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

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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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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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Roman Rudel direttore ISAAC SUPSI - DSANTel.: +41 (0)58 666 6350

roman.rudel@supsi.ch

Dipartimento ambiente costruzione e design

Grafica, immagini e testi a cura di fabio.meliciani@usi.chTraduzione 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)