Smart Energy è un termine probabilmente ancora poco conosciuto alla maggioranza delle persone, ma che è destinato a imporsi nel prossimo futuro. Così come parliamo di Smart Home, Smart Car, Smart TV e così via, sempre di più dovremmo interessarci nel prossimo futuro di Smart Energy, dal momento che riguarda un settore cruciale per la nostra economia e società come quello dell’energia.
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Cos’è la Smart Energy
Gli Osservatori del Politecnico di Milano propongono una definizione strettamente collegata all’IoT: da questo punto di vista nella Smart Energy rientra l’integrazione e il coordinamento di tutte quelle applicazioni, soluzioni e progettualità per la gestione dell’energia che consentono un vero e proprio miglioramento dell’efficienza energetica di case, edifici e impianti, cercando al contempo di ottimizzare il livello di comfort per gli occupanti degli spazi smart.
Sempre secondo il Politecnico di Milano sono quattro gli ambiti di applicazione della Smart energy in senso stretto, estremamente connessi all’IoT.
- Smart Metering: contatori connessi per la misura dei consumi (elettricità, gas, acqua e calore), la loro corretta fatturazione e la telegestione;
- Smart Grid: rete elettrica intelligente per ottimizzare la distribuzione, gestendo produzione distribuita e mobilità elettrica;
- Smart Building: gestione automatica degli impianti e dei sistemi di un edificio (come quelli per l’illuminazione e la climatizzazione) per il risparmio energetico, il confort la sicurezza dello stabile e delle persone al suo interno;
- Smart City & Smart Environnement: monitoraggio e gestione degli elementi di una città e dell’ambiente circostante per migliorarne vivibilità, sostenibilità e competitività.
Volendo allargare ulteriormente il quadro, la Smart energy può essere vista come l’insieme delle tecnologie innovative e digitali impiegate nel settore energetico per garantire una fornitura di energia continua, affidabile e sostenibile (da un punto di vista ambientale ed economico), nonché la fruizione di nuovi servizi, sia dal punto di vista dei consumatori finali che degli operatori di mercato. Il funzionamento delle soluzioni smart energy è in ogni caso assicurato dalla continua produzione e trasmissione di dati digitali, che devono essere prodotti e soprattutto condivisi in maniera fluida e rapida tra i diversi anelli della filiera dell’energia, consentendo così a player e utenti di effettuare scelte in piena ottica Data-driven. La grande spinta alla diffusione del paradigma Smart Energy è frutto dell’enorme cambiamento che sta investendo il settore energetico che, da un modello centralizzato basato sulle risorse fossili, sta passando a uno decentralizzato, basato sulla presenza di centinaia di migliaia di impianti rinnovabili. Già oggi in Italia 38% della produzione elettrica arriva dalle fonti rinnovabili, in buona misura da quelle non programmabili, come eolico e fotovoltaico, che non producono energia in maniera continuativa (24 ore su 24) ma soltanto in presenza della effettiva disponibilità della fonte (sole o vento). Questo comporta la necessità per operatori e gestori di rete di prestare molta più attenzione all’equilibrio tra domanda e offerta di energia. Il quadro è ulteriormente complicato dall’avanzata della generazione distribuita, che ribalta la centralizzazione tipica del modello tradizionale, basata sulla presenza di un numero relativamente ristretto di grandi centrali di generazione alimentate con risorse fossili. Secondo l’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano a fine 2021 ci sono 785.000 soggetti che generano energia, i cosiddetti prosumer. Si tratta di utenti che ormai contribuiscono all’andamento complessivo della generazione elettrica nazionale, ma che sono estremamente dispersi sul territorio. E che devono però essere gestiti e indirizzati correttamente, per far sì che la produzione elettrica di questi impianti non vada dispersa o non causi addirittura problemi alla rete. In questo contesto del tutto nuovo, il monitoraggio della produzione e la capacità di intervenire sugli impianti diventano fondamentali e possono essere garantiti in maniera efficace soltanto attraverso l’impiego calibrato delle tecnologie digitali.
