Si fa un gran parlare oggi di “smart grid” e “smart city”, spesso senza che ci venga raccontato come e dove sia nato questo nuovo paradigma. Noi di aleo siamo curiosi e abbiamo chiesto all’Ing. Erica Bianconi di investigare per noi.

 

IL CONCETTO DI SMART CITY

 

Il concetto di Smart City nasce nel 2009, a Rio de Janeiro, quando entra in vigore un piano finalizzato a migliorare la qualità della vita dei cittadini, a ottimizzare la gestione dei rifiuti e limitare gli sprechi energetici facendo uso dell’innovazione tecnologica. Da quel momento, è definita “intelligente”, “smart”, la città che avrebbe emulato il progetto proposto a Rio de Janeiro.

 

Successivamente, nell’ottobre 2014, durante l’Intelligent Community Forum di New York, sono stati chiariti gli elementi per la trasformazione delle città contemporanee in nuclei urbani intelligenti e vengono definite quelle che poi saranno le caratteristiche base di una città intelligente.

 

Cosa si intende per Smart City?

 

La letteratura di settore (Caragliu A., Del Bo C., Nijkamp P. (2009), Smart Cities in Europe, “The Journal of Urban Technology”, 18, 2, April 2011, pp. 65-82) riassume le caratteristiche della smart city secondo sei principi base:

• Utilizzo di reti infrastrutturali per migliorare l’efficienza economica e politica e innescare sviluppo sociale, culturale e urbano, sintetizzabile nel concetto di “digital city” e “wired city”.
• Sviluppo urbano trainato dalle attività economiche, empiricamente sostenuto da dati che mostrano la correlazione tra città “business-oriented” e prestazioni socio-economiche soddisfacenti.
• Equità dello sviluppo urbano, orientato all’integrazione e all’inclusione sociale, da raggiungere per i diversi tipi di residenti urbani nei confronti dei servizi pubblici.
• Ruolo cruciale dell’industria creativa e high-tech per la crescita urbana di lungo periodo.
• Ruolo del capitale sociale e relazionale per lo sviluppo urbano, ovvero aumentare e rendere disponibile capitale sociale tra i cittadini riducendo le diseguaglianze sociali causate da ineguali e maldistribuite capacità e conoscenze tecnologiche.
• Sostenibilità sociale e ambientale, ovvero un sistema urbano in grado di garantire l’uso sostenibile delle risorse e la difesa del patrimonio naturale.

 

Successivamente, il modello “Smart” introdotto in Unione Europea nell’ambito del programma “Horizon 2020”, definisce la città intelligente come luogo avente le seguenti 6 dimensioni:

 

• mobilità intelligente,
• economia intelligente,
• vita intelligente,
• cittadini intelligenti,
• governance intelligente,
• ambiente intelligente.

 

Come si inseriscono le Smart Grids?

 

Il collegamento e l’integrazione di infrastrutture, tecnologie e servizi nei settori dei trasporti, delle costruzioni, dell’energia e dell’IT (information technology o tecnologia dell’informazione) in modo intelligente è la base della smart city: la smart grid ne è un esempio.

 

L’ARERA (Autorità di Regolazione per Energia Reti ed Ambiente) definisce le reti intelligenti, o smart grids, come “qualsiasi attrezzatura, linea, cavo o installazione, a livello di trasmissione e distribuzione a bassa e media tensione, destinati alla comunicazione digitale bidirezionale, in tempo reale o quasi reale, al controllo ed alla gestione interattivi ed intelligenti della produzione, trasmissione, distribuzione e consumo di energia all’interno di una rete elettrica, in vista di uno sviluppo della rete stessa, che integri in maniera efficace il comportamento e le azioni di tutti gli utenti collegati a essa (produttori, consumatori e produttori-consumatori), al fine di garantire un sistema elettrico efficiente dal lato economico e sostenibile, che limiti le perdite e offra un livello elevato di qualità e di sicurezza dell’approvvigionamento e della protezione”.

 

Nella  smart grid, quindi, la distribuzione elettrica è gestita in maniera efficiente attraverso un uso razionale dell’energia stessa e la minimizzazione di eventuali sovraccarichi e variazioni della tensione elettrica intorno al suo valore nominale. La smart grid non prevede solo un sistema di generazione centralizzato e connesso alle grandi reti di trasmissione dell’energia, come è la tradizionale struttura, ma presume una massiccia presenza di impianti di produzione anche di piccola taglia, ubicati nei nodi periferici delle reti di distribuzione che, in genere, non sono magliate, ma ad albero e tradizionalmente progettate per flussi energetici unidirezionali (dal centro verso i nodi periferici).

 

I drivers per il passaggio da rete elettrica tradizionale a rete distribuita sono fondamentalmente rappresentati da:

 

• liberalizzazione del mercato elettrico e nuovo modello i cui attori principali sono i cosiddetti “prosumers”,
• riduzione delle emissioni di CO2,
• integrazioni impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili,
• uso efficiente dell’energia.

 

All’interno di una smart grid deve inoltre essere presente un sistema di gestione e comunicazione intelligente in grado di poter gestire, in maniera ottimale e sicura, eventuali situazioni in cui la rete di distribuzione sia oggetto di inversione del flusso energetico, dai nodi periferici distribuiti sul territorio (generazione distribuita) verso il centro del sistema.

