Ned Il primo consulente energetico personale realmente smart

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1 Ned Il primo consulente energetico personale realmente smart

2 La storia di Midori Novembre 2011 Midori nasce nell Incubatore delle Imprese Innovative del Politecnico di Torino RePower Midori si trasforma da progetto ad azienda grazie alla fiducia ottenuta da RePower, multinazionale nel settore dell energia, il nostro cliente 0 Iren Nel 2014 Midori partecipa ad una call H2020 insieme ad Iren ed altre aziende proponendo la soluzione Ned all interno del progetto FlexMeter e ottiene il finanziamento Enersaving Nel 2014 Midori e altri due partner creano Enersaving, un progetto nato per promuovere la piattaforma Kiui ai comuni aderenti al Patto dei Sindaci Think4Social A maggio del 2015 Ned vince un primo grant del bando Think4Social promosso dalla Fondazione Vodafone per l impatto sociale della soluzione

3 I bisogni del mercato L aumento della domanda e del costo di energia nel settore residenziale, destinati a crescere nel prossimo decennio, hanno ampliato la necessità di strumenti per il controllo e la riduzione degli sprechi di energia. [AEEG] Il mercato di riferimento è quello delle tecnologie e strumenti per l efficienza energetica, che è parte del più vasto mercato della Building Automation. Sistemi per il monitoring dell energia esprimeranno in Europa una quota tra il 9% e il 12% di penetrazione del mercato al 2020, per un volume di affari tra 0,63Mld e 0,76Mld. [Enel] Solo in Italia l adozione di soluzioni per l efficientamento comportamentale può portare ad un risparmio di oltre 0,25Mld per i consumatori. [Opower]

4 Le risposte del mercato oggi Ci sono molte soluzioni antagoniste sul mercato per il monitoring dei consumi e che si dividono in due categorie. Nessuna di loro, comunque, offre servizi avanzati di gestione dei carichi elettrici per massimizzare l autoconsumo dell energia fornita da impianti PV Soluzioni composte da smart plug da collegare ad ogni dispositivo, costose ed invasive. In una casa di 80 m 2 ne servono circa 10 per misurare i principali dispositivi con una spesa totale di circa 600 Soluzioni basate sulla sola misura del consumo aggregato al contatore con uno scarso valore aggiunto perchè l informazione sul consumo è sempre aggregata

5 Il primo consulente energetico realmente smart Ned è un sistema di monitoring dei consumi e delle attività dei dispositivi elettrici presenti in un appartamento, basato sulla tecnologia NIALM* e composto da su un solo semplice strumento di misura connesso al contatore domestico e un App per smartphone. Avere un solo punto di misura permetterà di mantenere costi contenuti Nessuna complessa fase di set-up iniziale è richiesta all utente È semplice da installare senza la necessità di un intervento da parte di un professionista I servizi offerti da Ned sono del tutto nuovi e mai visti prima. Non chiamatelo smart meter! *Not-Intrusive Appliance Load Monitoring

6 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation NedPoint calcola ed invia in cloud potenza istantanea attiva e reattiva del carico aggregato al contatore misurando corrente e tensione a 1 Hz La prima fase dell algoritmo di Ned riguarda il riconoscimento dei transitori elettrici, le vere impronte digitali dei dispositivi Per ogni evento transitorio, l algoritmo estrae dei parametri (o signatures) attraverso tecniche di signal processing Ned confronta le signatures degli eventi transitori catturati dall algoritmo di Event Detection con dei modelli di riferimento L energia stimata associata ai vari dispositivi viene visualizzata attraverso una semplice App assieme ai servizi offerti da Ned

7 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation NedPoint calcola ed invia in cloud potenza istantanea attiva e reattiva del carico aggregato al contatore misurando corrente e tensione a 1 Hz

8 NedPoint è un semplice strumento di misura di corrente e tensione istantanee, campionate ad 1 Hz, collegato al contatore o al quadro elettrico per mezzo di una pinza amperometrica e di un connettore semplice da installare per acquisire la tensione. Attraverso i dati misurati, NedPoint calcola i valori istantanei di potenza attiva e reattiva che vengono inviati sui nostri server attraverso il router domestico, connesso in WiFi. Ad ottobre 2015 il primo prototipo sarà pronto!

