Per realizzare gli obiettivi europei di riduzione delle emissioni previsti per il 2030 è necessario percorrere la strada dell’efficientamento energetico. Bisogna pensare a un sistema integrato e intelligente di produzione e distribuzione dell’energia elettrica. In primis, tramite l’utilizzo di smart grid, reti che ottimizzino i flussi energetici. In secundis, abbattendo gli sprechi attraverso piattaforme capaci di eseguire monitoraggio, studio dei dati, gestione dei sistemi di distribuzione che vengono quindi resi intelligenti tramite l’introduzione di tecnologie digitali e di algoritmi di intelligenza artificiale. È quello cui sta lavorando Abb, che dal 2016 ha iniziato a sviluppare, in collaborazione con Microsoft per la parte cloud e Ia, la piattaforma Abb Ability, che si propone di ottimizzare l’efficienza dei sistemi di distribuzione elettrica attraverso un percorso in sei fasi, per cui non c’è un investimento massivo iniziale e si può procedere un passo alla volta.
Anche l’Industria 4.0 e l’Innovazione si inseriscono fra i fattori che determineranno un nuovo modo di pensare alla gestione dell’energia: il Mise ha stanziato nel 2020 7 miliardi di euro per il nuovo piano Transizione 4.0, e anche il Pnrr è molto orientato verso i temi della sostenibilità. «Crediamo che lo sviluppo sostenibile sia la chiave per il progresso verso una società migliore, per le future generazioni – chiosa Giampiero Frisio, president of Smart Power Divisioni di Abb – Questo però richiede un bilanciamento fra i bisogni della società, dell’ambiente e dell’economia. Crediamo infatti che un obiettivo così ambizioso e importante per il nostro futuro richieda l’impegno di tutti coloro che fanno parte dell’ecosistema, dall’azienda ai dipendenti, ai clienti, ai fornitori, a tutti i nostri partner. Questo è il modo in cui creiamo valore a lungo termine per tutta la comunità. Questo approccio fa parte del nostro piano strategico per il 2030. In particolare, fra i 17 Sustainable Development Goal dell’Onu, ne abbiamo scelti tre: la riduzione delle emissioni di CO2, la preservazione delle risorse e la promozione del progresso sociale».
Di questo e altro si è discusso durante il quarto appuntamento con i Transformation Talks, i webinar sui temi della sostenibilità energetica organizzati da Abb in collaborazione con il Progetto Innoveas della Confindustria di Bergamo.
Perché l’efficientamento è l’unica strada percorribile
Dovendo intervenire ormai a tempo quasi scaduto, i governi hanno fissato obiettivi drastici di riduzione delle emissioni per i prossimi tre decenni. La strada per arrivarci dovrebbe essere, principalmente, quella della sostituzione delle centrali elettriche termiche (a carbone, gas o petrolio) con altre funzionanti con fonti rinnovabili (idroelettrico, fotovoltaico ed eolico), oltre alla sostituzione dei veicoli mossi dal petrolio con altri di tipo elettrico. Fra le centrali da spegnere molti Paesi hanno inserito anche quelle nucleari, che producono già oggi energia pulita, non inquinante e in elevata quantità. Per sostituire un solo reattore da 2 Gw, per esempio, a 200 Watt per metro quadro servirebbe un parco fotovoltaico da 30 kmq in Puglia, in Sicilia o in Sardegna – regioni che saranno felicissime di vedere il proprio territorio ricoperto di pannelli di silicio. Del resto, per ottenere gli stessi 2 Gw in Lombardia servirebbero oltre 40 kmq di pannelli (sole meno intenso e per meno ore/giorno). In Germania, meglio non parlarne, e infatti puntano più sull’eolico.
Insomma, se l’Europa vuole ridurre le emissioni di CO2 salendo al 70% di energia prodotta da rinnovabili, può farlo solo lasciando aperte le centrali nucleari, chiudendo quelle a carbone, olio, gas, e sostituendo queste ultime con fonti rinnovabili. Purtroppo, realizzare grandi centrali fotovoltaiche è improponibile per il consumo di suolo; forse è più fattibile costruire grandi parchi di pale eoliche sul mare del nord, ma anche qui quanto si potrebbe produrre? Per raggiungere gli obiettivi europei sarebbe necessario incrementare la produzione eolica di 20 volte. Secondo alcuni, l’unica via d’uscita sarebbe la riduzione dei consumi elettrici. Facile, con l’imminente e auspicata migrazione del parco veicoli europeo alla trazione elettrica. C’è poco da fare, l’utilizzo di energia elettrica è destinato a crescere, non a calare. Si prevede, per il 2050, un +20% di richiesta e + 50% di consumi.
