SMART CITY 3 novembre

Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Torino, 3-4 novembre 2011

Università degli Studi di Pavia –

Dipartimento di Ingegneria ElettricaFrancesco Benzi -Tommaso Traino

INTEGRAZIONE DEI CONTATORI ELETTRONICI DI ENERGIA AL

SERVIZIO DELL’UTENTE FINALE

PRINCIPI DELLO SMART METERING

Estensione dei principi della Smart Grid nel contesto dei contatori fiscali di energia

• TECNOLOGIE DIGITALI

• INTEGRAZIONE ED ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI

• EROGAZIONE DI SERVIZI

• RISPARMIO ENERGETICO

TECNOLOGIE DI MISURA

+ TECNOLOGIE DIGITALI


= CONTATORI ELETTRONICI DI MISURA

CONDIVISIONE DI INFORMAZIONI TRA UTENTE – CONTATORE – UTILITY



INFRASTRUTTURA DI COMUNICAZIONE:

- CONTATORI ELETTRONICI- GATEWAY RESIDENZIALE;- MEZZO DI TRASMISSIONE DATI- SISTEMA OPERATIVO CENTRALE- INTERFACCIA CON UTENTE

INFRASTRUTTURA DI COMUNICAZIONE

ESIGENZE DI DISTRIBUTORI ED UTILITY:

- Ridurre i COSTI OPERATIVI associati alla lettura fiscale;

- Ottimizzare la DISTRIBUZIONE in funzione della DOMANDA;

- Maggior CONTROLLO sui punti di riconsegna (PdR);

- ANALISI e FATTURAZIONE basate su DATI EFFETTIVI.

IL CONTATORE A SERVIZIO DI UTENTE ED UTILITY

IL CONTATORE A SERVIZIO DI UTENTE ED UTILITY

EFFETTI SULL’UTENTE FINALE:

- Induzione di comportamenti più RESPONSABILI;

- maggior INFORMAZIONE e CONSAPEVOLEZZA;

- soggetto ATTIVO all’interno della SMART GRID;

- fruizione di SERVIZI di GESTIONE ENERGETICA.

tommy

STATO D’IMPLEMENTAZIONE DELLO SMART METERING

PACCHETTI DI EFFICIENZA ENERGETICA

USA:

US Federal Economic Package

(4,5 miliardi di Dollari per sviluppo Smart Grid)

EUROPA:

Direttive Energetiche

2006/32/EC2005/89/EC

M/441 EN “MID”

CONTATORI ELETTRONICI: FUTURO “MULTI-UTILITY”

GAS, ACQUA E CALORE: nuova frontiera dello S.M.

ELETTRICITÀ: realtà in forte crescita

PIÙ PROBLEMATICHE

- Autonomia dei dispositivi

- Tecniche di comunicazione


OBIETTIVI FUTURI:

- TOTALE INTEGRAZIONE delle 4 commodity

- GESTIONE COORDINATA di tutti gli aspetti energetici dei PdR

- Erogazione di servizi “OLTRE IL CONTATORE”

SERVIZI DERIVANTI DALL’APPROCCIO INTEGRATO

STRUMENTI DI “FEEDBACK”

Visualizzazione su display domestico / pagina web:

Segnali di prezzo

Informazioni tariffarie

Dati di consumo


SERVIZI CONTROLLATI DALL’UTENTE FINALE

Servizi di gestione diretta dell’energia e della risorsa idrica:

Termoregolazione bi-combustibile “caldaia/pompa di calore”

Termoregolazione impianto “caldaia/pannello solare”

Controllo dinamico dei carichi

Sistema di sorveglianza e rilevazione delle perdite idriche.


SERVIZI CONTROLLATI DALL’UTILITY

Servizi di informazione al cliente: consumi, prezzi, tariffe

Politiche di “Demand-Side Management”:

incentivi alla riduzione dei consumi (Demand Response)

piani tariffari personalizzati (Dynamic Pricing)

Gestione da remoto dei carichi elettrici (Ripple Control)

REQUISITI DELLA RETE LOCALE• massimizzare la frequenza d’aggiornamento dati

• interoperabilità

• comunicazione a basso consumo energetico

• assicurare la riservatezza dei dati

• coordinare/sincronizzare le operazioni tra dispositivi

• agevolare l’intervento e l’interfacciamento dell’utenza

DATI DI INTERESSE CONTATORI ELETTRONICI:

• consumo attuale

• registri dei consumi storici (giornalieri/mensili/annuali)

UTILITY / GESTORI DEL SERVIZIO:

• segnali di prezzo real-time

• tariffa applicata

• segnalazioni, allarmi, informazioni di diagnostica

• consigli per ridurre i consumi

FREQUENZA DI AGGIORNAMENTO DATI

PER CONTEGGIO/FATTURAZIONE:

Dipende dalle condizioni contrattuali e dal tipo di servizio

• invio automatico dei registri su base settimanale/mensile

PER SERVIZI DESTINATI ALL’UTENZA:

Determina la qualità e l’efficacia dei servizi

• elettricità: refresh continuo (ogni 5 secondi)

• gas, calore, acqua: refresh discreto (max. ogni 15 minuti)

