PRESENTAZIONE A.I.C.Q. SMART CITY ED EFFICIENZA ENERGETICA. Palermo - 8 Giugno 2012 Antonio Perniciaro

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1 PRESENTAZIONE A.I.C.Q. SMART CITY ED EFFICIENZA ENERGETICA Palermo - 8 Giugno 2012 Antonio Perniciaro

2 ALCUNE DOMANDE 2 PROVIAMO A RISPONDERE AD ALCUNE DOMANDE : PERCHE SMART CITY? COSA E SMART CITY? QUALI SONO LE TECNOLOGIE ABILITANTI? QUALI PROSPETTIVE DI MERCATO? QUALE PUO ESSERE IN QUESTO NUOVO SCENARIO IL RUOLO DELL INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE?

3 PERCHE SMART CITY? 3 La popolazione mondiale continua a crescere ed a concentrarsi nelle aree urbane : Come deducibile dal report : World Urbanization Prospects 2011 Revision Emesso dall United Nations Department of Economic and Social Affairs/Population Division di New York La popolazione nelle Aree Urbane conta nel 2011 circa 3,6 Miliardi di abitanti si porterà entro il 2050 a circa 6,3 Miliardi L incremento della popolazione nelle aree urbane porterà in breve a superare la popolazione nelle aree rurali. WUP Rural

4 Il CONTESTO DELLE SMART CITY 6 Quindi in un contesto di cambiamenti climatici, economici, sociali e tecnologici causati dalla globalizzazione, l'unione Europea ha lanciato una sfida alle città con il progetto Smart City, proponendo loro di attuare tutte quelle azioni in grado di combinare simultaneamente competitività e sviluppo urbano sostenibile. Le città stanno sempre più diventando ecosistemi complessi con crescenti consumi di energia, necessità di fornitura di beni e servizi, problemi di inquinamento e gestione dei rifiuti e problemi legati all efficiente uso delle aree e delle risorse. I cittadini evolvono verso maggiore livello di conoscenza, economico e di salute. Le tecnologie vanno integrandosi sempre più nelle città. Alcuni esempi : o Smart devices o Reti a banda larga o Wireless Sensor Networks o Disponibilità di mezzi di informazione sempre più in real time

5 Il CONTESTO DELLE SMART CITY 7 Internet of Things : Alla fine degli anni novanta Marc Weiser 1 e Kevin Ashton 2 coniarono i termini Ubiquitous Computing e Internet of Things. La definizione deducibile dagli ITU 3 Internet Reports è : Connections will multiply and create an entirely new dynamic network of networks an Internet of Things. The Internet of Things is neither science fiction nor industry hype, but is based on solid technological advances and visions of network ubiquity that are zealously being realized. La disponibilità di connessione : o From Any Place o For Any Time o For Any Thing Ub C IOT (1) University of California, Berkeley (2) Massachusetts Institute of Technology (MIT) (3) International Telecommunication Union

6 COSA E SMART CITY? 11 Smart City è una visione, un contenitore, un progetto per la città del futuro : Nella Società odierna siamo tutti connessi, viaggiamo sulle autostrade virtuali e viviamo nel WEB. I nuovi cittadini sognano una città diversa da quella attuale nella quale le performance non saranno solo legate alle infrastrutture materiali ma soprattutto allo sviluppo del capitale umano e sociale. Le Smart Cities avranno come elementi fondamentali : o o o o o o Smart Economy : Un economia che si basa sulla valorizzazione del capitale umano e su nuovi protocolli per i rapporti con la P.A. Smart People : cittadini abituati alle nuove tecnologie Smart Mobility : Una mobilità sostenibile Smart Environment : Una gestione dei rifiuti razionale, il contenimento dei consumi e dell impatto ambientale Smart Governance : Un rapporto con la politica basato sulla condivisione di valori Smart Living : Una disponibilità di soluzioni in rete che migliorino la qualità della vita

