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Swiss 2 Grid, una rete intelligente e democratica
SUPSI - DACD - Istituto sostenibilità applicata all’ambiente costruito (ISAAC) foc
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Istituto per la sostenibilità applicata all’ambiente costruito
(ISAAC-SUPSI)
L’istituto ISAAC fa parte del Dipartimento ambiente costruzione e
design (DACD) della SUPSI, si occupa di tutto ciò che ha a che fare
con l’energia che ruota intorno alla casa, dalla produzione al consumo:
energia fotovoltaica ed energia geotermica di superficie, sia dal punto
di vista tecnologico, sia del risparmio e uso efficiente dell’energia in
edilizia, fino a questioni di politica ambientale ed energetica. L’attuale
direttore, nominato nel 2008, è il dott. Roman Rudel.
web:
ISAAC: www.isaac.supsi.ch
SUPSI: www.dacd.supsi.ch
Scarica podcast e Focus sulla ricerca: www.ticinoscienza.com
Immaginare il futuro attraverso un modello di gestione ener-
getica è la sfida che sembra porci il progetto Swiss 2 Grid (S2G). Una
sfida complessa, quella energetica, ma sempre più pressante. E’ pos-
sibile immaginare una rete elettrica ‘intelligente’, basata su un sistema
di gestione più democratico, più responsabile? Un sistema capace di
autoregolarsi, in cui ogni consumatore sia anche produttore? A queste
domande, i ricercatori della SUPSI hanno cercato di rispondere con un
progetto pilota che mira non solo a immaginare, ma a realizzare un mo-
dello di gestione della rete elettrica del futuro. Quello dell’energia è uno
dei temi che preoccupa maggiormente sia i grandi governi sia le piccole
amministrazioni locali: mette in gioco questioni così complesse e sfide
così grandi che occorrono idee e strumenti sempre più avanzati. Per
molti a essere in gioco è il nostro stesso modello di sviluppo, cresciuto
sull’idea che le risorse energetiche siano inesauribili. Oggi, la tecnologia
e la ricerca hanno il compito di proporre alla società e ai suoi ammini-
stratori soluzioni innovative, che rendano possibili altre strade. A questa
esigenza tenta di dare una risposta il progetto S2G.
Si chiama Swiss 2 Grid (S2G), è il progetto che studierà l’impatto e la fattibilità di un sistema di gestione innovativo per la rete elettrica del futuro. La studio, promosso dalla SUPSI e finanziato dall’Ufficio federale dell’energia e da Swiss electric research, durerà tre anni e vedrà la partecipazione di venti famiglie.
«Cambiare certi usi dell’energia è possibile e la tecnologia può aiutarci in modo significativo.»
Roman Rudel, direttore ISAAC - SUPSI
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“Abbiamo una lunga esperienza nel campo del fotovoltaico – dice
Roman Rudel, direttore dell’ISAAC e coordinatore del progetto S2G – sia-
mo convinti di dover inserire il fotovoltaico in un sistema più ampio, con-
netterlo alla rete e poi allargarci allo stoccaggio dell’energia”. Una delle
grandi sfide nel campo energetico sarà il passaggio da un’epoca in cui il
petrolio è, come accade ancora oggi, la risorsa principale, a basso costo,
a un’epoca post petrolio in cui l’energia elettrica sarà il principale vettore
e ci sarà un uso sempre maggiore di fonti rinnovabili come il fotovoltaico
e l’eolico. Questo pone sfide nuove, soprattutto ai gestori della rete. Da
qui il progetto pilota S2G per studiare come potrebbe funzionare una
rete con pannelli fotovoltaici allacciati, dove sia già introdotto l’uso di
veicoli elettrici, dove ci sia una gestione attiva del consumo energetico. Il
progetto è stato lanciato nel settembre del 2010 con la presentazione e
il bando per la ricerca dei candidati fra i cittadini. Sulle case selezionate,
circa venti nella regione di Mendrisio, saranno installati impianti fotovol-
taici di 1,5 kW che al termine dei tre anni resteranno di proprietà delle
famiglie; la metà di loro dovrà, inoltre, dotarsi di un veicolo elettrico con
uno speciale caricabatteria, mentre in ogni abitazione saranno installati
gli strumenti per la misura e la gestione della rete. Il tutto funzionerà
grazie a un algoritmo di controllo per la gestione della rete elettrica in-
stallato negli strumenti all’interno delle abitazioni.
