Smart Gas Grids

Reti intelligenti e autoregolanti

Sistemi attivi che integrano energie di diverso tipo e prendono decisioni in modo autonomo per ottimizzare la distribuzione dell’energia. Le Smart Grids sono un progetto ambizioso grazie al quale, in un futuro molto vicino, l’energia verrà distribuita tramite reti capaci di gestire e regolare in modo istantaneo flussi molteplici, discontinui e bidirezionali.

 

Decarbonizzazione, decentralizzazione, digitalizzazione

Sottoscrivendo il Green Deal l’Unione Europea si è impegnata ad azzerare le proprie emissioni nette di gas a effetto serra entro il 2050, con obiettivi intermedi per il 2030 e 2040. Il piano d’azione prevede sia la promozione di un uso efficiente delle risorse passando a un’economia pulita e circolare, sia il ripristino della biodiversità e la riduzione l’inquinamento.

Le reti intelligenti possono ampiamente contribuire al raggiungimento degli obiettivi europei. Per quanto riguarda la distribuzione di energia elettrica, implementare le Smart Grids significa infatti:

  • sfruttare le tecnologie informatiche per consentire lo scambio di dati e informazioni tra i diversi nodi al fine di ottimizzare i flussi;
  • trasformare il ruolo del consumatore finale da utente passivo a produttore di energia (per esempio, tramite impianti fotovoltaici a tetto) e informatore che aiuta la rete a programmare un utilizzo efficiente evitando picchi di potenza ed eccessi di produzione;
  • massimizzare la sicurezza e azzerare perdite e sprechi, riducendo quindi i consumi;
  • integrare le DER, Distributed Energy Resources, nella rete portando il modello di distribuzione da oligarchico a distribuito. Più i piccoli impianti a fonti rinnovabili si diffondono, più i luoghi di produzione e di consumo dell’energia si avvicinano (arrivando a coincidere in alcuni casi), portando all’abbattimento delle perdite sulle lunghe dorsali di trasmissione.

Reti intelligenti per la distribuzione di energia elettrica e gas

 

Reti digitalizzate e sostenibili per la distribuzione del gas

Pietro Fiorentini è da anni attiva sul fronte della ricerca e dello sviluppo di nuove soluzioni che possano essere impiegate nelle reti intelligenti, in particolare per quelle del gas naturale.

Le reti di distribuzione odierne del gas presentano un limite importante: sono soggette a perdite fisiologiche, in particolare nei punti di giunzione tra tubi e valvole, nel caso in cui si verifichino danni accidentali causati da scavi o automezzi che tamponano un allaccio, oppure a causa della corrosione delle tubature non sufficientemente protette catodicamente.

Le perdite sono direttamente proporzionali alla pressione a cui viene mantenuto il gas per assicurare i corretti standard di qualità del servizio ai punti di consegna e risultano particolarmente pericolose dal punto di vista ambientale. Il gas naturale, infatti, se bruciato è il combustile fossile con l’impatto più contenuto tra quelli attualmente disponibili, mentre se viene diffuso nell’atmosfera senza combustione risulta molto più dannoso della CO2.

Distribuire il gas naturale tramite reti intelligenti e sostenibili significa quindi progettare sistemi caratterizzati da:

  • flessibilità nella gestione di flussi che arrivano da risorse diverse dislocate su molteplici punti di iniezione e dotate di proprietà differenti;
  • capacità di mantenere l’equilibrio all’interno di reti decentralizzate e con flussi bidirezionali;
  • resilienza.

LIFE 13 Green Gas Network

Ad oggi Pietro Fiorentini è già in grado di implementare automazioni che gestiscono in modo dinamico l’intera rete. L’esempio più recente è il progetto LIFE 13 Green Gas Network realizzato in collaborazione con RetiPiù e Terranova, azienda leader nel mercato Energy & Utilities e parte integrante del Gruppo Pietro Fiorentini dal 2011.

Con l’obiettivo di risolvere il problema delle perdite fisiologiche che si verifica nelle reti di distribuzione del gas naturale, è stato sviluppato un sistema composto da un dispositivo fisico e da un’infrastruttura software. Il dispositivo rileva gli andamenti della pressione e reagisce sulla base del profilo di modulazione dinamico preventivamente elaborato da un operatore del centro di controllo. L’operatore ha la possibilità di monitorare l’andamento corrente delle pressioni e di intervenire da remoto attraverso la piattaforma software.

Il risultato è una rete che si autoregola e adatta le pressioni di esercizio in base alle reali esigenze, evitando così il verificarsi di sovrapressioni e limitando le emissioni derivanti dalle perdite fisiologiche.

Il progetto è stato nominato tra i finalisti per la categoria Climate Change dell’edizione 2019 del LIFE Awards, lo strumento con cui l’Unione Europea supporta gli enti nell’azione di salvaguardia del clima e dell’ambiente.

Scarica il Case Study del progetto LIFE 13.

 

Smart Grids e gas rinnovabili

Creare reti intelligenti e sostenibili per la distribuzione del gas significa ideare soluzioni adatte a gestire flussi che derivano da fonti con caratteristiche differenti, quali idrogeno e biometano, e che provengono da luoghi di produzione molteplici e decentralizzati.

Lo scenario che si prospetta è molto complesso e richiede sistemi capaci di assorbire le produzioni locali e mantenere l’equilibrio e l’assetto dell’intera rete.

Smart Grids e gas rinnovabili

 

A questo scopo Pietro Fiorentini ha progettato e sviluppato BiRemi™, la stazione primaria bidirezionale capace di massimizzare la capacità della rete di distribuzione di ricevere gas prodotti da fonti rinnovabili attraverso la reiniezione delle eventuali sovrapproduzioni sulla rete di trasporto.

 

L’approccio sistemico di Pietro Fiorentini

L’implementazione delle reti intelligenti del futuro richiede di proseguire lo sviluppo di sistemi compatibili con fonti rinnovabili e di soluzioni capaci di interagire tra loro.

Di fronte a uno scenario così complesso, Pietro Fiorentini ha scelto di adottare un approccio sistemico, ossia cercare relazioni semplici che interagiscano tra loro creando sistemi resilienti.

Secondo la nostra visione, raggiungere il livello massimo di implementazione delle Smart Gas Grids richiede quattro fasi.

  1. Monitoraggio diffuso, ottenuto grazie all’ampliamento della rete di sensori.
  2. Configurazione con logiche di automazione locale e controllo da remoto per bilanciare in modo dinamico l’assetto della rete.
  3. Tramite l’aggregazione e l’analisi dei dati raccolti, previsioni e azioni di ottimizzazione che sfruttano tecnologie di intelligenza artificiale.
  4. Adozione di sistemi totalmente autonomi, integrati e resilienti che rispondono a logiche di smart energy e smart city.

Se le prime due fasi possono ormai dirsi completate, l’impegno di Pietro Fiorentini è ora rivolto ai passaggi successivi. L’obiettivo finale è raggiungere un’integrazione completa tra le reti di distribuzione del gas in tutte le sue forme.

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