Smart Metering & more, il punto di vista di Telecom Italia

Lo smart metering è una tecnologia di enorme utilità nel campo dell'efficienza energetica. Rappresenta lo strumento per misurare i risparmi conseguibili e per progettare gli interventi di efficientamento. La sua applicazione, infatti, permette di supportare ogni intervento di efficientamento dalla fase progettuale, con la misurazione e valutazione dei consumi e delle dispersioni di energia, nonché il controllo in telegestione dei consumi post intervento e dei risparmi conseguiti/conseguibili.

Queste le principali funzionalità dello smart metering :

• abilitazione alla comunicazione bidirezionale da/verso il contatore;
• gestione remotizzata dei contatori;
• elaborazione, trasferimento e gestione in modalità automatica del dato di consumo;
• capacità di fornire informazioni rilevanti sui consumi ai vari player del mercato interessati all'intera filiera, inclusi i consumatori finali;
• possibilità di sviluppo di servizi innovativi focalizzati a ridurre i consumi energetici ed ovviamente, a migliorare l'efficienza del sistema nel suo complesso

L'infrastruttura di comunicazione è quindi il primo e principale nodo tecnologico da affrontare per lo sviluppo di soluzioni di smart metering e più in generale per abilitare le Smart Cities. Telecom Italia si propone come partner ICT di riferimento in grado di gestire tutta la filiera industriale coinvolta. Le competenze e capacità di pianificazione, deployment e gestione di reti TLC, nonché di realizzazione delle stesse ,fanno di Telecom Italia il partner ideale dei Distributori del gas per realizzare le sinergie sul servizio di distribuzione da loro offerto auspicate dall'AEEG.

Telecom Italia propone la costruzione di una rete wireless di telecomunicazione per la rilevazione e il trasporto dei dati, che non entra nel merito dei dati medesimi ma si limita solo a trasferire la misura dal meter al distributore, il quale provvederà poi alle dovute elaborazioni. Ciò consentirà dunque di estendere l'uso di tale rete ad altre applicazioni verticali che, nel tempo, rappresenteranno il cuore delle Smart Cities.

La rete capillare proposta da Telecom Italia si basa sull'utilizzo di concentratori che possano rilevare segnali a 169 Mhz, 868 Mhz o altre frequenze con cui si presentano di norma i meter o i sensori più diffusi. Tali concentratori, per garantire il miglior livello di copertura capillare dei meter e la massima efficienza economica possibile, potrebbero essere installati sugli asset già esistenti di Telecom Italia. Telecom Italia, infatti, dispone sul territorio italiano di diversi milioni di apparati sia della propria rete mobile (stazioni radio base delle Reti 2G/3G/4G) sia della rete fissa (ad es. distributori). La rete, poi, è governata da un Network Manager che gestisce l'asset management dei concentratori, riceve e gestisce gli allarmi dai concentratori, effettua misure di prestazioni radio e di traffico, governa il Security management e, non entrando mai nel merito del flusso dati, gestisce il dispaching del dato verso l'utility specifica in funzione del meter che ha originato il dato (o verso il meter specifico in funzione della utility che ha generato una particolare disposizione, ad es. chiusura di una valvola). Il Network Manager rappresenta l'elemento di frontiera tra la rete di raccolta ed il Sistema di Acquisizione Centrale (SAC) del distributore, detto in altri termini una sorta di punto di interconnessione.

Di seguito lo schema di riferimento semplificato

Fonte: Telecom Italia

A completamento del livello di copertura nelle località a bassa densità, ove la soluzione punto-multipunto (169Mhz) sarebbe economicamente non sostenibile e solo qualora fosse necessario, potrà essere utilizzata anche la soluzione punto-punto basata su tecnologia cellulare e SIM. Telecom Italia stima un utilizzo di tale tecnologia inferiore al 10%-15% del parco installato di meter.

