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L’edge computing per il settore Utility: peculiarità e prospettive

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L’edge computing per il settore Utility: peculiarità e prospettive

L’esplosione del volume di dati digitali che sta interessando il mondo energetico può essere affrontata in maniera più efficace con il contributo di un’architettura IT decentralizzata. Vediamo come e quali sono le tecnologie a supporto

27 Apr 2021

di Gianluigi Torchiani

Edge Computing-Utility: un rapporto destinato a intensificarsi nei prossimi anni, contribuendo in misura significativa alla svolta digitale necessaria per gli operatori del mondo energetico. Come noto, infatti, in questi anni il modello di business del settore energetico sta conoscendo una rivoluzione radicale, come conseguenza anche degli obiettivi europei e globali volti a ottenere una drastica diminuzione delle emissioni di CO2. Che, sinora, le Utility hanno prodotto in grande quantità, in particolare a causa dell’utilizzo delle fonti fossili (petrolio, carbone, gas) per la generazione elettrica, a sua volta storicamente legata a un paradigma fortemente centralizzato. Cioè caratterizzato da un numero relativamente limitato di grandi impianti di produzione, che generano l’energia elettrica necessaria a milioni di consumatori-utenti.

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La spinta delle rinnovabili

Oggi questo modello sta cambiando con una velocità impressionante, in particolare per effetto della significativa diffusione di energia prodotta con fonti rinnovabili distribuite (eolico e fotovoltaico), per la necessità di accrescere l’efficienza energetica e la mobilità elettrica, nonché per la maggiore richiesta di personalizzazione e trasparenza dei consumatori/utenti. In particolare, la produzione delle nuove fonti di generazione rinnovabili, per loro stessa natura intermittenti (cioè non in grado di produrre energia 24 ore su 24, ma soltanto in presenza di sole o vento) deve essere adeguatamente affrontata dalle utility, per evitare ricadute negative sul funzionamento della rete elettrica. Ma anche la crescente concorrenza sul mercato liberalizzato dell’energia e la necessità di servire in maniera personalizzata i singoli utenti sono sfide che non possono essere certo prese sottogamba, pena l’estromissione dal comparto.

Le possibilità offerte dalla digitalizzazione

L’arma a disposizione delle Utility si chiama digitalizzazione: soltanto un uso intensivo delle moderne tecnologie ICT, infatti, può consentire alle Utility di affrontare rapidamente sfide di questa portata, che richiedono innanzitutto velocità e reattività di risposta. Già oggi molti operatori hanno iniziato a sfruttare la tecnologia per proporre nuove offerte ai clienti e per allineare i propri modelli operativi al nuovo contesto. Ottimizzazione energetica, impostazione e gestione di micro-grid, diffusione dei sistemi di ricarica per i veicoli elettrici, gestione della domanda energetica e vendita di energia peer-to-peer sono ormai parole che risuonano familiari tra le Utility più avanzate.

In particolare, un ruolo chiave è giocato dalla sensoristica IoT, che si sta dimostrando insostituibile per la gestione di impianti di generazione, trasmissione, distribuzione e stoccaggio di energia, complessi, eterogenei e di grandi dimensioni, assicurando la trasmissione di dati e parametri che permettono di ottimizzare il funzionamento di questi impianti e aumentarne i livelli di sicurezza. Ma l’internet delle cose può rivelarsi estremamente utile ai consumatori finali, che possono monitorare – e dunque conoscere nel dettaglio – le conseguenze energetiche delle proprie attività ed evitare così sprechi e inefficienze. Ad esempio, diventa possibile monitorare ed efficientare i consumi degli edifici grazie ai BEMS (Building Energy Management System), ovvero delle piattaforme software che ricevono i dati dagli impianti energetici connessi.

I benefici di un’architettura distribuita

Il risultato finale è che le Utility, così come altre realtà industriali, producono un’enorme quantità di dati digitali che, per essere realmente utili a fini di business, devono essere adeguatamente gestiti, trattati e analizzati, il più delle volte in maniera estremamente rapida, quasi in real time.

