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Reti elettriche intelligenti (smart grid) per elettrodomestici intelligenti

Il sistema elettrico è articolato in tre fasi: produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica.
In Italia la produzione di energia elettrica avviene in gran parte a partire dall’utilizzo di fonti energetiche non rinnovabili (gas naturale, carbone e petrolio) e in misura minore con fonti rinnovabili (energia geotermica, idroelettrica, eolica, da biomasse e solare), il restante fabbisogno elettrico viene coperto con l’acquisto di energia elettrica dall’estero.
L’energia elettrica – prodotta o acquistata – viene poi trasferita dai centri di produzione alle zone di consumo attraverso la rete di trasmissione ad altissima ed alta tensione, composta in Italia da oltre 63.000 km di linee elettriche.
Infine l’elettricità viene consegnata agli utenti mediante la rete di distribuzione in media e bassa tensione.
L’energia elettrica non si può ad oggi immagazzinare. E’ quindi necessario produrre, istante per istante, la quantità di energia richiesta dall’insieme dei consumatori (famiglie e aziende) e gestirne la trasmissione in modo che l’offerta e la domanda siano sempre in equilibrio, garantendo così la continuità e la sicurezza della fornitura del servizio.
Tale attività richiede il monitoraggio dei flussi elettrici e l’applicazione delle disposizioni necessarie per l’esercizio coordinato degli elementi del sistema, cioè gli impianti di produzione, la rete di trasmissione e i servizi ausiliari.
Per questi motivi è stato necessario dotarsi di una rete elettrica intelligente (detta smart grid), cioè una rete di informazione che affianca la rete di distribuzione elettrica, gestendola in modo funzionale ed efficiente, evitando il più possibile sprechi energetici, sovraccarichi e cadute di tensione elettrica. Le smart grid rappresentano il vero salto di qualità, anche perché, oltre a gestire in chiave di massima efficienza il flusso di energia, integrano nella rete la corrente prodotta con fonti rinnovabili e ne incentivano l’uso quando si registra il picco di produzione, che altrimenti andrebbe perso. Le eventuali eccedenze di energia disponibili in alcune zone geografiche vengono redistribuite in modo dinamico ed in tempo reale in altre aree.
L’Italia è stata la prima nazione al mondo a dotarsi di smart grid su scala nazionale nel 2006 ed ancora oggi figura come il paese che all’interno dell’Unione Europea ha compiuto gli investimenti più importanti.
La rete elettrica intelligente è una evoluzione delle reti di energia elettrica che generalmente diffondono l’energia da pochi generatori o centrali a un grande numero di utenti. L’innovazione consente di far viaggiare l’energia elettrica da più nodi rendendo la rete in grado di rispondere tempestivamente alla richiesta di maggiore o minore consumo di uno o più utenti e rendendo immediata e ottimale la gestione come un vero e proprio organismo intelligente. Ad esempio, al momento è possibile distinguere le ore di maggiore richiesta dalle ore di minore consumo facendo pagare un costo superiore a chi utilizza l’energia nelle ore di punta attraverso il meccanismo delle fasce orarie e dando contemporaneamente un incentivo più alto a chi produce nelle medesime ore.
Quando il costo dell’energia diventa minore una smart grid può anche decidere di attivare automaticamente processi industriali oppure elettrodomestici casalinghi, con conseguenti benefici economici e ambientali. Benefici che potranno diventare considerevoli con l’introduzione di un mercato dell’energia più flessibile e con un’offerta tariffaria variabile durante il giorno e incentivi e disincentivi al consumo in certe fasce orarie; l’attuale bioraria deve essere soltanto il primo passo.
Per sfruttare questa possibilità verranno lanciati sul mercato elettrodomestici smart, ossia in grado di interagire con la rete elettrica intelligente, quindi di captare gli input che da questa provengono per individuare il momento più economico per entrare in funzione o quello in cui si può fare uso di energia da fonti alternative.
Questi elettrodomestici “intelligenti” sono capaci di usare meno energia elettrica quando la rete ne ha più bisogno e concentrano i consumi nei momenti in cui c’è surplus di produzione. Per esempio un dispositivo applicato ai frigoriferi permette che la macchina moduli i consumi in relazione ai picchi ed alle valli della domanda di elettricità complessiva della rete. Il frigorifero comunica con il sistema elettrico in tempo reale grazie a questo dispositivo, prelevando più elettricità quando nella rete ce n’è in sovrappiù, riducendo o azzerando i consumi durante i picchi di domanda e di produzione. Si tratta di un dispositivo che non compromette le prestazioni del frigorifero, ma che semplicemente riduce la domanda quando serve al sistema nazionale, garantendo vantaggi di efficienza al sistema stesso. L’elettrodomestico diventa così infatti una sorta di batteria della rete: un elemento sempre più necessario in un sistema elettrico caratterizzato dal ruolo crescente di fonti dalla produzione non programmabile, come l’eolico. Infatti per far fronte ai picchi della domanda è attualmente prassi far produrre di più le centrali programmabili. Con tecnologie di controllo dinamico della domanda come questa proposta, i picchi della domanda potrebbero invece venire smussati e il ricorso all’aumento di produzione da centrali a gas, petrolio o carbone, notevolmente ridotto: con risparmio di denaro e di CO2.