Quanta è smart la rete elettrica?

I responsabili del marketing e della pubblicità hanno spesso la tendenza a sfruttare le tendenze tecnologiche, più velocemente di quanto riescano a fare gli ingegneri e gli utenti stessi. In questo momento l’esempio più eclatante è la tendenza di inserire incautamente il WiFi in elettrodomestici e giocattoli per integrarli nell’Internet delle cose. Anche nel settore dell’energia elettrica si sta verificando una situazione simile. Conosciuta come “smart grid”, è in corso uno sviluppo per modernizzare la rete elettrica nello stesso modo in cui l’Internet delle cose cerca di modernizzare gli elettrodomestici, ma con benefici molto più grandi.

Immagine 1: un interruttore industriale Cutler-Hammer, foto di Bryan Cockfield

Se c’è qualcosa che ha bisogno di essere modernizzato è la rete elettrica. Spesso utilizza ancora tecnologie introdotte nel 1800, come i generatori sincroni e i trasformatori (per non parlare delle tecniche di misurazione e fatturazione, perfezionate prima dell’invenzione del transistor). Ci sono molte opportunità per aggiungere supervisione e connettività a quasi tutte le parti interessate della rete, dalla centrale elettrica al cliente. Inoltre, la maggior parte delle reti sta invecchiando, mentre la richiesta di trasporto di elettricità è in aumento.

Sebbene il termine “smart grid” sia un po’ vago e poco definito rispetto a quello dell’Internet delle cose, la smart grid ha in realtà un unico scopo e finora, si è rivelata un modo estremamente utile per apportare dei miglioramenti alla rete elettrica.

Controllo, supervisione e acquisizione dati (SCADA)

Il sistema di controllo della rete più diffuso è noto come Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Si tratta di uno standard industriale per un’ampia gamma di tecnologie che è stato adattato anche per l’uso nella rete elettrica.
Consente agli operatori delle compagnie elettriche di avere una panoramica ben definita sul funzionamento della rete in generale, permettendo di vedere ad esempio quali generatori sono in funzione, misurare la tensione in vari punti ed individuare in modo tempestivo i guasti.

Sebbene lo SCADA sia uno strumento potente, può essere carente sotto alcuni aspetti. Certamente una rete dotata solo di un sistema SCADA non può essere considerata una smart grid.
In particolare, manca il controllo di tutto ciò che avviene “dietro il contatore”, ovvero il controllo sul cliente.

Immagine 2: contatore intelligente, da Kristoferb CC-BY-SA 3.0

Oltre a diverse nuove tecnologie specifiche, un’altra parte importante della smart grid è già stata ampiamente implementata: l’uso di contatori intelligenti. Si tratta di contatori elettronici (anziché elettromeccanici) in grado di segnalare l’utilizzo di energia a distanza, eliminando la necessità di un operatore lettore di contatori. Consentono inoltre la misurazione della domanda e permette di attuare altre modalità innovative di fatturazione in particolari fasce orarie e per utilizzi diversi, che i contatori meno recenti non sono in grado di fare. Purtroppo, nonostante tutti questi vantaggi, questi dispositivi sono spesso al centro delle polemiche perché una piccolissima minoranza di persone si è convinta che le onde radio (” non ionizzanti”) utilizzate dai contatori intelligenti siano in qualche modo dannose, nonostante non ci siano prove a sostegno delle loro affermazioni e sebbene queste frequenze siano già ampiamente utilizzate in altri contesti.

Evitare le interruzioni grazie alle batterie

Un altro importante miglioramento apportato dalla rete intelligente è la capacità di gestire facilmente l’accumulo di energia. La tecnologia delle batterie è decisamente in ritardo: attualmente non è economicamente conveniente avere batterie su larga scala sulla rete per immagazzinare energia per più di qualche ora.

La maggior parte dei banchi di batterie attivi svolge un compito chiamato “bilanciamento del carico”, che consiste nel bilanciare la domanda e l’offerta a breve termine (nell’ordine dei secondi o dei minuti). Ad esempio, l’avvio di un impianto industriale come una segheria può comportare una breve domanda elevata sulla rete locale, che può essere bilanciata da un banco di batterie quasi istantaneamente per attenuare un calo di tensione. D’altra parte, un’improvvisa perdita di carico sulla rete può essere assorbita dalla carica del banco di batterie, che mantiene la stabile la rete.

Le batterie di flusso sono una valida alternativa alle batterie agli ioni di litio per questo tipo di applicazioni, ma devono essere ulteriormente perfezionate prima di essere adottate su larga scala.

Microgenerazione

Come i banchi di batterie, anche la microgenerazione può essere utilizzata per aiutare la smart grid. Per microgenerazione si intende la generazione di energia elettrica in piccole porzioni, come l’energia solare sui tetti o i piccoli generatori di metano nelle discariche. Una rete sufficientemente intelligente è in grado di sapere quando questi impianti di produzione distribuita sono in funzione e può utilizzare queste informazioni per mantenere efficiente il funzionamento della rete.

Con tutti i suoi vantaggi, la smart grid non ha ancora uno schema o degli standard ben definiti. Spesso non c’è nemmeno intesa tra le aziende elettriche che operano nello stesso Stato su come gestire e implementare queste tecnologie emergenti. Il settore ha bisogno di uno standard chiaro al quale fare riferimento.

Articolo originale: https://hackaday.com/2017/06/12/how-smart-is-the-grid/

Redazione Fare Elettronica