Negli ultimi dieci anni, i pannelli solari sono diventati sempre più convenienti per le case e le piccole imprese. Che si tratti di residenze individuali, comunità o parchi commerciali, l’infrastruttura che fornisce energia per il fabbisogno energetico locale è nota come microrete.
In questo articolo esploreremo le microreti in dettaglio, il loro funzionamento e le applicazioni. Approfondiremo anche i loro vantaggi.
**Cos'è una Microgrid?**
Una microrete è un piccolo sistema energetico localizzato che consente agli edifici o alle comunità di mantenere l'energia elettrica durante le interruzioni. Queste reti possono anche connettersi alla rete principale e assorbire energia quando i pannelli solari non sono sufficienti o si verificano altri problemi.Ciò significa che possono operare come parte di un sistema più ampio pur garantendo indipendenza e stabilità energetica.
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**Come funzionano i sistemi Microgrid?**
Ecco una spiegazione dettagliata di come funzionano le microreti:
1. **Produzione di energia:** le microreti integrano varie risorse energetiche distribuite (DER) per la produzione di energia. Queste risorse includono pannelli solari, turbine eoliche, celle a combustibile, microturbine, generatori diesel e talvolta sistemi combinati di calore ed elettricità (CHP). Questi generatori producono elettricità per soddisfare la domanda del carico collegato.
2. **Stoccaggio dell'energia:** Molte microreti includono sistemi di accumulo dell'energia (ESS) come le batterie. Queste batterie immagazzinano l’energia in eccesso generata durante i periodi di bassa domanda o di elevata produzione di energia rinnovabile. L’energia immagazzinata può quindi essere utilizzata durante i picchi di domanda o quando l’energia rinnovabile non è disponibile.
3. **Sistemi di controllo e gestione:** le microreti si affidano a sistemi avanzati di controllo e gestione per monitorare e ottimizzare il funzionamento dei vari componenti all'interno del sistema. Questi sistemi utilizzano dati in tempo reale sulla produzione, il consumo e lo stoccaggio di energia per gestire il flusso di energia in modo efficiente, garantendo la stabilità e l’affidabilità della microrete.
4. **Connessione alla rete e isolamento:** le microreti in genere si collegano alla rete pubblica principale, consentendo l'ingresso o l'uscita di energia in base alle necessità. Tuttavia, possono anche operare in modo indipendente (in isola) durante le emergenze o quando economicamente vantaggioso. L'isola garantisce l'alimentazione continua ai carichi critici anche durante le interruzioni della rete.
5. **Gestione dei carichi:** le microreti gestiscono la distribuzione dell'energia ai vari carichi collegati al sistema. Le tecniche di gestione del carico, come la risposta alla domanda, la riduzione del carico e la definizione delle priorità del carico, aiutano a ottimizzare l'uso dell'energia e a garantire che i carichi critici ricevano energia quando necessario.
6. **Infrastruttura di comunicazione e controllo:** le microreti si affidano a robuste reti di comunicazione e infrastrutture di controllo per facilitare il monitoraggio e il controllo in tempo reale di DER, stoccaggio di energia e carichi. Questa infrastruttura consente agli operatori di gestire e ottimizzare le operazioni della microrete da remoto.
7. **Integrazione delle energie rinnovabili:** le microreti spesso danno priorità all'integrazione di fonti di energia rinnovabile come quella solare ed eolica. Tecniche di previsione avanzate e algoritmi predittivi aiutano gli operatori ad anticipare la generazione di energia rinnovabile e a ottimizzare la sua integrazione con le operazioni di microrete.
8. **Resilienza e affidabilità:** uno dei principali vantaggi delle microreti è la loro capacità di migliorare la resilienza e l'affidabilità. Integrando diverse fonti energetiche, stoccaggio dell’energia e sistemi di controllo intelligenti, le microreti possono mitigare l’impatto delle interruzioni della rete, ridurre i tempi di inattività e fornire energia ininterrotta a strutture e comunità critiche.
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**Tipi di sistemi microgrid**
I sistemi microgrid possono essere ampiamente classificati in base alla loro configurazione, proprietà e scopo.
**Microgriglie collegate alla rete**
Le microreti collegate alla rete operano accanto alla rete principale. Possono prelevare energia dalla rete, reimmettere l’energia in eccesso nella rete o funzionare autonomamente durante le interruzioni della rete.
Questi sistemi tipicamente combinano energia rinnovabile (ad esempio, solare o eolica) e soluzioni di stoccaggio dell'energia (ad esempio, batterie). La capacità di rivendere l’energia in eccesso alla rete può fornire vantaggi economici, rendendo questi sistemi comuni negli ambienti urbani, negli edifici commerciali e nelle aree residenziali.
