Green ICT - Fondazione Ugo Bordoni

Green ICT
Mercato elettrico e telecomunicazioni
Gennaio 2011
Gruppo di lavoro FUB sulla green ICT
Carmine Auletta, Terna
Carlo Cambini, Politecnico di Torino
Flavio Cucchietti, Telecom Italia
Gabriele Falciasecca, Università di Bologna
Vincenzo Lecchi, Alcatel-Lucent
Maurizio Patrizi, Terna
Andrea Penza, Ericsson
Vittorio Trecordi, Politecnico di Milano
Valerio Zingarelli, TS&C
Il GDL è stato coordinato da
Ruben Razzante, CdA FUB
Serena Ferrara, FUB
Hanno collaborato
Massimo Celidonio
FUB - Area 2,
Tecnologie per le reti di nuova generazione
Francesco Matera
FUB - Area 2,
Tecnologie per le reti di nuova generazione
Guido Riva
FUB - Area 1, Sistemi radio
Paolo Talone
FUB - Area 3, Qualità del servizio,
ingegneria dei sistemi ICT
Sebastiano Trigila
FUB - Direzione delle Ricerche
Redazione
Serena Ferrara
FUB
Impaginazione
Consuelo Tuveri e Stefania Vinci
FUB
Roma, gennaio 2011
GREEN ICT.
MERCATO ELETTRICO
E TELECOMUNICAZIONI
PREFAZIONE
3 Enrico Manca
Presidente FUB
SOMMARIO
ATTI DEL WORKSHOP
DEL 12 GENNAIO 2011
DOCUMENTO DEL GRUPPO
DI LAVORO FUB
INTRODUZIONE
LA GREEN ICT
PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE
6 Mario Frullone
I REQUISITI
DELLE RETI DI COMUNICAZIONE
PER LE SMART GRID
7 Vittorio Trecordi
ICT FOR GREEN.
EVOLUZIONE DELLE TECNICHE
DI SMART METERING
16 Guido Bortoni
SMART GRID,
SMART METERING
E IL RUOLO DEL REGOLATORE
ENERGETICO
18 Luca Lo Schiavo
L’ISCTI E LE SUE INIZIATIVE
PER LA GREEN ICT
21 Rita Forsi
BREVI INTERVENTI
16
18
19
19
22
Lilia Consiglio
Stefano Nocentini
Luigi Marsullo
Sebastiano Serra
Marco Mura
25 Un unico macro-obiettivo:
l’ecosostenibilità
26 Ruolo ed efficacia dell’ICT
per lo sviluppo ecosostenibile
28 Profili normativi
30 Gli obiettivi per l’Italia
IL MERCATO DELL’ENERGIA ELETTRICA
E IL CONCETTO DI SMART GRID
33 Cosa cambia
nella filiera del mercato elettrico
35 Nuovi modelli di business e best practice
37 Le tecnologie per le smart grid
38 Il ruolo dei TSO
SMART METERING
41 Tecnologie di telecomunicazione
impiegate negli smart meter
42 Architetture di rete
43 Smart meter attualmente impiegati
in Italia nel settore energetico
44 Le direttive europee
nel settore dello smart metering
46 Iniziative rilevanti a livello europeo
in materia di standardizzazione
IL RISPARMIO ENERGETICO
NEL SETTORE ICT
49 Un’analisi di scenario
50 Le best practice
54 Smart City e modelli di business evoluti
57 CONCLUSIONI
59 Sitografia
1
2
PREFAZIONE
Enrico Manca
Presidente FUB
Nell’attuale contesto economico-industriale, l’ICT costituisce in pari
tempo una delle principali cause della crescita dei consumi energetici, ma anche uno dei driver fondamentali per individuare
nuovi modelli di efficienza energetica. La questione chiave che si
pone è, quindi, questa: in che modo l’ICT potrà contribuire alla crescita di un’economia sostenibile?
Mi sembra che sia ormai acquisito che due sono gli approcci
in cui può essere declinata la green ICT. Quello che potremmo definire “diretto”, che attiene alle scelte che renderanno possibile un
settore ICT sostenibile; e quello relativo all’ICT for green, che riguarda
l’utilizzo delle nuove tecnologie digitali per favorire il risparmio energetico in altri settori vitali per l’economia e lo sviluppo del Paese,
quali ad esempio l’edilizia, i trasporti, la pubblica istruzione, l’industria dell’intrattenimento, la logistica, il commercio, i servizi finanziari. Nel primo dei due approcci rientra la questione del risparmio energetico nella gestione delle reti di telecomunicazione
e nel complesso settore del digitale. Al secondo approccio può essere ricondotto il tema di come l’ICT possa aumentare le performance energetiche delle utility, a partire dalle reti energetiche.
Da questo complessivo quadro di riferimento emerge la consapevolezza dell’intreccio che lega la crescita delle comunicazioni con
la contestuale crescita dei consumi di energia ad esse dedicati: basti pensare al fatto che le attuali infrastrutture rendono Telecom Italia il secondo utente di energia nel nostro Paese, dopo le Ferrovie. L’innovazione può fare molto per ridurre il consumo da parte delle infrastrutture. Penso da un lato ai risparmi che può consentire la banda ultralarga, ma, soprattutto, penso all’evoluzione delle comunicazioni mobili dove la continua innovazione dei cellulari consente
l’acquisizione di importanti traguardi di efficienza energetica.
Per quanto riguarda il secondo aspetto, quello relativo all’ICT
for green, osservo che i sistemi e i processi ICT stanno permeando
tutti i settori produttivi. In generale, si viene affermando un modello
di città e, in qualche modo di società “intelligente”, all’interno del quale le tecnologie dell’informazione e della comunicazione consentono
una più adeguata risposta ai bisogni individuali e alle istanze economiche e sociali, rendendo possibile la dematerializzazione dei prodotti e la riduzione delle emissioni di gas serra nell’atmosfera.
In Italia, nel settore delle utility, l’introduzione dei contatori intelligenti è molto avanzata, sia nella distribuzione elettrica che nelle reti del gas. Molti sono gli sviluppi interessanti sul piano tecnologico e molte sono anche le questioni che si pongono sul piano economico e regolamentare. Le innovazioni tecnologiche nel campo delle industrie di distribuzione a rete si devono infatti confrontare con
gli auspicabili processi di liberalizzazione degli stessi mercati. Tutto ciò pone degli interrogativi. Ad esempio: è possibile liberalizzare il mercato senza che i contatori siano accessibili ai nuovi operatori? E ancora: con lo sviluppo delle smart grid per gestire il traffico elettrico in piena efficienza, sarà necessario affiancare alla rete
elettrica una rete di telecomunicazione. Che caratteristiche dovrà avere? Da ciò appare che vi sono una serie di variabili che impongono
una standardizzazione delle informazioni tra i vari operatori. Ne deriva la necessità di definire degli standard condivisi a livello internazionale, al fine di evitare il proliferare e l’affermarsi di soluzioni
proprietarie che rendono poi difficoltosi l’interoperabilità delle diverse tecnologie e il formarsi di un tessuto industriale competitivo.
In questo quadro di trasformazioni epocali, l’impiego estensivo
dell’ICT per accompagnare l’evoluzione della distribuzione di
energia entra con forza nell’agenda politica europea e mondiale.
L’Unione europea ha giocato un ruolo di avanguardia nel definire
una politica energetica europea sulla quale i Paesi membri sono chiamati a convergere entro il 2020. Una piattaforma di obiettivi che costituiscono una sfida virtuosa per l’Italia, tracciando un percorso utile alla definizione di una politica economica che possa essere nuovamente competitiva proprio perché sostenibile.
Per realizzare questo obiettivo sono necessarie soluzioni innovative e la capacità di individuare soluzioni tecnicamente valide e affidabili. La Fondazione Bordoni è particolarmente interessata a dare il suo contributo al raggiungimento di tali soluzioni nei
modi e nelle forme che si renderanno possibili.
A tal fine la Fondazione ha voluto invitare diversi rappresentanti delle istituzioni, delle imprese operanti nel settore elettrico e
degli operatori di TLC a confrontarsi, nell’ambito di un Workshop
sui temi dell’ICT sostenibile e delle smart grid per le utility, che si
è tenuto a Roma il 12 gennaio 2011.
Il titolo “Green ICT. Mercato elettrico e telecomunicazioni” delinea un tema impegnativo quanto di stretta attualità. Esso testimonia, inoltre, la decisione della Fondazione di ampliare l’orizzonte
delle proprie attività di ricerca in più direzioni. Partendo dal proprio core business, che è il settore delle telecomunicazioni, la Fondazione estende il proprio interesse scientifico verso altri settori; primo fra tutti quello dell’energia e, più in generale, delle imprese industriali a rete, alcune delle quali sono entrate a far parte del Comitato dei Fondatori affiancandosi così ai tradizionali operatori di
telecomunicazioni. Si tratta, del resto, di imprese industriali per le
quali l’utilizzo delle tecnologie ICT per innovare i propri mercati di
riferimento appare oggi essenziale.
Un particolare incoraggiamento alla nostra decisione di allargare l’impegno della Fondazione verso i temi dell’energia è venuto dall’ing. Guido Bortoni, Capo Dipartimento per l’Energia del Ministero dello sviluppo economico. Incoraggiamento che è stato confermato nel suo intervento al Workshop.
La descrizione del quadro generale delle tematiche oggetto del
Workshop è stata affidata all’ing. Mario Frullone, Direttore delle Ricerche, che segue e dirige con grande attenzione, intelligenza e professionalità le tematiche connesse all’allargamento degli orizzonti di lavoro della FUB.
Un altro intervento di rilievo è stato quello dell’ing. Luca Lo
Schiavo, dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas.
La relazione di base della giornata, sul tema “Requisiti di comunicazione per le smart grid”, è stata affidata alla comprovata competenza del prof. Vittorio Trecordi, membro autorevole del Comitato Scientifico della FUB.
A monte dell’evento c’è stata la preziosa attività del Gruppo di
lavoro coordinato dal prof. Ruben Razzante, del CDA della FUB, con
il valido supporto della dott.ssa Serena Ferrara. Anzi, proprio come
input al Workshop, è stato presentato il documento “Green ICT. Mercato elettrico e telecomunicazioni”, prodotto da tale gruppo di lavoro.
In seguito al successo con cui è stata accolta l’iniziativa del
Workshop e all’interesse dei temi in esso dibattuti, abbiamo scelto
di integrare in questo volume gli atti della giornata e il suddetto documento. Ne deriva una sorta di white paper della Fondazione Ugo
Bordoni sui temi di politica energetica e dell’ICT sostenibile, con il
quale vogliamo rilanciare gli spunti emersi tanto dall’attività del Gruppo di lavoro quanto dal dibattito del Workshop, in una prospettiva
di confronto stabile anche con quelle istituzioni e imprese che non
hanno preso parte a questa prima fase di lavori.
3
4
GREEN ICT.
MERCATO ELETTRICO
E TELECOMUNICAZIONI
WORKSHOP
12 Gennaio 2011
Grand Hotel de la Minerve
Roma
OBIETTIVI DEL WORKSHOP
Approfondimento scientifico e dibattito responsabile appaiono sempre più necessari in vista dell’adeguamento dell’Italia alle raccomandazioni dell’UE in materia di risparmio energetico e di innovazione tecnologica. In questa prospettiva, il 12 gennaio 2011, la Fondazione Ugo Bordoni ha promosso un Workshop sul tema “Green
ICT. Mercato elettrico e telecomunicazioni”, con l’obiettivo di stimolare il confronto tra gli stakeholder per la definizione di una piattaforma di policy condivise.
Il workshop, al quale hanno partecipato rappresentanti delle istituzioni e delle imprese operanti nei settori elettrico e TLC, è stato l’occasione per presentare il documento “Green ICT. Mercato elettrico
e telecomunicazioni” realizzato dal Gruppo di lavoro sulla green ICT,
dal quale sono state ricavate alcune questioni fondamentali sia di
tipo infrastrutturale e tecnologico, sia di tipo regolamentare.
Ne è derivato un vivace dibattito su un tema particolarmente “caldo”: l’integrazione tra mercato elettrico e telecomunicazioni, in vista dello sviluppo di una nuova generazione di smart grid.
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INTRODUZIONE
Mario Frullone
Direttore delle Ricerche FUB
La formula del workshop FUB è ormai consolidata, essendo giunta alla sua terza edizione: il primo lo avevamo dedicato agli scenari connessi con l’implementazione della banda larga; il secondo era
focalizzato sul mobile payment. Ciò che accomuna questi incontri è evidentemente la scelta di tematiche di stringente attualità strategica ed economica, cui si accompagna l’esigenza di un dibattito
competente e trasparente.
Un’esigenza che, nel caso specifico della green ICT, la Fondazione ha voluto raccogliere e incoraggiare anche attraverso la produzione del pregevole documento “Green ICT. Mercato elettrico e
telecomunicazioni”, affidata al Gruppo di lavoro coordinato dal prof.
Razzante con l’ausilio della dott.ssa Ferrara. Con esso si è voluto fare
il punto della situazione e sollevare nel contempo alcune questioni che appaiono particolarmente urgenti per le imprese operanti
nei settori delle telecomunicazioni e dell’energia e, in generale, per
l’intero Paese.
Tra queste vi è certamente la questione della standardizzazione, ovvero l’opportunità di sviluppare soluzioni condivise in ambito smart grid e smart metering, contro la tendenza dominante allo
sviluppo di soluzioni proprietarie. Si tratta di un tema di grande rilevanza tecnologica ed economica, ma che ha anche forti implicazioni nell’ambito della regolamentazione. A tal proposito sono
emerse molte iniziative di livello europeo e sovranazionale, di cui
il documento offre un’interessante rassegna. L’obiettivo di tali iniziative è quello di promuovere la cooperazione tra gli attori coinvolti al fine di sviluppare soluzioni avanzate per le reti intelligenti.
In questo contesto, l’Italia gioca un ruolo di rilievo anche grazie all’impegno di aziende come Enel e Telecom Italia. Rimangono
però aperte molte sfide, una delle quali riguarda, ad esempio, l’opportunità di potenziare le modalità di utilizzo dei contatori intelligenti.
Ma sul tema delle smart grid per le utility rimando alla relazione
del prof. Trecordi.
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Io vorrei piuttosto concentrarmi sulla parte del documento che
descrive gli obiettivi di risparmio energetico cui sono chiamati gli
operatori del settore ICT. Lo sviluppo delle NGN è sicuramente una
delle strade da percorrere. A questo proposito, vorrei citare uno studio di Deutsche Telekom che stima la possibilità di ridurre i consumi
energetici del 56% entro il 2017 attraverso l’applicazione di tecniche che consentono di adattare il funzionamento dei sistemi in base
al carico. Questi scenari si combinano con il profilarsi di un modello
di città intelligente e sostenibile, nel quale il risparmio energetico
tenderà ad imporsi come una delle componenti fondamentali di
qualsiasi servizio.
La questione che si pone è, dunque, se sia auspicabile affidare l’adozione di soluzioni sostenibili alla sola iniziativa degli operatori, lasciando che i tempi di ricambio degli apparati vengano subordinati ai tempi di ammortamento degli investimenti. O se, piuttosto, non si prospetti l’opportunità di incentivare tutti quegli investimenti che implicano ricadute positive in termini di risparmio
energetico, con un ritorno economico e sociale per tutta la collettività. In questa prospettiva, potrebbero essere introdotti degli interventi di detassazione simili a quelli adottati con successo in altri settori, ad esempio nell’edilizia.
La FUB, in qualità di interlocutore privilegiato del Ministero dello sviluppo economico, si candida come sede per una valutazione seria e concreta della percorribilità di una scelta in questa direzione.
Più in generale, la Fondazione si propone come luogo di riflessione deputato a promuovere il passaggio dall’enunciazione delle opportunità connesse alla green ICT verso la definizione di scelte politicamente ed economicamente percorribili.
I REQUISITI DELLE RETI
DI COMUNICAZIONE PER LE SMART GRID
Vittorio Trecordi
Comitato Scientifico FUB
Politecnico di Milano
ICT Consulting S.p.A.
Come preannunciato dall’ing. Frullone, il
mio intervento verterà sulle smart grid e, in
modo particolare, sui requisiti di comunicazione che le future reti intelligenti saranno chiamate a soddisfare.
Agli aspetti già affrontati all’interno
del documento che oggi presentiamo, vorrei aggiungere alcune importanti considerazioni sui fattori di spinta che favoriscono
l’emergere di nuovi scenari associati al concetto di smart grid ossia di reti energetiche
intelligenti, i cui elementi hanno bisogno di
comunicare (per finalità di monitoraggio, telemisura e telecontrollo) attraverso una rete
di comunicazione.
FATTORI DI SPINTA
E SCENARI EMERGENTI
La spinta verso una sostanziale trasformazione della filiera energetica è dovuta ad un
concorso di forze, tra loro non indipendenti, che per semplicità possono essere associate a due matrici distinte:
1.
2.
organismi politici e di governo di tutto
il mondo hanno assunto impegni tesi a
correggere le traiettorie di sfruttamento delle fonti energetiche e di emissione di gas nocivi, stabilendo obiettivi di
efficienza energetica, aumento dell’impiego delle fonti rinnovabili e riduzione di emissione di gas serra;
i soggetti operanti nei diversi comparti della filiera energetica - approdata ad
una condizione di mercato da origini tipicamente pubbliche e monopolistiche
- sono da tempo impegnati nell’attuazione di piani di intervento che perseguono obiettivi di maggiore efficienza
operativa e di miglioramento di qualità e sicurezza (es. introduzione della
tele-lettura dei contatori e automazione dei controlli per la salvaguardia della qualità dei servizi di trasmissione e distribuzione, incluso contrasto delle frodi), nonché di competitività.
L’impiego pervasivo delle tecnologie
ICT (Information and Communication Technology) costituisce una leva fondamentale
di trasformazione della filiera energetica
in direzione di tali obiettivi, intervenendo in
modo organico e non ancillare a determinare
gli scenari emergenti. Fissando l’attenzione
sulla filiera dell’energia elettrica, il ruolo dell’ICT risulta particolarmente necessario nel
passaggio dalle reti elettriche tradizionali, ti-
picamente strutturate per la distribuzione di
energia da poche fonti concentrate verso i
numerosi carichi (“rete passiva”), alle reti
elettriche di nuova generazione, in grado di
accogliere e di veicolare in modo sicuro ed
efficiente l’energia prodotta in modo intermittente e non pianificabile da fonti diffuse (“rete attiva”).
IL CONCETTO DI SMART GRID
Il termine “Smart Grid” viene generalmente usato per indicare la nuova generazione
della filiera dell’energia elettrica, ponendo
l’enfasi sull’incremento dell’“intelligenza”,
largamente basata sull’ICT, all’interno di scenari in cui l’utente (consumatore, generatore
o interprete di entrambi i ruoli) assume
una funzione attiva e centrale.
«The Smart Grid will be a user-centred,
market-based, interactive, reliable, flexible, and sustainable electrical network system»1.
«Smart Grid is an electricity network that
can cost efficiently integrate the behaviour
and actions of all users connected to it –
generators, consumers and those that do
both – in order to ensure economically efficient, sustainable power system with
low losses and high levels of quality and security of supply and safety»2.
Le trasformazioni in atto interessano
l’ecosistema energetico nel suo complesso.
Si va verso un’integrazione dell’infrastruttura
elettrica con l’infrastruttura ICT perseguendo i molteplici obiettivi degli stakeholder:
•
aumentare l’efficienza di gestione e
uso dell’energia;
•
abilitare il passaggio da una rete passiva orientata alla distribuzione dell’energia da pochi centri di generazione verso i carichi, ad una rete attiva
orientata al flusso controllato di energia in condizioni di mercato (concorrenza) e con integrazione di fonti diffuse
(inclusi i “prosumer”). Questo comporta la gestione delle tolleranze delle
frequenze di rete (in termini di sicurezza
e di qualità), con opportuni interventi
di controllo e protezione. Comporta, soprattutto, la risoluzione di problemi di
interconnessione, di contabilizzazione dell’uso, di instradamento, di demand & response (tecniche di condi-
zionamento del punto di incontro tra offerta di energia e domanda, finalizzate
a un profilo di impiego più efficiente: ad
esempio incentivando l’utenza all’uso
lontano dalle ore di picco di domanda
con tariffe convenienti);
•
accrescere la sicurezza (intesa come
resilienza rispetto a black-out) e la qualità (intesa come regolarità dell’energia
disponibile) della rete energetica;
•
ridurre le emissioni di CO2.
Ciascun segmento in cui si articola la filiera (generazione, trasmissione, distribuzione, stoccaggio, commercializzazione e
consumo) è interessato da cambiamenti
profondi, che comportano indubbi vantaggi ma richiedono anche interventi tesi a perseguire obiettivi di sostenibilità e di efficienza
operativa, opportuni o necessari. Nel segmento della generazione, l’integrazione della generazione diffusa offre il vantaggio di poter ridurre il dimensionamento dei picchi e
di poter parlare di centrale elettrica virtuale (Virtual Power Plant), ma allo stesso tempo impone interventi di salvaguardia della
qualità del sistema elettrico a fronte delle sollecitazioni derivanti dai generatori diffusi.
Nel segmento del trasporto, diventano possibili la pianificazione e il coordinamento di
tutte le reti di trasporto interconnesse con le
reti di distribuzione, ma si pone il problema
di un’efficace azione di smorzamento dei
picchi di fabbisogno di energia (peak shaving), unito a quello della sicurezza e protezione del trasporto. Nel segmento della distribuzione diventano possibili: a) l’automazione sistemica delle reti di distribuzione di Media Tensione (MT) con funzioni di
protezione automatica a livello di rete; b) il
controllo e il monitoraggio automatizzato di
reti di Bassa Tensione (BT), con conseguente miglioramento della qualità del servizio. Lo stoccaggio diventa essenziale per
accumulare energia nei picchi di sovraproduzione e renderla disponibile per applicazioni emergenti, come i trasporti ad alimentazione elettrica: può essere sia centralizzato che diffuso e va adeguatamente
controllato nella fasi di carico e scarico.
Per quanto riguarda la commercializzazione, nasce un marketplace dell’energia con
negoziazione e fatturazione diretta (dal venditore all’acquirente), pricing dinamico (ad
esempio per fasce orarie e per classi di qualità) e gestione passiva della domanda. Per
finire, nel segmento del consumo diventano possibili la gestione attiva della domanda, l’utilizzo di veicoli elettrici (non solo
7
come carichi utilizzatori, ma anche come
erogatori di energia immagazzinata: ad
esempio per far fronte a situazioni di picco
o di emergenza) e la casa intelligente (smart
home), nella quale i consumi possono essere
controllati e i carichi possono essere programmati da remoto.
Il coinvolgimento dell’utente è fondamentale per un’azione di orientamento dei
comportamenti verso forme di consumo virtuoso, tese a evitare gli sprechi e a contenere i consumi, distribuendoli in modo più uniforme nel tempo (riduzione dei picchi). Peraltro, la crescente penetrazione della generazione diffusa basata su fonti rinnovabili,
a carattere intermittente e non pianificabile, unitamente all’introduzione di sistemi per
il controllo automatizzato e telematico dei
profili di consumo domestici (es. sistemi per
la pianificazione dell’attivazione degli elettrodomestici in fasce tariffarie di minor carico e più convenienti o per la visualizzazione
di profili di consumo), conferiscono ad ogni
terminazione della rete elettrica tradizionale
un grado di sofisticazione ben diverso da
quello tradizionale dell’insieme di carichi
passivi ad azionamento manuale.
RUOLO CENTRALE
DELLE TELECOMUNICAZIONI
E DELLA SICUREZZA
Il riconoscimento del ruolo dell’ICT e della
sicurezza nell’abilitazione dei nuovi scenari energetici è un dato generalmente acquisito e non soggetto a discussione. D’altra parte, la scelta delle soluzioni ICT e di sicurezza più idonee a raggiungere obiettivi di
efficienza e di efficacia non può basarsi su
una generica comprensione delle esigenze,
spesso concentrata su una visione parziale
della filiera e contaminata da interessi di alcuni attori di mercato. La pianificazione di
una trasformazione di grande portata e interesse strategico generale non può prescindere dall’identificazione puntuale dei requisiti di comunicazione e sicurezza associati
ai diversi casi d’utilizzo (tra loro estremamente eterogenei). Un’analisi di questo tipo
richiede ovviamente competenze tecniche,
economiche, regolatorie multi-disciplinari
e impone la collaborazione tra le professionalità dei diversi settori impattati: quello
energetico ed elettrotecnico, il settore delle comunicazioni, dell’informatica e quello
della sicurezza.
D’altra parte, i requisiti di comunicazione e di sicurezza, emergono come quelli più importanti associabili all’implementazione delle smart grid, come mostra il gra-
fico di fig. 1 tratto da uno studio di Penton
Media, editore della rivista americana Transmission&Distribution, condotto nel febbraio del 2010, coinvolgendo 500 esperti del
settore.
Lo scambio di informazioni tra punti
dell’ecosistema energetico ha funzioni molto eterogenee:
•
in alcuni casi, la comunicazione è essenziale, ad esempio per assicurare il livello di qualità della fornitura energetica nei nuovi scenari di funzionamento stimolati dall’introduzione delle fonti diffuse;
•
in altri casi, la comunicazione apre la via
a nuove opportunità per perseguire la
sostenibilità (ad esempio si abilitano
modelli di gestione coordinata e ottimizzata dei flussi energetici su ampie
porzioni di rete o si innesca il coinvolgimento del consumatore per stimolare comportamenti virtuosi).
Esigenze molto variegate possono essere espresse da casi d’uso che coinvolgono
soggetti, terminazioni, tratte dell’ecosistema
e terminazioni eterogenee con requisiti tra
loro molto diversificati. Assume, quindi, un
ruolo fondamentale l’identificazione dei
requisiti per selezionare le soluzioni di comunicazione più opportune.
Figura 1
Distribuzione dei requisiti nelle risposte ad un sondaggio negli USA
Fonte: Penton Media, editore di Transmission&Distribution, febbraio 20103
8
Figura 2
Early Smart Grid
Figura 3
Smart Grid
Va sottolineato, infine, che l’introduzione pervasiva dell’ICT espone il comparto energetico in modo molto più profondo
ad una nuova difficile frontiera: quella della sicurezza informatica.
EARLY SMART GRID
O SMART GRID DI FASE 1
In Italia, la filiera energetica si trova già in una
condizione precoce di smart grid (definita
“Early Smart Grid”), con ricorso all’ICT per
rendere la filiera stessa più efficiente (fig. 2):
•
la rete di trasmissione presenta molti
connotati di intelligenza e di automazione già nel disegno originario (smart
by design); l’operatore di trasmissione
(Terna) opera da tempo su una rete
multi-direzionale fortemente automatizzata per gestire in modo efficiente le
condizioni di guasto e operare il dispaccio intelligente delle energie rinnovabili (a generazione intermittente e
non pianificabile);
•
la rete di distribuzione italiana è tra le
più avanzate al mondo per l’automazione delle singole sottostazioni e di
gruppi di sottostazioni della rete di
media tensione (progressivamente soggette a meccanismi automatici di protezione a livello locale e/o di segmen-
•
•
to di rete, utilizzando protocolli di comunicazione appartenenti alla famiglia
IP e standardizzati per le applicazioni
specifiche di telecontrollo e telecomando delle sezioni di rete impattate),
con l’obbiettivo di ridurre i costi e migliorare la qualità;
gli operatori della distribuzione hanno
introdotto l’ICT per la tele-lettura e il telecontrollo dei contatori perseguendo
risparmi nei costi operativi e maggiore
sicurezza (contrasto dei furti di energia);
con l’introduzione delle tariffe biorarie
obbligatorie si è stimolato l’utente ad un
ruolo attivo, orientandone l’attitudine
a consumi maggiormente distribuiti
nell’arco delle 24 ore.
