Grazie alla combinazione di veicoli elettrici, batterie e dispositivi domestici intelligenti, i VPP possono contribuire a rendere la rete più pulita ed efficiente.
Per più di un secolo, l’immagine prevalente delle centrali elettriche è stata caratterizzata da imponenti ciminiere, interminabili treni a carbone e rumorose turbine rotanti. Ma le centrali che alimenteranno il nostro futuro avranno un aspetto radicalmente diverso, anzi, molte potrebbero non avere affatto una forma fisica. Benvenuti nell’era delle centrali elettriche virtuali (VPP).
Il passaggio da fonti energetiche convenzionali come il carbone e il gas ad alternative rinnovabili variabili come il solare e l’eolico significa che il modo in cui gestiamo il sistema energetico da decenni sta cambiando.
Sia i governi che le aziende private contano ora sul potenziale dei VPP per contribuire a mantenere bassi i costi e impedire che la rete sia sovraccaricata.
Ecco cosa c’è da sapere sui VPP e perché potrebbero essere la chiave per aiutarci a mettere in rete più energia pulita e poterne accumulare di più.
Cosa sono le centrali elettriche virtuali e come funzionano?
Una centrale elettrica virtuale è un sistema di risorse energetiche distribuite, come pannelli solari sui tetti, caricatori di veicoli elettrici e scaldabagni intelligenti, che lavorano insieme per bilanciare la domanda e l’offerta di energia su larga scala. Di solito sono gestite da aziende di servizi pubblici locali che supervisionano questo bilanciamento.
Secondo Rudy Shankar, direttore del dipartimento di Ingegneria dei sistemi energetici della Lehigh University, un VPP è un modo per “mettere insieme” un portafoglio di risorse che può aiutare la rete a rispondere a un’elevata domanda di energia, riducendo al contempo l’impronta di carbonio del sistema energetico.
La natura “virtuale” dei VPP deriva dalla mancanza di una struttura fisica centrale, come una tradizionale centrale a carbone o a gas. Generando elettricità e bilanciando il carico energetico, le batterie e i pannelli solari aggregati svolgono molte delle funzioni delle centrali elettriche tradizionali.
Hanno anche vantaggi unici.
Kevin Brehm, dirigente del Rocky Mountain Institute che si occupa di elettricità senza emissioni di carbonio, afferma che paragonare i VPP alle centrali tradizionali è un'”analogia utile”, ma i VPP “fanno alcune cose in modo diverso e quindi possono fornire servizi che le centrali elettriche tradizionali non possono fornire”.
Una differenza significativa è la capacità dei VPP di modellare l’uso dell’energia da parte dei consumatori in tempo reale. A differenza delle centrali elettriche convenzionali, i VPP possono comunicare con le risorse energetiche distribuite e consentire agli operatori di rete di controllare la domanda degli utenti finali.
Ad esempio, i termostati intelligenti collegati alle unità di condizionamento dell’aria possono regolare le temperature domestiche e gestire la quantità di elettricità consumata dalle unità. Nelle calde giornate estive, questi termostati possono pre-raffreddare le case prima delle ore di punta, quando l’uso dell’aria condizionata aumenta. Scaglionare gli orari di raffreddamento può aiutare a prevenire bruschi picchi di domanda che potrebbero sovraccaricare la rete e causare interruzioni. Allo stesso modo, i caricabatterie per veicoli elettrici possono adattarsi ai requisiti della rete, fornendo o utilizzando elettricità.
Queste fonti di energia distribuita si collegano alla rete attraverso tecnologie di comunicazione come Wi-Fi, Bluetooth e servizi cellulari. In totale, l’aggiunta di VPP può aumentare la resilienza complessiva del sistema. Coordinando centinaia di migliaia di dispositivi, i VPP hanno un impatto significativo sulla rete: modellano la domanda, forniscono energia e mantengono il flusso di elettricità in modo affidabile.
Quanto sono diffusi i VPP oggi?
Fino a poco tempo fa, i VPP venivano utilizzati soprattutto per controllare l’uso di energia da parte dei consumatori. Ma grazie all’evoluzione della tecnologia solare e delle batterie, le utility possono ora utilizzarli per fornire elettricità alla rete quando necessario.
Negli Stati Uniti, il Dipartimento dell’Energia stima la capacità dei VPP a circa 30-60 gigawatt. Ciò rappresenta circa il 4%-8% della domanda di picco di elettricità a livello nazionale, una frazione minore del sistema complessivo. Tuttavia, alcuni Stati e aziende di servizi pubblici si stanno muovendo rapidamente per aggiungere altri VPP alle loro reti.
