Framgång i att hantera de obestridliga utmaningar som följer av övergången till en ekonomi med låga koldioxidutsläpp är nära kopplad till innovation och teknisk utveckling på energiområdet. I energiomställningsprocessen mot ett hållbart energisystem kompletteras effektivitets- och besparingsåtgärder med insatser för teknisk innovation, som i sin tur styrs av behovet av att producera elenergi mer hållbart, effektivt och till konkurrenskraftiga priser, vilket minskar det externa beroendet och möjliggör kampen mot klimatförändringarna.
De huvudsakliga forskningsområdena är i princip lagring, produktion (utveckling av effektivare förnybara energikällor) och utveckling av elfordon samt distribution och transport av energi. Faktum är att eldistributionen under de senaste åren har genomgått större förändringar än under de senaste årtiondena tack vare framsteg inom dessa forskningsområden. Flera tekniker, som elfordon, solcellssystem, energilagringssystem eller värmepumpar, har minskat sina kostnader exponentiellt och blivit mer tillgängliga för slutanvändarna. Dessa tekniker har förvandlat kunder som tidigare bara konsumerade el till prosumenter, kunder som producerar el eller konsumerar den på ett flexibelt sätt.
Investeringar i smarta nät är också ett av de viktigaste områdena för omvälvningar inom elsektorn. Många investeringar i innovation inom denna sektor är relaterade till dess digitala omvandling och behovet av att göra det mesta av de möjligheter som erbjuds genom utvecklingen av ny informations- och kommunikationsteknik.
De argument som anges ovan bygger på en analys av det nuvarande scenariot och olika bestämmelser på nationell nivå, men framför allt på det åtgärdspaket som kommer att härledas från de europeiska riktlinjer som fastställs i det så kallade "Ren energi-paketet för alla européer" [1], en uppsättning åtgärder som är indelade i olika handlingslinjer såsom: energianvändning i byggnader, förnybar energi, energieffektivitet och förnyelse av elmarknaden. Paketet lanserar en rad riktlinjer som ingår i flera europeiska direktiv, däribland Europaparlamentets och rådets direktiv (EU) 2019/944 av den 5 juni 2019 om gemensamma regler för den inre marknaden för el. Detta direktiv reglerar alla aspekter av produktion, överföring och distribution av el och innehåller radikala förändringar jämfört med det tidigare direktivet. Dessa förändringar rör framför allt förändringen av energimodellen, där man försvarar en modell som främjar distribuerad produktion (DG) i motsats till en rent centraliserad modell, men som också syftar till att främja konsumenternas egenmakt och framför allt aktiva konsumenter, i den meningen inte bara de som genererar el (prosumenter) utan också de som kan delta i flexibilitetsmarknader på individuell eller aggregerad basis genom att delta i program för efterfrågeflexibilitet.
En annan radikal förändring är definitionen av energisamhällenas nya roll och skyddet och främjandet av genomförandet av denna typ av aktör. När det slutligen gäller förvaltningen av distributionsnätet fortsätter det nya direktivet att införa en tydlig modell för åtskillnad av verksamheter. Det främjar moderniseringen av näten och operatörernas möjlighet att observera dem som den viktigaste handlingsaxeln för att uppmuntra till ökad användning av generatorer och förnybar energi, utbyggnad av laddningssystem för elfordon och införande av ESS. För att uppnå dessa mål krävs en radikal förändring där en mängd olika tekniker ingår. Utan tvekan kommer en flaskhals i denna process att vara fjärrstyrd och optimerad hantering av både distributionsnäten och alla enheter som är anslutna till dem (bland annat elbilar). Digitaliseringen av elnätshanteringen är en av de mest kritiska processer som måste genomföras på kort sikt och som de allra flesta distributionsföretag för närvarande inte är redo, förberedda eller kvalificerade för.
Förändringen från en helt konventionell och förutsägbar distribuerad förbrukning till effekterna av den nya tekniken som ger slutanvändarna möjlighet att bli elproducenter, innebär ett paradigmskifte som utan tvekan kommer att medföra många fördelar som har att göra med ökad effektivitet och demokratisering av energin. För att kunna hantera denna förändring med garantier måste dock en rad utmaningar lösas i förhållande till:
- Realtidshantering av alla nya resurser som kommer att vara massivt närvarande i distributionsnäten på kort sikt (laddning av EV, HP, ESS och andra enheter som placeras efter mätarna med IoT-baserad kontroll etc.).
- Massiv och effektiv integrering av förnybara energikällor (solceller, mikrovindar, mikrokraftvärme) och andra typer av generatorer samt ESS i eldistributionsnätet.
- Effektiv hantering av energiflöden i distributionsnätet så att de nödvändiga investeringarna i nätinfrastruktur begränsas och användningen av befintliga resurser optimeras.
För att möta de utmaningar som nämns ovan är det nödvändigt med en radikal förändring av hur distributionssystemen hanteras. En digitaliseringsstrategi måste implementeras för att möjliggöra halvautomatisk eller automatisk drift av både själva distributionssystemen och de enheter som är inbäddade i dem. Detta är den enda vägen till en massiv och samordnad penetration av de nämnda enheterna i distributionssystemen, vilket minskar investeringarna i infrastruktur och maximerar effektiviteten och hållbarheten i hela systemet.
För detta ändamål, och med tanke på att denna förändring innebär att komplexa cyberfysiska nätverk skapas, är det nödvändigt att implementera system för hantering av stora datamängder baserade på bigdata-teknik, system för avancerad representation och övervakning av elektriska data som möjliggör tillgänglighet och kompatibilitet med alla typer av enheter. Det är också viktigt att implementera intelligenta analyssystem för de data som erhålls med hjälp av alla typer av tillgängliga matematiska verktyg, från konventionella lastflödesalgoritmer, tillståndsuppskattning och beredskapsanalys, till avancerade algoritmer baserade på statistiska metoder, maskininlärning eller artificiell intelligens som gör det möjligt att extrahera maximal kunskap från de data som erhålls för att driva och planera näten och de enheter som är anslutna till dem på ett effektivt och hållbart sätt.
[1] Europeiska unionens råd, "Clean Energy for all Europeans Package", 2019.
[2] Europeiska unionens råd, "Europaparlamentets och rådets direktiv (EU) 2019/944 av den 5 juni 2019 om gemensamma regler för den inre marknaden för el och om ändring av direktiv 2012/27/EU", 2019.
