Cos'è una microrete e come funziona?

Nel mondo moderno, l'elettricità è diventata il bisogno più essenziale della nostra vita quotidiana. Tuttavia, la rete elettrica primaria non è sempre affidabile. Può interrompersi durante temporali, blackout o problemi tecnici. In questi momenti, una microrete offre la soluzione perfetta. Ma vi siete mai chiesti: cos'è una microrete e come funziona? Capire come funziona una microrete è essenziale. 

Ci aiuta a capire perché sta diventando una soluzione così potente per un'energia affidabile e pulita. Una microrete è essenzialmente una versione più piccola della rete elettrica tradizionale. Offre maggiore flessibilità e indipendenza. Se non hai familiarità con il sistema delle microreti, non preoccuparti! Questa guida analizzerà più da vicino le microreti, i loro componenti e il loro funzionamento. Quindi, iniziamo!

Cos'è una microrete?

 

Cerchiamo innanzitutto di capire in termini semplici la definizione di microrete!

Una microrete è un piccolo sistema energetico. Questo sistema produce e distribuisce elettricità a un'area locale. Può interagire con la rete elettrica principale o funzionare autonomamente quando necessario. Le microreti utilizzano diverse fonti, come pannelli solari e generatori, oltre a batterie per l'accumulo. 

Per capirlo meglio, pensiamo prima alla rete elettrica principale che utilizziamo ogni giorno. Copre vaste aree, trasportando energia da centrali elettriche lontane. Giusto? Tuttavia, una microrete si concentra su un'area più piccola e genera elettricità più vicino alle persone che la utilizzano. Questo la rende più affidabile, soprattutto in caso di emergenza, quando la rete principale si guasta.

Una delle caratteristiche principali di una microrete è la sua flessibilità. Può connettersi alla rete primaria e utilizzarne il supporto quando necessario. Tuttavia, può anche passare alla "modalità isola" e funzionare in modo indipendente. Ad esempio, se un temporale interrompe l'alimentazione della rete centrale, la microrete può mantenere accese luci ed elettrodomestici. 

Le microreti non si limitano a un'unica fonte energetica. Possono utilizzare un mix di pannelli solari, turbine eoliche, generatori diesel o persino piccoli impianti idroelettrici. Tuttavia, in molte parti del mondo, oggi le microreti solari stanno diventando la scelta più diffusa. Perché? Perché forniscono energia pulita, rinnovabile ed economicamente vantaggiosa. 

 

Componenti principali di una microrete

Un sistema di microrete è composto da diverse parti chiave che lavorano insieme per generare energia. Esploriamo quindi le parti principali di una microrete solare.

• Fonti di generazione di energia: È da qui che proviene l'elettricità. In molte microreti moderne, i pannelli solari sono la fonte primaria. Tuttavia, possono essere utilizzate anche altre fonti, come turbine eoliche, generatori diesel o piccoli impianti idroelettrici. Il ruolo della fonte di generazione è quello di produrre elettricità sufficiente a soddisfare il fabbisogno dell'area servita dalla microrete. 

• Sistema di accumulo di energia: Come sapete, il sole non splende sempre. Pertanto, le microreti hanno bisogno di un modo per accumulare energia elettrica in eccesso per un uso successivo. È qui che entrano in gioco le batterie. Le batterie immagazzinano energia durante i periodi di alta produzione. Tuttavia, la rilasciano quando la domanda è alta o quando la produzione è bassa. Senza un soluzione di accumulo di energia, una microrete non sarebbe affidabile.

• Rete di distribuzione: L'elettricità generata e immagazzinata deve raggiungere gli utenti. Questo avviene attraverso il sistema di distribuzione. Questo sistema comprende cavi, trasformatori e interruttori che trasportano l'elettricità dalla fonte ai consumatori. In una microrete, il sistema di distribuzione è più piccolo e localizzato. Questo lo rende più veloce e facile da gestire.

• Sistema di controllo: Una microrete necessita di un sistema innovativo per gestire il flusso di energia elettrica. Il sistema di controllo è come il cervello. Decide quando utilizzare l'energia solare, quando attingere alle batterie e quando passare a fonti di riserva. Aiuta anche la microrete a capire se rimanere connessa alla rete principale o operare in modo indipendente. 

• Carichi: Infine, l'elettricità prodotta deve avere uno scopo. I "carichi" sono i dispositivi e i luoghi che utilizzano l'elettricità. In una microrete solare, i carichi possono includere abitazioni, scuole, ospedali, negozi o industrie.

