Microgrid: cos’è, come funziona e caratteristiche

Microgrid è una rete elettrica autonoma che può generare, distribuire e immagazzinare energia elettrica per alimentare un’area specifica

Negli ultimi anni, le microgrid hanno guadagnato sempre più attenzione grazie alla loro capacità di garantire un approvvigionamento energetico efficiente, sostenibile e affidabile.

Una microgrid è una rete elettrica di dimensioni ridotte che connette utenti finali a una fonte di energia locale. É dotata di sistemi di accumulo che consentono di immagazzinare l’energia prodotta e renderla disponibile ai membri della comunità energetica.

Microgrid e comunità energetiche sono due concetti differenti, anche se collegati. Grazie a queste tecnologie, i membri delle comunità energetiche possono monitorare in tempo reale i consumi, la produzione e la distribuzione dell’energia. Per effettuare uno studio di fattibilità di una comunità energetica rinnovabile puoi utilizzare il software fotovoltaico che ti permette di inserire i vari produttori e consumatori della CER (Comunità Energetiche Rinnovabili) e calcolare gli incentivi ricavabili dalla Comunità.

Cos’è una microgrid?

Una microgrid è una rete elettrica autonoma che consente di generare elettricità in modo indipendente, localizzato e di utilizzarla quando è più necessaria. La sua caratteristica principale è l’autonomia, poiché può operare indipendentemente dalla rete pubblica sia in modo temporaneo che continuativo. Inoltre, è concepita per servire un’area circoscritta, come un singolo edificio o un complesso di strutture, assicurando una gestione ottimizzata dell’energia.

Si tratta di un sistema di distribuzione locale su bassa scala formato da generatori e carichi, che può avere due tipi di funzionamento: autonomo (isolato), cioè totalmente separato dal sistema di distribuzione principale, o non autonomo, cioè non collegato ad esso.

Quali sono le componenti principali di una microgrid?

Le componenti principali di una microgrid sono:

la generazione locale (distribuita);
il controllo dei carichi in potenza;
l’interfaccia verso la rete principale;
il sistema di gestione della microgrid;
sistema di accumulo dell’energia elettrica.

Come funziona una microgrid?

Le reti elettriche tradizionali trasportano l’energia dalle centrali di produzione fino alle abitazioni e agli edifici attraverso un’infrastruttura di cavi sotterranei o linee aeree su lunghe distanze. Le microgrid operano seguendo un principio simile, ma su scala più ridotta e decentralizzata, connettendo fonti di energia distribuita, come generatori, impianti da fonti rinnovabili (ad esempio pannelli solari) e sistemi di accumulo, direttamente agli utenti locali, che possono includere abitazioni, comunità, aziende e industrie situate nelle immediate vicinanze.

Una caratteristica distintiva delle microgrid è la loro capacità di operare autonomamente rispetto alla rete elettrica principale, garantendo continuità di servizio anche in caso di disconnessione. La gestione di questi sistemi avviene tramite tecnologie avanzate, in grado di regolare dinamicamente l’approvvigionamento e la produzione di energia in base alla domanda. Inoltre, le microgrid includono tutte le infrastrutture hardware necessarie per la distribuzione efficiente dell’energia autoprodotta, rendendole una soluzione versatile e resiliente per la gestione dell’energia locale.

Quali sono i benefici delle microgrid?

Le microgrid offrono numerosi benefici al sistema elettrico, migliorando l’efficienza della fornitura e ottimizzando l’utilizzo delle risorse energetiche. Grazie alla loro capacità di alimentare un insieme di utenti, garantiscono una fornitura più affidabile e personalizzata in base alle esigenze dei consumatori. Inoltre, riducono i costi di approvvigionamento energetico, poiché l’energia viene acquistata dalla rete principale solo quando la produzione locale non è sufficiente a soddisfare la domanda.

Un aspetto chiave è la possibilità di ridistribuire l’energia in eccesso, contribuendo a ridurre gli sprechi e a migliorare l’efficienza complessiva del sistema.

L’impatto delle microgrid è particolarmente rilevante in aree con infrastrutture di distribuzione limitate o dove i costi di trasmissione dell’energia risultano elevati. La creazione di reti composte da più microgrid permette di realizzare sistemi energetici indipendenti dalla rete centrale, aumentando l’autosufficienza e la resilienza del sistema, a patto che venga garantito un elevato livello di affidabilità operativa.

