Maria Valenti, Enea, illustra gli obiettivi del progetto smart grid che l’Italia sta sviluppando nell’ambito di Mission Innovation.
L’Italia è Paese membro di Mission Innovation, iniziativa di cooperazione multilaterale globale nata a Parigi nel 2015, che, attraverso l’impegno dei Paesi aderenti, mira a raddoppiare la quota pubblica degli investimenti dedicati alle attività di ricerca, sviluppo e innovazione nel settore delle tecnologie clean. L’obiettivo è rendere l’energia green accessibile agli utilizzatori e creare nuove opportunità di lavoro nel settore energetico.
In una prima fase dell’iniziativa, l’Italia ha deciso di concentrare gli sforzi particolarmente su tre Innovation Challenge, tra cui le smart grid. Con il progetto Mission Innovation Smart Grid (MISSION – Microreti e sistemi smart, multivettore ed integrati, per accelerare la transizione energetica) tre centri di ricerca – Enea, Rse e Cnr – coordinati da Enea puntano a esplorare i modi in cui le microreti energetiche multivettore e smart possono accelerare la transizione energetica.
Alla responsabile del progetto Mission Smart Grid Maria Valenti, responsabile del Laboratorio “Smart Grid e Reti Energetiche” del dipartimento Tecnologie energetiche e Fonti rinnovabili di Enea, abbiamo chiesto quale sia l’obiettivo specifico di questo progetto che l’Italia sta sviluppando nell’ambito di Mission Innovation.
“Il progetto prevede la realizzazione di due dimostratori di smart microgrid, uno qui al Centro ricerche Enea di Portici e un altro, composto di due microgrid, presso le sedi di Rse di Milano e Piacenza”, dice l’ingegner Maria Valenti. I dimostratori “andando oltre l’originaria definizione di smart grid come reti elettriche intelligenti, saranno reti multienergetiche intelligenti. Saranno, cioè, reti che gestiranno in maniera coordinata i fabbisogni elettrici e termici, ottimizzando le risorse a disposizione per la generazione dei vettori termico ed elettrico nelle sottoreti del sistema. Questo perché se vogliamo traguardare gli obiettivi della transizione energetica, non possiamo puntare su un’unica risorsa o un’unica fonte di generazione rinnovabile, ma dobbiamo considerare diverse fonti di generazione, ottimizzandone l’utilizzo in funzione della disponibilità, dell’efficienza, della sostenibilità ambientale e della convenienza economica. Oggi questo è possibile anche grazie agli strumenti tecnologici, informatici, di comunicazione dati e di automazione che abbiamo a disposizione. Ma richiede sperimentazione in ambiente reale prima di poter essere applicata su larga scala. Si tratta di un punto importante che sperimenteremo a Portici e a Milano”.
Valenti osserva che “i vantaggi di reti gestite secondo un approccio multienergetico sono ancora più comprensibili nel contesto energetico attuale se pensiamo al timore di una crisi del gas paventata negli ultimi mesi. Avere una rete che consente di gestire in maniera intelligente le diverse reti, così da poter soddisfare il bisogno di energia elettrica o quello termico utilizzando diversi vettori e fonti di generazione, ci rende più indipendenti come Paese. A un problema sulle forniture del gas, ad esempio, potremmo sopperire, entro certi limiti, con il vettore elettrico magari anche prodotto da fonti rinnovabili. È evidente, quindi, che una gestione multienergetica è fondamentale per l’indipendenza energetica del Paese negli attuali scenari energetici ma, soprattutto, in quelli futuri”.
Una rete gestita con approccio multienergetico è un sistema complesso che “richiede delle integrazioni rispetto alle reti attuali. Integrazioni che non sono solo di natura infrastrutturale ma soprattutto di natura gestionale. Il vero problema della realizzazione delle reti multienergetiche di tipo smart è che le reti preesistenti dovrebbero essere gestite secondo nuove regole di mercato e nuovi modelli, anche prevedendo nuove forme di partecipazione di tutti gli attori della filiera energetica e, in particolare, dell’utente finale, elemento chiave della transizione. Servono quindi nuovi assetti di tipo normativo ma, soprattutto, serve un cambio di mentalità”.
