La rapida transizione verso l'energia rinnovabile rischia di causare gravi problemi alla rete elettrica molto costosa nei Paesi Bassi. Nella sua ricerca di soluzioni, Il professor Peter Palensky sta ora lavorando su un "gemello digitale" per rendere possibile uno studio efficace della griglia.

Immagina di aver lavorato in silenzio per anni nei confini di un grande istituto accademico, e, all'improvviso, cambiamenti drammatici capovolgono il tuo mondo familiare. I riflettori puntano nella tua direzione e improvvisamente tutti gli occhi sono puntati su di te. Cosa faresti?

Questo è esattamente quello che è successo a Peter Palensky, professore alla TU Delft. La sua specializzazione - reti elettriche intelligenti - è diventata improvvisamente un argomento scottante negli ultimi anni. La rapida transizione verso le energie rinnovabili ha sollevato una domanda importante:la nostra rete elettrica esistente è in grado di resistere a cambiamenti così profondi? Palensky e i suoi colleghi devono rispondere a questa domanda chiave per evitare che il passo verso una maggiore sostenibilità vacilli.

Palensky non è certo il tipo da rifuggire da una sfida del genere. Al contrario. "Come scienziato, è un vero privilegio trovarsi in questa posizione, ", dice. "È come se fossimo a un punto di svolta nella storia e avessimo una reale possibilità di cambiare il mondo in meglio. È una responsabilità assolutamente enorme, ma un giorno potremo dire ai nostri figli:ce l'abbiamo fatta".

Tutti produttori di energia

Da circa 50 anni, tutto è rimasto più o meno lo stesso. Ogni paese aveva diversi grandi impianti energetici che fornivano elettricità sulla rete a milioni di clienti, in altre parole cittadini e imprese. Ma l'emergere delle energie rinnovabili ha improvvisamente aggiunto innumerevoli nuovi produttori di energia, perché ogni turbina eolica o pannello solare è in realtà un impianto energetico in sé. All'improvviso, i cittadini non sono più clienti, ma in realtà i fornitori! Fornitori molto variabili, anche, poiché le velocità del vento e l'energia solare tendono a fluttuare.

"Questa rivoluzione verde porta con sé alcuni enormi problemi di adattamento, "dice Palensky. "Ad esempio, si pensi ai Paesi che devono collegare i grandi parchi eolici alla rete elettrica esistente. Il collegamento improvviso di una grande quantità di nuova capacità può cambiare completamente le dinamiche della rete elettrica di un paese, anche portando a un'interruzione di corrente nel peggiore dei casi."

Ciò significa che è necessaria la ricerca. Una grande quantità di ricerca. La rete olandese sarà in grado di resistere a un nuovo parco eolico al largo di Zandvoort? Come manterremo tutto stabile quando, nel futuro prossimo, milioni di pannelli solari sono stati installati dai singoli proprietari? E come possiamo garantire che in futuro tutti saranno in grado di caricare i propri veicoli elettrici?

Gemello digitale

Palensky spera di rispondere a queste domande con l'aiuto di un gemello digitale, una copia digitale della rete elettrica olandese. Su una copia digitale, puoi sperimentare e ricercare a tuo piacimento senza il rischio di rompere nulla. "In realtà è una versione da sogno della griglia reale, " dice. Aggiunge con una risata:"Ovviamente, non ci è permesso armeggiare con la vera rete elettrica, quindi dobbiamo farlo in questo modo".

Palensky e i suoi colleghi hanno effettivamente preso in prestito l'idea dalle grandi aziende. I produttori di aeromobili e automobili utilizzano da tempo i gemelli digitali per testare i loro aerei e veicoli. Gli esempi includono simulatori che utilizzano immagini 3D, suono e movimento per replicare un vero viaggio in macchina o l'atterraggio di un aereo. La rete digitale di Palensky è simile, ma ovviamente senza sedile di guida e cinture di sicurezza.

Un piccolo gemello digitale è già operativo. Il simulatore digitale in tempo reale (RTDS), ricco di software pieno di calcoli matematici, può simulare un quarto della rete olandese. Nel futuro prossimo, questa versione è destinata ad essere sostituita da una copia digitale dell'intera rete. Prima di ciò, il laboratorio ad alta tensione esistente presso la TU Delft dovrà essere convertito in un laboratorio di energia elettrica sostenibile, l'ESP Lab in breve. Dentro, sarà possibile combinare elementi cruciali della rete elettrica, come i pali dell'alta tensione, energia eolica e solare, reti di stoccaggio e distribuzione dell'energia, in un tutto funzionante.

Il primo obiettivo di Palensky sarà quello di indagare su come la rete elettrica olandese esistente risponde a stimoli o shock, come nuovi parchi eolici o attacchi informatici stranieri. Ma, nel futuro prossimo, intende anche fare ciò che gli scienziati amano di più:innovare. "Sono interessato a scoprire se possiamo sviluppare una rete elettrica alternativa più adatta all'età moderna. È molto improbabile che si sostituisca presto la rete esistente, ma penso che abbiamo molto da imparare da questo esercizio teorico".

Fatti concreti da TU Delft

Il gemello digitale fornirà agli operatori di rete, come TenneT, con molte informazioni su come creare e mantenere stabili le proprie reti. Palensky crede che i "fatti concreti" di TU Delft si dimostreranno cruciali perché altrimenti ci vorrebbe molto più tempo per risolvere questo tipo di problemi infrastrutturali complessi. Oltretutto, si tratta di informazioni sensibili che è consigliabile non ottenere da paesi lontani:i recenti attacchi informatici all'estero hanno dimostrato che la rete elettrica è un'arena popolare in cui scatenare una guerra elettronica.

Palensky e i suoi colleghi stanno attualmente lavorando a una proposta di finanziamento del Consiglio della ricerca olandese (NWO), per consentire loro di completare il loro gemello digitale. "Sarebbe un terribile spreco se non potessimo fare progressi ora. TU Delft è un leader mondiale in questo campo e vediamo quotidianamente quanto gli operatori di rete olandesi possono trarre vantaggio dalle nostre conoscenze".

Allora qual è l'arma segreta di Palensky? "I miei studenti. Sono quelli che spesso hanno le idee più intelligenti e creative. Penso anche che sia importante dare loro accesso ai migliori macchinari possibili. Inoltre, abbiamo un obbligo morale nei confronti delle nuove generazioni di combattere il cambiamento climatico. La tecnologia è un modo importante per raggiungere questo obiettivo".