ENERGY CHALLENGE
12.09.18 - 07:310

I consumatori di energia elettrica flessibili dovrebbero pagare di meno

Un team di ricerca della Scuola universitaria professionale di Lucerna partecipa allo sviluppo di reti elettriche intelligenti. Di cosa si tratta?

 

L’aumento dell’importanza dell’energia eolica e solare implica un ampliamento e un rinnovo della rete elettrica, che dovrebbe essere equipaggiata per far fronte a una produzione discontinua tramite impianti solari ed eolici. Al contempo, anche per via della crescente diffusione di auto elettriche, la richiesta di elettricità è in continuo aumento. La rete dovrebbe essere utilizzata in modo uniforme, mentre la sicurezza di approvvigionamento non deve essere messa a rischio in alcun momento.
Nell’ambito del progetto di ricerca europeo Power Alliance (si veda il box informativo), un team della Scuola universitaria professionale di Lucerna guidato dalla matematica Gwendolin Wilke studia in che misura sia possibile prevedere il consumo energetico da parte degli utenti tramite modelli matematici. 20 Minuti ha parlato con la ricercatrice.

In che modo la crescente diffusione di energia eolica e solare influisce sulla rete elettrica svizzera?
Con la diffusione di centrali eoliche e solari, le fonti di energia elettrica non sono più fortemente concentrate a livello locale come succedeva con le centrali elettriche convenzionali. L’energia non viene più distribuita da una sola centrale ai consumatori, ma è immessa in rete anche da tanti piccoli produttori locali. A questo proposito si parla di un’architettura decentrata della rete elettrica.
Un’ulteriore differenza rispetto alle centrali elettriche consiste nel fatto che non è possibile determinare i tempi e la quantità di energia che viene prodotta. La produzione energetica dipende infatti piuttosto dal tempo meteorologico. Ad esempio, un picco di produzione si verifica in giornate estive soleggiate, limpide e fresche, quando tutti gli impianti solari immettono energia in rete alla massima potenza. Ciò richiede alla rete uno sforzo spesso di gran lunga superiore in termini di stabilità e capacità, tale da superare in parte le sue possibilità.
Per contrastare questi effetti, parti della rete vengono ampliate e si accelera lo sviluppo di una «rete intelligente», cosiddetta smart grid, che dovrebbe ottimizzare lo sfruttamento massimo della rete elettrica attraverso una previsione e una gestione del consumo esatti. La produzione di energia non può più essere adeguata al consumo, ma in futuro sarà il consumo a essere adeguato alla produzione.

Cosa cambierà per il cliente finale?
A causa dell’usura delle componenti, parti della rete elettrica devono essere costantemente rinnovate e un rinnovamento di tale portata comporta costi elevati che gravano sui consumatori.
Con la conversione della rete in una smart grid si intende rendere tale passaggio il più efficiente possibile, in modo che per i futuri lavori di adeguamento delle sottoreti si tenga conto della nuova architettura decentrata e della volatilità delle nuove fonti di energia rinnovabili.
Sono attualmente in fase di sviluppo nuovi modelli imprenditoriali che contribuiranno a ridurre i costi di attuazione e a creare una situazione vantaggiosa per tutti gli attori coinvolti: gestori di centrali elettriche, fornitori di energia elettrica e rivenditori nonché imprese, quartieri ed economie domestiche.

Come si consegue tale risultato?
L’unica condizione è prendere parte alla flessibilizzazione delle reti. A questo scopo saranno sviluppati degli algoritmi intelligenti secondo cui i dispositivi elettrici, come ad esempio una cella frigorifera di una catena alimentare o lo scaldabagno di casa, attingeranno elettricità non appena questa risulterà disponibile. L’approvvigionamento di energia non può tuttavia essere modificato in modo arbitrario, alterando così le abitudini e le esigenze del cliente finale. Pertanto, ad esempio, la temperatura di una cella frigorifera non potrà essere aumentata in modo arbitrario e lo scaldabagno di casa dovrà fornire acqua calda la sera, dopo il lavoro, se voglio farmi una doccia. Per garantire ciò, è necessario che il consumo e le esigenze dei consumatori siano chiari sin dall’inizio. A questo scopo il gruppo di ricerca Mobile & Smart Systems della HSLU ha sviluppato algoritmi predittivi specializzati nella previsione del consumo nella smart grid.

Quali sono i dati necessari per una pianificazione attendibile dell’utilizzo di corrente nelle prossime 24 ore?
Lo storico funge da fondamento per ogni pianificazione. La cronologia dei dati dei consumatori relativi al passato è utilizzata anche in questo caso come base sulla quale calcolare la previsione. La precisione della previsione deriva tuttavia non solo dalla quantità di dati storici e dall’algoritmo utilizzato, ma anche dall’entità delle informazioni contestuali prese in esame, inclusi giorni festivi e dati meteorologici. 

Oltre ai vantaggi ecologici vi sono ulteriori elementi a sostegno della smart grid?
Da un lato, con una smart grid il cliente ha la possibilità di accedere al mercato dell’energia, intervenendo così personalmente sui costi dell’elettricità a proprio carico. Dall’altro, grazie a una previsione intelligente e a un controllo dei consumi, lo sfruttamento massimo della rete elettrica dovrebbe essere ottimizzato, in modo tale che i costi per il suo ampliamento a carico della collettività vengano ridotti. Il modello elaborato all’interno del progetto di ricerca Power Alliance favorirà inoltre i clienti che useranno l’energia in modo flessibile con costi di utilizzo della rete inferiori. Oltre al vantaggio ecologico ed economico, i clienti otterranno così anche un’agevolazione finanziaria diretta.

 

Dr. Gwendolin Wilke, responsabile del gruppo di ricerca Mobile & Smart Systems della Scuola universitaria professionale di Lucerna

 

 

 

 

Power Alliance
Il progetto di ricerca Power Alliance sotto la guida del gruppo Alpiq è promosso da Horizon 2020, il programma quadro dell’UE per la ricerca e dall’Ufficio federale dell’energia (UFE). Al progetto in corso, che durerà fino alla metà del 2019, partecipano la Scuola universitaria professionale di Lucerna, l’Università di Scienze Applicate della Svizzera nordoccidentale (FHNW), l’Università di scienze applicate di Zurigo, la ditta Xamax, specializzata nell’ottimizzazione dei consumi, lo sviluppatore austriaco di sistemi di gestione dell’energia ASKI nonché la Cooperativa Elektra Birseck, fornitore di energia elettrica e l’azienda municipalizzata tedesca Crailsheim.

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