VERSO LA SMART GRID DI FASE 2
La generosa politica di incentivazione all’introduzione delle fonti rinnovabili (eolico e soprattutto solare-fotovoltaico) ha impresso una spinta importante alla diffusione delle fonti diffuse, in linea con gli obiettivi fissati dagli organismi governativi, aumentando la pressione sugli operatori della trasmissione e della distribuzione a sviluppare l’“intelligenza” in rete. Due sono state le linee di azione principali:
la gestione efficiente del dispaccia-
mento dell’energia prodotta in maniera intermittente (introducendo reti di
sensori per la raccolta di informazioni
in tempo reale sullo stato dei generatori
intermittenti e utilizzando sofisticati
modelli previsionali);
il controllo delle protezioni automatiche
in presenza delle sollecitazioni indotte
dalle energie diffuse.
Attualmente, la gestione attiva della
domanda e l’introduzione dei sistemi di
alimentazione dei veicoli elettrici contribuiscono a determinare le condizioni per
una nuova generazione di smart grid (fig. 3)
alla quale saranno associati nuovi modelli di
business e opportunità per nuovi soggetti:
operatori di intermediazione e aggregazione della produzione diffusa (Virtual Power
Plant), operatori di gestione di porzioni
“autonome” di filiera energetica (MicroGrids), operatori di gestione massiva dello
stoccaggio dell’energia (Energy storage providers) e operatori di gestione territoriale dei
rifornimenti per i veicoli elettrici.
REQUISITI DI COMUNICAZIONE
Il processo di identificazione dei requisiti di
comunicazione delle smart grid di nuova generazione ha una valenza “di sistema” fondamentale e propedeutica alla definizione
9
di standard di comunicazione atti a creare
scenari aperti all’interoperabilità (almeno
nelle interfacce delle architetture riconosciute e condivise dai protagonisti della filiera dell’energia elettrica). L’azione di standardizzazione potrà identificare i modelli di
riferimento architetturali e le interfacce per
le quali valutare le diverse opzioni di tecnologia e protocolli di comunicazione, solo
a fronte di una chiara e univoca identificazione dei requisiti dei flussi di comunicazione, calati nel contesto e nei casi d’uso. Tra
i parametri utili all’identificazione dei requisiti di comunicazione si citano: terminazioni delle comunicazioni (natura e posizione), relazioni di traffico (direttrici di traffico), dinamica degli scambi, volumi di dati,
dimensione dei “messaggi”, struttura dei
dati, tasso di scambio, esigenze di tempistica
di consegna (latenza e varianza), esigenze di
tasso di perdita, esigenze di continuità delle comunicazioni e di salvaguardia di integrità, confidenzialità dei dati, priorità di
consegna, ecc.
L’infrastruttura di comunicazione potrà
Figura 4
Mappa dei protocolli di comunicazione4
10
essere realizzata utilizzando i servizi messi
a disposizione dagli operatori di telecomunicazione, fissi e mobili, oppure attraverso
sistemi di comunicazione dedicati (ossia realizzati per soddisfare le esigenze specifiche
ed esclusive delle smart grid). L’esigenza di
efficienza d’uso delle risorse spinge a ipotizzare l’impiego di soluzioni di comunicazione di tipo ibrido, col ricorso a soluzioni
dedicate solo laddove non sia disponibile un
adeguato servizio di mercato (es. nel caso di
impianti rinnovabili di tipo eolico dislocati
in aree rurali, verosimilmente non coperte
neppure da servizi di comunicazione radiomobile terrestre). L’identificazione di
standard aperti e condivisi per le comunicazioni emergenti nel contesto delle smart
grid è un passaggio importante per perseguire strategie di efficacia ed efficienza, associate all’obiettivo di rendere disponibili le
funzionalità di comunicazione necessarie,
con garanzie di interoperabilità, all’interno
di un mercato aperto alle soluzioni realizzate
componendo prodotti di più fornitori tra loro
in competizione. Il primo passaggio essen-
ziale per perseguire questo obiettivo è l’identificazione di un’architettura che stabilisca
il riferimento condiviso dagli attori coinvolti
per le componenti e le interfacce di comunicazione oggetto dell’intervento di standardizzazione. In secondo luogo, per ciascuna interfaccia e soprattutto sulla base dei
requisiti di comunicazione, si procederà
all’identificazione dei protocolli standard
(dal livello fisico fino al livello applicativo, ove
opportuno), innanzitutto partendo dall’esame dei molti standard già presenti, con
diverso grado di maturità e sostegno del mercato. Per offrire una visione sinottica ed
esemplificativa del quadro di valutazione che
si presenta nel percorso d’identificazione degli standard, si riporta una rappresentazione dell’architettura, delle interfacce e dei
protocolli candidati, proposta da studiosi
dell’Università di Lovanio. La chiarezza sui
requisiti deve guidare le valutazioni ed ispirare le scelte.
IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI:
INIZIATIVE PUBBLICHE NEGLI STATI
UNITI
Sia negli Stati Uniti che in Europa c’è una forte sensibilità sul tema dell’identificazione dei
requisiti di comunicazione. Il Department of
Energy (DoE) americano ha indetto nel
maggio 2010 una consultazione sui requisiti
di comunicazione (RFI, Request for Information) rivolta ai protagonisti della filiera
energetica. Segue la lista dei quesiti tratti dal
documento di RFI:
(1) What are the current and future communications needs of utilities, including for the deployment of new
Smart Grid applications, and how
are these needs being met?
(2) What are the basic requirements,
such as security, bandwidth, reliability, coverage, latency, and backup, for
smart grid communications and electric utility communications systems
in general - today and tomorrow?
How do these requirements impact
the utilities’ communication needs?
(3) What are other additional considerations (e.g. terrain, foliage, customer
density and size of service territory)?
(4) What are the use cases for various
smart grid applications and other
communications needs?
(5) What are the technology options for
smart grid and other utility communications?
A tale consultazione hanno partecipato circa 50 grandi player americani. Nell’ottobre 2010 è stato pubblicato un rapporto di
sintesi delle risposte. In fig. 5 si riportano le
risposte relative ai requisiti di comunicazione
(larghezza di banda, latenza, affidabilità, sicurezza, fonte energetica sostitutiva per alimentare i dispositivi di comunicazione in
caso di indisponibilità dell’alimentazione
delle rete, ossia presenza di accumulatori di
energia) necessari per le varie funzionalità
di una smart grid. Le categorie rappresentate
nella tavola sono: “AMI” per “Advanced Metering Infrastructure” (ossia comunicazioni
per lettura e controllo remoto dei contatori); “Demand Response”; “Wide Area Situational Awareness” (ossia comunicazioni per
il monitoraggio continuo delle reti di trasmissione e distribuzione, finalizzate ad informare interventi di gestione dei guasti o interventi di “dispacciamento” efficiente dei
flussi); “Distribution Energy Resources and
Storage” (ossia comunicazioni utili alle fonti diffuse e ai sistemi di stoccaggio, ad esempio per comunicare dati utili alla previsione
di generazione o alla disponibilità delle riserve); “Electric Transportation” (ossia comunicazioni che coinvolgono la gestione dei
veicoli ad alimentazione elettrica, ad esempio per guidarne i rifornimenti); “Distribution Grid Management” (ossia le comuni-
cazioni funzionali all’automazione della
rete di distribuzione dell’energia elettrica).
Sempre negli Stati Uniti, l’Open Smart
Grid Subcommittee (OpenSG), secondo il
mandato dello Smart Grid Interoperability
Panel (SGIP) del NIST (National Institute of
Standards and Technlogies), ha condotto
un’altra iniziativa pubblica tesa a raccogliere in un database i requisiti di comunicazione di varie applicazioni delle smart grid,
redigendo una raccolta dettagliata (giunta già
alla quarta versione) di oltre 1400 requisiti
organizzati su 18 casi d’uso. In fig. 6 è riportata l’estrazione di una riga di esempio
della suddetta tabella. L’Open SG ha anche
elaborato uno schema di riferimento, molto articolato, per identificare agenti e flussi
delle comunicazioni (fig. 7).
Nell’esempio si mostrano alcune delle
informazioni che vengono precisate per
ciascun requisito di comunicazione: il periodo del giorno in cui la comunicazione ha
luogo, la frequenza degli scambi, i requisiti di disponibilità del canale di comunicazione, i requisiti di ritardo di consegna, il riferimento ai codici usati nei documenti
NIST dedicati alla sicurezza nelle smart
grid, requisiti di confidenzialità, integrità e
disponibilità, tipo di dato trasportato, dimensione del dato e note particolari da segnalare.
Figura 5
Sintesi dei requisiti di comunicazione
(6) What are the recommendations for
meeting current and future utility
requirements, based on each use
case, the technology options that are
available, and other considerations?
(7) To what extent can existing commercial networks satisfy the utilities’
communications needs?
(8) What, if any, improvements to the
commercial networks can be made to
satisfy the utilities’ communications
needs?
(9) As the Smart Grid grows and expands, how do the electric utilities foresee their communications requirements as growing and adapting
along with the expansion of Smart
Grid applications?
Fonte: Rapporto DoE, 8 marzo 2010
11
Figura 6
Esempio di riga di un database dei requisiti di comunicazione
Fonte: OpenSG
Figura 7
Schema di riferimento per agenti e flussi di comunicazione
Fonte: OpenSG
12
IDENTIFICAZIONE DEI REQUISITI:
INIZIATIVE PUBBLICHE IN EUROPA
Figura 8
Altro schema di riferimento per agenti e flussi di comunicazione
Nell’Unione Europea, il progetto “Supporting
Energy Efficiency Smart GENeration grids
through ICT” (SEESGEN-ICT), finanziato
nell’ambito del Settimo Programma Quadro,
si è dato l’obiettivo di produrre un insieme
armonizzato di priorità per accelerare l’introduzione dell’ICT nelle smart grid, esaminando i requisiti di comunicazione, evidenziando le barriere e proponendo soluzioni. Il progetto è un Thematic Network con
24 partner di 15 Paesi (durata 24 mesi e workshop finale a metà Aprile 2011). Nel progetto – al quale partecipano anche le italiane
Enel, RSE ed Enea – sono stati analizzati sei
casi d’utilizzo (desunti da situazioni emergenti nei diversi Paesi partecipanti) per i quali è stato condotto un esame di corrispondenza tra esigenze e offerte tecnologiche:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ICT per la gestione delle SG con integrazione delle fonti diffuse;
ICT per il monitoraggio dell’efficienza
nelle SG;
ICT per l’integrazione del versante della domanda (demand-response & demand-side management);
ICT per la gestione dei modelli di business;
ICT per la gestione e la tutela ambientale nelle SG;
Supporto alle best practice attraverso la
realizzazione di test plant.
Fonte: Progetto EU SEESGEN-ICT5
13
INIZIATIVE PUBBLICHE IN ITALIA
IL DIBATTITO ATTUALE
In occasione del Primo Smart Grid International Forum, tenutosi a Roma a fine Novembre - inizio Dicembre 2010, si è fatto il
punto sul tema, con particolare riferimento alla situazione italiana. Dagli atti dell’evento, si segnala l’aggiornamento sul processo di incentivazione alla realizzazione di
progetti pilota in campo, associato alla Delibera ARG/elt 39/10 (2 nov. 2010) dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas: nove
istanze presentate dai maggiori player nazionali della distribuzione sono in iter di valutazione. Va segnalato che l’utilizzo di protocolli di comunicazione non proprietari è
indicato tra i fattori premianti per la selezione delle proposte che potranno beneficiare dell’incentivo tariffario del 2% per 12
anni per investimenti relativi a progetti pilota comprendenti sistemi di automazione,
protezione e controllo di reti attive MT (secondo le indicazioni tecniche contenute
nella Norma CEI 0-16, si intende per rete MT
una rete nella quale per almeno il 5% del
tempo annuo di funzionamento si abbia un
transito di potenza dalla MT verso la AT). Durante il medesimo Forum, il Laboratorio
Smart Grid di EnergyLab ha annunciato la
pubblicazione della prima bozza del Libro
Bianco sulle smart grid, dedicato a fornire un
inquadramento organico dell’argomento
nel quadro nazionale ed estero, in particolare sui seguenti punti: (1) reti di distribuzione; (2) generazione diffusa come fattore
di spinta delle reti di distribuzione “attive”;
(3) stato della regolazione italiana; (4) stato
della tecnologia delle comunicazioni; (5) rassegna di alcune esperienze internazionali e
dell’esperienza dimostrativa realizzata in
Lombardia con il progetto Milano Wi-Power.
Sempre nello stesso Forum, il rappresentante
del Ministero dello sviluppo economico,
ing. Marcello Capra, concludeva il proprio
intervento indicando per il nostro Paese la
“necessità di un Piano d’azione nazionale di
settore che stabilisca indirizzi, priorità e
fabbisogni”.
Ad oggi, il dibattito sui requisiti delle reti di
comunicazione per le smart grid è molto intenso. I requisiti attualmente esplorati sono
probabilmente un sottoinsieme di quelli che
emergeranno dall’approfondimento delle
analisi finora effettuate. Ad una prima corrente di pensiero che pensava a reti ICT dedicate, ossia specializzate per utility e da realizzare ad hoc, si contrappone una più recente tendenza in favore di reti generaliste,
già disponibili sia come infrastruttura che
come servizi offerti dagli operatori telco. C’è
anche chi pensa di andare verso reti miste,
ossia verso un’architettura in cui elementi
di infrastruttura e funzionalità ad hoc si realizzeranno solo con riferimento a quei requisiti non implementabili con reti generaliste.
14
Figura 9
Quale approccio per le reti di comunicazione delle smart grid?
CAMPANELLI D’ALLARME
SULLA SICUREZZA
Figura 10
Diffusione del worm Stuxnet
L’impiego estensivo dell’ICT nelle smart
grid espone il comparto energetico ad una
nuova frontiera, quella dei rischi della sicurezza informatica nelle grandi reti aperte. Gli
addetti ai lavori stanno già lavorando per
predisporre soluzioni per il contenimento
dei rischi e per la salvaguardia dei requisiti
di sicurezza, sia per la salvaguardia delle funzionalità del sistema, sia per la garanzia della privacy degli utenti. Le cronache recenti
hanno dato grande risonanza mediatica a incidenti di scurezza informatica nella filiera
energetica:
-
-
il caso del worm informatico “Stuxnet”, mirato ad aggredire i sistemi di
controllo industriali impiegati per dispositivi all’interno di impianti nucleari, responsabile dell’infezione di
oltre 100.000 host, per la maggior parte situati in Iran, con la conseguente rottura di 1000 centrifughe di un impianto nucleare iraniano, e dunque sospettato (secondo un rapporto dell’Institute for Science and International Security) di essere lo strumento di un attacco di “guerra cibernetica”;
il caso degli attacchi di phishing, come
tentativi di sottrarre le credenziali dei sistemi telematici collegati con la Banca
centrale europea per la gestione dei certificati utilizzati per contabilizzare le
quote di emissione di CO2 (notizia diffusa il 14 dicembre 2010).
I due casi citati sono tra loro molto differenti, tuttavia confermano la necessità di
predisporre adeguati presidi per la protezione informatica, e non solo, di una delle infrastrutture critiche per la sicurezza delle nazioni.
CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE
La complessa trasformazione in corso nella filiera energetica richiede la cooperazione di tutti gli attori coinvolti, ricorrendo alle
competenze specialistiche di punta nei diversi settori, incluso il comparto delle comunicazioni e della sicurezza, accanto a
quello più strettamente energetico. L’Italia
ha un ruolo di leadership a livello internazionale proprio nel settore delle smart grid,
come mostra il ruolo di coordinamento
svolto, insieme alla Corea, nella stesura del
Fonte: Symantec6
Technology Action Plan sulle Smart Grid per
conto della Segreteria del Major Economies Forum; l’Italia, inoltre, è stata fondatrice, insieme a Stati Uniti e Corea, dell’iniziativa ISGAN (International Smart Grid
Action Network). La profonda e solida tradizione nel settore delle telecomunicazioni
completa il bagaglio delle credenziali che dovrebbe assicurare all’Italia un ruolo preminente nello sviluppo degli scenari emergenti
nell’ecosistema energetico del futuro.
La vera sfida è nella capacità di conciliare gli interessi comuni (“di sistema”), con
gli interessi economici dei singoli soggetti
che operano in un terreno oggetto di grandi attenzioni per la sua strategicità. Le Autorità di Governo e i Regolatori giocano un
ruolo fondamentale in questo ambito, in cui
si creano le condizioni per uno sviluppo efficace, efficiente e sostenibile, pur dovendo
applicare la usuale cura rispetto ad ingerenze
nelle dinamiche di mercato.
In questo quadro, la Fondazione Bordoni può esprimere sicuramente un contributo importante, grazie alla propria natura
di “terza parte” con competenze tecniche e
funzioni di intermediazione tra le istituzioni e il mercato.
1. ENTSO & EDSO “The European Electricity
Grid Initiative (EEGI) - Roadmap 2010-18
and Detailed Implementation Plan 2010-12”,
25 maggio 2010,
http://www.smartgrids.eu/documents/EEGI
/EEGI_Implementation_plan_May%202010.
pdf
2. ERGEG “Position Paper on Smart Grids - An
ERGEG Conclusions Paper”, giugno 2010
http://www.energyregulators.eu/portal/page/portal/EER_HO
ME/EER_PUBLICATIONS/CEER_ERGEG_PA
PERS/Electricity/2010/E10-EQS-3805_SmartGrids_Conclusions_10-Jun2010_Corrige.pdf
3. “Smart Grid Survey 2010 Smart Grid Survey
2010 - A smart grid perception survey of
energy industry professionals”, febbraio
2010,
http://www.sandc.com/webzine/pdfs/smar
tgridsurvey.pdf.
4. “Analysis of State-of-the-art Smart Metering
Communication Standards”, Klaas De Craemer, Geert Deconinck, Marzo 2010,
https://lirias.kuleuven.be/bitstream/123456
789/265822/1/SmartMeteringCommStandards.pdf.
5. “ICT FOR DATA MANAGEMENT AND INTER-STAKEHOLDERS SERVICE MONITORING IN SMART GRIDS” (Requirements,
ICT solutions available and need for further
developments), giugno 2010, http://seesgen-ict.rse-web.it/content/files/documents/Deliverables/Deliverable%20D32%20R0-1.pdf.
6. “W32.Stuxnet Dossier”, Version 1.3, novembre
2010,
http://www.symantec.com/content/en/us/e
nterprise/media/security_response/whitepapers/w32_stuxnet_dossier.pdf
15
ICT FOR GREEN. EVOLUZIONE DELLE TECNICHE
DI SMART METERING
Guido Bortoni
Capo Dipartimento per l’energia,
Ministero dello sviluppo economico
Il conseguimento di obiettivi di sostenibilità ambientale ed economica dei mercati
energetici è possibile solo con il contributo
dell’Information and Communication Technology (ICT), cioè grazie a quell’insieme
di tecnologie che consentono di elaborare e
comunicare informazioni e dati attraverso
mezzi digitali. Proprio la crescente collaborazione e sinergia tra il mondo dell’ICT e il
comparto energetico avrà un ruolo chiave
nell’attuazione della politica energetica nazionale, diventando elemento decisivo per
un uso più flessibile e intelligente delle infrastrutture energetiche, favorendo l’incontro tra domanda e offerta di energia, o
meglio tra produzione e consumo.
Nei prossimi anni sarà determinante il
contributo dell’ICT per la sostenibilità ambientale ed economica dei mercati energetici: mi riferisco in particolare all’utilizzo delle nuove tecnologie offerte dall’ICT nel settore elettrico.
Innanzitutto occorre pensare all’evoluzione nel settore dei trasporti, in un’ottica di “decarbonizzazione” dell’economia, essendo tale settore ampiamente responsabile
di emissioni inquinanti e climalteranti. Nel
settore dei trasporti dovrà gradualmente
cambiare il modello di consumo energetico,
al fine di superare la barriera della densità
di energia per unità di spazio, con l’attuale
primato degli idrocarburi. Il cambiamento
potrà essere possibile con un progressivo utilizzo dei veicoli elettrici, che potranno diventare il modello di trasporto per l’uso metropolitano e cittadino.
L’ICT trova applicazioni promettenti
nel settore elettrico, non solo nelle applicazioni di smart metering, per cui siamo pionieri a livello mondiale con quanto realizzato
con i contatori elettronici e i loro ulteriori sviluppi. Si pensi alla diffusione di tali contatori che oggi sono utilizzati anche per la rilevazione e gestione dei dati di consumo dei
clienti domestici, ossia delle famiglie. Ma
l’ICT è anche un fattore abilitante sia per servizi già attivi sia per lo sviluppo di nuovi servizi, necessari per l’ottimizzazione del dispacciamento dell’energia elettrica. Si tratta, per esempio, di quei sistemi intelligenti
di accumulo e sfruttamento dell’energia
prodotta in maniera diffusa sul territorio e
della relativa integrazione con il sistema elettrico. Tali sistemi possono essere sviluppati solo ed esclusivamente con l’ausilio dell’ICT.
Le opportunità che offre l’ICT dovranno essere sfruttate appieno al fine di con16
sentire l’evoluzione del sistema elettrico
imposta dal crescente utilizzo delle fonti rinnovabili, in linea con gli obiettivi della politica energetica italiana ed europea. Le
fonti rinnovabili prevedono, contrariamente al nucleare di cui sono complementari,
una produzione diffusa e discontinua. Data
la “randomicità” delle fonti rinnovabili (gli
impianti sono soggetti all’andamento climatico, cioè alla presenza del sole, del vento,…) l’energia può essere prodotta solo in
alcuni momenti, e le fonti possono essere
sfruttate solo quando è possibile. Tale aspetto genera un non-sense ambientale ed economico: ambientale perché non consente il
pieno sfruttamento del potenziale delle
fonti offerto in natura; economico perché i
sistemi incentivanti a sostegno dello sviluppo delle fonti rinnovabili sono impiegati inefficientemente per fonti poco produttive rispetto al potenziale.
Solo la conversione delle fonti rinnovabili in energia elettrica e quindi l’accumulo
della stessa potrà consentire di sfruttare
appieno il potenziale e ridurre significativamente i costi di sistema, rendendo possi-
bili riduzioni di prezzo per i clienti finali. La
riduzione dei costi di sistema potrà, con l’ausilio dell’ICT, riguardare: i costi di dimensionamento delle reti a fronte di produzioni intermittenti; i costi di dispacciamento
che si devono sostenere quando si deve
supplire con altre fonti alla produzione discontinua da fonti rinnovabili; i costi di dimensionamento della riserva di generazione e, infine, i costi per un uso degli incentivi che diviene improprio.
L’ICT, nell’ambito delle smart grid, può
consentire la realizzazione di servizi di accumulo nelle stesse reti di distribuzione, dotate di funzioni intelligenti di “micro-dispacciamento”, grazie a servizi di raccolta
delle informazioni in tempo reale e di veicolamento al sistema centrale di dispacciamento, che potrà ottimizzare esigenze di
domanda-offerta di energia elettrica. Ma
non solo, l’ICT potrà consentire anche funzioni di controllo e certificazione delle produzioni da fonti rinnovabili per evitare
abusi o frodi.
La diffusione sul territorio di energia da
fonti rinnovabili e l’impiego efficiente del-
Lilia Consiglio
Enel Distribuzione
L’esperienza di ENEL Distribuzione nell’ambito degli smart meter e delle applicazioni ad essi connesse è nota e riportata
anche nel documento “Green ICT. Mercato elettrico e telecomunicazioni”, della Fondazione Bordoni.
Meno nota è, forse, l’esperienza parimenti decennale nell’ambito del telecontrollo e dell’automazione di rete MT:
circa il 30% delle cabine secondarie
(MT/BT) di ENEL Distribuzione sono
oggi equipaggiate con unità periferiche
(UP) di telecontrollo e organi di manovra
motorizzati. Sul 70% delle linee MT sono
inoltre in esercizio logiche automatiche di
selezione del tronco guasto e di rialimentazione della porzione di rete sana a
monte. Tutto ciò è possibile grazie all’installazione di rilevatori di guasto lungo la
linea e ad algoritmi residenti localmente
nelle unità periferiche di cabina secondaria. Le condizioni di passaggio di correnti di guasto (a terra e polifasi) e di presenza o assenza di tensione sono elaborate dalla UP, che comanda di conse-
guenza l’apertura e la chiusura degli organi di manovra motorizzati.
L’introduzione massiva del telecontrollo e dell’automazione sulla rete MT ha
contributo al miglioramento della qualità del servizio e alla riduzione drastica dei
minuti persi per cliente (indice SAIDI) nel
corso degli ultimi anni, passati dai 128 minuti del 2001 ai 45 minuti del 2010.
A differenza del telecontrollo degli
impianti AT/MT, realtà storica e consolidata nella quasi totalità delle reti di distribuzione al mondo e realizzato in ENEL
con tecnologie moderne e con connessione centro/periferia su rete IP, il telecontrollo della rete MT rappresenta invece
ancora una novità per la maggior parte degli operatori di distribuzione, per i quali
costituisce, di fatto, insieme ai contatori
intelligenti, uno dei due pilastri di sviluppo di una smart grid.
ENEL è quindi in una posizione unica al mondo, avendo già un’esperienza
consolidata sia nell’ambito dello smart
metering e dei sistemi ad esso connessi,
le relative risorse implicano un uso innovativo delle reti di distribuzione. Lo sviluppo
delle smart grid dovrà essere la risposta a cui
puntare, con il contributo non solo dei diversi soggetti che agiscono sulla filiera energetica, ma anche con quello dell’ICT.
I progetti in tal senso sono spesso internazionali e richiedono ingenti investimenti, sia in termini di ricerca che di sviluppo di tecnologie. È opportuno ridurre le
barriere che si presentano allo sviluppo di tali
iniziative: barriere di tipo economico (difficoltà nel definire le priorità per gli investimenti in tecnologie; incertezze sui ritorni dovuti alle strutture regolatorie), ma anche e soprattutto le barriere di tipo tecnologico,
correlate per esempio alla mancanza di
progetti su larga scala, alla scarsa standardizzazione, fino alla difficoltà di comprensione di tali iniziative nelle politiche pubbliche.
I benefici attesi da tali iniziative, con significative riduzioni di costi (o meglio con
significativi “costi evitati”) possono essere
una risposta per reperire i finanziamenti e
le risorse necessarie allo sviluppo e all’im-
sia nel campo del telecontrollo e della
network automation. Il passaggio a una
seconda generazione di entrambe le tecnologie potrà quindi nascere da realtà
concrete e non solo da studi teorici.
La massiva diffusione del telecontrollo MT in Italia (circa 130.000 impianti MT/BT telecontrollati) è stata possibile anche grazie all’adozione di una risorsa di comunicazione efficace ed economica, la rete GSM pubblica e di un protocollo standard (IEC 870 5 101): le cabine secondarie sono oggi collegate al centro di controllo solo in caso di necessità,
o su richiesta dell’operatore (ad esempio
per effettuare manovre o monitorare stati e misure) o per eventi rilevati in campo
dall’unità periferica (movimentazioni automatiche degli organi di manovra a causa di un guasto, allarmi vari). L’esercizio
della rete MT non aveva infatti, fino ad ora,
esigenze stringenti di tempo reale.
Con la penetrazione della generazione distribuita, la rete MT non è più una
rete passiva, alimentata dalle grandi cen-
plementazione di progetti pilota.
