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Il ruolo dell\'ICT  per l\'Efficienza Energetica
 

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    Il ruolo dell\'ICT  per l\'Efficienza Energetica Il ruolo dell\'ICT per l\'Efficienza Energetica Document Transcript

    • CEFRIEL INNOVISION PAPER Gennaio 2010 IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA
    • Indice Introduzione.........................................................................................................................................................2 Il ruolo dell’ICT per l’efficienza energetica .............................................................................................................3 Green ICT: tecnologie che consumano meno ........................................................................................................4 Modelli operativi ICT–based .................................................................................................................................8 ICT4EE: tecnologie per l’efficienza energetica ......................................................................................................9 Politiche dell’Unione Europea per l’efficienza energetica ......................................................................................16 Problematiche da affrontare in un progetto di risparmio energetico .....................................................................17 Conclusioni ..........................................................................................................................................................19 Glossario dei termini ............................................................................................................................................20 Riferimenti bibliografici ........................................................................................................................................21
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 2 Introduzione Da quando le politiche dei principali paesi industrializzati si pongono come obiettivo L’efficienza energetica, ossia il un’economia “verde”, che presti maggiore attenzione alle problematiche ambientali, si consumo intelligente della risorsa “energia”, è considerata da anni un assiste a un fiorire di progetti, invenzioni, idee, dinamiche completamente nuove da sfrut- obiettivo rilevante nelle politiche tare da un punto di vista imprenditoriale. La Green Economy, oltre ad essere una tendenza dell’Unione Europea. oramai inarrestabile, va vista infatti come l’occasione per rinnovare prodotti e servizi, am- pliare le fonti di approvvigionamento energetico, trasformare la compliance ambientale in un’occasione per essere più produttivi ed efficienti. L’efficienza energetica, ossia il consumo intelligente della risorsa “energia”, è considerata da anni un obiettivo rilevante nelle politiche dell’Unione Europea. L’Europa dipende infatti per oltre il 50% del proprio consumo energetico da paesi extra-UE, e punta ove possibile a promuovere l’impiego di energie rinnovabili (energia eolica e solare) per limitare nel tempo gli effetti di questa dipendenza. Oggi a questa esigenza si è aggiunta la necessità di limitare le emissioni di biossido di carbonio (CO2), per contribuire a ridurre l’effetto serra dovuto all’accumularsi di questi gas nell’atmosfera del pianeta. La UE punta infatti ad abbattere del 20% le emissioni di gas ad effetto serra entro il 2020, promuovendo sia l’impiego delle energie rinnovabili sia limitando i consumi energetici. Un ruolo sempre più importante in questo contesto va assegnato al tema dell’efficienza energetica (definita anche come la capacità di un sistema di utilizzare meno energia per il proprio funzionamento), che da sola è in grado di fornire il maggiore contributo alla ridu- zione delle emissioni di CO2. Come è stato dichiarato nel 2008 dall’International Energy Agency(1), in alternativa all’attuale situazione che vede un continuo aumento dei gas serra, è possibile puntare a una stabilizzazione della concentrazione di Greenhouse Gases (GHG) nell’atmosfera. In Figura 1 sono riportati 3 possibili scenari. Da un lato viene mostrato come continuerebbe ad aumentare la concentrazione dei gas serra senza alcuna contromisura (Reference scenario). Dall’altro lato, due curve mostrano la possibilità di stabilizzare le con- centrazioni adottando politiche ambientali (rispettivamente, a concentrazioni di 550 e 450 parti per milione, ppm). Per ottenere questo risultato è però indispensabile uno sforzo ge- nerale sul fronte della riduzione dei consumi energetici, in aggiunta a un passaggio ad altre fonti di energia, come il nucleare, le fonti rinnovabili, le tecniche di cattura e stoccaggio del carbonio. La Figura mostra come il contributo maggiore alla riduzione delle concentrazioni di GHG si otterrebbe con misure di efficienza energetica. Figura 1 Gigatonnes Incremento della concentrazione 50 di Greenhouse Gases (GHG) in tre 550 450 possibili scenari al 2030 Policy Policy 45 Scenario Scenario Fonte: International Energy Agen- 40 cy, World Economic Outlook, 2008 35 30 25 CCS 20 Nuclear 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Renewables & Biofuels Energy efficiency Reference Scenario 550 Policy Scenario 450 Policy Scenario
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 3 In Italia, anche se il tema della riduzione delle emissioni di CO2 è meno sentito che non negli altri paesi, l’efficienza energetica rimane un obiettivo importante data la forte dipen- denza dell’Italia dall’estero per l’approvvigionamento energetico (pari a circa l’84%, consi- derando sia i combustibili che l’energia elettrica importata) e gli elevati prezzi per l’energia. Tenendo in considerazione quindi gli obiettivi di efficienza energetica, un ruolo importante Le tecnologie dell’Informazione e viene assunto dalle tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (ICT), come sarà della Comunicazione rivestono un ruolo importante nel raggiungere descritto approfonditamente in questo Paper. gli obiettivi di efficienza energetica. Le tecnologie ICT tendono a diminuire i propri consumi di energia elettrica, diventando maggiormente efficienti (Green ICT), e contemporaneamente 1. Favoriscono la realizzazione di nuovi modelli operativi maggiormente eco-sostenibili (videoconferenze, telelavoro); 2. Contribuiscono ad abbassare i consumi energetici, aggiungendo “intelligenza” a siste- mi complessi (edifici, soluzioni logistiche, trasporti pubblici) oltre che a singoli impianti (veicoli, elettrodomestici, impianti di produzione), consentendo di ottimizzare le ope- razioni nell’ottica di un minore consumo di energia. Lo scenario vede questo fenomeno facilitato anche dalle politiche perseguite a livello eu- ropeo. Una serie di azioni sono state dirette dalla Commissione Europea nello specifico a favorire l’adozione di soluzioni innovative ICT-based per ottenere incrementi dell’efficienza energetica in molteplici ambiti. Il tema dell’efficienza energetica presenta numerose complessità, come sarà mostrato nel Paper andando ad analizzare alcune esperienze effettuate “sul campo” dal CEFRIEL. Una risposta completa alla problematica può venire dall’utilizzo di una metodologia opportuna per affrontare questo tipo di progetti. Il ruolo dell’ICT per l’efficienza energetica Le tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT) possono svolgere un ruolo In molti campi, l’efficienza energe- importante nel raggiungimento di obiettivi di efficienza energetica, siano essi relativi a un tica dei singoli dispositivi (definita come la quantità minima di ener- elettrodomestico, a un processo industriale, alla gestione del fabbisogno energetico di un gia richiesta per il proprio funziona- edificio, o a processi tipici del settore Energy, come la generazione, distribuzione e il con- mento) sta migliorando. sumo di energia elettrica. Tipicamente, quando si parla di obiettivi di riduzione dei consumi energetici raggiungibili con l’ICT si intende l’adozione di sistemi Green che comportano, di per sé stessi, un minore consumo. Un primo ruolo dell’ICT va quindi visto nel fatto che: I prodotti ICT (come stampanti e computer) diventano maggiormente eco-compatibili, consumano meno energia elettrica e producono minori emissioni di CO2. Va poi aggiunto che la tecnologia ICT rende possibili risparmi energetici essendo un’infra- struttura abilitante per nuovi modi di lavorare, comunicare, fare impresa che comportano notevoli risparmi in termini di consumo di energia. Quindi:
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 4 L’ICT promuove modelli innovativi in sostituzione di quelli tradizionali, con impatto sull’ef- ficienza energetica complessiva dei sistemi. La videoconferenza, ad esempio, rappresenta una valida alternativa agli spostamenti fisici. In terzo luogo, le tecnologie ICT possono essere un valido aiuto per raggiungere obiettivi di efficienza energetica in molteplici altri campi. Quindi: L’ICT è impiegata per sviluppare soluzioni di efficienza energetica nel settore civile, in- dustriale, dei trasporti e dei servizi, con modalità diverse, in parte oggi già impiegate, in prospettiva ancora da ideare ed applicare. Nei prossimi capitoli saranno analizzati in dettaglio come si declinano nella pratica questi tre possibili ruoli dell’ICT. Green ICT: tecnologie che consu- mano meno La tecnologia ICT ha pervaso ogni aspetto dell’economia, e, come conseguenza di questo La tecnologia ICT ha pervaso ogni successo, l’utilizzo di prodotti e servizi ICT è visto contribuire per un 7,8% al consumo com- aspetto dell’economia, e, come conseguenza di questo successo, plessivo dell’energia in Europa. Questa percentuale crescerà (basandosi sugli attuali trend l’utilizzo di prodotti e servizi ICT di diffusione delle tecnologie, dai computer ai telefoni cellulari) a un valore del 10,5% entro è visto contribuire per un 7,8% al consumo complessivo dell’energia il 2020(2). in Europa. Cosa sta facendo l’industria ICT per ridurre i propri consumi di energia? Da un lato si osserva come i vari prodotti, dell’informatica, dell’elettronica di consumo, del- le telecomunicazioni, stiano adottando politiche Green lungo tutto il proprio ciclo di vita, con un conseguente abbattimento dei consumi. In molti campi, l’efficienza energetica dei singoli dispositivi sta infatti migliorando, grazie agli investimenti in ricerca e sviluppo effettuati dalle aziende del settore. Nel seguito sono riportati alcuni esempi. I personal computer, pur avendo aumentato di molto la potenza elaborativa, hanno incre- mentato solo di poco la richiesta di energia (una crescita dello 0,23% per anno dal 1986, secondo il rapporto Smart 2020 del GeSI, Global eSustainability Initiative(3)). Questo è stato raggiunto grazie all’utilizzo di processori multi-core e trasformatori maggiormente efficienti. I vendor hanno introdotto varie tecnologie per ridurre il consumo energetico: ad esempio, AMD ha introdotto una tecnologia che permette al processore di scendere di clock quando è inattivo, risparmiando corrente e generando meno calore (oltre che meno rumore per il raffreddamento). Il nuovo processore quad-core di Intel è dotato di sensori termici: misura la temperatura e permette di ottenere un raffreddamento variabile a se- conda delle necessità. Un altro elemento che ha permesso di ridurre i consumi dei PC è l’utilizzo di specifici software di Power management. Nel campo dei monitor gli sviluppi sono stati impressionanti. La sostituzione dei vecchi schermi CRT (con tubo a raggi catodici) con gli schermi LCD (a cristalli liquidi) a tecnologia LED (Light Emitting Diode) ha ridotto notevolmente il consumo di energia. Anche i telefoni cellulari utilizzano oggi molta meno energia di quanta non usassero 15 anni fa. Per quanto riguarda le reti di telecomunicazione, la tematica del consumo energetico è
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 5 piuttosto complessa da affrontare, data la molteplicità di dispositivi interconnessi. Tutta- via, gli operatori TLC stanno cominciando ad adottare strumenti di network management per comprendere meglio come avviene la distribuzione del consumo energetico nella rete e pianificare per il futuro politiche di efficienza energetica. Sulle reti cellulari, l’utilizzo di strumenti di network optimization permette di ottenere significative riduzioni dei consu- mi. Le Base Station poi, elemento centrale della rete cellulare, hanno diminuito la propria richiesta di energia da 2.000 Watt nel 2001 a 600 Watt nel 2006 (vedi Figura 2). 3000 2250 Figura 2 Utilizzo energetico delle Base Sta- tions, 2001-2006 Watt 1500 Fonte: Nokia Siemens Networks, 2006 750 0 2001 2003 2005 2006 WCDMA BTS outdoor WCDMA BTS indoor Un altro esempio di miglioramento nei consumi è quello delle funzioni di Standby per le TV: quest’ultime, sarebbero diminuite per oltre il 90% tra il 1996 e il 2005 (vedi Figura 3). 10.0 Figura 3 7.5 Consumo energetico delle TV per 7.5 funzioni di Standby Fonte: Sony, 2006 5.5 Watt 5.0 4.0 3.1 Riduzione del 93% 2.5 2.1 1.0 0.5 0.5 0.6 0.5 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Nonostante i miglioramenti raggiunti sul fronte del consumo energetico di singoli prodotti, si è ancora ben lontani da avere raggiunto una situazione ottimale. Nel complesso, infatti, il consumo legato all’ICT continua a crescere, e questo avviene per una serie di fattori, come riportato dall’EICTA nello studio “High Tech, Low Carbon. The role of the European digital technology industry in tackling climate change” (4).
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 6 1. La proliferazione di sistemi ICT. La diffusione dei prodotti controbilancia l’effetto dei recuperi di efficienza per singoli sistemi. L’adozione di massa di sistemi elettronici nel lavoro e nelle case, con frequenti duplicazioni (ad esempio per le televisioni, i telefoni cellulari, i cordless), in aggiunta a un utilizzo sempre più prolungato nel tempo, com- porta consumi maggiori. 2. Sprechi dovuti alle funzioni di Standby. Molti apparati rimangono costantemente in Standby e questo comporta un consumo che è indipendente dall’utilizzo effettivo degli apparati. 3. Utilizzo periferico dell’energia. Solo una frazione dell’energia consumata da un pro- L’intensità d’uso di energia o ma- dotto ICT è impiegata per le funzioni centrali (ad esempio, alimentare il processore del teria prima di un prodotto sta a indicare la quantità di energia o di PC), una buona parte è invece impiegata per attività di supporto (come ad esempio, materia prima richiesta nel suo pro- il raffreddamento). In media, un PC spreca la metà dell’energia che gli viene fornita, cesso produttivo. I computer hanno tipicamente un’elevata intensità per raffreddare i componenti interni o perché il trasformatore è inefficiente. Nei data d’uso di energia, materia prima e center la situazione peggiora. Si stima che meno della metà dell’energia fornita sia ef- acqua pulita nei processi produttivi. fettivamente utilizzata per le funzioni centrali del data center, mentre la restante parte vada persa in raffreddamento o altri sprechi. 4. Obsolescenza rapida dei prodotti ICT. Il fatto che questi apparati siano spesso so- stituiti con nuovi ne accorcia il ciclo di vita e fa sì che si abbia un elevato consumo di energia associato alla produzione di apparati sostituitivi. La breve durata costituisce un problema soprattutto per i PC, che hanno un’elevata intensità d’uso di energia e materiali nel processo produttivo. Si ritiene che l’81% dell’energia richiesta da un PC nel corso della sua vita venga in realtà spesa nei processi di produzione e smaltimento finale, mentre soltanto il 19% sarebbe impiegato nella fase di utilizzo (5). Contributo dei consumi energetici nei Data Center Un’altra tematica spesso affrontata parlando di Green ICT è quella del crescente peso dei consumi energetici nei data center, legata principalmente alla crescita della potenza elabo- rativa concentrata in questi ambienti. Negli Stati Uniti, i data center hanno consumato nel Una quantità di CO2equivalent (o 2006 una quota pari a 61 miliardi di kWh di energia, secondo la EPA (Environmental Protec- CO2eq) misura, per un certo mix di tion Agency), pari all’1,5% del consumo totale a livello paese. Secondo lo studio Smart 2020 gas serra, la quantità di CO2 che avrebbe lo stesso effetto in termini del GeSI, nel 2002, l’impatto globale a livello ambientale dei data center era pari 76 Mt di di potenziale di riscaldamento glo- CO2equivalent , e questo valore dovrebbe triplicare entro il 2020, a 259 Mt CO2equivalent. bale (Global Warming Potential, GWP), misurato per uno specifico Questo settore risulterebbe quindi essere il contribuente a maggiore crescita all’interno periodo (di solito, 100 anni). Mt del settore ICT, con tassi di crescita delle emissioni che contribuiscono all’effetto serra in- CO2: milioni di tonnellate di biossi- torno a un valore del 7% annuo. do di carbonio (CO2). Le soluzioni emergenti per ridurre il costo energetico dei data center sono: • Consolidamento tramite innovazioni tecnologiche come il Grid Computing e la Virtua- lizzazione. Permettono di ridurre la ridondanza di macchine utilizzate, raggruppando asset come elaboratori e storage allo scopo di aumentarne l’utilizzo complessivo. • Migliore controllo e gestione degli aspetti energetici nei data center (scelta di tec- nologie eco-friendly, miglioramenti nell’organizzazione degli spazi, ottimizzazione di risorse). • Studio di tecniche per risparmiare sui costi di raffreddamento. Studio dei flussi del calore nel data center, utilizzo di ventole per importare aria fredda dall’esterno nei
