Smart meter, un approccio integrato all’efficienza energetica

CONTATORI INTELLIGENTI –

Gli smart meter rappresentano la chiave di volta per un uso più efficiente e responsabile delle reti e delle risorse energiche

La misurazione delle utenze - acqua, gas, elettricità, caloria o di qualsiasi altra grandezza energetica - è un campo che ha vissuto un enorme sviluppo in virtù della crescente attenzione verso l'efficienza e la qualità energetica e verso il corretto e razionale impiego delle risorse. Il tema dell'efficienza sta favorendo il ritorno alle soluzioni energetiche "centralizzate" dopo anni di generazione autonoma: un unico impianto per acqua calda, riscaldamento e raffrescamento, magari a livello di condominio se non di quartiere, è sicuramente più efficiente rispetto a centinaia di caldaiette e condizionatori autonomi. In tale contesto è ovvia l'importanza di una contabilizzazione locale che permetta di fare tornare i conti attribuendo a ogni singola utenza i consumi reali, in modo equo e senza ombra di errori che potrebbero dare adito a contestazioni. Il tema della qualità dell'energia è invece più di carattere industriale. Parlando di elettricità, la crescente diffusione di apparati elettronici con livelli di alimentazione sempre più bassi aumenta la sensibilità alle perturbazioni che possono verificarsi sulle linee di distribuzione, esponendo i dispositivi a forti rischi di malfunzionamento e guasto. In quest'ambito, più che la contabilizzazione, è importante tenere sotto controllo i parametri qualitativi dell'utenza, per esempio i valori medi di tensione, gli sfasamenti, la potenza reattiva e così via.
Un contatore può anche diventare un centro di raccolta di informazioni ricavate da più utenze, non solo di tipo elettrico elettricità. Oltre a contabilizzare i consumi dell'utenza, il contatore può concentrare informazioni sul profilo energetico, sulle abitudini, sul comportamento del sistema in funzione delle condizioni ambientali e così via. Grazie al supporto di sistemi informatici intelligenti, tali informazioni possono essere utilizzate a fini di programmazione, per esempio per dettare i tempi di manutenzione, per evitare fermi non previsti, ma anche per verificare che gli impianti rimangano sempre nell'ambito dei parametri nominali attraverso il controllo dei consumi.

Prestazioni certificate

La crescente importanza del ruolo dei contatori ha spinto l'Unione Europea a regolamentare la materia attraverso una direttiva, denominata Mid (Metrological Instruments Directive), recepita in Italia con il Decreto Legislativo n.22 del 2007. La direttiva si applica ai dispositivi e ai sistemi con funzioni di misura: contatori dell'acqua e del gas, dispositivi di conversione del volume, contatori di energia elettrica attiva e trasformatori di misura, contatori di calore, sistemi per la misurazione continua e dinamica di quantità di liquidi diversi dall'acqua, ma anche a strumenti automatici di pesatura, tassametri, strumenti per misure materializzate o per misure delle dimensioni, e analizzatori dei gas di scarico. La Direttiva definisce i requisiti cui debbono conformarsi i dispositivi e i sistemi per potere essere commercializzati e messi in servizio per le funzioni di misura giustificate da motivi di interesse pubblico, sanità pubblica, sicurezza pubblica, ordine pubblico, protezione dell'ambiente, tutela dei consumatori, imposizione di tasse e di diritti e lealtà delle transazioni commerciali. La conformità di uno strumento di misura a tutte le disposizioni della direttiva è attestata dalla presenza, sul medesimo, della marcatura “CE” e della marcatura metrologica supplementare costituita dalla lettera maiuscola “M” e dalle ultime due cifre dell'anno di apposizione della marcatura. La valutazione della conformità di uno strumento di misura ai requisiti essenziali ad esso pertinenti è effettuata applicando, a scelta del fabbricante, una delle numerose procedure di valutazione della conformità elencate negli allegati specifici per ogni singolo tipo di strumento. Di solito il fabbricante fornisce la documentazione tecnica a un "organismo nazionale notificato" che espleta i compiti relativi ai moduli di valutazione della conformità alla normativa Mid. Gli organismi nazionali notificati sono riportati in un sistema informativo della Commissione Europea denominato Nando (New Approach Notified and Designated Organisations).

