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Energia 4.0: sicurezza, sostenibilità e intelligenza al servizio delle reti

La digital transformation che vive il mondo dell’energia e le sue infrastrutture apre a nuove opportunità, che devono essere definite per avere un quadro sostenibile e sicuro

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Energia 4.0: sicurezza, sostenibilità e intelligenza al servizio delle reti

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Il mondo dell’energia sta vivendo un grande fermento. Da una parte la necessità di ottimizzare i consumi, dall’altra quella di equilibrare domanda e offerta in modo da comprendere quella che è oggi definita la generazione distribuita, ovvero gli impianti da fonti energetiche rinnovabili di proprietà di privati e aziende, sempre più in veste di prosumer.

Si comincia a parlare sempre più frequentemente di comunità energetiche e di Uvam – Unità Virtuali Abilitate Miste – parte integrante di quella platea di soggetti in grado di offrire servizi di regolazione. Quest’ultima è un’opportunità aperta dalla delibera 300/2017 di ARERA, con cui ha avviato il processo di allargamento della platea di fornitori di servizi di regolazione, dando vita con Terna a diversi progetti pilota per favorire la partecipazione a nuovi soggetti non abilitati al mercato dei servizi di dispacciamento.

Nel frattempo, il PNIEC – Piano Nazionale Integrato per Energia e Clima – indicando i criteri fondamentali per il settore energetico, ha delineato l’impegno nelle energie rinnovabili, in particolare componenti e sistemi per il fotovoltaico ad alta efficienza, sistemi di accumulo e smart grid, in cui l’Italia ha assunto un ruolo di co-leadership, congiuntamente a India e Cina, e nel loro sviluppo, che ha portato all’avvio di Isgam (Implementing agreement for a co-operative programme on smart grids) nell’ambito Agenzia Internazionale dell’Energia e alla cui presidenza è stato nominato l’italiano Luciano Martini di Rse.

Tutto questo apre, chiaramente, a molte opportunità, ma anche a criticità e nodi da sciogliere. Nel frattempo, si sta definendo la digital transformation dell’energia e le potenzialità connesse in ambito imprenditoriale, prima di tutto in ottica Industria 4.0.

Marco Santarelli, direttore scientifico di ReS On NetworkE le aziende come possono sfruttare al meglio le opportunità offerte oggi da questo quadro? Ne abbiamo parlato con Marco Santarelli, direttore scientifico di ReS On Network, Hub Research e della Fondazione Margherita Hack, Capo Dipartimento di Scienze dell’Uomo e Sociali, Responsabile del Laboratorio IC2 Lab, membro del Comitato scientifico, artistico socioculturale e dipartimentale per la Cibernetica, presidente della Commissione Ricerca e docente di Security e Design management in Poliarte – Politecnico delle Arti Applicate all’Impresa, specializzato in studio delle reti, delle infrastrutture critiche, di big data, energie del futuro e di intelligence.

Energia 4.0: perché è necessario sviluppare le smart grid?

«In Italia, nel settore energetico e industriale c’è molta attenzione verso temi e aspetti che possiamo sintetizzare in gestione dei carichi, energy storage system, sistemi di accumulo e ottimizzazione mista. Questa parte di produzione e gestione energetica, sempre più importante, fa parte di un’attività significativa svolta dal GSE attraverso la sua controllata RSE – Ricerca sul Sistema Energetico, che sta lavorando per cercare di comprendere, in base al contesto geografico, quanta energia prodotta dalle rinnovabili possa servire alle utenze e a come redistribuirla attraverso sistemi multidirezionali e di storage per far sì che privati e aziende possano diventare dei prosumer». RSE ha iniziato questa attività lo scorso anno, con l’entrata in vigore del “Decreto Fer 1” che introduce gli incentivi per la produzione di energia da fonte rinnovabile, differenziandole in base alla tipologia (eolico, fotovoltaico, idraulico ecc.) e alla potenza (fino a 1 MW a registro, oltre che 1 MW in aste).

«Da quanto si è potuto comprendere dai dati raccolti, questa produzione di energia rinnovabile può arrivare a una quota di autoconsumo superiore al 50% circa e il resto è possibile distribuirlo a chi interagisce con tale produzione».

Il problema principale sono le molteplici fonti produttive da coordinare e gestire: entra in gioco la necessità di un sistema intelligente di gestione dei carichi. «Le smart grid sono un argomento discusso da diversi anni ormai dai grandi gruppi energetici nazionali e dal Ministero della Difesa. Per riuscire a superare l’impasse occorre comprendere, mediante uno studio del contesto geografico e delle abitudini di consumo provato e industriale, quale siano la domanda e l’offerta. In tal senso, la tecnologia ci dà un grande supporto, sotto forma di Intelligenza Artificiale, per riuscire a tracciare un grafico di consumo effettivo. Già il D.lgs. 102/2014, che ha avviato l’obbligo di diagnosi energetica delle grandi imprese e di quelle energivore, avrebbe dovuto darci un contesto più chiaro proprio grazie ai risultati delle diagnosi e ai relativi consumi. Ma così non è stato», spiega l’esperto, segnalando che oggi occorre ragionare sulle capacità che la rete dovrebbe avere e, soprattutto, sulla necessità di creare una rete sufficientemente flessibile e intelligente per equilibrare al meglio capacità e consumi.