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 7 mesi invernali; posizionamento di nuovi data center in location opportune, ad esem- pio vicino a fiumi o laghi, per raffreddare le macchine facendovi fluire l’acqua (e poi recuperandone il calore ad esempio con soluzioni di teleriscaldamento). Caso Studio CEFRIEL per l’efficienza energetica nella rete di un operatore Mobile Intervista a: Diego Ragazzi, Senior Manager CEFRIEL Dal 2007 al 2008, CEFRIEL ha realizzato per un operatore di telecomunicazioni una valutazione dei possibili interventi volti a ridurre il costo della bolletta elettrica per la rete cellulare. Il problema era caratterizzato da un’elevata complessità, in quanto la rete dell’operatore, presente sul 98% del territorio nazionale, comprendeva oltre diecimila stazioni radio. Le soluzioni individuate, data l’ampiezza del problema, sono state molteplici, e gli interventi possibili sono stati classificati in base a parametri come i tempi (suddividendo gli interventi tra quelli a breve, a medio e a lungo periodo), l’impatto economico previsto e gli investimenti necessari (per lo più, per la sostituzio- ne o le modifiche agli impianti esistenti). “Una prima attività che ha portato un beneficio immediato – ha detto Diego Ragazzi, Una prima attività che ha portato Senior Manager CEFRIEL - è stata la razionalizzazione di tutte le impostazioni dei va- un beneficio immediato - ha detto Diego Ragazzi, Senior Manager di lori di temperatura previste per i condizionatori. Quando la rete era stata sviluppata, CEFRIEL - è stata la razionalizza- infatti, la priorità dell’azienda era il time-to-market, e non si è tenuto conto di questo zione di tutte le impostazioni dei valori di temperatura previste per i aspetto. Potendo agire comunque da remoto sui parametri di condizionamento, l’at- condizionatori. tività di razionalizzazione delle impostazioni per la temperatura dei condizionatori ha avuto un costo molto basso e ha comportato un risparmio immediato sui consumi energetici”. Un secondo aspetto, che ha anche permesso di mantenere l’esistente in utilizzo, è stato lo sviluppo di un algoritmo software per il controllo e il settaggio dinamico delle temperature di raffreddamento all’interno degli shelter (cabine contenenti gli appa- rati di rice-trasmissione). Facendo variare il condizionamento sulla base di una misura della temperatura esterna (per cui ad esempio, se siamo in inverno, non è necessario far partire il condizionamento ma basta la ventola che importa aria fredda dall’ester- no) si può ottenere un secondo risparmio immediato in consumi energetici. Altre raccomandazioni CEFRIEL che emergono dal progetto sono: 1. Controllo da remoto (tramite un opportuno algoritmo software) dei transceiver attivi per la gestione del traffico voce e dati, in modo da correlare il numero di transceiver attivi all’effettivo profilo di traffico nei diversi momenti della giorna- ta; 2. Utilizzo di un profilo di consumo più basso (con la possibilità di risparmiare sul contratto elettrico), utilizzando le batterie comunque presenti negli shelter per accumulare energia quando è meno usata; 3. Analisi dei i flussi termici all’interno degli shelter, in modo da posizionare corret- tamente gli apparati e smaltire meglio il calore generato dai dispositivi elettro- nici; 4. Introduzione di tecnologie radio avanzate.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 8 I benefici per l’operatore sono stati diversi. Oltre a un risparmio immediato sui consu- mi elettrici (stimato intorno a un 4% del consumo totale per gli interventi effettuati ad oggi, quindi con un risparmio che arriva a 2,5 milioni di euro all’anno), l’operatore ha beneficiato dell’immagine di azienda maggiormente “eco-friendly”, e ha oggi la possi- bilità di adottare nel tempo soluzioni di impatto e complessità incrementale, tenendo conto delle considerazioni CEFRIEL legate alla sostenibilità e all’efficienza energetica. Modelli operativi ICT–based Nuovi modelli di lavoro, di consumo e d’impresa, sono oggi pensabili unicamente grazie L’ICT contribuisce ad abbassare i all’innovazione che le tecnologie ICT hanno sullo stile di vita delle persone. L’ICT contri- consumi energetici tramite l’intro- duzione di nuove modalità operati- buisce infatti ad abbassare i consumi energetici tramite l’introduzione di nuove modalità ve, sostitutive di quelle tradizionali, operative, sostitutive di quelle tradizionali, che comportano nel complesso un minore con- che comportano nel complesso un sumo energetico. minore consumo energetico. Esempi di questo secondo ruolo dell’ICT sono: • Soluzioni di gestione elettronica dei documenti (Document Management). Si trat- ta di soluzioni che rispondono innanzi tutto a esigenze di compliance normativa, si- curezza, controllo degli accessi e dei ruoli. Ultimamente stanno anche emergendo i benefici in termini di minore impatto ambientale, in quanto permettono di evitare stampe e fotocopie, o sostituiscono gli archivi cartacei tradizionali (con risparmi su spazio, illuminazione e riscaldamento). • e-Business. Numerosi processi che prima richiedevano spostamenti e documen- tazione cartacea sono oggi resi automatici e transitano unicamente su PC e reti in- formatiche (eBanking, eGovernment, eHealth). La dematerializzazione dei processi comporta enormi vantaggi in termini di tempo, lavoro ed energia. • Video e Web Conferencing. La tecnologia della videoconferenza, ulteriormente semplificata dall’uso di interfacce Web, permette di sostituire viaggi e scambiare do- cumentazione online. Inoltre, facilita i contatti e gli scambi permettendo di fissare un meeting anche con un breve preavviso. E’ stato stimato in uno studio congiunto Etno (European Telecommunications Network Operators’ Association) e WWF che una ri- duzione dell’1% dei viaggi di lavoro in Europa, corrispondente a circa 50 milioni di conferenze audio/video, avrebbe un impatto positivo pari alla riduzione di un milione di tonnellate di emissioni di CO2 all’anno (6). • Telelavoro. Le nuove modalità di lavoro (il telecommunting) sono rese possibili uni- camente da tecnologie ICT, che permettono di rimanere in costante contatto con l’ufficio anche quando si opera da remoto. Uno studio fatto negli Stati Uniti (dove le distanze tra casa e posto di lavoro sono tipicamente più ampie che non in Europa) ha stimato che gli attuali 3,9 milioni di telecommuters permettono un risparmio in emissioni di CO2 pari a circa 10-14 Mt CO2equivalent(7). • Simulazioni computerizzate. I metodi di modellazione e simulazione tipici del CAD trovano applicazione in contesti diversi, ad esempio nelle biotecnologie. Con la bio- informatica, la mappatura e l’analisi di dati clinici viene virtualizzata per simulare i
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 9 meccanismi delle malattie, con enormi vantaggi rispetto ai precedenti metodi di la- boratorio. ICT4EE: tecnologie per l’efficienza energetica L’ICT ha un ruolo fondamentale nello sviluppare soluzioni per la riduzione dei costi energe- L’ICT ha un ruolo fondamentale tici in molteplici ambiti. L’idea principale per quanto riguarda questo aspetto è quella di re- nello sviluppare soluzioni per la ri- alizzare e installare soluzioni ICT che aggiungono “intelligenza” a sistemi complessi (edifici, duzione dei costi energetici in mol- teplici ambiti. L’idea fondamentale soluzioni logistiche, trasporti pubblici) oltre che a singoli impianti (veicoli, elettrodomestici, per quanto riguarda questo aspetto impianti di produzione). Consentono così di ottimizzare le operazioni nell’ottica di un mi- è quella di realizzare e installare nore consumo di energia, mantenendo ove possibile gli apparati esistenti in esercizio. Si soluzioni ICT che aggiungono “in- telligenza” a sistemi complessi oltre parla in questo caso di “ICT per l’Efficienza Energetica” (ICT4EE). che a singoli impianti. Attualmente gli esempi maggiormente citati sono le applicazioni in ambito edile, nei tra- sporti, nell’industria. Naturalmente, grande peso hanno anche tutte le soluzioni ICT im- piegate direttamente nella catena della generazione, distribuzione e consumo di energia elettrica, che portano benefici immediati in termini di efficienza energetica. Quest’ultime sono tipicamente: 1. Per la generazione: sistemi per il controllo di centrali di generazione più sicure e com- plesse; soluzioni per l’ottimizzazione del rendimento ottenibile con fonti rinnovabili come solare ed eolico; 2. Per la distribuzione: soluzioni che realizzano un monitoraggio e un controllo costante, attraverso una “pervasive intelligence”, dell’infrastruttura di distribuzione dell’energia (con l’obiettivo di identificare e minimizzare le perdite); 3. Per il consumo: in ambito residenziale, soluzioni di metering intelligente che tengo- no monitorati i consumi e abilitano l’”User Awareness”, spingendo gli utenti a trovare nuovi modi per risparmiare sui propri consumi. Di seguito sono riportati esempi di impiego di tecnologie ICT4EE rispettivamente nel set- tore edile, dei trasporti e dell’energia. ICT4EE nel settore edile E’ stato stimato che in Europa circa il 40% dei consumi energetici complessivi sono at- tribuibili alle funzioni di illuminazione e riscaldamento degli edifici. La maggior parte del consumo sarebbe relativa al riscaldamento di acqua e spazio nelle abitazioni, ma la percen- tuale per illuminazione e alimentazione di elettrodomestici e altri dispositivi nelle case è in aumento. Nello studio Smart 2020 si ipotizza una crescita del 45% del consumo di energia negli edifici tra il 2002 e il 2025. Modalità con cui l’ICT aiuta a ridurre questo consumo sono: 1. Strumenti di disegno e simulazione utilizzati nella progettazione di nuovi edifici: il CAD (Computer Aided Design) viene oggi impiegato anche per simulare i possibili consumi energetici di un edificio e per trovare soluzioni che li ottimizzino (ad esem- pio, simulando isolamenti termini o sistemi di riscaldamento con energia solare)(8).
