Sistemi energetici decentralizzati, una necessità in Europa

Il sistema prevalente di trasmissione dell'energia in Europa e, più in generale, nel resto del mondo in questo momento è il sistema centralizzato di gestione dell'energia. Si tratta di un sistema in cui l'energia viene prima generata in grandi centrali situate lontano dai consumatori, trasmessa attraverso linee di trasmissione ad alta tensione e distribuita agli utenti finali utilizzando le reti elettriche come intermediario. Per quanto il sistema centralizzato possa risultare ideale, non esiste senza i suoi difetti, che possono essere sussunti sotto gli impatti ambientali, economici, tecnici e sociali che lascia sugli operatori di rete e sui fornitori e consumatori di energia. Inoltre, la crescente adozione globale di diversi sistemi neo-infrastrutturali progettati per sostituire gli impianti di produzione di energia esistenti ha dimostrato che se le reti intelligenti -essenziali per il soddisfacimento incorruttibile delle crescenti richieste di energia - devono essere sostenute, allora è imperativo che un sistema più efficace e più sostenibile, che è già stato stabilito, sia proliferato - la decentralizzazione del sistema di trasmissione e gestione dell'energia.

Cos'è un sistema di gestione energetica decentralizzato e perché è importante?

Un sistema decentralizzato di gestione dell'energia è la situazione di impianti di produzione di energia relativamente più piccoli e più vicini ai consumatori. La decentralizzazione mira essenzialmente a colmare il divario fisico tra i produttori di elettricità e i suoi consumatori attraverso micro-reti per consentire un uso più ottimale delle energie rinnovabili.[caption id="attachment_8741" align="aligncenter" width="940"]

Immagine: Sandro Bösch/ETH Zürich[/caption]Di seguito, discutiamo perché riteniamo che il sistema di gestione decentralizzato dell'energia sia necessario per raggiungere i nostri obiettivi climatici e i sistemi di reti elettriche sostenibili.

1. Riduzione delle perdite tecniche nelle linee di distribuzione.

Una delle cause principali delle perdite di trasmissione è la lunghezza delle linee di distribuzione. Quando l'elettricità è generata, si verificano collisioni tra gli elettroni che viaggiano da un'estremità all'altra. Queste collisioni causano resistenza elettrica e, in effetti, calore. Senza una raccolta e uno stoccaggio adeguati, il calore generato da questa resistenza elettrica si perde. La grandezza delle perdite elettriche sotto forma di calore è proporzionale alla distanza di trasmissione. In linea di principio, per definizione, i sistemi centralizzati contribuiscono a questo fallimento a causa della lontananza della generazione di energia. I sistemi decentralizzati di gestione dell'energia risolvono questo problema attraverso la vicinanza tra l'offerta e la domanda. I gestori della rete e i fornitori di energia ne traggono un enorme vantaggio, poiché riescono a bypassare adeguatamente le spese che derivano da queste perdite che altrimenti avrebbero moltiplicato i costi inutili associati al sistema centralizzato.

2. Flessibilità di pianificazione

Con i sistemi decentralizzati di gestione dell'energia, gli operatori di rete e i fornitori di energia possono effettivamente prendere decisioni svincolate dalle complessità del sistema centralizzato.Il sistema centralizzato è progettato per rendere rigide le sue modalità di trasmissione e la sua mancanza. Quando si parla di sistema centralizzato, si intende un sistema in cui le richieste di energia sono reciprocamente dipendenti da un'unica fonte di approvvigionamento per un guasto. Supponiamo che un intero stato, per esempio, sia fornito di elettricità da una centrale elettrica. In questo caso, tutti i consumatori residenti in quello stato sono soggetti alle stesse e identiche probabili implicazioni come il blackout o lo spegnimento del trasformatore.Questo è un altro difetto che i sistemi decentralizzati di gestione dell'energia sperano di risolvere. Con questi sistemi attivamente in gioco, le comunità di consumatori non hanno bisogno di fare affidamento su una griglia specifica per la fornitura, in quanto vi è una diversità di opzioni da cui attingere energia nel caso in cui una griglia vada giù. Questo beneficio è duplice, in quanto favorisce inoltre un senso di comunità tra gli attori energetici in cui si costruisce l'affidabilità, e una particolare centrale elettrica non subisce tanti danni se il suo sistema di approvvigionamento subisce dei guasti rispetto a un sistema indipendente privo di reti interconnesse con centrali simili o altre.

3. Elettrificazione rurale e remota

Con le centrali elettriche più grandi situate centralmente lontano dagli utenti finali, la trasmissione alle aree rurali remote diventa una sfida posta dalla distanza, dalle scale di preferenze, dall'accettazione e partecipazione locale e dal finanziamento.Le comunità rurali, per definizione generale, non sono all'altezza delle loro controparti urbane in aree come il progresso tecnologico, i contributi economici e la popolazione. Questi, insieme alle sfide che abbiamo evidenziato nel paragrafo precedente, mettono a rischio il loro accesso alla fornitura di energia e fanno sì che i loro bisogni energetici siano dati per scontati.[caption id="attachment_8270" align="aligncenter" width="940"]

By Reinhold Möller, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68790004[/caption]Attraverso la gestione decentralizzata dell'energia, diventa più facile per gli operatori indipendenti di smart grid e i fornitori di energia collocare le centrali elettriche locali vicino a queste comunità rurali che hanno un accesso basso o nullo all'elettricità. La presenza di questi sistemi di smart grid nelle comunità più piccole aiuta a distribuire l'energia in modo efficiente e conveniente a causa della loro vicinanza.