La Smart energy è poi fondamentale per un altro caposaldo della decarbonizzazione, ovvero l’efficienza energetica: per diminuire la domanda bisogna controllare l’energia consumata, operazione che oggi fa sempre di più attraverso l’impiego di piattaforme software di una sensoristica digitale (IoT). Ugualmente la crescita della mobilità elettrica, ovvero di milioni di dispositivi dotati di capacità di stoccaggio che si interfacciano con la rete, può essere governata soltanto attraverso una continua disponibilità di dati e informazioni. In altre parole, con la Smart energy: un paradigma che è destinato a crescere d’importanza via via che il processo di transizione energetica e di elettrificazione si avvieranno a compimento. Ovvero, secondo le intenzioni delle istituzioni internazionali, entro il 2050.
Vantaggi
Alcuni vantaggi del modello Smart energy li abbiamo già esposti in precedenza, a partire dalla possibilità di meglio integrare le rinnovabili intermittenti nella generazione elettrica. Cerchiamo di spiegare meglio questo concetto: per mantenere in perfetto bilanciamento il sistema elettrico occorre comprendere quando e quanto gli impianti eolici e solari produrranno energia. C’è insomma bisogno di andare oltre le previsioni statiche tipiche delle serie meteorologiche storiche: non a caso gli impianti solari ed eolici sono ormai sempre più digitalizzati e connessi alla Rete Internet, in maniera tale da monitorarne l’andamento e persino per stimarne la possibile generazione in un dato intervallo temporale. Non si tratta di preoccupazioni eccessive: in certi casi, quando la produzione di questi impianti diventa eccessiva e rischia di sovraccaricare la rete a livello locale, diventa necessario comandarne il distacco: operazione che può ormai essere fatta da remoto, grazie alle soluzioni Smart Energy. Allo stesso modo, se la generazione elettrica in una determinata area territoriale risulta insufficiente per coprire il fabbisogno, occorre fare affluire energia elettrica da altre zono, magari mettendo anche in moto impianti “tradizionali” disponibili a centinaia di chilometri di distanza. Questi e altri compiti di coordinamento sono affidati alle Smart Grid: parliamo appunto delle reti di nuova generazione, connesse e capaci di assicurare comunicazioni ultraveloci, così da mantenere l’equilibrio tra domanda e offerta, gestendo al meglio ogni dispositivo che si affaccia sulla rete.
Ma i benefici del filone Smart Energy non si esauriscono soltanto nell’accoglimento della produzione delle nuove fonti pulite o nell’efficienza energetica, ma interessano più a 360 gradi il funzionamento del sistema energetico nel suo complesso. Ad esempio Smart energy sono anche le applicazioni che ci consentono di monitorare da remoto i consumi energetici delle nostre abitazioni, di saldare le bollette da remoto o di aderire a promozioni/offerte dei nostri fornitori. Oppure, sul fronte interno, possono essere ricompresi nel modello Smart energy anche tutti i servizi e soluzioni digitali che permettono alle utility di ottimizzare il lavoro dei propri dipendenti, le relazioni con clienti e fornitori e le prestazioni dei propri impianti (sempre più spesso impiegando software di analytics e intelligenza artificiale). Ad esempio, gli algoritmi di intelligenza possono essere istruiti per rilevare automaticamente i disturbi in tempo reale di guasti meccanici nelle apparecchiature adibite alla produzione e trasporto di energia, migliorandone così l’affidabilità e l’efficienza. Un esempio di questo tipo, capace di abilitare una manutenzione di tipo predittivo, è stato avviato in Italia da Snam.
