Cosa sono i contatori intelligenti?
Scopri come funzionano i contatori intelligenti e i vantaggi per le società di servizi e per i consumatori
Supervisore e operaia che guardano il tablet digitale nell'officina della fabbrica
Cosa sono i contatori intelligenti?

In un periodo storico in cui consumo di energia ed efficienza sono temi sempre più discussi, i contatori intelligenti sono riusciti ad affermarsi come una soluzione innovativa per gestire e misurare in modo efficace l'energia domestica, commerciale e delle piccole imprese. Questi dispositivi digitali stanno gradualmente sostituendo le misurazioni tradizionali: nell'ultimo decennio, infatti, le installazioni di contatori intelligenti sono triplicate.1 I contatori intelligenti hanno rivoluzionato il modo in cui le società di servizi e i consumatori interagiscono con le risorse energetiche e presto rappresenteranno il 93% di tutti i sistemi di misurazione.2

Questo articolo offre una visione completa sui contatori intelligenti e su ciò che li rende uno strumento essenziale nella moderna gestione dell'energia.

Componenti chiave dell'infrastruttura di misurazione avanzata (AMI), i contatori intelligenti sono dispositivi digitali che misurano e registrano il consumo di elettricità, gas o acqua in tempo reale e trasmettono le informazioni alle società di servizi pubblici. A differenza della misurazione analogica (tradizionale), che richiede letture manuali dei contatori, la misurazione intelligente fornisce dati di consumo accurati e aggiornati che consentono alle società di servizi e ai consumatori di monitorare e gestire l'utilizzo di energia in modo più efficace.

I contatori intelligenti sono essenziali per la costruzione di infrastrutture di smart grid, un sistema di rete elettrica modernizzato che utilizza la tecnologia digitale per migliorare l'affidabilità, l'efficienza e la sostenibilità della distribuzione dell'elettricità.

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Come funzionano i contatori intelligenti?

Il dispositivo di misurazione all'interno di un contatore intelligente è progettato per misurare in modo preciso il consumo energetico mediante la tecnologia digitale. I sensori e le tecniche di misurazione dipendono dal tipo di energia misurata.

Per i contatori di elettricità, i sensori misurano la tensione e la corrente che fluisce attraverso i circuiti elettrici. Questi valori vengono quindi moltiplicati per calcolare il consumo energetico (misurato in watt). Integrando il consumo energetico nel tempo, il contatore può determinare il consumo totale dell'elettricità (misurata in kilowattora).

I contatori di gas naturale e acqua, invece, utilizzano sensori di flusso per misurare il volume di gas o acqua che passa attraverso il contatore. Questi sensori utilizzano una vasta gamma di tecnologie, come contatori a ultrasuoni, a turbina o a diaframma. Il contatore intelligente calcola quindi il consumo energetico in base al volume di gas o acqua utilizzati e al contenuto energetico della rispettiva risorsa.

 

In che modo i contatori intelligenti inviano i dati?

Una volta che il contatore intelligente ha misurato e registrato i dati sul consumo energetico, il modulo di comunicazione trasmette le informazioni alla società idrica, elettrica o del gas attraverso uno dei seguenti metodi:

  • Segnali della frequenza radio (RF): molti contatori intelligenti utilizzano segnali RF wireless per trasmettere i dati. È un metodo conveniente che consente comunicazioni a lungo raggio e implementazioni su larga scala. Tuttavia, i segnali RF possono essere esposti alle interferenze di altri dispositivi wireless e richiedere un'infrastruttura aggiuntiva, come ripetitori o gateway, per garantire una comunicazione affidabile.

  • Reti cellulari: alcuni contatori intelligenti si basano su reti cellulari esistenti (come 4G o 5G) per trasmettere i dati. Questo approccio offre una copertura diffusa e può dimostrarsi più resistente alle interferenze rispetto ai segnali RF. Tuttavia, l'utilizzo di reti cellulari può comportare costi aggiuntivi di trasmissione dati e potrebbe non essere adatto alle aree con copertura cellulare limitata o instabile.

  • Connessioni a banda larga: un'altra opzione per la comunicazione con i contatori intelligenti è la connessione a banda larga, come DSL e reti a fibra ottica. Questa opzione può fornire una trasmissione dati rapida e affidabile, ma può anche richiedere investimenti significativi in infrastrutture, specialmente in aree rurali o remote in cui la copertura a banda larga è limitata.

  • Comunicazione della linea di alimentazione (PLC): la tecnologia PLC consente ai contatori intelligenti di trasmettere i dati su linee di alimentazione esistenti, senza il bisogno di infrastrutture di comunicazione aggiuntive. Questa soluzione può essere conveniente e fornire una comunicazione affidabile, ma le sue prestazioni possono essere influenzate dal rumore elettrico e dalla distanza dalla sottostazione.

Indipendentemente dal metodo di comunicazione utilizzato, la trasmissione dei dati avviene in genere a intervalli regolari (ogni 15 minuti, ogni 30 minuti o ogni ora). Ciò garantisce che le società di servizi ricevano informazioni aggiornate sui consumi per scopi di fatturazione, gestione della domanda e della rete.

In che modo le società di servizi utilizzano i dati dei contatori intelligenti?

Una volta che la società di servizi riceve i dati del contatore intelligente, li elabora e li utilizza per una serie di scopi:

Fatturazione

Grazie alla trasmissione in tempo reale dei dati di consumo, le società di servizi possono addebitare i costi ai clienti in base al loro utilizzo effettivo anziché affidarsi a stime o letture manuali dei contatori.