Come funziona una microrete?: Guida passo passo! 

Come ho accennato in precedenza, una microrete solare è locale e flessibile. Questo sistema funziona generando elettricità vicino alle persone che ne hanno bisogno. Per questo motivo, la microrete funziona in modo leggermente diverso dalle grandi reti tradizionali. Vediamo quindi nel dettaglio come funziona effettivamente una microrete solare. 

Fase 1: Generazione di elettricità

Il primo passo in una microrete è la produzione di elettricità. Senza generazione, il sistema non può funzionare. Quindi, come si genera elettricità? In realtà, in una microrete solare, la luce solare colpisce un pannello solare, che contiene minuscole particelle di energia chiamate fotoni. Questi fotoni colpiscono la superficie del pannello solare. Questa superficie è composta da un materiale speciale chiamato semiconduttore (silicio). 

All'interno del pannello solare, questi fotoni eccitano gli elettroni nel silicio e iniziano a muoversi. Una volta che questi elettroni iniziano a muoversi, creano una corrente elettrica. Inizialmente, la corrente prodotta è corrente continua (CC). Ma la maggior parte delle nostre case e dei nostri elettrodomestici funziona a corrente alternata (CA). Pertanto, la microrete solare utilizza un dispositivo chiamato inverter per microrete per convertire la corrente continua in corrente alternata.

Fase 2: Fornitura di energia agli utenti locali

Una volta prodotta l'elettricità in una microrete, il compito successivo è distribuirla in modo sicuro ai consumatori. Questo processo è chiamato distribuzione dell'energia. Ciò avviene attraverso piccole linee di distribuzione locali all'interno della microrete. Queste linee si collegano ad abitazioni, uffici, ospedali e altri luoghi, a seconda di dove è installata la microrete. L'energia in una microrete non deve percorrere lunghe distanze.

Pertanto, si verificano minori perdite di energia, il che rende il sistema più affidabile ed economico. Un altro vantaggio significativo è che la microrete può bilanciare domanda e offerta di energia. COME? Durante il giorno, i pannelli solari possono produrre elettricità extra. Tale energia può essere immediatamente utilizzata dalle abitazioni locali o immagazzinata in batterie per l'uso notturno.

Fase 3: Immagazzinare energia extra

Quando una microrete genera più elettricità di quanta ne consumino le persone in quel momento, l'energia in eccesso non viene sprecata. Anzi, viene immagazzinata per un uso successivo. Questo è molto importante perché la domanda di energia varia nel corso della giornata. Ad esempio, durante il giorno i pannelli solari possono produrre molta elettricità. Tuttavia, di notte non c'è luce solare.

Quindi, senza l'accumulo di energia tramite batterie, quell'energia extra durante il giorno andrebbe persa. Il modo più comune per immagazzinare l'elettricità in una microrete è tramite batterie. Queste raccolgono l'energia aggiuntiva e la conservano al sicuro fino al momento del bisogno. In seguito, quando la domanda aumenta, l'elettricità immagazzinata può essere reimmessa nel sistema. Questo rende l'intera microrete solare più affidabile e stabile.

Fase 4: Utilizzo dell'energia immagazzinata quando necessario

Una volta che l'energia extra è immagazzinata in modo sicuro nelle batterie, diventa una fonte di alimentazione di riserva utilizzabile in qualsiasi momento. Quindi, quando la rete principale si guasta, l'energia immagazzinata può essere rilasciata per soddisfare la domanda. COME? In pratica, l'elettricità viene immagazzinata nelle batterie sotto forma di energia chimica. Quando l'energia immagazzinata è necessaria, la batteria subisce una reazione chimica inversa.

Gli elettroni vengono rilasciati e rifluiscono attraverso un circuito esterno. Questo flusso di elettroni è ciò che chiamiamo corrente elettrica. In parole povere, la batteria trasforma l'energia chimica in energia elettrica per alimentare i dispositivi. Ma, come ho detto prima, questa corrente è solitamente corrente continua (CC). Quindi, una inverter ibrido converte l'elettricità nella forma corretta (CA).

Fase 5: Controllo e commutazione intelligenti

L'ultimo passaggio del funzionamento di una microrete riguarda la gestione del sistema. Questo avviene tramite un dispositivo chiamato microgrid controller. Il controller monitora costantemente la produzione, l'accumulo e l'utilizzo dell'elettricità. Ad esempio, i pannelli solari producono molta energia durante il giorno. 