Più in generale, la digitalizzazione è fondamentale in un’ottica di customer experience: per le utility è decisivo mettere a disposizione servizi digitali di qualità ai consumatori/utenti in modalità equivalenti a quelli di altri settori, come le telecomunicazioni e il mondo bancario. La fruibilità, lo scambio e l’analisi dei dati digitali rende possibile infatti mettere in piedi servizi ad alta efficienza e valore, che consentono ai semplici consumatori di risparmiare tempo prezioso (e in qualche caso anche denaro) evitando code e file agli sportelli, permettendo peraltro alle utility di recuperare risorse da investire nella delicata transizione ambientale.
Come favorisce la sostenibilità energetica
Abbiamo già scritto in precedenza come la diffusione della Smart Energy sia una precondizione indispensabile per l’accoglimento di crescenti quantità di energia rinnovabile da eolico e fotovoltaico. Non abbiamo però spiegato perché, da una decina di anni a questa parte, il comparto stia affrontando questa svolta, introducendo nuove fonti di generazione sino a poco tempo fa considerate sostanzialmente sperimentali. La ragione risiede nel climate change: un fenomeno ormai dato per assodato dalla comunità scientifica internazionale e che è strettamente correlato alle emissioni frutto delle attività antropiche, a loro volta originate dall’impiego di combustibili fossili altamente inquinanti come petrolio e carbone. Tra le attività antropiche, primeggia l’energia: produzione, consumo e trasporto di beni energetici sono attualmente responsabili di circa due terzi delle emissioni globali. È chiaro, dunque, che la diffusione del paradigma Smart Energy può consentire al mondo dell’energia una completa decarbonizzazione, rallentando il cambiamento climatico prima che diventi irreversibile. Inoltre, già oggi le attuali tecnologie digitali sono ampliamente impiegate per ridurre gli impatti ambientali negativi tipici della filiera dell’Oil & gas: in particolare abilitando una conoscenza esatta dei processi produttivi ed estrattivi, che anche in questo caso costituisce la precondizione necessaria per limitare quanto più possibile le emissioni inquinanti. La sostenibilità può essere spinta dalle tecnologie Smart Energy anche per favorire l’efficienza energetica: un esempio concreto è legato agli Smart building di nuova concezione, in cui i moderni sistemi di illuminazione e di HVAC (riscaldamento, ventilazione e aria condizionata) – sempre più spesso connessi da remoto a piattaforme cloud di monitoraggio – possono abilitare l’ottimizzazione del comfort negli spazi interni, riducendo al contempo il consumo energetico, sempre più spesso in maniera automatizzata.
Ridurre le bollette con la Smart Energy
Oltre a vantaggi di carattere ambientale, l’adozione corretta del paradigma Smart Energy ha tutte le carte in regola per favorire la riduzione delle bollette energetiche pagate da famiglie e imprese. A livello macro, la digitalizzazione dell’energia potrebbe favorire la diffusione ulteriore delle rinnovabili, evitando a un Paese come l’Italia – fortemente dipendente dall’estero per l’approvvigionamento di materie prime energetiche – di spendere ogni anno svariati miliardi di euro per soddisfare il proprio fabbisogno. Un problema che, come si è visto nel caso della crisi russo-ucraina, si acuisce nel caso delle tensioni internazionali, con i prezzi dei beni energetici che tendono a schizzare alle stelle.
Nel medio-lungo termine, dunque, la maggiore autonomia energetica garantita dalle fonti pulite- con il sostegno della Smart energy – potrebbe spingere prezzi dell’elettricità più bassi. Con effetti che si ripercuoterebbero a catena anche sui prezzi dei beni e servizi non energetici: le condizioni e i costi di erogazione dell’energia svolgono infatti un ruolo rilevante nel determinare il potere d’acquisto dei consumatori.
