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scenari

I contatori smart del futuro: unificati, virtuali e con blockchain

di Francesco Pirro, dirigente AgID responsabile area innovazione della PA

08 Nov 2017

8 novembre 2017

Si potrebbero prevedere smart meter integrati virtuali in grado di raccogliere i dati di consumo globali. Oltre alla comunicazione dati, dovrebbero quindi consentire telecontrollo e diagnostica al distributore e telelettura al cliente ed essere abilitati a una nuova funzione di smart contract con registrazione blockchain

Nuove soluzioni dall’Europa, ma anche dall’Italia, per andare incontro ai bisogni del consumatore che chiedono bollette trasparenti e risparmi sui servizi di energia, gas e acqua. Nel precedente articolo ho delineato il quadro della situazione e fatto il punto sui contatori intelligenti, pensando a uno scenario evolutivo auspicabile si potrebbe prevederne ad esempio l’uso di uno integrato virtuale che sia in grado di raccogliere i dati di consumo globali dell’utente, di tutte le principali fonti di approvvigionamento, acqua, gas, elettricità ed eventualmente anche riscaldamento, mediante opportune unità metrologiche come rappresentato schematicamente nella figura seguente.  Le fonti di input dei dati potranno essere dirette, come nel caso della misura di energia elettrica, o derivate nel caso di gas e acqua che, normalmente, sono misurate da contatori indipendenti a monte dello smart meter. Lo smart meter integrato virtuale, quindi, oltre a fornire le classiche funzioni di comunicazione dati, che in questo caso dovrebbe essere diretta al SII (Sistema Informativo Integrato), dovrebbe consentire il telecontrollo e la diagnostica al distributore e la tele-lettura dei dati di consumo al cliente ed anche essere abilitato ad una nuova funzione di smart contract la cui registrazione dovrebbe essere basata su tecnologia blockchain e la cui funzione specifica verrà dettagliata di seguito.

L’ulteriore elemento caratterizzante tale scenario, quindi, potrebbe riguardare proprio la possibilità di utilizzare una terza parte fidata (TTP, Trusted Thirdy Party) verificatore e certificatore delle misure di consumo, un soggetto pubblico, o sotto il controllo di un ente pubblico come ad es. l’Acquirente Unico.

Mentre l’installazione dello smart meter, la gestione del firmware/software e le funzioni diagnostiche potranno continuare ad essere (o meno) a carico dell’impresa distributrice, la raccolta delle misure certificate potrebbe essere a carico, in modalità automatica, della TTP .

Figura 2. Schema architetturale evoluto del sistema di smart metering

La possibilità di integrazione dei nuovi trend tecnologici come l’IOT e le blockchain nell’ecosistema energetico induce delle riflessioni sullo scenario evolutivo del modello sopra descritto, al quale potrebbe risultare conveniente introdurre ulteriori elementi di flessibilità proprio nella parte riguardante i profili di consumo di energia elettrica, senza dover necessariamente modificare le attuali forme contrattuali, rendendo così l’ecosistema energetico italiano all’avanguardia rispetto alle soluzioni individuate dagli altri paesi europei.

Attualmente i contratti più comuni per le utenze domestiche prevedono un’assegnazione fissa della potenza istantanea erogabile: 1.5, 3, 4.5, o 6 KW e i costi derivanti da tale possibilità o potenzialità di utilizzo sono molto diversi.

