1. INTEGRAZIONE DEI CONTATORI
ELETTRONICI DI ENERGIA AL
SERVIZIO DELL’UTENTE FINALE
Università degli Studi di Pavia –
Dipartimento di Ingegneria Elettrica
Francesco Benzi -Tommaso Traino
Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche
Torino, 3-4 novembre 2011
2. PRINCIPI DELLO SMART
METERING
Estensione dei principi della Smart Grid nel
contesto dei contatori fiscali di energia
• TECNOLOGIE DIGITALI
• INTEGRAZIONE ED ELABORAZIONE DELLE
INFORMAZIONI
• EROGAZIONE DI SERVIZI
• RISPARMIO ENERGETICO
4. PRINCIPI DELLO SMART
METERING
= CONTATORI ELETTRONICI DI MISURA
CONDIVISIONE DI INFORMAZIONI TRA
UTENTE – CONTATORE – UTILITY
5. PRINCIPI DELLO SMART
METERING
INFRASTRUTTURA DI
COMUNICAZIONE:
- CONTATORI ELETTRONICI
- GATEWAY RESIDENZIALE;
- MEZZO DI TRASMISSIONE DATI
- SISTEMA OPERATIVO CENTRALE
- INTERFACCIA CON UTENTE
7. IL CONTATORE A SERVIZIO
DI UTENTE ED UTILITY
ESIGENZE DI DISTRIBUTORI ED UTILITY:
- Ridurre i COSTI OPERATIVI associati alla lettura fiscale;
- Ottimizzare la DISTRIBUZIONE in funzione della DOMANDA;
- Maggior CONTROLLO sui punti di riconsegna (PdR);
- ANALISI e FATTURAZIONE basate su DATI EFFETTIVI.
8. IL CONTATORE A SERVIZIO
DI UTENTE ED UTILITY
EFFETTI SULL’UTENTE FINALE:
- Induzione di comportamenti più RESPONSABILI;
- maggior INFORMAZIONE e CONSAPEVOLEZZA;
- soggetto ATTIVO all’interno della SMART GRID;
- fruizione di SERVIZI di GESTIONE ENERGETICA.
9. STATO D’IMPLEMENTAZIONE
DELLO SMART METERING
PACCHETTI DI EFFICIENZA ENERGETICA
USA: EUROPA:
US Federal Economic Direttive Energetiche
Package
2006/32/EC
(4,5 miliardi di Dollari 2005/89/EC
per sviluppo Smart Grid) M/441 EN “MID”
10. CONTATORI ELETTRONICI:
FUTURO “MULTI-UTILITY”
ELETTRICITÀ: realtà in forte crescita
GAS, ACQUA E CALORE: nuova frontiera dello S.M.
PIÙ PROBLEMATICHE
- Autonomia dei dispositivi
- Tecniche di comunicazione
11. CONTATORI ELETTRONICI:
FUTURO “MULTI-UTILITY”
OBIETTIVI FUTURI:
- TOTALE INTEGRAZIONE delle 4 commodity
- GESTIONE COORDINATA di tutti gli aspetti energetici dei PdR
- Erogazione di servizi “OLTRE IL CONTATORE”
13. SERVIZI DERIVANTI
DALL’APPROCCIO INTEGRATO
STRUMENTI DI “FEEDBACK”
Visualizzazione su display domestico / pagina web:
Segnali di prezzo
Informazioni tariffarie
Dati di consumo
14. SERVIZI DERIVANTI
DALL’APPROCCIO INTEGRATO
SERVIZI CONTROLLATI DALL’UTENTE FINALE
Servizi di gestione diretta dell’energia e della risorsa idrica:
Termoregolazione bi-combustibile “caldaia/pompa di calore”
Termoregolazione impianto “caldaia/pannello solare”
Controllo dinamico dei carichi
Sistema di sorveglianza e rilevazione delle perdite idriche.
