UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE

                           FACOLTA’ DI INGEGNERIA




     Tesi di Laurea Specialistic...
1.      INTRODUZIONE ........................................................................................................
5.1.1.       Il DBMS ........................................................................................................
1. INTRODUZIONE
L’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili rappresenta una esigenza sia per i Paesi industrializzati
c...
attraverso un meccanismo di mercato che prevede la cessione dei cosiddetti “Certificati Verdi”
(CV). Si tratta di titoli a...
Per raggiungere questi obiettivi, il Protocollo di Kyoto propone una serie di provvedimenti:

   • rafforzare o istituire ...
1.3.        Obiettivo

In considerazione a quanto analizzato nel paragrafo precedente, appare evidente la necessità di
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2. LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI
In questo capitolo verranno analizzate quelle che sono le fonti energetiche rinnovabil...
nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano quot;impianti di produzione idroelettrici fluenti,
eolici, geotermici, f...
ceneri pesanti delle centrali termoelettriche a carbone, nelle quali si concentrano molti elementi
pesanti.
Tutto questo f...
apprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in località calde (tropicali), sebbene in
generale le centrali...
Esse sono principalmente:
   • sole: energia solare;
   • vento: energia eolica;
   • acqua: energia idroelettrica intesa ...
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  collettore solare ci sono tubi i...
2.3.1.2.            Solare termodinamico
Ci sono fondamentalmente tre tipi di impianti che producono energia elettrica att...
Fig. 2.3: principio di funzionamento del parabolic trough



• solar tower (o CRS – Central Receiver System): l’impianto è...
2.3.2.         Fotovoltaico
Sono impianti che sfruttano l’energia solare (fotoni) convertendola direttamente in energia el...
Fig. 2.5: principio di funzionamento di una cella fotovoltaica



Esistono attualmente tre tipi principali di celle fotovo...
fotovoltaiche, progettate o in costruzione, includono la centrale elettrica quot;Girrasolquot; (da 62 MW) ed
il quot;Parco...
Le diverse tipologie di aerogeneratore si differenziano sostanzialmente, indipendentemente dalla
taglia e dunque dalle dim...
La conversione energetica avviene principalmente attraverso processi termochimici e biochimici.
I processi termochimici so...
2.3.5.          Maree, moto ondoso e correnti
La marea è il ritmico alzarsi (flusso) ed abbassarsi (riflusso) del livello ...
La temperatura superficiale tipica è nel range di 22-27 C, mentre la tipica temperatura dell’acqua
profonda è di circa 4 C...
3. LE SCELTE PROGETTUALI
In questo capitolo vengono analizzate le varie tecnologie informatiche attualmente disponibili pe...
la maggior parte degli studiosi di DSS, il processo decisionale può essere rappresentato con il
modello proposto da Simon ...
Ne consegue quindi la seguente definizione:

    un Decision Support Sistem è un sistema software che mette a disposizione...
un DSS, sia in base alle decisioni che sono tenuti a prendere. E’ proprio quest’ ultimo aspetto che
deve essere analizzato...
3.1.3.         Componenti di un DSS
Nell’ambito degli studi svolti su DSS esistono diverse opinioni ed approcci su quali s...
risultato accettabile al pari dei DBMS e nella pratica si seguono diversi approcci,
               ancora lontani dall’ess...
cielo che copre una località con le relative stelle, galassie e costellazioni. Inoltre in Google Earth è
presente anche un...
Esistono tre modalità di navigazione:

   1. in volo: immettendo la località desiderata il programma vola sul punto selezi...
-   strumenti di disegno per annotazioni più dettagliate;
           -   utilità di importazione dati, lettura di punti di...
alcuni aspetti del comportamento dell’applicazione”. Successivamente le API sono state rese
disponibili oltre che per la p...
SQL Server™ 2008 indirizza questi requisiti sviluppando l’infrastruttura introdotta con SQL Server
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Sul fronte dell’affidabilità SQL Server 2008 migliora le caratteristiche di SQL Server 2005 su
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L’integrazione con Visual Studio 2008 rappresenta una svolta per lo sviluppo in ambiente .Net, in
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  1. 1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE FACOLTA’ DI INGEGNERIA Tesi di Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI UN DECISION SUPPORT SYSTEM (DSS) DI AUSILIO ALLA SCELTA DELLE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILI Ill.mo Professore: Laureando: Maurizio FERMEGLIA Andrea PICO ANNO ACCADEMICO 2007 - 2008
  2. 2. 1. INTRODUZIONE ................................................................................................................................................... 1 1.1. IL PROTOCOLLO DI KYOTO ............................................................................................................................... 2 1.2. MOTIVAZIONI DELLA TESI ................................................................................................................................ 3 1.3. OBIETTIVO ....................................................................................................................................................... 4 1.4. LO STATO DELL’ARTE....................................................................................................................................... 4 2. LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI..................................................................................................... 5 2.1.1. La termovalorizzazione............................................................................................................................... 6 2.1.2. L’energia nucleare...................................................................................................................................... 6 2.2. FONTI RINNOVABILI CLASSICHE........................................................................................................................ 7 2.3. LE NUOVE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE ..................................................................................................... 8 2.3.1. Energia solare ............................................................................................................................................ 9 2.3.2. Fotovoltaico.............................................................................................................................................. 13 2.3.3. Eolico........................................................................................................................................................ 15 2.3.4. Biomassa................................................................................................................................................... 16 2.3.5. Maree, moto ondoso e correnti ................................................................................................................. 18 3. LE SCELTE PROGETTUALI ............................................................................................................................ 20 3.1. IL DECISION SUPPORT SYSTEM....................................................................................................................... 20 3.1.1. Definizione di un DSS ............................................................................................................................... 21 3.1.2. Utilità e scopi di un DSS........................................................................................................................... 22 3.1.3. Componenti di un DSS .............................................................................................................................. 24 3.2. GOOGLE EARTH.............................................................................................................................................. 25 3.2.1. Le versioni di Google Earth...................................................................................................................... 27 3.2.2. Google Earth COM API ........................................................................................................................... 28 3.3. SQL SERVER 2008.......................................................................................................................................... 29 3.3.1. Le novità di MS SQL Server 2008............................................................................................................. 29 3.4. AMBIENTE DI SVILUPPO .................................................................................................................................. 39 3.4.1. Visual studio 2008 .................................................................................................................................... 39 4. PROGETTO DEL DSS......................................................................................................................................... 41 4.1. IL PROGETTO IN DETTAGLIO ........................................................................................................................... 41 4.1.1. Vincoli di progetto .................................................................................................................................... 42 4.1.2. Progetto del Database .............................................................................................................................. 42 4.1.3. Classi e metodi.......................................................................................................................................... 52 4.1.4. L’applicativo............................................................................................................................................. 55 4.2. I MODELLI DI CALCOLO .................................................................................................................................. 56 4.2.1. Modello eolico medio annuo..................................................................................................................... 56 4.2.2. Modello fotovoltaico medio annuo ........................................................................................................... 61 5. L’IMPLEMENTAZIONE E LE INTERFACCE............................................................................................... 66 5.1. L’IMPLEMENTAZIONE ..................................................................................................................................... 66