Proprio in merito al raffronto tra soluzione punto-punto con SIM e soluzione punto-multipunto con la 169 Mhz, si riportano di seguito alcune considerazioni che fanno propendere verso l'impiego della tecnologia short-range:

• I meter con modem radiomobile basati sull'utilizzo di SIM sono più costosi di quelli short-range a 169 Mhz;
• La soluzione con SIM, dal punto di vista del distributore, ha un costo complessivo maggiore della soluzione a 169 Mhz in quanto i meter con modem radiomobile a bordo presentano un consumo di batteria superiore al 169MHz, generando costi di sostituzione-batteria durante il ciclo di vita della rete;
• Le frequenze short-range e, in particolare, quella a 169 Mhz, hanno una maggiore capacità di penetrazione indoor e negli spazi in cui sono tipicamente alloggiati i meter (sottoscala, seminterrati, etc…);
• La soluzione con SIM da sola non consente di realizzare le economie di scopo in logica multiservizio e per uno sviluppo sostenibile dei servizi di Smart City.

A ciò si aggiunge il fatto che durante l'attività di progettazione e deployment di una rete di telecomunicazione wireless, assumano un ruolo fondamentale i modelli di propagazione delle onde radio ed i connessi temi di copertura. La rete capillare a 169 Mhz si baserebbe infatti su un modello di propagazione dedicato per il metering e da ciò ne conseguirebbe un miglior livello di copertura rispetto al modello di propagazione tradizionale radiomobile.

Le attuali reti radiomobili, infatti, sono state progettate per dare una copertura di tipo “human”, ottimale ad “altezza uomo” e tipicamente in ambienti outdoor. Viceversa, la progettazione delle reti a 169 Mhz mira a una maggiore penetrazione negli ambienti indoor e un piano di copertura dedicato, consentendo di “raggiungere” i meter in maniera più mirata, anche in alcuni ambiente nel sottosuolo.

Un simile risultato è ottenibile grazie anche a specifici tool di progettazione che Telecom Italia ha potuto sviluppare e migliorare negli anni e ad una attenta pianificazione della collocazione dei concentratori. Telecom Italia, infatti, intende avvalersi oltre ai propri asset di rete mobile (le Stazioni Radio Base, le antenne che inviano e ricevono i dati dall'alto di torri e palazzi) anche dei siti di rete fissa. Alcuni di tali asset, come gli armadi o i distributori (si vedano foto seguenti), consentono di installare i concentratori in maggiore prossimità dei meter o dei sensori più difficilmente raggiungibili (cantine, sottoscala, armadi schermati, etc…), ottenendo cosî un netto miglioramento del livello di copertura raggiungibile.

La figura seguente mette a confronto l'area di copertura di una rete radiomobile progettata per le SIM (non sempre adeguata per raggiungere i meter), con una rete short-range che si avvale di concentratori posti ad altezze differenti. Da tale confronto si evince il miglior livello di copertura per i meter che possono assicurare le reti a 169 Mhz.

Nello scenario di sviluppo del sistema di gas metering disegnato dall'Autorità, uno dei fattori critici di successo è il livello d'interoperabilità tra le soluzioni che saranno adottate.

La maturità raggiunta dalla telefonia mobile mostra come tale interoperabilità debba essere estesa a tutta la catena costituita dal meter, concentratore, Network Manager, e SAC. Solo se tutti questi elementi potranno “dialogare” correttamente tra loro il sistema di telelettura e telegestione potrà funzionare correttamente.

Telecom Italia ha osservato sul mercato, testato nei propri laboratori e sviluppato gli elementi di tale catena. Si è potuto osservare come ad oggi l'interoperabilità effettiva sia ancora limitata. Esistono delle soluzioni verticalmente integrate (meter, concentratore e SAC dello stesso vendor) e non interoperabili con altri elementi, piuttosto che specifici meter che possono dialogare con alcuni concentratori, ma non con SAC differenti e cosî via.

