I quartieri intelligenti si scambiano l’energia
L’energia solare è una fonte di energia rinnovabile in rapida crescita in tutto il mondo. La crescita del mercato dell’energia solare deve però fare i conti con l’incostanza della sua fornitura che avviene attraverso la rete di energia elettrica. Inoltre, questo limita l’autosufficienza degli edifici residenziali e commerciali che hanno pannelli solari montati sul tetto che generano energia. Gli operatori della rete elettrica quindi devono mantenere sistemi di riserva variabili, la maggior parte dei quali sono attualmente impianti elettrici alimentati a carbone che neutralizzano i benefici dell’uso dell’energia rinnovabile. Lo spostamento coordinato del carico, l’immagazzinamento e lo scambio dell’energia in eccesso negli edifici dello stesso quartiere possono costituire una soluzione a questi problemi oltre a ridurre le bollette dei consumatori e limitare i picchi di carico sulle reti pubbliche. Incentrato su tali importanti questioni, il progetto COSSMIC (Collaborating smart solar-powered micro-grids), finanziato dall’UE, ha introdotto una soluzione innovativa che è in grado di controllare il consumo di energia e la produzione di risorse di energia distribuite, adattando l’uso di energia a diversi criteri come disponibilità, prezzo e condizioni meteorologiche. Internet dell’energia I ricercatori hanno sviluppato un sistema TIC autonomo in grado di controllare l’uso, la produzione e l’accumulo di energia. Agevola sia la collaborazione peer-to-peer tra microreti in un quartiere che la collaborazione con la rete elettrica pubblica. Proprio come le informazioni sono trasportate e scambiate su internet, le microreti che fungono da reti di dati possono funzionare indipendentemente e scambiare energia con i vicini per un vantaggio reciproco. Per esempio, una cellula della microrete che ha troppa energia può trasferire l’energia a un edificio vicino che ne ha poca. “Il sistema è regolato da preferenze e limiti fissati dagli abitanti e cerca di adattare il consumo alla produzione di energia locale mediante lo spostamento coordinato del carico,” dice Hallsteinsen, il coordinatore del progetto. Spiega poi più dettagliatamente che ogni edificio è provvisto di un home gateway che monitora e controlla i dispositivi che consumano energia elettrica. Comunicando con altri gateway residenziali, cerca di risolvere il problema di programmare carichi flessibili in modo che adattino il consumo del quartiere alla produzione prevista del quartiere. L’architettura del sistema si basa su un approccio peer-to-peer basato sull’agente altamente distribuito dove ogni dispositivo che consuma e produce del quartiere è rappresentato da un agente. Le batterie sono rappresentate da due agenti accoppiati, uno responsabile della carica e uno responsabile dello scaricamento. Gli agenti di un quartiere negoziano tra di loro per adattare il consumo alla produzione prevista spostando i carichi nel tempo nell’ambito dei limiti fissati dagli abitanti. Il sistema impara automaticamente il profilo di consumo dei dispositivi che consumano energia e usa le previsioni del tempo per prevedere la produzione dei pannelli solari connessi, permettendo così un coordinamento ottimale. L’accumulo può essere fatto tramite batterie o persino unità a batterie collegate temporaneamente per ricaricare (per es. veicoli elettrici). Eco-quartieri intelligenti Il nuovo sistema di COSSMIC permette ai consumatori di ottenere energia in tempo reale a costi significativamente più bassi, con un migliore ritorno di investimento sulle installazioni fotovoltaiche. Oltre a ridurre i costi, le microreti che associano e controllano in modo ottimale l’energia rinnovabile, l’energia fossile tradizionale, l’accumulo di energia e la gestione del carico, possono mitigare l’impatto ambientale della produzione di elettricità. Contribuiscono anche alla transizione verso un sistema di fornitura dell’energia più sostenibile e più intelligente. La parte del sistema che si occupa del monitoraggio è stata installata in 12 edifici nella città di Costanza (Germania) e in 5 edifici nella Provincia di Caserta (Italia). Le simulazioni dello spostamento del carico coordinato basate sui dati raccolti confermano la fattibilità dei quartieri intelligenti con edifici autosufficienti ed efficienti dal punto di vista energetico proposti da COSSMIC.
Parole chiave
Quartiere intelligente, uso dell’energia, energia rinnovabile, spostamento del carico, COSSMIC, microreti, architettura peer-to-peer