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 10 Altri incrementi di efficienza possono essere ottenuti con l’uso di monitor e sensori che migliorano la misura delle temperature e lo stato di sistemi come condizionatori e caldaie. Diversi studi hanno analizzato l’impatto positivo di queste tecnologie sui con- sumi degli edifici, con risultati molto promettenti. Ad esempio, nelle regioni con clima freddo, utilizzando strumenti per progettare case più intelligenti, è possibile ridurre il consumo di energia per il riscaldamento da 200 kWh/mq/anno a 15 kWh/mq/anno(9). 2. Building Automation e controllo dei consumi degli edifici. Attualmente molti si- Lo scopo di un sistema di Building stemi di controllo degli edifici (per la sicurezza, il riscaldamento) sono tra loro indi- Automation è quello di realizzare un’integrazione di tutte le attività pendenti. Lo scopo di un sistema di Building Automation è invece quello di realizzare per il controllo unificato dei diversi un’integrazione di tutte le attività per il controllo unificato dei diversi aspetti, oltre aspetti, oltre che per il settaggio di che per il settaggio di possibili scenari che prevedano l’attivazione/disattivazione di un possibili scenari che prevedano l’at- tivazione/disattivazione di un set di set di funzioni contemporaneamente. Per ottenere un’integrazione dei diversi sotto- funzioni contemporaneamente. sistemi è necessario però che questi siano tra loro intercomunicanti. Le tecnologie ICT possono contribuire a risolvere il problema dell’interoperabilità dei sistemi, come sarà mostrato in seguito parlando del progetto Digital Home sviluppato da CEFRIEL. 3. Smart metering: contatori intelligenti dei consumi elettrici (in Italia, Enel ha installato circa 32 milioni di contatori elettronici presso le utenze domestiche). Vanno abbinati a interfacce user friendly per tenere al corrente, possibilmente in tempo reale, gli utenti per quanto riguarda i propri consumi, responsabilizzandone i comportamenti. Secon- do il CRE, Ente regolamentatore dell’energia in Francia, la diffusione di soluzioni di Smart Metering dovrebbe aiutare a ridurre i consumi a livello residenziale del 5%, con una analoga diminuzione delle emissioni di CO2. Una serie di problematiche limita tuttora la possibilità di intervenire con soluzioni ICT4EE rivolte al settore edile: ad esempio, gli aspetti di incompatibilità tra i diversi apparati che dovrebbero concorrere alla realizzazione di soluzioni integrate; la necessità di sviluppare sistemi complessi di misura in tempo reale dei consumi; il costo per intraprendere un pro- getto di Building Automation; la mancanza di formazione dei progettisti, degli architetti, degli installatori; la mancanza di tecnici competenti su aspetti di disegno di Building Mana- gement System (BMS); il fatto che ogni singola realizzazione richieda un progetto ad hoc. Le prospettive sono comunque interessanti, in quanto l’esperienza ha già dimostrato come sistemi avanzati di gestione dell’energia basati sulle tecnologie ICT, flessibili e integrati, per edifici esistenti e di nuova costruzione, serviranno non solo a ridurre il consumo energetico e a migliorare la sicurezza e la protezione, ma anche a sviluppare soluzioni del tutto innova- tive (come varie forme di assistenza a domicilio per malati e anziani). Molto interessante da questo punto di vista l’accordo stretto di recente da alcune aziende italiane (Telecom Italia, Enel, Electrolux e Indesit) per sviluppare nuove soluzioni tese all’ottimizzazione dei consu- mi e al risparmio energetico. Il progetto (Energy@Home) si baserà sulle potenzialità degli elettrodomestici “intelligenti” di calcolare e comunicare i loro consumi agli utenti, sulla rete Enel (già oggi dotata di 32 milioni di contatori intelligenti) e sulle reti a banda larga di Telecom Italia, per controllare e gestire in remoto i consumi di energia elettrica. Caso Studio CEFRIEL. La Domotica abilita il controllo dei consumi Intervista a: Alessandro Corrente, Manager CEFRIEL Il settore degli elettrodomestici “bianchi” è molto competitivo e richiede in continua- zione idee e prodotti innovativi. Negli anni ‘90 questi prodotti avevano funzioni na-
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 11 scoste che andavano a ottimizzare la loro operatività: oggi invece la sfida si gioca sulle Smart Appliance, sulla connettività e il controllo da remoto. Quindi, prodotti intelligenti in grado di generare informazioni, di trasmetterle e condividerle. L’ambito in più forte sviluppo è quello della Domotica, ossia delle soluzioni ICT che rendono possibile la “casa intelligente”. Con il progetto Digital Home, CEFRIEL ha ideato una soluzione per comandare e ge- stire le diverse apparecchiature domestiche, senza necessità di comprare dispositivi aggiuntivi o realizzare cablaggi fisici dedicati, ma semplicemente sfruttando l’ “intel- ligenza” già presente in elettrodomestici, sistemi di condizionamento e riscaldamento, illuminazione, HiFi, telefoni e cellulari, apparecchiature per la salute e il benessere. In definitiva, qualsiasi dispositivo digitale. Il progetto Digital Home si pone innanzi tutto l’obiettivo di rispondere a due proble- matiche che hanno frenato fino ad oggi la diffusione di soluzioni di Domotica: la ne- cessità di cablare le case per integrare i diversi dispositivi e la ricerca di uno standard unico di comunicazione. La soluzione è stata trovata da un lato nell’utilizzo di tecnologie wireless di comuni- cazione, e dall’altro lato nell’utilizzo di un protocollo unificante per i diversi linguag- gi proprietari utilizzati dai diversi produttori, senza dover quindi modificare le prassi esistenti. Una soluzione software, che gira sul PC di casa, mette in comunicazione tutti i di- spositivi digitali attraverso connessioni wireless in modalità aperta. Il software funge quindi da traduttore universale integrando e facendo comunicare i vari dispositivi. “I vantaggi per gli utenti del sistema Digital Home - ha spiegato Alessandro Corrente, I vantaggi per gli utenti del sistema Manager CEFRIEL che ha seguito il progetto - sono che possono governare, anche da Digital Home – ha spiegato Ales- sandro Corrente, Manager CEFRIEL remoto, tutti gli elettrodomestici per mezzo di un unico dispositivo (con comandi sem- che ha seguito il progetto - sono che plici e uguali per tutti); possono definire diversi scenari per l’accensione/spegnimen- possono governare, anche da re- moto, tutti gli elettrodomestici per to coordinato di vari apparati (uscita/ferie/allarme); possono tenere sotto controllo mezzo di un unico dispositivo. l’andamento dei consumi di elettricità (user awareness); possono evitare la caduta dell’erogazione elettrica quando si supera la soglia di consumo previsto, andando a spegnere in automatico dispositivi a bassa priorità; possono risparmiare prevedendo avvii ritardati degli elettrodomestici in fasce orarie più economiche”. Vanno poi considerati anche i vantaggi per i produttori, ossia la possibilità di leggere da remoto i dati di utilizzo dei propri elettrodomestici, per effettuare statistiche più accurate e stime dei guasti collegate a situazioni reali (in alternativa agli attuali test simulati in laboratorio); poter profilare i clienti in base al diverso uso dei prodotti e poter inviare in modalità proattiva consigli su attività di manutenzione da effettuare sulle macchine. Tra le evoluzioni previste per la soluzione, lo sviluppo di un motore semantico che con- senta di “apprendere” quale è il tipico utilizzo degli elettrodomestici fatto dai diversi utenti, e quindi fornire un supporto personalizzato. Integrato invece verso aziende di generazione e distribuzione di energia, il sistema può servire a sviluppi del tipo Smart Grid, aiutando ad adattare la produzione di ener- gia elettrica agli effettivi bisogni di consumo, ottenendo quindi un migliore bilancia- mento tra produzione e utilizzo, ed evitando quindi gli sprechi di energia elettrica.