9 Le misure NedPoint ha bisogno di misurare i valori di corrente e tensione istantanee al contatore domestico, campionati alla frequenza di 1Hz, per calcolare i valori di potenza attiva e reattiva Misura della corrente Una semplice mini pinza amperometrica è in grado di acquisire la corrente istantanea a valle del contatore elettrico Misura della tensione La tensione istantanea è misurata attraverso una coppia di connettori facilmente installabili. Non è richiesto alcun intervento all impianto elettrico

10 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation La prima fase dell algoritmo di Ned riguarda il riconoscimento dei transitori elettrici, le vere impronte digitali dei dispositivi

11 Event Detection L analisi di Ned parte dal riconoscimento della presenza di eventi elettrici transitori Si definisce un evento transitorio il cambio del livello di potenza assorbita, tipicamente di breve durata e con un ampia dinamica. L algoritmo di Event Detection è in grado di riconoscere ed isolare gli eventi transitori che compaiono nel tracciato misurato da NedPoint. Gli eventi transitori sono suddivisi in eventi transitori di ON se il salto in potenza è positivo eventi transitori di OFF se il salto in potenza è negativo Si definisce uno stato stazionario lo stato operativo di un dispositivo elettrico a cui è associato un consumo (quasi) costante o, in altre parole, lo stato operativo tra un evento transitorio di ON e uno di OFF

12 stato stazionario stato transitorio di ON stato transitorio di OFF

13 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation Per ogni evento transitorio, l algoritmo estrae dei parametri (o signatures) attraverso tecniche di signal processing

14 Feature Extraction Una volta identificato un evento transitorio attraverso l algoritmo di Event Detection, Ned lo analizza estraendo alcuni parametri (o signatures) Si definisce come signature un parametro calcolabile dall analisi del tracciato del consumo aggregato. Un insieme di signatures (o signaures pattern) descrive univocamente la natura di quell evento e il dispositivo che l ha generato. Tra le signature che possono essere calcolate esiste una classificazione tra steady-state signatures che descrivono l incremento o il decremento di potenza attiva assorbita o potenza reattiva generata da un certo stato operativo transient signatures che descrivono il comportamento dei transitori elettrici

15 Transient Signatures Alcuni esempi di transient signatures sono la misura degli impulsi di corrente attraverso parametri geometrici come la durata dell impulso e l ampiezza; la valutazione della forma dell impulso attraverso l analisi della rapidità di salita e di discesa dei fronti nei transitori e il rapporto tra la potenza di picco e la potenza assorbita durante lo stato stazionario; l analisi sulla sequenza e la ripetibilità di transitori che descrivono uno stato operativo all interno di un ciclo, come le varie fasi di riscaldamento e gli stati legati alla rotazione del cestello durante un ciclo di lavaggio di una lavabiancheria.

16 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation Ned confronta le signatures degli eventi transitori catturati dall algoritmo di Event Detection con dei modelli di riferimento

17 Labeling L algoritmo di Labeling associa ad ogni transitorio elettrico un etichetta che identifica la tipologia dell evento descritto da quel transitorio e il dispositivo che l ha generato Le etichette vengono assegnate attraverso un controllo a massima verosimiglianza delle signatures estratte dall algoritmo di Feature Extraction con le signatures analizzate offline per ogni evento di ogni dispositivo preso in esame Oltre ad etichettare ogni transitorio, l algoritmo di Labeling identifica il momento esatto in cui esso si verifica

18 Misura della potenza Event Detection Feature Extraction Labeling Energy Estimation L energia stimata associata ai vari dispositivi viene visualizzata attraverso una semplice App assieme ai servizi offerti da Ned