Ovviamente nessuno assorbe 1.5 o 3 o 4.5 o 6KW istante per istante durante la vita del contratto, si tratta solo della disponibilità all’accesso, di un limite superiore raramente raggiunto anche perché, se superato, interverrebbe il limitatore del contatore ad interrompere l’erogazione di energia.  È un concetto simile alla disponibilità di banda per gli accessi alle reti di telecomunicazione. Tuttavia le esigenze energetiche sono molto più complesse da parte dell’utenza. Capita spesso di avere bisogno in un particolare intervallo di tempo di maggiore potenza magari anche di 8 KW, mentre per lunghi periodi il fabbisogno può essere molto più basso o nullo, per esempio quando si è in viaggio o comunque fuori dalla propria abitazione. D’altra parte sarebbe piuttosto complicato stipulare contratti “liberi”, perché ciò presupporrebbe la capacità della rete di erogare picchi di potenza non pianificabili a priori. Ma ciò che spesso fanno i distributori di energia elettrica è un bilanciamento dei fabbisogni dei propri clienti che fanno capo ad una stazione o sottostazione di trasformazione per cui nominalmente si ha a disposizione una determinata potenza ma se poi tutti fanno ricorso al massimo della potenza allora potrebbero verificarsi dei blackout, come spesso accade d’estate quando tutti fanno utilizzo dei condizionatori. I distributori usano a proprio vantaggio la differenza tra potenza nominale disponibile e potenza effettivamente erogata. L’architettura ipotizzata di seguito, mediante l’introduzione di meccanismi basati sui principi dell’IOT e delle blockchain, prevede di trasferire i vantaggi di tale flessibilità anche sull’utenza, lasciando invariata la forma contrattuale (o con una piccola revisione).

Figura 3. Schema architetturale del sistema evoluto di smart metering in una logica di controllo blockchain

L’ipotesi di base è che gli smart meter integrati possano essere connessi tra loro, oltre che al distributore o alla TTP e agiscano come nodi intelligenti di una rete. In alternativa potrebbero essere inseriti in rete concentratori specializzati che possano fornire una maggiore capacità elaborativa lasciando agli smart meter funzioni più classiche.

Alla stessa rete sono connessi anche i diversi distributori, indicati in figura con le lettere “D”, e la terza parte, p.e. Acquirente Unico, che fornisce la funzione di “stanza di compensazione”, denominata WEG ROOM (Water-Energy- Gas).

Gli smart meter inoltrano le richieste cifrate di maggior potenza temporanea ai nodi attivi in rete (rete potenzialmente strutturabile in Cloud) utilizzando la tecnologia blockChain su protocollo NB-IoT. A tale richiesta potranno rispondere tutti i nodi che rilevano un sottoutilizzo o prevedono un sottoutilizzo durante il range temporale richiesto della potenza necessaria all’impianto che regolano. Quindi, il nodo Ricevente l’approvazione (Dx) e il o i nodi offerenti (Ox) comunicano al proprio distributore i risultati della transazione attraverso il modulo Smart Contract e attivano la disponibilità permettendo all’utente di utilizzare la potenza richiesta. L’intera transazione sarà scritta nel Ledger secondo le regole basate sulla tecnologia BlockChain e quindi senza neanche la necessità di un’autorità centrale detentrice di un registro.

I nodi Dx avranno un incremento del costo in bolletta proporzionale al surplus di energia consumata e alla potenza richiesta, sempre limitata dalla certificazione dell’impianto stesso, mentre i nodi Ox avranno una riduzione in relazione alla quota parte di potenza cui si è rinunciato temporaneamente.

A cosa serve in questo scenario la WEG Room? Semplicemente a fare da camera di compensazione fra i diversi distributori perché i nodi Ox potrebbero appartenere a distributori diversi e quindi è necessario un conteggio complessivo di cosa è dovuto a chi. I risultati della compensazione sono trasmessi alla TTP che provvede ad inviare i dati economici ai distributori per l’addebito/accredito in bolletta.

Tale scenario futuribile, ma non troppo, sarebbe ragionevole che fosse oggetto di un appalto precompetitivo gestito dall’AgID che in base all’art.19 della Legge 179 già svolge il ruolo di stazione appaltante per la PA in merito ai progetti di ricerca e quindi potrebbe chiedere ai partecipanti di realizzare un prototipo che simuli il comportamento descritto in termini di sistema di misura e di gestione e che preveda sia la realizzazione di uno smart meter con le funzionalità indicate in figura 2, sia un’analisi e verifica dei flussi dati che verrebbero scambiati secondo lo schema architetturale riportato in figura 3.

Tale prototipo potrebbe costituire poi la base rispetto alla quale poter trasformare l’intero sistema di misura dei servizi pubblici energia gas e acqua, rappresentando per il nostro paese un grande passo in avanti anche rispetto alle realtà europee più avanzate come quella inglese.

Sicuramente molto si è fatto sui sistemi di misura, ma c’è ancora moltissimo da fare.

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