La possibilità di uno sviluppo delle
fonti rinnovabili sinergico con l’ICT – da intendersi come fattore abilitante di crescita
economica, di innovazione e creazione di
nuovi posti di lavoro – deve essere di stimolo
anche per il decisore pubblico, favorendo
proprio quelle iniziative che contribuiscono al radicamento di un’industria dedicata
nel Paese, consentendo l’affermarsi di eccellenze (come in parte sta già avvenendo
con alcune iniziative di smart metering).
trali di produzione: i flussi di energia
sono ormai bidirezionali e anche per la
rete MT emerge con forza la necessità di
un monitoraggio continuo degli impianti, al fine di garantirne la necessaria stabilità e sicurezza. Il ruolo del Distributore sta rapidamente evolvendo in un ruolo simile a quello del Dispacciatore.
I prossimi passi portano quindi, inequivocabilmente, verso un’evoluzione
dei quadri normativi e regolatori e verso
l’adozione di tecnologie più performanti. La rete di telecomunicazione IP a banda larga dovrà estendersi fino alle cabine
MT/BT e ai clienti MT, in modo da permetterne il monitoraggio e il controllo in
tempo reale. La sfida si gioca nel dover
connettere luoghi spesso remoti (i campi fotovoltaici ed eolici). Solo una collaborazione tra i diversi attori (distributori e produttori di energia, provider di telecomunicazioni, standard bodies e Autorità di regolazione) potrà permettere di
vincere questa sfida.
17
SMART GRID, SMART METERING
E IL RUOLO DEL REGOLATORE ENERGETICO
Luca Lo Schiavo
Autorità per l’energia elettrica e il gas, Direzione Generale1
In questo breve intervento, mi limiterò a riprendere alcuni spunti emersi nelle relazioni
introduttive.
In primo luogo, vorrei richiamare la
questione che è stata sollevata dei protocolli
di comunicazione. Se il problema fosse solo
quello dell’automazione di rete – o, per riprendere le parole giustamente utilizzate dal
prof. Trecordi, se il problema fosse quello delle early smart grid – i protocolli proprietari
sarebbero adatti, dal momento che per sviluppare l’automazione di rete non viene richiesta alcuna interazione con gli utenti attivi e passivi.
In questo senso il concetto di smart grid
può essere fonte di confusione. Sarebbe più
opportuno, a mio avviso, parlare di “smart
power systems”, perché i reali benefici della sovrapposizione di uno strato ICT a un sistema elettrico si ottengono solo se anche
gli utenti, sia quelli che immettono potenza sia quelli che la prelevano, vengono interconnessi a questo strato ICT e sono in
grado di modificare i propri comportamenti in relazione a segnali il cui transito,
con una certa latenza (end-to-end) e un certo grado di reliability, è supportato dallo strato ICT. Sotto il profilo del coinvolgimento degli utenti è evidente che non è più possibile utilizzare protocolli proprietari, come
nel caso delle early smart grid, ma è necessario utilizzare protocolli aperti che gli
utenti della rete siano in grado di adottare,
con il minimo costo, sui propri dispositivi
di interfaccia.
È compito anche del Regolatore energetico assicurare che, da una parte, non vi
siano comportamenti o prescrizioni dei gestori di rete che impongano costi non necessari agli utenti della rete e che, dall’altra,
gli utenti della rete osservino le prescrizioni tecniche necessarie per il corretto funzionamento della rete. Richiamo a questo
proposito il lavoro che l’Autorità per l’energia elettrica e il gas ha fatto negli ultimi anni
per eliminare la varietà di prescrizioni tecniche dei diversi distributori – erano note, in
particolare, le norme della serie “DK” di Enel
Distribuzione – e sostituirle con un’unica Regola tecnica di connessione, definita dall’organismo di regolazione sulla base del lavoro tecnico compiuto dall’organismo nazionale di standardizzazione (CEI – Comitato
Elettrotecnico Italiano) in collaborazione con
gli uffici del Regolatore e con tecnici indipendenti (Norma CEI 0-16). Questo disegno
è stato completato per le reti di distribuzione di alta e media tensione, mentre è anco18
ra in corso – ma dovrebbe essere completato a brevissimo, di certo entro il 2011 – per
le reti di bassa tensione, sulle quali è ormai
al termine il lavoro condotto dal CEI su richiesta dell’Autorità (la nuova norma per la
BT si dovrebbe chiamare CEI 0-21).
Le norme tecniche di connessione sono
state notificate agli organismi europei competenti, ma è ammissibile che esse siano differenziate su base nazionale, tenendo conto della varietà di soluzioni tecniche di distribuzione dell’energia elettrica (si pensi per
esempio alla differenza nell’esercizio del
neutro nelle reti a media tensione). Tuttavia,
è necessario ricordare che ormai gli standard
tecnici si discutono e si concretizzano sempre più a Bruxelles invece che nei singoli Stati membri dell’Unione. Questo è il caso, ad
esempio, degli standard di comunicazione
utilizzati per lo smart metering.
L’impulso che è stato dato dalla Commissione europea alla diffusione dei sistemi
di smart metering nei Paesi membri dell’Unione – da una parte con le norme contenute nel c.d. Terzo pacchetto energia e, dal-
l’altra, con l’emissione del Mandato M/441
agli organismi europei di standardizzazione
(CEN/CENELEC/ETSI) – ha determinato
un importante cambiamento nel senso dell’apertura dei protocolli di comunicazione.
Ne è derivato il consorzio Meters and More,
che ha effettuato la disclosure del protocollo
di comunicazione utilizzato nelle principali esperienze europee di telegestione dei contatori di bassa tensione (Italia, con Enel
Distribuzione, e Spagna con Endesa). La disponibilità di questo protocollo in forma
pubblica costituirà, a mio avviso, un importante passaggio verso le possibilità di
home and building automation che sono alla
base anche del risparmio energetico negli usi
residenziali dell’energia elettrica (come dimostrano anche le migliori esperienze statunitensi, recentemente discusse in un seminario presso la sede di Ispra del Joint Research Center della Commissione europea).
Vorrei però sfatare un mito, ricordando
che lo smart meter non è, almeno attualmente, un oggetto controllato in tempo
reale. Non lo può essere anche a causa del-
Stefano Nocentini
Telecom Italia
Il mondo elettrico e quello delle telecomunicazioni, pur avendo molti punti in
comune, sono caratterizzati da esigenze
distinte, regole differenti e linguaggi diversi. Eppure, per realizzare velocemente ed economicamente le smart grid,
questi due mondi devono dialogare molto di più che nel passato.
In particolare, le TLC potranno fornire al settore energetico le infrastrutture di trasporto dati e di elaborazione delle informazioni. Perché ciò sia possibile è
però necessario riuscire a raggiungere
un accordo su alcuni punti:
1.
2.
3.
Le necessità tecniche del mondo
elettrico (banda, latenza, protocolli,
ecc.).
Le necessità geografiche (da quali
punti a quali punti) tenendo conto,
ad esempio, che gli impianti per la
generazione di energie alternative
sono spesso situati in luoghi attualmente non interessanti per le TLC
(si pensi ad esempio all’eolico).
Le necessità temporali.
4.
5.
6.
7.
Gli SLA (Service Level Agreement)
necessari e, conseguentemente, i
processi di assurance correlati.
I modelli economici che possano
rendere gli investimenti sostenibili e,
per quanto possibile, sinergici per i
due settori.
La suddivisione dei ruoli (chi fa gli
interventi di creation, delivery, assurance, ecc.) e degli asset (di chi
sono le varie componenti).
Una base regolatoria comune (mediante un tavolo congiunto tra le
due Autorità di settore, AEEG e AGCOM).
Per fare questi passi occorre una forte volontà congiunta e dei tavoli di lavoro
permanenti con delle mete chiare da
raggiungere in tempi definiti, possibilmente entro il 2011. Telecom Italia è fortemente interessata e disponibile a fare la
sua parte. Sono anche sicuro che una regia forte da parte della FUB potrebbe essere molto di aiuto e garantire il raggiungimento del risultato finale.
l’architettura a due livelli scelta per i sistemi di smart metering, in Italia come nelle
principali esperienze estere. La comunicazione via PLC sul tratto finale (rete elettrica
in bassa tensione) è soggetta al controllo del
concentratore, posizionato in cabina secondaria a capo di diverse decine – in alcuni casi, centinaia – di contatori elettronici
sottesi. Questa configurazione non ammette un vero controllo real-time degli oggetti end-point, che del resto non è nemmeno necessario per gli obiettivi che indirizzavano la decisione di sviluppo del sistema di telegestione (principalmente: lettura
a distanza dei consumi, sia in ciclo periodico che on demand per operazioni spot,
come può essere lo switch tra un fornitore
e l’altro; gestione remota delle operazioni di
attivazione, disattivazione e variazione del
set-point di massima potenza disponibile sul
limitatore).
Certo, chi disegnasse oggi un sistema di
smart metering potrebbe adottare scelte
diverse da quelle che vennero prese, devo
dire con notevole coraggio, più di dieci anni
fa da Enel Distribuzione in Italia. Con un collegamento tra il contatore elettronico e internet, per esempio, si potrebbero realizzare servizi quasi real-time che oggi non sono
consentiti. Questo non deve però farci dimenticare che il sistema italiano di smart
metering costituisce l’unica applicazione “su
scala 30 milioni” esistente sul pianeta, ed è
proprio la caratteristica di esperienza in
campo su vasta scala che ci viene invidiata
nel mondo.
A questo proposito posso personalmente testimoniare l’enorme interesse per
il caso italiano che riscontro ogni volta che
mi capita di presentare, in consessi internazionali, l’evoluzione della telegestione
dei contatori elettronici nel nostro Paese.
Grande interesse suscitano, ad esempio, le
decisioni regolatorie di passaggio al regime
di prezzo biorario obbligatorio per i clienti
del regime di universal electricity supply
(dall’AEEG denominato “servizio di maggior
tutela”) o di utilizzo delle capabilities dei contatori elettronici per la somministrazione di
un servizio minimo vitale anche in presenza di sofferenze nei pagamenti da parte di
consumatori domestici di energia elettrica
(gestione della morosità). L’Autorità ha intrapreso la strada di estrarre il maggior valore possibile dall’investimento nei contatori
elettronici – un investimento che viene ripagato con l’adeguamento della parte in
conto capitale delle tariffe ma che ha già con-
Luigi Marsullo
Presidente Gruppo Finpublic-Finenergie
Occorre identificare le principali criticità
che il nostro Paese dovrà affrontare nel
breve periodo per non perdere l’opportunità di un ulteriore ammodernamento
del sistema elettrico nazionale, vero e proprio sistema arterioso dell’economia italiana. Lo sviluppo e la diffusione delle
smart grid, infatti, avrebbero ricadute
importanti sulla competitività del Paese
e sul sistema industriale favorendo anche
la creazione di nuovi posti di lavoro.
Le problematiche ancora da risolvere riguardano principalmente:
•
il coordinamento a livello istituzionale delle competenze in materia e la
formalizzazione di un gruppo di lavoro permanente sul tema delle
smart grid, così com’è avvenuto di recente negli USA, in Cina e in Corea,
per arrivare alla definizione di un programma nazionale o piano d’azione
che stabilisca indirizzi prioritari e
fabbisogni per la transizione del sistema elettrico italiano verso l’era delle “reti intelligenti”; a tale scopo potrebbe essere utile la predisposizio-
•
•
•
•
ne di un “Libro Bianco” da parte del
Governo, che identifichi priorità,
fabbisogni finanziari e stakeholder;
interventi di regolamentazione del fotovoltaico e dell’eolico, nel contesto
delle problematiche di smart grid;
la stabilità del quadro normativo e regolatorio al fine di consentire una
programmazione degli investimenti
sul medio-lungo periodo;
il reperimento di risorse aggiuntive rispetto a quelle già messe in campo da
parte dell’Italia e dell’Unione Europea, attraverso schemi di project financing innovativi, ad esempio partnership pubblico-private, in grado di
sostenere in una fase di start-up la
consistenza dei business plan;
la realizzazione di progetti pilota su
larga scala: in tale ambito l’habitat naturale per progetti di “reti intelligenti” sono le città, e le imprese di distribuzione dell’energia avrebbero
in tali contesti la possibilità di verificare la fattibilità dei “business case”.
Sebastiano Serra
Coordinatore della Segreteria Tecnica del Comitato per la gestione della direttiva 2003/87/CE e per il supporto nella gestione delle attività di progetto del
protocollo di Kyoto
L’oggetto di questo workshop è sicuramente di grande interesse perché smart
grid e green ICT indirizzano soluzioni sistemiche di notevole impatto per la riduzione delle emissioni di CO2, pur considerando le notevoli complicazioni relative alla possibilità pratica di utilizzo di
questi sistemi. Tuttavia, oltre alla produzione e distribuzione efficiente di energia
elettrica e al miglior uso delle fonti rinnovabili, vanno considerati altri aspetti essenziali per il raggiungimento degli obbiettivi 20-20-20. Concordo con l’ing.
Bortoni sulle potenzialità di sviluppo delle auto elettriche, indotte dalla disponibilità di una rete elettrica intelligente. Ma
vorrei ricordare anche il tema dell’efficienza nella produzione e nell’utilizzo
di energia per il riscaldamento e il raffrescamento. Un cenno sull’argomento è stato fatto dall’ing. Lo Schiavo, con riferimento alle attività svolte sui “certificati
bianchi”.
Sul tema dei finanziamenti, vorrei dire che
è necessario innanzitutto dimostrare che
questi sistemi intelligenti permettono di
raggiungere ottime prestazioni di efficienza energetica e di uso delle fonti rinnovabili, contribuendo alla riduzione
delle emissioni di CO2. Solo in seguito sarà
possibile passare a valutare possibilità
concrete di finanziamento.
19
sentito, d’altra parte, l’inasprimento del fattore di efficienza (X-factor) che guida la riduzione dei costi operativi delle imprese di
distribuzione secondo la logica del pricecap, introdotta in Italia dalla Legge n. 481/95
istitutiva dell’Autorità per l’energia.
È quindi corretto, da una parte, riconoscere la visione di futuro di chi ha scommesso, alla fine del millennio scorso, sull’introduzione dei contatori telegestiti; e
dall’altra, iniziare a lavorare per la seconda
generazione di contatori (l’Autorità ha fissato
in 15 anni la vita utile tecnico-economica dei
contatori elettronici, e siamo ormai oltre la
metà di questo periodo), individuando nuovi servizi e nuove caratteristiche tecniche. Tra
questi, è molto probabile che dovrà essere
prevista la possibilità di disaccoppiare la comunicazione tra il contatore elettronico e il
concentratore, su banda PLC riservata al gestore di rete, dalla comunicazione tra il
contatore elettronico e i dispositivi di utenza, su banda PLC diversa da quella riservata al gestore di rete, secondo protocolli
aperti.
Per concludere queste osservazioni sulla necessità di apertura dei protocolli di comunicazione nelle smart grid, ricordo che tra
i requisiti considerati necessari per l’accesso alle incentivazioni previste dalla delibera dell’Autorità ARG/elt 39/10 per progetti
sperimentali di smart grid, vi è proprio
quello del ricorso a protocolli di comunicazione di pubblico dominio, oltre al vincolo
di circoscrivere il progetto a una porzione
della rete di distribuzione MT in cui si verifica per almeno l’1% del tempo annuo l’inversione di flusso di potenza, dalla media all’alta tensione, per esubero della potenza immessa da generazione diffusa rispetto al carico in quel momento.
Questo mi porta a parlare della seconda questione che volevo richiamare: mi riferisco alla duplicazione delle reti, un’eventualità che è stata evocata con preoccupazione come possibile o addirittura probabile
in mancanza di interventi di governo. Francamente, non mi sembra che questa preoccupazione sia fondata e anzi confesso di temere di più il rischio opposto, quello di interventi dirigistici. È evidente a tutti, credo,
che la questione del controllo della generazione diffusa, proprio per la sua natura dispersa sul territorio, comporterebbe dei costi non sostenibili qualora si volesse realizzare una soluzione proprietaria dedicata per
lo strato di interconnessione ICT dei punti
di immissione – strato necessario al controllo
20
della tensione in una logica veramente realtime, con latenze addirittura dell’ordine di
100 ms – come abbiamo discusso con gli
amici del Politecnico di Milano nel Seminario della Fondazione tenuto a Roma nello scorso aprile.
I costi non sarebbero sostenibili perché
il numero di punti da connettere è molto elevato e soprattutto non è concentrato sul territorio. Ma è il naturale corso economico verso soluzioni a costo sempre minore e valore sempre maggiore che mi porta a confidare
che i gestori di reti di distribuzione non intraprenderanno soluzioni proprietarie. Comunque, spetterebbe in quel caso all’organismo di regolazione energetica la contestazione di non aver adottato soluzioni efficaci a minor costo, con conseguente riconoscimento non integrale, ma solo limitato
al costo efficiente, dell’investimento effettuato.
Progetti sperimentali – tra cui il Milano-WiPower del Dipartimento di energia del
Politecnico di Milano, citato dal prof. Trecordi nella sua relazione – hanno dimostrato
che in contesti urbanizzati (con distanze dell’ordine di diversi chilometri tra il nodo della cabina primaria e il punto di interconnessione della generazione diffusa), la disponibilità di internet riesce a soddisfare,
con elevatissima affidabilità e disponibilità, anche i requisiti di latenza molto severi
tipici del controllo real-time. Certo, la rete
internet non è disponibile ovunque, ma altre soluzioni ICT possono essere studiate e
adottate per il controllo di impianti di generazione collocati in zone remote (come
capita talvolta con la produzione da fonte
eolica).
Infine, vorrei accennare a un terzo ordine di questioni, che sono state trattate nelle relazioni introduttive: gli aspetti relativi all’efficienza energetica nel settore ICT e più
in generale negli usi finali. Come ha detto
l’ing. Bortoni, il futuro che ci aspetta è un futuro con più elettricità e meno energia primaria. Soprattutto l’elettrificazione dei trasporti individuali (su gomma, quindi) comporterà, nei prossimi decenni, un mutamento delle logiche di consumo dell’energia che assumerà probabilmente contorni da
mutamento di paradigma. Gli studi sulle nanotecnologie potrebbero portare a risultati industriali sui sistemi di accumulo dell’energia tali da far mutare completamente,
nell’arco di alcuni decenni, la composizione del parco di autoveicoli. I fattori su cui si
misurerà la velocità della rivoluzione della
mobilità elettrica sono, da una parte, l’aumento della capacità delle batterie a bordo
dei veicoli (mantenendo elevate prestazioni e ridotte dimensioni) e, dall’altra, la riduzione dei tempi di ricarica a tempi compatibili con una breve attesa a una “stazione di rifornimento elettrico” (senza quindi
la necessità di coniugare la ricarica con la
“sosta” del veicolo, ma solo con una “fermata”).
Il settore ICT potrà anche in questo caso
fare molto, proponendo servizi ai nuovi
consumatori mobili di energia elettrica,
che sono una novità nel settore solo apparentemente “maturo” dell’energia elettrica, mentre i consumatori mobili sono una realtà ormai acquisita nel settore ICT.
Il settore ICT potrà inoltre fornire il proprio contributo agli sforzi di aumento dell’efficienza energetica. Ricordo che gli obiettivi 20-20-20, che sono alla base della rivoluzione delle smart grid, prevedono anche
target ambiziosi per l’efficienza energetica.
A proposito del tema ICT for green,
concludo questo mio breve intervento richiamando con piacere il fatto che nel recente documento di consultazione dell’Autorità sulle nuove schede standardizzate
per lo sviluppo del sistema dei c.d. certificati
bianchi, citato nel documento realizzato
dalla Fondazione Bordoni, è proposta una
scheda di valutazione standardizzata dei risparmi di energia derivanti dalla sostituzione
dei gateway di utenza a larga banda con device di nuova generazione. Si tratta di un primo fronte, a cui ne potranno seguire altri se
gli operatori di telecomunicazioni continueranno a mostrare la disponibilità di
messa in comune delle conoscenze che è alla
base di questa prima, positiva, esperienza regolatoria.
1. Le opinioni contenute in questo contributo
sono espresse a titolo personale e non coinvolgono né impegnano in alcun modo l’istituzione di appartenenza.
L’ISCTI E LE SUE INIZIATIVE PER LA GREEN ICT
Rita Forsi
Direttore Istituto Superiore delle Comunicazioni e Tecnologie
dell’Informazione (ISCTI)
L’Istituto Superiore delle Comunicazioni e delle Tecnologie dell’Informazione opera nell’ambito del Dipartimento delle Comunicazioni del Ministero dello sviluppo economico, in qualità di organo tecnico-scientifico. La
sua attività, rivolta specificamente verso le
aziende operanti nel settore ICT, le Amministrazioni pubbliche e l'utenza, riguarda fondamentalmente i servizi alle imprese, la normazione, la sperimentazione e la ricerca di
base e applicata, la formazione e l’istruzione
specializzata nel campo delle telecomunicazioni. Il ruolo di organismo tecnico-scientifico, unitamente alla garanzia di indipendenza da parti terze, porta l’Istituto ad essere punto di riferimento per favorire lo sviluppo delle telecomunicazioni semplificando l’immissione sul mercato di nuovi prodotti
e l’applicazione di tecnologie innovative.
La sua istituzione come Istituto Superiore
Postale e Telegrafico (ISPT), avvenuta con la
legge 111 del 24 marzo 1907 sull'ampliamento
e il miglioramento dei servizi postali, telegrafici e telefonici, fu motivata dall'esigenza
di impartire un'istruzione professionale superiore ai funzionari della carriera direttiva,
di studiare le proposte per il conseguimento di miglioramenti tecnici nei servizi, di
determinare le condizioni tecniche cui deve
soddisfare il materiale elettrico e di provvedere al collaudo del materiale stesso. Da allora esso ha subito una serie di trasformazioni
organizzative per adeguarsi costantemente all'evoluzione tecnica del settore delle telecomunicazioni e delle tecnologie dell'informazione. Nel corso degli anni ’90 assunse il
nome attuale ISCTI. Nei primi anni di questo
decennio fu denominato ISCOM (Istituto
Superiore delle Comunicazioni), ma dal 2007
è tornato a chiamarsi ISCTI. Ad oggi, l'Istituto si articola in tre divisioni, secondo altrettanti ambiti di competenza: 1) comunicazioni
in cavo; 2) comunicazioni wireless; 3) servizi e applicazioni.
L’Istituto vanta collaborazioni nazionali
con università e soggetti di diritto pubblico,
tra cui la Fondazione Ugo Bordoni, e numerose collaborazioni internazionali con
enti e organismi di Portogallo, Polonia, Regno Unito, Repubblica ceca, Armenia, Grecia, Spagna e Giappone.
L’Istituto conduce un’importante attività
di formazione, articolata in tre filoni:
Scuola di Dottorato di Ricerca sullo
Sviluppo delle Comunicazioni e dell'Innovazione Tecnologica.
Scuola Superiore di Specializzazione in
TLC (SSSTLC, R.D. n. 2483 del
19/08/1923), che offre una specializzazione post-laurea nel settore delle comunicazioni elettroniche e tecnologie
dell’informazione.
Centro di formazione dei dipendenti
delle PA nel campo della Sicurezza ICT.
Nell’ambito della SSTLC, è stato creato
un indirizzo di “Continuità ed efficienza
energetica dei sistemi di comunicazione Energie rinnovabili”, che si occupa di sistemi fotovoltaici, di sistemi eolici, di processi innovativi per la produzione e la gestione
dell’energia, di efficienza energetica, di stazioni di energia e di smart grid, con l’ausilio di laboratori ad hoc.
In una visione che l’ISCTI condivide con
tanti altri organismi di ricerca a livello nazionale e internazionale, la NGN è strettamente correlata alla green ICT. Ogni elemento è oggetto di connessione, perché
per tutti i tipi di applicazioni ci si sta evolvendo verso una struttura a rete. Comunità
intelligenti e sempre connesse traggono
beneficio dall’ubiquità, caratteristica delle
reti evolute. Gli smart objects rivestono un
ruolo chiave, mediante soluzioni che utilizzano in modo combinato più discipline, abbinando la IT ad altre tecnologie, nell’ottica dei servizi: si può così pervenire a smart
building e smart logistics, utilizzando come
rete energetica le smart grid.
L’ISCTI ha partecipato con France Telecom, Intracom, Tellabs, Universidad Politecnica de Cataluña, Instituto de Telecomunicaçoes e AIT al progetto europeo SARDANA, “Scalable Advanced Ring-based passive Dense Access Network Architecture”
(2008-2010), che aveva per obiettivo la sperimentazione di una Green NGN, tutta passiva, a banda ultralarga (10Gbit/s). È interessante citare, dagli studi iniziali del pro-
getto, un’analisi dei consumi energetici nel
settore TLC: con riferimento al 2008, i consumi ammontano al 2.4% del totale, un
operatore TLC di medie dimensioni consuma 1.2-2.2 Twh/anno, ripartiti come mostrato in fig.1; Telecom Italia è tra i maggiori cinque consumatori di energia nel nostro
Paese; i sistemi pesano per il 50% della bolletta energetica; il 40% dell’energia usata dai
sistemi è imputabile al condizionamento;
nell’ambito ICT i sistemi di accesso, i sistemi mobili e i data center sono “punti caldi”
dal punto di vista del consumo energetico.
ISCTI ha anche partecipato, insieme
alla FUB, al più ampio progetto BONE,
“Building the Future Optical Network In
Europe”, costituito da 49 Partner di 17 Paesi, che ha ottenuto risultati di eccellenza, sostenuti da un’adeguata evidenza sperimentale, anche grazie alle eccellenti strutture dei
laboratori ISCTI, e pubblicati nelle migliori conferenze di settore. Tale Progetto prevedeva anche un Workpackage dedicato al
Green optical networking.
Infine, per la sua rilevanza nel dibattito
odierno, non posso non citare il progetto
VATE, condotto in collaborazione con la
Fondazione Bordoni. Si tratta di un progetto di valutazione tecnico-economica con lo
scopo principale di fornire un quadro dell’attuale situazione internazionale del mercato delle TLC. L’approccio è quello di
un’analisi super partes, che fornisca elementi chiari e sostanziali a sostegno di una
politica di sviluppo in grado di migliorare l’attuale situazione del settore ICT in Italia. Il
progetto si delinea in tre grandi macroaree:
1) analisi dei fattori economici e relativa evoluzione nel Paese; 2) sperimentazione tecnica
NGN presso i laboratori dell’ISCTI; 3) disseminazione dei risultati acquisiti. Un’atten-
Figura 1
Il contributo delle reti ICT al consumo globale
21
Marco Mura
Vodafone
Il Gruppo Vodafone è da tempo fortemente impegnato nell’obiettivo di riduzione delle emissioni di CO2 del 50% entro il 2020.
Nel corso del 2010, Vodafone Italia ha
contribuito al raggiungimento del target
sia attraverso lo sviluppo di una serie di
iniziative in termini di efficienza energetica, sia sul piano degli acquisti, privilegiando l’acquisto di energia verde: proviene da fonti rinnovabili quasi il 100%
dell’energia elettrica acquistata per la
rete, un terzo della quale da fonti idroelettriche con conseguenti benefici sulla riduzione della CO2 che sono evidenti già
a partire da questo anno fiscale.
Vorrei richiamare alcune tra le principali iniziative diVodafone in questo ambito.