  3. 3. 5.1.1. Il DBMS .................................................................................................................................................... 66 5.1.2. Il Web Service ........................................................................................................................................... 68 5.1.3. La libreria Utilità...................................................................................................................................... 69 5.1.4. La libreria LibrerieGE.............................................................................................................................. 69 5.1.5. L’applicativo............................................................................................................................................. 71 5.2. L’INTERFACCIA: UN APPLICATIVO DEMO ........................................................................................................ 73 6. CONCLUSIONI .................................................................................................................................................... 77 6.1. RISULTATI OTTENUTI...................................................................................................................................... 77 6.2. LAVORO SVOLTO ............................................................................................................................................ 78 6.3. SVILUPPI FUTURI ............................................................................................................................................ 78 7. BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................................... 80 7.1. RISORSE ON-LINE ........................................................................................................................................... 80
  4. 4. 1. INTRODUZIONE L’utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili rappresenta una esigenza sia per i Paesi industrializzati che per quelli in via di sviluppo. I primi necessitano, nel breve periodo, di un uso più sostenibile delle risorse, di una riduzione delle emissioni di gas serra e dell’inquinamento atmosferico, di una diversificazione del mercato energetico e di una sicurezza di approvvigionamento energetico. Per i Paesi in via di sviluppo, le energie rinnovabili rappresentano una concreta opportunità di sviluppo sostenibile e di accesso all’energia in aree remote. In particolar modo, l’Unione Europea (UE) mira ad aumentare l’uso delle risorse rinnovabili per limitare la dipendenza dalle fonti fossili convenzionali e allo stesso tempo far fronte ai pressanti problemi di carattere ambientale che sono generati dal loro utilizzo. A conferma di ciò nella Direttiva 2001/77/CE “Promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili”, viene posto come traguardo il soddisfacimento, entro il 2010, di una quota pari al 12% del consumo interno lordo di energia e al 22% di quello dell’energia elettrica, attraverso l’utilizzo di fonti rinnovabili. Per ottenere questi risultati nella direttiva sono indicati degli obiettivi differenziati per ogni singolo Stato membro e l’Italia si è prefissa di raggiungere, entro il 2010, una quota pari al 22% della produzione elettrica nazionale. Il Decreto Legislativo del 29 dicembre 2003 n. 387 recepisce la Direttiva 2001/77/CE e introduce una serie di misure volte a superare i problemi connessi al mercato delle diverse fonti di Energia Rinnovabile. Nel 2003 in Italia la produzione lorda di energia elettrica da impianti alimentati da fonti rinnovabili ha raggiunto il valore di 47.971 GWh: il contributo maggiore è venuto dalla produzione idroelettrica, pari a 36.674 GWh, seguito dalla produzione geotermica (5.340 GWh), biomasse (compresi i rifiuti, 4.493 GWh) ed eolica (1.458 GWh). Complessivamente la quota percentuale di energia elettrica prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili ha raggiunto il 16,3%. Il sistema di promozione dell'energia rinnovabile in Italia, inizialmente incentivato con il provvedimento noto come CIP6, è stato profondamente riformato con il decreto legislativo 79/99, che ha introdotto l’obbligo per le imprese che producono o importano elettricità da fonti fossili a immettere in rete una quota prodotta da impianti nuovi o ripotenziati alimentati da fonti di energia rinnovabili. Tale quota era stata fissata inizialmente al 2% dell’energia eccedente i 100 GWh. Successivamente, con il decreto n. 387 si è stabilito di incrementarla annualmente dello 0,35% fino al 2006. Tutti gli operatori soggetti all’obbligo possono provvedere autonomamente alla produzione della quota di energia rinnovabile che devono immettere in rete, o comperare tale quota da terzi 1
  5. 5. attraverso un meccanismo di mercato che prevede la cessione dei cosiddetti “Certificati Verdi” (CV). Si tratta di titoli attribuibili annualmente dal GRTN (Gestore Rete Trasmissione Nazionale) all’energia prodotta da fonti rinnovabili. Tali titoli hanno una taglia di 100 MWh e possono essere vantaggiosamente negoziati, tramite contratti bilaterali tra detentori di CV e gli operatori soggetti all’obbligo o nella piattaforma di negoziazione nel GME (Gestore Mercato Elettrico). Per i Certificati Verdi esiste un mercato secondario dove le banche li scambiano “pronti contro termine” con le imprese che hanno eccedenza (o viceversa) per avere le quote previste dalla legge in sede di chiusura di bilancio. Attualmente il mercato non è regolamentato e molto trasparente e quindi le operazioni si possono chiudere quasi esclusivamente con banche straniere, le quali hanno piattaforme attrezzate per poter prezzare questi prodotti abbastanza particolari. 1.1. Il protocollo di Kyoto Il Protocollo di Kyoto è un accordo internazionale sull'ambiente negoziato a Kyoto nel dicembre 1997 da oltre 160 paesi durante la Conferenza delle parti (COP3) della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (UNFCCC) ed il riscaldamento globale. Il Protocollo di Kyoto è entrato in vigore il 16 febbraio 2005, dopo la ratifica da parte della Russia. Tra i paesi non aderenti figurano gli Stati Uniti, l'Australia, la Cina e l'India. Dal negoziato sono stati esclusi i paesi in via di sviluppo, per evitare di ostacolare la loro crescita economica. Il Protocollo di Kyoto impegna i paesi industrializzati e quelli a economia in transizione (i paesi dell'Est europeo) a ridurre complessivamente del 5,2% le principali emissioni antropogeniche di gas ad effetto serra (biossido di carbonio CO2, metano CH4, protossido di azoto N2O, idrofluorocarburi HFC, perfluorocarburi PFC, esafloruro di zolfo SF6) entro il 2010 e, più precisamente, nel periodo compreso tra il 2008 e il 2012. Il Protocollo di Kyoto prevede impegni di riduzione differenziati da paese a paese: per i paesi membri dell'Unione Europea nel loro insieme la riduzione dovrà essere pari all'8% (per l'Italia l'obiettivo è la riduzione del 6,5% delle emissioni), per gli Stati Uniti al 7%, per il Giappone al 6%. L'anno di riferimento per la riduzione delle emissioni di anidride carbonica, metano e protossido di azoto è il 1990, mentre per idrofluorocarburi, perfluorocarburi, esafloruro di zolfo è il 1995. 2
  6. 6. Per raggiungere questi obiettivi, il Protocollo di Kyoto propone una serie di provvedimenti: • rafforzare o istituire politiche nazionali di riduzione delle emissioni (sviluppo di fonti di energia rinnovabili, miglioramento dell'efficienza energetica, promozione di forme di agricoltura sostenibili, ecc.); • cooperare con gli altri stati aderenti al Protocollo (scambio di informazioni ed esperienze, coordinamento delle politiche nazionali a scopo di efficienza attraverso meccanismi di cooperazione, quali i diritti di emissione, l'attuazione congiunta e il meccanismo di sviluppo pulito). 1.2. Motivazioni della tesi La finalità di ridurre le emissioni dei gas serra in funzione delle scadenze fissate dagli obiettivi mondiali e comunitari attraverso l'aumento dell'efficienza nel settore elettrico, la sicurezza, la diversificazione e l'economia degli approvvigionamenti, la riduzione dei consumi energetici e l'incremento della produzione di energia da fonti rinnovabili analizzato nel paragrafo precedente, fa risultare evidente il grande interesse scientifico ed economico che le fonti energetiche rinnovabili costituiranno nel breve e medio periodo. Grazie anche ai contributi governativi cui possono beneficiare non solo i soggetti pubblici o le imprese ma anche i soggetti privati, questi tipi di fonti energetiche stanno destando in maniera sempre maggiore l’interesse di un pubblico che è sempre più vasto ed eterogeneo. Spesso questi potenziali utilizzatori pur avendo a disposizione risorse in termini sia economici che di spazi necessari alla realizzazione degli impianti non prendono in considerazione l’investimento perché non sono in grado di valutarne i benefici economici, mentre il conseguente incremento di operatori del settore non sempre garantisce una informazione corretta e completa in quanto alcuni di questi operatori potrebbero non essere in grado di esprimere dei giudizi completamente obiettivi circa la possibile produzione in termini energetici (e quindi i relativi ritorni economici) che ne può derivare dall’adozione di una fonte di energia piuttosto che un'altra, creando così una possibile confusione nonché false aspettative nei loro interlocutori. 3
  7. 7. 1.3. Obiettivo In considerazione a quanto analizzato nel paragrafo precedente, appare evidente la necessità di avere a disposizione uno strumento in grado di fornire dei dati oggettivi circa la possibile produzione energetica delle varie fonti in funzione di un dato territorio, tale strumento deve essere di facile uso e presentare una interfaccia intuitiva proprio perché la fascia dei possibili utilizzatori è molto vasta e diversa anche dal punto di vista delle competenze. Lo strumento deve inoltre essere in grado di fornire dei valori energetici riferiti a più fonti rinnovabili, in modo tale che l’utente possa avere a disposizione la più ampia visione possibile per poter decidere nel modo migliore dove concentrare i suoi possibili investimenti economici. Per ultimo, tale strumento deve essere aperto, nel senso che deve prevedere la possibilità di integrare e quindi fornire in futuro i valori anche di quelle fonti rinnovabili che oggi non vengono prese in considerazione per esempio perché la tecnologia non permette ancora un loro sfruttamento efficace ed efficiente oppure perché tali fonti non si conoscono ancora. Ed è proprio in quest’ottica che si colloca il Decision Support System di ausilio alla scelta delle fonti di energia rinnovabile. 1.4. Lo stato dell’arte Proprio perché il settore delle fonti energetiche rinnovabili costituisce un settore nuovo, non ci sono ancora degli strumenti che permettono di calcolare l’energia che queste fonti sono in grado di fornire, ovvero là dove esistono tali strumenti sono in grado di analizzare una sola fonte energetica e spesso con un solo modello di calcolo. Inoltre molti applicativi non prevedono la possibilità di integrare altre fonti energetiche, oppure presentano delle interfacce poco intuitive se non addirittura criptiche oppure troppo specialistiche che non sono utilizzabili dagli utenti più comuni. In questo capitolo si è analizzato per grandi linee la situazione delle fonti energetiche rinnovabili ed accennato alle direttive europee e mondiali che le caratterizzano. Da esse ne è scaturita la motivazione che ha portato a scegliere di realizzare questo lavoro e ci si è posti gli obiettivi in funzione di tali motivazioni e dello stato dell’arte degli applicativi disponibili. Nel capitolo successivo verranno analizzate con più dettaglio le varie fonti di energia rinnovabile. 4