19 with the NIALM approach, we can now estimate the energy consumption of the individ ices in our investigation Energy list that in turn Estimation could provide us with an itemized insight of th gy consumption contribution. Il fine ultimo di Ned è la stima dell energia assorbita dai dispositivi presi e the operational in esame activities of the target appliances are detected and identified by us proposed Conoscendo NIALM algorithms, il momento theirinenergy cui siestimation verificano can i transitori be simply elettrici computed e gli by tak On-O time eventi andassociati the steady-state essi Ned power stima of each il consumo operationassorbito using Equation dall i-esimo 9. dispositivo attraverso la seguente formula KX E i = P ss (t offk t onk ) re P ss is dove the average P ss è ilsteady livello di state potenza power, media i refers assorbita to appliance tra lanumber, k-esima Kcoppia indicates the nu of identified eventi paired transitori eventson-off, and t off K indica and t on il are numero the on/o di coppie timesdiof eventi each operation transitori cycle. ance theassociati tabulatedall i-esimo results shown dispositivo in Table e t on 12,13, e t off rappresentano and14 indicate glithe istanti t on, int off cui, t cycle, si verificano l evento transitorio di on e quello di off estimated energy of each detected events for appliances. k=1

20 L energia stimata da Ned è l area del rettangolo

21 La magia di Ned Ned sarà in grado di riconoscere le attività dei dispositivi elettrici e di notificarne l avvio e lo spegnimento. Qui accanto è possibile vedere un esempio di detection eseguita dagli algoritmi di Ned su una misura effettuata in un appartamento (in rosso la potenza attiva, in blu la potenza reattiva). È possibile notare come Ned sappia etichettare le attività con notevole precisione: questo permetterà di imparare le abitudini di consumo domestiche e prevederle nel breve periodo.

22 Ancora un po di magia Ned non sarà in grado solo di riconoscere i momenti di attività dei dispositivi, ma calcolerà il consumo associato ad ogni dispositivo preso in esame. Qui accanto ci sono due esempi: in alto il riconoscimento fatto da Ned dei cicli di un frigorifero (in rosso) sovrapposti al consumo aggregato (in blu), mentre in basso l intero ciclo di una lavatrice (in rosa) è stato ricostruito da Ned a partire dalla misura dell energia aggregata (in blu).

23 L APP DI NED

24 L offerta L offerta di Ned si divide in due servizi. Ned Base e Ned Premium. Ned Base Ned Base include tutte le funzionalità avanzate di notifiche e messaggistica. Dopo una breve fase di training trasparente per l utente, Ned è in grado di riconoscere automaticamente l attività e l energia assorbita dei dispositivi con una potenza impiegata di almeno 100W e con il passare del tempo imparerà sempre di più le abitudini delle persone, diventando un vero consulente energetico personale. Ned Premium Ned Premium aggiungerà a Ned Base importanti novità per coloro che hanno installato un impianto fotovoltaico domestico. Ned Premium sarà in grado di effettuare una previsione accurata della produzione energetica del PV e segnalare in anticipo le azioni da compiere per poter massimizzare la quota di autoconsumo. In questo modo si potrà sfruttare al meglio una fonte energetica gratuita e pulita.

25 Le features di Ned Base Controlla in ogni momento quanto consumano i tuoi dispositivi e quanto stai spendendo per alimentarli Ned può capire se i tuoi dispositivi sono inefficienti e mostrarti quanto risparmieresti se li sostituissi con modelli che consumano meno Ognuno di noi vive all interno di comunità attive e che cambiano ogni giorno. Per questo motivo Ned metterà sempre a confronto le tue abitudini e i tuoi consumi con quelli dei tuoi vicini e da loro potrai imparare molto su come consumare di meno senza alterare il tuo stile di vita Nelle prime 2-3 settimane dopo l installazione, Ned avrà bisogno del tuo aiuto per essere certo di riuscire a riconoscere tutti i dispositivi più importanti di casa tua. Quando Ned te lo chiederà, fagli sapere quali dispositivi hai usato Attraverso un sistema di notifiche istantanee, Ned può avvisarti praticamente di tutto ciò che sta accadendo in casa tua Ned ti invierà dei messaggi nei quali troverai, tra le altre cose, il resoconto dei tuoi consumi nel mese precedente

