Quando sentiamo parlare di smart grid pensiamo istintivamente a sofisticati data center It, che fanno girare complessi algoritmi di intelligenza artificiale. Guardando l’attività di Terna, la società che gestisce la rete di trasmissione nazionale dell’energia elettrica, emerge un altro volto della smart grid che ricalca l’impiego della sensoristica per monitorare, in tempo reale, lo stato di salute degli asset e, allo stesso tempo, conferma il ruolo di Terna quale regista della transizione energetica perché permette di agevolare l’integrazione in rete delle fonti di energia rinnovabile.
Secondo Maurizio Marini, responsabile Digital Solutions di Terna, il lavoro per rendere la rete elettrica sempre più smart procede a ritmi sostenuti. Per monitorare le linee elettriche, il gruppo guidato da Stefano Donnarumma ha realizzato sia la sensoristica sia gli elementi che compongono l’infrastruttura di raccolta e trasmissione dei dati, oltre ad aver avviato una serie di sperimentazioni in Veneto, Sicilia e Abruzzo. Sulle stazioni elettriche, invece, è stato avviato un lavoro diverso. «Sono ambienti complessi e tecnologicamente avanzati ed autonomi – spiega Marini – Qui la sfida è quella dell’ulteriore modernizzazione e integrazione con un’unica piattaforma che permetta la valorizzazione dei dati».
L’obiettivo è quello di raccogliere ed elaborare i dati per rendere la manutenzione più efficiente, gestire sempre meglio i flussi elettrici e incrementare l’affidabilità della rete in un sistema elettrico che diventa sempre più articolato e complesso, sotto la spinta delle politiche nazionali ed europee legate al contenimento del climate change, alla decarbonizzazione, all’efficientamento energetico e alla maggiore produzione e integrazione di energie rinnovabili.
Verso l’infrastruttura intelligente
Da anni sentiamo parlare di smart grid, infrastrutture per la trasmissione e distribuzione dell’elettricità gestite con sistemi intelligenti e capaci di garantire la massima qualità di servizio riducendo al minimo gli sprechi, orchestrando nel modo migliore la filiera del trasporto dell’energia e integrando il nuovo mix tra fonti tradizionali e rinnovabili, i sistemi di accumulo e le linee di trasporto. Il sistema elettrico è sempre più articolato e complesso: la quota di fonti non programmabili cresce costantemente.
La rete di trasmissione dell’energia elettrica ha già cambiato forma dalla “piramide” ordinata con al vertice poche centrali di produzione e alla base milioni di utilizzatori, è diventata una fitta rete in cui la maggior parte dei nodi sono contemporaneamente produttori e utilizzatori, in proporzioni variabili a seconda della tipologia di consumatore e dei sistemi di produzione o di accumulo che ha installato. Per gestire una rete di questo tipo è opportuno, quindi, creare un sistema standardizzato che sia in grado di monitorare gli asset, e che in futuro possa automatizzare molte delle operazioni di routine e possa garantire una maggiore e più evoluta osservazione del sistema nel suo complesso.
A che punto siamo?
In uno scenario di transizione energetica come quello odierno, la digitalizzazione dell’infrastruttura è prioritaria per modernizzare il sistema elettrico del Paese garantendone l’efficienza nel nuovo scenario. Il nostro Paese è uno dei più avanzati su questo percorso e i dati sono l’elemento chiave. E questo perché Terna si è mossa in anticipo per creare un’infrastruttura digitale di monitoraggio, misurazione, trasmissione e controllo dei dati. «Uno dei punti sui quali stiamo lavorando è quello delle misure – prosegue Maurizio Marini – in Terna, specialmente per le stazioni elettriche, esiste già un parco abbastanza ampio di misure che vengono realizzate e raccolte, e stiamo ragionando per ampliare il perimetro di raccolta dati con tecnologie nuove e sensoristica aggiuntiva. Inoltre, lavoriamo per una sempre maggiore integrazione e valorizzazione dei dati raccolti, per mettere a fattor comune queste misure integrandole fra loro al fine di ampliare contestualmente la capacità di analisi».
Di fatto, Terna si muove su due direttrici. La prima è quella di realizzare “in casa” i sensori che effettuano le misurazioni sugli asset, perché soprattutto quando si tratta di monitorare linee ad alta tensione, è difficile trovare sul mercato soluzioni già pronte. L’altra direttrice è quella della creazione dell’infrastruttura per la raccolta dei dati dal campo e la successiva fase di normalizzazione e trasmissione dei dati stessi ai centri di controllo.