Lo sforzo di Telecom Italia è orientato a ricercare soluzioni che riescano da un lato a garantire le economie di scopo dell'approccio multiservizio e dall'altro tengano ben separato il ruolo della raccolta e trasporto della misura dall'elaborazione della stessa. La cosiddetta “terzietà” del carrier, insieme ad un livello di standardizzazione della rete di trasporto, rappresenta perciò un elemento cruciale. Nell'architettura proposta, quindi, il Network Manager rappresenta il punto d'interconnessione tra la rete di raccolta dati e il SAC dell'utility: un elemento di flessibilità della rete che rende tutti gli altri elementi interoperabili.

Tale approccio, peraltro, garantisce una migliore contendibilità nelle gare di ambito poiché “disaccoppia” il ruolo di raccolta e trasporto dell'informazione da quello dell'elaborazione della stessa (tipicamente specifica dell'utility). Di contro, si ritiene che un dispiegamento frammentato e con soluzioni non standard o verticalmente integrate delle reti di raccolta costituisca una barriera alla reale contendibilità degli ambiti. Sarebbe, infatti, estremamente arduo per un nuovo operatore subentrare ad un precedente distributore che si sia sviluppato autonomamente una rete di raccolta compatibile con il solo proprio SAC. Tale soluzione non violerebbe di per sé le norme in termini prestazionali, ma nella realtà risulterebbe talmente integrata, in termini di siti utilizzati e sistemi di gestione proprietari, da determinare un onere eccessivo per l'adeguamento dei SAC e delle infrastrutture del nuovo operatore.

Fonte: Telecom Italia

A livello tecnologico, poi, l'assenza di un governo coordinato dello sviluppo di tali reti potrebbe configurare uno scenario caratterizzato dalla realizzazione di una pluralità di reti di raccolta (tendenzialmente una per ogni utility o servizio erogato) all'interno della futura smart city. Ne potrebbero conseguire interferenze tra le diverse tecnologie utilizzate e/o tra i canali trasmissivi, abbassando i livelli di servizio delle tecnologie utilizzate e incrementando il consumo delle batterie dei meter e degli altri sensori utilizzati. In ultima analisi, ne deriverebbe un incremento dei costi complessivi per i distributori e per il sistema paese, sia per l'inutile duplicazione di infrastrutture sia per la minor durata delle batterie.

Si ritiene, infatti, che un approccio mirato a realizzare reti multi-servizio possa essere utile per lo sviluppo del Sistema Paese e possa permettere di aprire scenari nuovi. Scenari che potrebbero coinvolgere e integrare innanzitutto le attività di raccolta e utilizzo dei dati di misura dell'acqua con quelle del gas, dell'energia elettrica e, dove possibile, del calore. Inoltre in un simile contesto, potrebbero svilupparsi nuovi servizi interattivi in ambiente urbano, che consentano il miglioramento della qualità della vita dei cittadini e la riduzione degli sprechi energetici, delle emissioni di carbonio, dell'inquinamento e delle congestioni. Tale approccio consentirebbe di perseguire quindi benefici per il Paese, per la Pubblica Amministrazione (che potrebbe utilizzare la rete multi-servizio per stimolare l'offerta di servizi innovativi legati alle c.d. Smart Cities), per gli operatori del servizio idrico e per le aziende del settore energetico coinvolte (dai distributori e venditori di elettricità e gas, ai grossisti, ai produttori di elettricità, ai gestori di servizi di teleriscaldamento/teleraffrescamento), per gli Operatori Telco interessati, per i nuovi attori (che potrebbero offrire ai clienti nuovi servizi legati a sistemi gestione energetica, di sicurezza, d'illuminazione degli edifici e delle case) e per i Clienti (che potrebbero usufruire di nuovi servizi, conseguire ulteriori risparmi e rendere maggiormente sostenibile il proprio comportamento di consumo).

Si ritiene inoltre che lo scenario multi-servizio possa essere il solo realmente considerabile “a prova di futuro” soprattutto in un contesto macroeconomico come quello attuale: l'implementazione di un'unica rete multi-servizio consentirebbe infatti di ripartire i costi d'investimento e di gestione della rete tra differenti servizi, minimizzando i costi specifici del singolo servizio, sia minimizzando i costi complessivi per il Sistema Paese e, quindi, per i Cittadini.