L’obiettivo del progetto, finanziato dall’Ufficio federale dell’ener-
gia, da Swiss electric research, rappresentante delle aziende elettriche
svizzere, e da partner industriali come l’Azienda elettrica ticinese (AET),
sarà di realizzare e studiare la fattibilità di un sistema di rete elettrica
capace d’integrare elementi di accumulo e di produzione di energia, la
cui gestione sia decentralizzata: e qui sta la novità. Ogni abitazione pro-
durrà parte dell’energia che consuma attraverso l’impianto fotovoltaico,
al contempo avrà un sistema per la regolazione del flusso energetico
nella rete. L’aspetto innovativo del progetto non sta tanto nella parte
tecnologica, quanto nel modello di gestione diffusa, reso possibile gra-
zie all’Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligenza artificiale (IDSIA) che,
forte di una grande esperienza nella gestione di sistemi complessi, pen-
serà alla parte informatica, all’algoritmo, al programma di controllo della
rete: “A un approccio ‘main stream’ – sottolinea Roman Rudel – in cui un
cervello centrale gestisce tutta la rete, si contrappone una sorta di intel-
ligenza distribuita, e qui sta l’aspetto rivoluzionario”. La complessità del
progetto ha richiesto lo sforzo congiunto d’istituti e competenze molto
diverse provenienti quasi esclusivamente dalla SUPSI: Oltre al già citato
IDSIA, l’ISAAC, che coordina i lavori, fornirà l’impianto fotovoltaico per
la produzione di energia, l’Istituto sistemi elettronica applicata (ISEA) gli
strumenti per la misurazione dei consumi e il controllo degli elettrodo-
mestici, l’Istituto CIM (Computer Integrated Manufacturing) per la soste-
nibilità nell’Innovazione (iCIMSI) l’interfaccia per permettere all’utente di
controllare l’andamento dei costi, la disponibilità energetica e suggerire
quando accendere o spegnere un elettrodomestico, e infine il Diparti-
mento scienze aziendali e sociali (DSAS) l’analisi degli scenari economici.
Altri ambiti come la modellizzazione e simulazione della rete sono stati
affidati a centri di ricerca esterni fra cui la Berner Fachhochschule.
Ma quali saranno i benefici? In generale l’approccio ‘smart grid’
mira a ridurre i costi energetici riducendo i picchi di consumo che richie-
dono una maggiore capacità della rete; poiché in futuro crescerà la fame
di energia elettrica, le alternative saranno o un adeguamento delle infra-
strutture, e quindi pesanti interventi sulla rete con grandi costi econo-
mici e ambientali, o una maggiore attenzione agli sprechi e un crescente
equilibrio fra domanda e offerta, che però risulterà meno pianificabile
con l’allacciamento in rete di fonti rinnovabili. In generale, gli utenti po-
tranno usare la corrente quando lo desiderano, ma per certe attività più
dispendiose in termini energetici, come la ricarica della batteria di un vei-
colo elettrico o l’uso della lavatrice, sarà la rete a ‘decidere’ il momento
migliore, sulla base dei flussi energetici complessivi. La casa intelligente
combinata con la rete intelligente permetterà, per così dire, di passare
da una gestione basata su una regolazione elettromeccanica a una di
tipo digitale, un cambiamento che non tocca solo gli aspetti più tecnici:
“Dopo una grande concentrazione in poche mani dell’energia – com-
menta Rudel – torniamo a un sistema più aperto, decentralizzato, più
democratico e anche più responsabile; ogni cittadino dovrà cambierà il
proprio atteggiamento verso l’energia; ma per chiedergli ciò, dovremo
fornire all’utente la migliore tecnologia possibile”.
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SUPSI - DACD - Istituto sostenibilità applicata all’ambiente costruito (ISAAC)
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All’insegna del risparmio, della gestioneintelligente e delle fonti rinnovabili: ecco la rete elettrica di domani.
Referente:
«Occorre pensare a un sistema energetico completamente diverso rispetto al passato.»
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PSI
Roman Rudel direttore ISAAC SUPSI - DSANTel.: +41 (0)58 666 6350
Dipartimento ambiente costruzione e design
Grafica, immagini e testi a cura di [email protected] in inglese a cura della Prof.ssa Simona Cain PolliLe schede Focus sulla ricerca sono scaricabili dal sito: www.ticinoscienza.com
fig. 1 - Schema rete smart-grid decentralizzata con pannelli fotovoltaici allacciati (credits: ISAAC-SUPSI)