Smart grid e energy storage: le tecnologie che rivoluzionano il settore energetico

Per costruire un futuro ecologico sostenibile, accanto all’uso delle fonti rinnovabili, sono sorti ulteriori elementi oggi considerati come essenziali: tra questi si possono individuare le smart grid e le soluzioni per l’energy storage. Entrambi permettono infatti di sfruttare al meglio le fonti energetiche pulite, garantendo una lunga serie di vantaggi a livello di energy management, di costi, di rispetto ambientale e di affidabilità del sistema. Ma qual è il ruolo delle smart grid nella transizione ecologica? Come si concretizza lo stoccaggio di energia elettrica a livello di piccole reti, e quali sono le migliori soluzioni in fatto di storage fotovoltaico? Rispondiamo a queste e ad altre domande in questa guida.

Il ruolo delle smart grid nel futuro ecologico e sostenibile

Iniziamo definendo cosa sono le smart grid, termine inglese che può essere tradotto letteralmente in “reti elettriche intelligenti”. Sbaglia chi pensa che una smart grid sia necessariamente una rete sostitutiva rispetto a quelle attualmente presenti per la distribuzione di energia elettrica, in quanto questo approccio permette di utilizzare in un modo alternativo quelle stesse reti già presenti.

Nello specifico il concetto di smart grid è stato messo a punto a partire dal 2006 dalla European Technology Platform (ETP) for the Electricity Networks of the Future, ovvero dalla Piattaforma tecnologica europea per le Smart Grid. Di fatto una smart grid rappresenta una rete elettrica che prevede l’applicazione di tecnologie digitali e di comunicazione per ottimizzare la gestione e la distribuzione dell’energia, soddisfando le richieste di tutti gli utenti collegati, siano essi produttori o consumatori. Il tutto aumentando i livelli di efficienza e di sicurezza.

Cos’è l’energy storage e come sta trasformando il settore

Vista una definizione di smart grid, si può passare ora a spiegare cos’è l’energy storage. Con questo termine si indicano i sistemi atti a immagazzinare energia elettrica, per mezzo di tecnologie definite di battery storage.

Capire come accumulare energia elettrica in modo efficiente è stata una delle principali sfide legate allo sviluppo delle rinnovabili: peculiarità delle principali fonti green, come il fotovoltaico e l’eolico, è quella di non essere programmabili, e di non fornire energia in modo continuativo. Si pensi agli impianti fotovoltaici, che producono quantità elevate di energia elettrica nelle ore centrali delle giornate più soleggiate, e che azzerano la generazione di energia dopo il tramonto e durante i giorni nuvolosi. Da qui la necessità di utilizzare dei sistemi di accumulo energia, per immagazzinare l’energia prodotta durante i picchi – quando magari non ci sono utenze elettriche attive – e sfruttarla nel momento in cui quel medesimo impianto fotovoltaico non produce energia.

Questo discorso può essere fatto a livello della singola residenza come a livello di reti più grandi, come per l’appunto nel caso delle smart grid. La possibilità di poter contare sullo stoccaggio dell’energia prodotta da fonti rinnovabili permette di superare i limiti dettagli dalla loro discontinuità, rivoluzionando il loro utilizzo.

Le tecnologie di storage fotovoltaico e i vantaggi per il mercato

Un impianto fotovoltaico con storage può utilizzare accumulatori di diverso tipo. La tipologia più diffusa di batterie per l’accumulo dell’energia di un impianto fotovoltaico domestico è rappresentata dalle batterie agli ioni di litio, così come proposte sul mercato da marchi come Tesla (Powerwall) e LG (Chem) solo per citare i principali. Si parla in questo caso di batterie costose, caratterizzate però da un’alta densità energetica e da una lunga durata; le tradizionali batterie al piombo-acido, decisamente meno costose, per via della loro durata minore non risultano efficaci per un utilizzo in chiave di storage fotovoltaico.

Un’alternativa concreta alle batterie agli ioni di litio sono invece le batterie al litio ferro fosfato, che presentano delle caratteristiche simili, con ottimi livelli di sicurezza, pur a fronte di un’efficienza leggermente minore.