15. SERVIZI DERIVANTI
DALL’APPROCCIO INTEGRATO
SERVIZI CONTROLLATI DALL’UTILITY
Servizi di informazione al cliente: consumi, prezzi, tariffe
Politiche di “Demand-Side Management”:
incentivi alla riduzione dei consumi (Demand Response)
piani tariffari personalizzati (Dynamic Pricing)
Gestione da remoto dei carichi elettrici (Ripple Control)
16. REQUISITI DELLA RETE LOCALE
• massimizzare la frequenza d’aggiornamento dati
• interoperabilità
• comunicazione a basso consumo energetico
• assicurare la riservatezza dei dati
• coordinare/sincronizzare le operazioni tra dispositivi
• agevolare l’intervento e l’interfacciamento dell’utenza
17. DATI DI INTERESSE
CONTATORI ELETTRONICI:
• consumo attuale
• registri dei consumi storici (giornalieri/mensili/annuali)
UTILITY / GESTORI DEL SERVIZIO:
• segnali di prezzo real-time
• tariffa applicata
• segnalazioni, allarmi, informazioni di diagnostica
• consigli per ridurre i consumi
18. FREQUENZA DI
AGGIORNAMENTO DATI
PER CONTEGGIO/FATTURAZIONE:
Dipende dalle condizioni contrattuali e dal tipo di servizio
• invio automatico dei registri su base settimanale/mensile
PER SERVIZI DESTINATI ALL’UTENZA:
Determina la qualità e l’efficacia dei servizi
• elettricità: refresh continuo (ogni 5 secondi)
• gas, calore, acqua: refresh discreto (max. ogni 15 minuti)
(limite imposto dall’autonomia dei dispositivi)
22. TECNOLOGIA DI
COMUNICAZIONE
WIRELESS CABLATA
SOLUZIONE PIÙ ACCREDITATA
Particolare attenzione è riposta verso due standard:
ZigBee 2.4GHz e W.M-Bus 868MHz
23. ZigBee-2.4GHz / W.M-Bus-868MHz
APPLICAZIONE DOMESTICA APPLICAZIONE DI METERING
- diffuso in USA - diffuso in Europa
- wireless MESH network - wireless BUS network
- “basso costo/bassa potenza” - “basso costo/bassa potenza”
- 2.4 GHz su 16 canali - 868 MHz su un canale
- range di copertura: 15-20 m - range di copertura: 25 m
24. ZigBee-2.4GHz / W.M-Bus-868MHz
ZigBee 2.4 GHZ W.M-Bus 868 MHz
Pro - condivisa da molte utility - soluzione ben consolidata
- standard aperto e interoperabile - impiegata in diversi progetti europei
- robusta, scalabile, sicura - trasmissione a 868MHz:
- struttura a mesh (multi-hop) . basse attenuazioni
- forte mercato di dispositivi ZigBee . basse riflessioni
- 16 canali di comunicazione . alta capacità di propagazione
Contro - problemi di propagazione del - problemi di interoperabilità del livello
segnale e di interferenza applicativo
- scarsa diffusione nel mercato - diverse versioni dello standard
europeo incompatibili tra loro
25. TABELLA DEI REQUISITI
ZigBee W.M-Bus
REQUISITI PER L’IMPLEMENTAZIONE 2.4 GHz 868 MHz
Autocorrezione (“self-healing”)
Interoperabilità
Consumi limitati
Alta frequenza di aggiornamento dati
Minimizzare le interferenze
Misure per mantenere la riservatezza dei dati
Sostenibilità nel tempo
Costo limitato della tecnologia
Capacità di soddisfare la domanda
Disponibilità di prodotti domestici compatibili con la tecnologia
Impiego in analoghi progetti di Smart Metering in Europa
26. ZigBee 2.4GHz:
STANDARD PER RETE LOCALE
SOLUZIONE PIÙ ADATTA IN UN CONTESTO DI SERVIZI PER L’UTENTE
- Interoperabilità garantita da un processo di certificazione;
- buon adattamento agli sviluppi tecnologici (aggiornamenti O.T.A. e retro-
compatibilità);
- autonomia della soluzione garantita da autocorrezione e autoconfigurazione;
- “multi-hop” caratteristico della rete magliata;
- 16 canali permettono di far fronte alle interferenze con altri dispositivi;
- Limite: scarsa diffusione in Europa di soluzioni ZigBee 2.4 GHz.
28. LIMITI DI APPLICABILITÀ NEL
CONTESTO ITALIANO
- contatore Enel non è dotato di INTERFACCIA DISPONIBILE
- consumi e costi di gateway e ripetitori possono scoraggiare
l’utenza
- telelettura/telegestione di elettricità e gas indipendenti
- concorrenza tra distributori
- criticità per lo sviluppo della telelettura/telegestione del gas
- mancanza di un mezzo fisico di interconnessione preesistente
per acqua, gas e calore
29. IPOTESI DI APPLICABILITÀ NEL
CONTESTO ITALIANO
- Enel renda noto il protocollo di comunicazione;
- valorizzazione dei servizi fruibili dall’utente;
- incentivi finanziari per promuovere la soluzione;
- investire un soggetto indipendente del ruolo di Gestore
autonomo dei servizi di misura (Metering Service Provider);
- necessità di test su campo per aver garanzie sull’autonomia;
- Enti di Standardizzazione propongano una soluzione di
riferimento che stimoli competitività e innovazione tecnologica.
30. CONCLUSIONI
I potenziali benefici legati allo Smart Metering coinvolgono diversi soggetti:
- utility: telelettura/telegestione si presentano come una realtà sempre più
concreta e potenzialmente vantaggiosa.
- utente finale: per stimolarlo è necessario conoscere e affrontare alcune
difficoltà:
- costo delle tecnologie necessarie (incentivi e standardizzazione);
- scarso interesse all’efficienza energetica (sensibilizzazione e
incentivi);
- difficoltà nell’integrare i diversi contatori (standardizzazione e gestore
autonomo dei servizi).
31. CONCLUSIONI
È fondamentale che tutti i soggetti coinvolti compiano
uno sforzo comune e cooperativo; di modo che lo
SMART METERING si riveli una mossa vincente per
la scena energetica globale, assicurando benefici per
il singolo, per le utility e per la collettività.