Uno dei vantaggi più significativi si manifesta in caso di guasti alla rete pubblica: una microgrid, se dotata di adeguate risorse energetiche rinnovabili e sistemi di accumulo, può continuare a fornire energia agli utenti anche in modalità isolata, assicurando così una maggiore continuità del servizio e migliorando l’affidabilità complessiva del sistema elettrico.

I benefici delle microgrid non si limitano solo agli utenti finali, ma si estendono anche ai gestori e distributori di energia, creando nuove opportunità nel settore. Nello specifico:

sviluppo di nuovi mercati per la progettazione, realizzazione e gestione di microgrid;
miglioramento della regolazione della tensione, riducendo il rischio di anomalie nella distribuzione;
apertura di nuove opportunità di mercato nella fornitura di combustibili e risorse energetiche per la generazione distribuita.

Quindi, riassumendo possiamo suddividere i benefici in:

termini economici:

riduzione dei costi/tariffe per i consumatori finali;
incremento del fatturato per le micro-generazioni.

termini tecnici:

riduzione delle perdite di energia;
riduzione delle variazioni di tensione;
riduzione dei picchi di potenza sui carichi;
miglioramento dell’affidabilità.

termini ambientali e sociali:

tendenza verso l’uso carburanti rinnovabili a basso contenuto di emissione utilizzati da micro-generazioni interne alla microgrid;
adozione di tecnologie energetiche più efficienti come la cogenerazione;
sensibilizzazione dei cittadini a promuovere e incentivare il risparmio energetico e quindi la riduzione delle emissioni;
creazione di nuove ricerche e opportunità di lavoro;
fornire un paradigma adatto per l’elettrificazione delle zone rurali o sottosviluppate.

Microgrid e smart grid: differenze

Le microgrid sono reti locali dedicate alla produzione e distribuzione di energia, in grado di operare in modo autonomo se isolate dalla rete elettrica principale, come nel caso di un blackout. Queste piccole reti possono funzionare sia in modalità isola che connesse al sistema elettrico nazionale, fornendo energia a gruppi di utenti locali, come ospedali, condomini, aziende o abitazioni, attraverso fonti di energia rinnovabile come impianti fotovoltaici.

Spesso, le microgrid sono dotate di sistemi di accumulo, come le batterie, che consentono di immagazzinare l’energia prodotta e renderla disponibile ai membri della comunità energetica. Questa capacità di accumulo distingue nettamente le microgrid dalle smart grid.

Esempi di microgrid in Italia

In Italia, le microgrid stanno emergendo come soluzioni innovative per la gestione efficiente e sostenibile dell’energia. Ecco alcuni esempi:

campus universitario di Savona: presso questo campus è stata realizzata una microrete energetica avanzata che integra diverse tecnologie, tra cui l’internet of Things, Big Data Analytics, machine learning e automazione. L’obiettivo è sviluppare e validare tecnologie abilitanti per garantire la resilienza e l’affidabilità dei sistemi energetici;
isole di Lampedusa e Favignana: queste isole partecipano al progetto Blorin, che utilizza una piattaforma basata su tecnologia blockchain per creare smart community. La piattaforma promuove la diffusione delle energie rinnovabili e gestisce gli scambi energetici tra i prosumer locali, favorendo la creazione di comunità solari intelligenti;
Serrenti, Sardegna: il Comune di Serrenti ha avviato progetti per la realizzazione di una smart microgrid che distribuisce energia verde da impianti fotovoltaici attraverso microreti tra edifici pubblici. Questo approccio mira a migliorare l’efficienza energetica e a promuovere l’uso di fonti rinnovabili a livello comunale;
sede Siemens di Milano: Siemens ha implementato una microgrid integrata nella sua sede di Milano, composta da generatori fotovoltaici, sistemi di accumulo, impianti di climatizzazione e colonnine per la ricarica di veicoli elettrici. Il tutto è gestito da software avanzati in cloud per la gestione degli edifici intelligenti, contribuendo all’obiettivo dell’azienda di ridurre le emissioni di CO₂;
Sardegna Ricerche: l’agenzia regionale sta studiando la produzione di biometano e idrogeno verde, gestendo l’energia prodotta attraverso microgrid. L’obiettivo è creare un modello replicabile per piccole e medie imprese e comuni, promuovendo la transizione energetica sostenibile.

Questi esempi evidenziano l’impegno dell’Italia nello sviluppo e nell’implementazione di microgrid per migliorare l’efficienza energetica, promuovere l’uso di fonti rinnovabili e garantire una maggiore resilienza delle reti elettriche locali.

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