Cos’è una Smart Grid?

Una Smart Grid, (o rete elettrica intelligente, che dir si voglia) è un sistema di distribuzione dell’energia che impiega tecnologie avanzate per monitorare e gestire il trasporto di elettricità dalla centrale agli utenti finali (che siano aziende o privati).

A differenza delle reti tradizionali, una smart grid è in grado di:

1. Rilevare e reagire automaticamente alle variazioni nei consumi e nella produzione.
2. Integrare in modo efficiente le fonti di energia rinnovabile e distribuite, al fine di tenere traccia di tutte le oscillazioni e le percentuali di produzione green.
3. Ottimizzare la distribuzione dell’energia riducendo perdite e inefficienze.
4. Fornire informazioni in tempo reale su consumi e costi ai consumatori che intendono ridurre i costi in bolletta.
5. Abilitare nuovi servizi e/o modelli di business più avanzati.

In altri termini, una smart grid trasforma la rete elettrica in un sistema bidirezionale e interattivo, all’interno del quale l’energia e le informazioni fluiscono in entrambe le direzioni tra fornitori e utenti finali.

IoT: l’Internet delle cose al servizio dell’energia

L’Internet of Things (IoT) fa riferimento alla rete di dispositivi fisici connessi che raccolgono e scambiano i dati suddetti. Nel contesto energetico, l’IoT comprende sensori, contatori intelligenti, elettrodomestici smart e altri devices in grado di comunicare e interagire tra loro e con la rete elettrica.

L’integrazione dell’IoT nelle smart grid permette di monitorare in tempo reale consumi, produzione e stato della rete, e di abilitare la gestione della domanda e la risposta automatica ai picchi di consumo. Come se non bastasse, ottimizza anche l’integrazione di fonti rinnovabili variabili (es: solare ed eolico) e implementa sistemi predittivi per manutenzione e prevenzione dei guasti. L’IoT offre ai consumatori anche un controllo granulare sui consumi energetici.

Come funziona una smart grid?

Una smart grid si basa su una complessa infrastruttura che combina hardware e software. I componenti principali includono:

• Contatori smart, installati presso le utenze, che misurano i consumi in tempo reale e comunicano i dati al sistema centrale.
• Sensori e attuatori, distribuiti lungo la rete, per monitorare parametri-chiave (es: tensione, frequenza e temperature).
• Sistemi di comunicazione – aka: reti wireless, fibra ottica e powerline che permettono lo scambio di dati tra i vari nodi della grid.
• Software di gestione, ovvero piattaforme che elaborano i big data raccolti, ottimizzano i flussi energetici e abilitano servizi advanced.
• Sistemi di accumulo, come batterie e altri dispositivi che immagazzinano energia per bilanciare domanda/offerta.

L’infrastruttura summenzionata permette inoltre di implementare alcune funzionalità avanzate.

• Rilevamento e isolamento automatico dei guasti
• Bilanciamento dinamico dei carichi
• Integrazione ottimale delle fonti rinnovabili
• Demand Response – ovvero la modulazione dei consumi in base ai segnali di prezzo
• Vehicle-to-Grid, cioè utilizzo delle batterie dei veicoli elettrici come accumuli.

Smart grid e sostenibilità

Le smart grid sono protagoniste indiscusse nella transizione verso un sistema energetico più green.

Integrazione delle rinnovabili : Le reti facilitano infatti l’integrazione su larga scala di fonti come solare ed eolico gestendone la variabilità e massimizzandone l’utilizzo.

Efficienza energetica : Grazie al monitoraggio granulare e all’ottimizzazione dei flussi, le smart grid riducono le perdite di rete e migliorano l’efficienza complessiva del sistema. Secondo alcuni studi, possono condurre a risparmi energetici considerevoli, che si attestano fino al 10-15%.

Gestione della domanda : Abilitando programmi di demand response, le smart grid permettono di appiattire i picchi di consumo e ridurre la necessità di centrali inquinanti di backup con l’intento di ottimizzare l’utilizzo delle infrastrutture già in uso.

Mobilità elettrica : Non di meno, le smart grid sono essenziali per gestire l’impatto della crescente diffusione di veicoli elettrici, trasformandoli da potenziale problema in risorsa per la rete grazie al vehicle-to-grid.

Consapevolezza dei consumatori : Fornendo dati dettagliati sui consumi, le smart grid aumentano la consapevolezza energetica degli utenti finali e incoraggiano comportamenti più sostenibili. Alcune pubblicazioni dimostrano che la semplice visualizzazione dei propri consumi in tempo reale favorisce una riduzione degli sprechi fino al 15%.

Complessivamente, secondo le stime dell’Agenzia Internazionale dell’Energia, le smart grid potrebbero contribuire a ridurre le emissioni di CO2 del settore elettrico del 13% entro il 2050.

Il futuro delle smart grid

Le smart grid sono destinate a evolvere rapidamente nei prossimi anni? La risposta è affermativa.

Ecco alcune delle tendenze più promettenti che noi di Techzen.it abbiamo identificato appositamente per te.

Intelligenza artificiale e machine learning : L’integrazione di algoritmi di AI e machine learning permetterà alle smart grid di diventare sempre più intelligenti e autonome. Cosa significa questo, in concreto? Innanzitutto, che i sistemi saranno in grado di prevedere con maggiore accuratezza domanda e offerta, ottimizzare in tempo reale i flussi energetici e persino auto-ripararsi in caso di guasti. Ad esempio, la startup Grid4C sta mettendo a punto soluzioni di AI che analizzano i dati dei contatori intelligenti per prevedere i malfunzionamenti e ottimizzare la manutenzione predittiva.

Blockchain e transazioni peer-to-peer : La tecnologia blockchain potrebbe rivoluzionare il modo in cui l’energia viene scambiata all’interno delle smart grid. La blockchain, per i non addetti ai lavori, non è altro che una piattaforma decentralizzata e libera.

Quest’ultima favorirà transazioni dirette tra produttori e consumatori, abilitando mercati locali dell’energia più efficienti e flessibili. Alcuni progetti di nicchia (come il Brooklyn Microgrid) stanno già sperimentando una serie di soluzioni con la S maiuscola atte a consentire ai residenti di scambiare energia solare in eccesso con i vicini.

Edge computing e fog computing : Per gestire l’enorme mole di dati generati da milioni di dispositivi IoT, le smart grid del futuro si baseranno sempre più su architetture di edge e fog computing. Queste ultime permettono di elaborare i dati più vicino alla fonte, riducendo latenza e consumo di banda.

5G e connettività avanzata : L’arrivo delle reti 5G fornirà l’infrastruttura di comunicazione necessaria per gestire miliardi di devices IoT con latenze bassissime. Il tutto, abiliterà applicazioni in tempo reale come il controllo dinamico della rete e la gestione ultraveloce – punto di partenza per ridurre gli sprechi e i consumi proibitivi in bolletta.