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OBIETTIVI

Sulla base dei risultati conseguiti dal progetto di ricerca di sistema elettrico nazionale “PODCAST – Piattaforma di Ottimizzazione della Distribuzione tramite uso di dati da contatori elettronici e sistemi di Accumulo disTribuito”, il progetto A-IsolE intende estendere le funzionalità del Distribution Management System (DMS) installato presso la rete di Sanremo di Dea (ex-Amaie), realizzando algoritmi operativi basati sull’Intelligenza Artificiale, centralizzata e distribuita, per garantire un’accurata previsione dei sistemi di carico e dei sistemi di generazione rinnovabile, al fine di creare una piattaforma di servizi a valore aggiunto per DSO (Distribution System Operator) e per gli altri stakeholder (energy traders, produttori di energia elettrica da fonti rinnovabili, fruitori di colonnine per la ricarica dei veicoli elettrici, ecc.).

Il risultato atteso sarà un DMS evoluto, con estensione degli algoritmi di gestione della rete, a fronte dell’analisi dei dati da smart meter, controllo di sistemi di accumulo e valutazione delle potenzialità di inverter grid forming per la fornitura di servizi di regolazione. I benefici attesi per la collettività saranno da trovarsi nell’incremento di concorrenza nella fornitura di servizi di bilanciamento, che porterà ad una riduzione dei costi di sistema; inoltre, l’incremento della penetrabilità di generazione da fonte rinnovabile e la possibilità di fornire servizi migliori per la ricarica dei veicoli elettrici consentiranno effetti benefici sul tema della riduzione delle emissioni di CO2.

COMUNICATO STAMPA PROGETTO A-ISOLE

Distribution Management System (DMS)

Il Distribution Management System (DMS) costituisce un insieme integrato di applicazioni progettate per monitorare e controllare le reti di distribuzione dell’energia elettrica in modo efficiente e affidabile. Opera come sistema di supporto decisionale a servizio della sala di controllo e del personale operativo sul campo. L’obiettivo è migliorare l’affidabilità e la qualità del servizio riducendo le interruzioni di corrente, minimizzando i tempi di ripristino e mantenendo parametri di frequenza e tensione entro livelli accettabili. Data la complessità delle reti di distribuzione, tali sistemi richiedono un’elevata capacità di comunicazione e coordinamento tra i diversi componenti.

L’architettura del DMS si fonda sullo SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), che rappresenta la piattaforma abilitante per il monitoraggio, il controllo e l’ottimizzazione dei processi elettrici in tempo reale. In una smart grid, caratterizzata da una rete elettrica intelligente e interattiva, il ruolo dello SCADA si estende oltre il controllo tradizionale, divenendo un pilastro per l’efficienza, l’affidabilità e l’integrazione delle fonti rinnovabili.

Il DMS esteso e personalizzato per la sperimentazione è basato su eXPert SCADA ed eXPert DMS di SDI, forniti a titolo gratuito per il progetto A-Isole e per i precedenti progetti Smartgen e Podcast.

Monitoraggio in tempo reale

Il sistema raccoglie dati da sensori e dispositivi distribuiti lungo la rete, quali tensioni, correnti, frequenze e flussi di potenza. Queste informazioni vengono trasmesse alla centrale di controllo, dove operatori e algoritmi analizzano lo stato della rete. Questo monitoraggio continuo consente di rilevare anomalie, come guasti o sovraccarichi, e di attuare interventi rapidi per prevenire disservizi o blackout.

Controllo remoto

Il DMS abilita il controllo a distanza di componenti critici, tra cui interruttori, trasformatori e sistemi di accumulo energetico. Questa funzionalità risulta essenziale nelle smart grid, che includono fonti di generazione distribuita (ad esempio impianti fotovoltaici ed eolici) e carichi variabili. Il bilanciamento dinamico tra domanda e offerta garantisce l’ottimizzazione dei flussi energetici e la riduzione delle perdite di trasmissione.