Il monitoraggio dei consumi di energia elettrica della rete radio ha permesso
di individuare più facilmente le azioni di
ottimizzazione dei consumi e di indirizzarle attraverso interventi mirati. Nel corso dell’anno il progetto ha coperto circa
4200 siti della rete radiomobile. Inoltre, il
sistema AMR (Automatic Meter Reading)
è stato sviluppato anche in 37 BSC ed in 13
centrali MSC6 rendendo così sempre più
accurata la rilevazione effettiva dei consumi di tutta la rete di Vodafone Italia.
zione particolare viene riservata, nel progetto,
agli aspetti connessi al risparmio energetico:
ruolo dell’ICT a sostegno dell’obiettivo di
un’economia di tipo low carbon; attività
dell’ITU (International Telecommunication
Union) mirate a soluzioni ICT in grado di mitigare il cambiamento climatico e attività dell’ETSI nell’ingegnerizzazione dell’ambiente;
smart grid; evoluzione nel campo dell’ePaper; efficienza energetica nelle reti cablate e
senza fili; efficienza energetica nei data center; efficienza energetica dei dispositivi installati nella casa dell’utente. Altro aspetto
cruciale, considerato nel progetto, è rappresentato dall’impatto ecologico dei nuovi
servizi resi possibili dalla NGN, ma “affamati
di banda” e quindi, in definitiva, di energia:
HDTV, 3D-TV, cloud computing, grid computing e data storage.
ISCTI, da sempre, ha al centro del suo interesse le infrastrutture ICT di maggiore attualità e di maggiori prospettive. Ad oggi, que22
L’ottimizzazione degli impianti di
climatizzazione delle stazioni radio base,
ottenuta grazie all’aumento delle temperature di esercizio, è diventata ormai
uno standard per tutte le nuove realizzazioni. Oltre ad essere stata progressivamente estesa a tutte le tipologie di siti esistenti ove il free-cooling non era presente, sono state completate diverse sperimentazioni di potenziamento del freecooling stesso: un sistema di ventilazione integrativo dell’impianto di condizionamento che consente, specie in inverno,
di sfruttare le basse temperature dell’aria
esterna per rinfrescare le sale apparati, riducendo così le ore di funzionamento dei
climatizzatori a favore di una riduzione dei
consumi di energia. Grazie alle iniziative
di climatizzazione e ventilazione si è
quindi ottenuto un risparmio annuo
complessivo di 18 GWh.
Nel corso del 2010 è stata svolta
un’attività di sperimentazione finalizzata a migliorare il sistema di spegnimento
controllato delle stazioni radio DCS 1800
nei momenti di bassissimo traffico, prevalentemente nelle ore notturne (TRX
power shut down), con attenzione a garantire le stesse prestazioni di qualità
della rete. A regime ci si attende un ri-
sparmio di energia pari a 2,7 GWh all’anno. Sarà inoltre sperimentato l’UMTS
carrier shut down, con l’obiettivo di estendere progressivamente l’utilizzo della
tecnica di spegnimento controllato di
parte del sistema di terza generazione (3G)
all’intera rete Vodafone Italia.
Infine, vorrei fare un cenno al progetto
VINCI, operativo in azienda ormai da
anni, che prevede l’evoluzione dell’architettura di rete fissa attraverso innovazioni che portino ad una riduzione dei
consumi energetici. Nel corso dell’anno,
sono stati sostituiti apparati destinati alla
commutazione del traffico voce con apparati tecnologicamente più avanzati e a
maggiore capacità, che consentono un aumento dell’efficienza energetica a fronte
di una riduzione dello spazio occupato all’interno delle sedi tecniche. Nel corso del
nuovo anno proseguiranno le attività di sostituzione di alcuni apparati con altri di
progettazione più recente anche nell’ambito di servizi di trasmissione dati, traffico internet e gestione di SMS.
A fronte di questo nostro impegno, è
sicuramente ben accolta l’iniziativa della Fondazione Ugo Bordoni con la quale
Vodafone è disponibile a collaborare per
ulteriori sviluppi in questa direzione.
ste infrastrutture si declinano come Internet,
reti di nuova generazione e reti di cloud
computing. Per tali reti, ISCTI focalizza le sue
attività intorno ai requisiti di segretezza, disponibilità, resilienza, autenticità, integrità,
sicurezza e di … efficienza energetica.
ISCTI segue costantemente le attività e gli
orientamenti dell’ENISA (European Network
and Information Security Agency), istituita nel
2004 con il mandato di sviluppare una cultura
della sicurezza delle reti ICT a vantaggio di cittadini, consumatori, imprese e organizzazioni
del settore pubblico dell’Unione europea.
Le attività dell’uomo negli ultimi decenni
hanno portato ad un’eccessiva emissione di
gas serra nell’atmosfera e ad un indubbio incremento della temperatura del pianeta, con
effetti oggi non noti, ma di potenziale enorme impatto (ad esempio, possibile estinzione prematura di alcune specie animali e vegetali e probabile intensificazione di sciagure ecologiche). Il contenimento dei cambia-
menti può aver luogo solo se ciascun settore si responsabilizza nel fare la sua parte: l’ICT
diviene un elemento imprescindibile per il
contenimento e la lotta al global warming,
così come la diffusione della fibra ottica e delle tecnologie abilitanti la larga banda.
La gestione dell’energia è un aspetto imprescindibile nelle reti di comunicazioni e,
pertanto, la ricerca e il conseguimento di miglioramenti sistemici nelle tecnologie delle
comunicazioni, orientati alla riduzione dei
consumi di energia, sono obiettivi di assoluta priorità. A tal fine, è necessario innanzitutto stabilire delle metodologie per “contabilizzare” e controllare i consumi causati
dagli smart objects. La presenza di queste entità rende tuttavia necessario realizzare livelli
di sicurezza molto più elevati di quelli utilizzati nelle reti attuali. È infine necessario
migliorare la circolazione dell’informazione,
in materia di cooperazione tra produttori e
consumatori di energia.
GREEN ICT.
MERCATO ELETTRICO
E TELECOMUNICAZIONI
DOCUMENTO
DEL GRUPPO DI LAVORO FUB
L’espressione green ICT comprende un vasto mosaico di processi,
scelte e decisioni relative al settore energetico che, negli ultimi anni,
sono stati oggetto di numerosi studi, convegni e forum internazionali.
Al fine di sollevare alcune questioni di carattere economico e
regolamentare che risultano essere di particolare interesse per gli
operatori, il presente documento intende focalizzare l’attenzione
su due macrotematiche:
Lo sviluppo delle smart grid per l’energia elettrica
Il risparmio energetico da parte degli operatori di TLC
L’obiettivo di questo documento è quello di formulare un quadro
sintetico dello stato dell’arte delle tematiche, basandosi sulla letteratura disponibile, ma anche evidenziare soluzioni e buone pratiche già sperimentate in Italia.
A fare da filo conduttore sarà la riflessione sulla necessità di sviluppare delle strategie per l’integrazione (sia a livello tecnologico,
sia sul piano della regolamentazione) tra mondo elettrico, TLC e ICT.
In questa prospettiva, il documento intende proporsi come strumento per i decision maker chiamati a compiere, nel breve periodo, azioni indispensabili per l’adeguamento dell’Italia alle raccomandazioni dell’Unione europea.
23
LA GREEN ICT
PER LO SVILUPPO SOSTENIBILE
24
IMPEGNI ASSUNTI A LIVELLO GLOBALE
E OBIETTIVI PER L’ITALIA
La prima parte del documento intende inquadrare i concetti di
green ICT e ICT for Green nel contesto più ampio degli obiettivi di
ecosostenibilità definiti in ambito globale, sovranazionale e nazionale.
UN UNICO MACRO-OBIETTIVO:
L’ECOSOSTENIBILITÀ
I concetti di sviluppo energetico sostenibile, di ecosistema economico a valore aggiunto, di green ICT e di smart grid, sono ormai di
dominio comune e tendono a investire con continuità gran parte
degli aspetti della nostra vita.
Si tratta di tematiche riconducibili all’interno di un’unica
area di intervento, macroscopicamente chiamata “Ecosostenibilità”, che si è venuta sviluppando a livello internazionale attraverso
una serie di Conferenze in seno alle Nazioni Unite. In particolare,
l’11 dicembre 1997, in occasione della COP-3 della Convenzione quadro sui cambiamenti climatici (UNFCCC), tenutasi a Kyoto, 184 paesi hanno sottoscritto un trattato internazionale in materia ambientale
riguardante il riscaldamento globale. Tale trattato, oggi noto come
Protocollo di Kyoto, obbligava i paesi industrializzati a operare una
riduzione delle emissioni di gas serra in una misura non inferiore
al 5% rispetto alle emissioni registrate nel 1990 – considerato
come anno di base. Questi obiettivi erano fissati per il periodo 2008
– 2012.
Nel 2009, l’UE ha approvato il Pacchetto europeo “clima-energia”, meglio conosciuto come strategia “20-20-20” in quanto prevede che ciascuno dei paesi sottoscrittori s’impegni a raggiungere,
entro il 2020, una riduzione del 20% delle emissioni di gas serra,
un’efficienza energetica del 20% e una quota del 20% di utilizzo di
fonti di energia alternative.
Con questi obiettivi l’Europa è giunta all’appuntamento di Copenaghen, del dicembre 2009 (COP-15). Nella pratica, l’accordo con
il quale il vertice si è concluso “riconosce” che l’aumento della temperatura media terrestre dovrebbe essere contenuto entro i 2 gradi centigradi, ma tale riconoscimento ha valore solamente politico, non rappresentando un obiettivo vincolante. L’accordo prevede quindi che i paesi industrializzati (le Parti incluse dell’Allegato I4
della Convenzione) provvedano a registrare
in appendice al documento i propri obiettivi. Lo stesso meccanismo di registrazione in appendice vale per i paesi in via di
sviluppo – ad eccezione dei paesi più
poveri e dei piccoli Stati insulari –
anche se prevede “azioni” specifiche,
piuttosto che obiettivi nazionali. A
questo proposito, in molti hanno
osservato che tale meccanismo si
allontana dalle modalità di definizione delle responsabilità comuni
(seppure differenziate) introdotto
con il Protocollo di Kyoto. In particolare, il modello di Kyoto prevedeva una chiara distinzione tra debitori climatici – ossia i paesi industrializzati – e creditori climatici – ossia i paesi in via di sviluppo (inclusi i
paesi del gruppo BASIC, Brasile, Cina, India e Sud Africa).1
L’accordo prevede poi un fondo di 10 miliardi di dollari l’anno – fino al 2012 – per l’adattamento dei paesi in via di sviluppo ai
cambiamenti climatici, nonché la volontà di mobilitare ulteriori 100
miliardi di dollari l’anno (da suddividere in finanziamenti per l’adattamento e finanziamenti per il trasferimento di tecnologia), entro
il 2020. È anche espressa la volontà di creare un Technology Mechanism, il cui obiettivo dovrebbe essere quello di coordinare le attività di ricerca, diffusione e trasferimento di tecnologie.
Sebbene l’entusiasmo per gli accordi raggiunti sia complessivamente scarso, alcuni analisti hanno notato che la Conferenza di
Copenaghen segna una svolta nella politica climatica globale, che
sembra aver raggiunto finalmente la propria maturità. I media hanno sottolineato in modo particolare il ruolo chiave assunto dalle economie emergenti – Brasile, Sud Africa, India e Cina – rispetto alle
precedenti conferenze delle Nazioni Unite. Ma la svolta decisiva consisterebbe, soprattutto, nel progressivo configurarsi di una “realpolitik” climatica, che nulla ha a che fare con i discorsi simbolici del
passato. La difficoltà dei negoziati di Copenaghen, infatti, ha dimostrato come sia ormai chiaro a tutti che le politiche ambientali avranno un impatto decisivo sulle economie nazionali2. In questa prospettiva, se il raggiungimento di intese a Copenaghen ha incontrato non poche difficoltà, l’incontro di Cancún (COP-16, dicembre 2010) si prospettava ancor più sfidante, perché sui rappresentanti dei Paesi partecipanti gravava il compito di definire nei
dettagli l’accordo abbozzato a Copenaghen.
Il vertice, nonostante il forte scetticismo iniziale, è riuscito a fare
dei passi in avanti rispetto a Copenaghen, perché ha salvato il multilateralismo. Infatti, tutti i paesi aderenti all’ONU, eccetto la
Bolivia, hanno incorporato nel sistema multilaterale dell’ONU il Copenhagen Accord (firmato in precedenza solo da 80 paesi), estendendone l’applicazione a livello globale. Inoltre, si rendono operativi alcuni degli impegni presi a Copenaghen:
nasce infatti il Green Climate Fund da 100 miliardi di dollari l’anno dal 2020 per aiutare
le nazioni in via di sviluppo ad adattarsi ai cambiamenti climatici. Questo fondo sarà inizialmente gestito dalla Banca Mondiale. Viene poi costituito un Comitato tecnologico per valutare le opzioni in campo e un Centro per la tecnologia climatica per l’individuazione di
soluzioni avanzate per il controllo delle
emissioni.
25
RUOLO ED EFFICACIA DELL’ICT
PER LO SVILUPPO ECOSOSTENIBILE
Calata nella prospettiva dell’Italia, l’espressione green ICT fa riferimento all’insieme delle tecnologie, dei prodotti, dei servizi e dei
modelli che, nel loro insieme, possono influenzare positivamente
la trasformazione ecologica del Paese, guidandolo verso gli obiettivi di ecosostenibilità indicati dall’UE.
In particolare, è possibile distinguere un approccio “diretto” e
un approccio “indiretto” (o ICT for Green). Tale distinzione è presente anche nel documento A Green Knowledge Society. An ICT policy agenda to 2015 for Europe’s future knowledge society (2009)3 contenente un capitolo specificamente dedicato alla green ICT.
In esso, si afferma che il maggior contributo dell’ICT consiste
nell’abilitare l’efficienza energetica in altri settori:
Fonte: AA.VV, A Green Knowledge Society, 2009
26
«Largest influence of ICT is likely to be in enabling energy efficiencies
in other sectors. These could deliver CO2 emissions savings five times greater than the total emissions from the entire ICT sector in
2020 (Climate Group, 2008). Up to 30 percent of energy savings worldwide are possible through better monitoring and management
of electricity grids (Climate Group, 2008). Mobile communications
alone could save 2.4 percent of total EU emissions by 2020 through
efficiencies in industry and energy distribution practices (Vodafone,
2009). The EU’s manufacturing sector accounts for 30 percent of
its energy consumption. Applying ICTs across the value chain could
make massive savings, eg intelligent motor drives could reduce electric motor consumption by 20-40 percent (European Commission,
2009b). Estimates in Figure 6 for total savings from the application
of ICT imply 15 percent fewer emissions in 2020, which translates
to some 600 billion of energy cost savings. Thus ICTs may represent a significant proportion of the reductions below 1990 levels that
scientists and economists recommend by 2020 (Climate Group,
2008)».4
I settori che consentono un maggior impatto dell’ICT sulle riduzioni
di emissioni sono quindi il settore energetico (smart grid), quello
dei trasporti (smart logistics), quello dell’edilizia (smart buildings),
quello industriale (smart motors) e, infine, quello dell’industria TLC
e ICT stessa.
L’Agenda ICT analizza anche l’altro aspetto della questione, e cioè
l’impatto del solo comparto ICT sui consumi energetici e sulle emissioni di CO2, ponendo l’accento sulla questione del ciclo di vita dei
prodotti informatici.
Il settore elettrico, cui è dedicato un intero capitolo di questo documento, ha subito notevoli ristrutturazioni legate principalmente ai processi di deregolamentazione e di introduzione della concorrenza. Inoltre, con lo sviluppo e il proliferare delle fonti energetiche alternative – in particolare le fonti eoliche e solari – è mutato, di fatto, il paradigma di produzione dell’energia elettrica: oggi,
l’utente è al tempo stesso fonte di produzione e immissione di energia nella rete elettrica, cosicché essa acquisisce quel carattere di “bidirezionalità”, o meglio di “multidirezionalità” dei flussi energetici in rete. Tutto ciò impone lo sviluppo di un nuovo modello di rete,
le cosiddette “smart grid”: reti intelligenti, multifunzione e, appunto,
in grado di abilitare e governare i flussi multidirezionali dell’energia, salvaguardandone la qualità e la disponibilità e aprendo la via
a scenari innovativi.
«Consumer ICT devices present the largest ICT energy load, especially mobile handsets, personal computers and TV sets (IEA, 2009).
There are some four billion mobile handsets globally, with about
500 million in Europe; they require recharging as well as energy consumption for manufacture and recycling on a vast scale. Never before have so many had such a critical need for electrical power for
a personal device. ICT products and services consume some 7.8 percent of EU electricity and may grow to 10.5 percent by 2020 (European Commission, 2009c). Short product life leading to rapid replacement is a further burden. The extreme is mobile phones, which
may have a life of less than 12 months in some cases. ‘Planned obsolescence’ is a key feature of ICT consumer marketing. The practice is also rampant for PCs, particularly using the leverage of operating system updates to sell more power hungry machines.
Growth of electricity consumption by small electrical and electronic
devices has been the most rapid of all appliance categories over the
past five years. It represents about 15 percent of global residential
electricity consumption».5
Il settore dei trasporti: mobilità urbana ed extraurbana sono fra le
principali cause dell’inquinamento atmosferico e dell’effetto serra, oltre ad incidere fortemente sulla qualità della vita del singolo
cittadino. Riuscire a limitare gli spostamenti quotidiani delle persone consentirebbe di raggiungere risultati rilevanti nell’ambito del
risparmio energetico, dell’abbattimento dell’inquinamento ambientale e del miglioramento delle condizioni di vita. Nel quadro dell’ottimizzazione del settore dei trasporti rientrano alcune applicazioni verticali che sono alla base della responsabilità delle Pubbliche Amministrazioni: la Sanità (e-health), la Formazione (e-learning),
l’accesso ai servizi tributari e amministrativi (e-government). In questa direzione, inoltre, un contributo rilevante può venire dalla diffusione del telelavoro (teleworking) e dal settore dell’entertainment
attraverso la dematerializzazione dei prodotti fisici.
Il settore degli edifici e degli ambiti domestici offre rilevanti potenzialità di riduzione delle emissioni, grazie all’impiego di apparecchiature e sistemi a basso consumo energetico e a limitato impatto ambientale.
Il settore industriale è fra quelli maggiormente responsabili del consumo di energia elettrica e dell’emissione di gas nocivi. In questo
settore esistono forti segnali di miglioramento nell’ambito della gestione dei macchinari, dei prodotti e delle fonti di energia utilizzate,
nella definizione e realizzazione di opportune automazioni dei processi industriali.
L’ICT è una delle principali cause della crescita dei consumi energetici, ma anche uno dei driver fondamentali per l’individuazione
di nuovi modelli di efficienza energetica. Dunque, la questione chiave è: come potrà l’ICT contribuire a sviluppare un’economia sostenibile?
Secondo l’Agenda ICT, le politiche necessarie dovranno risultare dalla combinazione di un’economia della conoscenza e di un
“New Deal Verde”. Ciò significa perseguire contemporaneamente
una rinascita economica, mediante la creazione di nuovi mercati
ICT che indirizzino la crisi ambientale, e la creazione di un’economia della conoscenza.
«Policy to implement the solutions must have the goal of making
the majority of people understand the consequences of selfish patterns of ICT usage behaviour in order to accept the consequences
of public policies. In this sense, building the knowledge society is
a prerequisite for sustainability».6
Al risparmio energetico nel settore ICT, infine, sarà dedicato un capitolo di questo documento.
27
PROFILI NORMATIVI
In questa prospettiva, sono stati definiti una serie di Obiettivi e Azioni chiave per il 2015:
OBIETTIVI
•
•
•
Stimolare l’applicazione dell’ICT per il risparmio energetico nei principali settori industriali.
Promuovere modelli di comportamento e di uso dell’ICT
nei cittadini e nelle imprese.
Promuovere all’interno dell’UE la produzione di una
nuova generazione di green ICT, insieme a nuove tecnologie e nuovi modelli di utilizzo, quale opportunità per
l’Europa.
AZIONI
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
«Stimulatory financial programmes with profit sharing to
introduce new low power ICT technology, devices and
practices: a) R&D programme for ICT-enabled lowered
emissions; b) post-prototype funding for industrialisation
Incentives for more sustainable business solutions, eg
via cloud computing, virtualisation, etc.
Government procurement programmes to kick-start market
EU funded programme for developing an EU-wide monitoring system, which integrates existing subsystems
R&D and production support for novel control systems
Stimulatory large-scale demonstrators in public services
and in industry applications – with profit sharing on results
Sociological research on teleworking/teleshopping with
existing research centres, under a Green Policy Research
Unit
Green working life demonstrators
Tax breaks for companies and for home offices using
substitution
Set up and fund with cross Member State, European
Commission and environmental agency support, an EU
Office of Green ICT with its research unit».7
L’Europa ha rivolto una forte attenzione allo sviluppo di soluzioni
basate sull’ICT che apportino “intelligenza” in vari settori dell’economia. I progetti, i finanziamenti e le iniziative tese a incentivare la ricerca e la sperimentazione di nuovi sistemi legati all’energia
sono riconducibili all’interno di un quadro normativo di riferimento
che, negli ultimi anni, è venuto progressivamente consolidandosi.
Un passo importante in questa direzione è stato, nell’aprile del
2009, l’approvazione del Pacchetto clima-energia. Un traguardo raggiunto dopo un lungo percorso iniziato nel marzo 2007, quando il
Consiglio Europeo approvò la strategia europea su energia e ambiente, con la quale l’Europa si impegnava a ridurre le proprie emissioni di gas serra, rispetto ai livelli del 1990, del 30% al 2020, e del
60-80% entro il 2050. Finché non si fosse stipulato un accordo internazionale, l’UE avrebbe comunque dovuto impegnarsi «in maniera risoluta e autonoma», a ridurre le proprie emissioni di almeno il 20% entro il 2020.8 Tale strategia è divenuta nota come Piano
20-20-20 in quanto prevedeva di ridurre del 20% le emissioni di gas
a effetto serra, portare al 20% il risparmio energetico e aumentare
al 20% il consumo di fonti rinnovabili. Lo strumento operativo, cioè
il “pacchetto clima ed energia” fu presentato dalla CE il 23 gennaio 2008, per essere approvato il 23 aprile 2009. Nella sua forma definitiva comprende quattro testi legislativi e due atti legislativi, con
un calendario che impegnerà gli Stati membri e gli operatori del settore in scadenze programmate fino al 2020.
PACCHETTO CLIMA-ENERGIA - OBIETTIVO 20/20/20
•
•
•
•
•
•
Estensione del sistema emission trading
(DIRETTIVA 2009/29/CE)
Promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili
(DIRETTIVA 2009/28/CE)
Specifiche sui combustibili e riduzione emissioni
gas serra (DIRETTIVA 2009/30/CE)
Stoccaggio geologico di biossido di carbonio
(DIRETTIVA 2003/31/CE)
Emissioni di CO2 - Prestazione delle autovetture (Regolamento 443/2009/CE)
Emission trading (Decisione 406/2009/CE)
L’obiettivo relativo al risparmio energetico verrà raggiunto grazie
alle misure del cosiddetto “Pacchetto efficienza energetica”, approvato in via definitiva a Strasburgo il 19 maggio 2010. Edifici a basso consumo, elettrodomestici intelligenti e pneumatici non inquinanti sono i 3 pilastri delle nuove leggi comunitarie.
28
PACCHETTO EFFICIENZA ENERGETICA
•
•
•
Regolamento sull’etichettatura dei pneumatici in base al
consumo di carburante (approvato in via definitiva a novembre 2009, entrerà in vigore dal 2012).
Direttiva sull’efficienza energetica degli edifici (approvata in via definitiva il 18 maggio 2010, è valida per gli edifici di nuova costruzione a partire dal 2020).
Revisione della Direttiva sull’etichettatura energetica degli elettrodomestici (approvata in via definiva il 19
maggio 2010, entrerà in vigore a un anno dalla pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale).
Nel luglio del 2009, il Parlamento Europeo ha adottato il Terzo pacchetto energia che si compone di 5 misure normative miranti
a rafforzare i poteri e l’indipendenza dei regolatori nazionali dell’energia; a incrementare la collaborazione fra i gestori delle reti di
trasmissione di elettricità e gas; a favorire la solidarietà fra gli Stati membri in situazioni di crisi energetica. Il provvedimento, che dovrà essere recepito da tutti gli Stati membri entro marzo 2011, è finalizzato ad un’ulteriore liberalizzazione e trasparenza del mercato elettrico, da realizzare attraverso un effettivo “unbundling” delle reti della produzione da quelle della distribuzione, in modo da
favorire l’accesso al mercato energetico europeo di nuovi operatori.
Sotto questo profilo le Direttive concedono agli Stati membri la possibilità di scegliere, a determinate condizioni, fra 3 opzioni:
a separazione integrale della proprietà;
b ricorso a un Gestore di sistema indipendente
c ricorso a un Gestore di trasmissione indipendente.
In questo contesto, l’ERGEG (organismo di coordinamento tra le au-
TERZO PACCHETTO ENERGIA
1.
“Direttiva Elettricità” (Direttiva 2009/72/Ce), relativa a
norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica.
2. “Direttiva Gas” (Direttiva 2009/73/Ce), relativa a norme
comuni per il mercato interno del gas naturale.
3. Il Regolamento (CE) n. 713/2009 che istituisce l’Agenzia
per la cooperazione fra i regolatori nazionali dell’energia.
4. “Regolamento Elettricità” (Regolamento (Ce) n.
714/2009), relativo alle condizioni di accesso alla rete per
gli scambi transfrontalieri di energia elettrica.
5. “Regolamento Gas” (Regolamento (Ce) n. 715/2009) relativo alle condizioni di accesso alle reti di trasporto del
gas naturale.
Le disposizioni contenute nelle Direttive Elettricità e Gas dovranno essere recepite negli ordinamenti degli Stati membri
entro il 3 marzo 2011. Entro la stessa data sarà costituita e resa
operativa l’Agenzia per la cooperazione fra i regolatori nazionali dell’energia. Un diverso termine è previsto, invece, per le
disposizioni in materia di unbundling (3 marzo 2013).
thority europee dell’energia e la Commissione europea) è stato invitato dalla Commissione europea a elaborare le linee guida sui meccanismi di allocazione della capacità di trasporto (Capacity Allocation
Mechanisms - CAM) e sulla gestione delle congestioni (Congestion
Management Principles - CMP) per l’energia elettrica, a titolo di contributo per la nascente Agenzia per la Cooperazione dei Regolatori dell’Energia (ACER). A tal fine, l’ERGEG ha avviato una consultazione pubblica che si è conclusa l’11 novembre 2010. Già nel 2009,
l’ERGEG aveva lanciato una consultazione europea sulle smart grid
con l’obiettivo di promuovere la discussione sulle modalità di sviluppo delle reti elettriche in combinazione con l’ICT e sulla loro regolamentazione futura. Particolare attenzione era stata dedicata alla
possibilità di introdurre forme di regolazione incentivante e alla necessità di un’intensa attività di standardizzazione per promuovere l’interoperabilità attraverso protocolli aperti per la gestione delle informazioni. Il documento finale è stato pubblicato il 10 giugno
2010.
La strategia “Europa 2020”, messa a punto dall’UE per l’anno 2020,
propone un progetto per l’economia sociale di mercato europea fondato su un concetto di crescita così declinato:
•
crescita intelligente, attraverso lo sviluppo di un’economia basata sulla conoscenza e sull’innovazione;
crescita sostenibile, attraverso la promozione di un’economia
a basse emissioni di carbonio, efficiente sotto il profilo dell’impiego delle risorse e competitiva;
crescita inclusiva, attraverso la promozione di un’economia
con un alto tasso di occupazione che favorisca la coesione sociale e territoriale.
•
•
A tal fine, vengono individuati 5 traguardi principali, che gli Stati
membri saranno invitati a tradurre in obiettivi nazionali, e una serie di iniziative faro.
