Smart grid: come lavorare in una rete elettrica intelligente?

Le smart grid sono sistemi di distribuzione dell’energia progettati per ottimizzare i consumi con infrastrutture tecnologiche.

Viviamo in una società in cui i temi green occupano un posto di rilievo nell’agenda politica.

Nonostante gli sconvolgimenti bellici, la questione del futuro del nostro pianeta si pone ancora in modo significativo, mettendo la tecnologia al servizio delle energie rinnovabili e di tutte le figure professionali che vi ruotano attorno.

Importanti sono tutte quelle skills che vengono dall’ingegneria elettrica e meccanica: si lavora nella progettazione e nell’implementazione di sistemi in grado di ricavare elettricità da fonti di energia naturali o di generarla con un impatto ambientale ridotto.

L‘impianto eolico, le celle a combustibile, i pannelli fotovoltaici; oggi si parla anche di smart grid, ossia reti elettriche intelligenti progettate per distribuire energia riducendo gli sprechi ambientali.

Da sempre impegnata sul fronte della formazione, Mekhan mette a disposizione attrezzature didattiche laboratoriali -marchio proprio, Gunt e LN– per formarsi in diverse materie stem in una prospettiva learning by doing.

Fra queste, anche le energie rinnovabili: con diversi prodotti e modelli in miniatura che riproducono il funzionamento di un impianto eolico, dei pannelli fotovoltaici e delle reti elettriche intelligenti.

Ma vediamo cosa sono e come funzionano le reti elettriche intelligenti; scopriamo, infine, come lavorare in una smart grid.

Smart grid: che cosa intendiamo e perché le reti elettriche intelligenti stanno avendo successo?

Prima di tutto, cerchiamo di capire cosa si intende quando si parla di smart grid.

Il significato del termine dice già abbastanza: griglia intelligente. Con smart grid, infatti, facciamo riferimento a una rete elettrica intelligente che funziona in modo diverso da quella tradizionale.

Se con i metodi di erogazione classici dell’energia, l’elettricità viene prodotta dalla centrale e poi distribuita al consumatore tramite cavi, tralicci e contatori, la smart grid utilizza un sistema integrato di scambio di informazioni fra consumatore e produttore per

• migliorare l’efficientamento adattando la domanda all’offerta energetica;

• evitare interruzioni e sprechi di energia;

• offrire un monitoraggio continuo;

• risolvere malfunzionamenti in modo automatizzato.

Le reti elettriche intelligenti integrano tecnologia digitale e produzione dell’energia

Si tratta del primo sistema che impiega strumenti di monitoraggio con software di rilevamento digitale allo scopo di ottimizzare i consumi energetici e renderli sostenibili.

Un passo significativo verso le cosiddette comunità energetiche: veri e propri enti giuridici che utilizzano le smart grid per sostenere la produzione e l’erogazione energetica fra i membri.

Qual è la differenza fra le reti elettriche tradizionali e le smart grid?

Ma qual è la vera differenza fra una rete elettrica tradizionale e una intelligente basata sulla tecnologia smart grid?

Quella tradizionale si basa su un sistema di erogazione unidirezionale:

• dal produttore arriva al consumatore finale, servendosi di una rete di distribuzione;

• l’energia si muove dal centro di produzione alle aree periferiche con una distribuzione che avviene in modo continuo e con la stessa carica, a prescindere dall’effettivo fabbisogno energetico dei singoli utenti.

In una smart grid, invece, grazie a un monitoraggio continuo di contatori e apparecchi connessi a una rete intelligente:

• domanda e offerta di energia vengono regolate grazie a un’infrastruttura digitale che favorisce lo scambio di informazioni fra utente e consumatore;

• l’erogazione viene modulata e ottimizzata a seconda delle esigenze energetiche del consumatore;

• la manutenzione è predittiva e il monitoraggio continuo riduce il rischio di sovraccarichi e malfunzionamenti, stroncandoli sul nascere e scongiurando eventuali blackout;
• lo scambio di informazioni è crittato grazie a sistemi di sicurezza.

In poche parole, la distribuzione energetica non è più a senso unico, ma si basa su un efficientamento sostenibile regolato da uno scambio bidirezionale di dati e informazioni.

Quali le tecnologie che permettono di ottimizzare l’energia in una rete intelligente?

La tecnologia delle reti elettriche intelligenti consta di diversi strumenti di tracciamento e sensori.

In particolare, possiamo identificare un’infrastruttura informativa che si esplica nei seguenti elementi.

• rete intelligente: la smart grid funziona esattamente come un sistema IOT, con apparecchiature connesse a un rete univoca che si scambiano informazioni e un sistema di monitoraggio che preleva dati in tempo reale dalle apparecchiature connesse.

• Un insieme di sensori che rileva informazioni in un monitoraggio continuo. Ottimizza i flussi e gestisce l’accumulo di energia per garantire continuità anche nei momenti di minore disponibilità energetica.

Vantaggi smart grid: un sistema sofisticato di efficientamento energetico

Le tecnologie impiegate in una rete smart grid sono sostanzialmente di quattro tipi e queste portano a una serie di vantaggi rispetto ai sistemi energetici tradizionali.

