La smart grid è un sistema avanzato che integra tecnologie digitali e di comunicazione con la tradizionale rete di distribuzioneelettrica, idrica o gas, per migliorarne efficienza, sicurezza e sostenibilità. Negli ultimi anni, il concetto di smart grid è diventato centrale nel panorama tecnologico ed energetico globale, poiché rappresenta un'evoluzione delle reti tradizionali, integrando tecnologie digitali, sistemi di monitoraggio avanzati e soluzioni di automazione per migliorare l'efficienza, la sostenibilità e la resilienza delle infrastrutture. Di seguito esploreremo come funzionano e quali sono i loro benefici principali.
In precedenza, abbiamo approfondito nel dettaglio come funzionano le diverse reti di distribuzioneelettrica, idrica e gas. I dispositivi in campo, ormai sempre più teleleggibili e telegestibili, sfruttano le tecnologie di comunicazione per inviare dati e ricevere comandi da remoto, permettendo così ai distributori di avere il controllo in tempo reale di ogni ramo della rete. Ciò porta le reti stesse ad evolversi, a diventare intelligenti. Per questo, ormai da diverso tempo, si è iniziato a parlare di smart grid, il sistema che consente un monitoraggio sempre più pervasivo della rete di distribuzione e la possibilità da parte delle imprese distributrici di intervenire tempestivamente in caso di problematiche di varia natura.
Come Funziona la Smart Grid?
La smart grid sfrutta una serie di tecnologie avanzate che consentono di ottimizzare la generazione, distribuzione e consumo di energia, gas e acqua attraverso uno spinto monitoraggio e la remotizzazione delle operations. Può essere utile, per comprenderla al meglio, fare un check di alcune delle sue componenti chiave e del loro funzionamento:
sensori e misuratori intelligenti: questi dispositivi monitorano in tempo reale i consumi e i parametri di esercizio della rete, fornendo dati dettagliati sia ai fornitori che ai consumatori. Gli smart meter comunicano continuamente con il sistema centrale, permettendo di identificare anomalie, guasti o sovraccarichi, e di calibrare i volumi in base alla domanda;
sistemi di automazione della rete: la rete è dotata di sistemi che gestiscono automaticamente flussi e sovraccarichi, riducendo i tempi di interruzione del servizio grazie a una manutenzione predittiva e a riparazioni più rapide;
tecnologia IoT (Internet of Things): grazie alla connessione di dispositivi e sensori tramite IoT, la smart grid permette di raccogliere dati in tempo reale in software di analisi e gestione della rete, evidenziando eventuali anomalie nel normale flusso della distribuzione e ottimizzando gli interventi di manutenzione.
Il modo in cui i dispositivi interagiscono con i sistemi di analisi della rete si basa sullo stesso percorso che i dati fanno nello smart metering: gli smart device raccolgono le misure e le comunicano al centro di acquisizione dati (SAC) una o più volte al giorno, in base alle impostazioni impartite dal distributore. La stessa procedura, inoltre, viene seguita anche dai dati di diagnostica. I device, tra l’altro, possono anche essere settati per chiamare in caso di emergenza anche in tempo reale e, in tal modo, garantiscono un ottimale stato di salute della rete consentendo interventi tempestivi.
Innovazione
Tra le azioni che è possibile fare attraverso la gestione remota, ci sono l’invio di comandi per determinate azioni, come l’apertura e chiusura valvole o gestione delle soglie di pressione.
Anche la protezione catodica può essere telesorvegliata da remoto. Quest’ultima è una tecnica utilizzata per prevenire la corrosione delle strutture metalliche interrate o immerse, come gasdotti, oleodotti, serbatoi e pali metallici. Questa tecnologia protegge il metallo dall’ossidazione trasformandolo in un "catodo" di una cella elettrochimica, impedendo così il degrado causato dall’ambiente circostante. L’integrazione della protezione catodica nelle smart grid porta un controllo più avanzato ed efficiente della protezione contro la corrosione ed il deterioramento degli asset. Ciò è possibile attraverso:
sensori installati lungo le tubature, che monitorano parametri come la differenza di potenziale tra il metallo e l'elettrolita circostante;
analisi dei dati raccolti e inviati al SAC che, grazie a modelli predittivi e intelligenza artificiale, elabora le migliori strategie di protezione;
regolazione automatica del sistema in tempo reale;
manutenzione predittiva, tramite i dati storici, con cui è possibile prevedere eventuali guasti o punti critici della rete, programmando interventi mirati.
