ICT nelle Smart Grid: Interoperabilità e Paradigma dell Utente Attivo

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1 ICT nelle Smart Grid: Interoperabilità e Paradigma dell Utente Attivo Angelo Frascella ENEA, Seminario R2B Smart Grid: dalla Teoria alla pratica Bologna 8 Giugno

2 Sommario Introduzione ICT come fattore abilitante delle SG Paradigma dell Utente Attivo Tecnologie dell Interoperabilità per l Utente Attivo 2

3 Introduzione ENEA - Tecnopolo di Bologna- Laboratorio per l Interoperabilità e virtualizzazione dei processi per reti di imprese: Parte della Rete Alta Tecnologia dell ER (piattaforma ICT) Tra gli obiettivi: tecnologie ICT per l interoperabilità nei modelli di business connessi all uso efficiente e consapevole dell energia (Smart Grid, ottimizzazione del consumo energetico) Alcune Attività: SEESGEN-ICT:Rete Tematica sullo sviluppo delle SG attraverso l ICTche ha messo insieme 24 partner da 15 nazioni Europee (http://seesgen-ict.rse-web.it/) EERA: European Energy Research Alliance Joint Programme Smart Grid ARTISAN:STREP FP 7(in negoziazione) inserimento dell efficienza energetica nell'operatività quotidiana dell'azienda, in particolare sulla base di dati reali Interfacciamento del sistema aziendale con il mercato elettrico 3

4 ICT come fattore abilitante delle SG 4

5 Cos è la Smart Grid Una definizione: Rete elettrica in grado di integrare, in modo intelligente, il comportamento e le azioni di tutti gli utenti a essa collegati (siano essi generatori, consumatori o utenti in grado allo stesso tempo di generare e di consumare) allo scopo di realizzare, in modo efficiente, un approvvigionamento elettrico sostenibile, sicuro ed economico. (European Technology Platform for the Electricity Networks of the Future) Non rifare da zero infrastrutture della rete elettrica ma arricchire quelle esistenti di intelligenza (ICT) Fattori di innovazione della Smart Grid: Integrazione della Generazione Distribuita Trasformazione rete di distribuzione da passiva ad attiva (gestione dei flussi multi - direzionali) Coinvolgimento dell utente 5

6 ICT e Smart Grid L ICT interviene nella rete elettrica a diversi livelli: Gestione della rete: tele-azionamento e controllo remoto, monitoraggio controllo e protezione Gestione dei flussi: dispacciamento dell energia -> gestione dei flussi di energia sulla rete, per garantire sempre un equilibrio tra la domanda e l offerta di energia Mercato elettrico: marketplace con negoziazione, fatturazione diretta fra chi genera e chi consuma, prezzi dinamici Gestione della domanda: utente attivo, casa intelligente 6

7 Il paradigma dell utente attivo 7

8 Il paradigma dell utente attivo Che significa che l utente diventa attivo? il pro-sumer=> (producer/consumer) produzione distribuita di energia accompagna il consumo la gestione della domanda e la casa attiva => utente gestisce e programma i consumi, di cui conosce i costi tramite segnali economici o per reazione a segnali di sistema (demand- response) la gestione della domanda e l azienda manifatturiera => (strada finora poco esplorata) far entrare il fattore variazione dinamica del prezzo dell energia nel meccanismo di decisione aziendale (ad es. progettoartisan) V2G => il veicolo elettrico come immagazzinamento di riserva di energia Cambio di paradigma: Dariduzione del consumo medio/annuale (interventi di efficienza energetica, tariffe per fasce orarie) A gestione del consumo e della produzione di energia in tempo reale 8

9 Opportunità Diffusione di fonti rinnovabili Nascita di nuovi soggetti economici che offrono servizi (aggregatori, ecc.) Migliore prevedibilità dei consumi Gestione dei picchi di domanda Gestione della variazione non programmabile di disponibilità di energia (p.es. fonti rinnovabili dipendenti da condizioni meteo) 9

