La principale sfida che il sistema elettrico deve affrontare per completare la transizione energetica dipende dal fatto che le principali fonti rinnovabili non sono programmabili: in altre parole il vento e il sole non si comandano.

Il sistema elettrico attuale è fondato sulla possibilità, entro certi limiti, di accendere e spegnere a piacimento le centrali elettriche e, in tal modo, di inseguire la domanda producendo istante per istante tanta energia elettrica quanta ne viene richiesta dalle utenze. Tutto ciò è impossibile con le più importanti fonti rinnovabili di cui disponiamo, che sono per definizione discontinue e solo in parte prevedibili.

Inoltre le fonti rinnovabili sono molto più diffuse e distribuite sul territorio di quanto non siano i tradizionali impianti elettrici. Il fotovoltaico, in particolare, sarà presente su milioni di singoli tetti, ognuno dei quali ospiterà quindi una piccola centrale elettrica che fornirà in modo discontinuo alla rete l’energia che l’abitazione (o la fabbrica) sottostante non consuma direttamente.

Per sopperire a questa impossibilità di controllare la produzione energetica serve un nuovo tipo di rete elettrica che chiamiamo Smart Grid.

Una Smart Grid non si limita a distribuire l’energia da pochi grandi impianti verso una moltitudine di utenze, come farebbe un acquedotto con l’acqua, ma è idealmente in grado di spostare energia da un qualsiasi punto della rete a un qualsiasi altro, e di accumularne riserve in vari punti della rete, da cui attingere quando le fonti rinnovabili non ne producono a sufficienza. Insomma, una Smart Grid gestisce l’energia in modo simile a come la rete internet, col suo contorno di grandi database, gestiscono i dati, permettendo per esempio a tutti noi di caricare e scaricare filmati da un server centrale, ma anche di condividere una clip tra singoli utenti della rete.

Per poter far questo, la Smart Grid deve funzionare prima di tutto come uno straordinario direttore del traffico, in grado di agire sia sulla domanda che sull’offerta di energia, e di chiamare in causa tutte le risorse disponibili.

Ciò implica anzitutto la capacità di monitorare consumo e produzione di energia in ogni punto della rete, e di dialogare con milioni di apparati e utenze coinvolti a vario titolo nel sistema elettrico: impianti a fonti rinnovabili, sistemi di storage industriali e domestici, veicoli elettrici collegati alla rete e relative colonnine, co-generatori e decine di milioni di dispositivi impegnati in attività più o meno interrompibili (dall’impianto industriale alla singola lavastoviglie) che cercheranno di offrire flessibilità alla rete in cambio di tariffe elettriche più basse.

L’elettronica di potenza, che nasce proprio per gestire i flussi di energia fra componenti di un dispositivo o di una rete che hanno caratteristiche ed esigenze elettriche diverse, è largamente presente in ogni piega della Smart Grid. In particolare, l’elettronica di potenza è presente in tutti i BMS (Battery Management System) il cui compito sarà gestire milioni di batterie elettriche che, in futuro, saranno connesse alla rete, e che rappresentano la principale novità del sistema elettrico verso il quale stiamo andando.