Ottimizzazione della rete

La combinazione tra dati raccolti in tempo reale e algoritmi AI-based consente al DMS di implementare funzioni avanzate di ottimizzazione della rete. Ciò permette di ridurre le perdite di trasmissione, distribuire i carichi in modo equilibrato e migliorare la qualità dell’energia, assicurando la stabilità di tensione e frequenza. Queste capacità risultano determinanti per mantenere la resilienza della rete in condizioni operative variabili.

CIM SERVER

Adozione Common Information Model (CIM) per descrizione topologia e scambio dati
Il progetto A-IsolE adotta il modello dati CIM (Common Information Model) come standard per la descrizione della topologia della rete e per lo scambio delle informazioni fra i diversi sottosistemi. Il CIM, sviluppato e normato da IEC (serie IEC 61968/61970), rappresenta un linguaggio comune che consente di integrare in maniera coerente SCADA, DMS e piattaforme di analisi, garantendo interoperabilità e consistenza nell’elaborazione e nella condivisione dei dati.

Lo strato di conversione tra data model CIM e strutture dati ad uso degli algoritmi è implementato attraverso un convertitore di formato denominato CIM Server, che garantisce la comunicazione tra SCADA DMS e Algoritmi AI, basandosi sulle politiche di scambio sviluppate dal progetto Smartgen prima e affinate dal progetto PODCAST poi, e sull’uso del CIM, standard IEC 61968/70, per la modellazione e trasmissione dei dati in ambito elettrico.

Il CIM fornisce architettura di riferimento, modello informativo verticale e servizi generici per lo scambio dati con semantica univoca.

Il servizio CIM Server è ospitato sullo stesso PC dello SCADA DMS e comunica con gli algoritmi AI tramite SFTP e cartelle riservate.

Supporto decisionale

L’analisi dei dati raccolti ed elaborati dal DMS fornisce ai gestori della rete strumenti a supporto della pianificazione strategica e operativa. L’individuazione di tendenze e criticità ricorrenti consente di orientare le decisioni per il potenziamento dell’infrastruttura, la pianificazione delle manutenzioni e lo sviluppo di strategie di gestione energetica sostenibile.

Sicurezza e affidabilit

L’infrastruttura SCADA integra meccanismi di protezione dagli eventi imprevisti, attraverso sistemi di allarme e automazione delle risposte, come il ripristino automatico dopo un guasto. Sono inoltre implementate funzioni di sicurezza informatica per prevenire accessi non autorizzati e possibili compromissioni della rete. In un contesto di smart grid, dove la connettività è elevata, tali aspetti assumono un ruolo fondamentale.

Integrazione di fonti rinnovabili

La crescente penetrazione delle fonti rinnovabili introduce variabilità e imprevedibilità nella generazione. L’infrastruttura SCADA, integrata nel DMS, gestisce tali fluttuazioni mediante dati meteorologici e modelli di previsione, regolando in tempo reale l’immissione di energia nella rete. La gestione dei sistemi di accumulo, come le batterie, consente inoltre di immagazzinare energia in eccesso e di rilasciarla nei momenti di maggiore richiesta.

Industria, operatori, accademia

Il Consorzio del progetto A-IsolE

Il consorzio del progetto A-IsolE è composto da:

  1. una componente industriale (Teknofield, SDI, IESolutions, RESPECT, AbiKa) con comprovate capacità tecniche nella progettazione, realizzazione e installazione di sistemi ICT/SCADA, automazione industriale, sistemi di monitoraggio ed efficientamento energetico, piattaforme per il mercato elettrico, apparati per l’accumulo elettrochimico e misuratori per Automatic Meter Reading (AMR);
  2. un DSO (DEA) in grado di fornire supporto tecnico/implementativo per la realizzazione, la validazione e lo sfruttamento dei risultati del progetto.

Il progetto è sviluppato con la partecipazione del Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica (DIEE) dell’Università degli Studi di Cagliari, con la supervisione del Dipartimento di Ingegneria Navale, Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni (DITEN) dell’Università degli Studi di Genova, affilato dell’Ecosistema RAISE.

