Efficienza energetica e nuove CONVERGENZE (File Pdf, 2 MB)
Pubblicato su "Linea edp" il 25/05/2009

di Diego Ragazzi

I temi dell’energia, legati ai concetti di sviluppo sostenibile e di impatto ambientale, sono ormai considerati fra i più importanti (e preoccupanti) dalle maggiori potenze mondiali e dall’opinione pubblica. Sotto la spinta di questa attenzione e delle normative, le aziende che non sapranno adeguare i propri prodotti, servizi e processi ai nuovi standard saranno costrette a uscire dal mercato. In questo contesto, le tecnologie Ict giocano un ruolo particolare. Da un lato, sono parte del problema. Le radici “immateriali” dell’informatica, infatti, sono in realtà saldamente ancorate alla materia. Per esempio, secondo Gartner, le emissioni di Co2 del settore Ict sono paragonabili a quelle dell’aviazione. O ancora, secondo stime dell’americana Uptime Institute (che si dedica all’esplorazione del mondo data center), dieci nuove centrali elettriche saranno necessarie entro il 2015 per sostenere la crescita dei consumi dei datacenter nei soli Stati Uniti. D’altra parte, però, l’Ict è anche parte della soluzione, in quanto offre strumenti di grande potenza per la riduzione dei consumi in altri settori. Il contributo più rilevante risiede probabilmente nella capacità di controllo dei sistemi. Se si prescinde dall’Ict, infatti, un qualsiasi sistema non può “comprendere” i propri obiettivi nonché il contesto in cui opera e quindi, per quanto ben progettato, consumerà quasi certamente più energia del necessario. Questo vale a tutti i livelli, dai sistemi complessi quali le infrastrutture di telecomunicazione o la rete elettrica, fino a componenti elementari come i motori elettrici. A livello di singolo componente, le tecnologie Ict possono realizzare, per esempio, sistemi di controllo automatico della velocità che in tempo reale adattano quella del motore alle effettive esigenze e consentono di realizzare apprezzabili risparmi energetici. A un livello intermedio di sottosistema, è possibile coordinare il funzionamento di più componenti per ottimizzarne l’efficienza, per esempio nella domotica, dove la singola abitazione è vista come parte di un sistema più vasto, che potrebbe essere addirittura l’intero settore residenziale (responsabile di circa il 26% dell’energia consumata in Europa). È, inoltre, possibile ottimizzare il consumo energetico complessivo, coerentemente con gli obiettivi globali del sistema, che possono spaziare dalla garanzia della qualità del servizio all’affidabilità, dal rispetto dei vincoli normativi alla tutela dell’immagine dell’azienda.

Nel caso, ad esempio, di un operatore telefonico, il consumo elettrico della sua infrastruttura di rete è facilmente dell’ordine di parecchie decine di milioni di euro all’anno, dato tutt’altro che trascurabile. Nel nostro paese, tanto per offrire qualche termine di confronto, il secondo consumatore di energia elettrica dopo le Ferrovie è Telcom Italia. Nel caso di un operatore di telefonia mobile, il consumo è dato principalmente dalle decine di migliaia di stazioni base sparse sul territorio, costituite da antenne ricetrasmittenti collegate ad alcuni apparati di rete che devono essere mantenuti entro un ben preciso intervallo di temperatura per evitare malfunzionamenti. Per limitare i consumi della rete, è necessario disporre di una infrastruttura di monitoraggio capillare che consenta di analizzare i consumi nel tempo e individuare possibili margini di riduzione, pur mantenendo costante la qualità del servizio. Si scoprirà per esempio che una parte significativa dei consumi è data dall’assorbimento degli apparati di rete, che funzionano a pieno regime indipendentemente dalle condizioni di traffico effettivo che devono smaltire. Anche nelle ore notturne, spesso tutti gli apparati di rete rimangono accesi. Oggi, tuttavia, esistono le condizioni per monitorare il traffico in tempo reale e, quindi, fornire l’input necessario a un opportuno algoritmo di controllo che spenga dinamicamente gli apparati non necessari nelle ore a basso traffico, per riaccenderli progressivamente all’aumentare della domanda. Anche in aree fortemente urbanizzate, come a Milano, circa il 30% dei consumi degli apparati non corrisponde ad alcun traffico da smaltire.

Interessante è anche il caso della rete elettrica di potenza che, con un’estensione continentale, fornisce l’energia prodotta dalle centrali di generazione a centinaia di milioni di utenze attraverso una rete capillare di distribuzione. Non è pertanto difficile comprendere perché sistemi di monitoraggio e controllo basati su tecnologie Ict siano ormai diffusi in quest’ambito. Ma il loro ruolo è destinato a diventare sempre più critico per il moltiplicarsi degli obiettivi strategici che il sistema è chiamato a raggiungere, quali il rispetto delle normative ambientali, la massimizzazione dell’efficienza energetica dei generatori, la riduzione delle perdite nel trasporto, la fornitura di dati analitici sul consumo, l’integrazione di sorgenti micro-generatori distribuiti e, infine, la garanzia di sicurezza e affidabilità. Non deve sorprendere, quindi, che il sistema elettrico si stia integrando sempre più con le reti di telecomunicazioni e si affidi ai fornitori di servizi Internet per il proprio traffico dati.

Un’evoluzione simile è in corso anche per altre infrastrutture fondamentali, per esempio quella idrica, del gas o dei trasporti. Controllare un sistema così eterogeneo, geograficamente disperso ma globalmente interconnesso, costituisce un serio impegno tecnico, tanto più in un contesto di libera competizione sul mercato. Quasi tutte le aree di ricerca e sviluppo nell’ambito Ict sono chiamate a rispondere a queste sfide. Servono modelli matematici accurati, sistemisti esperti per l’ottimizzazione dinamica sulla base di strategie complesse, metodi di analisi e gestione di moli enormi di dati, strumenti di simulazione potenti e completi. A livello di componenti, occorre ridurre in modo significativo il consumo di energia, aumentare la controllabilità da remoto attraverso interfacce e metodi standard, diminuire la necessità di manutenzione e la richiesta di condizionamento ambientale. Per quanto riguarda la sensoristica, invece, bisogna lavorare sulla riduzione dei costi, sulla capacità di operare in ambienti difficili, sulla semplicità di installazione e interconnessione, sul tempo di vita delle batterie e la possibilità di recuperare energia dall’ambiente circostante.

Nel Vecchio Continente e nelle nazioni più sviluppate si assiste a una progressiva riduzione dell’intensità energetica, misurata come rapporto fra quantità consumata e prodotto interno lordo, senza tuttavia raggiungere l’obiettivo di una completa separazione fra crescita economica e consumo di energia che, annualmente, in Europa è cresciuta mediamente dello 0,8% dal 1990 al 2003, contro una crescita del 2% del prodotto interno lordo. Di conseguenza, l’intensità energetica è diminuita dell’1,2%, ma nonostante ciò il consumo assoluto è aumentato nello stesso periodo dell’11%. Secondo le previsioni dell’Unione Europea, il trend è destinato a proseguire. Occorre, pertanto, lavorare in modo coordinato e sinergico su tutti gli aspetti e i piani del problema, politico, economico, normativo, sociale, tecnologico, culturale, seguendo un approccio olistico e multidisciplinare.