di Andrea Caramagna e Luigi Ceccarini | Master MEA La Sapienza -AIEE



La necessità di sviluppare reti elettriche intelligenti (smart grid) e di promuovere parallelamente la diffusione di edifici altrettanto intelligenti (smart building) nasce dalla considerazione dei limiti del sistema elettrico attuale.
Il modello di infrastruttura tradizionale è basato sulla unidirezionalità dei flussi di energia e sul ruolo passivo delle reti, destinate a trasportare elettricità da un numero limitato di punti di immissione (grandi centrali a combustibile fossile o nucleare) a un numero molto elevato di consumatori, assorbendo potenza soltanto dalle reti di tensione superiore.
Tale modello è messo in crisi dal sempre crescente utilizzo delle fonti rinnovabili e più in generale dalla diffusione della generazione distribuita. Secondo l’Autorità per l’energia elettrica e il gas rientrano nella generazione distribuita numerosi impianti per la produzione di energia elettrica composti da unità di produzione di taglia medio-piccola (da qualche decina/centinaio di kW a qualche MW), connesse, di norma, ai sistemi di distribuzione dell’energia elettrica (anche in via indiretta). Tali unità alimentano carichi elettrici per lo più in prossimità del sito di produzione dell’energia elettrica (molto frequentemente in assetto cogenerativo) e impiegano fonti energetiche primarie diffuse sul territorio e non altrimenti sfruttabili mediante i tradizionali sistemi di produzione di grande taglia.

Vengono dunque a configurarsi due grandi categorie di impianti per la generazione distribuita: quelli che utilizzano fonti di energia rinnovabile con processi che generalmente non prevedono l’utilizzazione di cicli termodinamici (ad esempio, sistemi fotovoltaici alimentati da energia solare, aeromotori alimentati da energia eolica e piccole turbine idroelettriche) e quelli, assai più comuni e strategicamente significativi, che si basano sull’utilizzazione di combustibili (di origine fossile, o rifiuti, o biomasse) e coinvolgono processi termodinamici, che portano a generare oltre ad energia elettrica anche energia termica a bassa temperatura.

Il moltiplicarsi sul territorio del numero di tali impianti, nonché la caratteristica dell’intermittenza nella produzione di energia nel caso delle rinnovabili, mettono non poco in crisi le reti elettriche tradizionali, che spesso non riescono ad accogliere e disperdono una fetta significativa della generazione complessiva. Più in generale la crescita della generazione distribuita (da rinnovabili e non) in una rete siffatta presenta problemi che possono essere superati solo finché si tratta di quantitativi molto modesti. Una penetrazione massiccia comporterebbe, invece, un degrado pressoché inaccettabile della qualità del servizio e problemi di funzionamento e protezione. [...]

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