Oppure , la nostra nuova soluzione di intelligenza artificiale.
Le tecnologie per il bilanciamento delle reti e per lo stoccaggio sono indispensabili per risolvere la discontinuità di fotovoltaico ed eolico.
Le energie rinnovabili non programmabili, come l'energia solare e quella eolica, sono al centro della transizione verso un futuro più sostenibile. Tuttavia, una delle principali sfide che queste fonti di energia devono affrontare è la loro intermittenza. L’energia solare dipende infatti dal grado, altamente variabile (per orario, stagione, condizioni meteo) di irraggiamento, mentre i venti soffiano con intensità sempre variabile. Per questo motivo, la potenza elettrica ricavabile da questi elementi naturali non può essere resa disponibile in modo continuo o programmabile. Questa variabilità, se non opportunamente bilanciata, può creare squilibri tra domanda e offerta di energia, mettendo a dura prova i singoli utilizzatori ma anche le reti di distribuzione.
In sistemi energetici sempre più caratterizzati dalla forte presenza di fonti rinnovabili non programmabili è quindi più complesso garantire un allineamento tra la produzione e la domanda di elettricità. Durante i periodi di alta produzione e bassa domanda, si rischia infatti di avere un eccesso di energia non utilizzabile, mentre durante i periodi di bassa produzione e alta domanda si può verificare una carenza di energia.
La complessità della situazione è accresciuta dal fatto che proprio la domanda di energia varia notevolmente fra il giorno e la notte, nei giorni feriali e festivi e, soprattutto, con le stagioni e con le diverse esigenze di climatizzazione degli ambienti.
Le reti di distribuzione dell'energia giocano un ruolo sempre più cruciale nel bilanciare questi squilibri.
Nei sistemi energetici attuali, l’equilibrio viene mantenuto in tempo reale attraverso meccanismi di partecipazione al mercato da parte delle varie fonti energetiche, alcune delle quali, come il gas e la fissione nucleare (nei Paesi in cui essa è presente) possono fornire alla rete una componente di produzione di livello costante (il cosiddetto “baseload”) mentre altre (per esempio, ancora, la stessa generazione a gas, quando partecipa al mercato con questo specifico scopo) sono in grado di rispondere rapidamente a situazioni di sbilanciamento.
Inoltre, le interconnessioni tra diverse reti regionali possono contribuire a stabilizzare il sistema, permettendo il trasferimento di energia da aree con eccesso di produzione a quelle con deficit. Questo scambio aiuta a livellare le variazioni locali nella produzione di energia rinnovabile ed è già particolarmente sviluppato ed efficace, per esempio, nel connettere le diverse regioni europee.
Per lo stesso fine di mantenere l’equilibrio, reti di trasporto e di distribuzione sempre più intelligenti, le cosiddette "smart grid", cominciano a utilizzare, e sempre più utilizzeranno anche tecnologie avanzate per monitorare e gestire in tempo reale la produzione e la domanda di energia, regolandone automaticamente la distribuzione.
Una strategia efficace sarà l'uso del “demand response”, dove la domanda di energia potrà essere adattata in risposta alla disponibilità. Secondo questa strategia, i consumatori potranno essere incentivati a consumare energia durante i periodi di alta produzione rinnovabile attraverso tariffe dinamiche o programmi di incentivazione o, al contrario, a rendere disponibile energia, magari immagazzinata nel proprio veicolo elettrico, in momenti di necessità, venendo ricompensati direttamente in bolletta.
Lo sviluppo delle smart grid è, però, quasi ovunque, ancora nelle sue fasi iniziali, perché richiede una profonda trasformazione del ruolo dei consumatori, che devono essere messi in condizione (dal punto di vista tecnologico, normativo, contrattuale) di diventare parte attiva (i cosiddetti "pro-sumers”) di un mercato e di un sistema di distribuzione che dovranno sempre più aprirsi a queste forme altamente sofisticate di partecipazione, che includono anche le cosiddette “comunità energetiche”, dove gruppi di utenti possono aggregare la propria produzione rinnovabile in eccesso per conferirla alla rete, contribuendo all’ulteriore ottimizzazione del bilanciamento tra domanda e offerta anche alla periferia del sistema.
Per affrontare efficacemente l'intermittenza, è essenziale non solo interconnettere sempre più e in modo sempre più “smart” reti di produzione, distribuzione e consumo di crescente estensione e complessità, ma anche integrare sistemi di stoccaggio dell'energia. Questi sistemi immagazzinano l'energia in eccesso prodotta durante i periodi di alta disponibilità e la rilasciano quando la produzione è insufficiente.
Il principale metodo di stoccaggio elettrico è rappresentato dalle batterie. Le batterie agli ioni di litio, ad esempio, sono ampiamente utilizzate per la loro alta densità energetica ed efficienza. Tuttavia, altre tecnologie, come le batterie al sodio-zolfo e le batterie a flusso, stanno emergendo come soluzioni promettenti.
Le batterie non solo immagazzinano energia per usi futuri, ma possono anche fornire servizi di stabilizzazione della rete, come il livellamento della frequenza e la regolazione della tensione, contribuendo a mantenere l'affidabilità del sistema energetico, anche in questo caso compensando la progressiva diminuzione della componente di capacità fornita finora dagli impianti termoelettrici.
Infatti, un efficace stoccaggio elettrico, se realizzato su scala sufficiente, può permettere di livellare gli squilibri istantanei fra offerta e domanda di energia.
Lo stoccaggio termico è un'altra leva di stabilizzazione che potrà diventare sempre più importante. Sistemi come i serbatoi di accumulo di acqua calda o oli caldi o i materiali a cambiamento di fase (PCM - Phase-Change Materials) possono immagazzinare energia sotto forma di calore. Questa energia termica può essere utilizzata per riscaldare edifici, fornire acqua calda sanitaria o alimentare processi industriali durante i periodi di bassa produzione rinnovabile.
Un esempio di tecnologia di stoccaggio termico, il TES (Thermal Energy Storage), Eni lo sta sviluppando nei suoi laboratori di Novara. Esso è costituito essenzialmente da un cilindro in calcestruzzo, con aperture opportunamente disegnate, dove passa il fluido che trasporta il calore. Questo sistema permette di accumulare e cedere calore in maniera efficiente, con costi inferiori rispetto ad altre soluzioni e con un design modulare, potendo altresì operare su un ampio intervallo di temperature e di tempi di accumulo.
L'intermittenza delle energie rinnovabili rappresenta quindi una sfida significativa, ma con le giuste tecnologie e strategie di gestione è possibile superarla. Le reti di distribuzione intelligenti e i sistemi di stoccaggio dell'energia saranno strumenti sempre più efficaci per bilanciare domanda e offerta, garantendo una fornitura energetica stabile e affidabile.
Investire in queste tecnologie e promuovere politiche di incentivazione per il loro sviluppo è cruciale per accelerare la transizione verso un sistema energetico sostenibile e resiliente, capace di sfruttare appieno il potenziale delle energie rinnovabili.
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