(limite imposto dall’autonomia dei dispositivi)

ARCHITETTURA DELLA RETE LOCALE

INTEGRAZIONE ALL’INTERNO DELL’ABITAZIONE

TECNOLOGIA DI COMUNICAZIONE

CABLATA

Vantaggi:

- fornisce alimentazione

- evita problematiche radio

Limiti:

- posa onerosa

- difficili integrazioni future

WIRELESS

Vantaggi:

- installazione

- integrazioni future

Limiti:

- interferenze, scarsa raggiungibilità

- alimentazione a batterie

TECNOLOGIA DI COMUNICAZIONE

CABLATA WIRELESS

SOLUZIONE PIÙ ACCREDITATA

Particolare attenzione è riposta verso due standard:

ZigBee 2.4GHz e W.M-Bus 868MHz

ZigBee-2.4GHz / W.M-Bus-868MHz

APPLICAZIONE DOMESTICA

- diffuso in USA

- wireless MESH network

- “basso costo/bassa potenza”

- 2.4 GHz su 16 canali

- range di copertura: 15-20 m

APPLICAZIONE DI METERING

- diffuso in Europa

- wireless BUS network

- “basso costo/bassa potenza”

- 868 MHz su un canale

- range di copertura: 25 m

ZigBee 2.4 GHZ W.M-Bus 868 MHz

Pro - condivisa da molte utility- standard aperto e interoperabile- robusta, scalabile, sicura- struttura a mesh (multi-hop)- forte mercato di dispositivi ZigBee- 16 canali di comunicazione

- soluzione ben consolidata- impiegata in diversi progetti europei- trasmissione a 868MHz: . basse attenuazioni . basse riflessioni . alta capacità di propagazione

Contro - problemi di propagazione del segnale e di interferenza- scarsa diffusione nel mercato europeo

- problemi di interoperabilità del livello applicativo- diverse versioni dello standard incompatibili tra loro

ZigBee-2.4GHz / W.M-Bus-868MHz

TABELLA DEI REQUISITI

REQUISITI PER L’IMPLEMENTAZIONE ZigBee 2.4 GHz

W.M-Bus 868 MHz

Autocorrezione (“self-healing”)

Interoperabilità

Consumi limitati

Alta frequenza di aggiornamento dati

Minimizzare le interferenze

Misure per mantenere la riservatezza dei dati

Sostenibilità nel tempo

Costo limitato della tecnologia

Capacità di soddisfare la domanda

Disponibilità di prodotti domestici compatibili con la tecnologia

Impiego in analoghi progetti di Smart Metering in Europa

ZigBee 2.4GHz:STANDARD PER RETE LOCALE

SOLUZIONE PIÙ ADATTA IN UN CONTESTO DI SERVIZI PER L’UTENTE

- Interoperabilità garantita da un processo di certificazione;

- buon adattamento agli sviluppi tecnologici (aggiornamenti O.T.A. e retro- compatibilità);

- autonomia della soluzione garantita da autocorrezione e autoconfigurazione;

- “multi-hop” caratteristico della rete magliata;

- 16 canali permettono di far fronte alle interferenze con altri dispositivi;

- Limite: scarsa diffusione in Europa di soluzioni ZigBee 2.4 GHz.

SCHEMA DI INTEGRAZIONE “MULTI-UTILITY”

LIMITI DI APPLICABILITÀ NEL CONTESTO ITALIANO

- contatore Enel non è dotato di INTERFACCIA DISPONIBILE

- consumi e costi di gateway e ripetitori possono scoraggiare l’utenza

- telelettura/telegestione di elettricità e gas indipendenti

- concorrenza tra distributori

- criticità per lo sviluppo della telelettura/telegestione del gas

- mancanza di un mezzo fisico di interconnessione preesistente per acqua, gas e calore

IPOTESI DI APPLICABILITÀ NEL CONTESTO ITALIANO

- Enel renda noto il protocollo di comunicazione;

- valorizzazione dei servizi fruibili dall’utente;

- incentivi finanziari per promuovere la soluzione;

- investire un soggetto indipendente del ruolo di Gestore autonomo dei servizi di misura (Metering Service Provider);

- necessità di test su campo per aver garanzie sull’autonomia;

- Enti di Standardizzazione propongano una soluzione di riferimento che stimoli competitività e innovazione tecnologica.

CONCLUSIONI

I potenziali benefici legati allo Smart Metering coinvolgono diversi soggetti:

- utility: telelettura/telegestione si presentano come una realtà sempre più concreta e potenzialmente vantaggiosa.

- utente finale: per stimolarlo è necessario conoscere e affrontare alcune difficoltà:

- costo delle tecnologie necessarie (incentivi e standardizzazione);

- scarso interesse all’efficienza energetica (sensibilizzazione e incentivi);

- difficoltà nell’integrare i diversi contatori (standardizzazione e gestore autonomo dei servizi).

È fondamentale che tutti i soggetti coinvolti compiano uno sforzo comune e cooperativo; di modo che lo

SMART METERING si riveli una mossa vincente per la scena energetica globale, assicurando benefici per

il singolo, per le utility e per la collettività.

CONCLUSIONI

Grazie per l’attenzione!

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