Un progetto per raggiungere l'efficienza energetica

Grazie a programmi di incentivi governativi e alla crescente domanda di energia rinnovabile, ci siamo abituati a vedere pannelli fotovoltaici e piccole turbine a vento sui tetti delle case e degli edifici. Con l'aiuto di reti elettriche intelligenti, i consumatori potrebbero usare la loro capacità di generazione domestica per smettere di essere riceventi passivi di elettricità e diventare partecipanti interattivi della catena di approvvigionamento dell'energia, con una riduzione potenziale delle emissioni di CO2 nell'UE del 9 % e una riduzione del consumo di energia domestica del 10 %.

Affinché questo accada, però, i consumatori devono essere in grado di monitorare il loro consumo di elettricità in tempo reale, cosa che li aiuterebbe a gestire il loro uso in modo da risparmiare energia e denaro. Gli operatori della rete devono invece essere in grado di far corrispondere la fornitura di energia, che proviene sia da impianti elettrici centralizzati che da un numero crescente di queste fonti di generazione più piccole, alla richiesta.

Il progetto ENERSIP ("Energy-saving information platform for generation and consumption networks"), finanziato dall'UE, ha sviluppato un modo per migliorare questi processi di monitoraggio e armonizzazione. Dando ai fornitori di energia e ai consumatori informazioni in tempo reale e previsioni sul consumo di energia, si potrebbero armonizzare meglio la fornitura di energia e la richiesta, riducendo gli sprechi e rendendo il servizio più affidabile.

"Per una società di servizi la situazione ideale è produrre abbastanza energia da soddisfare la domanda", spiega la dott.ssa Leire Bastida, coordinatrice del progetto ENERSIP. "Certe volte questo significa prevedere la richiesta e definire le azioni necessarie per quando la domanda arriva al picco, ma potrebbe essere meglio cercare invece di ridurre la domanda. Volevamo sviluppare strumenti che potessero aiutare i fornitori e i consumatori a fare le scelte giuste per tenere in equilibrio la fornitura e la domanda".

Armonizzazione

I partner di ENERSIP hanno quindi collaborato per sviluppare una piattaforma aperta che fornisse una serie di servizi di monitoraggio e controllo dell'energia, con lo scopo di migliorare la flessibilità e la reattività della rete elettrica.

"La nostra piattaforma e i nostri servizi sono stati progettati per preparare il terreno a un'armonizzazione della generazione e del consumo quasi in tempo reale negli edifici residenziali e commerciali e in interi quartieri", dice la dott.ssa Bastida. "ENERSIP ha richiesto lo sviluppo e l'implementazione di molte tecnologie diverse, come sensori e dispositivi di comunicazione wireless che monitorano il consumo di elettricità degli elettrodomestici, algoritmi per prevedere la domanda di energia, sistemi di controllo in grado di spegnere gli apparecchi e accendere i sistemi di generazione".

"Volevamo anche cambiare il comportamento dei consumatori", dice la dott.ssa Bastida. "Il potere di internet e dei social network è fondamentale per educare i consumatori e incoraggiarli a cambiare le loro abitudini per quanto riguarda l'energia".

Come spiega la dott.ssa Bastida, la strategia del progetto era semplice: ottenere un'alta efficienza energetica attraverso un misto di coordinazione, gestione delle risorse sulla rete e cambiamento del comportamento dei consumatori, da ottenere dando loro informazioni e consigli precisi. Se gli utenti possono usare queste informazioni per ridurre il consumo di energia, si potrebbe anche ridurre il fardello sulla generazione e la fornitura di energia.

Dal monitoraggio alla previsione

Il segreto di ENERSIP sta nella comunicazione tra ogni dispositivo della casa e, idealmente, ogni casa del quartiere. Il progetto ha sviluppato una serie di spine intelligenti, usate per collegare gli apparecchi alle prese di corrente, che permettono di monitorare il consumo di energia. Questi dati sono inviati in modalità wireless a un concentratore, che li esamina e invia le informazioni via internet al fornitore o distributore locale di energia.

"Questi dati sul consumo sono assolutamente fondamentali per le nostre idee", spiega la dott.ssa Bastida. "Una volta raggiunto questo livello di dati - in particolare nella scala di un quartiere o di un sito commerciale più grande - si può cominciare ad analizzarli, individuare delle tendenze e, cosa più importante, iniziare a fare previsioni. Se si possono anticipare i picchi della richiesta, si può cominciare a equilibrare la fornitura e la richiesta, aumentando la generazione in modo più efficiente o spegnendo dispositivi non necessari finché la richiesta non diminuisce nuovamente.