7 Progetto EU su SMART CITY 12 Tratto da Smart cities Ranking of European medium-sized Report del Centre of Regional Science, Vienna UT, October 2007: Nel 2007 il Centre of Regional Science di Vienna ha stilato una classifica delle 70 (su un totale di 1600 analizzate) città di media dimensione che avevano le migliori performance in relazione ai 6 temi caratterizzanti una Smart City La città al 1 posto è risultata Lussemburgo e tra le prime 70 città Trento è la prima delle quattro italiane e si trova al 45 posto. Per ognuna delle sei tematiche (Smart Economy - Smart Mobility - Smart Environment - Smart Governance - Smart Living) sono stati definiti una serie di indicatori, effettuata una rilevazione e definito il ranking; Da allora molte città italiane hanno già avviato progetti in ottica Smart City (si citano i casi di Torino, Siracusa, Pisa, Brescia..) Il concetto di Smart City diviene sempre più di uso comune e obiettivo nazionale (Agenda Digitale e Bando Miur Smart Cities) E giornalmente in onda su Radio 24 la trasmissione Smart City nel corso della quale vengono trattati gli innumerevoli casi applicativi in Italia. 70 città Ranking

8 Progetto EU su SMART CITY - città ai primi 70 posti per area geografica Smart Economy Smart People Smart Governance Smart Mobility Smart Environment Smart Living Characteristics of a smart city Smart cities Ranking of European medium-sized cities Structuring the analysis

9 SMART CITY : La visione Italtel 22 Digital school and e-learning e-health and Telehealth Security and Digital Justice Digital Administration and e-gov Digital Enterprise Digital Infomobility and Logistics Unified Communication & Collaboration Entertaiment and HD/3D Digital Television Cloud Computing and SaaS Smart Grid and Energy Efficiency Tourism and Cultural Heritage

10 SMART CITY : I progetti di Ricerca Italtel 23 Negli ultimi anni ITALTEL è stata molto attiva nella predisposizione e/o collaborazione ai progetti di Ricerca sugli ambiti delle Smart City Smart Grid and Energy Efficiency: Energetics : Italtel partecipa al progetto nel DTNMS Bando Distretti MIUR Overgrid : Italtel coordina il progetto Bando PON Smart Cities Cloud Computing and SaaS: Lab.Service Innovation: Italtel partecipa al progetto nel Bando Nuovi Distretti MIUR e-health and Telehealth: Hippocrates: Italtel partecipa al progetto nel DTNMS Bando Distretti MIUR Smart FSE : Italtel partecipa al progetto Bando PON Smart Cities Digital Infomobility and Logistics IPA : Italtel coordina il progetto Bando PO FESR asse

11 La visione Smart Cities di Italtel Smart Grids & Energy Efficiency 25 Digital school and e-learning e-health and Telehealth Security and Digital Justice Digital Administration and e-gov Digital Enterprise Digital Infomobility and Logistics Unified Communication & Collaboration Entertaiment and HD/3D Digital Television Cloud Computing and SaaS Smart Grid and Energy Efficiency Tourism and Cultural Heritage

12 Soluzioni e Servizi Italtel - Energy Management 27 Servizi Soluzioni Smart Energy Soluzioni che permettono di supportare le imprese attraverso una gestione efficace del consumo energetico Smart Building Soluzioni per la gestione coordinata degli impianti tecnologici (climatizzazione, distr. acqua, gas ed energia, impianti di sicurezza) e delle abitazioni (contatori, prese e termostati programmabili, ) Green Data Center Soluzioni di efficientamento energetico studiate appositamente per l ambiente per l ottimizzazione dell ambiente Data Center Analisi carichi energetici Individuazione inefficienze Misurazione e prelievi parametri ambientali Cruscotto di monitoraggio e analisi per valutazione sostenibilità ambientale nel tempo Smart Grids Soluzioni per reti di comunicazione intelligenti in ottica SG (Generazione distribuita, Veicoli Elettrici, Telegestione, Telelettura - Smart Metering, )

