Il rapido aumento del consumo energetico dovuto ai data center, ai veicoli elettrici e all'intelligenza artificiale richiede l'adozione di strategie energetiche innovative, come risorse energetiche distribuite e microreti, che offrono soluzioni praticabili per un'infrastruttura energetica più resiliente e reattiva.
Una microrete integra la generazione in loco, come il generatore lineare di Mainspring e l'energia solare fotovoltaica, con accumulo di energia, distribuzione elettrica, app, analisi e software per strutture commerciali e industriali
Immagine: Schneider Electric
Da pv magazine USA
La rete energetica statunitense è sottoposta a una pressione senza precedenti, spinta dalla crescente domanda da parte dei data center che supportano l'intelligenza artificiale (IA) e dalla rapida adozione dell'elettrificazione e dei veicoli elettrici (EV). Con l'espansione di questi due settori, le loro esigenze energetiche combinate stanno spingendo il consumo energetico della nazione verso nuovi massimi, costringendo la rete ad adattarsi per sostenere le moderne ambizioni tecnologiche e ambientali.
Si prevede che il rapido avanzamento dei soli data center basati sull'intelligenza artificiale rappresenterà l'8% del consumo energetico totale degli Stati Uniti entro il 2030, rispetto al 3% del 2022, mentre anche l'uso di energia dalle infrastrutture EV sta aumentando drasticamente. Questa tendenza ha aumentato la necessità di rafforzare la rete energetica, assicurandosi che possa gestire le richieste di un futuro elettrificato e connesso digitalmente. Soddisfare queste crescenti esigenze energetiche mantenendo la stabilità della rete non è un'impresa da poco. Richiede l'adozione di strategie energetiche innovative come le risorse energetiche distribuite (DER) e le microreti, che offrono soluzioni praticabili per un'infrastruttura energetica più resiliente e reattiva.
Data center, veicoli elettrici e la crescente complessità della rete
La trasformazione dell'infrastruttura energetica è particolarmente urgente in luoghi come il "data center alley" in Virginia, dove la domanda di energia sta raggiungendo il picco. I data center, la linfa vitale dell'intelligenza artificiale e del cloud computing, sono concentrati in tali aree, spingendo la capacità della rete ai suoi limiti. Nel frattempo, l'ondata di veicoli elettrici sta esercitando pressioni simili sulle reti locali, poiché la domanda di infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici esplode, soprattutto in regioni ad alta densità come Los Angeles e la Bay Area.
Questa doppia pressione da parte di AI ed EV non riflette semplicemente la necessità di più energia; complica anche la logistica della distribuzione di energia, soprattutto perché le utility mirano a ridurre le emissioni di carbonio e rafforzare la sicurezza della rete. Eventi meteorologici estremi e impatti climatici hanno ulteriormente sottolineato la necessità di una rete resiliente in grado di gestire sia le richieste previste che quelle improvvise. L'evoluzione della rete, tuttavia, non si ferma all'aggiunta di capacità, richiede un modello agile e distribuito che supporti la generazione di energia locale e una risposta rapida alle fluttuazioni della domanda.
Il ruolo delle microreti in un futuro resiliente
Le microreti sono emerse come strumenti essenziali nella ricerca di un sistema energetico più sostenibile e resiliente. A differenza delle reti tradizionali che si basano su grandi centrali elettriche centralizzate, le microreti operano come reti autonome in grado di generare, immagazzinare e utilizzare elettricità in loco. Questa capacità consente loro di mantenere le operazioni indipendentemente dalla rete principale durante le interruzioni di corrente o quando la domanda di energia aumenta. Le microreti offrono anche la flessibilità di integrare fonti di energia rinnovabile come solare ed eolica, il che si allinea bene con gli obiettivi di decarbonizzazione aggiungendo al contempo un livello di indipendenza energetica.
Le microreti sono progettate per fornire tre vantaggi principali: garantire la resilienza energetica, migliorare la prevedibilità dei costi e integrare risorse di energia pulita. Ad esempio, la smart grid dell'aeroporto JFK, che incorpora energia solare e accumulo di batterie in loco, fornisce un backup energetico durante le interruzioni, dimostrando come le infrastrutture critiche possano mantenere le operazioni anche quando la rete centrale vacilla. Tali modelli sottolineano il valore delle microreti come soluzione per strutture e comunità che mirano a rafforzarsi contro interruzioni e instabilità della rete.