EUROPA 2020: I TRAGUARDI
1.
2.
3.
4.
5.
il 75% delle persone di età compresa tra 20 e 64 anni
deve avere un lavoro;
il 3% del PIL dell’UE deve essere investito in ricerca e
sviluppo (R&S);
i traguardi “20/20/20” in materia di clima/energia devono essere raggiunti;
il tasso di abbandono scolastico deve essere inferiore al
10% e almeno il 40% dei giovani deve avere una laurea o
un diploma;
20 milioni di persone in meno devono essere a rischio povertà
29
GLI OBIETTIVI PER L’ITALIA
L’Agenda digitale per l’Europa – adottata dalla Commissione nel
maggio 2010 – è la prima delle iniziative faro previste dalla Strategia Europa 2020 per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva. Tra i suoi obiettivi prioritari vi è l’applicazione dell’ICT per affrontare le sfide che attendono la società, fra cui l’invecchiamento della popolazione e i cambiamenti climatici.
Rispetto a quest’ultima sfida, l’Agenda digitale auspica un settore ICT all’avanguardia nel ridurre le emissioni di gas serra. In particolare, attraverso l’Azione Fondamentale 12, l’Agenda si propone di contribuire allo sviluppo di un’ICT votata al risparmio energetico, quali le tecnologie d’illuminazione allo stato solido (Solid State Lighting, SSL) che utilizzano il 70% in meno di energia rispetto
a quelle tradizionali. L’Agenda digitale, infatti, prevede che entro il
2020 il consumo di energia dovuto all’illuminazione sia ridotto del
20% rispetto al 2010.
Inoltre, l’Agenda digitale, sottolinea l’esigenza di accelerare lo
sviluppo delle smart grid e il passaggio ad una low carbon economy attraverso la collaborazione tra il settore ICT e gli altri settori:
«Cooperation between the ICT Industry, other sectors and public
authorities is essential to accelerate development and wide_scale roll out of ICT based solutions for smart grid and meters.[---] The
ICT sector should deliver modeling, analysis, monitoring and visualization tools to evaluate Energy performance and emissions of
buildings, vehicles, companies, cities and regions. smart grid are
essential for the move to a low carbon economy. They will enable
active control of transmission and distribution via advanced ICT
infrastructure communication and control platform)».9
Delle centinaia di azioni di controllo previste, 31 avranno carattere legislativo.
OBIETTIVI DELL’AGENDA DIGITALE PER L’EUROPA
•
•
•
•
•
•
•
30
Un nuovo mercato unico per sfruttare i benefici apportati
dall’era digitale
Migliorare la definizione e l’interoperabilità delle norme
ICT
Migliorare il tasso di fiducia e la sicurezza
Aumentare l’accesso a internet veloce e superveloce per
i cittadini europei
Incrementare la ricerca di punta e l’innovazione nelle
ICT
Fornire a tutti i cittadini europei competenze digitali e
servizi online accessibili
Sfruttare il potenziale delle ICT a vantaggio della società
La Politica energetica europea rappresenta una sfida molto complessa per l’Italia. La Commissione europea ha infatti chiesto al nostro Paese di portare la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili
al 17% del consumo finale entro il 2020. Mentre, per quanto riguarda
le emissioni di gas serra, l’obiettivo per l’Italia è una riduzione del
14%. Tali obiettivi, sono calcolati con riferimento al 2005. Le emissioni dei settori non ETS dovranno ridursi del 13% al di sotto dei valori del 2005 (un impegno superiore a quello medio europeo, pari
al 10%).
PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI:
OBIETTIVI PER IL 2020
Quota
di partenza
Quota
obiettivo
Italia
5,2%
17%
Germania
5,8%
18%
Spagna
8,7%
20%
Francia
10,3%
23%
Regno Unito
1,3%
15%
Polonia
7,2%
15%
RIDUZIONE EMISSIONI GAS SERRA:
OBIETTIVI PER IL 2020
Italia
- 14% (rispetto al 2005)*
Germania
-14%
Francia
-14%
Spagna
-10%
Regno Unito
-16%
*
In Italia, l’obiettivo del 14% in meno rispetto al 2005 dovrà essere
raggiunto tramite riduzioni del 21% delle emissioni relative ai
settori ETS e del 13% delle emissioni relative al settore non–
ETS.10
In attuazione della Direttiva Europea 2009/28/CE – che impone all’Italia il 17% di consumo di energia rinnovabile sul totale dei consumi finali entro il 2020 – il Ministero dello sviluppo economico ha
redatto il Piano d’Azione Nazionale (PAN). Il documento programmatico – redatto insieme ai Ministeri dell’Ambiente, Tutela del
Territorio e del Mare e delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali – è stato pubblicato il 14 giugno 2010 e, dopo una fase di consultazione pubblica che ha coinvolto soggetti istituzionali, associazioni ambientaliste, associazioni di categoria ed imprese, è stato inviato alla Commissione europea il 30 giugno 2010.
Il Piano illustra la strategia per lo sviluppo delle fonti, indicando
le principali linee d’azione delineate sulla base del peso di ciascuna area di intervento sul consumo energetico lordo complessivo. Il
PAN, inoltre, prevede che debba essere individuato un soggetto nazionale che ne monitori e ne segua sistematicamente l’evoluzione.
Sulla base delle previsioni del PAN e dei risultati ottenuti dovranno essere inviate alla Commissione relazioni periodiche sino al 2021.
Qualora la traiettoria seguita si discosti dalle previsioni occorrerà
giustificarlo e apportare dei correttivi alla strategia.
PIANO D’AZIONE NAZIONALE (PAN)
Le energie rinnovabili dovranno coprire:
•
il 6,38% dei consumi legati ai trasporti
•
il 28,97% dei consumi nel comparto elettrico
•
il 15% nell’ambito del riscaldamento e raffreddamento
Le misure ritenute necessarie per il raggiungimento degli obiettivi sono di vario tipo: economiche, di supporto, di cooperazione internazionale. Il Piano prevede, inoltre, di intervenire sul quadro esistente dei meccanismi di incentivazione, come i certificati verdi, il
conto energia, l’agevolazione fiscale per gli edifici, l’obbligo della
quota di biocarburanti, per incrementare la quota di energia prodotta rendendo più efficienti gli strumenti di sostegno. Il monitoraggio statistico, tecnico, economico e ambientale verrà effettuato di concerto dai tre ministeri coinvolti, con il supporto operativo del GSE-Gestore dei servizi energetici, che gestirà un apposito
sistema: il SIMERI (sistema italiano di monitoraggio delle energie
rinnovabili).
Nell’ambito della funzione di verifica dei risparmi energetici svolta dall’AEEG, va segnalato lo strumento dei “certificati bianchi” –
o, più propriamente, Titoli di Efficienza Energetica (TEE) – attestanti
il conseguimento di risparmi energetici. Istituiti con i DD.MM. 20
luglio 2004 ed entrati in vigore nel gennaio 2005, i certificati bianchi consistono in titoli emessi dal Gestore dei mercati energetici a
favore dei soggetti che hanno conseguito i risparmi energetici prefissati (distributori, società da essi controllate e società operanti nel
settore dei servizi energetici). L’emissione dei titoli viene effettuata sulla base di una comunicazione dell’Autorità che certifica i risparmi conseguiti. Per le operazioni di verifica, l’AEEG realizza schede di indicatori standard, avvalendosi della collaborazione di
ENEA e degli operatori. La compravendita di questi titoli può avvenire tramite contratti bilaterali o in un mercato apposito istituito dal Gestore dei mercati energetici e regolato da disposizioni stabilite dal Gestore stesso d’intesa con l’Autorità.
La possibilità di scambiare titoli di efficienza energetica consente ai distributori – che, altrimenti, incorrerebbero in costi marginali relativamente elevati per il risparmio di energia attraverso la
realizzazione diretta di progetti – di acquistare titoli di efficienza energetica da quei soggetti che invece presentano costi marginali di risparmio energetico relativamente inferiori e che pertanto hanno convenienza a vendere i propri titoli sul mercato. Il meccanismo garantisce che il costo complessivo di raggiungimento degli obiettivi fissati risulti più contenuto rispetto ad uno scenario alternativo
in cui ciascuno dei distributori fosse obbligato a soddisfare gli obblighi di risparmio energetico sviluppando in proprio progetti per
l’uso razionale dell’energia.
Nell’ambito del meccanismo dei certificati bianchi, l’Autorità
ha posto in consultazione (DCO 44/10, parte IV) una nuova scheda standardizzata per gli apparati di utenza per la connettività a banda larga (gateway). La nuova scheda, attualmente presentata in bozza e su cui sono attesi i commenti degli operatori e di tutti i soggetti
interessati, permette di valutare il risparmio energetico ottenibile
per ogni unità installata di nuova generazione che sostituisca un gateway della generazione precedente e di conseguenza, qualora approvata definitivamente al termine della consultazione, sarebbe uno
strumento concreto di promozione della green ICT a disposizione
delle ESCo (Energy saving companies) e delle imprese con energy
manager.
1. Vito De Lucia, La Conferenza di Copenaghen tra fallimento e nuovi
modelli di governance globale
http://www.giustiziaclimatica.org/2010/04/12/la-conferenza-di-copenaghen-tra-fallimento-e-nuovi-modelli-di-governance-globale/
2. Morten Andersen, Copenhagen was more than the accord
http://www.denmark.dk/en/menu/Climate-Energy/COP15-Copenaghen-2009/Selected-COP15-news/Copenaghen-was-more-than-theaccord.htm
3. D’ora in avanti Agenda ICT.
4. AA.VV, A Green Knowledge Society. An ICT policy agenda to 2015 for Europe’s future knowledge society; 2009, p. 27.
5. AA.VV, A Green Knowledge Society. An ICT policy agenda to 2015 for Europe’s future knowledge society; 2009, p. 28.
6. AA.VV, A Green Knowledge Society. An ICT policy agenda to 2015 for Europe’s future knowledge society; 2009, p. 29.
7. AA.VV, A Green Knowledge Society. An ICT policy agenda to 2015 for Europe’s future knowledge society; 2009, p. 30.
8. http://europa.eu/legislation_summaries/energy/european_energy_
policy/l28188_it.htm
9. EC (2010), A Digital Agenda for Europe, p. 28.
10. Il sistema ETS (Emission Trading Scheme) fissa un tetto massimo al livello totale delle emissioni ma, all’interno di tale limite massimo, consente ai partecipanti di acquistare e vendere quote secondo le loro necessità. Con tale sistema si intende aiutare gli Stati membri dell’UE a
rispettare gli impegni assunti per limitare o ridurre le emissioni di gas
serra. Il sistema ETS riguarda i settori industriali “energivori”: termoelettrico, raffinazione, produzione di cemento, di acciaio, di carta, di
ceramica, di vetro. Non rientrano nei settori ETS trasporti, edilizia,
servizi, agricoltura, rifiuti, piccoli impianti industriali.
31
IL MERCATO
DELL’ENERGIA ELETTRICA
E IL CONCETTO DI SMART GRID
32
LE RETI DI TLC PER LE SMART GRID
La seconda parte del documento analizza lo sviluppo delle smart
grid per il mercato elettrico, focalizzando l’attenzione sui requisiti di comunicazione delle reti intelligenti per il mercato elettrico.
COSA CAMBIA NELLA FILIERA
DEL MERCATO ELETTRICO
Nel contesto di sensibilizzazione e di indirizzo pubblico sopra delineato, maturano le condizioni per lo sviluppo di mercati più evoluti in settori fino a qualche tempo fa oggetto di monopolio pubblico,
come quelle delle utility (energia elettrica, gas, acqua, riscaldamento, ma anche raccolta e trattamento dei rifiuti e trasporti). L’intervento
dei regolatori, nazionali e sovranazionali, accompagna la trasformazione verso il mercato (talvolta anche attraverso privatizzazioni
parziali o totali e la separazione dei ruoli originariamente integrati),
allo scopo di assicurare le condizioni necessarie per lo sviluppo della concorrenza, la presenza di driver economici per l’innovazione e
gli investimenti necessari alle trasformazioni, insieme a un’adeguata tutela dei clienti (inclusi i più deboli).
L’impiego estensivo delle potenzialità offerte dall’informatica
e dalle comunicazioni è un ingrediente fondamentale per abilitare il passaggio verso i nuovi ecosistemi. Molti di questi passaggi ripercorrono quanto accaduto in tempi recenti nel settore delle te-
lecomunicazioni, ponendo analoghi problemi (unbundling, interconnessione, concorrenza e servizio universale) e, allo stesso tempo, la possibilità di applicare alle cosiddette “reti di campo” pratiche e tecnologie ben note (gestione e instradamento dei flussi, contabilizzazione di utilizzo, gestione dei controlli remoti).
Il termine smart grid indica “reti di trasmissione elettrica che
integrano e coordinano le azioni degli utenti connessi (generatori, punti di prelievo o entrambi) per la fornitura efficiente di elettricità sostenibile, economica e sicura” (European Technology
Platform) come rappresentato in Figura 1.
L’evoluzione della rete elettrica verso tale modello richiede che
essa venga coadiuvata dall’impiego esteso dell’automazione ICT.
Esso infatti integra il concetto di infrastruttura di trasporto/distribuzione con quello di rete degli operatori: un’integrazione che necessita di una regia che può essere realizzata solo attraverso l’impiego dell’ICT.
Figura 1
33
In particolare, nel caso dell’energia elettrica il motore del cambiamento e della trasformazione dell’intero settore è la generazione distribuita, legata principalmente all’introduzione delle fonti rinnovabili e alle
conseguenti problematiche di integrazione
nella rete di distribuzione, nonché di monitoraggio e controllo dell’equilibrio del sistema. La produzione di energia elettrica da
fonti alternative determina, infatti, la presenza di sorgenti diffuse, caratterizzate da
profili di generazione discontinui e collegate
alla rete in punti dispersi e in modo non pianificato. Viene meno, cioè, il modello tradizionale di produzione centralizzata da parte di una Centrale di produzione cui fa
capo la rete (Figura 2).
In questo quadro, il collegamento alla
rete di distribuzione dell’energia (nei tratti
di bassa e media, ma anche di alta tensione)
impone la previsione di sistemi di protezione
e di controllo della qualità dell’energia che
necessitano, a loro volta, di sistemi di comunicazione e di controllo automatizzati in
grado di raccogliere segnali e di elaborarli in
tempo reale. In sintesi, è necessario:
a
b
Figura 2
Figura 3
migliorare gli strumenti di previsione
della capacità di generazione;
creare strumenti di comunicazione e
gestione con l’ausilio determinante
dell’ICT.
Tali interventi vanno nella direzione di trasformare la rete passiva di distribuzione
dell’energia elettrica – caratterizzata da generatori massivi centralizzati ad un capo della rete che si dirama ad albero verso i carichi con flussi unidirezionali di energia – in
una rete attiva, caratterizzata dalla possibilità di governare, grazie all’impiego di sistemi intelligenti di controllo, i flussi di energia etero diretti in base
alle specifiche esigenze e di programmare l’utilizzo delle sorgenti
non rinnovabili a complemento della generazione disponibile da
fonti rinnovabili (Figura 3).
Una rete di questo tipo consente di prevedere e gestire elementi
di accumulo dell’energia in eccesso, rendendo possibile una migliore
corrispondenza dei profili dell’offerta e della domanda (gestione dei
picchi).
Un passaggio importante nell’evoluzione delle reti intelligenti per le utility è l’introduzione di sistemi di telelettura e telecontrollo dei contatori d’utente. Tali sistemi consentono di effettuare
le operazioni di controllo e gestione in modo telematico, abbattendo
significativamente sia i tempi di disponibilità delle informazioni che
i costi operativi legati agli interventi in campo. Essi, inoltre, favoriscono letture dei consumi più rigorose e precise, rendendo possibili l’applicazione di tariffazioni evolute e una più efficiente
azione di contrasto rispetto al fenomeno delle frodi.
34
Non va trascurato, infine, il ruolo attivo assunto dai consumatori,
i quali sono messi in condizione di assumere comportamenti virtuosi e disporre di condizioni commercialmente vantaggiose grazie alla progressiva automazione del controllo dell’energia domestica, alla disponibilità di strumenti per la visualizzazione e il controllo dei consumi e all’applicazione di politiche commerciali incentivanti connesse alla flessibilità della domanda (tariffe convenienti in orari di basso carico o collegate all’accettazione di riduzioni o interruzioni del servizio in condizioni di picco di domanda).
L’insieme di queste pratiche che coinvolgono in modo attivo
l’utente e l’andamento della domanda si raccoglie sotto la classe di
interventi di efficientamento dell’uso dell’energia denominata
“active demand”.
NUOVI MODELLI DI BUSINESS
E BEST PRACTICE
La progettazione di soluzioni ICT per la realizzazione delle reti energetiche intelligenti è una sfida che non può essere vinta da un'unica impresa o da un unico Paese, ma che richiede la collaborazione di tutti gli stakeholder e comporta un approccio interdisciplinare
e cooperativo, che valorizzi le migliori competenze di ciascun settore: sistemi per la generazione, il trasporto e la distribuzione dell’energia, reti di comunicazione, sistemi di controllo di processo, sistemi di previsione della generazione delle fonti rinnovabili…
Il Progetto SEESGEN-ICT (Supporting Energy Efficiency in Smart Generation Grids
Through ICT) s’inserisce nell’ambito dell’ICT
Policy Support Programme, finalizzato a
supportare la realizzazione dell’Agenda Digitale per l’Europa, e risponde a questa esigenza costruendo una rete tematica che riunisce partecipanti provenienti da quindici diversi paesi dell’UE, con l’obiettivo di rafforzare il ruolo delle soluzioni ICT nell’implementazione delle smart grid.
SEESGEN-ICT relaziona sullo stato dell'arte, sulle buone pratiche e sulle raccomandazioni in materia di ICT e sui casi
aziendali di successo in tutte le regioni del
mondo, creando così una base per migliorare i modelli di business e la regolamentazione. Nel Febbraio 2010, ha pubblicato un
Rapporto intitolato “Report on ICT requirements, offers and needs for managing smart
grid with DER” nel quale viene presentata una rassegna di applicazioni intra-grid nelle reti di distribuzione intelligenti che richiedono infrastrutture ICT avanzate. In particolare, il report sottolinea
che il controllo e il coordinamento delle risorse energetiche distribuite richiedono una comunicazione adeguata tra le diverse unità di generazione e il gestore della rete di distribuzione. Tale comunicazione deve essere bidirezionale (compresi i segnali di controllo, i segnali di stato, le misure e i segnali di allarme) e, per alcune
finalità, richiede tempi di latenza estremamente contenuti (ordine
delle decine di millisecondi) anche in presenza di grandi volumi di
comunicazioni. Ad esempio, la presenza di ritardi eccessivi nel sistema di controllo può destabilizzare l’intera rete elettrica, mettendo
a rischio la qualità e la sicurezza dell’alimentazione. Nel documento
si definiscono, inoltre, le principali funzionalità delle unità di generazione distribuita e le principali caratteristiche dei canali di comunicazione (velocità di trasferimento e volume dei dati, latenza
di consegna dei dati, tasso di perdita dei dati, affidabilità del canale
di comunicazione, requisiti di sicurezza).
La messa a fuoco dei requisiti dei sistemi ICT è essenziale per
valutare le soluzioni architetturali e tecnologiche che possono essere coerenti con le esigenze di automazione degli scenari emergenti.
Il processo di definizione di questi requisiti non è un processo a senso unico che, partendo da scenari cristallizzati procede nell’individuazione delle soluzioni ICT più idonee, ma piuttosto – trattandosi di un contesto evolutivo in cui l’ICT diventa un fattore abilitante per nuove opzioni – si perviene alla definizione dei requisiti
esplorando scenari diversi (complementari o alternativi), in cui si
indirizzano differenti potenzialità delle piattaforme ICT a beneficio di una trasformazione virtuosa dell’ecosistema energetico.
Il progetto Energy@Home affronta il tema dei servizi a valore aggiunto abilitati dalle smart grid, in particolar modo nel contesto residenziale. Il progetto – una collaborazione fra Electrolux, Enel,
Indesit e Telecom Italia – ha infatti
l’obiettivo di definire la cosiddetta Home Area Network, ossia l’infrastruttura e le modalità di comunicazione fra i dispositivi elettrici in casa: il contatore elettrico
di Enel, gli elettrodomestici, gli smart plugs e l’impianto elettrico
in generale, i dispositivi di interazione uomo-macchina e la interconnessione con la rete Internet coordinata dal broadband gateway
di Telecom Italia. A Maggio 2010, è stato diffuso un documento pubblico che descrive l’architettura e gli use cases di interesse del progetto che vertono su servizi che aumentino la consapevolezza dell’utente finale verso i propri consumi e le proprie abitudini e su servizi che aiutino a ridurre i picchi di consumo e i sovraccarichi di rete
coordinando opportunamente l’accensione degli elettrodomestici e dei carichi elettrici in funzione di tariffe ed eventi della rete elettrica. A Settembre 2010 sono state rilasciate le specifiche tecniche
del protocollo di comunicazione che estendono il profilo Home Automation della ZigBee Alliance con nuove funzionalità e messaggi
derivati in parte dalle specifiche tecniche del CECED (Conseil Européen de la Construction d’appareils Domestiques), l'Associazione
di Categoria che rappresenta in Europa i produttori di Apparecchi
Domestici e Professionali. Nel 2011 si provvederà a una validazione del protocollo tramite una sperimentazione estesa sul territorio
italiano.
L'International Energy Agency (IEA) ha recentemente stimato, nel
suo Energy Technology Perspectives 2010, che la distribuzione globale delle reti intelligenti potrebbe consentire una riduzione delle
emissioni di CO2 tra 0,9 e 2,2 miliardi di tonnellate all'anno entro
il 2050.
In questa prospettiva, il 19 luglio 2010 è stato lanciato lo Smart
Grid International Action Network (ISGAN) per accelerare lo sviluppo e la diffusione di reti elettriche intelligenti in tutto il mondo.
L’idea di partenza è che le reti intelligenti possano rendere più facilmente realizzabile la transizione verso l’energia pulita e una maggior sostenibilità. In generale, lo sviluppo delle smart grid è considerato come motore per abilitare la crescita delle energie rinnovabili, ma anche come la strada verso una più efficace misurazione
dei consumi e la riduzione degli stessi. Inoltre, esso è strettamente connesso con l’introduzione di veicoli elettrici.
L’ISGAN risponde a una delle principali raccomandazioni
dello Smart Grid Technology Action Plan, sviluppato da Corea e Italia e distribuito nell’ambito del Major Economies Forum on Energy and Climate’s Global Partnership nel dicembre del 2009. Esso, inoltre, è complementare alla Global Smart Grid Federation, un'“associazione di associazioni” che riunisce il capitale intellettuale delle organizzazioni di stakeholder di tutto il mondo. ISGAN ha lo scopo di sfruttare e potenziare questa e altre iniziative internazionali
volte a sostenere lo sviluppo e la diffusione delle smart grid. Il network, infatti, consentirà di condividere più facilmente le conoscenze,
le esperienze e i progetti tra i partecipanti.
L’ISGAN si fonda sugli investimenti in smart grid da parte dei paesi partecipanti. L'Italia ha un ruolo di primo piano nel SET-Plan Electricity Grid Initiative (EEGI), coordinato dalla Commissione europea,
35
che è stato lanciato nel giugno 2010 e prevede di investire più di 2
miliardi di Euro tra il 2010 e il 2020.
ISGAN - 5 AREE CHIAVE
1.
2.
3.
4.
5.
Smart grid policy, regulation and finance.
Standards policy.
Research, development, and demonstration of pre-competitive technologies.
Workforce skills and knowledge.
Engagement of smart grid users and consumers at all levels.
ISGAN - 3 AZIONI CHIAVE
1.
2.
3.
36
Collaborazione con l’IEA (International Energy Agency)
per lo sviluppo di una Smart Grid Technology Roadmap.
Istituzione di un forum di discussione intorno alle politiche di standardizzazione.
Sviluppo, da parte di ciascun partner, di una serie di case
study, evidenziando le esperienze degli stakeholder (regolatori, policymaker, PMI, utility e consumatori) nello
sviluppo iniziale delle smart grid.
INVESTIMENTI IN SMART GRID
•
•
•
•
•
$ 0,6 miliardi di investimento previsti tra il 2010 e il
2014 per 4 progetti dimostrativi promossi dal governo
giapponese nazionale, dai governi locali, e dal settore
privato.
$ 4,5 miliardi di investimento da parte degli Stati Uniti
con il Recovery Act, integrati da 5,5 miliardi di dollari di
investimento da parte del settore privato.
£ 10 miliardi nel Regno Unito – tra il 2010 e il 2020 – per
lo sviluppo di un contatore smart, roll-out, di smart
grid e veicoli elettrici.
$ 21,6 miliardi di investimento previsti dal governo coreano (tra il 2010 e il 2030) e dal settore privato (Smart
Grid Corea Roadmap).
€ 2 miliardi, tra il 2010 e il 2020, in Europa.
In Italia, l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG) sta
lavorando alla realizzazione della regolamentazione del nuovo mercato elettrico per uno sviluppo ordinato e strutturato che soddisfi
i requisiti di sicurezza e di fruibilità del servizio finale. Tra le sue ultime attività più importanti vanno ricordati:
•
provvedimenti sulle reti di distribuzione (in media e bassa
tensione), in particolare per la connessione della generazione
distribuita e per lo sviluppo degli investimenti in sistemi di
controllo delle reti elettriche;
•
la definizione di prezzi di riferimento per il mercato che, grazie alla diffusione degli strumenti di smart metering, possano
riflettere meglio i costi e convogliare segnali più efficienti (dal
1° luglio 2010 progressivamente a tutta l'utenza domestica del
mercato di maggior tutela sarà applicata una tariffa bioraria);
•
tutela del consumatore e miglioramento della qualità del servizio (verifica delle interruzioni di servizio e incentivi/penalità
alle imprese distributrici, che sono stati in gran parte utilizzati
per l'automazione della rete di media tensione, oggi tra le più
automatizzate al mondo; riduzione della potenza disponibile
per 15 giorni, prima di giungere alla sospensione del servizio,
in caso di morosità, grazie ai nuovi contatori telegestiti).
In particolare, si possono citare la Delibera 39/2010 (Procedura e
criteri di selezione degli investimenti ammessi al trattamento incentivante), con la quale sono incentivati progetti pilota di smart
grid che prevedano, tra l'altro, l’utilizzo di protocolli di comunicazione non proprietari; la Delibera 5/2010 (Condizioni per il dispacciamento dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili non
programmabili), che prevede un’incentivazione dell’efficienza nelle previsioni di generazione e stabilità; la recente Delibera 242/10
in tema di infrastrutture di veicoli elettrici, che prevede sei progetti
dimostrativi per verificare in campo la fattibilità di diversi modelli industriali del servizio di ricarica dei veicoli elettrici.
LE TECNOLOGIE PER LE SMART GRID
L’introduzione delle smart grid nello scenario dell’attuale sistema
elettrico nazionale rappresenta un cambio paradigmatico nelle modalità di gestione delle reti. Esso richiede l’adozione di opportune
tecnologie innovative che siano in grado di dominare l’incremento nella complessità della rete e di offrire adeguate soluzioni innovative alle nuove problematiche tecniche. Per raggiungere tali
obiettivi è necessario disporre di tecnologie innovative che abbracciano diversi campi:
SENSORI E CONTROLLI AVANZATI
Come si è visto, le dinamiche della rete dipendono non solo da scelte operative di tipo gestionale, ma anche da ingressi energetici dipendenti da fenomeni naturali (quali l’intensità di irradiazione solare o la presenza di venti di diversa intensità nelle diverse aree geografiche). Per mantenere il controllo accurato dello stato della rete
è essenziale poter disporre di reti di sensori dedicati all’acquisizione
e alla “diagnosi” in tempo reale di dati e informazioni sullo stato della rete.