**Microreti remote o off-grid**
Le microreti off-grid sono progettate per funzionare indipendentemente dalla rete principale, ideali per aree remote in cui la connettività di rete non è disponibile o inaffidabile. Questi sistemi fanno molto affidamento sull’energia rinnovabile, sui generatori diesel o su una combinazione di entrambi per garantire un’alimentazione elettrica stabile.
Le applicazioni comuni includono villaggi remoti, comunità insulari e basi militari. La sfida principale delle microreti off-grid è garantire la fornitura continua di energia nonostante la variabilità dell’energia rinnovabile, che spesso richiede robuste soluzioni di stoccaggio dell’energia.
**Microgrid ibride**
Le microreti ibride combinano molteplici opzioni di energia e stoccaggio per ottimizzare efficienza, affidabilità e costi.Questi sistemi possono passare da una fonte di energia all’altra in base alla disponibilità e alla domanda, integrando perfettamente energia rinnovabile, combustibili fossili e batterie.
Le microreti ibride sono particolarmente utili nelle aree in cui la fornitura di energia rinnovabile è incoerente o dove l’integrazione di più fonti energetiche può migliorare la resilienza e la stabilità del sistema. Sono spesso utilizzati in applicazioni industriali, grandi campus e aree con esigenze energetiche miste.
**Microreti comunitarie**
Le microreti comunitarie sono progettate per servire comunità specifiche, come quartieri, città o campus. Questi sistemi danno priorità alla produzione e al consumo locale di energia, spesso combinando energia rinnovabile e stoccaggio energetico per migliorare la sostenibilità e la resilienza.
Le microreti comunitarie possono funzionare in modo indipendente o collegarsi alla rete principale, fornendo un’alimentazione elettrica affidabile durante le interruzioni e contribuendo alla sicurezza energetica complessiva della comunità. Aiutano a promuovere l’indipendenza energetica e la sostenibilità locale.
---**Perché abbiamo bisogno delle microreti?**
Queste piccole griglie localizzate servono a vari scopi. Le case che generano energia con pannelli solari fanno parte di una microrete. Fanno parte delle microreti anche le comunità che utilizzano energia rinnovabile e batterie per collegarsi alla rete elettrica. Le aziende che alimentano gli uffici con pannelli solari ed elettrodomestici ad alta efficienza energetica fanno parte delle microreti.
Anche le fonti energetiche alternative su larga scala, come i parchi eolici e gli impianti solari su scala industriale, svolgono un ruolo importante. Sebbene contribuiscano a proteggere l’ambiente, le distanze di trasmissione dell’energia sono spesso molto più lunghe di quelle delle centrali elettriche a combustibili fossili, che possono essere costruite più vicino alla domanda. L’infrastruttura energetica statunitense è vulnerabile e distanze di trasmissione più lunghe possono rappresentare una sfida. La creazione di microreti aiuta ad affrontare il problema della produzione di energia locale.
Durante le interruzioni di corrente diffuse, le microreti diventano ancora più cruciali. Case, aziende e persino università dotate di pannelli solari ed elettrodomestici ad alta efficienza energetica possono mantenere i servizi di base anche quando la rete principale viene a mancare.
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**Guida alla configurazione della microrete**
**Pianificazione**
L'obiettivo principale della pianificazione della microrete è determinare i requisiti, la configurazione e le caratteristiche del sistema di microrete che meglio soddisfano le vostre esigenze energetiche fornendo allo stesso tempo i massimi vantaggi economici e ambientali.
**Installazione dell'attrezzatura**
L’installazione di sistemi energetici di microrete può essere un progetto significativo, che richiede competenze. Quando si installa l'apparecchiatura, tenere presente i seguenti punti:
- Assicurati di avere tutti i permessi e le approvazioni necessarie prima di iniziare qualsiasi lavoro.
- Collaborare con elettricisti qualificati per installare apparecchiature di microrete.
- Seguire tutte le istruzioni del produttore durante l'installazione dell'apparecchiatura.
**Funzionamento e manutenzione**
Come qualsiasi altro sistema energetico, le microreti devono essere regolarmente gestite e mantenute per garantire prestazioni ottimali. Ciò include il monitoraggio e il controllo delle apparecchiature e il monitoraggio della produzione della microrete.
Il funzionamento della microrete può essere manuale o automatizzato. Mentre le prime microreti erano gestite manualmente, l’automazione sta diventando sempre più comune negli ambienti residenziali. L’automazione può aiutare a ottimizzare le operazioni della microrete e a ridurre la necessità dell’intervento umano.
Anche le microreti richiedono una manutenzione regolare. Ciò include attività come la pulizia e la riparazione delle apparecchiature e l'ispezione dei componenti della microrete per garantire un funzionamento regolare e fornire avvisi tempestivi su eventuali problemi. Il moderno monitoraggio del software può anche utilizzare analisi predittive e prescrittive per indicare opportunità di manutenzione anticipata, risparmiando denaro e prevenendo problemi importanti.
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Orario di pubblicazione: 20 luglio 2024
