L’evoluzione delle tecnologie, la convergenza e l’integrazione delle network industries (energia, trasporti, telecomunicazioni), nonché la spinta delle politiche per la sostenibilità e il clima, abbinata al cambiamento degli stili di vita e di consumo, aprono nuove e sostanziali prospettive lungo le diverse fasi della catena del valore della filiera energetica e abilitano nuove soluzioni integrate e “intelligenti” per ottimizzare le risorse e generare vantaggi di sistema.

Come noto, le smart grid sono concepite per essere reti capaci di trasmettere e distribuire elettricità in modo controllato dal punto di generazione ai consumatori attivi, siano essi prosumer o consumatori in grado di modificare i propri profili in modo automatico e dinamico. In altri termini, la smart grid consente di ottimizzare il comportamento di tutti gli utenti connessi, che si tratti di generatori, punti di prelievo oppure punti con presenza di generazione e prelievo. Così facendo, la rete intelligente garantisce alti livelli di sicurezza, continuità e qualità della distribuzione, con notevoli vantaggi dal punto di vista economico. Il demand response, insieme ad altre soluzioni e tecnologie smart, promuovendo l’interazione del sistema di trasmissione con il consumatore, può generare importanti benefici per gli operatori del sistema sia in termini di funzionamento del sistema che di espansione ed efficienza del mercato.

Perché è sempre più necessaria l’integrazione di soluzioni smart?

L’elettrificazione dei consumi finali è un processo in corso già oggi e che subirà una forte accelerazione negli anni a venire. Nello studio “Electrify 2030”, realizzato da The European House – Ambrosetti e presentato in anteprima al Forum di Cernobbio lo scorso settembre, abbiamo mostrato come gli scenari di evoluzione individuino un potenziale di elettrificazione che può essere attivato nel nostro Paese da qui al 2030, compreso in un range tra i 3 e i 9 punti percentuali: un valore estremamente consistente.

Trend storico e potenziale di elettrificazione al 2030

Fonte: elaborazione The European House – Ambrosetti

In questo processo, le città hanno un ruolo cruciale grazie al potenziale di elettrificazione esistente nei trasporti (stimiamo dai 5 agli 8 punti percentuali di crescita al 2030) e negli edifici (secondo le nostre previsioni tra i 6 e gli 8 punti percentuali di crescita con lo stesso orizzonte temporale). Data l’elevata età del patrimonio immobiliare italiano (circa 8 milioni di edifici costruiti prima del 1980, oltre il 65% dello stock totale) e i consumi energetici del settore residenziale in netta controtendenza rispetto agli altri maggiori Paesi europei (+0,2% nel periodo 1990-2015 a fronte di   -4,5% in Spagna, -10,9% in Francia e -16,8% in Germania), la crescita dell’elettricità nei consumi finali è, inoltre, un’occasione per un salto di qualità nella promozione dell’efficienza energetica nel nostro Paese.

Variazione dei consumi energetici finali nel settore residenziale in Italia e in alcuni paesi europei (% 2006-2015)

Fonte: elaborazione The European House – Ambrosetti su dati Eurostat

Per poter consentire alla crescita dell’elettrificazione di dispiegare tutti i suoi vantaggi in termini di efficienza energetica è, però, necessario sfruttare tutte le leve tecnologiche legate alla digitalizzazione con indubbi vantaggi anche sul livello di controllabilità dinamica delle reti. Modelli tecnologici futuribili, quali quelli che coniugano soluzioni Internet of Things e blockchain, potranno consentire, infatti, non solo di ottimizzare i prelievi energetici, ma anche di incrementare le capacità di routing dei flussi energetici sulla rete, permettendo la nascita di nuovi modelli per il mantenimento dello stato di equilibrio e sicurezza del sistema elettrico. In altri termini, l’elettrificazione è un processo in atto che diventerà ancora più importante nei prossimi anni, motivo per cui si rende necessario un pieno upgrade infrastrutturale, regolatorio e di mercato verso la smart grid. In questo rinnovato contesto, l’ottimizzazione della nuova interazione tra consumatori finali e rete, attraverso dispositivi di rete dotati di intelligenza e connettività proprie, possono consentire di ottenere significativi benefici in termini di sicurezza della distribuzione e di efficienza energetica.

Che cosa abilita questa evoluzione della distribuzione?

La smart grid da un lato rende disponibili diverse opzioni per la promozione dell’efficienza energetica, dall’altro abilita la definizione di nuove relazioni tra consumatore e operatori di rete.

