Come può un distretto intelligente coordinare energia, mobilità e utilities?

In un distretto, sistemi progettati separatamente finiscono per appoggiarsi l’uno sull’altro. La ricarica dei veicoli elettrici aumenta la domanda elettrica del sito. Una rete di calore condivisa serve edifici con orari di funzionamento diversi. Le consegne e i servizi competono per l’accesso e lo spazio pubblico, e le infrastrutture idriche e di drenaggio sono condivise da tutti.

Il loro coordinamento inizia con il rendere visibili tali dipendenze e con il concordare in anticipo chi può decidere cosa, entro quali limiti. Se ben fatto, il coordinamento sfrutta meglio la capacità e appiattisce i picchi. Non può creare capacità che non sia fisicamente presente e funziona solo se ogni proprietario di asset accetta il ruolo che gli viene chiesto di svolgere.

Pertanto l’opportunità digitale deve essere valutata insieme ai vincoli fisici e agli accordi commerciali, e si dovrebbe sperimentare un unico servizio coordinato prima che qualcuno costruisca una piattaforma intersettoriale.

Dove un sistema ne influenza un altro

Il primo passo è un elenco dei luoghi in cui il funzionamento di un sistema ne influenza un altro.

Il teleriscaldamento dimostra quanto possano essere stretti questi accoppiamenti. Lo Smart Cities Marketplace della Commissione Europea descrive come le reti si sono evolute verso schemi a temperatura più bassa che riducono le perdite di distribuzione e rendono le fonti rinnovabili più facili da usare, con una gestione intelligente che ne supporta il funzionamento. Ma una rete a temperatura più bassa dipende dal fatto che i controlli degli edifici collegati e le unità di interfaccia termica funzionino come previsto. La Heat Network Optimization Guide (2023) del governo britannico tratta le temperature di ritorno elevate come un sintomo di un flusso incontrollato nel sistema e le temperature di ritorno più basse come una condizione per basse perdite di calore. Gli edifici che restituiscono acqua più calda del previsto minano l’efficienza che la rete avrebbe dovuto raggiungere.

Quanta flessibilità ha realmente ogni asset

Ogni risorsa che potrebbe prendere parte al coordinamento necessita di un breve profilo. Dovrebbe nominare il proprietario e l'operatore e quantificare la flessibilità disponibile: quanto carico può essere spostato, per quanto tempo e con quale frequenza. Dovrebbe anche registrare l'obbligo di servizio che limita tale flessibilità, siano essi gli impegni di comfort dei residenti, le condizioni ambientali di un laboratorio o la necessità di un pendolare di un'auto carica al mattino. E dovrebbe dire chi può richiedere una modifica, chi può rifiutarla e a cosa ricorre l’asset se si perde il segnale di coordinamento.

I profili differiranno enormemente. Una casa di cura può avere pochissima tolleranza per i cambiamenti di comfort, mentre il parcheggio notturno per veicoli elettrici di un ufficio può avere una grande flessibilità.

Prima la modalità consultiva, poi l'automazione

Il coordinamento può essere consultivo, con gli operatori che ricevono informazioni e decidono autonomamente, oppure automatizzato entro limiti concordati. Un distretto solitamente è meglio servito avviando in modalità consultiva e introducendo l'automazione solo dove i limiti e le responsabilità sono ben compresi.

I servizi automatizzati necessitano di specifiche più complete. Deve stabilire quali informazioni fornisce ciascuna parte e con quale frequenza, e l'orizzonte decisionale, se la programmazione è day-ahead (il giorno prima), hour-ahead (l'ora prima) o in tempo reale. Deve definire i limiti entro i quali una richiesta centrale viene eseguita automaticamente, come vengono risolti i conflitti e come un partecipante rinuncia quando le condizioni locali lo richiedono. Soprattutto, i risultati dovrebbero essere verificati al misuratore.

Il lavoro Grid-interactive Efficient Buildings di US Department of Energy inquadra gli edifici come risorse energetiche flessibili, combinando efficienza e flessibilità della domanda con controlli e comunicazioni intelligenti. Lo stesso ragionamento si applica a scala distrettuale, con l’ulteriore necessità di accordi tra proprietari.

Regole commerciali e normative di base

I servizi energetici condivisi comprendono la misurazione, la fatturazione, gli accordi di connessione alla rete e, in alcuni casi, la regolamentazione della fornitura di energia che dipende dal Paese e dalle parti coinvolte. Nell’UE, la rifusione della Direttiva sulla prestazione energetica nell’edilizia (Direttiva (UE) 2024/1275) impone agli Stati membri di garantire che i punti di ricarica che impone negli edifici siano in grado di effettuare una ricarica intelligente e, ove appropriato, una ricarica bidirezionale. Le norme nazionali e i requisiti dell'operatore di rete determinano ciò che è consentito. Si tratta di input progettuali, da concordare preventivamente con gli specialisti di riferimento; lasciati fino a dopo l'installazione, diventano problemi.

Un servizio alla volta

Il primo servizio coordinato dovrebbe avere un titolare chiaro, prestazioni misurabili e un vincolo reale da gestire; La ricarica dei veicoli elettrici entro un limite di connessione è un candidato naturale. È il modo più economico per apprendere come si comportano nella pratica gli accordi, i dati e i controlli prima di estendere l’approccio ad altri settori.