In qualità di Partner Strategico di Enel per la tecnologia Smart Grid a Expo Milano 2015, Siemens contribuirà alla Smart Grid di Enel – colonna portante dell’infrastruttura tecnologica dell’intera esposizione – fornendo il software intelligente EMS per il funzionamento della Smart Grid ed i servizi correlati per gli utenti della rete Expo.
Il modello Internet of Things che si declina nei sistemi di gestione dell’energia. È il concetto applicato nello sviluppo di EMS (Energy Management System), il sistema di controllo della smart grid che alimenterà le infrastrutture fieristiche di Expo Milano 2015. Concepita un paio d’anni fa, e ora in fase di completamento e configurazione finale, l’applicazione, realizzata da Siemens Italia in collaborazione con Enel, è ospitata sulla piattaforma Cloud Microsoft Azure.
Il paradigma architetturale alla base del funzionamento di EMS rappresenta la risposta alla rivoluzione in corso anche nel mondo dell’energia elettrica, spiega Maurizio Bigoloni, Head of Operations del segmento Smart Grid Solutions di Siemens Italia. Prima, l’energia partiva in modo unidirezionale dalle centrali per essere distribuita agli utenti finali: negli ultimi anni, invece, specie con l’avvento delle fonti rinnovabili, è cresciuto il numero di utenti che non sono solo consumatori, ma anche produttori di energia, e parti attive nell’infrastruttura: «Questo ha un impatto sulla gestione e supervisione della rete» dice.
In linea con questo trend e aperta alle future modalità di utilizzo, l’applicazione implementata ad Expo va oltre le classiche funzionalità della sala controllo, interfacciandosi non solo con i tradizionali sistemi SCADA (supervisory control and data acquisition) della rete di distribuzione, ma anche con molti altri dispositivi elettronici per l’acquisizione in locale dei dati lato utente su consumi e produzione di energia. Fra questi vi sono ad esempio i sistemi di ‘smart metering’ installati nei vari padiglioni, i sistemi SCADA degli impianti in loco, i sistemi di building automation adibiti alla regolazione del condizionamento (temperatura, umidità) e dell’illuminazione ambientale nei singoli edifici, e altri tipi di sensori e dispositivi IoT.
Dedicato agli energy manager
Il sistema EMS è uno strumento indirizzato ai responsabili della gestione dell’alimentazione elettrica negli oltre cinquanta padiglioni dell’area fieristica. Le sue funzioni essenziali sono eseguire attività di monitoraggio e reporting di tutti i flussi energetici, aggregando e presentando i dati attraverso modelli meno tecnici e complessi di quelli tradizionali, e più orientati a esigenze pratiche di controllo e ottimizzazione dei costi.
Per consentire la misurazione dei consumi, ciascun padiglione è equipaggiato con contatori intelligenti. Al fine di rendere disponibile un livello di monitoraggio base per tutti gli edifici dell’area, precisa Bigoloni, ogni padiglione è stato dotato di almeno uno smart meter. Ma poi, a seconda del fabbricato, sono stati installati più dispositivi, per ottenere un livello di monitoraggio più evoluto. Ci sono casi, ad esempio, in cui questo grado di controllo più approfondito è implementato installando meter aggiuntivi a valle del quadro principale, e in grado di monitorare le singole linee di alimentazione. In questi casi diventa quindi possibile non solo visualizzare e analizzare il consumo globale del padiglione, ma anche, ad esempio, l’energia utilizzata per l’aria condizionata, per l’illuminazione, per il funzionamento delle scale mobili; o ancora, avere a monitor i consumi delle piastre elettriche delle cucine, o dei frigoriferi.
EMS non è solo un sistema di monitoraggio globale dei flussi energetici e razionalizzazione dei consumi all’interno della smart grid: con esso l’energy manager è anche in grado di modulare in tempo reale i consumi, con l’opzione di ridurre, e se necessario scollegare completamente, determinati carichi non essenziali, ad esempio in caso di emergenze particolari sulla rete elettrica. Gli algoritmi di efficientamento energetico integrati in EMS sono configurabili per agire in automatico.
«Se la rete dovesse entrare in condizioni critiche, o ci fosse qualche guasto che facesse diminuire la potenza erogabile sulla smart grid, noi abbiamo progettato l’applicazione in modo che il sistema gestionale della rete sia in grado di informare il sistema di controllo dell’energia, che può entrare in emergenza». L’attivazione di questi meccanismi permette di diminuire il carico elettrico definito per un dato padiglione.
La modalità di controllo dello strumento EMS da parte di ciascun energy manager è duplice, e può avvenire sia attraverso un ‘cockpit’ basato su interfaccia Web, sia in modalità mobile, tramite un’apposita app per smartphone.
Il Cloud Azure, i pregi
Microsoft Azure è il cuore digitale, la piattaforma Cloud che supporta il sistema EMS, e fornisce la capacità elaborativa e la scalabilità richieste per amministrare con flessibilità i picchi dei workload legati alla fluttuazione delle esigenze energetiche. «Dopo l’analisi di diverse piattaforme, abbiamo deciso di sviluppare questo progetto su Azure per due ragioni chiave».
Una è l’uso della soluzione platftorm as-a-service (PaaS) che, attraverso servizi come Azure Websites e Worker Role, una volta eseguito il deployment di EMS, ha facilitato le attività di gestione e manutenzione, e fornito flessibilità, stabilità e affidabilità molto elevate. L’altra ragione della scelta di Azure, dice, è la sua apertura che, a seconda delle esigenze specifiche, permette di scegliere la tecnologia migliore. E questo è stato importante per Siemens, che nel progetto ha potuto sviluppare il software utilizzando di volta in volta, a seconda delle componenti del sistema, diverse tecnologie (Microsoft, Java, Linux, ecc.) senza riscontrare problemi.
Pur essendo in fase di lancio, EMS compirà in seguito nuovi passi evolutivi. Attualmente, la necessità d’interfacciare l’applicazione con sistemi SCADA e dispositivi non direttamente collegabili al Cloud Azure, ha costretto il team di progetto Siemens a sviluppare un ‘gateway EMS’. L’architettura software prevede anche un layer d’interfaccia M2M (machine-to-machine) per la connessione e comunicazione tra i dispositivi IoT e Azure Service Bus. In prospettiva però l’idea è sfruttare le funzionalità del Microsoft Azure Intelligent Systems Service (ISS). Quest’ultimo infatti dispone di agenti software che, indipendentemente dal sistema operativo, permettono la connessione diretta al Cloud Azure (Azure Service Bus) – e quindi all’applicazione EMS – di tutti i sensori, dispositivi e oggetti IoT che supportano tale tecnologia, senza necessità di sviluppare ulteriore software d’integrazione.