Green Mountain Power, la più grande azienda di servizi pubblici del Vermont, ha fatto notizia l’anno scorso quando ha ampliato il suo programma di batterie domestiche sovvenzionate. I clienti hanno la possibilità di affittare una batteria domestica Tesla a un prezzo scontato o di acquistarne una propria, ricevendo un’assistenza fino a 10.500 dollari, se accettano di condividere l’energia immagazzinata con l’azienda elettrica, come richiesto. La Vermont Public Utility Commission, che ha approvato il programma, ha dichiarato che può anche fornire energia di emergenza durante le interruzioni.
In Massachusetts, tre aziende di servizi pubblici (National Grid, Eversource e Cape Light Compact) hanno implementato un programma VPP che paga i clienti in cambio del controllo delle batterie domestiche da parte dell’azienda.
Nel frattempo, in Colorado si sta cercando di lanciare il primo sistema di VPP dello Stato. La Commissione per i servizi pubblici del Colorado sta sollecitando Xcel Energy, la più grande azienda di servizi pubblici, a sviluppare un sistema pilota di VPP pienamente operativo entro l’estate.
Perché i VPP sono importanti per la transizione verso l’energia pulita?
Gli operatori di rete devono soddisfare il “carico di punta” annuale o giornaliero, il momento di massima richiesta di elettricità. Per farlo, spesso ricorrono all’utilizzo di impianti “peaker” a gas, che rimangono inattivi per la maggior parte dell’anno e che possono essere accesi nei momenti di maggiore richiesta. I VPP ridurranno la dipendenza delle reti da questi impianti.
Attualmente il Dipartimento dell’Energia mira a espandere la capacità nazionale di VPP a 80-160 GW entro il 2030. Ciò equivale all’incirca a 80-160 impianti a combustibile fossile che non dovranno essere costruiti, afferma Brehm.
Molte utility sostengono che i VPP possono ridurre le bollette energetiche per i consumatori, oltre a ridurre le emissioni. Le ricerche suggeriscono che sfruttare le fonti distribuite durante i picchi di domanda è fino al 60% più conveniente che affidarsi alle centrali a gas.
Un altro vantaggio significativo, anche se meno tangibile, dei VPP è che incoraggiano le persone a partecipare maggiormente al sistema energetico. Di solito i clienti si limitano a ricevere elettricità. In un sistema di VPP, i clienti consumano energia e la restituiscono alla rete. Questo doppio ruolo può migliorare la loro comprensione della rete e farli investire maggiormente nella transizione verso l’energia pulita.
Qual è il prossimo passo per i VPP?
Secondo il Dipartimento dell’Energia, la capacità delle fonti energetiche distribuite si sta espandendo rapidamente, grazie all’adozione diffusa di veicoli elettrici, stazioni di ricarica e dispositivi domestici intelligenti. La connessione di queste fonti ai sistemi di VPP aumenta la capacità della rete di bilanciare la domanda e l’offerta di elettricità in tempo reale. Secondo Shankar, una migliore intelligenza artificiale può anche aiutare i VPP a diventare più abili nel coordinare diversi asset.
Anche le autorità di regolamentazione stanno salendo a bordo. La National Association of Regulatory Utility Commissioners ha iniziato a organizzare seminari e workshop per educare i suoi membri sui VPP e su come implementarli nei loro Stati. La Commissione per l’energia della California è pronta a finanziare una ricerca per esplorare i benefici dell’integrazione dei VPP nel suo sistema di rete. Questo tipo di interesse da parte dei regolatori è nuovo ma promettente, afferma Brehm.
Rimangono comunque degli ostacoli. L’iscrizione a un VPP può essere fonte di confusione per i consumatori, perché il processo varia a seconda degli Stati e delle aziende. Semplificare il processo aiuterà le aziende a sfruttare al meglio le risorse energetiche distribuite, come i veicoli elettrici e le pompe di calore. Standardizzare la diffusione dei VPP può anche accelerarne la crescita a livello nazionale, rendendo più facile replicare i progetti di successo nelle varie regioni.
“È una questione di politica”, dice Brehm. “La tecnologia è già pronta. Stiamo continuando a imparare come implementare al meglio queste soluzioni e come interfacciarci con i consumatori”.