  8. 8. 2. LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI In questo capitolo verranno analizzate quelle che sono le fonti energetiche rinnovabili che possono venire sfruttate ai giorni nostri. Con il termine “fonti di energia rinnovabili” si identificano quelle risorse del patrimonio naturale che hanno la capacità di riprodursi e rinnovarsi in un tempo minore di quello in cui vengono consumate e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Di conseguenza sono generalmente considerate quot;fonti di energia rinnovabilequot; il sole, il vento, il mare, il calore della Terra, ovvero quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro, mentre quelle quot;non rinnovabiliquot; sono ad esempio le fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale. La classificazione delle diverse fonti è comunque soggetta a molti fattori, non necessariamente scientifici, creando disuniformità di classificazione. In particolare si possono avere le seguenti ulteriori suddivisioni: • energia sostenibile, termine con il quale si identifica una modalità di produzione ed uso dell'energia che permette uno sviluppo sostenibile; comprende dunque anche l'aspetto dell'efficienza degli usi energetici; • fonti alternative di energia, che sono tutte quelle fonti diverse dagli idrocarburi, cioè fonti non fossili. Secondo la normativa italiana vengono considerate rinnovabili le seguenti fonti1: • il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici. Un altra distinzione che spesso viene fatta è quella tra fonti rinnovabili quot;classichequot; (essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili quot;nuovequot; (anche dette quot;NFERquot;), tra cui vengono generalmente incluse l'energia solare, eolica e da biomassa. Nell'ambito della produzione di energia elettrica le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in quot;fonti programmabiliquot; e quot;fonti non programmabili” a seconda che possano essere programmate in base alla richiesta di energia oppure meno. Secondo la definizione del Gestore Servizi Elettrici (GSE, conosciuto anche come GRTN), nel primo gruppo rientrano quot;impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o residuiquot;, mentre 1 DL 16 marzo 1999, n.79, art. 2,15 GSE-GRTN: quot;Normativa di riferimentoquot;, elenco norme di riferimento. 5
  9. 9. nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano quot;impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogasquot;2. Un particolare punto di vista considera per estensione anche risparmio energetico ed efficienza energetica come quot;fonti rinnovabiliquot;, sebbene a rigore tali tematiche facciano parte dell'utilizzo razionale dell'energia, e non della sua produzione. Questi due aspetti, legati più all’uso che alla produzione, vengono alle volte classificati fra le energie sostenibili. Fra le fonti di energia rinnovabili che verranno descritte nel seguito, ci sono due particolari fonti che meritano una menzione a parte; esse sono la termovalorizzazione e l’energia nucleare. 2.1.1. La termovalorizzazione Per termovalorizzazione si intende l'incenerimento dei rifiuti. Tale forma di energia in Italia viene considerata totalmente rinnovabile (in deroga alle direttive europee in materia), mentre la UE considera quot;rinnovabilequot; solo la parte organica dei rifiuti (ovvero gli scarti biodegrabili)3. Fonte rinnovabile, per la UE, significa quindi riproducibile dal sole attraverso la fotosintesi e la catena trofica. Tale posizione è condivisa da gran parte dei movimenti ambientalisti, per i quali deve essere scartata da tale computo l'energia prodotta dai rifiuti solidi urbani, in quanto questi sono prodotti anche con materie prime fossili o prodotti sintetici non biodegradabili. La sola parte organica dei rifiuti sarebbe dunque da considerarsi realmente quot;rinnovabilequot;. 2.1.2. L’energia nucleare Sebbene quot;non fossilequot;, l'energia nucleare non è tradizionalmente considerata rinnovabile. Infatti per quanto riguarda l'energia nucleare da fissione e il ciclo di reazione che si basa sull'uranio 235 come combustibile (ovvero il ciclo quasi esclusivamente sfruttato allo stato attuale), il suo utilizzo dipende comunque da riserve limitate di materiali. L'uranio-235 infatti costituisce solo lo 0,7% del totale dell'uranio presente in natura, e in base alle riserve di uranio fino ad oggi accertate si prevede che al consumo attuale (ma a prezzi di estrazione via via sempre più elevati), la disponibilità sia di circa 200 anni. In realtà si conoscono almeno altri 150 minerali contenenti uranio in percentuali ritenute sfruttabili commercialmente, e solo alcuni di questi vengono attualmente utilizzati (uraninite, pechblenda, autunite, carnotite). Và inoltre ricordato che l’uranio è presente in tutte le acque salmastre e nelle 2 Fonte GSE. 3 Gazzetta ufficiale dell'Unione Europea IT 27.3.2004. 6
  10. 10. ceneri pesanti delle centrali termoelettriche a carbone, nelle quali si concentrano molti elementi pesanti. Tutto questo fa si che si possa affermare che questa fonte di energia sia pressoché inesauribile, tuttavia il costo di estrazione di questo tipo di uranio fa sì che sia più alto di quanto se ne possa ricavare in termini di energia. Sono peraltro ormai noti da svariati decenni (ma finora di limitato utilizzo per problemi tecnici e di sicurezza) cicli di reazione nucleare quot;autofertilizzantequot; che, sfruttando il più abbondante uranio-238 (più del 99% del totale), promettono di prolungare la durata delle riserve di minerale. Analogo discorso può essere fatto a proposito dell'uso del torio-232, combustibile nucleare naturale più abbondante dell'uranio che sarebbe utilizzabile sia in reattori tradizionali che in quelli autofertilizzanti. In prospettiva più lontana è anche allo studio lo sfruttamento dell'energia nucleare da fusione nel ciclo del deuterio e trizio: prodotta a partire da elementi in pratica inesauribili in natura, è pertanto anche da considerarsi energia rinnovabile secondo la definizione data sopra. Infine, una argomentazione per avallare non tanto la quot;rinnovabilitàquot; quanto la quot;sostenibilitàquot; dell'energia nucleare è la mancata produzione di anidride carbonica durante il processo di fissione nelle centrali nucleari. Viene tuttavia evidenziato che lo scavo del minerale, la sua raffinazione, l'arricchimento, il riprocessamento e lo stoccaggio delle scorie radioattive comportano comunque elevati consumi energetici (e quindi una certa produzione di CO2) di difficile quantificazione. Prendendo dunque in considerazione tutta la filiera produttiva questa argomentazione viene parzialmente meno, anche se la quantità unitaria di CO2 per kWh prodotto immessa nell’ambiente dal ciclo produttivo è comunque nettamente inferiore rispetto a quella di fonti rinnovabili come solare ed eolico. 2.2. Fonti rinnovabili classiche Le fonti rinnovabili generalmente dette quot;classichequot; sono quelle che vengono sfruttate per la produzione di energia elettrica fin dall'inizio dell'età industriale. Le prospettive di uso futuro dipendono dall'esplorazione delle risorse potenziali disponibili, in particolare nei paesi in via di sviluppo e dalle richieste in relazione all'ambiente e all'accettazione sociale. Tra le più antiche si trovano certamente le centrali idroelettriche, che hanno il vantaggio di avere lunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni). Inoltre le centrali idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. Tuttavia si è scoperto che le emissioni sono 7
  11. 11. apprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in località calde (tropicali), sebbene in generale le centrali idroelettriche producano molte meno emissioni nel loro quot;ciclo vitalequot; rispetto agli altri tipi di produzione di energia. Altre critiche dirette alle grosse centrali idroelettriche a bacino includono lo spostamento degli abitanti delle zone in cui si decide di fare gli invasi necessari alla raccolta dell'acqua e il rilascio di grosse quantità di biossido di carbonio durante la loro costruzione e l'allagamento della riserva. L'energia prodotta da fonte idroelettrica, che ebbe un ruolo fondamentale durante la crescita delle reti elettriche nel XIX e nel XX secolo, sta vivendo una rinascita della ricerca nel XXI secolo. Le aree con più elevata crescita nell'idroelettrico sono le economie asiatiche in forte crescita, con la Cina in testa; tuttavia anche altre nazioni asiatiche stanno installando molte centrali di questo tipo. Questa crescita è guidata dai crescenti costi energetici e il desiderio diffuso di generazione energetica quot;in casaquot;, pulita, rinnovabile ed economica. Un altro tipo di centrali sono le centrali geotermiche, che possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico di base. Nel mondo la capacità produttiva potenziale stimata per la generazione geotermica è di 85 GW per i prossimi 30 anni. Tuttavia l'energia geotermica è accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che includono gli Stati Uniti, l'America centrale, l'Indonesia, l'Africa orientale, le Filippine e l'Italia. Il costo dell'energia geotermica è diminuito drasticamente rispetto ai sistemi costruiti negli anni '70. La generazione di calore per il riscaldamento geotermico può essere competitiva in molti paesi in grado di produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa è a una temperatura più bassa. Qui di seguito verranno analizzate le nuove fonti energetiche rinnovabili, alcune delle quali interessano in prima persona l’obiettivo di questo lavoro. 2.3. Le nuove fonti di energia rinnovabile In questo insieme fanno parte quelle fonti energetiche il cui sfruttamento ha avuto inizio in tempi recenti grazie anche allo sviluppo di nuove tecnologie che permettono il loro sfruttamento. 8
  12. 12. Esse sono principalmente: • sole: energia solare; • vento: energia eolica; • acqua: energia idroelettrica intesa come energia marina (maree e moto ondoso); • terra: energia geotermica; • gas: biomasse. Il mercato delle tecnologie riguardanti le NFER è forte in crescita principalmente in paesi come la Germania, la Spagna, gli Stati Uniti e il Giappone. La sfida è quella di allargare le basi di mercato per una crescita continuativa in tutto il mondo. 2.3.1. Energia solare La conversione della energia della radiazione solare in calore è uno dei modi più conosciuti e sfruttati per utilizzare l’energia solare. I parametri chiave per il progetto di un impianto solare sono la temperatura e la porzione di energia utilizzabile, determinate per la maggior parte dalla latitudine dell’impianto (da cui dipende la concentrazione della radiazione solare) e dalle caratteristiche della superficie assorbente. La radiazione solare può essere sfruttata direttamente o indirettamente. Nel primo caso l’energia può essere impiegata per il riscaldamento e il condizionamento degli ambienti e per il riscaldamento dell’acqua (in abitazioni, strutture sportive, ecc.), e l’impianto si definisce Termico. Nel secondo caso il calore viene sfruttato in cicli termodinamici che consentono produzione di elettricità da immettere direttamente nella rete, e si parla di impianti termodinamici. 2.3.1.1. Solare termico Il funzionamento è relativamente semplice e si basa sulla capacità che hanno i corpi neri di assorbire calore. • Riscaldamento dell’acqua: la superficie annerita di una lastra metallica (collettore solare) esposta al sole assorbe calore e lo cede all’acqua che viene fatta circolare all’interno di tubi a contatto con il collettore, che cede quindi il calore assorbito al fluido riscaldandolo. Quindi l’acqua viene inviata ad un serbatoio di stoccaggio ed è pronta per essere impiegata come acqua calda nell’ambiente domestico; 9
  13. 13. • riscaldamento dell’aria: ha un funzionamento analogo al precedente. A contatto con il collettore solare ci sono tubi in cui viene inviato un flusso di aria proveniente dall’interno dell’abitazione. L’aria si riscalda a contatto con la superficie del collettore, e quindi in parte viene inviata direttamente nell’abitazione, in parte ad un serbatoio di stoccaggio per il riscaldamento notturno. Fig. 2.1: principio di funzionamento del solare termico 10
