Il termine energy community fa riferimento a un insieme di utenze energetiche
“che decidono di effettuare scelte comuni dal punto di vista del soddisfacimento del proprio fabbisogno energetico, al fine di massimizzare i benefici derivanti da questo approccio condiviso, implementabile attraverso soluzioni di generazione distribuita e di gestione intelligente dei flussi energetici”.
Le comunità energetiche rappresentano uno dei principali elementi costitutivi delle smart grid, sia nelle applicazioni tipiche connesse alla rete pubblica, sia nei casi off grid, in assenza di distribuzione di energia elettrica.
Rispetto al sistema elettrico, infatti, le energy community (che riporteremo talvolta come EC – ndr) possono essere classificate come:
- Off-grid: reti isolate, non connesse alla rete elettrica pubblica
- On-grid “isolabili”: reti completamente interconnesse alla rete elettrica pubblica, in grado di scambiare in modo bidirezionale l’energia elettrica e di auto-sostenersi per un certo arco di tempo in caso di indisponibilità della rete elettrica
- On-grid “asincrone”: reti connesse alla rete elettrica pubblica, che possono esclusivamente prelevare energia dalla rete in caso di necessità, ma non possono fornirla. Le categorie di utenze interessate a costituirsi parte di una EC sono molteplici. In particolare, si possono individuare utenze sia in ambito residenziale, come i condomini e i complessi residenziali in genere, sia in ambito terziario, quali i centri commerciali/logistici e i complessi ospedalieri.
Le tecnologie abilitanti
Per realizzare un’energy community risulta necessario l’utilizzo di tecnologie abilitanti, le quali possono essere contraddistinte, in base alle loro caratteristiche, in tre categorie:
- Produzione e utilizzo dell’energia, ossia tecnologie per la produzione locale di energia, che utilizzano le utenze all’interno dell’energy community e il consumo di questa energia in modalità «smart» ed efficiente;
- Gestione, controllo e monitoraggio dei flussi energetici, ossia tecnologie che consentono di controllare da remoto gli asset di produzione/distribuzione/accumulo/consumo di energia esistenti all’interno della EC e la gestione dei flussi energetici stessi;
- Distribuzione dei flussi energetici e informativi, ossia tecnologie che permettono di distribuire i flussi energetici e informativi tra gli asset di produzione / distribuzione / accumulo / consumo di energia e i sistemi di gestione all’interno della comunità energetica.
Nella prima categoria sono compresi sia gli impianti di produzione di energia elettrica, da fonte rinnovabile come fotovoltaico, eolico, mini-idroelettrico oppure da fonte tradizionale come pompe di calore o cogenerazione, sia le utenze energetiche smart, che utilizzano in maniera efficiente l’energia o sono in grado di implementare logiche di funzionamento innovative.
Le tecnologie per la produzione e utilizzo dell’energia all’interno di un’energy community sono quelle che consentono di:
- produrre autonomamente e in modo efficiente l’intera quota o una quota parte dell’energia necessaria alle utenze energetiche presenti all’interno della EC;
- accumulare energia elettrica e termica, principalmente prodotta da fonti rinnovabili non programmabili, al fine di disaccoppiare il funzionamento degli impianti di produzione di energia rispetto al fabbisogno delle utenze;
- ridurre i consumi energetici a parità di funzionalità erogata (rispetto all’utilizzo di tecnologie «tradizionali» alternative).
La seconda categoria comprende invece sistemi software di gestione per il controllo e il monitoraggio dei flussi energetici. Sono soluzioni per l’elaborazione predittiva di consumo di energia da parte delle utenze e di produzione da parte degli impianti alimentati da fonti rinnovabili non programmabili all’interno dell’energy community, in modo da pianificare il funzionamento ottimale, sia dal punto di vista tecnico che economico. La gestione e il monitoraggio dei flussi energetici ottimizzano il funzionamento della comunità energetica sulla base delle effettive condizioni di funzionamento. Inoltre, rappresentano l’interfaccia di questa verso il sistema ovvero nei confronti del gestore della rete di distribuzione tramite una diretta interazione con esso.
