Misurazione intelligente dei consumi: lo stato dell’arte in Italia e in Europa

I sistemi di misurazione intelligenti – i cosiddetti smart-meter – sono gli elementi abilitanti delle Smart Grid, reti intelligenti in grado di monitorare automaticamente i flussi di consumo e di adeguarsi di conseguenza alle variazioni delle condizioni di approvvigionamento e alla disponibilità di risorse. In ambito domestico, le applicazioni più significative collegate agli smart meter riguardano sicuramente il campo elettrico, mentre gas e acqua rappresentano territori di sicuro interesse ma ancora parzialmente inesplorati. In tale contesto, l'abbinata smart meter/smart grid è fondamentale per contribuire a un uso più efficiente, economico e compatibile delle risorse naturali.

Tale aspetto emerge soprattutto alla luce dell'aumento del contributo delle fonti rinnovabili, le quali - essendo per loro natura intermittenti - non sempre permettono di alimentare i sistemi di distribuzione in modo continuativo. A questo proposito gli smart meter consentono di combinare le informazioni sulla domanda (ad esempio abitudini di consumo) con altri elementi (ad esempio previsioni meteo) che permettono di prevedere la produzione effettiva, offrendo agli operatori di rete l'opportunità di pianificare meglio l'integrazione delle varie risorse e di bilanciare il rispettivo contributo nell'arco della giornata. Non ultimo, in un contesto di rete intelligente uno smart meter permette ai consumatori che generano energia in proprio di interagire con la rete mettendo a disposizione la produzione in eccesso nel momento più favorevole in termini di prezzo o di domanda.

L'evoluzione dei consumatori verso una partecipazione attiva al mercato dell'energia, secondo un approccio interattivo che tiene conto del momento di effettivo utilizzo del servizio, comporta da un lato importanti benefici in termini economici e ambientali, dall'altro lo sviluppo di un business planetario con milioni e milioni di apparecchi di misura. Fatto salvo il caso di alcuni paesi che si sono già ampiamente dotati di una infrastruttura (come l’Italia, dove i contatori intelligenti coprono il 95% delle utenze elettriche per un totale di circa 33 milioni di apparecchi) le prospettive immediate sono sorprendenti. Trattandosi di un business di tipo strutturale, il mercato procede a gradini ma la presenza di territori che ancora devono esprimere il loro potenziale e la continua evoluzione normativa e tecnologia offrono pur sempre delle enormi opportunità. Secondo un rapporto di Mordor Intelligence, il mercato dei contatori intelligenti per gas, acqua ed elettricità ammontava a 121.488 milioni di unità nel 2016: le previsioni indicano un picco di consegne di 132.703 milioni di unità nel 2022 con un CAGR dell'1,86% nel periodo di previsione (2018-2023).

Il ruolo dell’Europa

Sebbene la crescita della popolazione nella regione sia gradualmente diminuita nel corso degli ultimi decenni, nel Vecchio Continente il numero di famiglie monocomponente continua ad aumentare, creando così un significativo picco di utenze. Questo, abbinato ai cambiamenti climatici che stanno mettendo sotto pressione soprattutto le risorse idriche e alla crescente consapevolezza ambientale, sono tra i principali fattori che influenzano la crescita del mercato dei contatori intelligenti. Oltre a quello dell'Italia, paese tra i leader indiscussi di questo movimento, un caso significativo è quello della Germania, dove il Consiglio Federale ha varato una nuova legge per sostenere l'implementazione a livello nazionale dei contatori intelligenti sulla base del terzo pacchetto legislativo del mercato interno dell'UE, che afferma che tutti gli Stati membri dovranno dotare l'80% dei loro consumatori con contatori intelligenti entro il 2020.

Numeri in libertà

Numeri e previsioni sono come sempre piuttosto diversificati. Navigant Research, ritiene che nel 2023 il mercato mondiale degli smart meter raggiungerà il valore di 6,6 miliardi dollari, pari a 116 milioni di unità. Il report suggerisce che il picco di vendite si dovrebbe registrare nel 2018 con quasi 7,5 miliardi di dollari. Protagonista del boom sarà l'area Asia-Pacifico. Gran parte del contributo verrà dalla Cina, dove il tasso di penetrazione raggiungerà quasi il 70% delle utenze entro il 2022. Anche il territorio indiano è fonte di enormi opportunità. Nel Paese sono in corso vari progetti pilota, che dovrebbero porre le basi per una serie di grandi iniziative, con un bacino potenziale di oltre 150 milioni di nuovi dispositivi da qui al 2027.

Parallelamente, la Corea del Sud potrebbe rappresentare un mercato relativamente promettente, con un traguardo di una ventina di milioni di smart meter nei prossimi cinque anni. Tutti gli analisti segnalano numeri impressionanti. Secondo la società di ricerche Markets&Markets, l'aumento della domanda di energia elettrica e crescenti investimenti nel settore delle reti porterà il mercato globale degli smart meter nel 2019 a toccare i 18,2 miliardi di dollari, con una crescita annuale del 10,2% nel periodo 2014-2019.