Come immagazzinare energia elettrica in modo efficiente

Per immagazzinare energia elettrica in modo efficiente, come si è visto, è fondamentale scegliere la tecnologia più adatta. Ma non si tratta unicamente di decidere tra ioni di litio, litio ferro fosfato o altre novità nello stoccaggio energia elettrica: è necessario infatti anche dimensionare correttamente il sistema di storage, in base all’effettiva produzione del proprio impianto fotovoltaico o comunque di energia rinnovabile, nonché a partire da un’attenta analisi del proprio fabbisogno energetico e delle effettive esigenze. Si pensi a chi è sempre presente in casa: in tal caso sarà possibile programmare le proprie attività quotidiane in modo da avviare i processi più energivori (lavatrici, lavastoviglie, aspirapolveri, etc) nelle ore centrali della giornata, attingendo direttamente dall’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici; in questo caso il dimensionamento dell’unità di storage potrà essere ridotto. Diversamente, chi non può sfruttare l’energia elettrica durante i momenti di picco dovrà necessariamente optare per un sistema di accumulo di capacità maggiore, così da poter usare l’energia elettrica prodotta durante il giorno anche la sera, o il giorno successivo. Ciò sapendo, peraltro, che all’interno di una smart grid può esistere un sistema di immissione in rete dell’energia generata e in eccesso.

Le batterie e le nuove tecnologie per lo storage energetico

Va precisato che le innovazioni sono continue, e che continuano a essere proposte nuove tecnologie per le batterie di accumulo. Ciò sapendo che non si parla unicamente di batterie come le intendiamo tradizionalmente. Una centrale idroelettrica che produce importanti quantità di elettricità durante i periodi di picco può infatti utilizzare parte di questa energia per portare in alto importanti quantità d’acqua, per poi, mediante l’apertura di una diga, lasciarla cadere al momento del bisogno di energia elettrica da parte della comunità, innescando le turbine e quindi la produzione di energia. O ancora, ci sono sistemi che prevedono di trasformare l’energia elettrica in aria compressa, da riconvertire poi in elettricità al momento della domanda da parte delle utenze collegate.

L’evoluzione delle tecnologie di battery storage

Di certo però, perlomeno a livello di singole utenze private, le batterie restano la soluzione centrale per lo storage energetico. Ecco che allora, accanto alle tecnologie già viste, si stanno perfezionando ulteriori proposte. Tra queste ci sono per esempio le batterie a flusso, che prevedono la presenza di due serbatoi distinti di elettroliti liquidi: questi modelli garantiscono delle durate estremamente maggiori, ma attualmente presentano dei costi di produzione troppo alti per il mercato residenziale. C’è poi la possibilità concreta di trasformare l’energia dei raggi solari in idrogeno, mediante elettrolisi, così da avere uno stoccaggio sicuro, pulito e a lungo termine. L’efficienza di questo processo, per ora, non è però delle più alte.  

Impianto fotovoltaico con storage: una combinazione vincente

Viste le peculiarità degli impianti fotovoltaici, e considerata la necessita aumentare sempre di più la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili anche a livello privato, l’integrazione tra pannelli solari e sistemi di accumulo rappresenta un mix vincente, che già oggi sta facendo la differenza. Questo sapendo peraltro che la direttiva europea case green prevede un obbligo progressivo di installare dei pannelli fotovoltaici sugli edifici di nuova costruzione: si dovrebbe partire già dal 2026 con l’obbligo di installazione sugli edifici pubblici e non residenziali, in tutti i casi in cui questo risulti possibile dai punti di vista tecnico e funzionale.

I benefici delle smart grid per la gestione dell’energia

Vediamo infine quali sono i principali vantaggi delle smart grid, che come visto possono comprendere, oltre all’applicazione delle più moderne tecnologie digitali, anche soluzioni avanzante per l’accumulo di energia. Tra i benefici troviamo:

• una distribuzione oculata dell’energia;
• l’utilizzo razionale dell’energia da fonti rinnovabili;
• un consistente risparmio economico per gli utenti;
• la riduzione dell’inquinamento ambientale;
• maggiore stabilità e continuità nella fornitura di energia.

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