La comunicazione è un elemento centrale di qualsiasi implementazione smart grid o AMI. A seconda dei casi di utilizzo dell'applicazione, come pure della geografia, delle aree rurali/urbane o dell'infrastruttura esistente, l'operatore di rete sceglierà tra la comunicazione via rete o cellulare. Con una base di consumatori sempre più diversificata e attiva, che ora include i prosumer, la ricarica dei veicoli elettrici, le energie rinnovabili e tanto altro ancora... in che modo le società energetiche possono coprire tutti questi segmenti senza interruzioni nelle loro AMI?
Tecnologie in evoluzione
La tecnologia utilizzata per collegare i contatori nelle prime distribuzioni AMI in Europa, cioè la tecnologia ad onde convogliate (Power Line Communication, PLC) è tutt'oggi ampiamente utilizzata. I progetti pionieristici in Italia (Telegestore), Francia (Linky), Spagna e Svezia usavano tutti la tecnologia di comunicazione PLC nella loro rete di zona (NAN). Il motivo dell'adozione del PLC in Europa era il buon rapporto efficienza - costi. Le società energetiche potevano riutilizzare la rete elettrica per trasmettere i dati in una topologia ad alta densità di metri per la sotto-stazione di trasformazione MV/LV.
Pur non avendo raggiunto il livello di distribuzione del PLC, il mesh RF ha trovato applicazione come topologia di rete alternativa, nei casi di concentrazione ridotta di metri per sotto-stazione o quando l'infrastruttura non si qualificava per la qualità della comunicazione PLC. Le topologie mesh sono meno dipendenti dalla topologia della rete, a causa delle reti RF ad-hoc. Inoltre, le capacità di “hopping” assicurano la connessione anche in condizioni di propagazione variabile, senza richiedere linee visive tra nodi specifici.
Durante la prima ondata di distribuzione delle AMI, la comunicazione cellulare delle reti di zona (NAN) non era economicamente competitiva rispetto alla mesh RF o al PLC. Pertanto, era riservata ai contatori commerciali e industriali o come comunicazione di backhaul per i concentratori di dati PLC. Tuttavia, con gli ultimi sviluppi della tecnologia cellulare IoT, come LTE CAT M1 e NB-IoT, è stato possibile superare le principali lacune della comunicazione cellulare. Grazie alla comunicazione wireless con copertura interna migliorata, al supporto di connessioni di massa in zone densamente popolate, al minore consumo di energia e allo stesso costo totale di proprietà tra PLC e mesh RF, la comunicazione cellulare è diventata l'opzione di connettività predefinita per le distribuzioni di massa.
Vantaggi della comunicazione cellulare
Oggi la comunicazione cellulare può essere molto conveniente. I fornitori energetici possono usare le infrastrutture pubbliche da fornitori di telecomunicazioni, evitando la spesa CAPEX in una rete di comunicazione privata con gateway e router integrati, come pure la spesa OPEX di installazione e configurazione di tali dispositivi in corrispondenza di poli e sottostazioni. Inoltre, la topologia point-to-point (P2P) riduce i costi operativi ricorrenti, poiché richiede di configurare e controllare un minore numero di dispositivi.
Oltre agli aspetti legati al CAPEX e all'OPEX, l'implementazione e la manutenzione delle reti smart grid basate sulla comunicazione cellulare è molto più semplice. Non sono necessarie operazioni di pianificazione di rete, progettazione, configurazione e pulizia della rete. Durante la manutenzione, la flessibilità fornita dal P2P consente di rimuovere e sostituire i dispositivi, senza interferenza o riconfigurazione delle tabelle di routing del mesh RF e della rete PLC, come avviene per le reti mesh.
In passato, era sufficiente leggere i dati una volta al giorno per calcolare la fatturazione mensile. Oggi la rete è molto più dinamica, le aspettative di consumatori e operatori sono aumentate e oggi richiedono una visione in tempo reale sui consumi, la qualità dell'energia, i profili di carico e tanto altro. Le tecnologie cellulari offrono un approccio scalabile, robusto e conveniente all'estrazione e all'utilizzo di grandi volumi di dati, che sono necessari nei casi di utilizzo IoT dei moderni ambienti residenziali e industriali.
Transizione riuscita
A seconda del setup regionale, delle normative e delle aspettative dei clienti, è possibile utilizzare una o più delle topologie descritte in precedenza. Il passaggio a una nuova topologia può aumentare significativamente le capacità e offrire la flessibilità necessaria per rispondere alle esigenze dei consumatori in una rete sempre più dinamica. Questo richiederebbe tuttavia una notevole pianificazione, poiché i progetti di smart meter influiscono sulle operazioni delle aziende energetiche, che si tratti di fatturazione o servizio clienti, operazioni IT e gestione della rete.
Vores Elnet in Danimarca è passata alla topologia cellulare nel 2021. Perseguendo un'AMI più scalabile, flessibile e IoT-ready per soddisfare i suoi 200.000 clienti, l'azienda ha distribuito in più fasi il contatore residenziale E360 di Landis+Gyr, senza compromettere la continuità del servizio agli utenti finali. I servizi internazionali di SIM e connettività offerti da Landis+Gyr hanno fornito una trasmissione di dati senza intoppi e ampliato la copertura, eliminando la necessità di un fornitore separato per le telecomunicazioni. Di conseguenza, Vores Elnet ha potuto aumentare la propria connettività e il tempo di operatività del 99,99% dei suoi contatori anche in aree remote.
Scarica lo studio di caso per scoprire come Vores Elnet in Danimarca è passata dal PLC al P2P cellulare senza interruzioni alle operazioni di rete e all'esperienza clienti.