La statunitense Transparency Market Research (TMR) stima invece che a fine 2018 nel mondo saranno installati 149 milioni di smart meter, per un controvalore intorno ai 19,8 miliardi di dollari. L'81% delle unità sarà di carattere domestico. Anche nel Vecchio Continente i numeri sono ambiziosi. Al di là della leadership italiana (dove l'attenzione si sta ormai spostando su un altro fronte, quello dei contatori per gas), Spagna, Francia e Regno Unito hanno in corso o stanno per avviare una serie di importanti progetti che prevedono 93 milioni di nuovi contatori entro la fine del 2020; in Germania, nello stesso arco temporale, sono previsti quasi 33 milioni di contatori.

L'Italia all'avanguardia

Fig. 1 - Il contatore di seconda generazione Open Meter

Nel 2017 e-distribuzione Enel ha avviato la sostituzione dei contatori elettronici di prima generazione. Il piano quindicennale prevede 32 milioni di nuovi contatori entro il 2021 e oltre 40 milioni entro il 2031, per un investimento di 3,8 miliardi di euro. Si tratta del parco contatori più grande d'Europa. La nuova soluzione di seconda generazione si chiama Open Meter ed è il risultato di un percorso che tiene conto di quanto avvenuto negli ultimi anni sul mercato e dell’evoluzione tecnologica nel campo della misura e della telegestione. Enel prosegue nel solco di una tradizione che nel 2001 l'aveva già vista protagonista con il sistema Telegestore, che resta a tutt’oggi tra i più avanzati al mondo. Il design di Open Meter, innovativo ed essenziale, riflette le caratteristiche di precisione, affidabilità e semplicità di utilizzo richieste dagli utenti. Il nuovo contatore presenta le specifiche previste dalle specifiche tecniche adottate dell’Autorità per l’energia elettrica, il gas e il sistema idrico con la delibera 87/2016, che ha anche stabilito una serie di indicatori di performance ai fini dell’efficienza energetica. La delibera si concentra sull’individuazione di un costo benchmark per la sostituzione di ogni singolo contatore: il meccanismo introdotto prevede che, fatto 100 il costo di ogni pezzo, se l’utility riuscirà a spendere meno, la quota risparmiata sarà restituita per l’80% sotto forma di minori tariffe in bolletta, e il 20% sotto forma di incentivo d’efficienza assegnato all’azienda. Oltre alla rendicontazione dei consumi, che consente letture precise e in tempi più ravvicinati, i misuratori permettono un’interazione tra il cliente e il fornitore (ad esempio tramite App) per conoscere i consumi in tempo reale. La misurazione in tempo reale permette ai clienti accrescere la propria consapevolezza circa i comportamenti di consumo, trasformando l'utente da soggetto passivo a parte attiva della filiera energetica, in grado di scegliere proattivamente il fornitore e le modalità di fruizione dell’energia e, in un futuro prossimo, anche di influenzare

dinamicamente il sistema. Il nuovo contatore intelligente potrà anche dialogare con la domotica della casa attraverso MOME, un modulo hardware/firmware che consente di accedere ai dati di consumo raccolti dagli Smart Meter in bassa tensione offrendo interessanti opportunità in termini di efficienza e comfort. I System Integrator possono integrare il modulo MOME nei dispositivi che realizzano, per eseguire delle applicazioni, chiamate Additional Blocks, che utilizzano i dati raccolti dai contatori elettronici. Il modulo MOME consiste in una scheda i cui principali componenti sono un microprocessore che gestisce la comunicazione tra lo Smart Meter e l’Additional Block; un modem Powerline (PLC) per supportare la comunicazione fra lo Smart Meter e lo Smart Info; due interfacce USB che abilitano due canali simultanei di comunicazione tra lo Smart Info e, al massimo, due Additional Block.

Nel caso di clienti Prosumer (produttori/consumatori di energia elettrica) il MOME può interfacciarsi sia con il contatore di scambio che con quello di produzione. Il MOME aggiorna i dati provenienti dallo Smart Meter con una frequenza media di 15 minuti. La frequenza di aggiornamento è comunque soggetta alle specifiche condizioni di trasmissione dei dati sulla rete Powerline (PLC) ed è gestita dal sistema di Telegestione di e-distribuzione. Il modulo MOME è infatti in grado di comunicare con lo Smart Meter secondo il protocollo di Telegestione, senza comprometterne il corretto funzionamento.