Energia 4.0: la necessità di contare su produzione sostenibile e sicura

Quali sono gli aspetti su cui lavorare per poter contare su una produzione energetica affidabile e su reti intelligenti e, allo stesso tempo, sicure? «Bisogna innalzare il livello di applicazione e generare modelli a cascata e virtuosi. La Nato, per esempio, e le agenzie europee per la difesa stanno prendendo provvedimenti per una strategia sostenibile, a partire dalla Green Defence Framework proprio della Nato. In tale documento, già nel 2014 si ricordava la necessità di un approvvigionamento energetico stabile e affidabile che passasse attraverso l’importanza critica della diversificazione delle rotte di importazione e dei fornitori, nonché delle risorse energetiche e dell’interconnessione delle reti energetiche. La finalità era poter disporre di reti resilienti e intelligenti, non solo in un contesto militare, ma anche in quello civile, capaci di ottimizzare la produzione e i consumi, garantendo sicurezza e sostenibilità ambientale. L’approccio non è più settoriale, ma infrastrutturale. L’interconnessione va studiata bene».

Lo stesso direttore scientifico spiega le criticità nate dall’avvento di tecnologie come l’Internet of Things, che permettono sì grandi potenzialità di interconnessione, ma creano anche necessità di maggiore tutela e coordinamento delle componenti: «Se si mettono in relazione oggetti per ottimizzare i carichi ed essi, nel momento in cui stabiliscono un’interconnessione, non hanno né regole precise né uno sviluppo ottimizzante, anziché avere un miglioramento dell’efficienza complessiva, si avrà un sensibile peggioramento. Se non si sviluppano bene queste interconnessioni e non si adottano adeguate soluzioni di sicurezza nelle infrastrutture, invece di attuare la digital transformation, si avrà un aumento degli oneri di rete che, piuttosto che essere alleggerita dal perfetto funzionamento e dalla sincronizzazione delle smart grid e delle componenti in gioco, si appesantirà ulteriormente. Questo problema non ci pone nelle condizioni di vivere pienamente la condivisione energetica, che è possibile con una digital transformation vera e attuata, mediante soluzioni tecnologiche software già pronte per la comunicazione internodale. In questo momento manca la capacità di fare energy saving, ovvero di sviluppare tecnologie in grado di essere attuate per l’interconnessione».

Energia 4.0: Isola delle reti e panchina tecnologica

ReS On Network ha realizzato un progetto sull’Isola dei Pescatori, con la collaborazione del Comune di Stresa, dal nome “Isola delle Reti”, con l’obiettivo di sperimentare sul campo le possibilità di autosufficienza energetica della realtà isolana, attraverso lo sfruttamento di un sistema di energia rinnovabili, alimentato da fonti ambientali e naturali.

«Uno dei primi progetti realizzati, in collaborazione con Istat, DMO Piemonte e Tripadvisor Italia, è un’analisi e stima dei flussi turistici nel Comune in termini di spesa e fabbisogno energetico con l’obiettivo di muovere idee e proposte nella direzione di un modello energetico che possa soddisfare i fabbisogni elettrici, quelli termici delle case e di mobilità sostenibile sulle isole.

In particolare, sono stati analizzati il numero di recensioni nei ristoranti, il tempo di media permanenza a Stresa, la spesa media mensile dei turisti e il fabbisogno energetico nei periodi con maggiore flusso turistico», specifica Santarelli. «In primo luogo, da un’idea di Etneo – Robotica ed Energia 4.0, è stata realizzata una panchina intelligente, alimentata da un modulo fotovoltaico che le permette di caricarsi con la luce del sole e di funzionare anche durante la notte. Inoltre, è dotata di connessione internet, porte USB, pad di ricarica wireless e di un sensore che in caso di pioggia provvede allo spegnimento, mentre un sistema di raffreddamento ne impedisce il surriscaldamento».

Isola dei pescatori panchina alimentata con fotovoltaico

Il progetto prevede attività di sicurezza per cui la stessa panchina è dotata di una telecamera, con sensori per rilevare la temperatura e per la raccolta dei dati: ad esempio, sarà possibile calcolare il numero di utenti connessi ad internet dalla panchina o quelli che hanno ricaricato il proprio cellulare nell’arco di una giornata per modulare le richieste attraverso un server intelligente.

Questo modello così innovativo di panchina ha svariate possibilità di utilizzo. «Basti pensare che, con l’istallazione di un apposito software in aggiunta ai servizi già disponibili, potrebbe essere impiegata nel settore della security e utilizzata come strumento di monitoraggio, permettendo di sorvegliare luoghi sensibili e non.

Un altro progetto innovativo realizzato da Etneo e attuabile nell’isola è la creazione di un lampione wireless in grado di accendersi sfruttando fonti energetiche rinnovabili, come quella solare o eolica, anche combinandole tra loro». Durante il giorno, il lampione accumula energia nella batteria di cui è dotato e, al diminuire della luminosità dell’ambiente, si attiva autonomamente; dopo un numero di ore prefissato, la potenza della luce viene ridotta in modo da poter risparmiare energia e permettere un’accensione prolungata nel tempo.

Isola dei Pescatori, lampione wireless

«Inoltre, abbiamo progettato un’applicazione di “view crisis” per la gestione del rischio e delle emergenze che segnala lo stato di sicurezza di una zona in tempo reale: permetterà di monitorare real time l’evoluzione degli eventi e di elaborare reazioni dinamiche, nonché un sistema di alert per avvertire cittadini e turisti di eventuali situazioni di rischio e, infine, una verifica delle condizioni di sicurezza dei soggetti potenzialmente coinvolti», conclude Santarelli.

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