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 12 ICT4EE nel settore dei trasporti Il settore dei trasporti è responsabile, a livello globale, per circa un terzo del consumo tota- Il settore dei trasporti è responsa- le di energia. Un 70% di questa quota è attribuibile al solo trasporto su strada. Le tecnologie bile, a livello globale, per circa un terzo del consumo totale di energia. ICT possono rendere i trasporti più efficienti dal punto di vista del consumo energetico in Un 70% di questa quota è attribui- vari modi. Tipicamente questi sono: bile al solo trasporto su strada. 1. Consolle di gestione e controllo del traffico su strada. Si tratta di soluzioni ICT dise- gnate appositamente per il controllo e l’ottimizzazione del traffico (sincronizzazione semafori, monitoraggio in tempo reale del traffico), per aree municipali, città o regioni, volte a ridurre incidenti, congestioni del traffico, e di conseguenza a rendere più effi- ciente l’intero sistema dei trasporti in un’area circoscritta. 2. Soluzioni di navigazione per i guidatori. Permettono di trovare il percorso più breve e quindi di ridurre anche i consumi. 3. Strumenti di eco-driving per il controllo delle emissioni inquinanti. Si tratta di solu- zioni per avere una guida più consapevole dei consumi (si raccomanda ad esempio di mantenere il più possibile velocità costanti). Possono essere basati su sistemi di rego- lazione automatica della velocità (Adaptive Cruise Control, ACC), che possono dipen- dere dalla distanza e dalla velocità del veicolo che precede, stop-and-go cruise control, comunicazioni tra il veicolo e un centro di controllo (per il controllo interattivo del traf- fico e la ricezione di avvisi su incidenti avvenuti a livello locale). 4. Strumenti per la gestione di flotte. Ottimizzano le operazioni per intere flotte di vei- coli. 5. Soluzioni ICT specifiche per trasporti ferroviari (supervisione automatica del treno, energy storage per trasporti ferroviari) o marittimi (soluzioni termo-efficienti per va- scelli). 6. Soluzioni ICT specifiche per auto elettriche e per l’elettrificazione dei trasporti (per i sistemi di controllo motore a bordo veicolo, l’ICT avrà un ruolo centrale nell’evoluzione della rete elettrica in quanto l’adozione su larga scala di veicoli elettrici necessiterà di reti intelligenti per la distribuzione dell’energia, le cosiddette Smart Grid). Gli ostacoli che impediscono la diffusione di soluzioni ICT4EE nei trasporti e nella logistica sono la mancanza di statistiche e informazioni comuni sui consumi energetici, la difficoltà di riutilizzare soluzioni esistenti, una certa immaturità che rende difficile abbinare le solu- zioni ICT ai sistemi in uso oggi, la scarsa cultura per attività eco-friendly in un settore in cui “essere veloci” rimane il principale obiettivo (soprattutto nel trasporto merci). ICT4EE nel settore dell’energia Il settore della trasformazione dell’energia offre notevoli possibilità di miglioramento dal punto di vista dell’efficienza con cui l’energia può essere generata o distribuita agli utenti finali. Attualmente, le reti di distribuzione dell’energia sono di enormi dimensione, molto centralizzate (con poca intelligenza distribuita) e perdono grandi quantità di energia nella trasmissione. Inoltre, sono sovra-dimensionate - in modo da poter rispondere a eventuali picchi di domanda – e questo comporta ulteriori inefficienze. Infine, permettono il passag- gio di comunicazioni lungo la rete, ma solo in una direzione: dal fornitore all’utente.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 13 Una visione delle reti di elettricità del futuro è quella delineata con la piattaforma tecnolo- gica europea sulle reti intelligenti (Smart Grids European Technology Platform), promos- sa nel 2005 includendo rappresentanti dell’industria, operatori del settore della trasforma- zione e distribuzione dell’energia, enti di ricerca e agenzie pubbliche di regolamentazione, per sviluppare una strategia comune per lo sviluppo di reti elettriche intelligenti ed interat- tive (Smart Grid). Quest’ultime devono tener conto di obiettivi di generazione distribuita, inclusione di fonti rinnovabili, capacità di risposta dinamica a variazioni di domanda (DSM, demand side management), di efficienza energetica e stoccaggio di energia(10). Secondo questa visione Una Smart Grid è una rete elettrica che può integrare e gestire in modo intelligente le azioni di tutti gli utenti che vi si collegano, dai sistemi di generazione e trasporto ai consumatori finali, allo scopo di fornire elettricità in modo efficiente, sostenibile per l’ambiente, economico e sicuro. Lo sviluppo di Smart Grid richiede strumenti hardware e software ICT per abilitare i gene- ratori elettrici a convogliare l’energia in modo più efficiente, riducendo capacità in ecces- so, permettendo lo scambio di informazioni in tempo reale e in due direzioni (per rendere possibile un demand side management), raccogliendo informazioni sullo stato della rete distributiva. I sistemi di Smart Metering vengono utilizzati sia dai consumatori (per sape- re quale è il proprio profilo di utilizzo dell’energia e modificare i propri comportamenti in conseguenza di questo), sia da soluzioni avanzate di grid management che tengono sotto controllo l’intero sistema. I sistemi di demand side management (DSM) invece, inviano richieste che partono dai consumatori e vanno verso la rete, in modo da rendere possibile forme di erogazione più tarate sugli effettivi bisogni nei diversi momenti di una giornata. Secondo lo studio Smart 2020, il settore dell’energia ha contribuito nel 2002 a circa il 24% delle emissioni totali di CO2 e nel 2020 potrebbe arrivare a produrre 14,26 Gt CO2eq. L’uti- lizzo di tecnologie ICT, in particolare di soluzioni Smart Grid come quelle descritte sopra, dovrebbe ridurre le emissioni in misura sostanziale, a un valore di circa 2 Gt CO2eq nel 2020. Le aspettative nei confronti dello sviluppo di Smart Grid sono oggi positive e nei prossimi anni assisteremo a una graduale maturazione della tematica. In alcuni paesi, come India, dove la rete elettrica richiede interventi immediati per poter sostenere lo sviluppo eco- nomico del paese, la trasformazione dall’attuale situazione verso soluzioni di SmartGrid è già oggi una realtà. Negli Stati Uniti, il Presidente Obama ha firmato nel 2009 il piano di stimolo dell’economia (Stimulus Plan) che prevede investimenti pari a 4,3 miliardi di dollari in tecnologie e progetti pilota collegati a Smart Grid. In conclusione, sono molteplici gli ambiti di applicazione delle tecnologie ICT per l’efficien- za energetica di cui oggi si ha evidenza, ed è anche possibile analizzare i benefici potenziali dell’ICT per l’economia e l’ambiente. Secondo lo studio Bio Intelligence (11) (che esamina l’impatto dell’ICT sull’efficienza energetica in Europa in un periodo di tempo che spazia dal 2005 al 2020), considerando non solo l’impatto ambientale ma anche il contributo positivo dell’ICT per ottenere risparmi energetici in altri ambiti (in particolare, nel settore dell’edili- zia, dell’industria e della produzione di energia) si ha che: 1. I consumi energetici dovuti ad edifici residenziali potrebbero essere ridotti del 35% entro il 2020, con un risparmio complessivo pari a 1.766,6 TWh/anno. 2. Nel settore industriale, i risparmi in consumo energetico per motori utilizzati in produ- zione potrebbero essere pari a un 10% del consumo totale, per 134,9 TWh/anno.