La digitalizzazione dell’energia

La transizione energetica in corso abbraccia tutti gli aspetti del sistema elettrico. Uno dei più dirompenti, insieme alla decarbonizzazione del mix di generazione elettrica, è la digitalizzazione, che sta trasformando i processi con cui l’energia si produce, si distribuisce e si consuma. Manutenzione predittiva e machine learning La digitalizzazione dell’energia comincia dove comincia l’energia: dagli impianti di generazione. Oggi non solo i parchi eolici e fotovoltaici, ma anche le vecchie centrali idroelettriche sono gestite, almeno in parte, in modo automatizzato. Grazie alla sensoristica è possibile raccogliere in tempo reale i segnali provenienti da una turbina, da una diga o da una conduttura e inviarli a una sala di controllo centralizzata. Qui l’uso di software innovativi permette di osservare un dato anomalo e, quindi, di individuare i potenziali rischi. Si può così intervenire in anticipo, prima che si verifichi un danno: è quella che viene chiamata manutenzione predittiva, grazie alla quale le riparazioni possono essere eseguite senza fretta e nei momenti in cui interferiscono meno con l’attività produttiva. L’individuazione real-time di inefficienze consente un miglioramento delle performance e dell’efficienza degli impianti. I programmi usati a questo scopo, grazie a un approccio data driven e agli algoritmi di machine learning, sono in grado di migliorare da soli, tanto più che, con la gestione centralizzata, possono basarsi sui Big Data provenienti non solo dal singolo impianto ma anche da tutti gli altri di uno stesso produttore. In questo modo i software più avanzati, come Aveva Predictive Analytics, si aggiornano via via, diventando sempre più precisi. Sul lungo periodo, l’apprendimento automatico consentirà agli impianti di auto-monitorare il proprio stato di stress. L’intelligenza artificiale (AI), poi, permette di individuare in tempo reale non solo eventuali anomalie, ma anche semplici inefficienze che, pur non compromettendo il funzionamento di un impianto, possono ridurne la produttività: su questa base si può dunque provvedere a risolvere la situazione con azioni di medio e breve termine per migliorare le performance. Passando alle operazioni sul campo, l’Internet of Things, nella sua variante IIoT (Industrial Internet of Things), mette a disposizione strumenti come droni o robot che possono effettuare le ispezioni negli impianti riducendo i tempi, aumentando precisione ed efficienza e azzerando i rischi per le persone. In questo modo, inoltre, si possono anche condurre studi sugli impatti ambientali e minimizzarli, per esempio per quanto riguarda la biodiversità o la gestione delle risorse idriche nelle zone che circondano gli impianti. Per effettuare operazioni a distanza si usano anche gli smart glasses, con i quali un operatore può vedere in tempo reale sul proprio monitor quello che succede in un impianto situato anche a grande distanza, ed eventualmente assistere in diretta da remoto il personale presente sul posto. Quando poi la presenza umana è necessaria, la trasformazione digitale è di grande aiuto grazie ai sistemi di realtà aumentata o virtuale: in questo modo i tecnici, attraverso simulazioni digitali, ricevono un addestramento paragonabile a quello dei piloti d’aereo e, una volta sul campo, controllano la situazione con più elementi a disposizione. Le smart grid per una rete sempre più flessibile e decentrata L’effetto più evidente della digitalizzazione riguarda le reti che trasportano e distribuiscono l’elettricità prodotta. In questo campo gli elementi di base sono i contatori elettronici che abilitano le smart grid con cui si può gestire e bilanciare in modo efficiente il sistema elettrico: una soluzione particolarmente importante per le fonti rinnovabili intermittenti, come l’eolico e il solare, che in questo modo possono essere pienamente integrate nella rete. Questo vale a maggior ragione in uno scenario in cui la rete diventa sempre più flessibile e decentrata: dal vecchio schema top-down, in cui l’energia fluiva in modo unidirezionale dal produttore al consumatore, si sta passando a un modello di generazione distribuita in cui sono sempre più numerosi i piccoli produttori e consumatori in grado di immettere elettricità nella rete. La flessibilità, perciò, diventa un elemento fondamentale che consente alle reti di gestire i flussi e stabilire un dialogo in tempo reale tra operatori e consumatori, sempre più veri e propri attori attivi sulla rete. La sfida della digitalizzazione dell’energia riguarda quindi innanzitutto gli operatori di rete. Le stime indicano che il 17% degli investimenti sulle reti si focalizzeranno nel futuro proprio sulle innovazioni in termini di trasmissione (TSO, Transmission System Operator) e, soprattutto, di distribuzione (DSO, Distribution System Operator) delle fonti rinnovabili. L’ulteriore evoluzione delle smart grid è la trasformazione in piattaforme resilienti, partecipative e sostenibili per abilitare nuovi servizi e generare valore a beneficio dell’intero ecosistema. L'infrastruttura diventa così la base essenziale per le attività economiche e sociali: reti di distribuzione elettrica accessibili, flessibili e inclusive svolgono un ruolo centrale nel consentire alla società in generale e agli stakeholder in particolare il raggiungimento dei propri obiettivi. Inoltre, con la gestione intelligente della rete aumenta l’efficienza e diminuiscono gli sprechi, con un ulteriore vantaggio per l’ambiente. Infine, il nuovo modello dell’energia elettrica – con l’elettrificazione dei consumi, cioè la sostituzione delle tecnologie che utilizzano combustibili fossili con altre che utilizzano l’elettricità proveniente da fonti rinnovabili – apre opportunità in termini di mercato e di modelli di business. Modelli in cui saranno coinvolti vecchi e nuovi player, e che richiedono trasparenza e tracciatura in tempo reale dei flussi di energia. Gli operatori di rete, allora, si pongono come facilitatori neutri di questo mercato dinamico e, soprattutto, come parte attiva nell’accumulo di energia e nella gestione dei carichi, oltre che nel monitoraggio delle tariffe. Un nuovo ruolo per il consumatore Come si è visto, anche all’altro capo del sistema energetico, quello del consumatore finale, la transizione energetica è favorita dalla digitalizzazione. Un esempio dei benefici tangibili che la digitalizzazione offre ai clienti è rappresentato dalle innovative interfacce attraverso le quali i nuovi contatori intelligenti forniscono informazioni praticamente in tempo reale sui consumi e sulla produzione, abilitando nuovi servizi come il demand response e la domotica, soluzioni intelligenti da remoto per gestire sistemi di sicurezza, elettrodomestici e regolazioni di temperatura. Così i clienti cambiano ruolo: da utenti passivi e inconsapevoli diventano protagonisti attivi ed esigenti del sistema elettrico, aumentando la propria consapevolezza energetica . E questo vale a maggior ragione per i prosumer, cioè i clienti che sono allo stesso tempo produttori (producer) e consumatori (consumer) di energia: grazie alla digitalizzazione contribuiscono a loro volta a un mix di generazione elettrica con meno emissioni. La transizione energetica è un fenomeno che va oltre la semplice generazione di elettricità pulita e che, attraverso la digitalizzazione, coinvolge tutti, produttori e consumatori.

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Dagli impianti alle reti: la digitalizzazione dell’energia

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