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Smart Grid e fotovoltaico, un rapporto stretto e in evoluzione

Scritto da
Gianluigi Torchiani
Smart Grid e fotovoltaico, un rapporto stretto e in evoluzione

La crescita delle fonti di energia rinnovabili è sotto gli occhi di tutti ed è ampiamente incoraggiata e auspicata da tutti i principali piani di azione nazionali e internazionali in materia di energia e clima. In particolare, un ruolo da protagonista è riconosciuto al fotovoltaico, che rappresenta la risorsa che già oggi sta assicurando la quota maggiore di generazione aggiuntiva in una fetta considerevole di Paesi.

Allo stesso tempo, però, la crescita del solare si scontra con le caratteristiche storiche della rete di trasmissione dell’elettricità. Tipicamente, infatti, le reti elettriche sono state concepite per raccogliere l’energia prodotta da un numero limitato di grandi centrali di generazione, dislocate in punti strategici del territorio nazionale e potenzialmente attive 24 ore su 24, per poi trasmetterla a milioni di consumatori.

Chiaramente, invece, il fotovoltaico segue un modello completamente differente, essendo la fonte di generazione distribuita per eccellenza: nonostante sia possibile realizzare impianti fotovoltaici di diversi MW di capacità, in un Paese come l’Italia esistono decine di migliaia di impianti, alcuni anche di piccolissima dimensione, la cui produzione elettrica, peraltro intermittente (cioè soltanto in presenza della radiazione solare) – quando non impiegata per l’autoconsumo – deve essere raccolta dalle reti elettriche e poi essere utilizzata per le necessità del sistema energetico nel suo complesso.

Perché il fotovoltaico ha bisogno delle Smart Grid

Per questo motivo, lo sviluppo delle fonti pulite e, in particolare del fotovoltaico, in questi anni si è accompagnato con la necessità di dare vita a delle reti di nuova generazione, capaci di accogliere in maniera intelligente la produzione del solare e delle altre fonti intermittenti, garantendo al contempo la stabilità e il regolare funzionamento del sistema energetico nel suo complesso.

Parliamo ovviamente delle Smart Grid, che non sono altro che reti che incorporano le moderne tecnologia dell’informazione e della comunicazione, con l’obiettivo di ridurre al minimo l’impatto ambientale, migliorare i mercati e l’affidabilità del servizio, nonché incrementando l’efficienza complessiva del sistema elettrico. Ma in che modo le Smart Grid possono promuovere efficacemente l’integrazione del fotovoltaico?

Il punto fondamentale è che gli operatori del mondo dell’energia si trovano in difficoltà quando hanno a che fare con una fonte di generazione elettrica che non possono controllare e prevedere, soprattutto in un momento storico in cui il fotovoltaico arriva a incidere significativamente sul mix energetico nazionale.

Monitoraggio e controllo contro le interruzioni del servizio

Le reti intelligenti possono servire innanzitutto ad assolvere a questa funzione di monitoraggio e controllo, fornendo agli operatori di sistema informazioni continue e in tempo reale su come funzionano questi sistemi e consentirne il pieno controllo.

Queste informazioni possono essere poi utilizzate dai gestori della rete e dalle utility in diversi modi, ad esempio per ordinare la riduzione della produzione delle centrali convenzionali, ma anche per effettuare una temporanea disconnessione dalla rete degli stessi impianti fotovoltaici. Un eccesso di generazione fotovoltaica concentrato in una determinata area, infatti, potrebbe comportare problemi di varia natura alla tenuta del sistema elettrico, comportando persino temporanei stop o malfunzionamenti del servizio di fornitura.

Su scala più locale, invece, la Smart Grid permette di ovviare alla intermittenza del fotovoltaico: immaginiamo un grande impianto fotovoltaico asservito al soddisfacimento del fabbisogno elettrico di una industria. In caso di una inefficienza improvvisa che rallenti la produzione elettrica della generazione dell’impianto solare, ad esempio per un annuvolamento repentino, le moderne Smart Grid sono in grado di dirottare istantaneamente verso l’utente l’energia elettrica trasportata dalle reti di trasmissione, evitando così interruzioni del servizio di qualsiasi natura.

Allo stesso tempo, nel momento in cui la generazione dei pannelli solari riparte con la fine dell’annuvolamento, diventa possibile ritornare immediatamente ad attingere all’autoconsumo fotovoltaico. Per svolgere questo e altri compiti, le Smart Grid integrano sistemi di misura distribuiti, microcontrollori e sistemi informatici che ottimizzano lo scambio di dati e informazioni per il controllo e la supervisione della rete per aumentarne l’affidabilità, la sicurezza e la sostenibilità.

I sistemi di accumulo Grid Scale

Ma, per completare il mosaico del rapporto tra Smart Grid e fotovoltaico, manca ancora all’appello un tassello molto importante, quello dell’accumulo. Come abbiamo accennato in precedenza, specie durante le ore più assolate dei mesi estivi, gli impianti fotovoltaici di una data area territoriale possono arrivare a produrre energia in eccesso, tanto che si può arrivare alla disconnessione obbligata degli impianti dalla rete. Sarebbe, quindi, importante riuscire ad accumulare l’energia in eccesso prodotta dagli impianti fotovoltaici, che poi potrebbe essere liberata nei momenti di fabbisogno del sistema elettrico.

A questo scopo, i gestori della rete – in Italia Terna – da almeno una decina di anni a questa parte stanno sperimentando i sistemi di accumulo Grid Scale, che dovrebbero assolvere a questo compito.

Ma nonostante i passi in avanti, gli elevati costi di questa sorta di mega batterie e un quadro regolatorio non completamente favorevole ne impediscono l’effettiva implementazione su scala diffusa. Il bilanciamento e l’ottimizzazione della produzione fotovoltaica è perciò oggi affidato agli impianti di storage abbinati direttamente agli impianti, sempre più diffusi, oppure alla regolazione tempestiva da parte dei gestori della rete.

Scritto da
Gianluigi Torchiani