4. Una relazione tecnica più stretta tra i rivenditori di energia e i consumatori

I sistemi decentralizzati di gestione dell'energia promuovono l'adozione di reti intelligenti e l'integrazione dell'Internet delle cose nei sistemi elettrici. Con l'uso di sistemi di misurazione avanzati, c'è la facilità di comunicazione tra gli operatori di rete e i prosumer, che ora possono, con l'integrazione di misurazione intelligente e l'Internet delle cose, rivendere l'energia in eccesso fornita alla rete se sono on-grid o conservare una fornitura in eccesso per un uso successivo se sono off-grid. Inoltre, permette ai fornitori di energia di monitorare da vicino le situazioni elettriche dei prosumer, ottenere dati con facilità e lavorare con i dati ricevuti. Questa relazione tra i fornitori di energia e i prosumer entro raggi più brevi aiuta gli operatori di rete e i fornitori di energia a risparmiare i costi che sarebbero stati sostenuti a causa di perdite di energia in eccesso, furti di energia e guasti di trasmissione.

5. Minori costi di capitale per progetto

Le centrali elettriche centralizzate e più importanti richiedono ingenti budget finanziari per essere installate. Questo include l'alto costo dell'estensione della rete e il rapporto sproporzionato tra prezzo e consumatore. Con i sistemi centralizzati di gestione dell'energia, i fornitori di energia spesso incontrano difficoltà nel monitorare efficacemente l'uso dell'energia in aree remote, da cui la corrispondente sfida associata alla fatturazione.

Di conseguenza, le comunità rurali con bassa densità di popolazione e, in media, con economie più povere, sono di solito fornite con più energia del necessario e non possono tenere il passo con i costi dell'elettricità che i loro vicini urbani possono permettersi. Queste inadeguatezze generano un graduale rifiuto della fornitura di energia elettrica o un vero e proprio rifiuto di pagare più del necessario, portando a maggiori costi sostenuti dai fornitori. Quando la gestione dell'energia diventa decentralizzata, la fornitura di energia corrispondente diventa più adatta alle esigenze precise dei consumatori. Di conseguenza, gli operatori di rete e i fornitori di energia non devono preoccuparsi di incorrere in perdite finanziarie a causa di una fornitura di elettricità stravagante a fini con richieste minime. Infine, le centrali elettriche più piccole e decentralizzate costano meno da installare, controllare e gestire rispetto alle centrali elettriche più grandi e centralizzate.

6. Servizi di qualità risultanti da un sano ecosistema energetico

Con i sistemi centralizzati di gestione dell'energia arriva un monopolio dei servizi di fornitura energetica. I consumatori sono bloccati con una sola fonte di approvvigionamento e devono sopportare qualsiasi qualità di servizio che ricevono. Per minimizzare o prevenire del tutto possibilità come questa, i sistemi di gestione dell'energia devono essere decentralizzati. Così facendo, più fornitori di energia e operatori di smart grid sono autorizzati a collocare le loro infrastrutture vicino ai loro utenti finali, presentando così a questi consumatori una serie di opzioni tra cui scegliere. Inoltre, l'aumento dell'offerta spinge gli operatori energetici a migliorare la qualità dei loro servizi. Questo ecosistema competitivo è una forza trainante che aiuta a promuovere la sostenibilità delle reti intelligenti in quanto ogni fornitore di energia sarà motivato, ora più che mai, a cercare e impiegare le migliori misure necessarie per il miglioramento.

7. Uso più efficiente dei sistemi di cogenerazione

I sistemi CHP (Combined Heat and Power ) generano elettricità e allo stesso tempo immagazzinano il sottoprodotto di questa generazione di elettricità, che è il calore utilizzabile, per utilizzarlo in un unico processo.Nei sistemi centralizzati di gestione dell'energia, il calore prodotto come sottoprodotto della generazione di elettricità o causa danni o viene relegato al disuso. Con i sistemi decentralizzati di gestione dell'energia, invece, questo calore può essere catturato, immagazzinato e reso utile per il riscaldamento e persino per le funzioni di raffreddamento nelle case e nelle industrie. Con un adeguato utilizzo di questo calore di scarto, gli impianti di cogenerazione possono diventare più efficienti dell'80% rispetto alle centrali a gas nel Regno Unito, che sono poco rispettose dell'ambiente e hanno un range di efficienza tra il 49% e il 52%.I sistemi decentralizzati di gestione dell'energia sono locali. Locale qui non significa necessariamente rurale, ma piuttosto, non su larga scala. Ogni rete intelligente può sfruttare questo vantaggio intrappolando il calore di scarto per produrre calore locale in combinazione con l'energia elettrica, evitando le perdite di energia che si sarebbero verificate durante la trasmissione tra le fonti di generazione di energia centralizzate e i loro utenti.

Conclusione

I sistemi centralizzati di gestione dell'energia sono un modo abituale e prevalente di trasmissione e gestione dell'energia in Europa. Hanno i loro meriti ma anche i loro difetti. Il graduale passaggio globale alle fonti di energia rinnovabile ci informa della necessità di rendere le fonti di energia sostenibili se si vuole soddisfare il picco della domanda globale senza mettere in pericolo i nostri obiettivi climatici e contemporaneamente mettere i nostri sistemi di approvvigionamento a rischio di collasso o di discredito.I sistemi decentralizzati di gestione dell'energia vengono con i loro vantaggi tecnici ed economici per gli attori locali di potere e i consumatori. L'offerta, la domanda e la trasmissione possono essere facilmente monitorate ed eseguite senza ulteriori complessità. Come risultato, il monopolio della trasmissione viene cancellato, e viene alimentato un rapporto produttore-consumatore più sano.