Tuttavia, c’è un altro approccio possibile, costruito su una rete intelligente di produzione, trasporto e smistamento dell’energia. Sulla rete potrebbero essere collegati non poche grandi centrali, ma centinaia o migliaia di piccoli e grandi impianti di produzione di vario tipo, continui o intermittenti, dal fotovoltaico all’idroelettrico, dal nucleare all’eolico, anche dotati di sistemi di accumulo dell’energia. La rete intelligente potrebbe monitorare i consumi e la richiesta di energia, prevedere la resa delle centrali intermittenti con sistemi di intelligenza artificiale, e instradare la produzione dove serve, usando gli accumulatori per coprire i picchi, o ricaricando batterie nei momenti di morbida. Con una infrastruttura di questo tipo implementata a livello nazionale o sovranazionale, ogni stabilimento, o magari ogni casa potrebbe avere un impianto fotovoltaico sul tetto, ogni paesino una turbina idroelettrica, ogni cascina la sua pala eolica, ogni appartamento il suo accumulatore, e ogni singolo impianto contribuirebbe alla disponibilità complessiva di energia. Automobili comprese. Potrebbe bastare? Forse ancora no. Ma abbiamo un ultimo asso nella manica. Non la semplice riduzione del consumo, ma l’efficientamento del consumo: ridurre gli sprechi e i consumi inutili, focalizzando il discorso non tanto sul “consumare meno” ma sul “consumare meglio”. L’uso di piattaforme evolute per il monitoraggio e la gestione delle reti elettriche e dei consumi consente in media una riduzione di questi intorno al 30%, come ha dimostrato Abb implementando la sua piattaforma Ability nei suoi stessi stabilimenti.
I trend che rendono necessaria una distribuzione intelligente dell’energia
Che il risparmio intelligente sia la strada da percorrere lo indicano molti fattori e trend esistenti. «5G e digitalizzazione sono un investimento in infrastruttura per cui il Mise ha presentato un piano quinquennale, che porterà a maggiore connettività con la conseguenza di ottenere dal 2025 un risparmio energetico pari a 6,5 miliardi di euro» spiega Sabina Belli, product marketing director divisione Smart Power Abb Italia. Un altro trend in crescita è quello della mobilità elettrica intelligente: se nel 2020 il market share delle auto elettriche era del 4,3%,per il 2030 si prevede una quota del 16% (circa 6 milioni di veicoli), che salirà fino al 58% nel 2050. Questo richiederà di ripensare le infrastrutture in termini di punti di ricarica e di reti elettriche. «Altro trend significativo è l’urbanizzazione. Per esempio, il 90% degli italiani vive in città. Questo trend richiede la riprogettazione delle strutture, trasporti più efficienti e massima attenzione alla riduzione dell’inquinamento. Bisogna ripensare le infrastrutture e i sistemi di controllo in un’ottica più smart». Un trend importante è quello verso la sostenibilità. A livello mondiale, si prevede di arrivare entro il 2030 a produrre il 28% dell’energia elettrica da fonte rinnovabile, cosa che richiederà ingenti investimenti per adeguare e rendere efficienti gli impianti. C’è poi un trend sul quale l’Italia è posizionata molto bene, quello delle smart grid.
«L’Italia è la numero uno al mondo per investimenti sulle Smart Grid, ed è stato il primo Paese a dotarsi di una Smart Grid su scala nazionale. Una Smart Grid è un sistema che produce energia, per esempio da fotovoltaico, la immagazzina e poi la utilizza sia per il proprio consumo che per altri. C’è un esempio di uno stadio in Norvegia dotato di pannelli fotovoltaici e sistemi di accumulo: di giorno i pannelli producono energia, che di notte viene usata per illuminare il campo, mentre l’energia in sovrappiù viene ceduta alle case della zona, producendo in questo modo energia sostenibile per il quartiere. Anche qui, pensare a un’energia circolare, è un approccio innovativo che porta a investimenti in infrastrutture differenti rispetto a quelle comuni oggi». Anche l’Industria 4.0 e l’Innovazione si inseriscono fra i fattori che determineranno un nuovo modo di pensare alla gestione dell’energia. Il Mise ha stanziato nel 2020 7 miliardi di euro per il nuovo piano Transizione 4.0, uno stanziamento che agevola le Pmi attraverso il meccanismo di credito d’imposta, dando loro modo di investire in ricerca, innovazione e digitalizzazione. Infine, non bisogna dimenticare il Pnrr, il Recovery Plan che è molto orientato verso i temi della sostenibilità. «Si va dai 18 miliardi di euro stanziati per l’Ecobonus al 110%, al miliardo per la mobilità elettrica per installare oltre 21mila punti di ricarica, dai 18 miliardi di Transizione 4.0 al miliardo stanziato per migrare in cloud 11mila data center della pubblica amministrazione. E poi ci sono gli 8 miliardi stanziati per arrivare al 70% di produzione elettrica da fonti rinnovabili, con 70 GW di potenza al 2030, e i 5 miliardi di euro stanziati per le Smart Grid».