  14. 14. 2.3.1.2. Solare termodinamico Ci sono fondamentalmente tre tipi di impianti che producono energia elettrica attraverso cicli termodinamici lavorando a medie o alte temperature: • parabolic dish (specchi parabolici): la superficie riflettente è costituita da un disco a sezione parabolica mobile, che insegue su due assi la radiazione solare concentrandola nel punto focale, in cui è posto un collettore termico. Il calore immagazzinato dal collettore alimenta direttamente un motore (motore Stirling), grazie al quale si ottiene la trasformazione in energia elettrica. Il rendimento di questo motore può raggiungere anche il 40% e permette di usare direttamente la radiazione senza ulteriori perdite di calore, però questi impianti sono molto costosi e difficili da gestire; Fig. 2.2: principio di funzionamento del parabolic dish • parabolic trough (Specchi semicilindrici lineari a sezione parabolica): sono costituiti da semi-cilindri a sezione parabolica, che inseguono la radiazione ruotando solo attorno al loro asse e la concentrano nel fuoco che si sviluppa linearmente. Il collettore è quindi lineare, ed al suo interno viene fatto circolare il fluido che costituisce lo scambiatore primario. Il fluido primario cede poi il calore ad un fluido secondario (generalmente acqua) collegato al gruppo turbina-alternatore, che trasforma l’energia termica in elettrica. Questi collettori vengono disposti sul terreno in file parallele, pertanto richiedono grandi spazi aperti, ed inoltre possono ruotare solo intorno al loro asse; 11
  15. 15. Fig. 2.3: principio di funzionamento del parabolic trough • solar tower (o CRS – Central Receiver System): l’impianto è costituito da numerosi specchi, detti eliostati, che concentrano la radiazione in uno stesso punto. Il ricevitore si trova in cima ad una torre (da cui il nome “torri solari”) ed al suo interno viene fatto scorrere il fluido primario che assorbe il calore. Come nel caso precedente c’è uno scambiatore secondario (generalmente acqua) collegato al gruppo turbina-alternatore che trasforma l’energia termica in elettrica. Questi sono gli impianti che lavorano alle più alte temperature. Le perdite energetiche più importanti sono dovute a perdite ottiche e perdite collegate al calore radiante. Fig. 2.4: principio di funzionamento delle solar tower 12
  16. 16. 2.3.2. Fotovoltaico Sono impianti che sfruttano l’energia solare (fotoni) convertendola direttamente in energia elettrica. Gli impianti sono “modulari”: l’unità fondamentale è detta cella fotovoltaica, generalmente di forma quadrata e superficie di 100 cm2, funzionante come una batteria. Le celle sono raggruppate in elementi commerciali unitari detti moduli (mediamente hanno una superficie di 0,5 m2), che una volta collegati prima in serie (stringhe) e poi in parallelo danno luogo al generatore fotovoltaico. I moduli montati su strutture di sostegno sono detti pannelli, vengono orientati lungo l’asse Est-Ovest e inseguono il moto apparente del sole ruotando attorno al loro asse. La produzione di energia elettrica sotto forma di corrente continua avviene nella cella fotovoltaica che può essere descritta come un “foglio” di spessore molto piccolo, generalmente di silicio, le cui proprietà elettriche vengono modificate tramite l’impiego di sostanze “droganti”, che si inseriscono tra gli atomi di silicio modificandone la struttura chimica e di conseguenza il “comportamento elettrico”. La faccia esposta al raggio solare viene drogata generalmente con piccole quantità di fosforo, mentre la faccia opposta viene drogata con atomi di boro. Questa procedura permette di realizzare in uno spessore piccolissimo (0,25 mm – 0,35 mm) una vasta superficie di contatto (detta ‘giunzione’) tra due strati (le due facce del foglio) aventi potenziale elettrico diverso: permette cioè di generare una differenza di potenziale fra le due facce esterne del foglio. La zona compresa tra le due facce (e quindi la giunzione) diventa sede di un forte campo elettrico. A questo punto, quando la parte esterna (cioè esposta alla radiazione solare) della cella fotovoltaica viene colpita da un fotone si genera un flusso di elettroni, e quando la cella è collegata ad un utilizzatore queste cariche danno luogo ad una circolazione di corrente elettrica. La corrente elettrica aumenta all’aumentare della radiazione incidente. Alle nostre latitudini, ad una temperatura di 25°C, una cella fotovoltaica di 100 cm2 produce una potenza di picco pari a 1,5 Wp. Va tenuto presente che la cella fotovoltaica assorbe solo quei fotoni aventi una energia superiore ad un valore minimo. Anche se la ricerca scientifica in questo settore sta lavorando molto sia sull’aumento dell’efficienza della conversione (il rendimento di conversione della cella fotovoltaica è circa 12% - 17%) sia sulla ricerca di materiali meno costosi, questi impianti che sfruttano una fonte energetica inesauribile sono estremamente promettenti. 13
  17. 17. Fig. 2.5: principio di funzionamento di una cella fotovoltaica Esistono attualmente tre tipi principali di celle fotovoltaiche: 1. celle in silicio amorfo, il cui termine si riferisce alla struttura non cristallina degli atomi di silicio. Il rendimento è inferiore a quello del silicio cristallino e, tipicamente, varia tra 5% e 10%. L’energia prodotta per Watt picco installato è maggiore confrontata con i moduli di silicio cristallino nel caso di zone con bassa insolazione; 2. celle in silicio monocristallino, che sono realizzate utilizzando un unico grande monocristallo. Grazie a questo metodo di produzione si hanno celle solari a disco, ognuna fatta da un unico cristallo di silicio. Le dimensioni standard sono 10 x 10 cm. Le celle solari in silicio monocristallino tipicamente hanno un rendimento tra il 16% e il 18%; 3. celle in silicio policristallino/multicristallino, le quali sono realizzate con molteplici cristalli di silicio. Siccome i bordi del cristallo potrebbero impedire il flusso di elettroni, le celle di silicio multicristallino sono solitamente meno efficienti rispetto a quelle di silicio monocristallino. La resa varia tipicamente tra il 14% e il 16%. La maggior parte delle celle solari di silicio policristallino è di colore blu. Negli anni '80 e nei primi anni '90 la maggior parte dei moduli fotovoltaici fornivano energia elettrica soltanto per le regioni isolate (non raggiungibili dalla rete elettrica), ma circa dal 1995 gli sforzi industriali si sono concentrati in modo considerevole sullo sviluppo di pannelli fotovoltaici integrati negli edifici e centrali allacciate alla rete elettrica. Attualmente la centrale fotovoltaica più grande del mondo si trova in Germania (Waldpolenz) con 30 MW di picco e un progetto di estensione a 40 MW, mentre quella più grande del nord America si trova presso la Nellis Air Force Base (15 MW). Ci sono proposte per la costruzione di una centrale solare nel Victoria in Australia, che diverrebbe la più grande al mondo con una capacità produttiva di 154 MW. Altre grosse centrali 14
  18. 18. fotovoltaiche, progettate o in costruzione, includono la centrale elettrica quot;Girrasolquot; (da 62 MW) ed il quot;Parco Solare di Waldpolenzquot; in Germania (da 40 MW). 2.3.3. Eolico Il vento, come l’acqua, è una delle fonti energetiche d’origine naturale utilizzate dall’uomo fin dall’antichità. Di solito si collega l’energia eolica ai tipici mulini a vento olandesi o al romanzo di Miguel de Cervantes “Don Chisciotte”; in realtà già nell’antica Mesopotamia (circa 1600 a.C.) il vento veniva sfruttato come forza motrice alternativa a quella animale in mulini ad asse verticale. Oggi la macchina che viene utilizzata per la trasformazione dell’energia meccanica del vento in energia elettrica è detta aerogeneratore: il principio di funzionamento è lo stesso del mulino ma le pale spinte dal vento sono collegate a un generatore di energia elettrica. Fig. 2.6: principio di funzionamento di un aerogeneratore L’aerogeneratore è costituito da un palo di sostegno che porta sulla sommità una navicella (la cabina dove è contenuto il generatore elettrico ed un albero di trasmissione). All’esterno della navicella è collocato il rotore, costituito da un mozzo sul quale sono montate le pale che intercettano il vento. 15
  19. 19. Le diverse tipologie di aerogeneratore si differenziano sostanzialmente, indipendentemente dalla taglia e dunque dalle dimensioni, per: • i sistemi di controllo della potenza; • la velocità del rotore che può essere costante o variabile; • la presenza o assenza di un moltiplicatore di giri tra mozzo e generatore. Dal punto di vista delle dimensioni, ormai sul mercato l’offerta di aerogeneratori è molto varia: si va da piccole potenze per utenze isolate (5-100 kW con un diametro del rotore che va da 3 a 20 metri) a grandi macchine con potenze associate fino a 5 MW e un diametro del rotore di 124 metri. L’evoluzione tecnologica ha permesso di aumentare le potenze associate contenendo comunque le dimensioni. La possibilità di sfruttare l’energia eolica è vincolata dalle caratteristiche del sito in cui si intende installare l’aerogeneratore. E’ ovvio che la valutazione della ventosità media è il parametro fondamentale da considerare ma l'esistenza di strade adeguate e la vicinanza a linee elettriche devono essere tenute presente, poiché hanno implicazioni dirette con la redditività dell’iniziativa. Secondo l’atlante eolico redatto dal CESI, la potenzialità del territorio italiano per le installazioni eoliche si aggira intorno a 5.000 MW. Attualmente la potenza installata è di poco superiore ai 1.000 MW e la potenza media degli aerogeneratori installati è di 650 KW. Nel mondo le potenze installate nei vari continenti cominciano ad avere valori significativi: in Europa, a fine 2000, erano installati circa 13.000 MW; in America 2.800 MW; in Asia 1.500 MW e nel resto del mondo circa 150 MW. 2.3.4. Biomassa Con il termine biomassa nell’accezione più generale possiamo considerare tutto il materiale di origine organica sia vegetale che animale. E’ intuitivo come rientri in questa definizione una grande quantità di materiali molto eterogenei tra loro. E’ possibile distinguere vere e proprie materie prime (colture dedicate arboree ed erbacee, ecc.) e prodotti di scarto derivati da molteplici attività che interessano: il comparto agricolo- forestale (residui delle pratiche agricole-forestali e zootecniche), il comparto industriale (scarti industria del legno, scarti industria agroalimentare e industria della carta) ed infine il settore dei rifiuti solidi urbani. I combustibili solidi, liquidi o gassosi derivati da questi materiali (direttamente o in seguito a processi di trasformazione) sono definiti biocombustibili mentre qualsiasi forma di energia ottenuta con processi di conversione dai bio-combustibili è definita bio-energia. 16
  20. 20. La conversione energetica avviene principalmente attraverso processi termochimici e biochimici. I processi termochimici sono: • combustione: è il più semplice dei processi termochimici e consiste nell’ossidazione completa del combustibile a H2O e CO2; • gassificazione: il processo di gassificazione consiste nella trasformazione di un combustibile solido o liquido, nel caso specifico della biomassa, in combustibile gassoso, attraverso una decomposizione termica (ossidazione parziale) ad alta temperatura. Il gas prodotto è una miscela di H2, CO, CH4, CO2, H2O (vapore acqueo) e N2, accompagnati da ceneri in sospensione e tracce di idrocarburi (C2H6). La proporzione tra i vari componenti del gas varia notevolmente in funzione dei diversi tipi di gassificatori, dei combustibili e del loro contenuto di umidità; • pirolisi: è un processo di degradazione termica di un materiale (nello specifico la biomassa) in assenza di agenti ossidanti (aria o ossigeno) che porta alla produzione di componenti solide, liquide e gassose. Attualmente si stanno sviluppando processi di Co-Combustione e di Co-Gassificazione volti a utilizzare nello stesso impianto biomasse e combustibili tradizionali come il carbone. I processi biochimici riguardano essenzialmente la Digestione Anaerobica, ossia la degradazione della sostanza organica in assenza di ossigeno ad opera di alcuni ceppi batterici. Questo processo interessa la biomassa con un alto grado di umidità (reflui zootecnici, la parte organica dei rifiuti solidi urbani ecc.) portando alla produzione di biogas (CH4 e CO2) e può avvenire sia nelle discariche che in reattori appositamente progettati chiamati digestori. Fig. 2.7: principio di funzionamento di un impianto a biomassa 17