Un approccio integrato

Che sia certificato o meno, più che il singolo contatore quello che conta è il sistema in cui questo viene inserito. Negli ultimi anni si è sentito sempre più spesso parlare di smart metering, tecnologia di grande utilità soprattutto alla luce della spasmodica ricerca di efficienza energetica. Lo smart metering offre la possibilità di pilotare gli interventi di efficientamento energetico dei sistemi, partendo dalla fase di concezione iniziale, all'implementazione, fino all'esercizio quotidiano in cui avviene la valutazione dei consumi e delle dispersioni di energia, magari per pilotare ulteriori azioni di efficientamento. A livello pratico un sistema di smart metering prevede una rete di sensori che consentono il monitoraggio in tempo reale dei consumi diretti (elettricità, gas, acqua e così via) sia indiretti (illuminazione, perdite, temperature, parametri ambientali eccetera). Grazie alla possibilità di interfaccia con le tecnologie informatiche e di comunicazione, il sistema di smart metering consente di governare gli impianti regolando i parametri o intervenendo in caso di anomalie, senza necessariamente un intervento diretto sul posto. L'avvento dello smart metering va di pari passo con l'evoluzione verso reti di trasporto e distribuzione dell'energia sempre più intelligenti e integrate - le smart grid - indispensabili per fare funzionare le "smart-city" del futuro. Per Smart Grid si intende una rete elettrica in grado di integrare intelligentemente le azioni di tutti gli utenti al fine di distribuire in modo omogeneo l'energia prodotta da fonti eterogenee - anche rinnovabili - in modo efficiente, sostenibile, economicamente vantaggioso e sicuro. Con il concetto di smart grid viene superata la visione classica di rete elettrica monodirezionale. Non più una rete di distribuzione sostanzialmente passiva che trasporta l'energia in una sola direzione - da poche, grandi centrali di generazione a tanti piccoli punti di consumo dislocati presso gli utenti finali - a una grande rete che disloca le risorse quando e dove necessarie. Quindi, non più solo un controllo centralizzato, con linee, interruttori, trasformatori, ma anche apparati elettronici, informatici e di comunicazioni per la gestione di flussi bidirezionali e attivi. Con una tale trasformazione della rete di distribuzione è necessario gestire sia i flussi di energia prodotta dalle grandi centrali (termoelettriche, idroelettriche), sia quelli da produzione di media e piccola entità da fonti rinnovabili (fotovoltaico, eolico, termico), superando anche le difficoltà connesse all'inversione di flusso sull'interfaccia At/Mt (cabine primarie) e sulle linee Mt e offrendo una contabilizzazione esatta di ciò che viene prelevato dalla rete, e di ciò che viene reimmesso. Secondo Enea, l'Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile, sul piano del controllo la rete elettrica dovrà assomigliare ad una "internet of Energy" in cui ogni sistema di micro generazione sia connesso in rete e in grado di comunicare e ricevere dati. In sostanza ogni utente potrebbe divenire un "prosumer", cioè sia consumatore che produttore di energia, in un mercato aperto ai grandi distributori e ai piccoli utenti. La necessità di rendere disponibili in tempo reale i profili di consumo/micro generazione di utenti e gestori non può prescindere dall'uso di smart meter connessi a una rete di comunicazione broadband in grado di gestire un flusso di monitoraggio e controllo bidirezionale e un nuovo livello applicativo di servizi basati sull'energia. Esempi di tali servizi sono lo smart metering, i nuovi schemi tariffari, i portali domestici per la gestione di consumi e generazione, i sistemi automatici di acquisto, accumulo e vendita dell'energia elettrica, i sistemi di bilanciamento della domanda e così via.

