Contesto sociale, economico e legislativo di riferimento
Il risultato del progetto SEI, si colloca interamente nella direzione delineata dalla EU, dal PNIEC, dal PNR e dalla Smart Specialisation Strategy Calabria (S3 Calabria), e si fonda, condividendolo, sul presupposto che l’Europa e con essa l’Italia, tendono verso l’obiettivo di un pieno coinvolgimento dei cittadini per renderli attori principali sia durante che dopo la fase di transizione verso un modello energetico “carbon free”.
L’Europa e, con essa, l’Italia, stanno vivendo in pieno la transizione energetica ossia il passaggio dall’utilizzo di fonti di produzione non rinnovabili a energie rinnovabili. Questo processo, quindi, mira a modificare il sistema di produzione, distribuzione e consumo di energia in un determinato territorio attraverso il risparmio energetico, l’economia sostenibile e l’utilizzo di energia verde.
Tale transizione è caratterizzata da un continuo aumento della penetrazione di sistemi di generazione da fonti rinnovabili (FER), da un massiccio incremento dell’efficienza energetica (con particolare attenzione ai consumi energetici degli edifici) e, contemporaneamente, da un maggiore utilizzo dell’energia elettrica per coprire i fabbisogni tradizionalmente demandati all’impiego diretto dei combustibili fossili (in primis il riscaldamento domestico ed i sistemi per la mobilità e trasporto delle merci su gomma).
In Italia, le suddette azioni sono sostenute da alcuni provvedimenti legislativi e regolatori in atto, che favoriscono la penetrazione del vettore elettrico nel domestico e nei trasporti e rendono conveniente, per l’utente finale, il passaggio verso il “tutto elettrico”. In tale futuro scenario, dove le FER giocheranno un ruolo sempre più importante, è fondamentale tenere conto delle loro peculiari caratteristiche, ovvero: la non programmabilità (in particolare per le fonti solare ed eolica); l’incertezza nella predicibilità della capacità di generazione; la mancata, in generale, coincidenza temporale tra produzione e domanda legata agli usi finali dell’energia. Sono necessarie, pertanto, azioni di adeguamento degli attuali sistemi elettrici al fine di renderli compatibili con la sempre crescente diffusione della generazione distribuita da FER. In particolar modo, tali azioni dovranno riguardare e tutto ciò che è riferibile al continuo “inseguimento” della condizione di equilibrio tra generazione e carico. Tali azioni di adeguamento, si declinano nel garantire che i sistemi elettrici abbiano il richiesto standard di affidabilità che, come è noto, è elevatissimo e dipende dai livelli di adeguatezza, sicurezza e resilienza che si riescono a conseguire.
Le considerazioni sopraddette trovano la loro contestualizzazione nella roadmap definita dalla Comunità Europea nella Energy Union Strategy (EUS), che individua come obiettivo da conseguire quello di un sistema energetico ad “emissioni zero”, e le misure e gli interventi da realizzare, per dar luogo ad un’importante opportunità di sviluppo economico e crescita occupazionale per gli stati membri. Questo percorso è stato rimarcato nella “Seconda relazione sullo Stato dell’Unione dell’energia” che si rifà soprattutto anche alla comunicazione “Accelerare l’innovazione nel settore delle energie pulite”.
Opportunità di sviluppo per le aziende
Sotto questo profilo sono particolarmente interessanti le potenzialità di sviluppo nell’ambito delle Smart Grids per le aziende che operano nel settore dell’energia e delle tecnologie abilitanti per la gestione avanzata ed attiva degli utenti per tutta e sola la parte del loro impianto, posto a valle del contatore installato nel punto di prelievo (POD) ovvero “behind the meter”. In particolare, si tratta di soluzioni evolute di sistemi energetici ibridi capaci di gestire contemporaneamente più tipologie di sorgenti di generazione e/o sistemi di accumulo di differente tecnologia.
Fabbisogno di Innovazione
Il fabbisogno di innovazione dell’azienda è quello di proporsi nel settore di mercato di riferimento con una soluzione innovativa e dal punto di vista di funzionalità e prestazioni migliore di quanto è già proposto. Nello specifico, considerato quanto è ben noto nella comunità scientifica, ossia che sarà più facile raggiungere la piena elettrificazione dei consumi con le rinnovabili quando si ricorre ad una gamma di tecnologie per lo storage elettrico e non quinidi ad una sola, ben si colloca il SEI che quale tecnologia abilitante per la gestione efficiente ed integrata dell’accumulo energetico.
