Energia a misura di territorio

Generazione e distribuzione

Produrre energia localmente, e da fonti rinnovabili, appare la strada più convincente per un futuro sostenibile.

Questa scelta prende il nome di Generazione Distribuita.

Per generazione distribuita si intende in genere la generazione di energia elettrica in unità localizzate in più punti del territorio. Non ci sono definizioni precise per quanto riguarda la taglia o la tipologia degli impianti in rete, che possono essere motori termici, aereomotori, moduli fotovoltaici, con taglie dai pochi kW ai pochi MW. Una caratterizzazione più precisa può essere fatta dal punto di vista della connessione di questi generatori alla rete elettrica: essendo localizzati in località remote (campi eolici) o in prossimità dell’utente finale (cogenerazione), questi impianti sono collegati alla rete di distribuzione a basso voltaggio.

Ciò è in aperta contrapposizione con la gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione a altissima tensione. È proprio in contrapposizione a questa architettura che deve essere inteso il termine “generazione distribuita”.

Un aspetto centrale della Generazione Distribuita è rappresentato dalla “convergenza” di due mondi: quello dell’energia e quello dei sistemi informativi o ICT, che offre gli strumenti di governo e di controllo delle reti delocalizzate in territori vasti. L’obiettivo

delle applicazioni ICT finalizzate al controllo della GD è molteplice: da una parte viene attuato il controllo volto a raggiungere obiettivi di performance, dall’altra si realizza un controllo di sicurezza applicato ad ogni singolo impianto che di per se rappresenta potenzialmente l’anello debole di una catena complessa. I sistemi ICT dedicati all’energia sono oggetto di numerosi studi che hanno anche condotto all’utilizzo di metodologie organizzative dei sistemi informativi che vanno sotto il nome di grid computing. Recentemente diverse strutture nazionali si sono riunite con l’obiettivo di costituire un’unità di sviluppo e ricerca interamente dedicata alla ricerca nel campo del grid con importanti applicazioni nel campo della Generazione Distribuita.  infatti potenzialmente debole il sistema se lasciato privo di controllo.

Un elemento di rilievo delle reti in GD è l’introduzione dell’idrogeno quale “normalizzatore”in grado di gestire i contraccolpi delle discontinuità che sono naturalmente parte delle fonti rinnovabili. La fonte primaria per produrre idrogeno d’altrone può anche essere un idrocarburo oppure l’energia nucleare.

La scelta di una politica responsabile della sostenibilità deve stabilire in modo assoluto che le fonti cui attingere devono essere quelle rinnovabili, in particolare l’energia solare diretta ed indiretta (il vento, il ciclo delle acque, la formazione di biomasse).

Soltanto grazie a queste fonti possiamo produrre idrogeno in modo totalmente eco- compatibile: producendo elettricità da queste fonti ad esempio, si può attuare il processo di elettrolisi dell’acqua; oppure, con il loro calore realizzare i processi di termolisi (scissione diretta dell’acqua in idrogeno e ossigeno nelle giuste condizioni di temperatura e pressione) o bio/termochimici per l’estrazione dell’idrogeno dalle biomasse.

I dati provenienti dal sistema distribuito nel quale l’idrogeno trova la sua collocazione, sono convogliati verso banche dedicate che ospitano anche gli strumenti di calcolo necessari al’elaborazione delle simulazioni di carico e l’ottimizzazione delle prestazioni dell’intera rete che deve garantire affidabilità e solidità. L’affermarsi della GD rende

L’eventuale estensione della generazione distribuita alle singole utenze, offre un sistema di monitoraggio, in tempo reale, dei consumi energetici, correlandoli ai criteri di esercizio e di produzione e fornendo la possibilità di spostarli in fasce orarie a prezzi più vantaggiosi; consente l’individuazione di eventuali malfunzionamenti di macchinari e di sprechi (fattore di potenza, ecc.); garantisce il preavviso, con opportuni allarmi, se si dovesse verificare il rischio picchi anomali di potenza; permette l’ottimizzazione della manutenzione degli impianti per minimizzare le perdite di produzione; garantisce la conoscenza in tempo reale del costo energetico, cumulando dati provenienti da siti diversi e per consumi diversi: energia elettrica, gas, acqua; attua la gestione della spesa energetica per centri di costo e permette selezione del miglior fornitore confrontando offerte diverse attraverso simulazioni con le curve di carico dell’utente. 

In un sistema di GD, un elaboratore centrale provvede ad acquisire ed archiviare le grandezze, ed inviare i comandi, scandendo i

server attivi sul front-end delle varie apparecchiature. Un server consente ad un browser su di un PC remoto di interagirvi completamente.

Ciascun apparato, tramite un proprio front-end (spesso proprietario), mette a disposizione le grandezze acquisite tramite HTTP server od UDP server. Avviene uno scambio di messaggi, rispettivamente HTML od XML.

L’architettura rende possibile la “messa in rete”di strutture eterogenee non soltanto per la tipologia di fonte energetica ma anche per la “proprietà”che in molti casi, nella GD, fa capo a soggetti privati di piccole dimensioni aziendali con poche unità di controllo remoto. I dati elaborati dal sistema sono poi resi disponibili sulla rete internet, sia per un accesso da analisti indipendenti che da parte dei consumatori che del sistema della ricerca (Università, CNR, Enea etc), in grado di progettare nuovi modelli sulla scorta di algoritmi elaborati a partire dai dati acquisiti. 

Di Daniele Pulcini