Il controller può indirizzarne una parte per caricare le batterie. Più tardi, di notte, passa automaticamente all'utilizzo dell'energia accumulata nelle batterie. Questo processo avviene in modo fluido e senza alcun intervento manuale. Un altro compito importante del controller è la commutazione tra la rete principale e la microrete. 

Quando la rete principale funziona normalmente, la microrete rimane spesso connessa e condivide l'elettricità. Ma in caso di blackout, il sistema di controllo si disconnette rapidamente (questo fenomeno è chiamato "islanding"). Questo garantisce che la microrete funzioni autonomamente. Una volta ripristinata la rete principale, il sistema di controllo si ricollega in sicurezza. 

Vantaggi delle microreti

Le microreti offrono numerosi vantaggi alle comunità e persino ai Paesi. Non servono solo a produrre elettricità, ma anche a rendere l'energia più affidabile e conveniente. Analizziamo alcuni dei vantaggi più comuni offerti da una microrete solare.

1- Alimentazione affidabile

Uno dei vantaggi più significativi delle microreti è che forniscono elettricità anche in caso di guasto della rete elettrica primaria. Ad esempio, durante blackout, tempeste o calamità naturali, la rete primaria spesso si interrompe. In questi casi, la microrete si disconnette dalla rete primaria e continua a funzionare autonomamente. Questo le rende particolarmente utili per ospedali, scuole e centri di emergenza.

2- Energia pulita e verde

Le microreti utilizzano spesso fonti rinnovabili come pannelli solari o turbine eoliche. Queste fonti non inquinano l'ambiente come i combustibili fossili. Facendo maggiore affidamento sull'energia pulita, le microreti contribuiscono a ridurre le emissioni di carbonio. Questo rende l'aria più pulita da respirare, il che è positivo sia per il pianeta che per la salute pubblica.

3- Indipendenza energetica

Con una microrete, le comunità non devono dipendere solo dalla rete elettrica centrale. Possono generare e controllare la propria elettricità localmente. Questo garantisce loro maggiore indipendenza e controllo sul proprio futuro energetico. Per villaggi remoti, isole o basi militari, questa indipendenza può rappresentare un punto di svolta.

4- Flessibilità e scalabilità

Flessibilità significa che una microrete può essere progettata in molti modi diversi. Ad esempio, una microrete alimentata a energia solare potrebbe utilizzare solo pannelli solari e batterie. Un'altra, invece, potrebbe combinare generatori solari, eolici e diesel. Può essere personalizzata per esigenze diverse. In parole povere, la microrete si adatta a diverse situazioni.

Scalabilità significa che una microrete può crescere o ridursi nel tempo. Supponiamo che un piccolo villaggio inizi con solo pochi pannelli solari e batterie. Con l'aumento della popolazione o del fabbisogno di elettricità, la microrete può essere ampliata. COME? È possibile aggiungere più pannelli solari, più batterie o persino nuove fonti come le turbine eoliche. 

5- Risparmio sui costi

Come sapete, le microreti utilizzano energie rinnovabili e immagazzinano l'elettricità in eccesso nelle batterie. Questo riduce la dipendenza dai costosi combustibili fossili, con conseguente risparmio sui costi. Inoltre, come ho detto sopra, vengono utilizzate localmente con piccole linee di distribuzione. Questo riduce la perdita di energia che si verifica tipicamente a causa dei lunghi spostamenti. Di conseguenza, la microrete genera elettricità in modo più efficiente e riduce i costi. 

Conclusione 

Una microrete è più di un semplice piccolo sistema elettrico. È un modo intelligente per produrre, immagazzinare e utilizzare l'elettricità più vicino a dove le persone ne hanno bisogno. A differenza della grande rete centrale, offre alle comunità locali il controllo sulla propria energia. In questo articolo ho parlato di tutto ciò che riguarda le microreti, dal loro funzionamento ai loro vantaggi. 

Ad esempio, le microreti funzionano in modo graduale. Queste microreti di energia rinnovabile producono elettricità utilizzando pannelli solari o turbine eoliche. Questo sistema di microreti immagazzina l'energia in eccesso nelle batterie e la distribuisce alle abitazioni e alle aziende vicine. Inoltre, i suoi vantaggi sono evidenti. Mentre il mondo si muove verso soluzioni più ecologiche, offrono stabilità e sostenibilità.