In un mondo sempre più smart, le reti intelligenti sono destinate ad avere un ruolo progressivamente più importante. Lo dimostrano gli investimenti stanziati, specie in Unione Europea, ma lo evidenzia in particolare il lavoro svolto dal mondo della ricerca. A questo proposito si evidenzia un progetto partito questo mese, CONNECT (Innovative smart components, modules and appliances for a truly connected, efficient and secure smart grid) che vede impegnati, da qui al 2020 19 partner provenienti da 5 diversi Paesi europei.
L’Italia ha un ruolo molto importante, vedendo impegnate in prima linea aziende come STMicroelectronics ed Enel e alcuni atenei tra cui l’Università di Pisa. In particolare il team di ricerca guidato da Giuseppe Iannaccone, docente del dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’ateneo. Proprio il professore segnala il ruolo dell’università pisana nel progetto, che si occuperà sia di sviluppare "chip capaci di convertire l’energia ad alta efficienza» e dall’altro convertire «reti distribuite di sensori e attuatori per il controllo dei consumi in piccole reti intelligenti".
È proprio a lui che chiediamo qualche particolare in più sul progetto europeo e, in generale, sul ruolo che giocano e giocheranno le reti intelligenti.
"CONNECT nasce nell’ambito della joint undertaking ECSEL, ovvero una partnership pubblico-privata nel settore dei semiconduttori. Il progetto si svolge nell’ambito di un programma di ricerca finanziato dalla Commissione Europea e da alcuni Stati membri. Prima di questo ve ne sono stati altri dedicati al tema, a dimostrare che c’è un filone di ricerca ricorrente nel settore con un forte accento sulla componentistica, dato l’interesse attivo delle aziende partecipanti: si parla quindi di convertitori di potenza, dispositivi a semiconduttore, sensori sia la rete di distribuzione sia per gli ambienti in cui l’energia elettrica viene consumata. Il progetto punterà allo sviluppo di alcuni di questi componenti e alla loro innovazione, testandoli poi in ambiente realistico".
Le smart grid sono il prologo all’energia autoprodotta e auto consumata, ovvero si può immaginare un futuro non lontano in cui grazie alle reti intelligenti si potrà mettere in pratica un concetto “democratico” di energia?
Più che prologo, le smart grid sono una necessità determinata dallo sviluppo della produzione energetica alla periferia della rete. La produzione di energia elettrica, specialmente da impianti fotovoltaici, da piccoli produttori locali è già una realtà importante e la rete ha bisogno di essere aggiornata, contemplando l’esigenza di gestire le situazioni in cui la produzione periferica sia limitata o eccessiva rispetto ai consumi. Per questo servono reti intelligenti e flessibili.
Quali vantaggi porterà uno sviluppo di reti intelligenti, anche in prospettiva dell’Industria 4.0 o di mobilità elettrica?
C’è un aspetto che viene prima dei vantaggi: contare su smart grid è necessario nel momento in cui la produzione proviene dallo stesso consumatore. Dal punto di vista delle opportunità, invece, il legame con l’Industria 4.0 viene da una base tecnologica comune: molte delle tecnologie di comunicazione e controllo necessarie per la rete intelligente sono utilizzabili per la “Fabbrica intelligente”.
Anche il legame con la mobilità elettrica è fortissimo: con il passaggio verso veicoli a trazione elettrica si assisterà a un ulteriore mutamento, che vedrà coinvolte le reti di distribuzione di energia elettrica nel compito di rifornire le auto, che a loro volta costituiranno dei centri di storage mobili sul territorio. Quindi le smart grid assumono un’importanza ancora più evidente a fronte di un aumento atteso dei consumi di energia elettrica e della conseguente necessità di adeguare la rete di distribuzione.
Le smart grid aiuteranno lo sviluppo delle fonti rinnovabili?
Sì, nel senso che con il loro apporto e presenza sarà possibile accogliere una quota maggiore della produzione da rinnovabili, garantendo una gestione affidabile della rete.
Nella componentistica quali novità entrano in gioco in termini di materiali?
Ci sono molte aspettative riguardo ai dispositivi di potenza in carburo di silicio e in nitruro di gallio (su cui, tra l’altro, sono basati i laser blu dei dvd blu ray) che potranno progressivamente sostituire, in particolare per alcune applicazioni, i dispositivi in silicio. Entrambi i materiali sono più difficili da produrre in modo affidabile rispetto al silicio ed è per questo motivo che la loro introduzione sta avviandosi negli ultimi anni, con una significativa attività di ricerca e sviluppo ancora in corso.
Tuttavia i benefici sono sensibili: consentono una efficienza energetica decisamente maggiore e la capacità di sopportare temperature elevate, consentendo ingombri più contenuti, per esempio nei convertitori di potenza. In prospettiva, quindi, assisteremo alla realizzazione di componenti più efficienti e più piccoli.
A che punto è l’Italia e in generale l’Europa in materia di smart grid?
Parlando da esperto di componentistica, relativamente a questo campo, in Italia e in Europa ci sono player importanti: Infineon, coordinatrice del progetto CONNECT, attiva nel settore dell’elettronica di potenza, mentre STMicroelectronics è una dei maggiori produttori al mondo, con la divisione di elettronica di potenza concentrata in Italia. Da questo punto di vista, quindi, il nostro Paese e Continente conta su ottime realtà.
Sempre a livello di componentistica trattati nel progetto, quali altri aspetti innovativi li caratterizzeranno?
Nel caso dell’attività di CONNECT ci siamo concentrati sull’esigenza di produrre energia elettrica localmente su sensori o piccoli attuatori dislocati nell’ambiente e non direttamente connessi alla sorgente di energia elettrica. In particolare abbiamo focalizzato la nostra attenzione su dispositivi di “cattura energetica” dall’ambiente in grado di alimentare questi sensori senza necessità di batterie, basandoci per esempio sull’estrazione di energia da piccole differenze di temperatura o da ambienti scarsamente illuminati, progettando convertitori ad alta efficienza in grado di funzionare con tensioni di ingresso molto piccole (poche centinaia di milliVolt). Ci sono pochissimi prodotti sul mercato a questo proposito e stiamo realizzando nuove soluzioni migliorando l’efficienza anche per basse potenze.
