Generazione distribuita: che cos'è, come funziona e quali tipi esistono
La generazione distribuita è un modello di produzione elettrica in cui l'energia viene generata vicino ai punti di consumo e normalmente collegata alla rete di distribuzione, anziché dipendere esclusivamente da grandi centrali connesse alla rete di trasmissione. In parole semplici: invece di produrre tutta l'elettricità a centinaia di chilometri di distanza e trasportarla fino al consumatore, una parte di quell'energia viene prodotta dove è effettivamente utilizzata.
La Direttiva (UE) 2019/944 definisce la generazione distribuita come gli impianti di generazione connessi alla rete di distribuzione. Questa definizione è importante perché chiarisce che generazione distribuita non significa soltanto autoconsumo né esclusivamente energia solare: può comprendere tecnologie, proprietari e modelli operativi diversi.
Un impianto fotovoltaico sul tetto di una fabbrica è un esempio evidente, ma possono essere considerati generazione distribuita anche una piccola centrale idroelettrica connessa alla distribuzione, un impianto a biogas, un impianto di cogenerazione o determinati progetti solari ed eolici collegati a reti in media tensione. Inoltre, quando la generazione viene combinata con BESS, gestione della domanda e sistemi di controllo, il concetto si estende ai cosiddetti Distributed Energy Resources (DER).
La sua crescita sta modificando l'architettura tradizionale del sistema elettrico. La rete non funziona più soltanto in una direzione — dalla centrale al consumatore — e inizia a gestire flussi bidirezionali di elettricità, informazioni e flessibilità.
Di cosa ha bisogno un progetto di generazione distribuita?
Installare generazione vicino ai consumi non significa poterla collegare senza ulteriori verifiche. La progettazione deve coordinare gli aspetti elettrici, amministrativi, economici e operativi. I requisiti esatti dipendono dal Paese, dalla potenza, dalla tensione di connessione, dalla tecnologia e dalla tipologia del progetto.
Uno dei primi passi è studiare il punto di connessione. La rete deve poter assorbire la produzione prevista senza superare i limiti di tensione, capacità termica, qualità della fornitura o protezione. Nei progetti piccoli il processo può essere relativamente semplice; negli impianti di maggiore potenza può richiedere studi specifici di accesso e connessione. Anche le protezioni devono essere definite correttamente. Un impianto distribuito deve disconnettersi o rispondere adeguatamente in determinate condizioni di rete. Il coordinamento dei relè, la protezione anti-isola, il controllo di tensione e frequenza e la capacità di disconnessione sono essenziali per evitare che la generazione interferisca con il funzionamento sicuro della rete.
Il sistema di misura è un altro elemento critico. A seconda del modello, può essere necessario registrare separatamente l'energia generata, consumata, importata ed esportata. Quanto più complesso è l'asset, tanto maggiore diventa l'importanza delle comunicazioni, dello SCADA e dei sistemi di controllo. Occorre inoltre analizzare permessi, normativa urbanistica, sicurezza industriale, contratti di fornitura, oneri di rete, fiscalità, mercato elettrico e, ove applicabile, requisiti di aggregazione o partecipazione ai servizi di flessibilità.
Generazione distribuita vs autoconsumo vs Utility Scale
Questi concetti si sovrappongono, ma non sono sinonimi. L'autoconsumo descrive principalmente il rapporto tra generazione e consumo associato. La generazione distribuita descrive dove la generazione si connette all'interno del sistema elettrico. E Utility Scale si riferisce generalmente ad asset di grande scala destinati principalmente al sistema elettrico.
| Concetto | Caratteristica principale | Esempio |
|---|---|---|
| AUTOCONSUMO | Generazione associata al consumo proprio | Fotovoltaico sul tetto di un capannone industriale |
| Generazione distribuita | Generazione connessa alla rete di distribuzione | Impianto solare da 5 MW connesso in media tensione |
| Utility Scale | Asset di grande scala destinato al sistema elettrico | Parco solare da 300 MW connesso a una rete ad alta capacità |
| DER | Insieme di risorse distribuite flessibili | Solare + BESS + domanda controllabile + EMS |
Lo stesso impianto può appartenere a più categorie. Ad esempio, una fabbrica con fotovoltaico può essere contemporaneamente autoconsumo e generazione distribuita. Se incorpora accumulo e controllo intelligente, può anche rientrare in una strategia DER.
Vantaggi e sfide della generazione distribuita
Il principale vantaggio è avvicinare la produzione ai consumi e facilitare la partecipazione di nuovi soggetti al sistema elettrico. Può inoltre ridurre le perdite, sfruttare superfici già costruite, aumentare la resilienza locale e facilitare l'elettrificazione attraverso risorse rinnovabili.
La generazione distribuita introduce anche delle sfide. Quando migliaia di impianti producono contemporaneamente, la rete deve gestire variazioni di tensione, flussi inversi, congestioni locali e una maggiore complessità nelle previsioni. Una rete originariamente progettata per portare energia da una sottostazione ai consumatori può ora trovarsi con elettricità che circola in senso opposto in determinate ore.
Questo cambiamento favorisce reti più attive e digitalizzate. Contatori intelligenti, automazione, accumulo, Peak Shaving, aggregatori e piattaforme di flessibilità consentono di coordinare meglio le risorse distribuite. La generazione distribuita non consiste quindi semplicemente nel “mettere pannelli nelle vicinanze”. Dal punto di vista tecnico, significa passare da un sistema elettrico molto centralizzato a un'architettura con molti punti di generazione, consumo e accumulo che devono essere coordinati in tempo reale.
