La smart grid è una rete elettrica intelligente composta da più reti collegate insieme tramite sensori, i quali favoriscono lo scambio di informazioni tra i vari nodi per gestire e regolare la distribuzione di energia elettrica in maniera ottimale. Grazie a questo sistema reattivo agli input, la smart grid è in grado di soddisfare le diverse richieste di elettricità degli utenti collegati, sia produttori che consumatori, in maniera efficiente, razionale e sicura.

Le smart grid sono spesso associate al concetto di smart city, ovvero di città “intelligente” in cui la rete digitale e le tecnologie vengono poste al servizio dell'ottimizzazione delle infrastrutture e dei servizi pubblici. Infatti, una rete elettrica intelligente è fondamentale per supportare gli obiettivi di una smart city, ovvero lo sviluppo economico sostenibile e l’elevata qualità della vita.

Smart grid, definizione di rete elettrica intelligente

Le smart grid - reti elettriche intelligenti - sono un’evoluzione del sistema elettrico tradizionale e permettono una distribuzione efficiente dell’energia elettrica, minimizzando eventuali sovraccarichi e variazioni di tensione elettrica.

Le smart grid rappresentano quindi un miglioramento del sistema precedente grazie all’utilizzo dell’intelligenza artificiale applicata alla gestione del flusso di energia nelle reti elettriche; a differenza delle reti attuali, esse sono bidirezionali e facilmente abbinabili a dispositivi intelligenti. Le reti elettriche non smart grid, invece, sono unidirezionali e la produzione di energia avviene in genere lontano dai centri abitati o dagli utilizzatori finali, il che comporta un costo aggiuntivo per il trasporto dell’energia elettrica.

La bidirezionalità del flusso elettrico nelle smart grid permette anche all’utilizzatore di immettere personalmente energia elettrica sia attraverso generatori di energia, come ad esempio impianti fotovoltaici, sia attraverso sistemi di accumulo di energia elettrica, come i veicoli elettrici. In questo sistema di intelligenza artificiale e di reti elettriche diventa quindi fondamentale la figura del “prosumer”, cioè il produttore/consumatore che immette e utilizza la propria energia, utilizzando sistemi intelligenti per incrementare l’efficienza energetica della propria utenza.

I vantaggi delle smart grid sono numerosi, tra di essi vi è la possibilità di collegarsi alle fonti di energia rinnovabile pur garantendo una gestione affidabile della rete. A questo proposito è opportuno ricordare che l’Unione Europea si è fatta promotrice di un processo di transizione energetica per ridurre le emissioni di gas serra e contenere l’aumento della temperatura globale sotto i 2°C, sostituendo le fonti di energia inquinanti con quelle rinnovabili. La gestione della rete elettrica attraverso questo sistema intelligente, non solo contribuisce a raggiungere questo obiettivo, ma contiene gli sprechi di energia.

Nello specifico, i benefici delle smart grid, reti elettriche intelligenti, rispetto a quelle tradizionali sono i seguenti:

  • Sicurezza: le smart grid offrono una rapida risposta agli imprevisti e sono in grado di svolgere ricerche molto accurate in caso di guasto, riducendo i tempi di fuori servizio;
  • Conoscenza della rete: le smart grid possono essere aggiornate e sviluppate al meglio in base alle esigenze degli utenti;
  • Continuità: la rete intelligente è in grado di individuare sovraccarichi per prevenire e ridurre al minimo il rischio di interruzione del servizio;
  • Flessibilità: la smart grid è in grado di accettare energia da qualsiasi fonte, sia rinnovabile sia non rinnovabile, anche se l’obiettivo è di associarla principalmente a fonti di energia pulita;
  • Efficienza: grazie ad una gestione efficace e puntuale delle risorse connesse alla rete, è possibile aumentare la quantità di nodi periferici distribuiti sul territorio senza compromettere la qualità della fornitura.

Per favorire lo sviluppo delle smart grid, nel 2018 a Roma, è stata lanciata la piattaforma “Smart Grid Innovation Accelerator” (SGIA), dove condividere le novità e i risultati di questa tecnologia, in modo da accelerarne lo sviluppo e la diffusione in tutto il mondo.

Micro gri e smart grid: significato e differenze

Le smart micro grid sono una parte del sistema generale e rappresentano una forma di distribuzione locale, composta da generatori e sistemi di accumulo, in grado di operare sia in modo autonomo (“a isola”) sia in connessione con il sistema elettrico nazionale.

Le microgrid sono state progettate come una nuova architettura all’interno delle smart grid, per sfruttare appieno le risorse energetiche distribuite su piccola scala in sistemi di distribuzione elettrica a bassa tensione.

Inoltre, dal momento che – usualmente - l’energia elettrica viene consumata dove è stata prodotta, attraverso l’utilizzo delle micro grid è possibile controllare e gestire in maniera ottimale i generatori, ottimizzando le risorse e gli investimenti economici, riducendo i costi di trasporto e migliorando la qualità del servizio. 

Le micro grid sono una delle ultime innovazioni nate dalla ricerca nel campo delle smart grid e, nonostante si siano sviluppate notevolmente negli ultimi anni ed abbiano raggiunto un buon grado di maturità tecnologica, sono ancora ampiamente oggetto di studio di esperti e ricercatori.

Smart grid prosumer

Al giorno d’oggi il flusso costante di energia elettrica è diventato fondamentale per ogni individuo, poiché la quotidianità di ognuno è sempre più legata all’utilizzo di dispositivi elettronici. Tuttavia, la rete elettrica attuale non permette né di conoscere gli effettivi consumi elettrici né di monitorare i costi e la distribuzione. Le smart grid invece permettono di conoscere tali dati in tempi rapidissimi e mettere in relazione produttori e consumatori al fine di ottimizzare i consumi.

Infatti, i prosumer - neologismo che indica le persone che sono contemporaneamente produttori e consumatori di un determinato prodotto - sono degli utenti che utilizzano l’energia autoprodotta (prevalentemente grazie agli impianti fotovoltaici di loro proprietà, ma non solo) e che contemporaneamente immettono in rete quella che non utilizzano. Ogni consumatore può quindi diventare un piccolo produttore e contribuire alla crescita del mercato, fornendo energia elettrica alla comunità dei prosumer.

Grazie agli smart meter, contatori intelligenti connessi sia alla rete sia ai dispositivi domestici, è possibile osservare quanta energia si produce e si consuma ogni giorno, costi inclusi. Questo non solo rende il consumo elettrico più conveniente per le famiglie, ma evita anche gli sprechi di energia elettrica. 

Inoltre, con la rete tradizionale, l’energia viene prodotta in grandi impianti lontani dalla destinazione finale, quindi tra i costi si deve tener conto non solo dell’elettricità che si disperde durante il percorso ma anche il costo del trasporto dell’energia elettrica. Quest’ultimo viene addebitato nella bolletta dell’utenza domestica ed è stipulato nel contratto del servizio. Le tariffe per il trasporto dell’energia elettrica sono uniformi su tutto il territorio nazionale e tengono conto dei costi sostenuti per questa attività.

Con l’implementazione delle reti elettriche intelligenti questi costi si ridurrebbero notevolmente e si potrebbe concretizzare il passaggio a fonti di energia alternativa, così come l’Unione Europea si è prefissata di fare entro la fine del 2020; in questo modo si potranno ridurre le emissioni di gas a effetto serra, aumentare le quote di energia rinnovabile e conseguire un risparmio energetico pari o superiore al 20%.

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Il presente documento è aggiornato al 26 marzo 2020.

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