COMPONENTISTICA DI NUOVA GENERAZIONE
Diversi sono gli ambiti innovativi che risultano stimolati dalle nuove linee di sviluppo per le reti energetiche. Fra questi possiamo ricordare il campo dei materiali superconduttivi, dello stoccaggio di
energia, della microelettronica e delle nanotecnologie. In generale,
è necessario poter contare su un adeguato panorama di componentistica che agevoli l’integrazione delle tecnologie più avanzate.
STOCCAGGIO (STORAGE) DELL’ENERGIA
Nel sistema energetico attuale è necessario produrre in modo continuativo la quantità di energia richiesta, per garantire la sicurezza del sistema e la continuità del servizio, evitando black-out. La possibilità di svincolare in parte il momento della generazione da quello di utilizzo dell’energia, grazie all’impiego di soluzioni di stoccaggio
massivo, offrirebbe la prerogativa di ridurre drasticamente il suo costo, in quanto si potrebbe perequare la domanda di energia nelle
ore di punta con quella stoccata durante momenti di bassa richiesta. Allo stesso tempo, ciò consente di ovviare ai picchi di domanda senza richiedere nuovi investimenti in impianti al solo fine di garantire una fornitura stabile di energia (evitando il dimensionamento
di picco delle strutture di generazione). Tutto ciò viene ulteriormente
amplificato dalla disponibilità di generazione distribuita basata su
fonti naturali, la cui produzione risulta per sua natura difficilmente prevedibile e scarsamente correlata alla contemporaneità di domanda.
Le soluzioni architetturali per lo stoccaggio che si possono immaginare sono sia di tipo centralizzato (ossia presenti nello stesso impianto dove avviene la produzione) oppure delocalizzato in
diversi punti della rete (sulla base di considerazioni di opportunità ed efficienza).
METODOLOGIE DI CONTROLLO
La complessità delle dinamiche a cui sono esposte le smart grid richiede l’implementazione di algoritmi avanzati di controllo cooperativo. È necessario infatti poter coordinare due esigenze per certi versi opposte: da un lato, poter elaborare enormi volumi di dati
ed informazioni che giungono dai sistemi di acquisizione (rete di
sensori) distribuiti nella rete. D’altro canto, l’analisi in tempo reale di queste informazioni deve consentire di assumere decisioni rapide e affidabili, al fine di reagire con prontezza e accuratezza ad
eventuali perturbazioni esterne.
INTERFACCIA DI CONTROLLO
La moderna rete dovrà possedere un’interfaccia di controllo potenziata da strumenti innovativi, in grado di fornire agli operatori
le informazioni in tempo reale che consentano loro di poter intervenire non solo nel modo più rapido possibile, ma anche evitando
instabilità o comportamenti impredicibili all’intero sistema. L’ICT
è destinata a giocare un ruolo fondamentale nel fornire agli operatori
ambienti di simulazione in logica what-if al fine di indirizzare le decisioni che ottimizzano sicurezza ed economicità del sistema sulla base dello stato attuale e delle possibili evoluzioni future del sistema.
SISTEMI DI COMUNICAZIONE INTEGRATI
Si è già detto come la dinamicità del sistema sia lo snodo fondamentale che occorre poter padroneggiare con perizia. Il requisito
che quindi si impone come ovvio è associato alla possibilità e alla
capacità dei vari elementi e nodi di rete di poter scambiare informazioni in modo quasi istantaneo e capillare, rendendo la rete elettrica un’infrastruttura interattiva e dinamica al cui interno il flusso di informazioni viene mantenuto costantemente aggiornato e disponibile in tempo reale.
37
IL RUOLO DEI TSO (TRANSMISSION
SYSTEM OPERATOR)
All’interno di tale scenario tecnologico, un ruolo fondamentale viene svolto dal TSO (Transmission System Operator) che ha il compito di sviluppare sistemi di previsione accurata per le produzioni
da fonti rinnovabili, il cui apporto discontinuo potrebbe provocare problemi di sicurezza oltre che di efficienza del servizio di dispacciamento (cioè la gestione coordinata delle immissioni e dei
prelievi, nonché dei flussi, di energia elettrica). Il sistema, inoltre,
deve essere in grado di fronteggiare possibili guasti e anomalie, redistribuendo i flussi di potenza senza inciampare in interruzioni del
servizio e senza violare in modo permanente i limiti di funzionamento degli apparati che compongono l’intero sistema. Quest’ultimo aspetto richiede di rafforzare l’interazione con i DSO (Distribution System Operator) e con i produttori da fonti rinnovabili, affinché collaborino alla sicurezza e stabilità della rete, demandando all’occorrenza la gestione dei servizi ancillari (eg. riserva e regolazioni).
Fra gli obbiettivi che si pone un TSO che operi in un sistema di rete
elettrica avanzato (smart grid), possono essere annoverati i seguenti:
MASSIMIZZARE L’USO DELLE INFRASTRUTTURE
Le pratiche tradizionali di gestione dei sistemi elettrici tendono a
utilizzare schemi di dispacciamento predefiniti. Tale approccio è volto alla riduzione dei rischi, ma d’altra parte non permette di sfruttare al meglio le risorse disponibili in un dato istante. Estendendo
quindi tale approccio allo scenario dinamico delle smart grid si rischia di introdurre un’eccessiva rigidità nel sistema; a ciò è possibile ovviare operando in due direzioni:
•
•
Fare leva sull’IT e sulla potenza di calcolo oggi disponibile per
spostare quanto più vicino al tempo reale le decisioni in merito alle decisioni di dispacciamento in modo da ridurre al
minimo incertezza e costi inutili;
evolvere i processi di gestione attraverso il ricorso a tecnologie innovative quali ad esempio i rilievi Lidar (mediante il telerilevamento attivo LiDAR, acronimo dell'inglese “light detection and ranging”, letteralmente rivelazione della luce e
determinazione della distanza) degli asset di rete e l’analisi in
tempo reale dei dati ambientali per riuscire a sfruttare appieno, attraverso tecniche di dynamic rating, le risorse di rete
“realmente” disponibili.
RAFFORZARE LE PROCEDURE DI DISPACCIAMENTO
L’IT può aiutare nel fare evolvere le procedure di dispacciamento
con l’obiettivo di migliorare la sicurezza e ridurre i costi, agendo su
due fronti:
•
ricorso ad algoritmi di ottimizzazione e simulazione di scenario per allocare in maniera ottimale (massima sicurezza al
minimo costo) le risorse disponibili nelle diverse fasi del processo: piano delle manutenzioni, programmazione, tempo
reale;
•
l’allocazione dei servizi ancillari può essere costantemente
migliorata/adattata attraverso l’uso di algoritmi di ottimizzazione che analizzano ingenti volumi di dati in tempo reale e
dati previsionali.
Sulla base di tali obbiettivi, Terna ha incentrato il proprio piano di
sviluppo su 4 principali aree di intervento:
1. SCHEMI SPECIALI DI PROTEZIONE
(SPS – SPECIAL PROTECTION SYSTEMS)
A differenza degli schemi tradizionali di protezione che permettono, attraverso meccanismi di azione-reazione locali, la
difesa del singolo asset di rete; gli schemi di protezione speciali permettono di implementare logiche di azione-reazione
su larga scala e quindi di abilitare, attraverso dei sofisticati sistemi ICT, meccanismi di reazione su ampi perimetri di rete
al verificarsi di determinate criticità su una specifica area a rischio.
Tali schemi speciali di protezione si basano principalmente
sul ripristino automatico delle ridondanze, ottenuto mediante la riduzione del carico in tempo reale e l’azionamento
di tele-scatti sugli impianti di generazione. Fra le iniziative in
corso in tal senso si possono ricordare:
•
•
•
MASSIMIZZARE LA PRODUZIONE DA FONTI RINNOVABILI
•
L’energia rinnovabile sta crescendo a ritmi elevati e attualmente rappresenta una sfida importante per i TSO. L’IT può aiutare nella gestione delle fonti rinnovabili in due modi:
•
•
38
gli algoritmi di previsione e la cattura di dati ambientali in
tempo reale permettono di ridurre l’incertezza legata alle energie rinnovabili e all’intermittenza delle loro fonti;
utilizzare al meglio gli asset di rete può aiutare a massimizzare
il contributo degli impianti da fonti rinnovabili spesso localizzati in punti in cui l’infrastruttura di rete è debole e/o non
è stata progettata a tale scopo.
•
i sistemi di difesa estero, per la protezione della sicurezza del sistema elettrico nazionale con specifico riferimento alla sezione critica estero, caratterizzata da importanti transiti di energia diretti in Italia;
i telescatti delle unità di produzione e della rete;
l’alleggerimento del carico in real-time, per mantenere il
sistema elettrico in uno stato controllabile, qualora si verifichi un deficit di potenza prodotta rispetto al fabbisogno;
la riduzione del carico delle sotto stazioni di distribuzione;
il ripristino della ridondanza N-1 a consuntivo.
Sono in corso ulteriori iniziative volte a identificare schemi di
dispacciamento che possono beneficiare di schemi speciali di
protezione (SPS), aumentando la sicurezza del sistema e riducendone i costi.
2. STRUMENTI PREVISIONALI AVANZATI
La produzione di energia derivante da fonti rinnovabili (eolico, solare,…) ha fra le proprie caratteristiche quella di essere
mutevole in funzione di variabili climatiche e non direttamente
regolabile. Assumono quindi rilevante importanza le strategie
e i progetti volti ad ottenere una prevedibilità di tali contributi
energetici. Fra di essi vanno ricordati:
•
•
•
•
Previsione a 24 ore, basata su dati meteo previsionali,
della produzione dei parchi eolici e fotovoltaici.
Previsione a breve termine basata su misurazioni real
time, ad esempio mediante sensori auto alimentati sui
tralicci ad alta tensione.
Modelli e algoritmi innovativi per la previsione su
breve/medio/lungo termine dei livelli di producibilità di
sistemi di produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile che utilizzano un’architettura di previsione greybox che integra e coniuga una rappresentazione della realtà fisica (modelli white-box) con modelli non lineari
input/output (black box).
Prototipazione di dispositivi per il controllo e la gestione
coordinata di sistemi di generazione distribuita alimentati da fonte rinnovabile mediante regolazione della potenza attiva e reattiva immessa in rete e azioni di distacco
o riduzione della potenza attiva, controllo adattativo per
la massimizzazione della potenza estraibile da generatori
eolici e da sistemi fotovoltaici.
•
4. ALGORITMI DI OTTIMIZZAZIONE
Le linee di trasmissione, così come altri elementi della rete o
le unità di produzione richiedono periodici interventi di manutenzione che li rendono indisponibili per tutta la durata degli interventi. La gestione di tali piani di indisponibilità richiede
che si mantenga un’adeguata sicurezza per l’intera rete, limitando i costi associati a tali indisponibilità. Si sono perciò intraprese azioni correttive di vario tipo:
•
•
•
•
3. RATING DINAMICO
Le caratteristiche delle linee di trasmissione variano a seconda delle condizioni operative; quindi le prestazioni associate
dipendono da una molteplicità di fattori, la cui conoscenza permette di effettuare valutazioni e intraprendere azioni che ne
aumentano l’efficienza e migliorano la sicurezza complessiva del sistema. Diverse sono quindi le linee d’azione messe in
campo o previste per il prossimo futuro:
•
•
•
•
•
•
•
Rilievi Lidar sulle caratteristiche geografiche delle linee di
trasmissione.
Reti di sensori territoriali per abilitare il calcolo real time
dei rating effettivi (limiti di transito) delle linee che porterebbe benefici quali ad esempio il minor ricorso alla limitazione delle centrali eoliche in caso di eccessivo vento
(riduzione del MPE: mancata produzione eolica).
Calcolo della temperatura delle linee sulla base delle misurazioni dei fasori (sistemi WAMS).
Piattaforme software di knowledge management basate
su ontologie per la classificazione e gestione di dati massivi provenienti da fonti dati eterogenee (SCADA, sistemi
meteo, dati di mercato ecc).
Sviluppo di prototipi di unità di misura del tipo “wireless
sensor” costituiti da dispositivi a microprocessore dotati
di un opportuno modulo di comunicazione per la misura
simultanea in diversi nodi della rete e implementazione
di opportuni protocolli di sincronizzazione che garantiscano la possibilità di effettuare misure contemporanee,
nel dominio del tempo e della frequenza, su segnali di
tensione e corrente prelevati da appositi sensori nei nodi
di rete.
Integrazione di rating dinamici nei sistemi SCADA/EMS
(Supervisory Control and Data Acquisition/Energy Management System).
Simulazione di scenari e previsioni dei vincoli di rete.
Allocazione ottimale delle attività di manutenzione della
rete.
Ottimizzazione dei servizi ancillari (quali ad esempio
l’approvvigionamento della riserva o la risoluzione delle
congestioni).
Realizzazione di modelli e algoritmi di ottimo per la gestione dei piani di indisponibilità di elementi di rete e
unità di produzione al fine di minimizzare i costi di dispacciamento, nel rispetto dei vincoli di sicurezza e adeguatezza della rete.
Sviluppo di modelli e software per la determinazione e
classificazione delle perdite di rete sulla base della topologia, delle caratteristiche fisiche degli asset e dei segnali
di misura rilevati dal campo, definendo le logiche di gestione dei flussi di energia nell’ottica di minimizzare le
perdite.
Sviluppo di algoritmi innovativi e realizzazione di prototipi di “smart sensors” a intelligenza distribuita in grado
di effettuare l’acquisizione e l’elaborazione locale delle
informazioni. L’adozione di smart sensors nei WAMS
(Wide Area Monitoring System) induce una più efficiente
distribuzione dei task tra le risorse del sistema di monitoraggio e, conseguentemente, un sensibile alleggerimento delle risorse informatiche centralizzate. Questo
processo comporta una maggiore flessibilità e capacità di
aggiornamento e potenziamento.
39
SMART METERING
METERING INTEGRATO ED EFFICIENZA ENERGETICA
Questa parte del documento intende focalizzare l’attenzione sull’evoluzione delle applicazioni di smart metering e sulla regolamentazione in materia.
L’obiettivo è di far emergere le implicazioni in termini di efficienza energetica del metering integrato.
40
TECNOLOGIE DI TELECOMUNICAZIONE
IMPIEGATE NEGLI SMART METER
La definizione dei requisiti di comunicazione delle reti intelligenti per le utility diventa un nodo centrale in ambito metering, dove
le tecnologie di telecomunicazione assumono un ruolo determinante.
Lo smart metering è un tema con vario grado di maturità nelle diverse regioni del mondo. Esso investe il settore dell’energia elettrica, ma anche gli altri settori delle utility (gas e acqua), talvolta con
ambizioni di esplorare le sinergie possibili dal punto di vista di una
piattaforma ICT di supporto tra i diversi settori, pur mantenendo le
specificità di ciascuno. È opportuno sottolineare che l’Italia, grazie
primariamente all’attività svolta da ENEL, è all’avanguardia mondiale per quanto riguarda lo smart metering del settore dell’energia
elettrica (anche per quanto riguarda il settore del gas, il regolatore
italiano ha stabilito da tempo un piano di introduzione dello smart
metering del gas, partendo dal settore dei grandi utenti e progressivamente interessando il mercato di massa).
A livello europeo si è recentemente acceso l’interesse per la promozione di iniziative di standardizzazione che possano accompagnare lo sviluppo pervasivo dello smart metering in un contesto di
mercato (con soluzioni interoperanti e basate su standard aperti).
Questa iniziativa ha colto il nostro paese ed ENEL in condizione di
essere propositivi in sede di standardizzazione, promuovendo la propria proposta in linea con i dettami dello sforzo di standardizzazione.
Per consentire agli smart meter di comunicare le informazioni raccolte a una postazione centrale in modo affidabile e sicuro,
si possono impiegare diverse tecnologie di telecomunicazione.
Tra le principali soluzioni proposte ci sono le reti cellulari, il satellite, i collegamenti radio con o senza licenza, le power line communication (PLC).
POWERLINE
La powerline (in inglese power line communication o PLC, in
italiano onde convogliate) è una tecnologia per la trasmissione di voce o dati utilizzando la rete di alimentazione elettrica.
Si realizza sovrapponendo al trasporto di corrente elettrica –
continua o alternata a bassa frequenza (50 Hz in Europa e in
gran parte dell’Asia e dell’Africa, 60 Hz in altre regioni del mondo) – un segnale a frequenza più elevata che è modulato dall’informazione da trasmettere. La separazione dei due tipi di
correnti si effettua grazie al filtraggio e alla separazione degli
intervalli di frequenze utilizzate. La tecnica è stata utilizzata
per decenni, prima dell’introduzione della telefonia mobile,
per trasmissioni con treni in marcia (usando le linee di potenza,
ad esempio dalla Telettra), per controllare apparati elettrici tramite la propria rete di alimentazione, per leggere contatori elettrici da remoto, per sistemi interfonici casalinghi ecc. Più recentemente è utilizzata per dare accesso dati (per esempio Internet) alle case tramite la rete elettrica senza necessità di accessi specifici per cavo coassiale o radio.
Ad oggi non si è ancora affermata una soluzione ottimale. Sono ancora in discussione modalità di comunicazione su rete wireless o
su rete fissa, topologie di rete a maglia, a stella o ad albero. Per quanto riguarda i protocolli di comunicazione vi è una crescente tendenza
verso l’uso della tecnologia TCP/IP impiegata da molte delle suddette tecnologie di comunicazione, anche perché rende più agevole
l’integrazione dei sistemi nel caso sia necessario combinarne diversi
per raggiungere la postazione centrale.
41
ARCHITETTURE DI RETE
Nelle figure 4, 5 e 6 sono riportati alcuni scenari tipici di comunicazione bidirezionale, tra gli smart meter e la centrale di gestione e
controllo delle utilities dove sono allocati i cosiddetti Meter Data Management (MDM). In particolare, nelle figure 4 e 5, sono riportati degli scenari che operano rispettivamente con tecnologia radio e con
tecnologia PLC, fino a tre livelli di comunicazione, ovvero con la presenza o meno di ripetitori intermedi del segnale. Nello scenario riportato in figura 6, invece, è presente solo un collegamento diretto
tra lo smart meter e l’MDM che avviene attraverso l’uso di una rete
di un operatore mobile (GPRS o UMTS).
Gli elementi che caratterizzano i suddetti
scenari sono:
•
•
•
Contatore: contiene il dispositivo che
consente la misurazione del consumo;
l’unità che effettua i calcoli sui consumi
e ne memorizza i risultati e il ricetrasmettitore che, interfacciandosi con il
gruppo di misura e calcolo, ha il compito di scambiare con il concentratore o
direttamente con il sistema centrale.
Ripetitore: unità che fa da ponte fra il
contatore e il concentratore.
Concentratore: unità che raccoglie i
dati provenienti dai contatori e li invia
al sistema centrale e viceversa trasferisce dati e comandi dal sistema centrale
fino ai contatori, eventualmente attraverso i ripetitori.
Figura 4
Figura 5
I dati scambiati fra i suddetti elementi sono:
•
•
•
•
le letture;
i comandi da MDM e i relativi esiti;
gli aggiornamenti software per i sistemi
di campo;
i comandi di set-up inviati da MDM ai
sistemi di campo.
Figura 6
42
SMART METER ATTUALMENTE IMPIEGATI
IN ITALIA NEL SETTORE ENERGETICO
I contatori intelligenti contribuiscono a ridurre i furti energetici ma,
soprattutto, permettono di offrire un migliore servizio ai consumatori e ne rendono possibile l’educazione a comportamenti virtuosi, fornendo loro bollette dettagliate, aiutandoli a pianificare i costi,
e aumentando la loro consapevolezza sui consumi e la sensibilità alle
problematiche ambientali.
In Italia è presente la più grande distribuzione di smart meter
al mondo ed è gestita da Enel SpA e da altre utility che operano nel
settore della fornitura di energia elettrica, con oltre 32 milioni di contatori, installati tra il 2000 e il 2008. La maggior parte di questi contatori sono stati installati da Enel (vedi fig. 7), sono completamente elettronici e integrano un sistema di comunicazione bi-direzionale per trasmettere e ricevere dati dalla centrale operativa. Possiedono un sistema avanzato di misurazione della potenza e, attraverso una soluzione integrata, possono essere gestiti da remoto permettendo, tra l’altro, di attivare e disattivare il servizio. Comunicano con concentratori di dati posti nelle cabine elettriche attraverso la linea elettrica a bassa tensione (utilizzando una tecnologia sviluppata da Echelon Corporation), e poi via rete WAN (Wide Area Network, ad es. GPRS) e tramite il protocollo IP, ai server aziendali delle utility. Il sistema fornisce una vasta gamma di funzioni avanzate
tra cui quella di rilevare l'uso non autorizzato di energia elettrica; modificare, in qualsiasi momento, la quantità massima di energia elettrica che un cliente può utilizzare; modificare a distanza il modello di fatturazione del cliente: dal sistema a debito al pagamento anticipato, dal forfettario al multi-tariffa. Infine, sono equipaggiati con
un display a cristalli liquidi dove è possibile visualizzare in qualsiasi momento lo stato di funzionamento, il carico istantaneo, i parametri di configurazione tra i quali la potenza massima tollerata.
Figura 7
Il contatore GEM
A2A impiega gli stessi contatori di Enel (GEM, abbreviazione di Gestione Elettrica Monofase), mentre il modello di contatore utilizzato da ACEA è il LENNT-S1, prodotto dalla Landis+Gyr (Fig. 8).
Figura 8
Il contatore elettronico GEM di A2A (a)
e quello LENNT-S1 di ACEA (b)
a
b
43
LE DIRETTIVE EUROPEE
NEL SETTORE DELLO SMART METERING
Sono due le direttive europee chiave che hanno cambiato le regole
nel settore dello smart metering: la Direttiva sull’Efficienza negli Usi
Finali dell’Energia e sui Servizi Energetici (2006/32/CE) e la Direttiva 2004/22/EC sugli Strumenti di Misura (MID-Measuring Instruments Directive). Entrambe stabiliscono che i consumatori devono essere informati regolarmente sui propri consumi energetici
e sui relativi costi. In seguito alla loro introduzione, è emersa la necessità di sostituire i contatori tradizionali con contatori intelligenti
in tutta Europa. L’uso di tecnologie di comunicazione economicamente efficienti nell’ambito di un’infrastruttura di misurazione intelligente dei consumi permetterà a consumatori e utility di conformarsi ai nuovi dispositivi di legge.
LA DIRETTIVA 2006/32/CE
La DIRETTIVA 2006/32/CE (art. 13) prevede che i clienti finali di energia elettrica, gas naturale, teleriscaldamento e/o raffreddamento e acqua calda per uso domestico ricevano a prezzi concorrenziali contatori individuali che riflettano con precisione il loro consumo effettivo e forniscano informazioni sul
tempo effettivo d’uso. La Direttiva, inoltre, indica un obiettivo
di risparmio energetico del 9% da raggiungersi entro il 2016 in
ogni Stato membro attraverso l’impiego di servizi energetici e
di altre misure per il miglioramento dell’efficienza energetica.
La strategia per il raggiungimento di questo obiettivo, le misure
che concretamente si intendono implementare e la stima dei
risparmi conseguibili con tali misure devono essere indicati in
appositi Piani d’Azione in materia di efficienza energetica che
gli Stati membri sono tenuti a elaborare periodicamente e a sottomettere alla valutazione della Commissione europea.
LA DIRETTIVA 2004/22/EC
La DIRETTIVA 2004/22/EC, recepita in Italia agli inizi del
2007 (D.Lgs. del 2 febbraio 2007, n.22), regola gli strumenti di
misura utilizzati per scopi commerciali e metrico-legali, specificando regole tecniche certe e condivise (prove e limiti di accettabilità) per 10 tipologie di strumenti “legali”, scelti tra quelli che accompagnano il cittadino europeo nella sua giornaliera interazione con i fornitori, pubblici e privati, di beni e servizi: contatori dell’acqua, contatori del gas e dispositivi di city
utilities di conversione del volume, contatori di energia elettrica
attiva, contatori di calore, sistemi di misura per liquidi diversi dall’acqua, sistemi per pesare a funzionamento automatico,
tassametri, misure materializzate di lunghezza e capacità,
strumenti di misura della dimensione, analizzatori di gas di scarico.
44
Nel 2009, sono state emesse dalla CE due direttive che fanno parte
del cosiddetto Third Energy Package (vedi capitolo 1), che forniscono
indicazioni ancora più dettagliate sul tema. La Direttiva 2009/72/EC
stabilisce norme comuni per la generazione, la trasmissione, la distribuzione e la fornitura dell’energia elettrica, unitamente a disposizioni in materia di protezione dei consumatori al fine di migliorare e integrare i mercati competitivi dell’energia elettrica nella Comunità Europea. Essa definisce le norme relative all’organizzazione e al funzionamento del settore dell’energia elettrica, l’accesso
aperto al mercato, i criteri e le procedure da applicarsi nei bandi di
gara e nel rilascio delle autorizzazioni nonché nella gestione dei sistemi. La presente direttiva definisce inoltre gli obblighi di servizio
universale e i diritti dei consumatori di energia elettrica, chiarendo
altresì i requisiti in materia di concorrenza. La Direttiva 2009/73/EC
definisce le norme relative all’organizzazione e al funzionamento del
settore del gas naturale, l’accesso al mercato, i criteri e le procedure applicabili in materia di rilascio di autorizzazioni per il trasporto, la distribuzione, la fornitura e lo stoccaggio di gas naturale nonché la gestione dei sistemi.
DIRETTIVA 2009/72/EC (ART.3, COMMA 11)
«Allo scopo di promuovere l’efficienza energetica, gli Stati membri o, qualora lo Stato membro abbia così disposto, l’autorità
di regolamentazione raccomandano fermamente alle imprese elettriche di ottimizzare l’uso dell’elettricità, ad esempio fornendo servizi di gestione dell’energia, sviluppando formule tariffarie innovative o, ove opportuno, introducendo sistemi di
misurazione e reti intelligenti».
DIRETTIVA 2009/72/EC (ALLEGATO 1, “MISURE SULLA TUTELA DEI CONSUMATORI”)
DIRETTIVA 2009/73/EC (ART.3, COMMA 8)
«Allo scopo di promuovere l’efficienza energetica, gli Stati membri o, qualora lo Stato membro abbia disposto in tal senso, l’autorità di regolamentazione raccomandano vivamente che le imprese di gas naturale ottimizzino l’utilizzo del gas naturale, ad
esempio fornendo servizi di gestione dell’energia, sviluppando formule tariffarie innovative o introducendo sistemi di misurazione intelligenti o, se del caso, reti intelligenti».
DIRETTIVA 2009/73/EC (APPENDICE 1, “MISURE SULLA TUTELA DEI CONSUMATORI”)
«Gli Stati membri assicurano l’attuazione di sistemi di misurazione intelligenti, che favoriranno la partecipazione attiva dei
consumatori nel mercato della fornitura del gas. L’attuazione
di tali sistemi di misurazione potrà essere oggetto di una valutazione economica di tutti i costi e i benefici a lungo termine per il mercato e per il singolo consumatore, o di quale tipo
di misurazione intelligente sia ragionevole dal punto di vista economico ed efficace in termini di costi e quale sia la tempistica
fattibile per la loro distribuzione. Tale valutazione dovrà essere svolta entro il 3 settembre 2012.