L'implementazione delle microreti è anche un'interessante opportunità economica. Generando e immagazzinando energia localmente, le organizzazioni e le comunità ottengono il controllo sui costi energetici, riducono la dipendenza dall'energia esterna e possono persino rivendere l'energia in eccesso alla rete principale. Per le strutture che gestiscono operazioni ad alta richiesta, come i data center, queste capacità aggiungono affidabilità supportando al contempo la sostenibilità tramite l'uso di energia rinnovabile.
Superare gli ostacoli all’adozione diffusa delle microreti
Nonostante il loro potenziale, le microreti incontrano ostacoli che ne hanno limitato l'adozione diffusa in applicazioni commerciali, industriali e infrastrutturali. La complessità normativa, gli elevati costi iniziali e la mancanza di sistemi standardizzati hanno ostacolato la scalabilità delle microreti. A differenza dei progetti solari o eolici che beneficiano di incentivi a livello federale e normative semplificate, le politiche sulle microreti variano ampiamente da stato a stato, creando incertezza per investitori e operatori. Gli attuali progetti di microreti sono spesso progettati su misura, con conseguenti tempi di distribuzione prolungati e costi significativi, che in genere vanno da 2 a 5 milioni di dollari per megawatt.
Per superare questi ostacoli, gli innovatori energetici stanno esplorando nuovi modelli finanziari come "energia come servizio" (EaaS), che possono rendere le microreti più accessibili finanziariamente distribuendo i costi nel tempo e portando l'esperienza per gestire ulteriormente la complessità e il rischio. Si prevede inoltre che l'introduzione di soluzioni di microreti standardizzate e modulari trasformerà il settore. Utilizzando sistemi pre-progettati e pre-testati con software di gestione dell'energia e accumulo di batterie integrati, l'implementazione delle microreti può essere abbreviata da anni a mesi, riducendo sia i costi che la complessità. Queste soluzioni standard possono aiutare a scalare l'implementazione delle microreti in tutti i settori, dalle infrastrutture pubbliche alle aziende private, rendendole fattibili per una gamma più ampia di utenti.
Immaginare un panorama energetico decentralizzato e resiliente
La rete del futuro sarà probabilmente una rete decentralizzata di microreti e DER, in grado di gestire dinamicamente i carichi di energia, ottimizzare l'uso di energia rinnovabile e ridurre la dipendenza dai combustibili fossili. Questa trasformazione può creare un sistema adattabile che non solo soddisfa le richieste energetiche dei data center e delle infrastrutture EV, ma lo fa in modo sostenibile ed efficiente. La decentralizzazione della generazione di energia, consentendo alle comunità e alle strutture di produrre e gestire la propria energia, supporterà anche gli obiettivi nazionali di decarbonizzazione, crescita economica e sicurezza energetica.
Il percorso verso un'infrastruttura energetica sostenibile e resiliente è sia una necessità che un'opportunità. Sfruttando le microreti e altre DER, gli Stati Uniti possono costruire una rete che non è solo più forte, ma anche più intelligente e in grado di soddisfare le esigenze dinamiche di un futuro elettrificato e alimentato dall'intelligenza artificiale. Questa transizione energetica, sebbene impegnativa, rappresenta un momento cruciale per ridefinire cosa può essere la rete, assicurando che supporti l'innovazione, resista alle pressioni del cambiamento climatico e ci spinga verso un'era di energia pulita che sia tanto resiliente quanto efficiente.
Jana Gerber è microgrid president, North American region per Schneider Electric. È responsabile della crescita del business delle microgrid commerciali in Nord America e del supporto ai clienti nei loro percorsi di sostenibilità e resilienza.
Rohan Kelkar è il vicepresidente esecutivo del business globale Power Products di Schneider Electric. Con oltre due decenni di esperienza alla guida di aziende multinazionali, Rohan guida il portafoglio di distribuzione elettrica della divisione, responsabile della promozione di soluzioni innovative e della fornitura di prodotti più sostenibili, efficienti, connessi e circolari al mercato.
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