Infrastruttura energetica intelligente

La Sfida

Generazione di energia, fonti energetiche distribuite, fili, riscaldamento e reti di raffreddamento, contatori intelligenti, ricarica intelligente e tutto ciò che racchiude la “griglia” – ovvero l’insieme di tutto quello che fa funzionare le città.

L’energia è fondamentale per lo sviluppo socio economico, ed è alla base di tutti gli altri Servizi. Senza infrastrutture energetiche, non c’è elettricità, niente telecomunicazioni, niente trattamento delle acque reflue e nessun trasporto elettrico. L’accelerazione verso un futuro a zero emissioni di carbonio richiede infrastrutture sviluppo e modernizzazione, soprattutto nelle città.

La sfida è che l’infrastruttura e le politiche e i regolamenti associati erano progettati per un sistema diverso. L’Energia dell’infrastruttura è stata sviluppata decenni fa per un sistema di alimentazione centralizzato e non per un sistema sempre più decentralizzato e digitalizzato e basato su elevati volumi di energie rinnovabili.

Nel frattempo, la politica e anche la regolamentazione fatica a stare al passo
con i progressi della tecnologia.

L’opportunità

L’opportunità è creare un sistema energetico net-zero integrato nelle città. Questo sistema può agevolare senza problemi interazioni quasi costanti tra infrastrutture energetiche, edifici e veicoli elettrici. Una moderna infrastruttura energetica fungerà da spina dorsale di questo sistema energetico integrato urbano.

La politica e la regolamentazione possono accelerare questa integrazione, creando le condizioni necessarie per le tecnologie digitali, per promuovere una maggiore efficienza, maggiori volumi di energie rinnovabili e nuovi modelli di affari legati all’ottimizzazione della domanda e dell’offerta.

Anche le politiche e le normative dovranno incentivare i giusti investimenti infrastrutturali al momento giusto.

Come può contribuire una infrastruttura energetica intelligenti

Tecnologie integrate

Sarà basato un futuro sistema energetico integrato su livelli elevati di energie rinnovabili e più robuste, reti digitalizzate e resilienti. Saranno necessarie nuove infrastrutture ed investimenti.
Ad esempio, il Parlamento Europeo ha recentemente stimato che per realizzare sistemi energetici integrati in Europa serviranno circa 40-62 miliardi di euro all’anno da investire nelle reti di trasmissione e distribuzione tra il 2021 e il 2050.

Allo stesso tempo, tuttavia, le tecnologie giocheranno un ruolo importante; per esempio, i progressi nelle tecnologie di controllo del flusso di potenza possono aiutare ad un uso migliore della capacità inutilizzata esistente oggi
nelle reti, affrontando anche i problemi di congestione.

Sarà necessaria un’infrastruttura di misurazione avanzata in tutti i servizi pubblici per facilitare la domanda di ottimizzazione e miglioramento dell’efficienza. Saranno necessarie piattaforme per integrare i dati di elettricità, gas e letture del contatore dell’acqua, combinate con l’illuminazione delle strade, gestione dei rifiuti e dati sui parcheggi, tra le altre applicazioni Internet of Things (IoT).

Interoperabilità tra tecnologie ed i protocolli di comunicazione saranno essenziali. Una delle principali sfide per queste piattaforme di dati urbani che rappresenteranno la trasformazione in tempo reale dei dati in informazioni utili per una serie di parti interessate. Questo tipo di informazioni possono quindi essere utilizzate per informarsi meglio sulle decisioni, come e dove investire in nuova energia infrastrutturale o quando caricare elettrodomestici intelligenti.

Oltre a ciò, nel tempo, i sistemi di gestione degli edifici consentiranno ai dispositivi collegati di reagire ai segnali, come l’energia e anche i prezzi dell’acqua.

Infine, saranno necessarie più infrastrutture di ricarica con un numero crescente di cittadini che sceglieranno veicoli elettrici. L’infrastruttura di ricarica nelle città dovrebbe essere implementata in combinazione con tecnologie come quella di distribuzione delle risorse energetiche e sistemi di gestione degli edifici.

Dovrà anche essere integrato con attenzione griglie, per sfruttare appieno la flessibilità dei veicoli elettrici garantendo al contempo la stabilità del sistema energetico.

Digitalizzazione e collaborazione con le parti interessate chiaramente svolgono un ruolo fondamentale nella modernizzazione delle reti esistenti e lo sviluppo di nuove infrastrutture di energia nonché il potenziamento e diffusione di nuove tecnologie.