10 Barriere Interoperabilità Necessità coordinamento dei micro-produttori Mancanza di elettrodomestici smart e di sistemi di gestione ICT di case, edifici, ecc. Mancanza di strumenti energy-aware di supporto alle decisioni in ambito aziendale Mancanza di infrastruttura nella rete (automazione, sensori, e infrastruttura ICT) Robustezza dell infrastruttura (la perdita di informazioni può minacciare il corretto funzionamento della rete) Sicurezza informatica Barriere non tecnologiche economiche(chi paga gli investimenti di adeguamento della rete?) legislative(adeguamento della normativa) sociali(privacy, resistenza degli utenti) 10

11 Aggregazione e Virtualizzazione: Come abilitare l utente attivo nella Smart Grid? Aggregatore:è unnuovo soggetto che raccoglie disponibilità di generazione/riduzione del consumo, coordina i prosumer e si interfaccia col mercato VPP: il Virtual Power Plantè il nuovo modello (di business ma anche di gestione): aggregazione di soggetti, anche distanti, interfacciandosi con l esterno come se fosse unico impianto virtuale (offerta di nuovi servizi, migliore capacità di previsione, semplificazione per gestore rete, economie di scala per singoli) Nuovi modelli e algoritmi: per simulazione e previsione della domanda di elettricità Flussi di dati: si attivano nuovi flussi di dati e processi di negoziazione: Standard aperti e interoperabili Architetture di comunicazione Strumenti e metodi per sicurezza informatica e poi Nuovi modelli normativi (lato politico),nuovi modelli di business (lato economico), Servizi facili per l utente e corretta informazione (lato sociale) 11

12 Le tecnologie dell interoperabilità per abilitare l utente attivo nella Smart Grid 12

13 Utente attivo e sistemi ICT 13

14 Le interfacce tra sistemi ICT 14

15 Cos è l interoperabilità? Nella Smart Grid sistemi eterogenei di attori diversi devono collaborare Interoperabilità:capacità di due o più reti, sistemi, dispositivi, applicazioni o componenti di scambiarsi informazioni e usarle subito in modo sicuro ed efficace senza inconvenienti per l utente. Il sistema condividerà uno stesso significato per le informazioni scambiate e l invio di queste informazioni provocherà un tipo di risposta concordato. (NIST) Per assicurare l interoperabilità occorre agire su più livelli: Trasmissione: connessione fisica e protocolli Si stabilisce il canale di comunicazione Sintassi: modelli dei dati, dizionari, formato dei messaggi Si stabilisce il formato dei da Semantica: tecnologie semantiche (ontologie) Si stabilisce il significato dei da Organizzazione: linguaggi di workflow, ecc. Si stabilisce il modo in cui le organizzazioni devono collaborare 15

16 Come si ottiene l interoperabilità 16

17 Interoperabilità nella SG L interoperabilità nelle SG è ancora più complessa: La SG è un sistema di sistemi. Occorre tener conto anche di Numerosi domini che devono essere connessi (generazione, trasmissione, distribuzione, utente attivo, ) Numerose funzionalità che devono essere implementate (partecipazione dell utente, nuovo mercato e nuove operazioni, capacità di recupero da attacchi e disastri) e che richiedono standard specifici Molte iniziative di definizione di un set di standard di riferimento in atto (p.e. Roadmap IEC, IEEE P2030 -in USA Roadmap NIST, In Cina Roadmap SGCC in Europa mandato dalla CE a CEN/CENELEC/ETSI ) Da un analisi di primo livello degli standard per l integrazione dell utente attivo nelle SG (per SEESGEN-ICT) risultano 27specifiche diverse che intervengono su vari livelli, funzionalità e sottodomini 17

18 Utente attivo e interoperabilità 18

19 Conclusioni Uno dei fattori di innovazione delle Smart Grid è il paradigma dell utente attivoche presuppone un cambiamento di ottica da un approccio staticoa una gestione di consumo e produzione di energia elettrica in tempo reale Questo paradigma ci apre una serie di opportunità, ma richiede il superamento di una serie di barriere (tecniche e non tecniche) Per abilitare tale paradigma è necessaria un infrastruttura ICT interoperabilee sicura per interfacciare i dispositivi dal lato degli Utenti Finali con i sistemi di gestione della rete e con il mercato elettrico, attraverso contatori intelligenti ed energy box 19

20 Grazie per l attenzione Riferimenti: Angelo Frascella Piero De Sabbata 20

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