Centrali elettriche virtuali (VPP) e il futuro della rete intelligente

La maggior parte delle conversazioni sulla transizione dalla generazione di energia da combustibili fossili all'energia solare ed eolica tende a sostituire le centrali elettriche esistenti con centrali elettriche rinnovabili. Tuttavia, la natura modulare della generazione rinnovabile—insieme alle nuove opzioni per i sistemi di accumulo di energia—significa che c'è un'altra opzione: la Centrale Elettrica Virtuale, o VPP.

Il concetto di centrale elettrica virtuale aggrega le risorse energetiche distribuite (DER) per operare come un approvvigionamento energetico coordinato, integrando o persino sostituendo la generazione centralizzata tradizionale. La produzione solare e eolica da generatori residenziali e commerciali può diventare il principale o supplementare fornitore di energia per una rete di utenti.   Tradizionalmente, l'energia elettrica viene fornita alle abitazioni e alle aziende da centrali elettriche centralizzate, distribuita attraverso la rete elettrica. Sebbene ci siano molti giri e svolte lungo il percorso, alla fine si tratta di un affare da centrale a utente. La tecnologia e le infrastrutture emergenti della rete intelligente, che includono attrezzature di misura bidirezionale, consentono ai consumatori di vendere energia alla rete, alleggerendo il carico per i produttori di energia dedicati e guadagnando rimborsi monetari. I consumatori possono anche immagazzinare energia in loco per acquistare e vendere quando conveniente. Sulla remota Isola di Eigg, in Scozia, i sistemi di rete intelligente VPP sono già in uso con case e aziende che coordinano il loro utilizzo per evitare sforzi sulla rete.

Quando si considera l’energia solare domestica e il backup della batteria, un ideale è l’indipendenza energetica totale, con una bolletta mensile di $0. In casi estremi, si potrebbe immaginare di essere completamente scollegati dalla rete, vivendo con le risorse naturali — o, più accuratamente, i raggi del sole.   Il costo per un tale impianto indipendente può essere elevato, e se il tuo equipaggiamento personale si rompe, devi ripararlo per ripristinare l'energia. Dal punto di vista dell'utente, le VPP offrono la maggior parte dei benefici personali di un tale impianto indipendente a un prezzo potenzialmente molto più basso, oltre all’energia di backup dalla rete. Le VPP presentano anche diversi vantaggi a livello sociale rispetto a una struttura centralizzata che utilizza combustibili o persino energia solare.   Considera la modularità del concetto di VPP e che la generazione può avvenire vicino al consumo. Nel modello tradizionale della rete, se c’è un problema con la trasmissione dell’energia in un’area, può facilmente influenzare un’altra posizione geografica. Il concetto di VPP offre opzioni più localizzate per reindirizzare l’energia per mantenere le luci accese, e potrebbe persino comportare minori perdite di trasmissione poiché l’energia viene tipicamente consumata più vicino a dove viene prodotta.   A livello personale, se il tuo equipaggiamento si guasta, la rete e altri DER possono fornire energia di backup, permettendo un approvvigionamento energetico molto solido.   Le centrali elettriche fisiche (a carbone, solari, nucleari o altre) occupano terreni che potrebbero essere utilizzati per foreste gestite, fattorie e parchi. Tuttavia, le VPP sfruttano lo spazio inutilizzato sui tetti per i pannelli solari. I pannelli solari possono anche essere installati sopra le aree di parcheggio esistenti creando il doppio vantaggio di produzione energetica, più deposito di automobili all’ombra. Aggiungere sistemi di accumulo di energia EV e la ricarica in tale scenario migliora ulteriormente il rapporto parcheggio/DER.

Quando si considera l'energia solare domestica e il backup della batteria, un ideale è la totale indipendenza energetica, con una bolletta mensile pari a 0€. In casi estremi, si potrebbe immaginare di essere completamente scollegati dalla rete, vivendo sulla terra—o, più precisamente, con i raggi del sole.   Il costo per un sistema off-grid può essere estremo, e se l'attrezzatura personale si rompe devi ripararla per ripristinare l'energia. Dal punto di vista dell'utente, i VPP offrono la maggior parte dei benefici personali di un tale sistema off-grid a un prezzo potenzialmente molto più basso così come una potenza di backup dalla rete. I VPP presentano anche diversi benefici a livello sociale rispetto a una centrale alimentata a combustibile centralizzato o anche a una struttura alimentata a energia solare.   Considera la modularità del concetto VPP e che la generazione può avvenire vicino al consumo. Nel modello tradizionale della rete elettrica, se c'è un problema con la trasmissione dell'energia in un'area, può facilmente influire su un'altra località geografica. Il concetto VPP offre opzioni più localizzate per reindirizzare l'energia per mantenere le luci accese, e potrebbe persino risultare in minori perdite di trasmissione poiché l'energia viene solitamente consumata più vicino a dove viene prodotta.   A livello personale, se la tua attrezzatura malfunziona, la rete e altri DER possono fornire energia di backup, permettendo un approvvigionamento energetico molto robusto.   Le centrali elettriche fisiche (a carbone, solari, nucleari o altro) occupano terreni che potrebbero altrimenti essere utilizzati per foreste gestite, fattorie e parchi. Tuttavia, i VPP sfruttano spazi sul tetto altrimenti inutilizzati per pannelli solari. Il solare può anche essere installato su aree parcheggio esistenti creando il duplice vantaggio della produzione di energia, più parcheggio auto ombreggiato. Aggiungere sistemi di stoccaggio di energia EV e la ricarica in uno scenario del genere migliora ulteriormente lo scenario di parcheggio/DER.

In uno scenario VPP, considera che è necessaria la coordinazione tra le fonti anche a un livello molto basso, fino a garantire che le frequenze delle linee siano correttamente abbinate. Sono anche necessarie la trasmissione a lungo raggio e la manutenzione complessiva della rete, aspetti che vanno oltre il raggio d'azione dei singoli proprietari di case.
 
L'efficienza sarà fondamentale affinché questo concetto futuro di VPP funzioni bene, potenzialmente sfruttando i transistor SiC, i sensori di corrente, e la comunicazione su linea di alimentazione per mantenere tutto coordinato. Date le esigenze future, si può affermare con sicurezza che le aziende elettriche non spariranno presto, potrebbero semplicemente assumere una forma diversa nei prossimi decenni.