L’Intelligent Distribution, secondo Abb
Potrebbe sembrare un concetto astratto, ma in realtà Intelligent Distribution è una soluzione hardware/software scalabile e integrata, che serve a prevenire i guasti, a ridurre i costi e a ottenere un minor impatto ambientale. Il tutto con un investimento flessibile e soprattutto ottenendo un completo controllo della propria rete energetica. «L’approccio che proponiamo consiste in 6 passi, per cui non c’è un investimento massivo iniziale e si può procedere un passo alla volta – spiega Belli – iniziando oggi un percorso di trasformazione digitale che può continuare in futuro».
Il primo passo è la protezione e predisposizione degli impianti, per rendere l’impianto integrabile e upgradabile. Per esempio, gli interruttori di nuovo tipo forniscono protezioni aggiuntive, mostrano i consumi e proteggono attivamente la sicurezza delle persone oltre che degli impianti.
Il secondo passo riguarda conoscenza e innovazione. Qui si entra nel monitoraggio perché parliamo di Abb Ability Energy and Asset Manager, una piattaforma che utilizza l’intelligenza artificiale e che, integrando l’hardware con un gateway, traduce i dati letti in informazioni visualizzabili anche da tablet o smartphone. Ciò permette di capire quali sono le utenze che producono i maggiori consumi e che influiscono più pesantemente nelle mie bollette. Ma non solo, possiamo sapere quando si verificano i maggiori consumi, e anche tenere sotto controllo l’impianto per capire se è necessario intervenire per esempio con operazioni di manutenzione predittiva. Il sistema consente insomma di prendere decisioni più consapevoli sul proprio impianto e sulla rete elettrica, ottenendo risparmi sui costi e maggiore efficienza.
Terzo passo è quello dell’efficienza e della continuità. Esso riduce al minimo il tempo di interruzione in caso di black out, facendo entrare in azione un gruppo di continuità che evita il blocco dell’impianto utilizzatore quando si verifica un’interruzione di corrente – evento ancora piuttosto frequente in alcune zone del Paese. Le logiche di controllo degli Ups attuali sono anche personalizzabili e integrabili con i sistemi Scada e i Bms, e dal punto di vista hardware gli apparecchi sono modulari, quindi più facili da dimensionare e posizionare in azienda.
Gli ultimi tre passi guardano non solo all’oggi, ma anche alla sostenibilità futura. Il quarto passo permette di integrare le energie rinnovabili, per esempio collegando un parco fotovoltaico e un sistema di accumulo, che consente il consumo asincrono per l’azienda ma anche, per esempio, la ricarica di veicoli elettrici. «Il fatto di avere una piattaforma intelligente che “legge” i consumi mi permette di sapere quanta energia mi serve, quanto fotovoltaico produco, quanta energia devo usare per ricaricare le auto e così via, insomma inizio a configurare una rete che mi porta al passo successivo, quello delle Micro Grid, con la gestione dei flussi energetici in un sistema che diventa autosostenibile». Si tratta del quinto passo, con il quale il sistema si trasforma in una microgrid resiliente, potendo gestire vari tipi di flussi di energia – compreso l’uso delle batterie delle auto elettriche come storage per la rete. Il tutto ottimizza l’uso delle rinnovabili, riduce ulteriormente la produzione di CO2, e porta al sesto passo, dove si capovolge il paradigma dell’energia: il centro di costo si trasforma in fonte di profitto.
«Se produco più energia di quanta ne consumo, posso prima di tutto bilanciare i carichi sfruttando lo storage per decidere quando usare l’energia prodotta, ma in più posso vendere l’energia in eccesso,ottenendo un ulteriore incremento di efficienza e una riduzione dell’inquinamento. «Il sistema è semplice da installare, scalabile, aperto e compatibile perché parla con app di terze parti a seconda delle necessità, è integrato, connesso e intelligente. I maggiori benefici che si ottengono adottando un sistema di distribuzione intelligente sono una riduzione media del 20% del costo dell’elettricità, circa 3 anni come tempo di rientro dell’investimento, tre categorie Leed per la certificazione di sostenibilità, 7% medio di aumento dell’efficienza energetica e una riduzione del 30% dei costi operativi».