  21. 21. 2.3.5. Maree, moto ondoso e correnti La marea è il ritmico alzarsi (flusso) ed abbassarsi (riflusso) del livello del mare provocato dall'azione gravitazionale della Luna e del Sole. Si tratta di un fenomeno a carattere universale, persistente e periodico, le cui cause sono prevalentemente astronomiche. La massima elevazione dell'acqua è detta alta marea mentre bassa marea è lo stato di estremo abbassamento. Il dislivello tra un'alta e una bassa marea consecutive è l'ampiezza o escursione della marea. Nell'arco di un giorno avvengono due cicli di alta e bassa marea. Già prima di Newton, e fin dal tempo dei Greci, si conoscevano le dipendenze dei ritmi delle maree dalle posizioni della Luna e del Sole, ma si ignoravano le cause di tali relazioni. La vera natura delle forze generatrici delle maree apparve chiara solo dopo che fu scoperta la legge di gravitazione universale. Le onde sono causate dal vento. L'azione di pressione e attrito esercitata dal vento produce le onde forzate o marosi; il moto ondoso però non cessa al calare del vento, ma si attenua lentamente per dispersione di energia cinetica. Si hanno così le onde lunghe, di aspetto più liscio ed arrotondato, che si propagano anche per lunghissime distanze senza mutamenti apparenti, e il cosiddetto mare lungo. Il moto delle onde in mare aperto è in qualche modo analogo a ciò che succede alla superficie di un campo di grano su cui soffia il vento: durante il moto ondoso viene trasmessa solo la forma dell'onda mentre l'acqua rimane praticamente stazionaria. Le correnti possono essere paragonate ad immensi fiumi che scorrono in seno al mare. Costituiti da masse d'acqua di densità diversa, questi fiumi marini non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l'uno accanto all'altro, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una caratteristica velocità. Le correnti marine si distinguono dalle acque circostanti sia per la temperatura che per la salinità, ed a volte anche per il colore e le concentrazioni di materiali sospesi. Esistono molti tipi di correnti marine: costiere, di mare aperto, superficiali e di profondità, stabili o stagionali, ecc. Gli oceani tropicali si godono il Sole durante tutte le stagioni. La luce solare non penetra molto in profondità, la maggior parte viene assorbita dalla superficie in pochi metri d’acqua, riscaldandola. L’acqua calda è più leggera dell’acqua fredda che si trova sotto, per cui sta sopra. Gradualmente, vaporizza e diventa più salata. Questi due effetti influenzano la densità in direzioni opposte. Il calore diminuisce la densità, mentre l’aumento di salinità incrementa la densità. L’acqua superficiale calda è gradualmente trasportata verso il polo per la combinazione dei venti e del gradiente di densità termo-salino. Nelle regioni Artiche ed Antartiche, l’acqua è raffreddata e si deposita sul fondo. Poi si distende verso l’equatore, sollevandosi lentamente, completando il ciclo. Il risultato globale della previsione è che gli oceani tropicali consistono di uno strato superficiale caldo che copre un vasto serbatoio di acqua molto più fredda. 18
  22. 22. La temperatura superficiale tipica è nel range di 22-27 C, mentre la tipica temperatura dell’acqua profonda è di circa 4 C. Ciò comporta una differenza di temperatura di 18-23 C. I principi della termodinamica ci dicono che se c’è una differenza di temperatura, c’è “energia libera”, cioè energia disponibile per ottenere lavoro. In questo modo è possibile ottenere energia da maree, moto ondoso e correnti utilizzando adeguate macchine idrauliche e termodinamiche. Fig. 2.8: possibile sfruttamento del moto ondoso In questo capitolo sono state definite le fonti energetiche rinnovabili suddividendole fra “classiche” e “nuove”, e per ognuna di esse è stata fatta una descrizione riguardante le tecnologie che le caratterizzano e l’uso che ne consegue. Nel capitolo seguente verranno indicate le scelte progettuali dell’applicativo che ci si è posti di realizzare in questo lavoro. 19
  23. 23. 3. LE SCELTE PROGETTUALI In questo capitolo vengono analizzate le varie tecnologie informatiche attualmente disponibili per realizzare un Decision Support System (DSS) finalizzato all’obiettivo di questo lavoro. Di tali tecnologie viene fatta un’analisi delle funzionalità e performance presenti nelle ultime versioni, molte delle quali appena rilasciate, demandando l’eventuale approfondimento delle singole tecnologie alla documentazione presente nei siti dei rispettivi produttori. 3.1. Il Decision Support System In questi anni si stà assistendo ad un utilizzo dell’informatica anche in attività che richiedono un intervento “intelligente”. In questo contesto si collocano i Decision Support Systems (DSS), in quanto finalizzati alla risoluzione di problemi di livello logico più elevato di quelli trattati dai tradizionali sistemi informativi e sono ad oggi oggetto di studio di molti studiosi e specialisti dell’ingegneria del software. I Decision Support System sono divenuti un’area culturale della ricerca scientifica grazie al lavoro di Gorry e Scott Morton nei primi anni ‘70, i quali hanno evidenziato l’utilità e le potenzialità di questi sistemi. Da allora si sono susseguite diverse definizioni di DSS anche se dal nome, abbastanza autoesplicativo, si può dedurre quali siano gli elementi alla loro base: • decision: sta ad indicare l’attenzione rivolta ad attività decisionali e a problemi direzionali; • support: indica che le tecnologie informatiche sono di aiuto nel prendere le decisioni, ma non si sostituiscono al decisore, il quale rimane il vero protagonista; • system: evidenzia che questi strumenti mirano all’integrazione tra utenti, macchine e metodologie di analisi. Prima di dare una caratterizzazione dei DSS è utile precisare cosa si intende per processo decisionale: un processo decisionale è una successione di attività elementari che hanno luogo nel momento in cui un individuo o un’organizzazione prende una decisione. Ogni attività produce dei risultati che alimentano le attività successive. Naturalmente i processi decisionali possono essere anche molto diversi a seconda del soggetto che prende la decisione. Per 20
  24. 24. la maggior parte degli studiosi di DSS, il processo decisionale può essere rappresentato con il modello proposto da Simon negli anni ‘60 e ancora oggi ritenuto soddisfacente. Il modello di Simon suddivide il processo in 3 fasi principali, da ognuna delle quali è possibile tornare alle precedenti, e che consistono in: 1. intelligence: è la fase in cui si raccolgono informazioni sia dall’ambiente esterno che interno per individuare e circoscrivere un problema da affrontare; 2. design: questa fase consiste nel comprendere il problema, generare soluzioni possibili e analizzarle. E’ in questa fase che intervengono le capacità e l’esperienza del decisore, nonché la sua creatività soprattutto nel generare le alternative; 3. choice: in questa fase si procede alla valutazione e quindi alla scelta delle alternative formulate nella fase precedente. Si definiscono a tal fine dei parametri e degli indicatori che permettano di fare sia confronti fra i piani d’azione che previsioni su quali saranno le conseguenze delle scelte. Il processo decisionale definito nel modello di Simon è anche detto processo decisionale a razionalità limitata, perché secondo Simon nella maggior parte dei casi il decisore non ha interesse a raggiungere la soluzione ottimale, ma piuttosto una soluzione approssimata che rispetti certi targets. Alcuni studiosi, come ad esempio Rubenstein e Haberstroh, ampliano il modello di Simon aggiungendo alle fasi da lui delineate anche le fasi di implementazione della decisione e verifica dei risultati e, se necessario, il feedback alle fasi precedenti al fine di poter modificare la decisione. 3.1.1. Definizione di un DSS Nell’arco di pochi anni si sono ripetute diverse definizioni, partendo dalle prime molto generiche che hanno lasciato spazio ad un’accezione molto ampia del concetto di DSS, consentendo in tal modo di chiamare DSS ciò che in realtà non è. Nei primi anni ‘70 si definisce DSS “un sistema informatico a supporto del processo decisionale”. Intorno alla metà degli anni ‘70 si enfatizza l’aspetto interattivo del sistema e la sua capacità di aiutare l’utente nell’utilizzo della base dati e dei modelli per risolvere problemi non strutturati o semi-strutturati. Alla fine degli anni ‘70 e agli inizi degli anni ‘80 un DSS viene definito come un sistema che usa le tecnologie disponibili per migliorare le attività manageriali: sfruttando questa definizione spesso software user-friendly veniva classificato come DSS. Dalla fine degli anni ‘80 fino ad oggi si sposta invece l’attenzione su una caratteristica del sistema: fornire una workstation “intelligente” e non semplicemente un software user-friendly. 21
  25. 25. Ne consegue quindi la seguente definizione: un Decision Support Sistem è un sistema software che mette a disposizione dell’utente, il decisore, una serie di funzionalità di analisi dei dati e utilizzo di modelli in maniera interattiva ed estremamente semplice, allo scopo di aumentare l’efficienza e l’efficacia del processo decisionale. Dalla definizione emergono, quindi, gli aspetti essenziali di un DSS: • facilità d’uso e flessibilità dell’interfaccia utente; • ambiente interattivo; • supporto per la soluzione di problemi non strutturati o semi strutturati; • efficacia nell’utilizzo dei modelli e nell’analisi dei dati di interesse; • possibilità per il sistema di diventare parte integrante del processo decisionale. Molto spesso non è solo l’intuito o le capacità del decisore ciò che più determina lo sviluppo o la sopravvivenza di un’azienda, ma la velocità con cui viene presa una decisione e quindi la riduzione del gap problema-azione. La risposta pronta e in tempi brevi permette un continuo adattamento al cambiamento dell’ambiente, sia interno che esterno, anche se questo comporta una soluzione non ottimale e quindi migliorabile con ulteriori analisi e più dati. Quindi ciò che si richiede ad un DSS è la capacità di consolidare informazioni, di produrre reports o dati previsionali, di consentire simulazioni, il tutto in modo flessibile e semplice. 3.1.2. Utilità e scopi di un DSS Le attività aziendali possono essere classificate e rappresentate in una piramide: Le attività di tipo strategico sono tutte quelle che prevedono lo sviluppo di pianificazioni a medio e lungo termine e la definizione di strategie da adottare per raggiungere macro-obiettivi (es: piani di ricerca e sviluppo). Le attività di controllo sono quelle di pianificazione operativa, definizione di obiettivi a breve termine (mesi, al massimo un anno) per attuare le strategie, e verifica che essi siano stati raggiunti (es: piano di produzione). Alla base troviamo le singole attività che servono a realizzare i piani operativi e a raggiungere gli obiettivi previsti (es:gestione ordini dei clienti). Ad ogni livello della piramide corrisponde un tipo di management chiamato ad un particolare tipo di decisioni: low management chiamato a decisioni non strutturate, middle management chiamato a decisioni semistrutturate e top management al quale competono le decisioni strutturate. Le esigenze informative di ognuna di queste tre tipologie di utenza varia sia in base alla frequenza di utilizzo di 22