• Sensori di monitoraggio: per trasmettere informazioni in tempo reale dalle apparecchiature connesse alla rete.

• Apparecchiature di regolazione: per efficientare i carichi di distribuzione dell’energia.

• Sistemi automatizzati per regolare domanda e offerta.

• Strumenti per garantire sicurezza e stabilità della rete.

Differenza fra smart grid e smart meter

Nella cultura comune, esistono termini con i quali si tende spesso a far confusione quando si parla di smart grid: uno di questi è smart meter.

Lungi dall’essere una rete intelligente di distribuzione energetica, lo smart meter non è altro che un semplice sensore per rilevare i consumi in tempo reale e condividerli col fornitore.

Ne fanno uso le aziende per ottimizzare i propri consumi energetici.

La differenza, come abbiamo detto, è che smart grid non si riferisce a un unico dispositivo di monitoraggio; bensì a un’intera rete infrastrutturale di strumenti connessi e dati condivisi.

Differenza fra smart grid e micro grid

Altro termine con il quale può succedere di confondersi è micro grid.

La micro grid è ciò che la smart grid è in grande: una rete locale allacciata al distributore principale, ma dotata di una certa autonomia. Utile quindi in caso di blackout.

Possiede dispositivi accumulatori di energia.

In altre parole, una smart grid in miniatura che lavora molto più sull’accumulo energetico che non sullo scambio di informazioni.

Perché le reti elettriche intelligenti hanno avuto molto successo e cosa cambia rispetto alle energie rinnovabili?

Le smart grid sono sistemi a basso impatto ambientale che, più che ricavare energia da fonti naturali, interpretano la sostenibilità in un’ottica di efficientamento.

Grazie allo scambio di informazioni in una rete di dispositivi connessi, vengono ridotti gli sprechi. L’energia prodotta è modulata sulla base delle funzioni da alimentare: questo evita sovraccarichi di tensione e diminuisce le emissioni di gas serra.

Inoltre, specie in ambito industriale, garantisce una certa continuità nell’erogazione energetica, in modo tale che questa sia al passo con i ritmi di produzione.

Contrariamente, tecnologie basate sulle energie rinnovabili, come l’impianto eolico e i pannelli fotovoltaici, mostrano limiti nel fatto che

• necessitano di un fonte esterna per la conversione;

• non tutta l’energia proveniente da fonti naturali riesce a essere convertita;

• richiedono molta manutenzione.

Le smart grid possono invece contare su un sistema integrato che produce energia con continuità per poi gestirla in una rete intelligente.

Integrazione fra smart grid e sistemi di energia rinnovabile

La questione si fa ancora più interessante quando l’efficientamento energetico collima con una produzione che parte da fonti naturali.

Una smart grid può allacciarsi sì a una centrale, ma anche a impianti di energia rinnovabile, rendendo possibile un’integrazione.

In tal modo, l’energia verrà efficientata a partire da una produzione che è già sostenibile.

Ovviamente, il sistema va integrato con dispositivi capaci di ottimizzare la conversione energetica e l’immagazzinamento tramite accumulatori.

Una svolta che può liberarci dalla dipendenza ormai anacronistica dai combustibili fossili, che gli ultimi episodi bellici hanno reso difficile.

Da questo punto di vista, la smart grid possono essere considerate come sistemi che determineranno il nostro futuro energetico.

Lavorare con le smart grid: una formazione laboratoriale per gli ingegneri del futuro

Il nostro futuro energetico punta proprio su figure qualificate: per l’ottimizzazione e l’espansione tecnologica di smart grid, pile a combustibile, impianti eolici e fotovoltaici.

Gli esperti energetici di domani dovranno disporre di una formazione approfondita in discipline scientifiche come ingegneria elettrica e ingegneria meccanica.

Tutte le tecnologie energetiche sostenibili partono dai modelli classici, soprattutto per quanto riguarda la distribuzione da fornitore a consumatore: la smart grid, per l’appunto, non è altro che una rete elettrica tradizionale che si avvale di monitoraggio e sistemi di scambio digitale di informazione.

Gli ingegneri elettrici del futuro dovranno conoscere perfettamente:

• sistemi di conversione dell’energia;

• componenti meccaniche delle apparecchiature;

Oltre alla teoria, dovranno vantare un bel bagaglio di conoscenze pratiche manuali: per questo, il tipo di formazione migliore è garantito dal modello laboratoriale.

La formazione laboratoriale di Mekhan per diventare esperti di energie rinnovabili e smart grid

L’idea di formazione che Mekhan porta avanti da tempo si basa sulla pratica sul campo.

Crediamo che i tecnici di domani abbiano bisogno di una formazione che, oltre alla conoscenza teorica, insegni manualità e praticità nell’uso delle apparecchiature.

Per questo, insieme ai nostri partner Gunt e Lucas Nulle, abbiamo sviluppato

• console portatili con integrazioni hardware per esercitarsi, come Unitrain ed Elotrain della Lucas Nulle;

• modelli in miniatura di apparecchiature industriali, che riproducono il funzionamento di un impianto eolico, un impianto fotovoltaico, celle a combustibile e smart grid.

• Per scuole e università, il nostro team mette a punto anche laboratori customizzati, personalizzati secondo le proprie esigenze formative.

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