Lato efficienza energetica, il Demand Side Management (DSM) consente di gestire in modo efficiente i consumi di un determinato sito monitorando e gestendo le performance in tempo reale così da modificare le caratteristiche del consumo di energia elettrica e rispondere in maniera più efficiente ed efficace alle esigenze dei consumatori. Attraverso l’analisi e il monitoraggio dei consumi, si incentivano quindi gli utenti finali ad adottare comportamenti che consentano una maggiore efficienza energetica.

Per quanto concerne la partecipazione attiva dei consumatori, si fa invece riferimento ai diversi modelli di demand response, i quali consentono al consumatore finale di adottare comportamenti di consumo in risposta a segnali di prezzo forniti dal mercato. Ciò può contribuire alla riduzione di alcuni dei problemi di rete che si stanno venendo a creare dalla sempre più massiccia diffusione delle fonti non programmabili.

In sostanza DSM e demand response, una volta compresi a fondo i relativi vantaggi e limiti, possono essere complementari consentendo di gestire al meglio il passaggio ad un sistema energetico fortemente distribuito e con un ruolo crescente delle fonti rinnovabili a carattere intermittente. Se da un lato, quindi, la digitalizzazione delle reti e dei sistemi di consumo consente di dare nuova spinta all’efficienza energetica, dall’altro permette di sfruttare appieno tutta la flessibilità che la smart grid abilita.

Con riferimento alla relazione tra smart grid e demand response, si capisce pertanto come la prima sia il fattore abilitante che consente di dispiegare modelli di demand response su larga scala. Tra questi, il Vehicle-to-Grid è sicuramente quello di maggiore interesse e con il più alto potenziale atteso perché consente di sfruttare il veicolo elettrico o ibrido-elettrico (BEV e PHEV) parcheggiato per immettere energia in rete, contribuendo a stabilizzarla. Questi modelli dovranno quindi essere integrati per assicurare un efficace funzionamento della rete e garantirne il relativo bilanciamento, anche attraverso l’integrazione di sistemi di accumulo con capacità sempre maggiore. In questo rinnovato contesto, i servizi di rete forniti potranno fare leva su più efficaci protocolli Demand Side Management in cui i consumatori attivi potranno modificare i loro profili di prelievo e di immissione a fronte di segnali di prezzo e/o incentivi economici.

Che cosa serve per valorizzare al massimo questa opportunità?

Crescita dell’elettrificazione, investimenti in efficienza energetica e connettività, con i relativi impatti sulla rete descritti in precedenza, stanno fornendo leve addizionali per permettere al settore elettrico di proseguire sul percorso di decarbonizzazione. Tre aspetti sono quindi fondamentali per una piena valorizzazione delle opportunità che si aprono dalla possibile integrazione di smart grid e DSM/demand response.

Il primo è l’evoluzione dei modelli di business degli operatori che avranno la possibilità di rinnovarsi in un’ottica digitale, estendendo gli spazi per il proprio business. Nell’ottica di sviluppare le opzioni di demand response e, in generale, di un ruolo attivo del consumatore, Terna ha definito le procedure per l’avvio di progetti pilota che riguardano l’apertura del Mercato dei Servizi di Dispacciamento relativamente alle unità in consumo e alla generazione distribuita e non programmabile. La sfida qui è duplice: da un lato, è necessario integrare sempre nuovi meccanismi di mercato evoluti rispetto alle attuali forme energy only; dall’altro lato serve una progettazione di sistemi smart che consentano di migliorare l’interpretazione delle dinamiche della domanda. In quest’ottica le evoluzioni del machine learning e dell’Intelligenza Artificiale promettono di essere un vero e proprio game changer. Il tutto potrà essere abilitato – e questo è il secondo elemento necessario – solamente favorendo l’emergere di nuove figure di mercato quali i Balancing Service Provider che facciano da aggregatori di risorse distribuite sulla base di nuovi modelli di business capaci di creare valore per il cliente finale. Ciò sarà possibile, infine, se si darà accelerazione al percorso di evoluzione del mercato elettrico, per consentire una più efficiente valorizzazione delle opportunità che stanno emergendo e valorizzando il consumatore come operatore attivo sul mercato.

*Lorenzo Tavazzi (Responsabile Scenari e Intelligence, The European House – Ambrosetti) e Alessandro Viviani (Consultant, The European House – Ambrosetti)