13 La piramide del Green Consulting 28 Verifiche di conformità Misure correlate al settore dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE) Servizi di consulenza Energetica Servizi di Monitoraggio Nella esecuzione dei contratti di fornitura e servizi: Strumenti per il controllo di gestione e supporto alla PA che, per il decreto 207/2010, avrà necessità di far verificare come conformità da un elemento terzo tutte le attività relative all energia. Nei progetti finanziati: Strumenti per il controllo del rischio legato a finanziamenti per progetti nel campo delle energie rinnovabili (parchi solari, ) Energy Service Center Efficienza Energetica Offerta, verso grandi clienti, di consulenza per la presentazione dei progetti energetici, nonché misure, al fine di ottenere certificati bianchi, Monitoraggio delle misure relative ad interventi di efficienza energetica Servizi che coprono tutte le fasi del processo virtuoso di efficientamento energetico (Audit, progettazione e realizzazione di interventi di efficienza e riqualificazione energetica, soluzioni finanziarie, ) Misurazione continua dei parametri rilevanti e quindi assunzione delle migliori decisioni sia nella fase progettuale degli interventi sia nella fase di gestione successiva degli stessi Energie Rinnovabili & Produzione Misurazione e Controllo delle funzionalità degli impianti di Produzione di Energia Monitoraggio Ambientale Monitoraggio dei parametri di qualità e di controllo ambientale (incendi, dighe, CO2, )

14 L architettura della soluzione 29 Web Users ESC Energy Service Center Monitoring Gestione & Reporting Performance Management Wired/wireless Network Security Single/Multi Company - Single/Multi Site - Single/Multi Building EnergyWise (Wireless) Sensor Network Multi measurements

15 ESC Funzionalità di base 30 Monitoring, Reporting e Analisi Acquisizione, Storicizzazione e Real-Time Monitoring dei dati riferiti a qualsiasi vettore energetico e grandezza fisica. Un interfaccia visuale, adatta a vari tipi di utente, facilita il processo. Analisi delle tariffe Permette di Simulare gli effetti delle tariffe offerte dal mercato in relazione all andamento dei propri consumi, compararle al variare degli scenari ed individuare la migliore. Integrazione con Tool di Asset Management Attraverso l integrazione con sistemi di asset management è possibile ridurre ulteriormente i costi ad esempio attraverso l ottimizzazione della manutenzione preventiva, predittiva, routinaria. ESC Budgeting Energetico Permette di pianificare, formulare e controllare il budget energetico. E possibile determinare in modo preciso l impatto dei costi energetici sulla singola unità (società,contatore, plant) consentire previsioni accurate del budget, e fornire indicazioni tempestive sulle deviazioni rispetto ai costi energetici previsti. Previsione e Controllo Real-Time Permette di caratterizzare e sviluppare modelli di previsione adatti alle utenze ed implementare un sistema di controllo automatico che genera alert specifici sulle inefficienze energetiche delle singole utenze.

16 Smart Grids definizione 32 La definizione di una Smart Grid è mutuabile dal documento della ESOs Smart Grid Mandate 1 : A Smart Grid is an electricity network that can cost efficiently integrate the behaviour and actions of all users connected to it generators, consumers and those that do both in order to ensure economically efficient, sustainable power system with low losses and high levels of quality and security of supply and safety Una Smart Grid è un Network Elettrico che integra in modo efficiente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti connessi in qualità di produttori, consumatori e di quei soggetti che hanno entrambe le funzioni (prosumers) al fine di assicurare un funzionamento efficiente e sostenibile di generazione e distribuzione con basse perdite e alto livello di qualità e di sicurezza nella fornitura di EE. Nota 1: Standardization Mandate to European Standardisation Organisations (ESOs) to support European Smart Grid deployment Bruxelles 1st March 2011 M/490 EN European Commission Directorate General For Energy

17 Smart Grids un fattore chiave per la Politica Energetica 33 Lo sviluppo delle Smart Grids sarà un fattore chiave per la Politica Energetica Europea con l obiettivo di integrare su larga scala le fonti di Energia Rinnovabile, garantire la sicurezza e la robustezza delle reti e per il conseguimento degli obiettivi di energy saving. La Commissione Europea con il Mandate M/490 del 1 Marzo 2011 ha fissato per la fine del 2012 la predisposizione degli Standard delle Smart Grids con gli obiettivi di definire: Gli Standard delle interfacce I criteri di sicurezza delle reti I principi applicabili per la privacy per lo sviluppo delle Smart Grids, del metering e dei sistemi di interfaccia con le auto Elettriche Gli enti coinvolti dalla ESOs sono : CEN, CENELEC ed ETSI

