Lo sviluppo delle microgrid nel mondo è una delle conseguenze effetti più significativi della transizione energetica. La necessità di rendere quanto più flessibile e resiliente la rete elettrica a fronte del crescente impiego di fonti energetiche rinnovabili, richiede soluzioni in grado di garantire tali requisiti. Le microgrid possono essere di aiuto, sotto forma di sistemi capaci di garantire sicurezza e indipendenza energetica a contesti territoriali dove la rete elettrica non c’è.
Ancora oggi, nel mondo, 760 milioni di persone non hanno accesso all’elettricità, secondo IEA. Guardando al 2030 saranno circa 660 milioni le persone che non avranno ancora accesso all’elettricità da qui al 2030 (Fonte: ONU).
Oltre ai Paesi in via di sviluppo, ci sono molte aree interessate alle potenzialità offerte dalle microgrid. Alla crescita di progetti corrisponde un forte interesse a investire. Nel 2021, il mercato globale ha superato i 14,3 miliardi di dollari e Statista prevede che, entro il 2028, raggiungerà i 43,9 miliardi di dollari.
Con microgrid si definisce un gruppo di carichi interconnessi e risorse energetiche distribuite che agisce come un’unica entità controllabile rispetto alla rete: così lo definisce il National Renewable Energy Laboratory (parte del Dipartimento dell’Energia USA).
Lo stesso NREL ricorda che le microgrid hanno una storia plurisecolare: Thomas Edison introdusse la prima micro rete nel 1882 in quella che viene ricordata come la prima centrale elettrica al mondo, Pearl Street Station. Produceva energia elettrica ed energia termica, servendo inizialmente poco più di 80 clienti.
La microgrid può connettersi e disconnettersi dalla rete per funzionare in modalità connessa alla rete o in isola, migliorando l’affidabilità e la resilienza di chi è connesso alle perturbazioni della rete.
Le microgrid avanzate consentono alle risorse di generazione di energia locale, tra cui generatori tradizionali, fonti rinnovabili e sistemi di accumulo, di mantenere la rete locale in funzione anche quando la rete elettrica centrale subisce interruzioni.
Le microgrid evolvono anche in termini di capacità di risposta come:
Pensiamo alla necessità di ripristinare il servizio di energia elettrica a seguito di eventi estremi. Un esempio che aiuta a comprendere meglio la fattibilità del sistema lo offre quanto fatto nella città statunitense di Rock Port (Missouri). Qui è stata creata una microgrid comunitaria dopo che un tornado ha distrutto l’infrastruttura elettrica della città. È alimentata da fotovoltaico ed eolico e fornisce energia stabile e affidabile, anche in periodi di condizioni meteorologiche estreme.
Un altro esempio di microgrid per la resilienza lo offre Porto Rico. L’uragano Maria, che l’ha devastata nel 2017 ha danneggiato pesantemente l’infrastruttura energetica dell’isola e ha lasciato i residenti senza elettricità per mesi. Dopo la tempesta, molte comunità sull’isola si sono rivolte alle microgrid come soluzione alle loro esigenze energetiche, come rileva l’Oak Ridge National Laboratory. Sempre qui è nata una microgrid, creata da sonnen e Pura Energía, che ha provveduto a soddisfare le necessità di una comunità di agricoltori costituita da 14 famiglie, in un’area remota dell’isola caraibica.
Le microgrid nel mondo si fanno spazio perché sono in grado di affrontare e rispondere alle esigenze di contare su un approvvigionamento costante di energia elettrica in aree remote.
Una recente ricerca è stata condotta in Australia su venti progetti finanziati dal Regional and Remote Communities Reliability Fund. L’obiettivo era analizzare la fattibilità di questa tecnologia per sostituire, aggiornare o integrare gli accordi di fornitura di elettricità esistenti nelle comunità offgrid in aree regionali e remote. Tutti questi progetti dimostrano il ruolo fondamentale che le microgrid possono svolgere nella transizione energetica, quando supportate a livello politico e normativo.