Queste spine intelligenti sono state usate con diversi tipi di apparecchi, da semplici lampade e bollitori elettrici a dispositivi intelligenti come TV e computer. La ricerca di ENERSIP ha inoltre testato come questi apparecchi dovrebbero comunicare tra di loro e con le altre reti all'interno degli edifici per creare un'infrastruttura intelligente negli edifici, che potrebbe essere controllata a distanza o automaticamente. Il team di ENERSIP ha studiato anche come un sistema del genere potrebbe essere usato in un intero quartiere.

"Ci siamo assicurati che il nostro sistema di comunicazione tra luoghi di un quartiere avesse una certa ridondanza integrata, perché una volta che si comincia a fare affidamento su questo flusso di dati per gestire la rete elettrica, si potrebbe andare a finire nel caos se la rete smettesse di funzionare", osserva la dott.ssa Bastida. "Abbiamo associato reti di telefoni cellulari, reti wireless pubbliche e reti a banda larga fisse per creare una rete di comunicazioni per tutto un quartiere. Anche se l'obiettivo principale del progetto è l'ottimizzazione della fornitura e della richiesta di energia, dal punto di vista tecnico, lo sviluppo di un sistema di comunicazione sicuro ed efficiente è stata una grande sfida".

Cambiare i comportamenti, armati di informazioni

Forse la sfida più grande del progetto è stato il suo approccio a tutto campo per mettere le informazioni a disposizione dei consumatori e dar loro la possibilità di agire. ENERSIP ha costruito una piattaforma web in modo che le famiglie potessero visualizzare il loro consumo e ottimizzare l'uso di elettricità rispetto alla fornitura e ai costi unitari.

"Si può costruire un sistema con algoritmi intelligenti per prevedere i picchi, anticipare la richiesta e controllare la generazione in modo intelligente. Le nostre emissioni non diminuiranno però mai se le persone non cominceranno a cambiare le loro abitudini e il loro comportamento", dice la dott.ssa Bastida. "Riteniamo che le persone faranno scelte sostenibili e prenderanno parte al processo di ottimizzazione se daremo loro le informazioni e li aiuteremo a prendere decisioni".

La piattaforma web di ENERSIP dà agli utenti consigli (sulla base della conoscenza del quartiere e delle capacità di previsione) su come ridurre o ottimizzare il consumo, per esempio, facendo loro programmare la lavatrice (tramite un microchip contenuto nella spina) per funzionare alle 03:00 invece che nell'ora di punta delle 20:00.

Il sistema ENERSIP è stato testato in due esperimenti pilota che hanno convalidato la tecnologia sviluppata, mentre il team del progetto ha dimostrato attraverso simulazioni un potenziale teorico di risparmio energetico di fino al 30 %.

"Questo rivela il livello d'inefficienza che esiste oggi perché non si armonizza la fornitura con la richiesta", dice la dott. Bastida. "Tutttavia, forse la cosa più sorprendente è stata scoprire che ben la metà del risparmio energetico si poteva ottenere attraverso lo strumento web per gli utenti di ENERSIP e la maggiore consapevolezza che ne risulta dell'efficienza energetica tra i nostri consumatori volontari".

Un passo più avanti

I partner del progetto ENERSIP continuano a sviluppare le tecnologie e i concetti prototipi del progetto, come i sensori nelle spine e gli attuatori per il controllo remoto e automatico di apparecchi e dispositivi, gli strumenti per la gestione dell'energia online e le applicazioni per telefoni cellulari. Gli algoritmi di ottimizzazione sviluppati nel progetto sono applicati anche a strumenti di business intelligence e sistemi di gestione delle decisioni.

"Siamo sicuri del fatto che le persone siano la chiave per affrontare la nostra crisi energetica", sottolinea la dott.ssa Bastida. "Possiamo ottenere un risparmio energetico significativo solo se le persone cambiano il loro modo di fare. Sistemi come ENERSIP possono cominciare a fare la differenza".

Le tecnologie di ENERSIP - che controllano e prevedono l'uso dell'energia e forniscono informazioni al consumatore - hanno le potenzialità per realizzare questo risparmio energetico e per metterci sulla via verso reti elettriche intelligenti nel prossimo futuro.

Collegamento al progetto su CORDIS:

- 7° PQ su CORDIS
- Scheda informativa del progetto ENERSIP su CORDIS

Collegamento al sito web del progetto:

- Sito web "Energy-saving information platform for generation and consumption networks"

Collegamento a video correlati:

- Video del progetto ENERSIP

Altri collegamenti:

- Sito web dell'Agenda digitale della Commissione europea