Monitorare le linee
L’asset sul quale ci si è inizialmente focalizzati è quello delle linee elettriche, sulle quali negli ultimi tre anni si è sviluppato uno sforzo tecnologico importante, per realizzare gran parte della filiera necessaria, dai sensori all’infrastruttura di raccolta e trasmissione. A catalizzare il lavoro sono stati due eventi meteo estremi: la tempesta Vaia (che ha colpito il Veneto) e le forti nevicate che hanno interessato qualche anno fa l’Abruzzo. «Ci siamo concentrati sulla resilienza dell’infrastruttura – precisa Marini – Così abbiamo avviato un importante progetto di ricerca e sviluppo, con la partecipazione di diverse realtà industriali, per realizzare sensori capaci di misurare in tempo reale lo stato di salute del conduttore e identificare, ad esempio, l’eventuale appesantimento legato alla formazione di manicotti di ghiaccio o altri tipi di potenziali disservizi. In questo modo, è possibile andare a intervenire direttamente nel punto di criticità e agevolare l’ispezione della linea, attività che in caso di eventi climatici estremi può risultare complicata. Inoltre, analizzando i dati storici è possibile gestire proattivamente la manutenzione identificando, ad esempio, gli asset che hanno subìto maggiore stress nel corso del tempo. Abbiamo progettato vari tipi di sensori, li abbiamo brevettati e li abbiamo integrati nelle morse del conduttore, le cui testate sono state ridisegnate meccanicamente. Adesso, grazie a quest’innovazione made in Terna, siamo in grado di garantire una rete sempre più efficiente». La sfida adesso è quella di semplificare ulteriormente la trasmissione, verso i centri di controllo, dei dati raccolti sul territorio.
«Abbiamo costruito un’infrastruttura a due livelli per le zone ad ampia densità di sensori – spiega Marini – C’è una parte di accesso che funziona in tecnologia LoRa (acronimo, di Long Range, un’implementazione della tecnologia radio Chirp con portata oltre i 10 km che sta guadagnando consensi in ambito IoT, ndr), che è un protocollo di trasmissione a basso consumo energetico. A ciò servono i nostri IoT Box, che raccolgono e costruiscono una cella LoRa anche in zone di difficile accesso e ritrasmettono i dati al centro di controllo. In questo modo abbiamo semplificato la sensoristica su palo, ottenendo preziosi benefici senza dover utilizzare complessi sistemi di ritrasmissione». Questi apparati sono piccoli, leggeri, e alimentati da batterie ricaricate con sistemi fotovoltaici o eolici. Sono stati già installati in alcune zone critiche, quali il Veneto, l’Abruzzo e la zona dell’Etna in Sicilia. «Abbiamo pensato e costruito questi Box in modo tale che possano essere installati su tutte le nostre linee, a prescindere dal territorio di riferimenti. Che si tratti di linee di montagna o vicine al mare, l’infrastruttura resterà la stessa e basterà sostituire l’elemento di misura per monitorare il fenomeno di interesse. Quest’anno, inoltre, stiamo continuando a studiare sensori per nuovi usi che installeremo a servizio del sistema elettrico». All’attività di raccolta e analisi dei dati si aggiunge la ricerca di correlazioni tra le informazioni raccolte. L’obiettivo, grazie a un uso sapiente dei dati, è lo sviluppo di una manutenzione predittiva per essere sempre più veloci e proattivi negli interventi di gestione della rete elettrica nazionale.
Il valore dei dati cambia la prospettiva
Terna già da tempo possiede un’infrastruttura di monitoraggio per i centri di controllo. La rapida evoluzione del sistema, però, necessita una “normalizzazione”, storicizzazione e messa a fattor comune dei dati per poter correlare i diversi fenomeni e fornire nuove capacità di analisi. «Abbiamo una piattaforma abbastanza evoluta per tutti gli apparati di raccolta e di normalizzazione dei dati – spiega Marini – La prossima sfida sarà quella di costruire delle logiche di analisi indipendentemente dal dispositivo che genera le informazioni che ci occorrono, al fine di mettere insieme in un’ottica di sistema quelli che erano tanti punti differenti. In questo modo possiamo iniziare a capire se in un punto A succede un evento, quali sono le ripercussioni sul punto B e quali sono le logiche di analisi». L’obiettivo di Terna, quindi, è quello di valorizzare questi dati raccolti per ottimizzare la qualità del servizio.
Ma si potrà gestire una mole sempre più elevata di informazioni senza ricorrere a tecniche di elaborazione avanzate, come il Machine Learning e l’Intelligenza Artificiale? «Machine Learning ed Intelligenza Artificiale sono strumenti evoluti e potenti che si affiancano ai metodi deterministici già in uso e che possono aprire nuovi orizzonti. Stiamo già ragionando in quest’ottica – conclude Marini -, e proprio per questo è importante disporre di una base dati solida, anche degli eventi, perché gli algoritmi ML e AI vanno correttamente addestrati, testati, tenuti sotto controllo per un certo tempo, prima che diventino veri e propri strumenti operativi. Questo è il percorso che abbiamo iniziato e che stiamo affrontando con estrema attenzione e puntualità».