È illuminante, a tale proposito, l’esempio di Marlinja, prima microgrid di proprietà di una comunità indigena in Australia. Qui, in passato, soprattutto durante la stagione delle piogge, la comunità aveva subito ripetute interruzioni di corrente dalla rete, ripristinata ogni volta dopo svariati giorni. Oggi Marlinja conta su un impianto fotovoltaico da 100 kW collegato alla rete e una batteria da 136 kWh, sufficienti a soddisfare il fabbisogno energetico diurno e notturno della maggior parte dei residenti.
Abbiamo citato il caso delle smart microgrid. Un progetto avviato in Giappone permette di comprendere come si stia trasformando il modo in cui viene distribuita l’energia, in un contesto di rapida crescita delle energie rinnovabili decentralizzate e dell’accumulo.
Taiichi Otsuji, professore al Research Institute of Electrical Communication dell’Università di Tohoku, guida il progetto OPERA (Open Innovation Platform with Enterprises, Research Institute and Academia), finanziato a livello nazionale con il supporto della Japan Science and Technology Agency (JST). Attraverso questo progetto, sta aggregando partner industriali (tra cui NTT e Panasonic) e accademici per ripensare l’architettura della rete elettrica.
L’obiettivo è stabilire un’architettura per energia elettrica resiliente e ICT (R-EICT), capace di assicurare un controllo autonomo, decentralizzato e cooperativo delle microgrid.
Utilizzando un sistema mobile edge collegato a una stazione base 5G/B5G è risultato possibile coordinare – secondo Otsuji – in modo intelligente i sistemi domestici e regionali. Come spiega in un articolo su Nature, l’architettura di base di R-EICT è una rete interconnessa di microgrid in corrente continua collegate a livello di cluster a una dorsale di distribuzione in corrente alternate.
In un paese come il Giappone, soggetto a disastri naturali, un tale sistema “dovrebbe anche essere in grado di mantenere le luci accese e le comunicazioni online durante i blackout, persino deviando l’energia verso le strutture più bisognose, come ospedali e servizi essenziali”.
Come detto all’inizio, le microgrid nel mondo si stanno sviluppando a ritmi crescenti. Proprio di recente, il Ministero dell’Energia del Ghana ha iniziato ad accettare le offerte per la progettazione e la costruzione di 35 microreti basate sull’energia solare, che implementeranno i principi di scambio sul posto. Il budget totale del progetto è di soli 440 dollari e sarà progettato per fornire energia a 45 insediamenti, che saranno in grado di trasmettere l’energia in eccesso alla rete comune e quindi ottenere lo sconto per l’elettricità consumata.
In Cambogia è stata avviata dal 2021 una microgrid in corrente continua che fornisce elettricità a 1200 persone, avvalendosi di un sistema di energy storage fornito da GPBM Industry, basato su accumulatori al litio.
Anche l’Europa sta avviando progetti di microreti avanzate. Ad esempio in Finlandia, Schneider Electric ha stretto una partnership con Lidl per realizzare la più grande microgrid industriale finlandese e un sistema avanzato di automazione degli edifici basato su IoT per il nuovo centro di distribuzione del Paese, che occupa una superficie di 60mila metri quadri. L’azienda vanta una grande esperienza nel settore: a oggi ha installato oltre 300 microgrid.
Anche in Italia ci sono esempi installativi di microgrid. Le isole di Lampedusa e di Favignana fanno parte del progetto Blorin, il cui “cuore” tecnologico è costituito da una piattaforma basata sulla tecnologia blockchain per la creazione di smart community nelle piccole isole.
In particolare, tale piattaforma intende promuovere la diffusione delle energie rinnovabili e la gestione degli scambi energetici. Essa intende favorire la creazione di comunità solari “intelligenti” e sarà in grado di promuovere le interazioni tra i prosumer, di gestire infrastrutture di ricarica di veicoli elettrici e di coordinare gli scambi con il distributore dell’energia elettrica.
La tecnologia blockchain verrà utilizzata per gestire gli scambi di energia tra di essi, per effettuarne l’aggregazione, per fornire servizi di bilanciamento. La piattaforma BloRin è stata sviluppata e testata presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi di Palermo, assieme ai partner industriali Exalto Energy & Innovation e Regalgrid.