  26. 26. un DSS, sia in base alle decisioni che sono tenuti a prendere. E’ proprio quest’ ultimo aspetto che deve essere analizzato per realizzare un DSS. Top Attività di tipo strategico Decisioni non strutturate management Attività di controllo Decisioni semistrutturate Middle management Attività operative Low management Decisioni strutturate Fig. 3.1: La piramide delle attività aziendali Dalla definizione data appare chiaro che un DSS può essere utilizzato per tutti e tre i livelli del problema, ma i maggiori benefici si ottengono per quei problemi in cui i parametri e le informazioni da considerare sono numerosi e difficili da controllare. E’ per questo che in genere si progettano DSS per supportare attività semi strutturate o non strutturate. Va precisato che inizialmente, proprio per questo tipo di decisioni, l’approccio alla progettazione di DSS era mirato a ricercare e adattare una procedura che si avvicinasse il più possibile al problema da risolvere. Il risultato era spesso insoddisfacente e il decisore ignorava la possibilità di utilizzare il sistema. Lo scopo di un DSS non è trovare una struttura o un algoritmo per poi automatizzarlo, ma dare un effettivo supporto a processi decisionali poco o non strutturati tramite un dialogo continuo con cui l’utente guida le operazioni del sistema. 23
  27. 27. 3.1.3. Componenti di un DSS Nell’ambito degli studi svolti su DSS esistono diverse opinioni ed approcci su quali siano le componenti fondamentali. L’approccio più diffuso è quello che individua tre componenti: una base dati, una base di modelli e un sistema software. • base di dati, la quale contiene dati e informazioni che, direttamente o indirettamente, interessano l’utente. In genere egli è interessato solo ad alcuni tipi di dati, a certe opportune aggregazioni, non a tutti o almeno non ad ogni dettaglio. Un DSS deve quindi avere una base dati indipendente rispetto alle basi dati gestionali e spesso integrata con informazioni esterne (es: tassi d’interesse, quotazioni, ecc.). Va precisato che si tratta di una base dati relazionale con memorizzazione secondo viste diverse delle informazioni. Da quanto appena detto è chiaro che la realizzazione di un DSS dipende sia dagli utenti che lo dovranno utilizzare sia dalle caratteristiche dei problemi che si intendono affrontare; • base di modelli, la quale rappresenta un altra risorsa informativa di notevole importanza. Proprio partendo dall’idea che i modelli sono una fonte importantissima di informazione si è evoluta negli ultimi 20 anni un’area della ricerca nell’ambito dei DSS: il Model Management. Finora il termine ‘modello’ è stato usato in maniera intuitiva, è necessario di conseguenza precisare cosa s’intende con questo termine. Nella letteratura del Model Management non c’è una definizione univoca, ma come per i DSS ne esistono molte, o meglio esistono diverse concezioni di modello. Quella predominante è la seguente: un modello è una procedura automatizzata che analizza dati in risposta ad un determinato problema. Una base di modelli contiene tutti i modelli, cioè le procedure necessarie per risolvere i problemi dell’utente. • sistema software, il quale secondo Sprague e Carlson è suddiviso in tre componenti: data base management software (DBMS), model base management software (MBMS), dialog generation/management software (DGMS): 1. il DBMS è il software che permette di definire schematicamente l’organizzazione dei dati, memorizzarli, modificarli, gestirli permettendo una interrogazione semplice della base dati; 2. il MBMS deve facilitare la memorizzazione, la modificazione e l’uso dei modelli. Il ruolo di un MBMS è analogo a quello di un DBMS con una differenza sostanziale che i primi gestiscono procedure e non dati. Proprio questa differenza ha indotto molti studiosi a cercare uno standard per i MBMS, ma ancora non si è arrivati ad un 24
  28. 28. risultato accettabile al pari dei DBMS e nella pratica si seguono diversi approcci, ancora lontani dall’essere dei sistemi di gestione veri e propri; 3. il DGMS è il software che realizza l’interfaccia utente e definisce quindi il tipo di interazione con esso. Determina le richieste che l’utente può fare, quali risposte può ottenere e in che modo, inoltre lo guida nell’uso del DSS. Questa parte del sistema software è fondamentale per il successo di un DSS, poichè l’utente è fortemente interessato alle capacità di comunicazione del sistema e a come si fornisce l’interazione uomo-macchina oltre che alle sue capacità elaborative. 3.2. Google Earth Google Earth è un software completamente gratuito da installare sul proprio computer e scaricabile all’indirizzo internet earth.google.it, che permette di avere una visione tridimensionale del pianeta terra e di esplorarne con dettaglio molto elevato la sua superficie. La visualizzazione non è statica in quando attraverso Google Earth è possibile raggiungere un obiettivo e muoversi sulla mappa intraprendendo voli virtuali per mari, monti e metropoli sorvolando il territorio sino a giungere a destinazione. In questo modo è possibile osservare tutto il mondo attraverso foto satellitari ed aeree. In particolare, Google Earth è un software che genera una immagine virtuale della terra utilizzando immagini satellitari, fotografie aeree e dati topografici memorizzati in una piattaforma GIS. Per raggiungere la destinazione è possibile fornire le coordinate geografiche, indirizzi o semplicemente navigando sul pianeta attraverso il mouse. La definizione del territorio migliora mano a mano che si zoomma: la maggior parte delle grandi città sono disponibili in alta risoluzione in modo tale che si possono distinguere gli edifici, le strade e le automobili presenti. Il livello di risoluzione dipende dell’importanza dei luoghi, infatti la maggior parte della crosta terrestre è coperta con una risoluzione di 15 metri, e si arriva fino a 15 centimetri in zone molto particolari come il quartier generale di Google. Per ultimo, si fa notare che ciò che si vede non è “in diretta” ma deriva dalla sovrapposizione di immagini statiche tratte da più fonti. Google Earth si appoggia ai dati forniti dalla NASA e rilasciati per il pubblico dominio. A partire da maggio 2006 Google ha reso disponibili i dati dell’Italia che permettono la ricerca degli indirizzi, delle attività commerciali e dei percorsi che fino a quella data erano disponibili solo per l’Inghilterra e gli Stati Uniti. Dalla versione 4.2 di agosto 2007 è possibile visualizzare anche il 25
  29. 29. cielo che copre una località con le relative stelle, galassie e costellazioni. Inoltre in Google Earth è presente anche un “easter egg” (letteralmente uovo di pasqua): se si premono contemporaneamente i tasti CTRL+ALT+A si apre una finestra con un simulatore di volo. Le origini di Google Earth risalgono al 1996 quando Mark Aubin, un ingegnere del software che lavorava presso la Silicon Graphics (SGI) ideò un hardware per la stazione di lavoro di Onix che abilitava le persone a creare grafiche con una texture straordinariamente realistica. L’obiettivo era quello di produrre una dimostrazione per sfoggiare le nuove capacità di texturing con un vantaggio massimo. Durante una dimostrazione venne mostrata la terra dallo spazio, vennero fatti alcuni zoom di avvicinamento ed allontamento da essa per dirigersi in altre direzioni; questa demo venne chiamata space to your face, e venne mostrata moltissime altre volte in numerosi convegni, durante i quali si notò come i partecipanti rimanessero affascinati nel vedere la Terra da quella prospettiva. Qualche anno più tardi la crescita tecnologica dei personal computer e di Internet ha reso possibile scaricare immagini ad alta risoluzione ad una velocità sufficiente da rendere possibile una panoramica fluida in un PC standard. Così Mark Aubin decise di lasciare la SGI e collaborare con altre agenzie, fondando Keyhole dove lanciò il primo prodotto di globo digitale per internet con immagini illimitate e con 3-D di alta qualità. Nell’ottobre del 2004 la società venne acquistata da Google ed il software rinominato di conseguenza. Nasce così Google Earth che deriva quindi dalla fuzione del programma Keyhole con il servizio Google Maps. Google Earth utilizza tutte le mappe e le informazioni utilizzate dal servizio Maps, portando il genere di contenuti che prima erano disponibili solo per aziende e laboratori di ricerca a persone in tutto il mondo. Fig. 3.2: La videata principale di Google Earth 26
  30. 30. Esistono tre modalità di navigazione: 1. in volo: immettendo la località desiderata il programma vola sul punto selezionato; 2. trova attività: attraverso questa funzione vengono visualizzate due caselle, una per scrivere quale attività commerciale cercare (ad esempio pizzerie oppure alberghi) ed una per scrivere il dove, quindi il luogo in cui deve avvenire la ricerca. In questo modo utilizzando la funzione trova attività si avvia tramite Google Maps la ricerca combinata nella pagine gialle e nella pagine web relative alla zona in questione. I termini di ricerca vengono salvati nella cronologia ricerche; 3. itinerari: selezionando il punto di partenza ed il punto di arrivo il programma indica il percorso più adatto per raggiungere le due località. Questa ricerca necessita una precisione sia con i nomi delle strade che con i numeri civici e le città. 3.2.1. Le versioni di Google Earth Google mette a disposizione più versioni di questo prodotto, e precisamente: • Google Earth basic: è la versione ottenuta a mezzo del download gratuito per uso personale, non necessita di nessuna registrazione. Se lo si desidera, si può fare l’aggiornamento a Google Earth Plus. La ricerca locale consente di cercare ristoranti, hotel ed anche indicazioni stradali. I risultati vengono visualizzati nella vista 3D della Terra e c’è la possibilità di salvarli in cartelle e condividerli con altri utenti. I livelli mostrano parchi, scuole, ospedali, aeroporti, negozi ed altro, mentre il formato Keyhole Markup Language (KML) di scambio dati permette di condividere annotazioni utili e visualizzare migliaia di punti creati da utenti di Google Earth. Questa versione è consigliata per chi ha intenzione di pianificare un viaggio, ottenere indicazioni stradali o magari trovare un edificio, individuare un area o semplicemente esplorare il mondo; • Google Earth Plus: nata per uso domestico / personale è una versione opzionale di livello superiore disponibile per 20 dollari annui. Per acquistare Google Earth Plus è necessario aggiornare il programma dal menù “Guida”. Le funzionalità aggiuntive rispetto alla versione base sono: - maggiore velocità e migliore accesso alla Rete; - importazione dati GPS, lettura di rotte e waypoint da dispositivi GPS; - stampa a risoluzione più elevata di quella visibile a schermo; - assistenza clienti a mezzo di e-mail (non solo tramite Web); 27