Come si muovono gli altri stati

In tema di smart-meter e di reti intelligenti sicuramente l'Unione Europea, con Italia in testa, ha fatto scuola e oggi rappresenta probabilmente il territorio tecnologicamente più avanzato. In alcuni paesi dell'Unione l'obiettivo di sostituire almeno l'80% dei contatori dell'energia elettrica con soluzioni intelligenti entro il 2020 è già stato largamente superato. L'adozione di contatori e reti intelligenti permetterà di ridurre le emissioni inquinanti dell'UE fino al 9% e il consumo energetico familiare annuo di una quota simile.
Per valutare l'impatto sui costi, i paesi dell'UE hanno condotto un'indagine che ha messo in luce che entro il 2020 saranno installati in Europa circa 200 milioni di contatori intelligenti per l'energia elettrica e 45 milioni per il gas. Sempre entro il 2020, si prevede che quasi il 72% dei consumatori europei avrà un contatore intelligente per l'energia elettrica e circa il 40% ne avrà uno per il gas. Benché il "terzo pacchetto energia" formulato dall'UE non stabilisca un obiettivo specifico di attuazione per i sistemi di misurazione intelligenti nel settore del gas, la nota interpretativa sui mercati al dettaglio indica che dovrebbe essere realizzata entro un "periodo di tempo ragionevole", gettando le basi per una nuova e grandissima opportunità di sviluppo. Secondo i dati rilevati dall'indagine un contatore intelligente richiede per l'installazione un investimento tra 100 e 250 euro, con una ricaduta positiva non solo a livello di produzione ma anche di servizi, soprattutto in virtù delle numerose opportunità offerte alle utility dalla gestione remota. Il terzo pacchetto energia obbliga gli Stati membri a garantire l'attuazione di sistemi di misurazione intelligenti per assicurare vantaggi a lungo termine soprattutto ai consumatori. Inoltre, in linea con lo spirito del pacchetto e a integrazione delle relative disposizioni, la direttiva sull'efficienza sostiene lo sviluppo di servizi energetici basati sui dati provenienti dai contatori intelligenti, secondo un approccio sempre più orientato alla "risposta alla domanda" e alla formulazione di "prezzi dinamici". L'analisi costi-benefici (ACB) effettuata dall'Unione indica che sono stati compiuti notevoli progressi. A seconda dei paesi, gli stadi di sviluppo dei vari progetti sono molto differenti e si va dalle prime iniziative pilota alla copertura pressoché totale della rete.

Ad oggi, in tre Stati membri (Finlandia, Italia e Svezia) sono già in funzione quasi 45 milioni di contatori intelligenti che rappresentano il 23% delle installazioni previste nell'UE entro il 2020. Secondo le stime, sempre entro il 2020, l'impegno degli Stati membri equivale a un investimento di circa 45 miliardi di euro tra contatori intelligenti per l'elettricità e per il gas. Le cifre dimostrano che negli Stati in cui l'introduzione di questi sistemi è valutata positivamente, il tasso di penetrazione atteso per l'elettricità supera a livello nazionale l'obiettivo dell'80% fissato dal terzo pacchetto energia. Esse indicano altresì che le ragioni commerciali a favore dell'introduzione dei sistemi di misurazione intelligenti non hanno ancora preso del tutto piede in Europa, soprattutto nel caso del gas, dove la sfida è ancora più impegnativa.

Tornando alle cifre, i dati disponibili indicano che un sistema di misurazione intelligente potrebbe costare in media al consumatore da 200 a 250 euro. Il costo per punto di misurazione si colloca tra meno di 100 euro (dai 77 Malta ai 94 dell'Italia) e 766 euro (Repubblica Ceca). Secondo le ipotesi, i sistemi di misurazione intelligenti apporteranno benefici complessivi per consumatore pari a 160 euro per il gas e 309 euro per l'elettricità, accompagnati da risparmi energetici intorno al 3%. Questi ultimi variano dallo 0% nella Repubblica Ceca al 5% in Grecia e Malta, mentre tra i paesi che hanno completato l'introduzione, la Finlandia e la Svezia hanno indicato risparmi energetici dell'ordine dell'1-3%. Certo, non è molto, ma sicuramente questa percentuale è destinata ad aumentare nel momento in cui gli smart meter potranno essere effettivamente declinati su smart grid sempre più estese. Sulla base delle esperienze acquisite fino ad oggi mediante programmi pilota completati o in corso a livello europeo, l'introduzione e il successo dei sistemi di misurazione intelligenti sono condizionati da vari aspetti, non tutti di carattere tecnico. In primis, occorrerà valorizzare al massimo le infrastrutture, utilizzando le norme disponibili e il giusto numero di funzionalità per garantire l'interoperabilità e la compatibilità commerciale, ma anche la protezione e la sicurezza dei dati, offrendo un reale vantaggio per i consumatori e il sistema energetico. Un altro aspetto critico è il coinvolgimento degli utenti nel processo. Per fare questo, le organizzazioni responsabili dovranno comunicare con gli utenti, conquistando la loro fiducia, premiando i risultati e utilizzando i parametri di misurazione per restituire informazioni utili e sviluppare nuovi prodotti e servizi. In questo complesso panorama di sviluppo, il pericolo per l'utente è quello di trovarsi ostaggio dell'inespugnabile giungla tariffaria e normativa che spesso deve già affrontare in altri settori.

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