Reti elettriche intelligenti per un uso innovativo dell’energia

di Giovanni Tortorici

Al momento i numeri degli EV (veicoli elettrici) non sono “preoccupanti” per la rete elettrica, ma il trend di crescita impone di ragionare sulla tenuta della rete quando i numeri diventeranno più rilevanti, perché il sistema di distribuzione deve garantire la disponibilità continua di energia elettrica alle utenze.

Un’auto elettrica, o meglio la sua batteria, è un perfetto esempio di carico flessibile: infatti le attuali modalità tipiche di utilizzo delle auto in ambito urbano fanno sì che per il 90-95% del tempo esse siano ferme e quindi disponibili per una ricarica. Secondariamente, le percorrenze giornaliere medie delle auto sono piuttosto ridotte, nell’ordine al più di qualche decina di km, il che corrisponde ad un consumo di qualche kWh al giorno.

Dunque, le reali esigenze di ricarica di una tipica auto elettrica sono quantificabili in pochi kWh, che è possibile distribuire su quasi tutto l’arco della giornata. Va evidenziato, inoltre, un terzo aspetto, e cioè il fatto che le reti di distribuzione attuali sono significativamente “sottoutilizzate” rispetto alla loro capacità massima di erogazione di potenza. Esse sono infatti dimensionate per soddisfare con adeguato margine il picco di carico, che solitamente si osserva per poche ore durante l’anno.

NUOVE TARIFFE E NUOVI CONTRATTI

Per sfruttare al meglio la capacità disponibile delle reti di distribuzione, occorre quindi “indurre”, per quanto possibile, l’effettuazione delle ricariche nelle ore in cui le reti stesse sono meno utilizzate. Il modo più semplice consiste nel fornire ai consumatori segnali di prezzo dell’energia prelevata variabili in funzione del tempo, passando dalle tariffe cosiddette time-of-use (caratterizzate da prezzi diversi in gruppi di ore prefissati, per esempio giorno/notte/festivi, picco/ fuori picco ecc.), alle tariffe “critical peak pricing” in cui si applicano prezzi estremamente elevati nei momenti di picco di carico, fino alle tariffe di tipo “real time pricing”, in cui il prezzo varia ora per ora, in funzione delle condizioni attuali del sistema.

È tuttavia necessario evitare che segnali di prezzo uguali per tutti portino ad una concentrazione delle ricariche nello stesso momento, generando quindi nuovi picchi di carico anche nelle ore precedentemente fuori picco. A questo riguardo, potrebbe essere suggerito la stipula tra distributore e consumatore di contratti “a capacità variabile”, secondo cui la potenza disponibile all’utente può essere modulata dal distributore in funzione delle condizioni di carico della rete. Il controllo del carico dell’utente può anche essere delegato ad un “aggregatore”, soggetto che appunto aggrega la flessibilità nei consumi di molteplici utenti, allo scopo di fornire servizi al distributore, nonché al gestore della rete di trasmissione.

UNA RETE SMART

È evidente come l’invio di segnali di prezzo ai consumatori “in fase” con le criticità globali e locali, nonché di comandi finalizzati al controllo diretto dei carichi, richieda un’evoluzione delle reti in ottica sempre più “smart”, mentre la capacità dei consumatori stessi di rispondere in maniera adeguata a tali segnali necessiti di adeguati sistemi di automazione, nonché di adeguati modelli regolatori e di mercato in grado di veicolare efficacemente i suddetti segnali nell’ambito dei contratti relativi ai “servizi di ricarica”.

A reti smart corrispondono anche adeguate modalità di utilizzo. Si possono ipotizzare due profili di ricarica, sulla base di considerazioni relative alla disponibilità di postazioni di ricarica notturna (per esempio in box, posti auto condominiali, parcheggi privati ecc.) e di dati orari sugli spostamenti delle auto nell’area urbana, dove giornalmente sono richiesti spostamenti piuttosto limitati. In particolare, il Profilo 1, di tipo “smart”, spalma in maniera uniforme su tutte le ore della sera/notte l’energia necessaria alla ricarica, a differenza del Profilo 2, nel qual caso si verificano picchi serali non appena, al rientro a casa dei proprietari, le auto vengono connesse alla rete per la ricarica.

I CONSUMATORI DIVENTANO PARTE ATTIVA

Il concetto di “Smart Grid” (rete intelligente) si basa sull’integrazione delle tecnologie che consentono di ripensare il funzionamento della rete elettrica convenzionale, per rispondere alle seguenti esigenze: rilevare i problemi prima che abbiano impatto sul servizio; rispondere nel modo più veloce possibile agli input locali; comunicare velocemente; avere un avanzato sistema diagnostico centralizzato; prevedere un feedback di controllo che riporti rapidamente il sistema ad uno stato di stabilità dopo eventuali interruzioni o disturbi di rete; adattarsi velocemente alle condizioni variabili del sistema; ridurre l’impatto ambientale.

La Smart Grid è in grado di inviare il surplus di energia di determinate aree ad altre zone in quel momento in deficit, il tutto in tempo reale ed in modo dinamico. Si deve inoltre sottolineare che rispetto all’attuale rete di distribuzione in cui il flusso di potenza è unidirezionale (da produttore a consumatore), in una Smart Grid, oltre a promuovere la diffusione delle fonti rinnovabili, si rendono i consumatori parti attive nel processo di fornitura dell’energia grazie anche alla generazione distribuita.

NUOVE MODALITÀ DI GESTIONE

La rete elettrica del futuro dovrà garantire standard sempre maggiori rispetto ad affidabilità, sicurezza, potenza, efficienza e riduzione dell’impatto ambientale. Il consumatore potrà diventare anche produttore e la rete dovrà essere in grado non solo di trasportare l’energia elettrica, ma anche di gestire in modo ottimale i flussi di energia richiesti e prodotti dagli utenti finali.

Da quanto detto risulta evidente l’importanza di avere in futuro una rete di distribuzione che permetta di raggiungere questi obiettivi, anche in relazione all’avvento della diffusione dei veicoli elettrici. La capacità di accumulo di energia elettrica associata a una larga diffusione di veicoli elettrici, infatti, rende possibili nuovi modi di gestione della rete elettrica di distribuzione. L’utilizzo e la distribuzione dell’energia sono determinati in questi casi dal ruolo attivo di più attori, compreso l’utilizzatore finale che, nel caso particolare, può essere anche possessore di un veicolo elettrico.