le “microreti” di case connesse mediante Smart Grid e maggiori saranno i benefici per i cittadini:

• Trasmissione più efficiente dell’elettricità (quindi minor spesa per tutti);
• Ripristino più rapido dell’elettricità dopo interruzioni di corrente;
• Costi operativi e di gestione ridotti per chi fa manutenzione sulle reti e, in definitiva, costi in bolletta inferiori per i consumatori;
• Riduzione della domanda di punta, che aiuterà anche a ridurre le tariffe elettriche;
• Maggiore integrazione di sistemi di energia rinnovabile su larga scala;
• Migliore integrazione dei sistemi di generazione di energia delle famiglie, compresi i sistemi di energia rinnovabile;
• Sicurezza migliorata ed eliminazione del rischio di fughe di gas per guasti o calamità.

La diffusione delle Pompe di Calore appare quindi cruciale non solo per la riduzione delle emissioni inquinanti causate dal riscaldamento domestico, ma anche per avere quartieri e città intere più “resilienti” in caso di blackout o fenomeni naturali estremi.

In pratica, con o senza Superbonus 110% a spingere le Pompe di Calore, la loro presenza nelle città del futuro è assolutamente certa.

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A presto,

Ing. Samuele Trento

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