Fatta salva tale valutazione, gli Stati membri o l’eventuale autorità competente da essi designata, elaborano un calendario per l’attuazione di sistemi di misurazione intelligenti. Gli
Stati membri o l’eventuale autorità competente da essi designata, assicurano l’interoperabilità di tali sistemi di misurazione
all’interno del proprio territorio e tengono debitamente conto dell’applicazione delle norme adeguate e delle migliori prassi, nonché dell’importanza dello sviluppo del mercato interno
del gas naturale».
«Gli Stati membri assicurino l’attuazione di sistemi di misurazione intelligenti, che favoriranno la partecipazione attiva dei
consumatori nel mercato della fornitura dell’energia elettrica.
L’attuazione di tali sistemi di misurazione potrà essere oggetto di una valutazione economica di tutti i costi e i benefici a lungo termine per il mercato e per il singolo consumatore, o a uno
studio di quale tipo di misurazione intelligente sia ragionevole dal punto di vista economico ed efficace in termini di costi e
quali siano i tempi della relativa distribuzione. Tale valutazione dovrà essere svolta entro il 3 settembre 2012».
«Qualora l’introduzione dei contatori intelligenti sia valutata
positivamente, almeno l’80% dei consumatori sarà dotato di
contatori intelligenti entro il 2020. Gli Stati membri, o qualsiasi
autorità competente da essi designata, assicurano l’interoperabilità di tali sistemi di misurazione all’interno del proprio territorio e tengono debitamente conto dell’applicazione delle norme adeguate e delle migliori prassi, nonché dell’importanza dello sviluppo del mercato interno dell’elettricità».
45
INIZIATIVE RILEVANTI A LIVELLO EUROPEO
IN MATERIA DI STANDARDIZZAZIONE
Nel marzo del 2009, la Direzione Generale Imprese e Industria della Commissione europea, attraverso il mandato M/441, ha indicato nella mancanza di standard chiari l’ostacolo principale alla diffusione su vasta scala dei contatori intelligenti e ha chiesto agli organi di standardizzazione Europei CEN, CENELEC e ETSI di definire uno standard per l’interoperabilità dei sistemi di misura elettronici per elettricità, gas, calore e acqua. Tali sistemi dovranno contribuire a far acquisire ai consumatori una maggiore consapevolezza
sull’utilizzo reale di queste risorse e favorire la modulazione della
domanda nel tempo. In generale, il mandato chiede:
•
di trovare soluzioni armonizzate;
•
di definire un contesto in cui i sistemi siano interoperabili;
•
di utilizzare un'architettura aperta per i protocolli di comunicazione.
IL MANDATO M/441
Il MANDATO M/441 chiede di creare uno standard europeo per
i contatori delle utility, definendo, in particolare, i seguenti aspetti:
•
un’architettura aperta sia per l'hardware che per il software;
•
interfacce standardizzate;
•
una comunicazione sicura bidirezionale;
•
sistemi avanzati di informazione, di gestione e di controllo per i consumatori ed i fornitori;
•
un’architettura scalabile a supporto di tutte le possibili applicazioni;
•
un’architettura adattabile a tutti i sistemi di telecomunicazione, sia attuali che di prossima generazione;
•
un’interfaccia sicura per la protezione dei dati trasmessi.
Il mandato chiede di portare a termine il lavoro in soli 30 mesi
dall’accettazione dell’incarico.
Nel luglio del 2009, i tre organi di standardizzazione hanno accettato
l’incarico dando vita ad un Gruppo di coordinamento sullo smart
metering (CG-SM) e, alla fine del 2009, hanno pubblicato una relazione preliminare, nella quale è riportata una vasta indagine sulla standardizzazione attuale, sulle attività previste nel campo della misurazione intelligente e in cui si indicano alcune azioni necessarie da
intraprendere per raggiungere gli obiettivi prefissati.
Il Progetto “OPEN meter” (Open Public Extended Network metering) è stato finanziato nell’ambito del 7° Programma Quadro di ricerca (FP7-ENERGY-2008-1) e viene citato esplicitamente nel
mandato di standardizzazione M/411 come soggetto che parteciperà fattivamente al lavoro di produzione degli standard. Di fatto,
tale progetto fornisce il supporto operativo al lavoro di standardizzazione previsto dal mandato. Infatti, già in occasione del primo workshop del progetto OPEN meter, tenutosi l’8 luglio 2009 presso il CEN/CENELEC di Bruxelles, con l’assenso di tutti gli stakeholder
di OPEN meter si è avvallata la possibilità di produrre versioni semplificate dei deliverable e questi documenti potranno essere direttamente utilizzati dal gruppo di lavoro che coordina il lavoro di standardizzazione. Gli obiettivi di OPEN meter vanno oltre la semplice misura delle principali commodity. Il progetto, infatti, intende rendere disponibili anche strumenti per fornire servizi energetici in46
novativi, come il controllo della domanda, e favorire il passaggio dall’utente al produttore-consumatore (“prosumer”) quale nodo attivo delle reti elettro-energetiche intelligenti.
I risultati di OPEN meter verranno offerti gratuitamente alla comunità sotto forma di standard aperti e pubblici a disposizione di
tutti gli stakeholder; essi costituiranno una base di conoscenza e un
linguaggio condiviso per esprimere requisiti ed eseguire le prove. Oltre a rappresentare un riferimento per i fornitori, questi standard rappresenteranno un presupposto di conformità ai requisiti minimi indicati nelle direttive 2004/32/EC e 2006/32/CE sugli usi finali dell’energia elettrica. La conformità allo standard sarà una garanzia dell’investimento per le utility e multi-utility di tutta Europa e contribuirà a ridurre la frammentazione del mercato.
Il consorzio del progetto OPEN-meter è formato da 19 membri di 7 differenti paesi europei, conta la presenza bilanciata di operatori di rete, costruttori di sistemi di misura, fornitori di tecnologia, centri di ricerca ed enti di standardizzazione. La partecipazione italiana è garantita da ERSE, ENEL e ST Microelectronics. I costruttori di sistemi di misura presenti nel progetto coprono più
dell’80% del mercato comunitario, a reale garanzia che gli standard
aperti proposti verranno recepiti dall’industria.
All’inizio del 2010, per iniziativa di ENEL ed ENDESA, è nata in Europa Meters & More, l’associazione internazionale non profit che
promuoverà l’omonimo protocollo di comunicazione di nuova generazione, attingendo all’esperienza d’avanguardia a livello mondiale di ENEL in questo campo. Il nuovo protocollo renderà possibile il trasferimento e lo scambio bidirezionale di dati tra i contatori “intelligenti” e il sistema di gestione centrale, contribuendo così
alle iniziative mirate al raggiungimento di uno standard paneuropeo dei sistemi intelligenti di misurazione e controllo dei consumi,
come stabilito dal mandato 441 della Commissione europea. La nuova associazione si occuperà inoltre degli ulteriori sviluppi delle specifiche del protocollo, certificherà la conformità delle nuove apparecchiature a queste specifiche e ne promuoverà l'applicazione
in tutta Europa. Meters & More è aperta alla partecipazione di altri partner, inclusi primari istituti di ricerca e università, per favorire la standardizzazione dei sistemi di comunicazione a livello europeo. A ottobre 2010 si sono uniti alla compagine iniziale 5 nuovi partner: IBM Corporation, Siemens S.p.A., ST Microelectronics
S.p.A., CESI S.p.A. e Sagemcom SA.
Il sistema Telegestore, sviluppato da Enel, è l'unica soluzione di
Advanced Metering Management (AMM). Il Telegestore è un sistema innovativo per la misurazione a distanza del consumo di elettricità, la telegestione delle utenze elettriche e la rilevazione dei parametri di qualità del servizio elettrico ai clienti finali. In particolare,
è stato progettato per consentire il trasporto delle informazioni da
e verso i contatori sulla rete elettrica di distribuzione ed è composto
da: i contatori elettronici gestibili e interrogabili da remoto, installati
presso i singoli clienti finali; gli apparati concentratori delle informazioni trasmesse su rete elettrica a bassa tensione, installati nelle
cabine secondarie; un sistema informatico per la gestione centralizzata. In linea con le disposizioni del decreto legislativo n.115/08,
Enel ha avviato la progettazione di un dispositivo per consentire la
visualizzazione dei dati gestiti dal Contatore Elettronico all'interno
delle abitazioni attraverso PC, TV, e display. Avviato nel 2001 e concluso nel 2006, il programma di sostituzione massiva dei contatori
elettromeccanici con i nuovi elettronici, ha comportato un investi-
mento di oltre 2 miliardi di Euro. In cooperazione con Enel Distribuzione, Endesa ha avviato una prima fase di sostituzione dei contatori in Spagna con i nuovi di “tipo elettronico” nel 2010. Al necessario roll out farà seguito l'installazione massiva di 13 milioni di contatori presso la rete di distribuzione di Endesa in Spagna.
•
•
•
Il 23 dicembre 2010, il progetto Open Meter ha pubblicato gli emendamenti dei documenti di rassegna e valutazione delle tecnologie per
lo smart metering introducendo alcune tecnologie rese pubbliche solo
di recente in funzione di una possibile inclusione nell'iter di standardizzazione, ossia la proposta di Meters & More e PLC G3 (quest'ultima è la soluzione basata su power line communication usata
da Electricité Réseau Distribution France - ERDF).
Il progetto E-Cube, parzialmente finanziato dal Programma “Industria
2015", promosso dal Ministero dello sviluppo economico, ha come
obiettivo lo sviluppo e la sperimentazione di un sistema scalabile per
l’ottimizzazione dei consumi energetici secondo principi di efficienza, efficacia ed ecosostenibilità in funzione di regole e politiche multilivello. Il progetto, iniziato nei primi mesi del 2009, durerà tre anni
ed è un’iniziativa congiunta di un gruppo di imprese e di enti di ricerca
e sviluppo coordinata da Telecom Italia. Esso intende rispondere alle
esigenze di ottimizzazione dei consumi energetici nelle aziende e nelle famiglie italiane attraverso la realizzazione di un sistema di gestione
che contribuirà al miglioramento dell’utilizzo delle fonti energetiche
nel nostro Paese e, allo stesso tempo, ad affrontare i problemi ambientali legati all’eccessiva emissione di CO2. Per raggiungere questi
obiettivi, E-Cube intende realizzare smart plug, o prese “intelligenti”,
che consentano di misurare il consumo di energia di tutti gli apparecchi
a esse collegati. Questi “elettrodomestici intelligenti” saranno capaci di pianificare l’uso dell’elettricità e/o acqua in base alla potenza disponibile, al piano tariffario, etc. I sistemi realizzati in E-Cube si caratterizzano, dunque, come smart meter di seconda generazione. Ogni
informazione relativa al consumo di energia potrà essere fornita direttamente sul display del proprio cellulare o sul computer, e sarà possibile così decidere quando e come far funzionare gli elettrodomestici
presenti in casa o negli uffici, risparmiando energia e guadagnando
in flessibilità ed efficienza. La possibilità di disporre di informazioni
in tempo reale permetterà ai consumatori di essere più responsabili e consapevoli nelle scelte che incidono sui consumi energetici. A questo risultato contribuirà anche la possibilità di disporre sul display del
cellulare o del computer di un carbon meter, uno strumento per misurare l’impatto dei consumi energetici sulle emissioni di CO2.
Va però evidenziato che un approccio organico alla tematica
della gestione efficiente dell’energia può offrire soluzioni di rilievo solo se è in grado di essere compresa e supportata a ogni livello. Per questo motivo E-Cube si propone di esaminare anche l’ambito regolatorio e di policy, non solo a livello nazionale ma anche
internazionale, così da poter armonizzare gli interventi e gli obiettivi del progetto con i trend internazionali.
In Europa, oltre a Meters&More e a OPEN-Meter, si rileva la presenza
di numerose altre iniziative di standardizzazione sviluppate con aggregazione di soggetti diversi (a volte presenti in più iniziative simultaneamente). Ci limitiamo a menzionare:
•
Prime Alliance (Powerline Intelligent Metering Evolution),
orientata alle soluzioni basate su sistemi di comunicazione in
onda convogliata o PLC.
IDIS (Interoperable Device Interface Specifications), associazione fondata da alcuni primari manifatturieri di contatori
(Iskraemeco, Itron and Landis+Gyr).
UMI (Universal Metering Interface), focalizzata sull’interfaccia di comunicazione tra la rete domestica e la rete geografica.
MUC (Multi Utility Controller), iniziativa orientata a proporre,
in sede di standardizzazione, la soluzione derivata da quanto
realizzato nel mercato tedesco.
Questo proliferare di iniziative nell’ambito dello smart metering, stimolato dal tentativo dell’Europa di far scattare le condizioni benefiche dell’economia di scala e del mercato in un contesto ove molte nazioni, tra cui l’Italia, hanno già dispiegato soluzioni su larga scala, tradisce la tendenza a pervenire a una compresenza di una pluralità di soluzioni che si affermeranno simultaneamente in differenti
Paesi, compromettendo in parte l’ideale raggiungimento di una soluzione unica e interoperabile per tutte le nazioni.
In conclusione di questa trattazione, è opportuno rilevare che
in occasione di un workshop tenutosi il 26 novembre 2010 a Firenze su “Regulatory aspects of data transmission, data security and data
protection in relation to smart metering ”, si è fatto il punto sui progressi in ambito smart metering dal punto di vista regolatorio a livello europeo. In quell’occasione è emersa la necessità di indirizzare l’attenzione su tematiche di sicurezza dei dati e di tutela della privacy associate ai dati generati dalle iniziative di smart metering.
«The development of smart metering is making more, and more detailed, data and information on energy consumption patterns available. It will also allow two-way communication between the
consumer and the grid operator and supplier. The greater amount
and quality of information is very valuable in the context of a liberalised market, as it allows the development of more customised commercial offers. Moreover, because of greater amount of information and two-way communication, customer can take more
informed decision as to their consumption patterns. Finally, consumers, including small ones, will be able to provide new services
to the grid, such as voluntary load reduction, to help grid operators to manage the system. However, the more detailed nature of
the data and information provided by smart meters raise new issues of data security and protection in the collection, transmission
and storage of that information».11
In questo contesto, è utile evidenziare che, sui temi della Privacy e
Consumer Protection, il Progetto Ecube sta valutando l’utilizzo di
modelli di Privacy by design, secondo l’approccio sviluppato dal
Commissario sulla Privacy dell’Ontario, Ann Cavoukian. Secondo
questo approccio:
«If Privacy is addressed at the design phase of the Smart Grid
(“Privacy by design”), it is possible to derive user and business
friendly solutions».12
11. http://www.florenceschool.eu/portal/page/portal/FSR_HOME/ENERGY/Policy_Events/
Workshops/2010/Smart_Metering
12. http://www.ipc.on.ca/english/Home-Page/
47
IL RISPARMIO ENERGETICO
NEL SETTORE ICT
48
IL RISPARMIO ENERGETICO
E IL MODELLO DI SOCIETÀ INTELLIGENTE
La quarta parte del documento è focalizzata sul risparmio energetico degli operatori di TLC, che attualmente si collocano al vertice
nella scala dei consumi di energia elettrica.
Dopo aver messo in evidenza le best practices già sperimentate in
questo ambito, il documento propone una riflessione sul ruolo decisivo che l’NGN potrebbe giocare nell’abilitare un modello di città e di società intelligente, basato sulla cooperazione e sulla sostenibilità ambientale.
UN’ANALISI DI SCENARIO
Il problema del consumo energetico investe ormai ogni settore e
quindi, anche per le telecomunicazioni, la realizzazione di infrastrutture che limitino i consumi energetici risulta essere di cruciale importanza.
Le apparecchiature e i servizi delle tecnologie dell’informazione
e della comunicazione sono responsabili di circa l’8% del consumo
di energia elettrica nella UE e di circa il 4% della produzione di emissioni di CO2 (dati che potrebbero raddoppiare entro il 2020).
La sfida energetica delle reti di comunicazione passa, in primo
luogo, attraverso l’efficientamento degli apparati (data centre, stazioni radiobase, modem), ma anche le reti domestiche costituiscono
un ambito di grande interesse per la riduzione delle emissioni di CO2
nel settore ICT. In particolare, la forte domanda di accesso a banda larga, pone in luce diverse necessità per il risparmio energetico:
•
Funzioni avanzate nella gestione del consumo energetico delle
apparecchiature, ovvero funzioni che consentano di abbassare
dinamicamente la potenza di trasmissione laddove non è necessaria (ad esempio reti brevi, ambienti a basso rumore, periodi in cui il traffico dati è ridotto).
•
Riduzione della potenza assorbita dalle apparecchiature in
stand-by, ricordando inoltre, che “sempre disponibile” non
significa necessariamente “sempre acceso” (Always Available
is not the same as Always On).
•
Apparecchiature d’utente integrate all’interno di una rete elettrica adattativa al variare del carico.
•
Concetto di raffreddamento intelligente associato ad una riduzione del consumo energetico e del rumore di emissione
acustica.
La trasformazione della rete di telecomunicazioni verso la Next
Generation Network (NGN) si propone come una linea di azione
chiave in grado di perseguire contestualmente il contenimento delle emissioni e dei consumi energetici. Le tecnologie utilizzabili per
le reti di nuova generazione a larga banda fissa e mobile sono state progettate con attenzione agli obiettivi di ecosostenibilità ed è
pertanto ragionevole attendersi che un loro dispiegamento possa
apportare benefici nel medio-lungo termine.
Consumo energetico delle varie tecniche di accesso domestico
a larga banda
Fonte: Presentazione TI, DT e BT (Broadband World Forum 2010.)
Evoluzione temporale del consumo energetico
delle varie tecniche a larga banda
Fonte: Presentazione TI, DT e BT (Broadband World Forum 2010.)
A titolo di esempio, un case study della Deutsche Telekom mostra
che un’implementazione a tutti i livelli della rete di tecniche che adattano il funzionamento in base al carico (basandosi su tecniche di
progettazione “energy-aware” dei sistemi) in combinazione con i guadagni di efficienza attesi dai progressi tecnologici previsti, potrebbe ridurre il consumo energetico nel 2017 del 56%. In particolare,
il progresso tecnologico porterà a una riduzione del consumo di
energia per bit e, combinandosi con l’utilizzo di sistemi con funzionamento dipendente dal livello di carico, si potrebbero raggiungere i livelli di efficienza teorica indicati, anche se un obiettivo di abbattimento dei consumi energetici del 20% appare più realistico.13
L’attuazione degli interventi indicati, tuttavia, implica una profonda mutazione degli scenari di servizio a cui siamo abituati (i paradigmi dell’“always on” e la diffusione delle tariffazioni di tipo piatto non offrono un contesto propizio per la valorizzazione di sistemi che funzionano in modo adattativo in relazione al carico, in quanto presuppongono attività continua e incoraggiano a strategie di utilizzo tipo “all you can eat” ben rappresentate dal traffico di tipo Peer
To Peer). Le Direttive Comunitarie riconducibili ai Code of Conduct
per i consumi energetici degli apparati impiegati nelle reti a larga
banda (di cui si parlerà più avanti) indicano ai costruttori limiti massimi di consumo per porta per le tecnologie delle famiglie xDSL,
mentre la tecnologia “DSL Low Power”, in grado di consumare meno
energia in concomitanza con bassi tassi di throughput non si è ancora diffusa poiché il mercato è in attesa della finalizzazione dei lavori di standardizzazione.
Anche la Fondazione Ugo Bordoni da tempo si occupa del risparmio energetico nel campo delle telecomunicazioni, con particolare rilevanza per le reti backbone e di accesso.
Sintetizzando i nostri studi possiamo dire che nel campo delle reti di accesso l’utilizzo delle reti in fibra ottica, e in particolare
delle reti Passive Optical Network (PON) porterà ad una profonda
riduzione dei consumi sia rispetto alle reti ADSL, che a quelle wireless (WiMAX, LTE) come riportato nel rapporto A3 del progetto
VATE finanziato dal MISE.14 Come esempio possiamo dire che nel
caso di una rete di accesso basata su PON il consumo è dell’ordine della decina di Watt per Gbit/s, mentre supera il centinaio del caso
di accessi in fibra P2P. Ben più elevato è il consumo utilizzando una
tecnologia xDSL (peraltro bisognerebbe ricorrere al VDSL per garantire le stesse prestazioni in termini di banda) e ancor di più con
49
LE BEST PRACTICE
tecnologie radio, ad es. WiMAX. Si può dunque affermare che il passaggio alle reti NGN basate su fibra ottica consentirà un grosso risparmio energetico, anche perché potranno essere dismesse molte centrali, dal momento che le connessioni in fibra consentono distanze molto superiori (decine di chilometri) rispetto a quelle in gioco nell’accesso.
L’aumento del traffico internet porterà a una maggiore complessità delle reti core, con un grosso aumento in termini di consumo energetico. Per questo la FUB ha sviluppato tutta una serie
di tecniche per abbassare i consumi nelle reti WDM, basate sul principio di spegnere alcune connessioni e schede di rete quando il traffico diminuisce.
L’andamento del traffico è tale che assume dei massimi e dei
minimi nell’arco della giornata con differenze assai rilevanti. Le reti
backbone, che sono progettate per ospitare il massimo del carico,
possono però disattivare dispositivi quando il traffico è più basso.
Così abbiamo proposto metodi che consentono, ad esempio, di spegnere collegamenti in fibra ottica, e il che significa risparmiare sul
consumo dei trasmettitori, dei ricevitori e degli amplificatori ottici e delle schede dei router situate nei nodi, il tutto garantendo il
ripristino su percorsi alternativi e mantenendo la qualità del servizio.15 Il controllo di queste procedure è basato sui principi del funzionamento del GMPLS.16
La FUB ha anche sviluppato tutta una serie di algoritmi per ottimizzare queste operazioni di selezione dei collegamenti e dei dispositivi. I nostri risultati mostrano che con queste procedure si può
arrivare a risparmiare anche il 70% del consumo energetico.17 Questi metodi sono stati testati mediante simulazioni numeriche su reti
reali, come ad esempio quella di Telecom Italia e quella europea ri-
Tra i vantaggi attesi dall’applicazione delle misure contenute nell’Agenda digitale per l’Europa, vi è un settore ICT all’avanguardia
nel ridurre le emissioni di gas serra. A tal fine, il Centro comune di
ricerca (CCR) della Commissione europea gestisce i Codici di
Condotta (CoC):18 documenti ad adesione volontaria emessi dalla Commissione Europea che forniscono ai soggetti interessati europei una piattaforma per discutere e concordare azioni per migliorare l'efficienza energetica. Firmando i codici di condotta le singole società si impegnano verso l’acquisto, uso e fornitura ai propri clienti degli apparati a maggiore efficienza energetica (tra i migliori per ciascuna categoria). Questi apparati devono rispettare
obiettivi sfidanti definiti nei CoC, e puntare ad un progressivo miglioramento. Si impegnano anche all’adozione delle migliori pratiche.
Al momento, sono stati introdotti due codici di condotta: uno
relativo alle apparecchiature a banda larga e uno relativo ai centri
di calcolo, ma ne sono stati messi a punto altri tre relativi ai servizi della televisione digitale, all’efficienza degli alimentatori esterni e ai sistemi statici di continuità in CA.
CENTRI DI CALCOLO
Si definiscono centri di calcolo tutti gli edifici e le strutture che
ospitano i server delle imprese e le relative apparecchiature di
comunicazione necessarie per fornire servizi relativi all’elaborazione dei dati. I centri di calcolo sono responsabili di circa il 18% del consumo di energia del settore ICT e si ritiene che
cresceranno con ritmi superiori a quelli di tutte le altre tecnologie ICT. In Europa, il loro consumo è pari a 56 TWh all’anno.
Rete di trasporto italiana simulata con OPNET
Introdotto nell’ottobre 2008, il codice di condotta relativo ai centri di calcolo prevede che i responsabili di questi ultimi siano al corrente dei benefici finanziari, ambientali e infrastrutturali derivanti da un miglioramento dell’efficienza energetica nella loro struttura, in linea con un altro obiettivo fondamentale dell’Agenda digitale: assicurare che il settore ICT dia l’esempio pubblicando le proprie emissioni di gas serra e adottando, entro il 2011, una metodologia comune che possa essere seguita da altri settori che fanno
largo uso di energia. Nel 2010, il codice è stato integrato da una serie di raccomandazioni sulle migliori pratiche in materia di progettazione, acquisto e funzionamento in settori quali software, architettura e infrastruttura IT, ad esempio per garantire una migliore
gestione delle condizioni ambientali (nel caso dei server garantendo
il raffreddamento quando necessario in corrispondenza del processore ed evitando un raffreddamento eccessivo). Il 28 settembre
2010, a Bruxelles, nell’ambito della manifestazione “ICT 2010-Digitally Driven”, 6 nuove società hanno aderito all’iniziativa, aggiungendosi ai 26 partecipanti (pari a 42 centri di calcolo) fin qui
registrati. Inoltre più di 100 soggetti – società che sviluppano prodotti, soluzioni e programmi – hanno espresso il loro sostegno per
consentire ai proprietari dei centri di calcolo di conseguire gli obiettivi del codice di condotta.
Le apparecchiature a banda larga sono responsabili di circa il
15% del consumo globale di energia del settore delle ICT, ovvero 47
TWh nell’UE del 2010. Nei prossimi anni, esse contribuiranno al consumo complessivo di elettricità in ambito comunitario in dipendenza
50
del loro livello di penetrazione, delle specifiche degli apparati e dei requisiti dei service provider. Per l’anno 2015, può essere stimato un consumo totale di 5O TWh.
Il codice di condotta per le apparecchiature a banda larga esiste dal 2007 e fissa il consumo massimo di corrente (nelle
case dei consumatori e nelle sottostazioni
degli operatori delle telecomunicazioni)
per diversi tipi di apparecchiature quali
modem, commutatori, router e home gateway. Il risparmio di energia è possibile grazie all’uso dei migliori componenti a basso
consumo di energia.
Con la firma di 10 nuove società (Bruxelles, 28 settembre 2010), la copertura nell’UE passerà a 65 milioni di linee a banda larga (72%), cui vanno aggiunti altri 10 milioni in Norvegia, Svizzera e Turchia. Grazie ai
principi generali e alle azioni derivate dall’implementazione del Codice di condotta,
il consumo di energia elettrica potrà essere
limitato a 25 TWh all’anno, che è l’equivalente di 5,5 milioni di tonnellate di olio
equivalente (TOE), per un risparmio totale
di circa 7,5 bilioni di euro all’anno.
Per quanto si tratti di misure su base
volontaria, i codici di condotta sono già applicati da 36 delle maggiori società di ICT
europee e dai maggiori produttori ICT
mondiali. Tra i firmatari dei CoC si evidenzia
la presenza di operatori e vendor extra europei, a sottolineare come tali documenti
abbiano raggiunto una rilevanza a livello
mondiale.
Complessivamente, la percentuale di
cittadini europei che potranno trarre vantaggio dai miglioramenti indotti dai Codici
è passata dal 25% al 60%, più che raddoppiando i risultati ottenuti dalla Commissione negli ultimi due anni, mentre si stima che
i prodotti più efficienti comporteranno un
risparmio annuo di circa 5÷10 € sulla bolletta
energetica delle famiglie.