All’interno della seconda categoria sono presenti anche sistemi hardware di gestione, sempre per il controllo e il monitoraggio della totalità degli asset che, a livello centralizzato e decentralizzato, contribuiscono al controllo della energy community, assegnando le corrette modalità di funzionamento sulla base delle scelte effettuate dal software di gestione della community. Nei casi in cui è rilevante la power quality, sono necessari anche sistemi di protezione e automazione avanzati.
La terza categoria vede al suo interno le reti di distribuzione dell’energia elettrica e l’infrastruttura di comunicazione che abilita lo scambio informativo tra i vari nodi di una EC, al fine di abilitare il loro corretto funzionamento. Quest’ultima può essere caratterizzata su reti cablate, come fibra ottica, PLC, cavo coassiale o linea telefonica, o reti wireless, onde radio a diverse frequenze.
Dal punto di vista degli operatori di rete, una diffusione delle energy community produrrebbe diversi vantaggi, come:
- riduzione dell’onere della trasmissione, dal momento che, nonostante una riduzione o dati di previsione dei flussi energetici per la presenza delle Energy Community, esso deve comunque continuare a effettuare dispacciamento;
- minor rilevanza dell’onere della distribuzione, dal momento che l’aggregazione di più utenze all’interno di reti private comporterebbe una diminuzione degli investimenti di rete necessari.
Inoltre i gestori delle reti di distribuzione, nella prospettiva di riconfigurazione del sistema elettrico, potrebbero assumere ruoli differenti, con conseguenze positive sul loro business.
Il modello di energy community è caratterizzato da un approccio comune per la gestione dell’energia, dal momento che vede coinvolta una pluralità di utenze energetiche, superando l’approccio individuale della gestione dell’energia, oggi quella prevalente. Un approccio di questo tipo permette di conseguire una serie di benefici rispetto a quello individuale, di cui i principali fanno riferimento a benefici di scala e a benefici riguardanti le sinergie che si riescono a ottenere dall’unione di più utenze energetiche.
La realizzazione di una energy community comporta potenziali benefici anche per gli altri protagonisti.
Per gli utenti finali:
▪ Riduzione spesa per approvvigionamento energetico
▪ Ottimizzazione del profilo di prelievo di energia dalla rete
▪ Miglioramento qualità della fornitura
▪ Miglioramento affidabilità della fornitura
▪ Riduzione di emissioni di gas serra
Per il “sistema Paese”:
▪ Integrazione FER
▪ Riduzione perdite di rete
▪ Ottimizzazione profilo di carico complessivo
Ambiti di applicazione delle energy community
La realizzazione di una EC può essere costituita in diversi ambiti di applicazione, di seguito schematizzati.
Ambiti “puri”, caratterizzati dalle medesime esigenze in termini di profilo di consumo e di funzione di utilità:
- residenziale: condomini, complessi residenziali, quartieri residenziali;
- terziario: centri commerciali, centri logistici, complessi ospedalieri, caserme, campus universitari, enti istituzionali;
- industriale: distretti industriali.
Ambiti “misti”, caratterizzati da diverse esigenze in termini di profilo di consumo e/o di funzione di utilità:
- Misto: Aggregazioni di due o più ambiti, sia in area urbana che extra-urbana
Considerazioni finali
Dalle simulazioni effettuate sui diversi scenari di diffusione delle energy community emergono benefici potenziali legati all’efficientamento dei consumi elettrici e alla riduzione dell’impatto del sistema energetico sull’ambiente, nonché effetti positivi sulla sostenibilità del sistema elettrico nazionale, in termini di andamento della domanda nel corso della giornata e di attenuazione dei relativi picchi. Allo stesso tempo, possono derivare importanti impatti economici aggregati dalla diffusione delle energy community, con un valore economico significativo per gli utenti finali soprattutto nei settori industriali e residenziale.
Manca tuttavia la definizione di un adeguato quadro regolatorio in materia, senza il quale è difficile immaginare un forte sviluppo delle energy community in Italia: ciò è reso ulteriormente complesso anche dall’esistenza di alcune barriere iniziali,di tipo economico, culturale e normativo.
Per i benefici ottenibili sia da gestori di rete, sia da utenti finali e dal paese nel suo complesso, appare quindi opportuno promuovere la realizzazione di energy community, all’interno dell’evoluzione delle reti tradizionali verso le smart grid.
A cura di: Alessandro Scaffidi