Il problema è che il paradigma informatico tradizionale, basato su data center centralizzati, non è adatto per spostare tali volumi di dati in continua crescita. Limitazioni di larghezza di banda, problemi di latenza e interruzioni di rete imprevedibili rappresentano infatti ostacoli inaccettabili per una Utility che voglia realmente progredire sulla strada della digitalizzazione. Immaginiamo che un sensore collegato a una centrale elettrica segnali un parametro che può indicare un principio di surriscaldamento: è chiaro che ogni secondo di ritardo nella trasmissione dell’informazione rischia di acuire i problemi.

La soluzione classica sarebbe quella di far viaggiare il dato per centinaia se non migliaia di chilometri via rete, per poi farlo analizzare nei data center da appositi software. Il problema, però, è che questo viaggio rischia di far perdere del tempo prezioso, creando inevitabilmente una latenza più o meno consistente. È proprio qui che entra in gioco una tecnologia come l’edge computing, che si sta rivelando estremamente utile alle Utility proprio per la sua capacità di risolvere alla radice il problema della latenza. L’edge computing, infatti, è un’architettura IT distribuita in cui i dati vengono elaborati alla periferia della rete, il più vicino possibile alla fonte di origine, spesso dotando di una piccola ma significativa capacità di calcolo lo stesso dispositivo connesso. In termini più semplici, l’edge computing sposta una parte delle risorse e di elaborazione fuori dal data center centrale e più vicino alla fonte dei dati stessi. Piuttosto che trasmettere dati grezzi a un data center centrale per l’elaborazione e l’analisi, questo lavoro viene in gran parte eseguito dove i dati vengono effettivamente generati, ad esempio nelle vicinanze degli impianti di produzione elettrica.

Dunque, non stupisce che l’edge computing possa giocare un ruolo chiave nell’abilitare la trasformazione digitale del mondo energia: già oggi l’edge supporta molte applicazioni smart grid, come l’ottimizzazione della rete e la gestione della domanda. Consentendo alle aziende di tracciare e monitorare l’utilizzo di energia in tempo reale e di visualizzarlo tramite dashboard, le aziende possono infatti gestire meglio il proprio consumo di energia e mettere in atto misure preventive per limitarlo. Questo tipo di valutazione in tempo reale della domanda e dell’offerta può essere particolarmente utile per la gestione delle rinnovabili intermittenti, come l’energia eolica e solare.

Cosa si può fare con l’edge nel mondo Energy

Secondo la società di consulenza McKinsey, le organizzazioni del settore pubblico e le Utility, insieme alle società energetiche globali, costituiscono al momento i principali verticali per l’edge computing a livello globale. Inoltre, sempre secondo McKinsey, ci sono attualmente cinque principali casi di utilizzo dell’edge in ambito Energy & Utility:

  1. Monitoraggio in tempo reale delle condizioni di sicurezza delle persone;
  2. Monitoraggio delle attività per aumentare la produttività umana;
  3. Monitoraggio delle condizioni delle apparecchiature per migliorare la manutenzione;
  4. Utilizzo dei dati per migliorare la ricerca e lo sviluppo;
  5. Contatori intelligenti per prevenire le frodi e ridurre le spese associate alla lettura dei contatori delle utenze.

Questo basta a spiegare perché le più importanti Utility internazionali, che intendono giocare un ruolo di leadership sul mercato globale, stanno investendo intensamente sulla trasformazione IoT dei loro processi e sulle architetture edge computing. Che in prospettiva potranno anche abilitare nuove tipologie di servizi sino a poco tempo fa considerati impossibili da realizzare. Ad esempio, le informazioni analizzate grazie all’edge potranno essere sfruttate per creare nuovi prodotti e servizi che offrano ai clienti flessibilità, controllo e convenienza in materia energetica. Ad esempio, gli utenti potrebbero ricevere dalle proprie utility delle offerte estremamente personalizzate sulle peculiari fasce orarie di utilizzo dell’energia elettrica o del gas, con la possibilità quindi di massimizzare il risparmio.