Il contributo di Microsoft
La piattaforma Abb per la distribuzione intelligente dell’energia utilizza pesantemente l’intelligenza artificiale. «Oggi in Cina un’AI, Xiaoice, oltre ad avere conversazioni telefoniche con milioni di cinesi, è anche una delle poetesse più lette al mondo, visto che compone poesie in cinese che vengono lette da circa 660 milioni di persone – racconta Fabio Moioli, responsabile consulting Microsoft – Più vicini a noi, gli smartphone sono pieni di applicazioni di intelligenza artificiale, e chiunque può scattare una foto, scegliere uno stile di pittura e creare un quadro. Ma in Olanda abbiamo mostrato a un algoritmo di Ai un numero elevato di quadri di Rembrandt, e l’algoritmo ha poi creato un quadro che i maggiori esperti hanno dichiarato indistinguibile dai veri capolavori del pittore. Su Internet potete trovare composizioni musicali create da algoritmi Ai, e la stessa Xiaoice fa analisi finanziarie, adatta libri per bambini, è una cantante, compositrice, conduce trasmissioni televisive e in un certo orario presenta 18 trasmissioni radiofoniche contemporaneamente. Insomma musica, pittura, poesia sono mondi dove si inizia a usare questa tecnologia, e su questo ci sarebbero da fare riflessioni affascinanti». In molti altri settori la parità uomo macchina è stata raggiunta e superata da anni: dal 2016 i computer con Ai riconoscono le immagini con la stessa accuratezza degli umani e battono il campione mondiale di Go (negli scacchi il computer è più bravo già dal 1997), dal 2017 riconoscono la voce come l’uomo, dal 2018 sono alla pari sulle risposte a domande, dal 2020 traducono dal cinese all’inglese come gli umani. «Spesso si dice che l’Ia sia la nuova elettricità. Ed è vero, perché l’elettricità è considerata la precedente tecnologia “general purpose”, nel senso che qualsiasi cosa facciamo nel mondo del lavoro usa l’elettricità. In qualche modo, sarà lo stesso per l’Ai, e in qualsiasi cosa che faremo nel mondo del lavoro ci faremo aiutare dagli algoritmi dell’intelligenza artificiale». Un altro parallelo interessante fra elettricità e Ai è che mostrano uno sviluppo analogo: quando venne introdotta l’elettricità, inizialmente venne usata per fare in modo più efficiente le stesse cose di prima, sostituendo il motore a vapore con il motore elettrico; ma in seguito ci si accorse che si potevano fare cose prima impossibili, riorganizzando la produzione per esempio, e questo permise di ottenere notevoli incrementi di efficienza rispetto a prima.
«Allo stesso modo, possiamo vedere con la piattaforma Abb Ability che possiamo avere molti vantaggi rendendo più efficiente quello che già facciamo, ma è ancora più interessante quando usiamo questa tecnologia per fare cose che prima non erano possibili, come quelle orientate alla sostenibilità, a diventare prosumer (vendita dell’energia, NdR), a creare nuovi modelli di fruizione dell’energia in generale. Abb Ability penso sia uno dei progetti più belli cui stiamo lavorando come Microsoft, e rappresenta un’eccellenza italiana e mondiale nell’utilizzo di queste tecnologie evolute, non per scrivere poesie, come nell’esempio da cui sono partito, ma per migliorare l’efficienza energetica e produrre miglioramenti nel portafoglio mentre stiamo facendo del bene al pianeta». Ma cosa è esattamente Abb Ability? «Abb Ability è una piattaforma che abbiamo iniziato a sviluppare già dal 2016, sfruttando le funzionalità offerte dal cloud Microsoft – spiega Andrea Temporiti, responsabile sviluppo soluzioni digitali Abb Ability – L’abbiamo sviluppata in collaborazione con Microsoft fin dall’inizio e oggi è usata da migliaia di clienti nel mondo. È una soluzione globale ma anche di facile implementazione, che può dare grandi benefici proprio sfruttando le tecnologie di IoT, collezionando i dati dei sistemi di distribuzione, ma soprattutto dall’analisi di questi dati con l’Ia per alcune funzionalità come l’analisi predittiva sullo stato dei dispositivi o l’analisi sul forecast energetico, o sulla capacità di comprendere i consumi energetici di un impianto rilevando eventuali anomalie». La piattaforma include elementi di Energy management, di Asset Management (che crea un gemello digitale dell’impianto elettrico, con funzioni di supervisione remota, pianificazione intelligente della manutenzione predittiva eccetera), di visualizzazione e reportistica, il tutto su cloud Azure, quindi utilizzabili da qualsiasi browser e da qualsiasi location, consentendo un completo controllo a distanza dell’impianto assistito dall’intelligenza artificiale.
[Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 24/5/2021]