Esempi pratici di generazione distribuita
Un supermercato con 300 kW di fotovoltaico sul tetto è un caso semplice: consuma gran parte della produzione durante il giorno e riduce l'energia acquistata dalla rete. Una fabbrica con 5 MW di solare e un BESS da 2 MW / 4 MWh rappresenta un caso più avanzato, perché può combinare autoconsumo, controllo dei picchi e gestione delle eccedenze.
Un altro esempio è una comunità energetica che condivide la produzione rinnovabile tra più consumatori della stessa zona. Possono essere generazione distribuita anche un impianto a biogas collegato a una rete rurale in media tensione o una piccola centrale idroelettrica che immette direttamente nella distribuzione.
In tutti questi casi cambiano la tecnologia e il modello economico, ma la logica è la stessa: la produzione viene integrata vicino ai consumatori e all'interno della rete di distribuzione. Quanto maggiore è il numero di queste risorse, tanto più importante diventa coordinarle mediante digitalizzazione, accumulo e meccanismi di flessibilità.
Come funziona la generazione distribuita?
Nel modello elettrico tradizionale, grandi impianti di generazione producono elettricità che percorre la rete di trasmissione, passa alle reti di distribuzione e infine raggiunge abitazioni, attività commerciali e industrie. La generazione distribuita introduce produzione direttamente nelle reti di distribuzione o persino nell'impianto del consumatore stesso. Immaginiamo una fabbrica con un impianto fotovoltaico da 2 MW sul tetto. Nelle ore di sole, una parte della domanda industriale può essere soddisfatta direttamente dai pannelli. Se l'impianto produce più elettricità di quella consumata dalla fabbrica ed è autorizzato a farlo, l'eccedenza può essere immessa in rete. Quando la produzione solare diminuisce, il consumatore torna a importare elettricità.
Generazione locale → Consumo locale → Eccedenze in rete / accumulo → Rete di distribuzione
La vicinanza tra generazione e consumo può ridurre determinati flussi in rete e le perdite associate al trasporto dell'elettricità, ma non significa che la rete non sia più necessaria. Anzi, quanto maggiore è la penetrazione delle risorse distribuite, tanto più importanti diventano la capacità di connessione, il monitoraggio, la protezione e la gestione attiva della distribuzione.
Tipi di generazione distribuita
Generazione distribuita dietro il contatore
È la generazione installata nella rete interna del consumatore, generalmente per ridurre l'energia da acquistare dalla rete. L'esempio più noto riguarda sistemi di autoconsumo fotovoltaico in abitazioni, attività commerciali o industrie. Può funzionare con o senza eccedenze ed essere combinato con batterie. In Spagna, il Regio Decreto 244/2019 disciplina le condizioni amministrative, tecniche ed economiche dell'autoconsumo e distingue, tra l'altro, modalità con e senza eccedenze.
Generazione distribuita connessa direttamente alla rete
Non tutta la generazione distribuita è associata a un consumatore specifico. Esistono anche impianti che producono elettricità per venderla o immetterla direttamente nella rete di distribuzione. Un impianto solare di diversi MW connesso a una sottostazione di distribuzione può essere generazione distribuita anche in assenza di un consumatore industriale dietro lo stesso contatore.
Generazione distribuita programmabile e non programmabile
Il fotovoltaico e l'eolico dipendono dalla risorsa disponibile e sono variabili. Tecnologie come biogas, biomassa, cogenerazione o determinate centrali idroelettriche possono invece offrire una produzione più controllabile. Questa differenza è importante per il funzionamento della rete: una risorsa programmabile può adattare più facilmente la produzione a un setpoint, mentre una risorsa variabile necessita di previsioni, accumulo o flessibilità complementare.
Generazione distribuita ibrida
È sempre più comune combinare più tecnologie. Un esempio è un'industria con fotovoltaico, un sistema BESS e un EMS che decide quando autoconsumare, caricare la batteria, ridurre i picchi di domanda o esportare energia. In questi casi non parliamo più soltanto di generazione: parliamo di una risorsa energetica distribuita capace di generare, accumulare e gestire potenza.
Quali tecnologie si utilizzano nella generazione distribuita?
Il solare fotovoltaico è attualmente la tecnologia più riconoscibile perché può essere installato in modo modulare, da pochi kW a diversi MW. Tuttavia, la generazione distribuita è un concetto tecnologico molto più ampio.
Tra gli esempi abituali figurano solare fotovoltaico, minieolico, cogenerazione, biomassa, biogas, piccole centrali idroelettriche e gruppi elettrogeni. In determinati contesti possono essere presenti anche celle a combustibile o impianti ibridi.
L'accumulo non è generazione in senso stretto, ma i sistemi BESS vengono comunemente integrati nell'ecosistema DER perché consentono di spostare l'energia nel tempo, limitare le esportazioni, fornire flessibilità e supportare la rete. La Commissione europea osserva che le Risorse Energetiche Distribuite possono contribuire a soddisfare le esigenze di flessibilità sia a livello locale sia nell'intero sistema elettrico. Nei progetti moderni è quindi spesso più utile pensare a un insieme di risorse distribuite che a un'unica tecnologia isolata.