18 Spinta europea verso le Smart Grids 37 Le Smart Grids avranno un ruolo essenziale nel processo di trasformazione dell attuale sistema di produzione e fornitura di Energia Elettrica e contribuiranno al raggiungimento entro 2020 degli obiettivi : Obiettivi EU 20/20/20 : gas serra -20% efficienza energetica +20% fonti rinnovabili +20% Obiettivi europei socio-economici mercato comune europeo dell elettricità riduzione della dipendenza europea dall importazione sicurezza dell erogazione di elettricità al minimo costo

19 Flusso energia unidirezionale Il punto di partenza: la rete elettrica attuale 38 Produzione centralizzata in poche grandi centrali TSO Transmission System Operator Stazione Consegna Elettrodotti Esteri Centrali di Produzione Quantità limitata Rete di Trasmissione Linee AAT/AT: 380/220/150 kv AC Linee HVDC: 500/400/200 kv DC Stazione Trasformazione Primaria (CP) - AT/MT Stazione Connessione Stazione Smistamento Stazione Trasformazione Stazione Trasformazione Primaria (CP) - AT/MT Grandi Carichi Industriali Fonti rinnovabili (MT) Linee MT 15kV 20kV Rete di Distribuzione Stazione Trasformazione Secondaria (CS) - MT/BT Linee MT 15kV 20kV Utenze Industriali Grandi Clienti Utente Passivo Utenze Residenziali Linee BT 400 V 230V Utenze commerciali Distribuzione radiale e Passiva

20 Come cambia lo scenario Fonti di Energia Programmabili Generazione Centralizzata Aleatorie Distribuita Passiva Unidirezionale Attiva Utenza Bidirezionale Flussi energia

21 Attuali reti elettriche non idonee 40 Attuali reti non adeguate a far fronte allo sviluppo futuro previsto a livello Europeo (aumento dei consumi, RES, EV). Le nuove esigenze saranno: Aumento dell efficienza e riduzione impatto ambientale Integrazione delle fonti rinnovabili (RES) e della generazione distribuita (DG) Interoperabilità tra reti elettriche Europee Sicurezza della fornitura (no black-out) Liberalizzazione dei mercati dell energia Approccio User-centrico Modulazione della domanda locale e controllo dei carichi d utente E necessaria una comunicazione pervasiva di tutta la rete e nuovi sistemi di automazione e gestione

22 Il punto di arrivo la rete elettrica modello Internet 41 Source: European Smart Grids Technology Platform Vision & Strategy La rete di distribuzione si trasforma da radiale a Network e da passiva ad Attiva Sono presenti Microgrids (isole desiderate) e Virtual Power Plants (Virtual Utilities) Integra fonti distribuite (DG) e rinnovabili (RES) di energia, nonché Sistemi di Accumulo Tutti gli attori partecipano al mercato dell energia. Contratti e tariffe in tempo reale. L utente diviene Attivo. Ma si presentano molte sfide da superare...

23 Le sfide da affrontare 42 Per raggiungere gli obiettivi delle smartgrids entro il 2020 e oltre (2050) la European Technology Platform ha identificato alcune sfide chiave: Rafforzare la rete per assicurare sufficiente capacità per l interconnessione di nuove fonti di energia, specialmente rinnovabili e consentire flussi di energia bidirezionali. Implementare una infrastruttura di telecomunicazioni che permetta a milioni di utenti (prosumer) di operare e commercializzare in un mercato unico dell energia Sviluppare architetture decentralizzate (microgrids) per l interoperabilità di reti di piccola scala con il sistema elettrico globale. Accrescere l intelligenza della generazione e in generale della rete (automazione) Sfruttare i benefici della Generazione Distribuita (DG) Sviluppo ed integrazione di tecnologie di accumulo innovative Sviluppare la domanda attiva per permettere a tutti i consumatori (con o senza generazione propria) di avere un ruolo attivo nella operatività del sistema. Integrare la generazione intermittente incluso la micro-generazione residenziale Sviluppare connessioni per centrali eoliche offshore o altre tecnologie marine; Prepararsi per l impatto della diffusione di massa dei veicoli elettrici