Fonte: GESI, Brussels 28/09/2010
Telecom Italia è stata tra i primi Operatori ad
aderire al BroadBand CoC ed è tra i pochissimi ad avere aderito sia al BB CoC sia al Data
Fonte: GESI, Brussels 28/09/2010
Centre CoC. È attiva da anni nei relativi Tavoli della Commissione ed è stata promotrice
dell’evento di firma congiunta tenutosi il 28 settembre 2010.
nability Initiative), lavora all’elaborazione di metodologie per misurare coerentemente l'efficienza del settore in termini di energia
Mentre i codici di condotta sono relativi all'efficienza energetica del- e carbonio e per quantificare i benefici che le soluzioni ICT possola banda larga e dei centri di calcolo, il Forum sull’efficienza ener- no apportare ad altri settori quali edilizia, trasporti etc.
getica delle ICT (Forum ICT4EE) prende in esame il consumo gloGeSI è un’associazione dedicata alla sostenibilità dell’ICT atbale di energia e l'impronta ambientale del settore. Questo Forum, traverso l’innovazione. È composto dai principali Operatori e Vendor
voluto dalla CE e composto dalle principali associazioni di Vendor mondiali e da organizzazioni non governative operanti nel settore del(DigitalEurope, Tech America e JBCE) e dal GeSI (Global eSustai- l’ICT. Le sue iniziative si sviluppano verso i seguenti filoni:
51
•
•
•
•
•
52
Climate change – sviluppo di metriche e strategie per la valutazione dell’impronta energetica e CO2.
Supply chain – analisi e controllo delle catene di fornitura, con
particolare attenzione agli effetti nei paesi origine delle materie prime e quelli di produzione dei beni. Molto importanti
sono i risvolti dell’estrazione di materie prime in zone di conflitto.
Energy Efficiency (EE IOCG) – spinta all’efficienza energetica
attraverso la standardizzazione. La standardizzazione è la via
per accelerare la disponibilità di prodotti di qualità e con costo accettabile. EE IOCG, attraverso un’azione coordinata tra
gli attori, spinge per il coordinamento e la cooperazione tra la
moltitudine di enti di standardizzazione, spesso in competizione tra di loro (vedi la figura di seguito) e promuove lo sviluppo di specifiche per prodotti efficienti e a basso impatto
ambientale. Un esempio tra tutti è l’attuale azione per lo sviluppo di un caricatore universale adatto a tutti i terminali mobili e utile anche per vari dispositivi portatili presenti nelle nostre case (MP3, giochi, cordless …)
E-waste – minimizzazione dei rifiuti elettronici in logica “from
cradle to cradle”.
Public policy – informare i legislatori e i regolatori sulle opportunità e le potenzialità dell’ICT verso un mondo più sostenibile.
L’11 gennaio 2010, i Bell Labs di Alcatel Lucent hanno lanciato Green Touch™, un consorzio globale che unisce realtà leader nel mondo industriale, accademico e centri pubblici di ricerca al fine di sviluppare approcci radicalmente nuovi al tema dell’efficienza energetica e delle reti ecosostenibili. L’obiettivo è di incrementare di 1000
volte l’efficienza delle reti di comunicazione. A sostegno dei suoi
obiettivi, il consorzio fornirà, entro cinque anni, l’architettura di rete
di riferimento e dimostrazioni dei componenti chiave necessari per
conseguire questo enorme passo in avanti. L’iniziativa offrirà anche il potenziale di generazione di nuove tecnologie e nuovi settori di attività per l’intero comparto.
Recentemente, Alcatel-Lucent ha lanciato un programma
fondato sull'impiego di reti wireless, che prevede:
•
integrazione degli apparati (hardware) per ottimizzare i rendimenti energetici (es. l’architettura multi-carrier degli amplificatori di potenza, che consente di supportare diverse reti
2G, 3G, LTE);
•
ricorso ad un software dinamico che adegua l’assorbimento
allo stato della domanda nell’arco della giornata;
•
ottimizzazione del layout della rete e della copertura (meno siti
con più ampia portata possono ridurre i consumi fino al 40%).
Il programma, che si propone di portare le energie alternative ad un potenziale di 100 mila stazioni radio-base (prevalentemente in aree a bassa densità abitativa), ha portato allo sviluppo
di un Laboratorio per le Energie Alternative presso la sede dell’azienda di Villarceaux (presso Parigi), aperto alla collaborazione con centri universitari, enti pubblici di ricerca, realtà industriali.
I primi risultati hanno riguardato 350 siti già equipaggiati con sistemi con fonti energetiche alternative, per lo più dislocati in Africa e Medio Oriente. La maggior parte di questi siti è alimentata con
impianti fotovoltaici.
Ericsson ha sviluppato da tempo una Corporate Responsibility con
al centro il concetto della sostenibilità ambientale, privilegiando lo
sviluppo di un ecosistema basato sulla disponibilità di soluzioni innovative e convergenti per le imprese, per la Pubblica Amministrazione e per il cittadino. I parametri per la sostenibilità ambientale
cui fa riferimento sono i seguenti (Ericsson Environmental KPIs 20062012):
•
CO2 Emissions due to Radio Sites: -30%
•
CO2 Emissions due to Business Trips: -45%.
•
CO2 Emissions due to Commuters’ Travels: -50%.
•
Total Amount of Waste: -30%.
•
Electricity Consumption: -30%.
•
Water Consumption: -60%.
In particolare, nell’ambito della green ICT, Ericsson ha sviluppato
soluzioni avanzate nelle seguenti aree:
•
nuovi prodotti e dispositivi per la parte radio delle reti mobili
atte alla salvaguardia del consumo energetico e alla riduzione
delle emissioni;
•
strutture innovative e verdi per la realizzazione dei siti radio
delle reti mobili, basati sull’estensivo uso del fotovoltaico e dell’eolico;
•
realizzazione di forme di canalizzazione dell’aria all’interno di
strutture ospitanti le infrastrutture tecnologiche per le RBS al
fine di sfruttare il contributo della natura per il raffreddamento dei dispositivi attivi.
Uno dei principali fattori abilitanti il risparmio energetico è rappresentato dalla disponibilità di una rete a banda ultralarga e ad altissima capacità in grado di far convergere le tecnologie di sviluppo della rete wireline (utilizzo della fibra ottica nel backbone e backhaul della rete e nell’ultimo miglio in configurazioni di tipo FTTx)
con quelle di sviluppo della rete mobile in tecnologia LTE (Long Term
Evolution). Ericsson è fortemente impegnata nella realizzazione di
reti a banda ultralarga in tecnologia LTE e nel supporto all’attività
degli Operatori per l’ottimizzazione del Network Planning e del Network Design. Infatti, un utilizzo ottimizzato del numero dei nodi di
rete e dei processi di instradamento delle trasmissioni consente di
ottenere risparmi significativi sui consumi delle reti stesse nella loro
globalità.
In ambito metering, Ericsson ha realizzato per Acea tutta la rete
di gestione dei contatori elettronici centralizzati (Advanced Metring
Management) per un’utenza che si aggira intorno al milione e mezzo. Facendo leva sulla consolidata esperienza di Ericsson nelle attività di Sistem Integration e di Managed Services, insieme con la
Ericsson Utility Resource Manager (URM), la soluzione comprende:
•
una soluzione integrata di Data Center per la verifica e la misura dei dati;
•
un supporto estensivo alle operazioni di rete;
•
la disponibilità di una rete di comunicazione Machine-toMachine per la gestione dei dati;
•
un’interfaccia verso i servizi di Customer Care, compreso il
Contact Center, il Portale Internet e l’help desk.
Per finire, Ericsson persegue lo sviluppo di un modello di business legato al concetto di Smart City o Città intelligente. In quest’ottica, ha istituito, per una parte delle tipologie impiegatizie, il Telelavoro al quale si accede per adesione volontaria e con il consenso
del proprio responsabile. Per ciascun addetto che aderisce alla modalità “Telelavoro”, viene sottoscritto un contratto da entrambe le
parti, in linea con l’Accordo Sindacale firmato tra l’Azienda e le Maestranze coinvolte. A tutt’oggi, in Ericsson Italia il 5% della forza lavoro sta operando in modalità telelavoro. I benefici per l’azienda e
per il lavoratore sono evidenti: l’azienda realizza la prima fase dello sviluppo del progetto “Lavoro Flessibile” con un forte contenimento dei costi operativi, logistici ed energetici (un risparmio significativo che si ripercuote positivamente sui dati di bilancio e di
consolidamento); il lavoratore ottiene una maggiore flessibilità, ha
a propria disposizione una postazione informatica all’avanguardia
presso la propria dimora, risparmia sui costi legati ai trasporti giornalieri. Quest’ultimo aspetto contribuisce oltretutto a ridurre le emissioni di CO2 nell’atmosfera, pertanto rientra nelle iniziative di eco
sostenibilità per il sistema paese.
Nel settore dell’e-health, Ericsson ha sviluppato un progetto con
l’Ospedale pediatrico Bambino Gesù di Roma, all’interno del quale
è stata promossa un’interazione diretta fra la struttura e i genitori dei
piccoli pazienti attraverso l’offerta di servizi che hanno facilitato il passaggio dall’approccio on-line al canale mobile. In particolare, il sistema
di messaggistica di Ericsson (IPX- Internet Payment Exchange) ha permesso di velocizzare la procedura di prenotazione e conferma delle visite specialistiche, di diminuire i tempi di accettazione e pagamento, di fornire alert come pro-memoria per richiami di vaccini e,
ancora, di ricevere informazioni e disdire le prenotazioni con un semplice Sms mediante un numero dedicato, con un abbattimento della percentuale di appuntamenti persi. Oltre ai benefici indicati in precedenza questa soluzione produce una riduzione dei gas nocivi emessi nell’atmosfera grazie all’ottimizzazione degli spostamenti da e verso l’ospedale e la loro graduale riduzione, con un ulteriore effetto benefico per il sistema paese.
53
SMART CITY
E MODELLI DI BUSINESS EVOLUTI
Per consentire alla società di passare a un modello di sviluppo sostenibile (cioè con minore dipendenza dai settori/prodotti ad alta
emissione di CO2) saranno necessarie nuove forme di cooperazione
tra le imprese, capaci di sfruttare i vantaggi dei modelli di collaborazione a rete tra soggetti “eterogenei”, coinvolti in progetti pilota
decentralizzati, innovativi, sperimentali, e replicabili su varia scala. All’interno di queste nuove forme di collaborazione, i governi
avranno un ruolo attivo nella definizione degli obiettivi di progetto, oltre che di gestione dell’accordo su regole globali, soprattutto
nei settori senza frontiere fisiche, quali la finanza, l’ambiente e le
telecomunicazioni.
L’evoluzione verso un modello “intelligente” di società – basata sulla collaborazione tra università, imprese ICT ed enti pubblici
– richiede un forte cambiamento nel modo di fare business. Si afferma un nuovo concetto di business leadership centrato sulla responsabilità sociale, all’interno del quale i responsabili d’impresa saranno sempre più chiamati a diventare social leader e a sviluppare
un approccio al business sostenibile, fondato su un “approccio cooperativo intelligente”, più che sulla competizione. Pensare all’impresa
in modo “intelligente” richiede che il tema della sostenibilità diventi
il centro della visione strategica e sia fortemente integrato nella pianificazione strategica, nella ricerca e sviluppo, nel modello go-tomarket e nelle decisioni di investimento. Le aziende che non sono
in linea con questo approccio e che mostrano difficoltà nell’adattarsi
ad esso non riusciranno a cogliere le nuove opportunità di sviluppo generate dalla ICT-everywhere Revolution.
Accanto alla sperimentazione di nuovi modelli di business, saranno dimensioni fondamentali di questo cambiamento la crescita economica del territorio, gli ecosistemi per l’innovazione composti da soggetti eterogenei e, non ultima, la misurabilità dei risultati
di progetto in termini di impatto sulla qualità della vita degli individui, oltre che di efficienza delle imprese.
Per superare la recessione corrente e favorire un’espansione del
business delle aziende, l’opportunità è rappresentata dal potenziale
di innovazione della Broadband Revolution. Se, in passato, la rivoluzione tecnologica infrastrutturale è stata quella delle canalizzazioni, della luce elettrica, delle ferrovie o della telefonia, oggi la nostra “rivoluzione infrastrutturale” è l’Internet a larga banda: l’accesso
Internet per tutti e a costi contenuti è la vera frontiera sociale e geografica del mercato globale, su cui le imprese dovranno concentrare
i propri sforzi, gestendo il cambiamento dei propri modelli di business e utilizzando le risorse interne con maggiore flessibilità e orientamento all’innovazione. A loro volta, i governi avranno un ruolo importante nella creazione di questo nuovo spazio di domanda, nel
sostenere gli individui perché possano effettivamente accedervi e
le imprese che realizzeranno il cambiamento necessario per operarvi efficacemente, promuovendo il concorso alla realizzazione di
una visione strategica sviluppata congiuntamente da governi, imprese e società.
54
Il concetto di Smart City o Città Intelligente è strettamente legato
all’utilizzo dell’ICT e delle tecnologie digitali a larga banda. Per Smart
City si intende un contesto nel quale l’uomo realizza quei bisogni
divenuti fondamentali per la vita sociale: comunicare, accedere e condividere contenuti senza alcun limite, dovunque egli sia, in qualsiasi
momento, con qualsiasi strumento a sua disposizione.
È quindi evidente che la disponibilità di un’infrastruttura a banda ultralarga (ultra broadband), nella quale le tecnologie di comunicazione fisse (FTTH) e quelle mobili (LTE) abbiano raggiunto un
ottimo grado di convergenza, costituisce l’abilitatore fondamentale
alla costruzione della città intelligente.
I settori che saranno impattati dalla nascita e dalla diffusione
di questo modello di città, e quindi di nuovi modelli di vita sociale, sono molteplici: il trasporto intelligente, o il non trasporto, ovvero l’uso di nuovi mezzi di trasporto ecosostenibili soltanto quando se ne ha un’impellente necessità, dal momento che gran parte
delle proprie attitudini giornaliere potranno essere svolte presso la
propria abitazione; il teleworking, che sfruttando il concetto di trasporto intelligente, consente al cittadino di distribuire e utilizzare
al meglio il proprio tempo e dà all’azienda la possibilità concreta
di effettuare riduzioni significative sulle spese operative; l’e-Government, cioè la possibilità concreta di fruire di documenti e certificati legalmente validi attraverso l’utilizzo dei propri strumenti
informatici; l’e-Health, ossia il controllo dei pazienti a distanza (remote monitoring), con la possibilità di ridurre del 20% i ricoveri e
le visite in ospedale con un risparmio stimato di 1.9 miliardi di Euro;
l’e-Learning, ossia l’istruzione a distanza.
L’Impresa Intelligente, che lavora in coopetition con altre aziende,
governi e università, deve essere in prima linea nel volgere le nuove sfide in opportunità. In passato, l’innovazione tecnologica ha contribuito significativamente alla crescita. Oggi ci si attende che l’innovazione sostenibile permetta la crescita economica e sociale delle città e delle società, senza impatti negativi sull’ambiente, grazie
a:
•
un’ampia varietà di nuove opportunità strategiche;
•
investimenti significativi in nuove tecnologie e prodotti sostenibili, e servizi innovativi basati su sviluppi hi-tech nelle telecomunicazioni e nella elaborazione dati;
•
una spinta da parte dei governi a sostegno della sperimentazione che favorisca l’innovazione e aiuti la sostenibilità.
Se ciò è vero per le nuove città, nelle quali la rivoluzione tecnologica sta influenzando significativamente il modo in cui sono progettate, i primi impatti si cominciano a vedere anche sulle città esistenti, in particolare grazie allo sviluppo di nuovi modelli che consentono ai city planners di raggiungere un accordo sulle priorità di
finanziamento delle nuove infrastrutture e dei servizi.
Gli ultimi anni hanno visto in tutto il mondo un’attenzione crescente sulle città, dove la crescita rapida della popolazione pone nuove sfide per i servizi al cittadino e per le infrastrutture, ma allo stesso tempo crea nuove opportunità economiche e benefici sociali per
gli individui. La promessa delle “città intelligenti” è di assicurare che
i benefici sociali ed economici dell’urbanizzazione possano essere realizzati evitando le loro conseguenze negative e permettendo
agli individui di vivere una vita fortemente integrata in rete attraverso una pluralità di apparati connessi.
Alcune città hanno già avviato azioni “ad hoc” rinnovando le infrastrutture critiche e i servizi mediante progetti dedicati. Ci sono poi
città che hanno completamente integrato la visione di “città intelligente” nel proprio piano strategico. Due sono gli aspetti sui quali è
necessaria grande attenzione in un progetto di “città intelligente”:
•
quello tecnologico, relativo ad un uso più intelligente dell’ICT;
•
quello strategico, relativo alla visione a lungo termine della comunità e dei suoi responsabili.
Dal punto di vista tecnologico, ciò che rende una città “intelligente” è l’uso combinato di sistemi software, infrastruttura di server, infrastruttura di rete a larga banda e terminali client, per una migliore connessione delle case, degli enti pubblici, della formazione,
della sanità, della sicurezza, del patrimonio immobiliare, dei trasporti
e delle utility. Dal punto di vista strategico, gli stakeholder coinvolti nell’innovazione devono implementare un pensiero strategico a
lungo termine, cooperando e pianificando la crescita in modo che
sia assicurata la prosperità della città a tutti i livelli.
I benefici connessi allo sviluppo di una città intelligente consistono in un’accresciuta qualità della vita e in un benessere sociale
distribuito di tipo fortemente ecosostenibile.
Nel panorama che va sviluppandosi le persone comunicano con
altre persone, si collegano ad oggetti, gli oggetti dialogano fra loro.
Insomma, un’intelligenza distribuita sempre più spinta e reti sempre più intelligenti e convergenti. Il telefono cellulare diventa, se non
l’unico, il principale strumento di accesso ai nuovi servizi a valore aggiunto usufruibili in questo nuovo modello di città. Di fatto, esso non
rappresenta più soltanto un telefono, nella sua accezione tradizionale, bensì un potentissimo strumento di comunicazione, di accesso e di condivisione senza limiti: insomma, il terminale e l’abilitatore
della gran parte delle attività giornaliere dell’individuo. Alcuni dati,
oggetto di analisi di mercato, ci dicono che in Italia si passerà da 250
milioni a 1.2 Miliardi di connessioni fisse e mobili, con una crescita
esponenziale di quelle in mobilità. La necessità di comunicare ogni
cosa e con chiunque, porterà ad avere uno sviluppo non previsto di
telefoni fissi e mobili, IPAD, PC, Smart Phones, utilizzati da persone
che si collegheranno a Internet attraverso la rete convergente a larga banda, per accedere a servizi bidirezionali sempre più evoluti.
Ma non saranno soltanto le persone ad utilizzare la disponibilità
di banda sempre crescente: anche gli oggetti saranno immessi nella grande rete e comunicheranno fra loro e con le persone per trasmettere informazioni. Si prevede così la disponibilità di circa 300
milioni di elettrodomestici e 400 milioni di processi integrati in macchine industriali in grado di trasmettere informazioni anche in tempo reale.
Un altro tassello fondamentale per la costruzione di una città
intelligente sarà lo smart metering, ossia quel processo di evoluzione
del controllo dei consumi di elettricità, gas e acqua attraverso dispositivi intelligenti connessi alla rete. I sistemi di smart metering
consentono di migliorare, e di molto, l’efficienza degli edifici,
contribuendo alla riduzione delle emissioni di CO2. Anche gli autoveicoli diventeranno intelligenti e connessi attraverso la rete a centrali operative di controllo automatico del traffico. Ciò consentirà
una gestione più intelligente del traffico, con tecniche di redistribuzione dello stesso e con centri di assistenza pronti in ogni
istante ad indicare le percorribilità più adeguate. Dunque 50 miliardi
di dispositivi connessi alla rete entro il 2020; una rivoluzione totale, una nuova città basata su modelli di riferimento completamente
innovativi.
Sta dunque cambiando tutto molto rapidamente: le reti andranno aggiornate per poter gestire persone e cose e le industrie dovranno rigenerarsi completamente, dovranno modificare completamente le logiche interne consolidate e l’approccio esterno al mercato se vorranno trarre beneficio da questo cambiamento.
13. Marko Löffelholz, Flavio Cucchietti, Dr. George I. Williamson, Enabling the Future: Energy Efficiency High-End Performance for Broadband Access Units, Broadband World Forum 2010.
14. Rapporto VATE A3: http://www.fub.it/it/projects/vate
15. A. Silvestri, A. Valenti, S. Pompei, F. Matera, A. Cianfrani and A. Coiro,
“Energy saving in optical transport networks exploiting transmission
properties and wavelength path optimization", Optical Switching and
Networking Volume 7, Issue 3, July 2010.
16. A. Coiro, M. Listanti, A. Valentiand F. Matera, “Reducing Power Consumption in Wavelength Routed Networks by Selective Switch Off of
Optical Links”, Journal of Selected Topics in Quantum Electronic, to be
published March/April 2010.
17. A. Coiro, M. Listanti, A. Valenti, “Minimizzazione del consumo energetico in reti ottiche WDM”, Fotonica 2010, Pisa, Maggio 2010.
18. http://re.jrc.ec.europa.eu/energyefficiency/html/standby_initiative.
htm
55
CONCLUSIONI
La green ICT è un tema di frontiera che interessa tanto il settore ICT
quanto il settore energetico. Esso comprende un complesso insieme di strategie, processi e soluzioni collocabili all’interno di altrettanti
scenari che non sono soltanto di tipo tecnologico, ma che investiranno anche le politiche economiche e sociali dell’Europa e del nostro Paese. D’altra parte, il concetto di sostenibilità ambientale – entro cui questo documento ha tentato di ricondurre la tematica della green ICT – negli ultimi vent’anni ha finito per imporsi come priorità assoluta nell’agenda politica mondiale, determinando l’emergere di un quadro di obiettivi che si vorrebbero progressivamente
più vincolanti. In questo quadro, l’Unione europea ha giocato un
ruolo di avanguardia nel definire una politica energetica europea,
alla quale i paesi membri sono chiamati a convergere entro il 2020.
Nel complesso quadro di direttive, progetti e iniziative di carattere sovranazionale di cui si è voluto dar conto, la green ICT emerge
come una delle sfide più ambiziose e, allo stesso tempo, come una
delle opportunità potenzialmente più efficaci per la costruzione di
un’economia e di una società sostenibili. L’espressione abbraccia
una serie di tematiche rilevanti che vanno dallo sviluppo delle cosiddette smart grid per il raggiungimento degli obiettivi di efficienza
energetica, alla riflessione sui costi/benefici associati all’impiego
delle fonti rinnovabili; dall’emergere di scenari in cui persone e oggetti saranno sempre più interconnessi e in grado di soddisfare le
proprie esigenze – di studio, di lavoro, di accesso ai servizi, di socialità – a distanza (sono le cosiddette smart city), alle sfide che gli
operatori di TLC sono chiamati ad affrontare per raggiungere gli
obiettivi di risparmio energetico e di riduzione delle emissioni di
CO2 nel proprio comparto. I concetti di “tecnologia intelligente” e
“sostenibilità ambientale” appaiono come due facce della stessa medaglia all’interno di entrambi gli approcci in cui si declina la
green ICT e qui delineati attraverso l’approfondimento di due aspetti particolarmente rappresentativi dell’uno e dell’altro approccio:
le smart grid per il settore elettrico (ICT for green) e il risparmio energetico nelle TLC (green ICT).
Come si è visto, lo sviluppo delle smart grid abiliterà maggiori volumi e livelli di efficienza per la generazione distribuita, specie a fonte rinnovabile, favorendo contemporaneamente una partecipazione
sempre più attiva dei clienti finali, anche domestici, al sistema elettrico. L’applicazione di questo modello di rete nei settori delle utility, tuttavia, pone alcune questioni fondamentali, sia di natura tecnologica che a livello di regolamentazione. In particolare, si pone
un problema di standardizzazione dei protocolli relativi alle molteplici interfacce necessarie ad esempio in ambito metering e grid,
allo scopo di creare le condizioni per un mercato aperto e ridurre
i rischi dell’impiego di soluzioni proprietarie. Le difficoltà maggiori
si incontrano nella mediazione di competenze e di interessi, con la
conseguente difficoltà di raggiungere i consensi necessari. Proprio
per questo è necessario definire modelli architetturali di riferimento
(componenti e interfacce) entro cui raggiungere una composizione coerente di standard in grado di assicurare l’interlavoro end-toend per i diversi attori coinvolti, ciascuno per le proprie finalità. Vi
è poi l’esigenza di prevedere, in fase di progettazione e implementazione, soluzioni per il presidio dei requisiti di sicurezza e continuità dei servizi essenziali. Un’altra questione rilevante è relativa alla natura e alla proprietà delle reti di TLC per le smart grid del
settore elettrico: in particolare un nodo del dibattito riguarda
l’opportunità di realizzare reti specializzate per lo scopo (magari di
proprietà delle utility) o di avvalersi di servizi offerti dalle reti generaliste sviluppate dagli operatori di TLC, o ancora di realizzare reti
che adottino una soluzione mista che ricorre ai due approcci in porzioni diverse della rete. In ogni caso, è fondamentale la messa a fuoco dei requisiti di comunicazione che tali reti di comunicazione dovranno soddisfare al fine di valutare in modo accurato le diverse opzioni di realizzazione della piattaforma TLC (ad esempio, l’invio di
dati di tele lettura potrebbe privilegiare requisiti di accuratezza e sicurezza rispetto ad aspetti di latenza di consegna o tasso di informazione trasferita nell’unità di tempo; invece, l’invio di segnali di
allarme da una sottostazione di distribuzione verso il centro di controllo potrebbe richiedere tempi di latenza molto bassi). In relazione
al risparmio energetico degli operatori di TLC, infine, è tuttora aperto il dibattito sul fatto che questo venga abilitato maggiormente dalle reti mobili o da quelle in fibra. Inoltre, in vista del ruolo crescente
e sempre più pervasivo che le TLC giocheranno all’interno delle
smart city, ci si chiede se il risparmio energetico in questo comparto
non costituisca un costo sociale, più che una voce di costo per il singolo operatore.
L’integrazione fra ICT e reti e sistemi elettrici potrà anche abilitare un nuovo livello applicativo di servizi a valore aggiunto basati sull’energia e la comunicazione fra sistemi e dispositivi elettrici: servizi di smart metering, nuovi schemi tariffari e prepagato dell’energia,
portali domestici per la gestione di consumi e generazione elettrica, sistemi semi-automatici di pianificazione consumi nonché di
acquisto energia elettrica, sistemi di gestione ricarica auto elettriche, sistemi automatici di bilanciamento della domanda e offerta
di energia. Tutto ciò necessita, da un lato, di far collaborare i diversi
tipi di industries coinvolte (settore elettrico, TLC, elettrodomestici, impiantistica), dall’altro, di un’opportuna regolamentazione nazionale e soprannazionale; ma soprattutto, tutto ciò potrà creare opportunità – che dovranno essere gestite per tempo – per l’ingresso
nel mercato di nuovi attori globali, service providers di servizi VAS,
un po’ come Internet ha abilitato l’ingresso di attori mondiali quali Google e Facebook.
Si tratta di questioni centrali che meritano di essere affrontate nell’ambito di un dibattito scientifico e istituzionale consapevole e
aperto.
Obiettivo di questo documento era quello di offrire una fotografia dell’esistente, delle problematiche e delle opportunità della
green ICT, dando forma concreta al crescente interesse della Fondazione Bordoni per queste tematiche. Due sono stati, ad esempio,
i Seminari Bordoni dedicati alla green ICT nel corso del 2010.
Il workshop del 12 gennaio 2011 – all’interno del quale questo
documento verrà condiviso con i rappresentanti delle istituzioni, delle imprese operanti nel settore elettrico e degli operatori di TLC – sarà
un’occasione di confronto sulle tematiche in oggetto, nonché un’opportunità per raccogliere sollecitazioni utili a indirizzare l’impegno
futuro della Fondazione Ugo Bordoni in questa direzione.
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