Smart grid e IA: i vantaggi dell’uso delle reti intelligenti
Lo sviluppo di una rete intelligente, con i giusti dispositivi integrati, può aprire gli scenari ad una gestione virtuosa e sicura delle risorse, al fine di creare un modello che possa prevenire la riduzione delle perdite e delle emissioni fino ai minimi termini. È l’idea che Terranova sta implementando e che ha dato vita ad un progetto di autoregolazione della rete gas tramite Intelligenza Artificiale.
Il progetto, sviluppato in collaborazione con il Politecnico di Milano, utilizza l'IA per monitorare e regolare automaticamente, appunto, la pressione nelle reti di distribuzione del gas. Grazie ai dati provenienti dai sensori smart e dai fattori ambientali, come temperatura e consumi, l'IA analizza le esigenze della rete anche senza conoscerne la topologia, spesso non digitalizzata in dettaglio dai gestori, e regola in automatico la pressione per far sì che questa rimanga sempre a una soglia ottimale per consentire al gas di arrivare anche nei rami periferici della rete senza, allo stesso tempo, sottoporre le condotte ad una pressione tale da determinare trafilazioni. La regolazione dinamica della pressione, basata su previsioni accurate, garantisce una gestione efficiente e sostenibile, riducendo il rischio di sovrappressioni e perdite di gas, contribuendo così alla tutela ambientale.
L'innovazione di questo sistema consiste nella capacità di autoregolazione della rete, che si adatta in tempo reale alla domanda di gas, riducendo sprechi e inefficienze. Dopo una fase di raccolta dati in ambienti reali, il progetto punta a perfezionare ulteriormente il controllo automatizzato delle pressioni, migliorando la sicurezza e la sostenibilità del sistema di distribuzione del gas.
Sostenibilità
Tale progetto, quindi, corrobora alcuni dei vantaggi della smart grid, che sono:
efficienza energetica, grazie una gestione più precisa della domanda: le imprese possono monitorare dettagliatamente il consumo, migliorando l’efficienza energetica complessiva;
sostenibilità ambientale, visto che grazie alle smart grid è possibile aumentare l’uso di fonti rinnovabili. La rete è in grado di bilanciare l’intermittenza della produzione da rinnovabili con il consumo, facilitando la transizione verso un sistema energetico più pulito. Per il gas, invece, come descritto sopra, è possibile ottimizzare le pressioni di esercizio e ridurre le emissioni di gas in atmosfera;
riduzione dei costi, in quanto l’automazione della rete permette di ridurre i costi legati alle interruzioni di servizio e alla manutenzione. La gestione ottimizzata dei picchi di domanda riduce anche la necessità di investimenti in nuove infrastrutture;
resilienza e affidabilità, poiché la smart grid è progettata per rispondere meglio alle emergenze e agli imprevisti, grazie alla capacità di isolare e risolvere i problemi in modo autonomo. Questo permette di limitare le interruzioni e di ristabilire il servizio più rapidamente;
partecipazione attiva degli utenti, perché permette agli utenti di diventare prosumer, ovvero produttori e consumatori di energia, come nel caso dei pannelli solari (ne abbiamo parlato anche qui);
sicurezza e privacy: sebbene la smart grid richieda una maggiore interconnessione e digitalizzazione, le tecnologie di crittografia e protezione dei dati sono integrate per garantire che le informazioni degli utenti siano protette.
Il futuro della Smart Grid appare promettente e dinamico, con numerose applicazioni che possono rivoluzionare il settore energetico. Essa rappresenta un’evoluzione cruciale verso un sistema energetico più sostenibile, resiliente e inclusivo. Sfruttando le tecnologie digitali, questa rete intelligente permette di rispondere efficacemente alle sfide di oggi e domani, favorendo la transizione energetica globale.
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