  31. 31. - strumenti di disegno per annotazioni più dettagliate; - utilità di importazione dati, lettura di punti di indirizzo da file csv. • Google Earth Pro: questa versione è orientata ad un utilizzo commerciale, aumenta le performance del software mettendo a disposizione particolari moduli a pagamento. In questa versione viene semplificata la ricerca e la presentazione delle località: basta digitare un indirizzo per osservare dall’alto strade, attività commerciali, scuole e dettagli di immagini satellitari in 3D. E’ possibile anche importare piante, elenchi di proprietà, condividere la vista con altri utenti ed importare immagini di alta qualità in documenti o siti Web; • Google Earth Enterprise: questa versione offre ulteriori potenzialità al servizio permettendo l’inserimento di immagini rasterizzate ed altre informazioni provenienti direttamente dall’ambito aziendale. A sua volta la versione è suddivisa in tre elementi: 1. Google Earth Fusion, che integra i dati geografici, raster (immagini), GIS ed anche dati memorizzati in database tradizionali di cui l’azienda dispone nell’ambiente Google Earth Interprise. Una volta integrati, i dati vengono forniti al software client per mezzo di Google Earth Server; 2. Google Earth Server, che mette a disposizione il database di Google Earth al software client (Google Earth EC) e comprende ulteriori servizi di supporto quali ad esempio la geocodifica. Il server può essere configurato come server di sovrapposizione (in cui i dati aziendali vengono aggiunti alla mappa base ospitata o messa a disposizione da Google) o come server autonomo (l’intero set di dati è residente in locale); 3. Google Earth EC (Enterprise Client), che rappresenta la versione del software client di Google Earth progettata per interagire con Google Earth Fusion e Google Earth Server nelle implementazioni aziendali stand-alone. Questa versione contiene tutte le funzionalità software di Google Earth Pro ed aggiunge il supporto per la connessione a più server oltre che ai server di ricerca dell’azienda. 3.2.2. Google Earth COM API Accanto alle varie versioni dell’applicativo, Google ha messo a disposizione a partire dalla fine del 2006 alcune Application Programming Interface (API) dedicate agli sviluppatori di applicazioni stand-alone e Web (per Javascript), ed ha continuamente lavorato al miglioramento ed ottimizzazione della COM Type Library, libreria principale delle API. Tale libreria viene definita da Google come “una interfaccia che offre svariati metodi per controllare in maniera programmatica 28
  32. 32. alcuni aspetti del comportamento dell’applicazione”. Successivamente le API sono state rese disponibili oltre che per la piattaforma Microsoft anche per quella Mac OS X. 3.3. SQL server 2008 La natura dei dati di tipo geografico presenti in Google Earth impone l’utilizzo di un Database Management System (DBMS) che abbia tale formato dei dati come formato primitivo. I principali DBMS che implementano questo tipo di dato (denominato generalmente “geography spatial data type” mentre i relativi DBMS si chiamano Spatial Database Environment - SDE) sono Oracle (Oracle SDE), PostgeSQL (PostGIS), MySQL (MyGIS) e MS SQL server, ultimo DBMS ad aver implementato il tipo di dato geografico nella sua versione 2008 rilasciata negli ultimi mesi del 2008. Inoltre a seguito del fatto che con il passare del tempo si avranno a disposizione sempre più dati di consuntivo relativi alla produzione di energia derivata da queste fonti e che attualmente i datalogger degli impianti di produzione non presentano un formato standard dei dati di output, è necessario che il DBMS permetta una semplice manipolazione di dati scritti nello standard XML. In considerazione a questo ed al fatto che il Sistema Operativo è imposto dalla disponibilità delle API di Google Earth (vedi paragrafo 3.2) e rappresenta quindi un vincolo di progetto e che il DBMS deve perlomeno avere una versione gratuita o trial che non scada dopo poche settimane per permettere la realizzazione dello studio di fattibilità e la sua implementazione in una versione beta dell’applicativo per verificarne le risposte al suo utilizzo da parte degli utenti, si è scelto di utilizzare MS SQL Server 2008 Express, in questo modo si raggiunge anche l’obiettivo di testare le performance di un DBMS appena rilasciato. 3.3.1. Le novità di MS SQL Server 2008 Date per assodate le features delle versioni precedenti, in questo paragrafo si fa un rapido escursus delle innovazioni introdotte nell’ultima versione di MS SQL Server 2008. In uno scenario di trasformazione molto forte della quantità di informazioni digitali gestita dalle aziende, oltre a performance e scalabilità della piattaforma, diventano sempre più importanti requisiti come sicurezza e alta disponibilità, supporto alla archiviazione di dati eterogenei e facilità di accesso ai dati da dispositivi ed applicazioni diverse, per tutti gli utenti. 29
  33. 33. SQL Server™ 2008 indirizza questi requisiti sviluppando l’infrastruttura introdotta con SQL Server 2005 ed integrandola con nuove funzionalità in tutti questi ambiti. Il Progetto Katmai (il nome in codice di SQL Server 2008) sta portando alla luce svariati anni di investimento in ricerca e sviluppo mirati a sviluppare la piattaforma dati in 3 grandi aree: 1. supporto per applicazioni mission-critical; 2. contenimento dei costi di gestione e sviluppo delle infrastrutture dati; 3. supporto all’accesso immediato alle informazioni per tutti i possibili utenti. 3.3.1.1. Supporto per applicazioni mission-critical A quest’area fanno capo tutte le funzioni a supporto di caratteristiche di sicurezza, affidabilità e scalabilità delle applicazioni. SQL Server 2008 estende le consolidate caratteristiche di sicurezza di SQL Server 2005 con alcune novità importanti: • Transparent Data Encryption: SQL Server 2008 permette di abilitare la cifratura dei dati a livello di file dati, transaction log e back up. Applicando l’encryption vengono cifrati anche i dati nel temp db proteggendo di fatto il sistema da problemi per furto di dati. La cifratura non altera lo schema dei dati ed avviene pertanto in modo trasparente per le applicazioni. Transparent Data Encryption può essere attivata con SQL Management Studio o mediante gli statement CREATE DATABASE ENCRYPTION KEY e ALTER DATABASE databasename SET ENCRYPTION ON; • External Key Management: le chiavi di cifratura possono ora essere gestite da SQL Server o da sistemi software o hardware esterni. Questo permette di indirizzare requisiti di aziende che hanno investito in sistemi avanzati per la gestione di chiavi di sicurezza; • Enhanced Auditing: SQL Server 2008 introduce un sistema per l’auditing dei dati basato sul Transaction Log, che permette di monitorare qualunque accesso e modifica ai dati o lo schema del database. L’Audit può essere specificato in modo granulare e filtrato per uno o più databases. Questo permette di ridurre l’impatto e la dimensione delle informazioni di audit generate e semplifica la amministrazione della configurazione. 30
  34. 34. Sul fronte dell’affidabilità SQL Server 2008 migliora le caratteristiche di SQL Server 2005 su alcuni aspetti chiave, in particolare: • Enhanced Database Mirroring: SQL Server 2008 introduce le seguenti funzioni sul mirroring: 1. outgoing log stream compression: è ora possibile abilitare la compressione dei dati scambiati per il mirroring dei 2 nodi; 2. automatic page repair: supporto della correzione automatica dei dati di pagina in caso di corruzione (segnalata da errori 823 e 824), mediante uno speciale protocollo di conversazione tra i server in mirror; 3. nuovi performance counters e managed views: introduzione di performance counter specifici per permettere un controllo del tempo speso nelle varie parti del database. Inclusione inoltre di nuove Management Views Dinamiche ed estensioni a quelle esistenti per esporre informazioni sul mirroring delle sessioni. • Hot Add CPU: SQL Server permette l’aggiunta di CPU a caldo (oltre che di memoria) senza richiedere fermo della applicazione. La nuova versione introduce un insieme di caratteristiche per migliorare scalabilità e predicibilità di performance per ogni profilo di carico: • performance data collection: un nuovo componente, il “data collector” permette di raccogliere informazioni sul funzionamento del sistema in un repository centralizzato, il “management data warehouse”. Il data collector supporta il tuning dinamico, è estensibile ed è uno strumento importante a disposizione dell’amministratore, per troubleshooting e performance tuning; • Resource Governor: SQL Server 2008 introduce il Resource Governor, un nuovo sistema per controllare le risorse allocate (per esempio CPU, memoria, ecc) per le attività in esecuzione sul sistema. Resource Governor permette di impostare limiti e priorità per la allocazione delle risorse in condizioni critiche di utilizzo. Questo consente un comportamento del sistema predicibile in caso di elevato carico di elaborazione o elevato livello di concorrenza; • Extended Events: SQL Server Extended Events è una infrastruttura di eventi che supporta capturing, filtering, ed azioni in corrispondenza di eventi generati nel processo server. Questo permette la analisi di problemi a runtime e di interagire con il server mediante informazioni di contesto come il TSQL call stack o Query Plan handles. Gli eventi possono essere collegati a sistemi di output differenti come Event Tracing for Windows (ETW) per stabilire una correlazione con eventi di sistema operativo; 31
  35. 35. • Data & Backup compression: il nuovo supporto alla compressione dei dati permette maggiore efficienza in spazio e riduce i requisiti di storage per i sistemi. La compressione dei dati permette miglioramenti di performance significativi per operazioni IO-bound tipiche del data wharehousing. SQL Server introcuce anche un supporto nativo alla compressione per ridurre disk I/O e storage durante i backup. • Plan Freezing: SQL Server 2008 introduce la possibilità di bloccare query plans per permettere una maggiore predicibilità del comportamento delle queries in scenari limite dove i meccanismi di inferenza automatici possono produrre inefficienze. 3.3.1.2. Contenimento costi di gestione e sviluppo La versione 2008 introduce miglioramenti per ridurre tempi e costi di gestione del sistema e migliorare il supporto allo sviluppo di applicazioni, per mezzo di .NET Framework e Visual Studio® Team System: • Amministrazione basata su Policy: è stato introdotto il Declarative Management Framework (DMF), una nuova infrastruttura di gestione del motore di Database tramite policy dichiarative. Questo permette di controllare o prevenire modifiche al sistema definendo delle semplici regole sulla sua configurazione o dei suoi componenti. La gestione tramite policies semplifica i task di amministrazione e lo sviluppo stesso del database, grazie alla integrazione con SQL Server Management Studio, che è in grado di verificare e segnalare problemi di compliance con le policies impostate. Ogni policy può supportare uno o più modelli di attivazione tra: 1. enforce: la policy è verificata in modo sincrono, al momento del cambiamento. Se la policy non è verificata, la transazione fallisce; 2. check on changes: al momento del cambiamento. Se la policy non è verificata, la transazione termina correttamente e la mancanza di compliance viene segnalata; 3. check on schedale: la policy è verificata all’occorrenza di controllo periodico configurabile. • Deployment e configurazione semplificati: è stata ridefinita l’architettura per il setup e la configurazione del sistema. I bit installati sul computer possono ora essere separati dalla loro configurazione, che può essere gestita in modo centralizzato o parzialmente centralizzato. 32