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 14 3. Il settore della generazione e distribuzione di energia potrebbe risparmiare per ulte- riori 496,5 TWh/anno, portando quindi il risparmio totale per i tre settori a 2.398 TWh/ anno. Caso Studio CEFRIEL. Ottimizzazione dei consumi energetici di un ospedale Intervista a: Glauco Bigini, Manager CEFRIEL Il progetto nasce nel 2009 dall’esigenza di una struttura ospedaliera di nuova realiz- zazione di valutare se fossero possibili risparmi sul costo della bolletta energetica e se l’introduzione di fonti di energia alternativa avrebbero comportato risparmi interes- santi. L’obiettivo era in generale quello di ottimizzare i costi mantenendo comunque un profilo di consumo confacente alle esigenze dell’Ospedale, legato quindi alle fun- zioni tipicamente di Building (illuminazione, riscaldamento, condizionamento), agli apparati ospedalieri (TAC, Medicina Nucleare) e alle infrastrutture ICT. Le varie fasi del progetto di valutazione energetica, condotto dal CEFRIEL all’inizio del 2009, hanno compreso: un’analisi della struttura dei costi energetici per valutare eventuali criticità; una valutazione sulle modalità di approvvigionamento utilizzate e sulla possibilità di ottimizzare il contratto in essere (ad esempio, modificandolo se molti consumi possono essere effettuati in fasce orarie a minore costo); l’individua- zione di possibili aree di intervento (ad esempio, sistemi di illuminazione basati sul- la presenza, o uno spostamento fisico dei condizionatori per ottenere una migliore efficienza termica); una “What If Analysis” per simulare possibili riduzioni dei costi associate a modifiche dei comportamenti. “L’esperienza ha dimostrato che spesso bastano semplici accorgimenti per migliorare il L’esperienza ha dimostrato che profilo di consumo energetico in una grande organizzazione – ha commentato Glauco spesso bastano semplici accorgi- menti per migliorare il profilo di Bigini, Manager CEFRIEL- e che molto lavoro va fatto sulla User Awareness, in quanto consumo energetico in una grande spesso a una maggiore consapevolezza e alla creazione di una cultura comune sul organizzazione – ha commentato Glauco Bigini, Manager CEFRIEL - e tema del risparmio energetico sono associabili i maggiori risparmi. E’ stato inoltre va- che molto lavoro va fatto sulla User lutato che l’impatto dell’ICT sulla struttura dei costi energetici era molto basso (intor- Awareness, in quanto spesso a una no al 2%), come avviene tipicamente quando si considerano organizzazioni in cui l’ICT maggiore consapevolezza e alla creazione di una cultura comune sul non fa parte del core business, e che l’ambito in cui avvenivano i maggiori consumi era tema del risparmio energetico sono quello del condizionamento delle temperature”. associabili i maggiori risparmi. Al termine del lavoro, la proposta di ricorso a fonti di energia alternative ha mostra- to una particolare propensione (peraltro tipica) del cliente a considerare soluzioni “ovvie” e molto ben pubblicizzate come il fotovoltaico. In realtà, l’analisi aveva mo- strato come la maggior voce di costo e consumo fosse in realtà legata alla gestione delle temperature. Per ottimizzare questo aspetto, l’aggiunta di una nuova fonte di energia elettrica non avrebbe rappresentato la soluzione adatta. Nel caso specifico, il ricorso invece a tecniche di raffreddamento dell’acqua con pompa geotermica avreb- bero consentito una riduzione sostanziale dei consumi legati all’impianto di condizio- namento, a costi di realizzazione inferiori. La scelta di una particolare fonte energetica rinnovabile, spesso, è dettata più da “percezioni” sui consumi che non dalla realtà dei fatti. Questo progetto ed il metodo seguito hanno invece mostrato come solo un’analisi accurata possa consentire di vei- colare al meglio gli investimenti per l’efficienza energetica.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 15 Come l’ICT aiuta ad ottimizzare i consumi energetici Analizzando come l’ICT viene impiegata nei diversi ambiti per ottenere una maggiore ef- ficienza nel consumo di energia, si deduce che i contributi rientrano principalmente nelle seguenti 4 aree. 1. Controllo e misura del consumo energetico: come visto ad esempio con soluzioni di Smart Metering per utenti residenziali, di Building Automation, di controllo e gestione del traffico urbano. 2. Automazione di pratiche che comportano risparmi energetici: vengono realizzate tramite funzioni di attivazione/disattivazione svincolate dall’intervento umano. In am- bito Building Automation, i sensori misurano il movimento o la presenza di una perso- na e accendono/spengono automaticamente il sistema di illuminazione. 3. Utilizzo di componenti ICT che riducono il consumo energetico dei prodotti. Ad esempio, un algoritmo software di Dynamic Demand diminuisce la richiesta di energia di un elettrodomestico, come un frigorifero, quando questo non viene utilizzato e la temperatura interna ha raggiunto un livello sufficiente per le esigenze del momento. 4. Definizione di standard comuni per la condivisione di dati e il riutilizzo di soluzioni per il risparmio energetico attraverso diversi ambiti. Le tecnologie ICT facilitano l’adozio- ne di standard comuni (in alcuni casi, attingendo proprio a quelli sviluppati in ambito ICT, come il protocollo unico TCP/IP per le reti di telecomunicazione). La tematica è ancora in forte sviluppo e assisteremo nei prossimi anni a numerose evolu- zioni. Secondo il CEFRIEL, le linee di ricerca che aiuteranno a trovare nuove risposte alla domanda di soluzioni ICT per l’efficienza energetica sono: • Nuovi modelli matematici in grado di tenere sotto controllo sistemi costituiti da un’infinità di componenti, con un numero di interdipendenze che cresce in modo esponenziale. • Sistemi esperti per ottenere risposte veloci a esigenze diverse, basati su un’ottimizza- zione dinamica di insiemi ampi di parametri, sulla base di strategie elaborative com- plesse. • Metodi di analisi e di lettura di grandi quantità di dati, strumenti di simulazione più potenti e completi rispetto agli attuali. • Dispositivi e componenti controllabili da remoto, attraverso interfacce e metodi standard, al fine di realizzare politiche di ottimizzazione centralizzate. • Componenti a minore richiesta di manutenzione e condizionamento, possibilmente in grado di recuperare energia dagli ambienti circostanti. • Sensori in grado di operare in ambienti difficili, caratterizzati da semplicità di instal- lazione e interconnessione. • Per le reti, soluzioni con grandi numeri di sensori distribuiti (smart dust), oltre che apparati e protocolli ottimizzati per la gestione di un traffico dati molto consistente (per trasmissioni machine-to-machine e machine-to-network).
