Affrontare Perdite di Energia e Instabilità nella Rete Elettrica: Il Ruolo dei Parchi BESS e delle Comunità Energetiche

La perdita di energia nella rete elettrica rappresenta una sfida significativa per l’industria energetica:
Durante la trasmissione dell’elettricità su lunghe distanze, una parte di essa viene dissipata sotto forma di calore, causando inefficienze e costi crescenti.

Soluzioni innovative come i parchi di accumulo di energia tramite sistemi di batterie (BESS) e i progetti di fotovoltaico comunitario delle Comunità Energetiche Rinnovabili (CER) stanno emergendo come modi efficaci per mitigare la perdita di energia nella rete ed evitare costosi aggiornamenti infrastrutturali. In questo articolo, esploreremo come i parchi BESS e le Comunità Energetiche contribuiscano ad affrontare il problema.

Dispersioni di energia nella rete elettrica, a cosa sono dovute?

La perdita di energia nella rete si riferisce alla dissipazione di elettricità durante la trasmissione e la distribuzione. Si verifica a causa di diversi fattori, tra cui la resistenza nelle linee elettriche, le perdite di potenza reattiva e le inefficienze nei trasformatori e negli altri componenti della rete. Queste perdite comportano un aumento del consumo energetico, maggiori emissioni di gas serra e oneri finanziari per le aziende di servizi pubblici e i consumatori.

Caso emblematico è la perdita di energia nelle lunghe tratte, la “rete di trasmissione”. È inevitabile, dettata dall’effetto Joule per cui un conduttore attraversato da una corrente disperderà energia sotto forma di calore, in proporzione al prodotto della propria resistenza elettrica e al quadrato dell’intensità della corrente che la attraversa.
Ricordate la formula che ci insegnavano a scuola?

Pd = R x I²

La potenza dissipata ci viene benissimo quando accendiamo una stufetta elettrica per scaldarci. La corrente attraversa una serpentina (per aumentare la lunghezza del conduttore) di un materiale ben resistente, questa diventa incandescente ed emette calore.

Ma la stessa legge è un problema quando l’energia elettrica vogliamo convogliarla per lunghe distanze, senza che questa vada sprecata in dispersioni di calore!

Più la tratta è lunga, maggiore sarà la resistenza del conduttore. È inevitabile in una rete di trasmissione di centinaia di chilometri.

Possiamo provare a diminuire la resistenza R, e infatti già lo facciamo da secoli. Usare conduttori migliori ha però un forte impatto sui costi: già rame e alluminio hanno costi elevati, usare i più efficienti (tralasciando peso e proprietà meccaniche) argento e oro avrebbe costi proibitivi nel cablare centinaia di chilometri di linee elettriche.

Storicamente, come si è affrontato il problema?
Con un po’ di ingegno: la potenza prodotta e immessa in rete è uguale al prodotto della differenza di tensione per l’intensità della corrente.
L’altra formula con cui ci tediavano a scuola, la legge di Ohm, la ricorderanno in molti:

P = V x I

Qui “P” è la potenza immessa dalle centrali elettriche nella rete, non la “potenza dissipata” della formula dell’effetto Joule. Visto che la corrente “I” nell’effetto Joule pesa in modo quadratico sulla potenza dispersa, la soluzione è stata diminuire il più possibile la corrente immessa aumentando in proporzione la tensione “V”.

Per farlo è si è passati alla corrente alternata, dove l’uso di trasformatori permette di modificare la tensione.
Nascono così le linee ad alta tensione. Invece dei 220 V (Volt) dell’impianto domestico, parliamo di valori intorno ai 400.000 V.

Non ci si è fermati qui. Si è scoperto che l’uso di corrente alternata trifase permette di dimezzare ulteriormente la dispersione, e richiede cavi meno spessi, più economici.

Pur con tutti questi accorgimenti, le dispersioni di corrente elettrica possono essere il 10-20% dell’energia immessa.
Occorre allora cercare ulteriori, nuove soluzioni.

Parchi BESS per ridurre le perdite di energia e risparmiare sugli interventi alla rete

La spinta alla transizione energetica ha portato alla creazione di grandi parchi fotovoltaici ed eolici, che per la loro natura intermittente introducono instabilità di rete, con grandi picchi di energia immessi, non necessariamente bilanciati nelle ore di produzione da altrettanti consumi.

Composti da sistemi di accumulo di energia tramite batterie su larga scala, i parchi BESS svolgono un ruolo cruciale nella riduzione della perdita di energia nella rete.

Assorbendo i picchi di produzione, i parchi BESS consentono di ridurre la necessità di aggiornamenti infrastrutturali, e risparmiare costosi investimenti di adeguamento della rete elettrica.

Immagazzinano l’elettricità in eccesso durante i periodi di bassa domanda e la rilasciano durante i periodi di picco, ottimizzando così il flusso di energia e riducendo lo stress sulla rete. Iniettando energia immagazzinata nella rete nei momenti opportuni, i parchi BESS possono contribuire a bilanciare l’offerta e la domanda, evitando sprechi e mitigando le perdite di energia.

Come le CER possono evitare sovraccarichi di rete e dispersioni di energia

Abbiamo visto come una delle cause principali della perdita di energia nella rete, è la dispersione sotto forma di calore nelle lunghe tratte di trasmissione.

E se riuscissimo a ridurre, se non completamente evitare, l’immissione di energia nelle lunghe tratte dell’alta tensione?

Nasce così l’idea delle Comunità Energetiche Rinnovabili, le CER:
Produrre elettricità con impianti di energia rinnovabile di dimensioni meno estese, e più prossimi ai consumatori.

I membri delle CER sono cittadini, aziende e istituzioni tutti serviti dalla stessa “cabina primaria” – la stazione di trasformazione che converte la corrente elettrica da alta a media tensione, e viceversa – che hanno concordato di condividere l’energia prodotta da impianti di energia rinnovabili interni alla comunità.

Con un’adeguata pianificazione dei consumi, i membri che aderiscono alle CER possono in buona parte “auto-consumare” l’energia prodotta all’interno della comunità, evitando così che essa sia immessa nella rete di trasmissione per il trasporto su lunghe distanze.
Questo approccio localizzato migliora l’efficienza complessiva della rete e riduce gli sprechi di energia.

Inoltre, i progetti di fotovoltaico comunitario favoriscono il coinvolgimento della comunità e promuovono l’adozione di energie rinnovabili. I partecipanti possono beneficiare di costi energetici ridotti, fonti energetiche più pulite e un senso di appartenenza nel supportare pratiche sostenibili. Questi progetti permettono alle comunità di diventare attori attivi nella transizione energetica, alleviando al contempo il carico sulla rete.

Conclusioni

La dispersione di elettricità nella rete porta a inefficienze e costi crescenti, e rappresenta una sfida urgente per l’industria energetica. L’integrazione di soluzioni innovative come i parchi BESS e le Comunità Energetiche offre significativi vantaggi. I parchi di batterie contribuiscono a ottimizzare il flusso di energia, ridurre lo stress sulla rete ed evitare costosi aggiornamenti infrastrutturali immagazzinando e rilasciando l’elettricità quando necessario. I progetti di fotovoltaico comunitario contribuiscono alla generazione e al consumo di energia localizzato, evitando perdite di trasmissione.

Abbracciando queste soluzioni, possiamo migliorare l’efficienza e l’affidabilità dei nostri sistemi energetici, ridurre gli impatti ambientali e creare un futuro più sostenibile.

Le aziende del Gruppo Redelfi sono preparate, con i progetti di sviluppo di parchi BESS e l’offerta della controllata CerLab!