Teknofield S.r.l. è una società di ingegneria, nata dal consolidamento delle esperienze pluridecennali dei soci fondatori nell’ambito ingegneristico, e che opera a partire dal 2015 offrendo servizi di ingegneria multidisciplinare e supporto in cantiere, oltre che ricerca e selezione di personale qualificato. Teknofield ha completato con successo progettazione e direzione lavori nei settori di Energia e FER quali progettazione impianti elettrici civili ed industriali; rilievo e analisi/verifica di impianti elettrici civili ed industriali; progettazione, direzione lavori, test & commissioning di impianti di produzione di energia fotovoltaici ed eolici; assistenza a revamping di centrali idroelettriche. Nell’ambito del presente progetto, grazie ad una più che ventennale esperienza del personale Teknofield nella partecipazione e nella gestione tecnica, economica e manageriale di progetti di ricerca di dimensione nazionale ed europea, si occuperà, oltre che degli aspetti tecnici, anche della gestione organizzativa, logistica ed amministrativa.

Abika S.r.l., azienda del gruppo Abinsula, nasce nel 2016 a seguito di un lungo percorso di innovazione e miglioramento continuo nel campo dell’IoT, web-mobile e del digital.Oggi affronta una nuova sfida nel campo dell’Intelligenza Artificiale (AI), del Machine Learning (ML) e delle analisi predittive attraverso l’integrazione di tecnologie di data analytics. Grazie alla partecipazione a progetti di ricerca ha avuto modo di sviluppare competenze combinando le potenzialità dell’IoT e l’Edge Computing. Abika s.r.l. è oggi un’azienda tecnologicamente all’avanguardia grazie al background di profili con un’esperienza almeno decennale nel settore. Il know-how è rappresentato da profili tecnici ed ingegneristici, con competenze gestionali, che hanno sviluppato una solida conoscenza del campo dello sviluppo Open Source su ambienti Linux e applicato a sistemi digitali. All’interno del progetto A-IsolE, Abika è responsabile dello sviluppo della soluzione Edge-computing sul dispositivo RTU (Remote Terminal Unit) e della progettazione del sistema IoT di monitoraggio e controllo del sito sperimentale di produzione e gestione energetica.

SDI – Automazione Industriale S.p.A., fondata nel 1973, è la principale azienda italiana nel settore dell’automazione, supervisione, controllo e telecontrollo di impianti industriali ad alta criticità. SDI fornisce soluzioni basate sull’Ecosistema eXPert, interamente progettato e prodotto dall’azienda.
A partire da una versione orientata alla ricerca del prodotto eXPert DMS, fornita a titolo gratuito, SDI sta sviluppando, all’interno del progetto A-Isole, funzionalità avanzate di gestione della rete di distribuzione elettrica. Le funzionalità riguardano l’integrazione di algoritmi di gestione della rete basati su AI, la gestione di battery storage e micro-reti in presenza di inverter grid forming, l’acquisizione e la presentazione su HMI di elaborazioni di Edge Computing effettuate in periferia su controllori dedicati. SDI mette inoltre a disposizione, per l’installazione in cabina MT/BT della rete DEA di Sanremo, il controllore cSTAR, un dispositivo compatto e versatile che, accanto alle caratteristiche proprie di un PLC, implementa funzionalità PAC (Programmable Automation Controller), abilitando l’esecuzione di algoritmi di Edge Computing basati su AI.

DEA – Distribuzione Elettrica Adriatica S.p.A., società di distribuzione per la rete elettrica in media e bassa tensione in una parte del comune di Sanremo. Nell’ambito del progetto, mette a disposizione dei partner la propria rete elettrica, che copre circa metà del territorio del Comune di Sanremo. La rete, per le sue caratteristiche topologiche (comprende sia aree urbane che rurali) e strutturali (una cabina primaria 135/15 kV, 10 linee di media tensione, sia in cavo che aeree, con una lunghezza totale di circa 110 km, 200 cabine secondarie di media e bassa tensione, 30.000 utenze alimentate e oltre 360 impianti fotovoltaici connessi), si rivela particolarmente idonea per l’esecuzione di sperimentazioni dimostrative. I tecnici del Servizio Impianto Elettrico di DEA Sanremo, tutti con una pluriennale esperienza nella gestione delle reti di distribuzione, sono in grado di fornire un supporto tecnico e una consulenza specifica ai partner su numerosi aspetti del progetto, assicurando il corretto funzionamento delle apparecchiature elettriche installate sul campo necessarie all’acquisizione e alla trasmissione dei dati di misura fondamentali per la sperimentazione.

