Comprendere come funzionano le moderne reti elettriche

Le prime società elettriche erano integrate verticalmente, con il controllo dell'intera catena di approvvigionamento: generazione, trasmissione, distribuzione e fatturazione. Nelle moderne reti elettriche, queste funzioni sono suddivise tra diverse società, con lievi differenze tra regioni e paesi. Comprendendo come funzionano le reti elettriche, i proprietari di edifici ottengono informazioni su come ridurre le bollette dell'elettricità, rendendo al contempo la loro alimentazione più affidabile.
Nelle moderne reti elettriche, l'elettricità è prodotta da società produttrici che competono in un mercato all'ingrosso. Questa elettricità viene acquistata dai rivenditori di energia, che vendono i piani elettrici ai consumatori residenziali e commerciali. Ci sono anche società di trasmissione e distribuzione, che sono responsabili del mantenimento della rete operativa.
Quando ti viene addebitato il costo dell'elettricità, il prezzo in chilowattora include tutti i costi del processo, oltre ai profitti delle società coinvolte. Come accennato in precedenza, ci sono lievi differenze tra stati, regioni e paesi - non tutti gli stati hanno un settore elettrico competitivo. Tuttavia, quando i clienti possono scegliere il proprio piano elettrico, i rivenditori di energia devono competere per offrire le migliori tariffe.
Ciò offre più opzioni per i consumatori e il potenziale per ridurre le bollette cambiando piani o fornitori. Il consumo di elettricità delle case e delle imprese è in continua evoluzione e, di conseguenza, le reti elettriche hanno un carico di lavoro variabile. Il consumo di elettricità di solito raggiunge il punto più basso nelle ore dopo la mezzanotte, poiché la maggior parte delle aziende sono chiuse e la popolazione dorme. La domanda di punta è attualmente una delle principali sfide tecniche per gli operatori della rete elettrica. Devono mantenere una capacità di generazione sufficiente in standby e la rete deve disporre di una capacità di trasmissione e distribuzione sufficiente per fornire tutta l'elettricità necessaria. Le reti elettriche con forti picchi di domanda sono le più costose da gestire, poiché vi è molta capacità inattiva a tutte le altre ore.
Centrali elettriche, linee di trasmissione, reti di distribuzione e trasformatori hanno costi fissi, anche quando la loro piena capacità è solo usato poche ore al giorno. Quando i pannelli solari e le turbine eoliche sono diventati più convenienti, hanno aggiunto anche la variabilità alla produzione di energia. I pannelli solari e le turbine eoliche producono elettricità pulita a basso costo, ma hanno una grande limitazione: non possono generare energia elettrica su richiesta, poiché la luce solare e il vento non possono essere controllati.
Di conseguenza, i sistemi di alimentazione con una grande percentuale di l'energia solare ed eolica deve rispondere alle improvvise variazioni dell'offerta e della domanda. Le turbine a gas naturale e le turbine idroelettriche hanno una risposta molto rapida e possono accelerare la generazione in caso di un improvviso aumento dei consumi. Pertanto, queste tecnologie di generazione sono la soluzione più comune per soddisfare la domanda di picco.
Tuttavia, l'idroelettricità è praticabile solo con determinate condizioni del sito e ottenere permessi di progetto è una sfida a causa dell'impatto ambientale iniziale. Per questi motivi, il gas naturale è l'unica opzione praticabile per soddisfare la domanda di picco in molte reti elettriche. Poiché le reti elettriche diventano più costose per funzionare durante le ore di punta, molte compagnie elettriche applicano prezzi kWh più elevati in questo momento della giornata. Per compensare ciò, i prezzi kWh più bassi sono i prezzi quando la domanda raggiunge il suo punto più basso. Ciò incentiva il consumo di elettricità quando la rete è leggermente caricata, promuovendo nel contempo il risparmio energetico nelle ore di punta. I sistemi di accumulo dell'energia negli edifici sono una tecnologia promettente: possono essere configurati per fornire energia durante le ore di punta, riducendo il carico totale sulla rete.
Ad esempio, se 100 edifici con accumulo di energia possono ridurre la domanda di 25 kW ciascuno, la domanda totale sulla rete diminuisce di 2,5 megawatt. Allo stesso tempo, i proprietari di edifici possono ridurre le bollette consumando meno chilowattora quando sono più costosi.
Il concetto di accumulo di energia è normalmente associato alle batterie, ma sono anche possibili metodi termici. Ad esempio, l'acqua calda può essere immagazzinata per l'uso diretto o per il riscaldamento degli ambienti con fan coil. Seguendo un approccio simile, gli impianti di refrigerazione possono essere dotati di serbatoi di stoccaggio del ghiaccio, che possono essere utilizzati in seguito per il condizionamento dell'aria.
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