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 16 Politiche dell’Unione Europea per l’efficienza energetica Il tema dell’efficienza energetica, rinvigorito da obiettivi più ampi di riduzione dell’effetto serra, è da anni all’attenzione dell’Unione Europea, che punta ad avere un ruolo attivo nella definizione dei passi che i diversi paesi dell’Unione dovranno seguire nei prossimi anni. Già nel gennaio 2008, la Commissione Europea ha presentato una propria proposta di azio- Obiettivi della Unione Europea: ni(12) per salvaguardare il clima del pianeta, definendo 2 obiettivi: Una riduzione delle emissioni di GHG del 20% entro il 2020; 1. Una riduzione delle emissioni di GHG del 20% entro il 2020; L’utilizzo di fonti di energia rinnova- 2. L’utilizzo di fonti di energia rinnovabili almeno per il 20% del consumo totale di energia, bili almeno per il 20% del consumo entro il 2020. totale di energia, entro il 2020. In particolare, l’efficienza energetica dovrebbe avere un ruolo fondamentale per perse- guire il primo obiettivo (di riduzione delle emissioni di GHG). Ambiti su cui bisognerebbe puntare, secondo la Commissione, sono la rete elettrica oltre gli edifici intelligenti. Data la complessità e vastità della tematica, l’approccio seguito è quello di proporre un numero limitato di azioni che abbiano comunque un notevole impatto potenziale. Con la Comunicazione di marzo 2009(13) e la successiva Raccomandazione di ottobre 2009(14), la Commissione identifica azioni concrete, indicate ai governi dei Paesi Membri e alle amministrazioni locali e regionali, per sfruttare tutte le capacità dell’ICT e ottenere maggiore efficienza energetica nei processi dell’economia e della società. • Innanzi tutto viene indicata come prioritaria la possibilità di avere metodologie co- muni per misurare le performance energetiche – soprattutto di sistemi complessi –. Questo dovrebbe promuovere anche la trasparenza e un reale progresso nell’adozio- ne delle ICT per l’efficienza energetica. • L’industria ICT viene invitata a porsi da sola obiettivi di miglioramento, oltre che a collaborare e trovare metodi di misura comuni, accurati, trasparenti e verificabili per i consumi energetici e le emissioni di CO2. • Sono raccomandate partnership tra operatori del settore ICT e i principali settori con- sumatori di energia, allo scopo di sviluppare soluzioni e confrontare i risultati ottenuti. • Gli Stati Membri dovrebbero facilitare l’adozione di strumenti ICT, verificare se av- viene un cambiamento nei comportamenti dei consumatori e puntare a migliorare le performance energetiche in tutti i settori. Per promuovere lo sviluppo di soluzioni innovative ICT4EE, la stessa Commissione, all’in- terno del settimo programma quadro di ricerca (FP7, per il periodo 2007-2013), suppor- ta progetti per lo sviluppo di edifici energy-positive (generano autonomamente l’energia richiesta all’interno e vendono eventuali surplus di energia), oltre che sviluppi in ambito Smart Energy Grid (reti che fanno uso di tecnologie ICT per la gestione e distribuzione di energia da fonti rinnovabili e per la riduzione delle perdite nella produzione e nella distri- buzione).
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 17 In aggiunta, all’interno del programma ICT PSP (ICT Policy Support Program), l’Unione Europea supporta finanziariamente gli enti pubblici che testano e convalidano soluzioni innovative ICT-based per l’efficienza energetica negli edifici pubblici. All’interno del Programma per la Competitività e l’Innovazione, ambiti di ricerca promossi sono quelli relativi a reti di elettricità (Smart Grid), edifici, trasporti, ricerca su sistemi di illuminazione a stato solido. Altre forme di investimento promosse sempre dalla Commissione sono quelle che vedono una compartecipazione pubblica e privata, su progetti cross sector, di larga scala o mul- ti-disciplinari: ad esempio, nel Financial Recovery Plan di novembre 2008(15) sono rac- comandate partnership di tipo pubblico-privato per attività R&D nei settori dell’edilizia, dell’automobile e dell’industria. Strumenti normativi per la riduzione dei consumi dei prodotti ICT Diverse normative europee si sono poste come obiettivo la riduzione dei consumi energeti- ci per prodotti ICT. Nel caso della direttiva EuP (Energy-using products)(16), vengono fissa- ti alcuni requisiti di minima per quanto riguarda aspetti legati all’alimentazione dei prodotti ICT o per quanto riguarda i PC. Il regolamento per il programma Energy Star(17), oltre ad assegnare un premio (l’Energy Star) al prodotto più efficiente dal punto di vista energetico, fissa criteri di efficienza energetica per acquisti di prodotti ICT da parte di enti pubblici. Un’altra misura è quella del regolamento Ecolabel(18), che si pone come obiettivo il mi- glioramento dei processi che riguardano i prodotti ICT lungo l’intero ciclo di vita (dalla pro- duzione, all’utilizzo, allo smaltimento), includendo anche aspetti di efficienza energetica. L’Action Plan per i Consumi Sostenibili e le Politiche Industriali Sostenibili(19) mette a di- sposizione un framework di azioni più ampie, in cui rientrano anche le misure citate prima. Infine, alcune norme europee si occupano in particolare dell’impatto ambientale dei pro- dotti ICT a fine vita(20). Problematiche da affrontare in un progetto di risparmio energetico Il tema dell’efficienza energetica presenta problematiche molto complesse, soprattutto quando si vanno a considerate situazioni come quelle delle reti di telecomunicazione o di energia. Se si considera una rete di telefonia mobile, ad esempio, una quota importan- te dei consumi (tipicamente intorno al 30-40%) è dovuta ai condizionatori, necessari per mantenere la temperatura degli apparati di rete entro livelli accettabili. Se la temperatura di soglia non è già al limite di garanzia degli apparati, si può pensare di aumentarla di qual- che grado per ridurre l’uso dei condizionatori su tutta la rete, con un risparmio apparente- mente facile da quantificare. Tuttavia, questa apparente semplicità nasconde una piccola insidia. L’aumento medio della temperatura potrebbe avere un impatto sul tasso di guasto degli apparati, di conseguenza sulla manutenzione e, in ultima analisi, sul consumo ener- getico globale. Non bisogna dimenticare infatti che anche la manutenzione, come qual- siasi attività, ha un suo costo energetico oltre che economico. Questo semplice esempio illustra come il problema energetico debba essere considerato nel suo complesso, con un
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 18 “approccio olistico”, pena il rischio di migliorare una parte del sistema peggiorando il risul- tato finale. Quasi invariabilmente l’introduzione di nuovi prodotti, veicoli o dispositivi che consumano Affinché un nuovo prodotto, sosti- meno energia viene presentata come un miglioramento del consumo energetico comples- tuendo un prodotto di largo consu- mo, possa effettivamente portare sivo. Ma altrettanto invariabilmente non viene presentato il quadro nella sua interezza. Il ad un miglioramento nell’efficien- problema è quindi tener presente che, affinché un nuovo prodotto, sostituendo un pro- za energetica complessiva, occorre considerarne l’intero ciclo di vita dotto di largo consumo, possa effettivamente portare ad un miglioramento nell’efficienza su un periodo di tempo adeguata- energetica complessiva, occorre considerarne l’intero ciclo di vita su un periodo di tempo mente lungo (Life Cycle Energy adeguatamente lungo (Life Cycle Energy Assessment). Non basta che il prodotto “consumi Assessment). meno” durante la fase d’uso, perché tale fase è solo un tassello del mosaico. Occorre poi verificare che un tasso di sostituzione troppo serrato di vecchi prodotti (che potrebbero durare ancora molti anni) con nuovi e più efficienti, non generi sul medio/lungo periodo un’inefficienza complessiva. Infine, è necessario considerare eventuali nuovi usi o comportamenti sociali indotti dal nuovo prodotto, che potrebbero vanificare il miglioramento atteso a causa di un utilizzo più intenso, diffuso o prolungato. Molte delle sfide poste dai progetti di riduzione dei consumi energetici sono collegate alla necessità di questo “approccio olistico”. Alcuni punti che vale la pena evidenziare sono: 1. Necessità di un’analisi energetica completa del sistema da ottimizzare, che richiede spesso competenze multi-disciplinari difficili da reperire in una singola organizzazione o team di progetto. 2. Disponibilità di dati precisi e accurati, preferibilmente derivanti da misure sul campo, per caratterizzare i consumi del sistema e stimarne i margini di miglioramento, non- ché, a posteriori, per verificare l’effetto delle misure di risparmio adottate. 3. Disponibilità di metodi efficaci e completi per la caratterizzazione delle diverse solu- zioni di risparmio energetico e la stima precisa delle riduzioni ottenibili. 4. Complessità della logica e dell’infrastruttura di controllo, che cresce con la complessi- tà del sistema da controllare, fino al punto in cui l’investimento e i tempi richiesti per la realizzazione e l’utilizzo supera i benefici ottenibili. Anche quando l’infrastruttura di controllo risultasse un investimento conveniente sul medio-lungo periodo, il costo iniziale di implementazione potrebbe costituire una barriera all’adozione, in particola- re in periodi di crisi economica, quando l’obiettivo di molte imprese è la riduzione dei costi sul breve-brevissimo periodo a fronte di investimenti minimi. 5. Problema di mantenimento del pregresso. Non è pensabile una sostituzione comples- siva con tecnologie eco-friendly in quanto il costo sarebbe superiore ai benefici conse- guibili in risparmio energetico. 6. Necessità di considerare sempre anche gli aspetti non tecnologici, in particolare quelli legati alla gestione delle risorse umane e all’organizzazione aziendale, che necessa- riamente devono accompagnare le soluzioni tecniche. In particolare, tenere presente che: * In molti casi, la soluzione impone una revisione dei processi e un nuovo “modus operandi” che va a impattare sull’organizzazione e richiede un ripensamento di ruoli e competenze.