A livello più micro, invece, ci sono tanti aspetti della Smart Energy che possono contribuire a un abbassamento delle bollette. Prendiamo ad esempio gli “smart meter”: si tratta dei contatori intelligenti che consentono la telelettura e telegestione dei contatori di energia elettrica, gas e acqua e che costituiscono un asset fondamentale delle moderne Smart Grid. Gli Smart meter sono stati progettati innanzitutto consentire la riduzione di costi per le letture e per le operazioni di gestione del contratto (es., cambio fornitore, disattivazione etc.) che possono essere effettuate in modo automatico a distanza e con maggiore frequenza, senza un intervento manuale degli operatori. Eliminando così anche tutte le letture presunte delle bollette, che spesso si traducevano in aggravi di costi per i consumatori. Più in prospettiva, l’introduzione di smart meter ancora più evoluti potrebbe rendere più flessibile il rapporto produttore-consumatore, aprendo a nuovi meccanismi di offerta basati sul coinvolgimento attivo dell’utente (consumatori e prosumer). Ad esempio, l’analisi dettagliata dei dati prodotti continuamente dagli Smart Meter può permettere alle utility la proposta di offerte sempre più mirate, addirittura personalizzate in base al peculiare profilo di consumo di ogni utente. Magari proponendo anche soluzioni di efficienza energetica targetizzate, capaci quindi di assicurare un risparmio più o meno consistente in bolletta.
Esistono poi alcune tecnologie coinvolte nella rivoluzione Smart Energy, come la Blockchain, che possono essere impiegate per spingere indirettamente l’avvio di progetti di riqualificazione energetica. In particolare la Blockchain può consentire in maniera automatica e tracciabile di tenere conto in maniera automatica e indelebile le operazioni che avvengono in una certa rete, garantendo anche la possibilità di autenticare ciascun nodo, così da certificarne la sua affidabilità. Rendendo così trasparenti e sicuri, ad esempio, i continui scambi energetici che sono alla base di un modello innovativo (e ad alto potenziale di risparmio energetico) come quello delle Comunità energetiche.
Gli ostacoli al paradigma Smart Energy
Nonostante i numerosi benefici e le potenzialità del paradigma Smart Energy, permangono ancora alcuni ostacoli che possono rallentarne l’adozione diffusa e su larga scala. A partire dalle infrastrutture obsolete: le infrastrutture energetiche esistenti (spesso concepite nel secolo scorso) potrebbero non essere adatte per l’integrazione di nuove tecnologie intelligenti. La sostituzione o l’aggiornamento delle infrastrutture richiede investimenti significativi e può richiedere tempo. Qui possiamo introdurre quello che è al momento il principale ostacolo al paradigma Smart energy, quello dei costi iniziali elevati: in effetti l’implementazione di tecnologie intelligenti per la gestione dell’energia richiede investimenti iniziali significativi. Ad esempio, l’installazione di dispositivi IoT o di sistemi di stoccaggio può essere costosa, per non parlare dell’introduzione di soluzioni di AI o la progettazione delle Smart Grid. La carenza di risorse può rappresentare una sfida per le aziende del settore e, soprattutto per la Pubblica amministrazione, spesso chiamata a sostenere economicamente gli sforzi di ammodernamento del settore energia (come ad esempio si fa nel PNRR). Non di rado, esiste anche un ostacolo regolamentare: le normative e i regolamenti nel settore energetico potrebbero non essere adeguati per supportare l’adozione delle tecnologie Smart Energy, come ad esempio nell’ambito delle Comunità energetiche. È necessario un quadro normativo chiaro e stabile che promuova l’innovazione e agevoli l’integrazione delle nuove tecnologie. Senza dimenticare che le diverse tecnologie utilizzate nella Smart Energy devono essere in grado di comunicare e interagire tra loro in modo efficace: l’interoperabilità è fondamentale per garantire una gestione integrata e ottimizzata dell’energia. Le caratteristiche di apertura tipiche della Smart Energy impongono di prestare attenzione al tema della sicurezza e privacy dei dati: diventa fondamentale garantire la protezione dei dati energetici sensibili e prevenire eventuali attacchi informatici. Infine c’è una questione culturale: l’adozione del paradigma Smart Energy richiede una maggiore consapevolezza e comprensione dei benefici da parte dei consumatori e delle aziende.
Articolo originariamente pubblicato il 07 Apr 2022
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