  36. 36. L’integrazione con Visual Studio 2008 rappresenta una svolta per lo sviluppo in ambiente .Net, in quanto introduce una serie di tecnologie specificatamente rivolte ad offrire una maggiore semplicità e flessibilità nell’accesso ai dati, fra cui: ADO.NET Entity Framework: i modelli di sviluppo emergenti tendono a separare il modello • a oggetti utilizzato dalla applicazione (definito in gerarchie di object entities) dal modello relazionale del database (definito in termini di entità e relazioni). Questa separazione porta una maggiore flessibilità dell’applicazione ed indipendenza dalla base dati. ADO.NET Entity Framework introduce una infrastruttura a supporto di questo modello che permette agli sviluppatori di programmare su dati relazionali in termini di object entities. Programmare a questo livello di astrazione migliora radicalmente la produttività e permette agli sviluppatori di trarre il massimo beneficio dal modello Entità relazioni della base dati; Language Integrated Query (LINQ): LINQ è uno strumento di interrogazione dei dati • estremamente flessibile integrato nei linguaggi .Net come C# o Visual Basic.NET. Le queries LINQ si applicano a dataset (LINQ to DataSets), oggetti di ADO.NET Entity Framework (LINQ to Entities), ADO.NET (LINQ to SQL) e custom LINQ providers. SQL Server 2008 include un provider LINQ to SQL che permette di usare LINQ direttamente su tabelle e colonne SQL Server 2008; CLR integration and ADO.NET object services: lo strato ADO.NET object services fornisce • servizi di gestione dello stato, change tracking, identity resolution, caricamento e navigazione di relazioni, propagazione di modifiche a oggetti verso il database, e creazione di queries per Entity SQL che sono alla base dello stesso ADO.Net Entity Framework. SQL Server 2008 offre un supporto ottimizzato a questo tipo di funzionalità; Service Broker Scalability: SQL Server 2008 introduce il concetto di conversation priority • sulle comunicazioni asincrone del service broker. Il nuovo Diagnostic tool permette di analizzare la configurazione del broker per individuare inconsistenze nella configurazione della topologia (es. missing routes) o la sicurezza; Transact-SQL Improvements: SQL Server 2008 Transact-SQL beneficia di vari • miglioramenti significativi che sono in dettaglio: 1. Table Value Parameters (TVP): le quali forniscono un modo semplice ed efficiente per defimire un table types e permettono alle applicazioni di passare parametri a tabella alle stored procedures; 2. Object Dependencies: SQL Server 2008 permette la interrogazione di Object Dependencies in modo completo ed affidabile tramite le nuove catalog views e le 33
  37. 37. dynamic management functions. Le dipendenze sono sempre aggiornate sia per oggetti inclusi nello schema corrente o per oggetti esterni; 3. DATE/TIME Data Types: SQL Server 2008 introduce nuovi tipi di dati per la gestione di date e ore: DATE – realizza un tipo data (senza ora); TIME – realizza un tipo ora (senza data); DATETIME2 - realizza un un tipo date/time maggiore range e precisione del vecchio tipo DATETIME type (eq. SQL Standard TIMESTAMP); DATETIMEOFFSET – come DATETIME2, con timezone (eq. SQL Standard TIMESTAMP WITH TIMEZONE). Come noto, esistono tipologie di dati ‘tradizionalmente’ difficili da gestire con database systems di tipo relazionale. Alcuni esempi includono documenti ed immagini, dati di tipo ‘sparso’, dati gerarchici, o altri tipi di dati con particolari algoritmi di gestione, come ad esempio i dati di posizionamento geografico. SQL Server 2008 introduce novità particolarmente rilevanti per il supporto a questo tipo di scenari, come risulta evidente dall’elenco qui di seguito: HIERARCHY ID: è stato introdotto il tipo di dato HierarchyId per memorizzare i nodi di un • albero gerarchico. HierarchyId è implementato come un CLR user-defined type (UDT) che espone alcuni metodi built-in particolarmente efficienti per creare e gestire gerarchie di nodi; FILESTREAM Data: SQL Server 2008 introduce il tipo FILESTREAM per gestire large • binary data come documenti ed immagini. Il tipo filestream, permette lo storage di dati binari, tradizionalmente gestiti dal database utilizzando NTFS streaming API. NTFS streaming API permettono di gestire operazioni sui files in modo efficiente e performante senza perdere i servizi del database come la sicurezza ed il backup. Il tipo filestream supera i limiti di storage dei campi blob (8GB per SQLServer 2008); Sparse columns: il supporto alle sparse columns permette di gestire in modo trasparente ed • efficiente colonne di tipo sparso. Applicando l’attributo SPARSE ad una colonna il database gestirà la colonna come campo “calcolato” a partire da un campo XML, lo Sparse Columns Set. Tale colonna può comunque essere gestita in modo tradizionale per lettura e scrittura. La colonna può essere resa persistente applicando un indice su di essa. Pertanto il database designer non è più costretto vincolare lo schema del database per gestire dati di tipo sparso 34
  38. 38. fin dalle fasi iniziali del progetto. Le sparse columns permettono di superare il limite di 1024 colonne per tabella; Integrated Full-Text Search: il Full-Text Search rende trasparente la transizione tra Search e • dati relazionali; abilitando l’utilizzo di indici full-text è possible realizzare ricerche efficientissime su colonne testuali con grandi volumi di dati; Large user-defined types: è stato eliminato il limite di 8kbyte per i tipi di dati user defined • (UDT); • Geographical Information: SQL Server 2008 introduce un support complete a dati di tipo spaziale per gestire informazioni di location tramite i tipi di dati GEOGRAPHY e GEOMETRY. I dati di tipo GEOMETRY rappresentano informazioni di tipo planare conformi allo standard come Open Geospatial Consortium (OGC), mentre i dati di tipo GEOGRAPHY permettono di gestire coordinate geodetiche (latitudine e longitudine) secondo standard come il WGS84 diffuso in soluzioni GPS. I tipi di dati includono una serie di funzioni interessanti applicabili al calcolo di coordinate e supportano una speciale indicizzazione per ottimizzarne il calcolo; supporto a sistemi disconnessi: SQL Server 2008 realizza un supporto alla sincronizzazione • consistente tra applicazioni, data stores e data types, alla base dello sviluppo di applicazioni per dispositivi mobili, connessi solo occasionalmente. In particolare Visual Studio 2008 e SQL server 2008 permettono di realizzare applicazioni disconnesse con i nuovi sincronization services di ADO.NET e l’offline designer di Visual Studio. SQL Server include inoltre un supporto avanzato per il change-tracking che permette agli sviluppatori di realizzare applicazioni basate su cache, notifiche o sincronizzazione con una infrastruttura robusta e di minimo impatto. 3.3.1.3. Accesso immediato alle informazioni SQL Server ha sempre vantato la caratteristica di essere una piattaforma di riferimento per la Business Intelligence (BI). Questo scenario continua ad essere una area chiave di investimento per il mercato e di conseguenza anche per SQL Server, la cui ultima versione introduce alcune migliorie significative nel motore di integrazione dei dati per il data warehousing: Change data capture: sono state introdotte varie tecnologie per l’intercettazione delle • operazioni sul database. Change data capture permette di catturare i cambiamenti ai dati di una o più tabelle all’interno di change tables. Change data capture è asincrono e basato sul transaction log ed ha pertanto una efficienza elevata e basso impatto sul funzionamento OLTP; 35
  39. 39. Resource Governor: tramite il resource governor come è stato già accennato in precedenza è • possibile impostare limiti e priorità di allocazione per le varie attività sul database. In questo modo è possibile contenere l’impatto di un picco di carico o concorrenza su una parte della applicazione e le performance del sistema sono globalmente più consistenti e predicabili; Data & Backup compression: la data compression di SQL Server 2008 permette una • maggiore efficienza in spazio e performance riducendo il volume di operazioni di I/O. Benefici analoghi sono ottenibili per mantenere backups online mediante la nuova funzione di backup compression nativa; Partitioned table parallelism: viene affinata la gestione del partitioning introdotto in SQL • Server 2005 migliorando le performance su grosse tabelle partizionate; Star join query optimizations: SQL Server 2008 introduce nuove ottimizzazioni su Star join • queries utilizzate nei data warehouse; MERGE SQL statement: il nuovo MERGE SQL statement permette di gestire in modo • semplice ed efficiente scenari di aggiornamento del data wharehouse. Un singolo merge statement può ora riassumere logiche complesse di confronto tra dati, update, insert e dolete; GROUPING SETS: sono una estensione ISO della clausola GROUP BY che permette di • definire raggruppamenti differenti in una stessa query. I GROUPING SETS producono in modo più efficiente un result set equivalente ad una UNION ALL delle righe raggruppate secondo i diversi criteri; Scalable Integration Services: SQL Server 2008 introduce un nuovo disegno della • architettura di esecuzione delle pipeline SSIS che migliora radicalmente la scalabilità con processori multipli. Un nuovo meccanismo di Persistent lookup permette maggiore efficienza nelle estrazioni e trasformazioni di ETL operations. Sono state estese radicalmente le funzioni di reporting con il preciso obiettivo di permettere che ogni utente possa realizzare e/o fruire dei report più rilevanti in modo semplice e sicuro: Enterprise reporting engine: rappresenta una infrastruttura semplificata di deployment e • configurazione che permette ad ogni utente di creare e condividere reports di ogni dimensione e complessità; Report Designer: il nuovo Report Designer permette di creare report dettagliati per • indirizzare tutte le necessità di reporting. Lo strumento è semplice da usare ed i reports possono avere strutture ed aspetti grafici anche complessi. L’ambiente è utilizzabile da business users anche per modificare report esistenti indipendentemente da dove essi siano stati creati; 36
  40. 40. • Powerful visualization: sono stati introdotti nuovi componenti di visualizzazione fruibili all’interno di reports. Nuovi tools come maps, gauges, e charts rendono i reports più accessibili e comprensibili; • Microsoft Office rendering: SQL Server 2008 introduce la nuova funzione di Microsoft Office rendering che permette agli utenti di accedere ai report direttamente da Word ed Excel. Il rendering per Excel è stato molto migliorato per supportare funzioni come nested regions, sub-regions e merged cells; • Microsoft SharePoint® integration: SQL Server 2008 Reporting Services è ora pienamente integrato con Microsoft Office SharePoint Server 2007 and Microsoft SharePoint Services. Gli utenti possono ora accedere facilmente ai reports direttamente dai loro business portals. La versione 2008 di SQL Server ottimizza alcuni aspetti importanti del motore di analisi multidimensionale, che rappresentano uno dei suoi tradizionali maggiori punti di forza: Design to scale: SQL Server 2008 supporta capacità di analisi più vaste con componenti ed • aggregazioni più complesse. I nuovi tool di progettazione dei cubi semplificano lo sviluppo di infrastrutture di analisi ottimizzate. Per esempio il Dimension Designer permette di vedere ed editare attributi e relazioni; i Best Practice Design Alerts avvisano il progettista della compatiblità con best practices nella progettazione dello schema dei dati. Una maggiore flessibilità nelle strutture di datamining permette la creazione di più modelli su dati filtrati; Block computations: Block computations introduce un miglioramento sensibile per le • performance del processing dei dati, permettendo agli utenti di aumentare la profondità delle gerarchie e la complessità delle computazioni; Write-back to MOLAP: SQL Server 2008 fornisce un supporto MOLAP write-back • avanzato che elimina, di fatto, la necessità di utilizzare ROLAP partitions. Questo permette di utilizzare write back senza sacrificare le performance di analisi; Resource Monitor: un nuovo Resource Monitor in SQL Server 2008 fornisce una • visualizzazione efficace dell’utilizzo delle risorse. L’amministratore del database può controllare facilmente il carico di analisi, identificare le queries attive, il tempo di esecuzione e gli utenti che le hanno lanciate. Questo permette di fatto una migliore ottimizzazione dell’utilizzo del server; Predictive Analysis: un algoritmo avanzato estende le capacità di forecast. la possibilità di • interrogazione delle strutture di data mining abilita reports che possono anche includere attributi dall’esterno del mining model. Nuove funzioni di cross-validation realizzano i confronti con i dati per ottenere risultati più affidabili. 37

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