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 19 * Molte soluzioni tecnologicamente avanzate, ed estremamente vantaggiose sulla carta, non sono poi utilizzate perché non adeguatamente presentate, supportate, inquadrate in servizi opportuni. CEFRIEL ha sviluppato una propria metodologia per rispondere alle precedenti sfide. Quest’ultima comprende una serie di azioni: • Set up di team di lavoro multi-disciplinari, che coprono a 360 gradi tutte le compe- tenze ICT necessarie, supportati all’occorrenza da specialisti di energetica, termodi- namica, chimica e quant’altro, accessibili grazie al vasto ecosistema si partner e sha- reholders in cui CEFRIEL è inserito. • Metodologie e processi strutturati, il più possibile non invasivi, per la raccolta e l’analisi di tutti i dati necessari alla caratterizzazione dei consumi e alla successiva individuazione delle possibili soluzioni. • Metodi e strumenti appositamente sviluppati per la stima dei benefici economici ottenibili. • Proposte di intervento progressive, che partono da iniziative a basso investimento iniziale - con risparmi sul breve periodo - per giungere, attraverso una roadmap op- portuna, a soluzioni più complesse e costose - che assicurano benefici più consistenti sul medio-lungo periodo - finanziabili anche grazie ai risparmi ottenuti dalle soluzioni sul breve periodo. CEFRIEL ha maturato una vasta esperienza a livello di riorganizzazione di strutture e pro- cessi legati alle soluzioni ICT, e può avvalersi se necessario di esperti di organizzazione aziendale per definire le opportune misure di accompagnamento delle soluzioni tecnolo- giche proposte. Infine, CEFRIEL si concentra su soluzioni di “sistema”, che tipicamente non richiedono la sostituzione dei componenti e dei dispositivi sul campo, ma mirano a coordinarli efficace- mente. Conclusioni Le tecnologie ICT hanno un ruolo fondamentale nel realizzare nuove modalità di “consu- mo intelligente” di energia, e la tendenza è verso una loro graduale adozione in molteplici ambiti. Attualmente le innovazioni più significative e con maggiore impatto sui costi energetici sono quelle che riguardano l’ottimizzazione dei consumi negli edifici e in sistemi complessi (come le reti della distribuzione di energia o di telecomunicazione). Nei diversi ambiti l’ICT gioca sempre un ruolo chiave per quanto riguarda aspetti di Controllo e Misura del consu- mo energetico, Automazione di pratiche che comportano risparmi energetici, Utilizzo di componenti ICT che riducono il consumo energetico dei prodotti, Definizione di standard comuni per la condivisione di informazioni e il riutilizzo di soluzioni. Dall’analisi di alcune prime esperienze, emergono una serie di complessità associate a questi progetti, che richiedono un’attenta valutazione per individuare le criticità di singo- le situazioni. E’ in ogni caso opportuno un Assessment iniziale, a cui far seguire approcci
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 20 molto innovativi, necessari per tenere sotto controllo ambienti complessi caratterizzati da numerose interrelazioni. CEFRIEL ha sviluppato una propria metodologia per valutare i possibili utilizzi dell’ICT per l’efficienza energetica in vari contesti, anche molto diversi tra loro, basata sostanzialmente su una fase di valutazione, seguita dall’individuazione di elementi particolarmente criti- ci con riferimento ai consumi energetici, da simulazioni di possibili soluzioni associate ad analisi di costi e benefici, da raccomandazioni sui possibili interventi. Le proposte di inter- vento nei diversi casi tengono conto sia di benefici immediatamente raggiungibili, a costi contenuti, sia di altri raggiungibili nel medio e lungo termine. Glossario dei termini ACC Adaptive Cruise Control BMS Building Management System CAD Computer Aided Design CCS Carbon Capture Storage CO2 Biossido di carbonio CRT Cathode-ray Tube DSM Demand Side Management EPA Environmental Protection Agency EU European Union FP7 Seventh Research Framework Programme GeSI Global eSustainability Initiative GHG Greenhouse Gases GWP Global Warming Potential ICT4EE ICT for Energy Efficiency ICT PSP ICT Policy Support Program KWh Chilowattora LCD Liquid Crystal Display LED Light Emitting Diode PPM Parti per milione TCP IP Transmission Control Protocol Internet Protocol TWh Terawattora
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 21 Riferimenti bibliografici (1) International Energy Agency, World Economic Outlook, 2008 (2) European Commission, Communication on Mobilising Information and Communica- tion Technologies to facilitate the transition to an energy-efficient, low-carbon economy, COM(2009) 111, 12/03/2009 (3) Gesi, SMART 2020, Enabling the low carbon economy in the information age, 2008 (4) EICTA, High Tech: Low Carbon The role of the European digital technology industry in tackling climate change, April 2008 (5) Williams, E., Energy Intensity of Computer manufacturing: hybrid assessment combi- ning process and economic input-output methods, United Nations University, Tokyo, 2005 (6) Etno, WWF, Saving the climate @ the speed of light, 2008 (7) Consumer Electronics Association, The energy and greenhouse gas emissions impact of telecommuting and e-commerce, TIAX, July 2007 (8) European Commission, DG Information Society Media, ICT for Energy Efficiency, Ad- Hoc Advisory Group Report, 24/10/2008 (9) WWF, The potential global CO2 reductions from ICT use, 2008 (10) European Technology Platform SmartGrids, Strategic Deployment Document for Eu- rope’s Electricity Networks of the Future, September 2008 (11) Bio Intelligence Service, Impacts of ICT on Energy Efficiency, September 2008 (12) European Commission, 20 20 by 2020. Europe’s climate change opportunity, COM(2008) 30, 23/1/2008 (13) European Commission, Communication on Mobilising Information and Communica- tion Technologies to facilitate the transition to an energy-efficient, low-carbon economy, COM(2009) 111, 12/03/2009 (14) European Commission, Commission Recommendation on Mobilising Information and Communications Technologies to facilitate the transition to an energy-efficient, low-car- bon economy, 09/10/2009 (15) http://ec.europa.eu/economy_finance/thematic_articles/article13502_en.htm (16) European Parliament and UE Council, Directive 2005/32/EC (17) European Parliament and UE Council, Regulation (EC) N° 106/2008, 15/1/2008 (18) European Parliament and UE Council, Regulation (EC) No 1980/2000 , 17/7/2000 (19) European Commission, Communication on the Sustainable Consumption and Produc- tion and Sustainable Industrial Policy Action Plan, COM(2008) 397, 16/7/2008 (20) European Parliament and UE Council, Directive 2002/95/EC and Directive 2002/96/EC
    • IL RUOLO DELL’ICT PER L’EFFICIENZA ENERGETICA | 22 Autori Il documento “Il Ruolo dell’ICT per l’Efficienza Energetica” è stato realizzato da Elena Va- ciago e Diego Ragazzi, con i contributi di Glauco Bigini e Alessandro Corrente. © CEFRIEL, Milano 19 Gennaio 2010 La presente pubblicazione è tutelata da una licenza Creative Commons (http://creative- commons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/legalcode.it) con le seguenti restrizioni: • Attribuzione — Si deve attribuire la paternità dell’opera nei modi indicati dall’autore o da chi ti ha dato l’opera in licenza e in modo tale da non suggerire che essi avallino te o il modo in cui tu usi l’opera. • Non commerciale — Non si può usare quest’opera per fini commerciali. • Non opere derivate — Non si può alterare o trasformare quest’opera, nè usarla per crearne un’altra. Le citazioni riportate provenienti da altre fonti espressamente menzionate rimangono di proprietà dei rispettivi autori e/o proprietari. I marchi registrati citati nel documento appartengono ai legittimi proprietari.
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