Reti intelligenti, il ruolo del Cnr
L’Italia è Paese membro di "Mission Innovation", un’iniziativa di cooperazione multilaterale nata a Parigi nel 2015 e che mira a raddoppiare la quota pubblica di investimenti dedicati alle attività di ricerca, sviluppo e innovazione nel settore delle tecnologie pulite. L’obiettivo è rendere l’energia "green" accessibile ai fruitori finali e creare nuove opportunità di lavoro nel settore. In una prima fase dell’iniziativa, l’Italia ha deciso di concentrare gli sforzi particolarmente su tre "Innovation challenge", tra cui le smart grid
Il ministero della Transizione ecologica lo scorso 26 febbraio ha emanato un decreto direttoriale per dare effettiva attuazione all’iniziativa “Mission Innovation Smart Grid”, stanziando 35,8 milioni euro. Con l’Enea, per le attività di ricerca connesse allo sviluppo progettuale, si è creato un coordinamento tra enti di ricerca: il Consiglio nazionale delle ricerche per un importo pari a 7 milioni (19,55% dell’importo totale), l’Istituto italiano di tecnologia per un importo di 1,2 milioni (pari al 3,35% dell’importo totale) e Rse Spa (Ricerca sistema energetico), per un importo di 5,6 milioni di euro (pari al 15,64% dell’importo totale). Quindi con il progetto si porteranno avanti ed esploreranno i modi in cui le microreti energetiche multivettore e smart potranno velocizzare la transizione energetica nel paese.
Francesco Sergi, ricercatore dell’Istituto di tecnologie avanzate per l'energia (Itae) del Cnr e responsabile scientifico per l’Ente di “Mission” spiega: “Le Smart Grids sono infrastrutture energetiche fortemente digitalizzate e in continua evoluzione, monitorate e gestite in tempo reale, che garantiscono la fornitura di energia dalle fonti di generazione agli usi finali, anche in presenza di grandi quantità di energia rinnovabile. Il sistema elettrico tradizionale, sostenuto dai combustibili fossili, si basava da un lato sull’approvvigionamento dell’energia primaria (principalmente carbone, olio combustibile e gas naturale), dall’altro sulla modulazione istante per istante della potenza generata da poche centrali (sistema centralizzato) per la copertura del carico elettrico. Negli ultimi quindici anni, le politiche energetiche europee e internazionali, spinte dalla necessità di limitare il riscaldamento del Pianeta, hanno imposto limiti sempre crescenti all’impiego dei combustibili fossili. Conseguentemente, la larga diffusione delle rinnovabili ha portato a una parcellizzazione della produzione dell’energia (sistema distribuito) che può essere governata solo attraverso strumenti evoluti di comunicazione e controllo. Parallelamente, il continuo processo di elettrificazione dei consumi finali, dal riscaldamento degli edifici fino all’automotive, richiede una maggiore flessibilità per il sistema elettrico, che deve necessariamente adattarsi alla variabilità delle rinnovabili e alla grande penetrazione di dispositivi che utilizzano l’energia elettrica. I sistemi di accumulo di energia, grazie al ruolo che possono svolgere per bilanciare e regolare produzione e consumo, apportano ulteriori elementi di flessibilità, ritenuti ormai fondamentali”.
È proprio in questo contesto che prende corpo il progetto sulle Smart Grids dal titolo “Mission: Multivector Integrated Smart Systems and Intelligent microgrids for accelerating the energy transition”. “Il Cnr partecipa al progetto attraverso il coordinamento del Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e i trasporti e vede impegnati due istituti: l’Itae, con la responsabilità scientifica del progetto, e l’Istituto di ingegneria del mare di Palermo", afferma Sergi.
L’impegno del Cnr è concentrato sullo sviluppo di sistemi di controllo per microreti multivettore, in grado di implementare programmi di demand response e di ottimizzare l’utilizzo dell’energia prodotta dalle rinnovabili. Obiettivo principale, i modelli numerici di controllo, anche basati sull’Intelligenza artificiale, per le microreti che impiegano sistemi multi-generazione, sistemi di accumulo elettrico e termico, produzione di idrogeno e carichi di natura differente. L'integrazione di diversi vettori energetici è infatti fondamentale per garantire un'inclusione efficiente dell'energia rinnovabile, fornendo al contempo flessibilità alle reti elettriche. La naturale evoluzione delle Smart Grids sono le reti energetiche multi-carrier, che attraverso il paradigma del sector-coupling, devono essere in grado di integrare e ottimizzare gli scambi di energia elettrica, di gas naturale, di idrogeno, di calore, d’acqua, ecc. Il progetto avviato a maggio 2021 sta entrando ora nel vivo, attraverso lo studio delle architetture e delle logiche di controllo più adatte per le microreti.
Fonte: Francesco Sergi, Istituto di tecnologie avanzate per l'energia