26 Notifiche * Ciao Christian La lavatrice si è accesa. Vuoi che ti avvisi quando avrà finito? I tuoi consumi dal 1/ KWh 20% più di Agosto 20/9/ :31 si no I tuoi dispositivi dal 1/9 Boiler: 15 (75kWh) 30% più di Agosto Frigo: 10 (50kWh) 30% più di Agosto I panni sono asciutti! Mi dispiace, ma ora devi stirarli :( La lavastoviglie si è accesa. Ti dirò quando termina. Attenzione! Stai per superare la potenza contrattuale massima consentita Dal 1/9 hai consumato più energia della media delle famiglie di Torino *il mockup dell App si riferisce alla versione beta e non include tutti i servizi di Ned La lavatrice ha concluso. Ritira i panni. Il forno si è spento. Non hai fame? Ho scoperto che 10 minuti fa hai avviato la lavatrice: rimanda il lavaggio dopo le 19 e risparmierai 50cent. Non ti convince? Se lo fai tutte le volte fino a fine anno risparmierai 100! Fai attenzione! La TV è accesa da più di 5 ore. Mmm, ho appena scoperto che il tuo frigo ti fa sprecare molti soldi ed energia. Nella sezione Consigli ci sono delle proposte per te Se continui così a fine mese avrai consumato il 20% in più di Agosto Hey, cosa hai usato tra le 10 e le 11.30? Lavastoviglie o asciugatrice? Sai quanta energia hai speso per asciugarti i capelli 20 minuti fa? Quella necessaria per cucinare 50 pizze!

27 Consumi aggiornati al 20/9/2015 alle 13:01 Il tuo boiler dal 1/ KWh 30% più di Agosto 30% più della tua media come la media a Torino 50% più del modello migliore Il tuo frigo dal 1/ KWh 30% più di Agosto come la tua media 30% in meno della media a Torino 60% più del modello migliore Congratulazioni! Ora sei un consumatore esperto :) Leggi di più Buone notizie! Ned ha già riconosciuto 5 nuovi dispositivi. Leggi di più Quest inverno hai speso 45 (225kWh) per l asciugatrice, il 20% in più dell inverno Ad Agosto hai usato il phon 20 volte in più dell Agosto Messaggi Ad Agosto hai consumato 360kWh, 30kWh più di Luglio Il mese scorso hai usato la lavatrice 33 volte, 5 in più rispetto a Luglio Grande! Ad Agosto hai raggiunto il consumo minimo da quando Ned è stato installato Quest estate hai speso 50 (250kWh) per il condizionatore, il 40% in più dell estate scorsa Congratulazioni! Ned ha riconosciuto tutti i tuoi dispositivi. Ora inizierà a tenere d occhio i tuoi consumi A Marzo il costo dell energia è cresciuto del 10% circa, da 0,22cent /kwh a 0,24kWh/kWh

28 La roadmap di Ned Avvio di una tesi di ricerca per lo studio del NIALM per il progetto Ned Conclusione dell analisi degli algoritmi e realizzazione di un simulatore Prototipazione di NedPoint e avvio della fase di test e validazione 9/2014 5/2015 1/2016 3/2013 3/ /2015 Ned è stato scelto da Iren come parte del progetto FlexMeter vincitore di una call H2020 Il progetto Ned ha vinto il finanziamento Think4social di Vodafone Lancio di Ned Base in versione beta sul mercato!!

29 Riconoscimenti Nel corso del 2014 Ned è entrato a far parte della proposta di progetto FlexMeter, che è risultata vincitrice nella call H2020-LCE ; in questo progetto Midori è subcontractor del Gruppo Iren, uno dei partner della cordata che conta, tra gli altri, il Politecnico di Torino, Telecom Italia e Siemens. A Novembre del 2014 il progetto Ned si è classificato terzo nello Smart Home Hackathon ( un concorso di idee d'impresa e di prototipazione veloce promosso dall'associazione Energy@home e ospitato e sponsorizzato dall'incubatore I3P del Politecnico di Torino. A Maggio del 2015 Ned è stato selezionato tra le dieci migliori idee, nell ambito del concorso Think4Social promosso dalla Fondazione Vodafone, all interno del più ampio progetto Energy Wise Communities. È stato concesso un primo grant di finanziamento per l impatto sociale che Ned porterà tra i cittadini che faranno uso di questo strumento per accrescere l educazione al risparmio energetico (

30 Contatti Via Pier Carlo Boggio 59, Torino Christian Camarda CEO e Responsabile R&D christian@midorisrl.eu Valeria Ferro Consulente organizzativo valeria@midorisrl.eu info@midorisrl.eu