Come avviene l’integrazione? “Si tratta di una integrazione di più reti basata sull’utilizzo di dispositivi integrativi e apparati di tipo Information and communication technologies, tecnologie riguardanti i sistemi integrati di dati e telecomunicazioni, che per dirla in maniera semplice, consentono di mettere a sistema reti di energia e dati. In una rete smart, gli scambi energetici vengono regolati da algoritmi di calcolo evoluti che, impiegando sistemi di misura e sensoristica distribuiti, tecniche di data mining e di intelligenza artificiale, possono consentire scelte ottimizzate in tempo reale. Il vettore energetico viene guidato dal vettore dato. Il dato viene elaborato per capire come è meglio soddisfare l’utente finale. Le reti elettriche sono state originariamente ideate come sistemi completamente diversi: premo il pulsante della luce se ho bisogno di elettricità e parte la produzione in qualche centrale elettrica dislocata in giro per l’Italia per far arrivare l’elettrone a casa. Domani non sarà più così. Premo il pulsante e partirà un cervellone Ict che deciderà da quale fonte prenderemo l’elettrone: dalle fonti rinnovabili se in questa fase c’è disponibilità, oppure dal sistema di accumulo o, ancora, dalla centrale termoelettrica tradizionale. Avremo un ventaglio di opzioni, il tutto avendo sempre e comunque come obiettivi prioritari l’adeguatezza e la sicurezza dell’erogazione”.
Valenti sottolinea che “la tematica delle smart grid è molto complessa perché coinvolge aspetti tecnologici, normativi, gestionali e sociologici e per questo ha bisogno di tanta sperimentazione. E per questo la smart microgrid qui in Enea sarà una sperimentazione su scala reale che coinvolgerà tutti e quattro gli edifici di Portici, dagli uffici alla mensa, dai laboratori al centro di calcolo”.
La smart microgrid di Portici, comunque, puntualizza Valenti, “non potrà essere autosufficiente. Non riusciamo a coprire tutto il fabbisogno perché qui ospitiamo Cresco, il supercalcolatore Enea che nel 2018 è entrato nella Top500 delle infrastrutture di calcolo più potenti al mondo. Un carico altamente energivoro e critico che, un po’ come le strutture di emergenza di un ospedale, non può mai essere spento”. La sperimentazione punta a evidenziare “cosa serve per mettere in campo una smart microgrid in ambiente reale, quali sono le difficoltà operative e gestionali ma anche quali sono i benefici che ne derivano in termini ambientali, di incremento della resilienza dei sistemi energetici, di efficacia ed efficienza delle reti”.
Entrambi i dimostratori del progetto sperimentano reti multienergetiche. “Gli obiettivi sono però leggermente diversi – precisa Valenti – Rse avrà un focus più spinto sulla parte di comunicazione tra le due sottoreti di Milano e Piacenza e sull’affidabilità, sicurezza e protezione dei sistemi energetici smart. Anche la microrete Enea sarà costituita da sottoreti locali che faranno capo a un sistema di controllo centrale, ma dislocate in un unico sito geografico ovvero attestate allo stesso POD. Il Cnr svilupperà il sistema di controllo centrale della smart microgrid Enea deputato al controllo di tutte le sottoreti e risorse controllate all’interno del dimostratore, a loro volta disciplinate da sistemi di controllo locale. Tra gli obiettivi di sperimentazione all’interno del dimostratore Enea, si porrà particolare attenzione a testare la gestione avanzata ed ottimizzata dell’integrazione tra i diversi vettori – elettricità, gas, calore – orientata a massimizzare l’autoconsumo da fonti rinnovabili, a esercire in maniera flessibile i sottosistemi/reti e a coinvolgere in maniera attiva l’utente”.
I dimostratori di Mission Smart Grid “saranno dei laboratori reali in cui anche le aziende potranno capire come funziona una smart energy microgrid, quali sono i vantaggi che offre. Peraltro, fin dalla fase progettuale, abbiamo coinvolto le aziende che hanno espresso manifestazione di interesse soprattutto per i risultati della nostra sperimentazione. Le smart grid coinvolgono molteplici tecnologie e settori in un indotto molto ampio e noi rappresentiamo una sorta di laboratorio, di ambiente di sperimentazione reale”.
Per Valenti “la complessità gestionale è sicuramente l’elemento più difficile da risolvere delle smart energy microgrid, perché vanno tenuti insieme aspetti regolatori, normativi, di mercato. Abbiamo tre anni, il progetto finisce a maggio 2024, ma i tempi sono strettissimi. Gli interventi infrastrutturali richiedono autorizzazioni e adempimenti burocratici; insomma siamo un sito reale dove si sperimentano le problematiche reali della burocrazia che si trova ad affrontare chi vuole intraprendere la costruzione di una smart microgrid intervenendo su reti energetiche preesistenti. I risultati che otterremo saranno quindi molto significativi”.