24 Situazione in Sicilia RES (Renewable Energy Systems) Come deducibile dal Rapporto di monitoraggio ambientale del PEARS (Piano Energetico Ambientale della regione Siciliana) il contributo della produzione da fonti rinnovabili dato 2010) è ancora limitato (eolico 9% - Fotovoltaico 0,4%) Ma mentre la potenza installata di energia eolica si è stabilizzata, il parco fotovoltaico continua a crescere 43

25 Smart Grid Rete IP 44 La rete di generazione e trasmissione è assimilabile ad un backbone IP All interno di aree geografiche limitrofe, le utility produttrici di energia distribuiscono l energia agli utenti finali su Neighborhood Area Network (NAN) o Field Area Network (FAN), equivalenti alle Metropolitan Area Network (MAN) proprie del mondo IP La linea di demarcazione tra la rete di distribuzione e il consumatore (domestico o industriale) è rappresentata dall Advanced Metering Infrastructure (AMI), che equivale ad un contatore elettronico di ultima generazione in grado di effettuare comunicazione bidirezionale con la rete di distribuzione. In ambito IP l AMI corrisponde esattamente al ruoter di accesso (Customer Equipment) dall ultimo miglio alla rete del provider a cui le nostre connessioni internet ci hanno ormai abituato All interno di una casa o di un ufficio la Smart Grid si appoggia su una Home Area Network (HAN) o su una Building Area Network (BAN), concetti equivalenti approssimativamente ad una LAN di piano o LAN di palazzo. Aree più vaste delimitate da un AMI vengono chiamate Infrastructure Area Network (IAN) e corrispondono ai cosiddetti campus del mondo IP

26 Smart Grid - Struttura a livelli 45 Dal punto di vista concettale una smart grid ha una struttura gerarchica ed è divisa in vari livelli

27 Prodotti necessari per lo sviluppo di una Smart Grid 47 I prodotti che saranno necessari per lo sviluppo delle Smart Grid sono: 1. Smart Metering / Smart Buildings 2. Demand / Response 3. Automazione della Distribuzione 4. Integrazione delle fonti di Energia distribuita e Sistemi di accumulo 5. Automazione della Trasmissione 6. Infrastrutture di comunicazione avanzate 7. Integrazione dei sistemi IT

28 Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia 54 L analisi degli investimenti previsti in Italia per le Smart Grid prevede diversi scenari (da SG0 = reti non smart fino a SG8 Full Development) Lo Stadio attuale in Italia è l SG1 grazie alla disponibilità dei Contatori Smart Il prossimo Step l SG2(8MldUSD) prevede l incremento delle funzionalità degli Smart-Meters(50%),dell automazione della distribuzione(33%) e dei sistemi di comunicazione (17%) Il valore complessivo degli investimenti per arrivare allo step SG8 è previsto nel range tra Mld USD

29 Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia 55 L analisi degli investimenti previsti in Italia per le Smart Grid negli anni porta alla conclusione che solo nel 2050 si può prevedere l arrivo allo scenario SG8 (Full Development)

30 Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia Si riporta una stima della distribuzione degli investimenti previsti per tipologia di prodotti / soluzioni che contribuiranno a determinare il totale degli investimenti previsti. 56

31 Scenario 58 In uno scenario in cui: Si evidenzia nelle regioni del sud un trend di andamento dell occupazione in costante calo C è una radicata difficoltà degli apparati burocratici a facilitare l utilizzo dei Fondi Comunitari Il mondo delle telecomunicazioni tradizionali è in crisi a causa della pervasività degli Over the Top e gli elevati investimenti richiesti ai gestori per il rafforzamento delle reti

32 Conclusioni 64 L elevato interesse distribuito nel territorio nazionale verso le Smart City spinge le Società ad investire in Ricerca ed Innovazione in un settore che promette elevati tassi di crescita degli investimenti. L ambito delle Smart City è pertanto una grande opportunità per l ingegneria dell informazione I temi più interessanti sono certamente l Energia, la Sanità e la digitalizzazione delle P.A.

33 Convergent Solutions by Italtel Thank You

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