Abilitazione dei criteri

I responsabili politici dovrebbero garantire che politiche urbane, regionali e nazionali per le infrastrutture energetiche si sostengano e si rafforzino a vicenda. Basato sui risultati, i regolamenti dovrebbero essere progettati per supportare l’attuazione delle politiche. I responsabili politici possono contribuire attraverso:

Definizione di roadmap di resilienza con chiari obiettivi a medio e lungo termine da incorporare nella pianificazione degli sforzi intersettoriali di città e regioni

Promuovere da vicino un equo accesso all’energia e collaborare con l’amministrazione delle città per la gestione sviluppo suburbano

Prepararsi alla governance dell’aumento della quantità di dati associati ai flussi di energia, per esempio su chi può accedere ai dati, su chi possiede i dati, sulla privacy ecc.

Riprogettare il modello della regolamentazione

Cambiare le regole del gioco, abilitando nuovi ruoli per gli operatori di rete, innovativa e completa integrazione di risorse energetiche decentralizzate, evolvere il modello delle entrate

Promuovere l’innovazione e l’efficienza attraverso una regolamentazione basata sui risultati

Rimuovere il pregiudizio verso le spese in conto capitale consentendo alle alternative senza fili di competere. Integrare le risorse energetiche distribuite (DER) nei mercati e monetizzare i loro servizi

Definire chiaramente il ruolo, il tipo di risorsa e la proprietà dei DER

Consentire un’adeguata progettazione del mercato, consentendo l’aggregazione indipendente e la valutazione basata sulla posizione dei DER.

Modernizzare la pianificazione del sistema

Passaggio da operatori di reti di distribuzione a fornitori di piattaforme di servizi di distribuzione

Rompere i silos normativi (aree geografiche, industrie, settori) attraverso piani integrati

Rassicurare gli investitori chiarendo il percorso di transizione e la tempistica normativa. Usare i segnali di prezzo ridisegnando le strutture dei tassi ed introdurre prezzi dinamici e valutare l’efficacia delle tariffe flessibili della domanda

CASI STUDIO

Vila Olímpia BRASILE

Un tempo quartiere rurale e marginale dell’area metropolitana di San Paolo, Vila Olimpia è diventata conosciuta come la “Silicon Valley” della città ed è un modello per il distretto high-tech all’avanguardia del futuro.

L’azienda italiana Enel ha sviluppato nel Sud il primo Network Digital Twin d’America in partnership con le autorità governative locali e l’Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), l’organismo di regolamentazione nazionale che ha contribuito al finanziamento del progetto. Questo modello Twin simula la rete basata su circa 5.000 sensori installati sulla rete attuale, ciascuno comunicante informazioni sullo stato in tempo reale dell’energia distribuita e stakeholder locali.

Il gemello utilizza l’automazione della rete, intelligenza artificiale, il IoT e modellazione 3D per gestire il sistema e migliorare la qualità del servizio. Ad esempio, facilita le ispezioni di rete – effettuate con l’aiuto della Realtà Aumentata – e passare da manutenzione correttiva, che ripara i problemi, alla manutenzione preventiva, che può individuare un rischio in anticipo ed agire in anticipo.

Le piattaforme digitali creano anche una maggiore consapevolezza dell’energia e del suo utilizzo, efficienza e risparmio. Il gemello funge anche da laboratorio per testare l’interazione della rete, EV punti di ricarica, generazione solare sul tetto, energia fornita da servizi e consumatori.

“Consumer Energy”

Quattro anni fa, Consumers Energy, Michigan’s, il più grande fornitore di energia, faceva affidamento su centrali elettriche che bruciavano combustibili fossili per il 74% dell’elettricità che fornisce a 6,7 ​​milioni dei 10 milioni di residenti dello stato.

La società sta ora intraprendendo un importante lancio di termostati intelligenti e contatori intelligenti – che consentono il monitoraggio e la gestione remota dell’energia al consumo – alla transizione verso una generazione di energia rinnovabile.

Il piano dei consumatori è generare il più della metà della sua elettricità da fonti rinnovabili entro il 2040, aggiungendo sei gigawatt di energia solare (richiedendo 59 miglia quadrate di pannelli solari) ed una più piccola quantità di energia eolica.

Ad oggi, queste innovazioni hanno permesso a Consumers Energy di mandare in pensione sette delle sue centrali elettriche a carbone ed secondo i piani dell’azienda di mandare in pensione i restanti cinque entro il 2040. La transizione, che costerà almeno $ 25 miliardi nel prossimo decennio, permetterà di sostituire le apparecchiature elettriche e a gas obsolete e preparare la rete per più energie rinnovabili, batterie e veicoli elettrici: investimenti di capitale che dovrebbero alla fine aumentare i rendimenti per gli azionisti perché l’energia rinnovabile diventerà sempre di più meno costosa.

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