Il portafoglio di Dell Technologies a supporto dell’IoT

Le prospettive e i benefici dell’Edge computing per il mondo energy & utility sono perfettamente noti a un big del mondo ICT come Dell Technologies, secondo cui la combinazione con l’IoT può portare gli operatori a una migliore previsione e gestione della domanda, garantendo altresì una maggiore affidabilità e convenienza e, dunque, una più elevata soddisfazione del cliente. Dell Technologies è in grado di fornire le capacità analitiche e l’hardware necessario (processori scalabili Intel Xeon) per dare vita a una completa infrastruttura edge-to-core-to-cloud, capace di gestire la funzionalità innovative delle smart grid (reti intelligenti), nonché di automatizzare numerose operazioni per gli operatori del settore, compresa la domanda di energia, distribuendo le risorse nel modo più efficiente possibile.

Una particolarità dell’offerta Dell Technologies è legata possibilità di dotare i dispositivi edge di una capacità di intelligenza artificiale distribuita, che permette di effettuare immediatamente buona parte delle analisi sui dati a disposizione, prima che questi siano inviati a un repository centralizzato. In particolare, Dell Technologies sfrutta la distribuzione basata su Intel per distribuire, orchestrare, addestrare e testare applicazioni basate su machine learning rispetto a set di dati, riducendone i requisiti di trasmissione e consentendone così immediatamente l’analisi.

Analisi dei dati e interoperabilità

Per aumentare l’efficienza operativa, i sistemi aziendali devono essere in grado di scalare in linea con le crescenti richieste degli utenti e del volume di dati necessari per supportare le operazioni. Anche le risorse IT devono essere fornite in modo agile, in particolare quando sono richiesti nuovi carichi di lavoro di analisi. La moderna infrastruttura del data center può semplificare la complessità dell’implementazione e della gestione dei sistemi IT per liberare risorse IT per pianificare meglio, gestire i costi IT in modo più efficace e aumentare i livelli di servizio interni. Abbiamo tutti sentito i vantaggi del cloud pubblico per aumentare rapidamente le risorse di elaborazione e gestione dei dati, ma non è adatto a tutti i carichi di lavoro. Ecco perché sentiamo parlare anche del valore del private cloud. La strategia multi-cloud di Dell Technologies Cloud è estremamente efficace, in quanto abilita dati e carichi di lavoro ad essere facilmente spostati attraverso lo spettro del cloud più facilmente.

In questo modo le soluzioni possono essere disegnate più rapidamente, accelerando l’implementazione dei servizi edge, tramite un approccio ibrido e aperto al contributo del cloud, riducendo così rischi e complessità. In questo senso, le utility possono anche beneficiare di VMware Cloud Foundation, progettata su Infrastruttura iperconvergente VxRail (HCI) per semplificare, ottimizzare e automatizzare operazioni cloud ibride. Dal punto di vista della gestione e sicurezza, le soluzioni Dell Technologies (processori scalabili Intel Xeon), sono appositamente progettate per la protezione e la gestione dei dati, consentendo la scansione e la mappatura della rete, portando così immediatamente all’identificazione di tutte le connessioni dei dispositivi Edge e IoT.

Attraverso l’impiego di analisi distribuite diventa possibile segnalare la presenza di eventuali anomalie, innescando una micro-segmentazione tesa a isolare l’eventuale attività non autorizzata e affrontare le vulnerabilità, così anche da prevenire eventuali problemi futuri. Un altro strumento utile è VMware NSX Data Center, che aiuta a creare strumenti di comunicazione appropriati, identificare i dispositivi, le reti e controllare il flusso di dati. Per quanto riguarda l’analisi, una soluzione utile è Dell Boomi, che supporta importanti flussi di dati in tempo reale e l’integrazione delle applicazioni attraverso ambienti IT eterogenei.

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Gianluigi Torchiani

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