IESolutions S.r.l., ex spin-off dell’Università degli Studi di Genova, vanta competenze ed esperienza specifiche nel settore dei sistemi elettrici per l’energia. Storicamente, l’azienda si è specializzata nel monitoraggio intelligente dei consumi energetici in grandi edifici industriali e terziari, occupandosi della progettazione di architetture di campo, dell’integrazione con sistemi di misurazione e controllo preesistenti, della raccolta, visualizzazione e analisi dei dati, nonché del controllo di carichi energetici specifici. Questo processo si avvale anche di algoritmi avanzati, sviluppati nell’ambito di progetti di ricerca. Negli ultimi anni, in risposta all’evoluzione delle normative europee e alle nuove opportunità per la sostenibilità energetica, IESolutions ha partecipato a diversi progetti dedicati alle Comunità Energetiche Rinnovabili (CER). Questi progetti hanno coperto tutte le fasi di implementazione e gestione delle comunità energetiche, coinvolgendo diversi siti pilota in vari paesi europei. L’azienda ha contribuito alla raccolta dei requisiti tecnici e normativi a livello internazionale, alla definizione delle politiche di gestione e remunerazione, allo sviluppo e alla validazione di algoritmi di gestione, nonché al calcolo degli indicatori chiave di prestazione tecnica, economica e di coinvolgimento. Nell’ambito del progetto, IESolutions sarà responsabile dello sviluppo e dell’integrazione di algoritmi basati su intelligenza artificiale e tecniche di ottimizzazione all’interno dell’architettura DMS. Inoltre, si occuperà dell’individuazione degli scenari dimostrativi per il sito pilota e della definizione delle logiche di attuazione.

Respect S.r.l., spin-off dell’Università di Cagliari, è una società di ricerca e consulenza che opera nel settore dell’energia. L’idea d’impresa è basata sullo sfruttamento ai fini di ricerca applicata e trasferimento tecnologico dell’esperienza pluridecennale maturata dal gruppo Sistemi Elettrici per l’Energia dell’Università di Cagliari, grazie alle ricerche su sistemi di distribuzione, Smart Grids, generazione distribuita, ottimizzazione di sistemi e processi, controllo e automazione di processo e tecnologie per il trattamento e la trasmissione dei dati. Le competenze maturate consentono di offrire servizi di alto livello per ottimizzazione di processi, incremento dell’efficienza energetica, sfruttamento delle risorse energetiche rinnovabili. Nell’ambito del presente progetto, in sinergia con IESolutions, Respect curerà lo sviluppo e l’integrazione di algoritmi attraverso tecniche di Intelligenza Artificiale e di ottimizzazione all’interno dell’architettura DMS, tenendo conto del sito sperimentale individuato nell’ambito del progetto.

RAISE SPOKE 3 - SFIDA 3, SFIDA SPECIFICA 4 (S3.S3.SS4) “Studi di sviluppo sperimentale di piattaforme di ottimizzazione avanzate basate su Artificial Intelligence per la gestione efficiente delle reti di distribuzione elettrica, in grado di essere integrata nel sistema di controllo di supervisione e acquisizione dati. ”

Dati salienti del progetto

A-ISOLE IN NUMERI

5
Partners industriali (Teknofield, IESolutions, SDI, RESPECT, AbiKa)
1
DSO / sito pilota (DEA)
2
Supporter accademici (UNIGE-DITEN, UNICA-DIEE)
18 mesi
Durata (04.2024 – 09.2025)
842.500
Costo di progetto
579.150
Contributo
6
Linee di Attività (LA)
8
Milestone (MS)

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