 

Le opportunità delle smart grids ed il ruolo delle rinnovabili

 

Come confermato da Ricerca sul Sistema Energetico (RSE S.p.A), le funzionalità che dovranno avere le smart grids e quindi le aree di opportunità che si prospettano nel mercato, sono identificabili con:

 

• telecontrollo e gestione in tempo reale della rete di distribuzione MT e BT,
• ottimizzazione in tempo reale e in fase predittiva delle risorse di rete,
• automazione avanzata di rete in assetto radiale o ad anello,
• incremento dell’affidabilità del Sistemi di Protezione di Interfaccia mediante telescatto con logica fail-safe,
• regolazione innovativa della tensione,
• limitazione/modulazione (in emergenza) della potenza attiva immessa dalla Generazione Distribuita,
• monitoraggio delle iniezioni da Generazione Distribuita in tempo reale,
• previsione e controllo della produzione da Generazione Distribuita nella prospettiva di un dispacciamento locale,
• domotica, ovvero controllo del carico, comunicazione dei dati all’interno della rete domestica e abilitazione di strategie di demand response,
• integrazione in rete di infrastrutture di ricarica dei veicoli elettrici,
• generazione distribuita attraverso fonti energetiche rinnovabili (FER),
• controllo e gestione dei sistemi di accumulo abbinati al fotovoltaico in ambito residenziale,
• sviluppo di servizi per le” smart city” e gli “smart building” ad alta efficienza energetica/automazione.

 

Essendo il tema delle FER fondamentale in ottica di smart grid e smart city e poiché le fonti rinnovabili non sono programmabili, la generazione distribuita richiede un’elevata efficienza di gestione dell’intero sistema elettrico in modo tale da:

 

• consentire la redistribuzione locale di eventuali surplus di energia in aree contigue, nelle quali si possono presentare dei deficit;
• gestire opportuni sistemi di accumulo o i carichi stessi, in modo dinamico ed in tempo reale, regolando costantemente la generazione relativa alle centrali allacciate alle reti di trasmissione nazionale.

 

Normativa di riferimento

 

Nell’anno 2019 in Europa è stato definito un accordo su un nuovo regolamento sull’energia chiamato “Clean energy for all Europeans package”. Il pacchetto è composto da otto atti legislativi e i paesi dell’UE hanno 2 anni per recepire le nuove direttive nella legislazione nazionale.

 

Regolamento	Tema	Data di pubblicazione
Energy Performance in BuildingsDirective (EU) 2018/844	Modifica della direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell’edilizia e della direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica	19/06/2018
Renewable EnergyDirective (EU) 2018/2001	Rifusione sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili con un obiettivo del 32% per le fonti di energia rinnovabile nel mix energetico dell’UE entro il 2030	21/12/2018
Energy EfficiencyDirective (EU) 2018/2002	Modifica della direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica con un obiettivo di almeno il 32,5% di efficienza energetica entro il 2030	21/12/2018
Governance of the Energy UnionRegulation (EU) 2018/1999	Governance dell’Unione dell’energia e dell’azione per il clima che modifica le direttive (CE) n. 663/2009 e (CE) n. 715/2009 , le direttive 94/22/CE, 8/70/CE, 2009/31/CE, 2009/73/CE, 2010/31/UE, 2012/27/UE e 2013/30/UE, le direttive del Consiglio 2009/119/CE e (UE) 2015/652 e che abroga il regolamento (UE) n. 525/2013	21/12/2018
Electricity RegulationRegulation (EU) 2019/943	Rifusione sul mercato interno dell’energia elettrica	14/06/2019
Electricity DirectiveDirective (EU) 2019/944	Norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica che modifica la direttiva 2012/27/UE	14/06/2019
Risk PreparednessRegulation (EU) 2019/941	Preparazione ai rischi nel settore dell’energia elettrica	14/06/2019
ACERRegulation (EU) 2019/942	Istituzione di un’Agenzia dell’Unione Europea per la cooperazione fra i regolatori nazionali dell’energia	14/06/2019

 

In particolare, le direttive sul mercato interno dell’energia elettrica e sulle norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica, prevedono una regolarizzazione del mercato elettrico e soprattutto, definiscono la “comunità energetica di cittadini” quale soggetto giuridico che:

 

• è fondato sulla partecipazione volontaria e aperta ed è effettivamente controllato da membri o soci che sono persone fisiche, autorità locali, comprese le amministrazioni comunali, o piccole imprese;
• ha lo scopo principale di offrire ai suoi membri o al territorio in cui opera benefici ambientali, economici e sociali a livello di comunità, anziché generare profitti finanziari;
• può partecipare alla generazione, anche da fonti rinnovabili, alla distribuzione, alla fornitura, al consumo, all’aggregazione, allo stoccaggio dell’energia, ai servizi di efficienza energetica, o a servizi di ricarica per veicoli elettrici o fornire altri servizi energetici ai suoi membri o soci.

 

Il concetto di comunità energetica viene poi ripreso e dettagliato all’art. 42 bis del D.L. n. 162 del 30.12.2019, (cosiddetto Decreto Milleproroghe) definendo “l’autoconsumo collettivo da fonti rinnovabili” ovvero la realizzazione di comunità energetiche rinnovabili costituite da un’unità di produzione a FER con una P ≤ 200 kWp e più unità di consumo ubicate su reti elettriche di bassa tensione sottese alla stessa cabina di trasformazione media tensione/bassa tensione o comunque, nel caso di autoconsumatori di energia rinnovabile che agiscono collettivamente, unità di consumo ubicate nello stesso edificio o condominio. Lo stesso articolo prevede inoltre una tariffa incentivante per la remunerazione degli impianti a fonti rinnovabili inseriti nella configurazione di “comunità energetica rinnovabile”.

 

Ad oggi (aprile 2020) siamo in attesa di una legge di conversione del Decreto.