Obiettivo Generale
In tale contesto si colloca la proposta progettuale che ha come obiettivo l’ottimizzazione (WP1) e l’ingegnerizzazione (WP2) del sistema SEI supportata da una fase di testing (WP4) fino al raggiungimento di risultati in ambiente operativo (TRL7) nonché la definizione della linea di produzione (WP3). La soluzione tecnologica oggetto di sviluppo sperimenatle si prefigge l’obiettivo di avere un approccio globale, che permetta di affrontare il problema in maniera comprensiva, scalabile e replicabile massimizzando le ricadute della ricerca nell’ambito delle principali priorità tecnologiche del settore di riferimento espresse a livello Europeo e Nazionale, in concrete opportunità di sviluppo e competitività per l’industria italiana. Il SEI rientra sicuramente tra le tecnologie abilitanti di possibili soluzioni adottabili allo scopo di favorire la transizione energetica, tra cui quella basata sul coinvolgimento dei cittadini per costruire con gli stessi, aggregazioni quali quelle identificabili come comunità di energia rinnovabile (CER).
Attraverso le CER si può cogliere l’obiettivo di spingere i cittadini a consumare quasi “istantaneamente” l’energia prodotta dagli impianti alimentati da FER e appartenenti alla comunità stessa (autoconsumo). In condizioni “quasi statiche” ciò consentirebbe di minimizzare il mismatching tra la potenza richiesta dai carichi e quella complessivamente generata dai generatori presenti nella comunità.
Una strategia di coinvolgimento dei cittadini per spingerli ad aggregarsi in CER è quello di incentivare economicamente tale modalità di autoconsumo premiando i membri della CER che, con comportamenti virtuosi, più contribuiscono allo scopo. Chiaramente riuscendo in un tale intento e immaginando di diffondere questo “modus operandi” all’intero sistema elettrico, si potrebbe sicuramente dare un notevole contributo al primo dei problemi intrinseci citati in precedenza, ovvero alla non programmabilità delle FER.
In aggiunta ai comportamenti virtuosi dei membri di una CER, è anche possibile pensare di utilizzare tecnologie adeguate (sistemi di interfaccia innovativi con cui i generatori alimentati da FER si collegano alla rete elettrica, sistemi di accumulo, smart meter e piattaforme di gestione, ecc.) che aiutino la comunità a tendere all’autoconsumo “istantaneo” dell’energia prodotta così da poter realizzare quelle che potremmo indicare come “Net Zero Power Renewable Energy Community” (NZPREC)2.
Le CER quindi possono dare un significativo contributo al sistema elettrico nazionale nel mantenere l’equilibrio generazione e carico, necessario per garantirne il corretto funzionamento anche a fronte di una crescente penetrazione delle FER e un progressivo abbandono della generazione tradizionale da fonte fossile.
Obiettivi Specifici
(1) ottimizzare il sistema SEI e favorire il passaggio da TRL4 a TRL7. Si valideranno le caratteristiche funzionali del SEI in considerazione dell’operatività delle CER per come attualmente disciplinate dalla normativa nazionale italiana, che si basano su quello che viene definito autoconsumo “virtuale”. L’autoconsumo “virtuale” (anche definito “commerciale o “su perimetro esteso”) prevede, secondo regole definite, l’utilizzo della rete pubblica per lo scambio di energia tra unità di generazione e di consumo e, sulla quale, ogni utente è normalmente connesso tramite un proprio punto di connessione (detto POD, Point of Delivery). La normativa italiana, inoltre, incentiva l’autoconsumo “istantaneo” (valutato su base oraria) e quindi è una forma molto prossima a quella di NZPREC. Quindi, grazie alle tecnologie abilitanti quali appunto i SEI sarà possibile formare delle CER con la possibilità di massimizzare l’energia elettrica condivisa secondo lo schema dell’autoconsumo “istantaneo” all’interno delle comunità; (2) realizzare un’architettura modulare sia a livello di singolo SEI sia in configurazione aggregata; (3) realizzare una soluzione tecnologica in grado di integrare un mix di tecnologie di stoccaggio per andare verso una sempre maggiore elettrificazione dei consumi utilizzando rinnovabili; (4) implementazione di funzionalità innovative in termini di servizi verso gli operatori della rete di distribuzione e di trasmissione.