Un mercato multimilionario

Secondo il documento The smart meter revolution redatto da Telefonica Digital Hub su dati Navigant Research, nei prossimi 4 anni il mercato degli smart meter aumenterà il suo valore a 7,4 miliardi di dollari, con penetrazioni superiori all'80% in Europa e Nord America, vicino al 70% in Asia-Pacifico entro il 2020. Nel 2022 il mercato mondiale degli smart meter raggiungerà il valore di 57 miliardi di dollari. Fatto salvo il caso dell'Italia, dove - come detto - la diffusione dei contatori intelligenti è pressoché totale, con una copertura del 95% (per un totale di circa 33 milioni di apparecchi), le potenzialità sono enormi, tanto che nel report divulgato dalla società britannica si segnala come questo settore sia ormai un vero e proprio mercato autonomo. Il picco delle vendite si dovrebbe registrare nel 2018 con quasi 7,5 miliardi di dollari, mentre nel 2020 il numero di contatori intelligenti e di nuova generazione dovrebbe arrivare a 830 milioni di unità istallate a livello globale. Trainato principalmente dalla Cina, il tasso di penetrazione nella regione Asia-Pacifico raggiungerà quasi il 70% entro il 2022. Nel frattempo, la Cina continuerà a vedere una crescita sostanziale a causa della relativa facilità con cui State Grid Corporation of China, l'utility dominante, potrà installare milioni di smart meter sempre più avanzati. Allo stesso modo, in Giappone il boom dello smart metering è solo all'inizio, con decine di milioni di dispositivi previsti nel corso di questo decennio sull'onda di numerosi progetti, tra cui la prima installazione su larga scala avviata da Tokyo Electric Power Company a inizio 2014. I contatori intelligenti rappresentano una tecnologia trasformativa per il settore delle utility per i suoi clienti. Questi contatori tecnologicamente avanzati consentono una maggiore comprensione dell'utilizzo di energia e, nel caso degli smart meter elettrici, garantiscono un controllo maggiore della rete. In Nord America, la crescita si è stabilizzato dopo che gli incentivi pubblici hanno favorito un boom iniziale tra il 2009 e il 2012, ma si prevedono importanti e costanti progressi nel corso dei prossimi 10 anni. Nella maggior parte degli stati, il finanziamento pubblico di progetti legati ai contatori intelligenti è arrivato a compimento. Combinando questo aspetto con l'approccio sempre più cautelativo che riguarda i progetti futuri, ciò ha portato sia a un rallentamento della crescita sia all'aumento delle sfide per i fornitori e per le altre parti interessate. Nonostante questo, aree come l'America Latina hanno la prospettiva di importanti piani che porteranno a una crescita sostenuta e costante nel prossimo decennio, superando quella dell'area medio orientale e africana. Secondo società di analisi Navigant Research, Giappone e Francia sono all'inizio della prima ondata significativa di nuovi contatori, con progetti che si dipaneranno per la maggior parte di questo decennio. In Italia abbiamo il già citato il caso Enel: la nostra utility ha iniziato a installare contatori intelligenti nel 2005, e questo comporta il fatto che dopo questo sforzo iniziale, per molti anni non sono ipotizzabili aggiornamenti tecnologici di tali dispositivi. In Germania sono previsti quasi 33 milioni di contatori elettrici intelligenti entro il 2020. Il Brasile aprirà lo sviluppo in America Latina, con quasi 30 milioni di contatori elettrici intelligenti entro il 2020. Regno Unito e Spagna sono sulla buona strada per soddisfare le linee guida dell'UE relative allo smart metering. A completare la top 10 dei mercati troviamo la Corea del Sud, dove si prevede che i progetti di distribuzione in atto proseguiranno anche per gli anni coperti dall'indagine.

Un mercato a impulsi

Il mercato globale dei contatori intelligenti è tutt'altro che statico: la sua natura dinamica impone a tutti gli interessati, dalle utility ai fornitori di tecnologia, di seguire con attenzione i progetti e le campagne di installazione, responsabili di grossi impulsi di fatturato per periodi relativamente brevi. Come modello di business, l'andamento delle vendite nelle varie regioni mostra globalmente un aumento della crescita dovuta all'adozione iniziale dei contatori intelligenti elettrici, seguita da un declino dovuto al fatto che il mercato viene sostenuto principalmente dalle installazioni più piccole. In prospettiva questo va a ricalcare la dinamica del mercato tradizionale dei contatori, guidato da tassi di sostituzione naturali e da una crescita annuale della base installata molto lenta. A livello di singola regione la crescita delle consegne a lungo termine di contatori intelligenti diminuiscono man mano che ci si avvicina al tasso di penetrazione massimo. Benché l'opportunità complessiva rimanga notevole - quasi 57 miliardi dollari nei prossimi anni - Navigant Research prevede che il fatturato annuo potrà solo crescere con livelli frazionari, passando dai 5,2 miliardi dollari del 2012 ai quasi 5,3 miliardi dollari del 2022, con un tasso annuale composto dello 0,1%. L'anno con i massimi ricavi dovrebbe essere il 2018, quando il fatturato globale toccherà i 7,4 miliardi dollari. Da qui in poi si può prevedere un declino dovuto sia al calo dei prezzi medi di vendita sia alla riduzione dei volumi unitari. Al di là delle considerazioni tecniche o di mercato, di dove vengano impiegati e di cosa misurino, gli smart meter rappresentano comunque la chiave di volta per un uso più efficiente e responsabile delle reti e delle risorse energiche, un aspetto con cui il nostro pianeta deve affrettarsi a fare i conti.

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