Risposta alla domanda

I dati dei contatori intelligenti consentono alle società di servizi pubblici di comprendere e gestire meglio la domanda di rete. Attraverso l'analisi dei modelli di consumo, le società di servizi sono in grado di identificare i periodi di picco della domanda e implementare programmi di risposta (ad esempio, offrendo incentivi ai clienti per ridurre il consumo di energia durante le ore di punta).

Gestione della rete

Le società di servizi pubblici possono utilizzare i dati dei contatori intelligenti per ottimizzare la distribuzione delle risorse energetiche, prevedere e prevenire le interruzioni di corrente e integrare le fonti di energia rinnovabile in modo più efficace.

Coinvolgimento del cliente

Molte società di servizi offrono ai consumatori la possibilità di accedere ai dati dei contatori intelligenti su telefono e computer con portali online o app mobili: ciò facilita la comunicazione bidirezionale e aiuta i clienti a monitorare il consumo di energia in tempo reale.

Sfide e vantaggi dei sistemi di misurazione intelligenti

In generale, i vantaggi dei contatori intelligenti superano gli ostacoli che si potrebbero incontrare durante la loro implementazione, ma vediamo comunque nel dettaglio entrambi gli aspetti. 

Le sfide

Oltre ai numerosi vantaggi dei contatori intelligenti, ci sono anche diverse sfide da affrontare per garantire un'implementazione efficace.

Privacy: una delle preoccupazioni principali relative ai contatori intelligenti è il potenziale di violazione della privacy. Questi dispositivi, infatti, raccolgono e trasmettono dati dettagliati sull'utilizzo dell'energia e possono essere quindi esposti ad accessi non autorizzati, rivelando informazioni sensibili sulle abitudini e gli stili di vita dei consumatori. Per mitigare questo rischio e garantire che le informazioni rimangano private e sicure, le società di servizi pubblici possono adottare misure di protezione, come la crittografia e l'archiviazione sicura dei dati.

Resistenza da parte dei clienti: Alcuni consumatori potrebbero nutrire qualche perplessità nell'installare contatori intelligenti e utilizzare tecnologie di comunicazione wireless a causa di preoccupazioni legate alla privacy, alla sicurezza informatica e alla loro salute. Ad esempio, i consumatori hanno espresso preoccupazione per le frequenze radio associate all'installazione dei contatori intelligenti (anche se la FCC stabilisce limiti rigorosi all'esposizione alle radiofrequenze). Per fare in modo che questi dubbi non arrestino la crescita, le società di servizi pubblici possono investire in campagne di informazione pubblica e di messaggistica sulla sicurezza della tecnologia dei contatori intelligenti.

Minacce alla sicurezza informatica: i contatori intelligenti sono connessi a Internet e spesso comunicano tramite Wi-Fi, e per questo sono esposti alle minacce alla sicurezza informatica, come l'hacking o gli attacchi DOS. Queste minacce potrebbero compromettere l'integrità della rete energetica e causare interruzioni di servizio o fatturazione fraudolenta. Per contrastare questi rischi, le società di servizi pubblici dovrebbero investire in misure avanzate di sicurezza informatica per proteggere la loro infrastruttura di contatori intelligenti.

Costi iniziali elevati: il costo iniziale dell'installazione di contatori intelligenti può essere considerevole, in quanto comporta la sostituzione di contatori analogici esistenti e l'aggiornamento dell'infrastruttura di comunicazione della rete energetica. Anche se l'investimento può essere un ostacolo per alcune società di servizi pubblici, i vantaggi a lungo termine di contatori intelligenti (tra cui la riduzione dei costi operativi e l'aumento dell'efficienza energetica) tendono a superare i costi iniziali.

Interoperabilità e standardizzazione: con l'adozione crescente dei contatori intelligenti aumenta il bisogno per le società di servizi pubblici di implementare una maggiore interoperabilità e standardizzazione, in modo da garantire una comunicazione efficace tra tutti i dispositivi e i sistemi. I contatori generano grandi quantità di dati e potrebbe essere piuttosto complicato integrarli con i sistemi esistenti (ad es. sistemi EAM e APM). La standardizzazione consente una perfetta integrazione tra i contatori intelligenti, i sistemi di gestione delle risorse e altri componenti smart grid, come i sistemi di gestione energetica e le risorse energetiche distribuite.

Benefici

I contatori intelligenti stanno rivoluzionando la gestione dell'energia grazie alla comunicazione precisa e in tempo reale dei dati ai consumatori e alle società di servizi pubblici.  I contatori intelligenti offrono diversi vantaggi, tra cui:

Fatturazione accurata: uno dei vantaggi principali dei contatori intelligenti è la capacità di fornire informazioni di fatturazione precise. I contatori analogici tradizionali richiedono letture manuali, il che può causare errori di stima e letture errate. I contatori intelligenti, invece, eliminano queste imprecisioni grazie alla trasmissione automatica dei dati sui consumi alla società di servizi e la consegna ai clienti di una fatturazione corretta e precisa.

Monitoraggio dell'utilizzo di energia in tempo reale: Quando sono connessi con i sistemi EAM e APM (abilitati dall'AI e dai dati di analisi), i contatori intelligenti consentono ai consumatori di monitorare il loro consumo di energia in tempo reale e forniscono loro preziose informazioni sui pattern di consumo, fondamentali per identificare le inefficienze e modificare il proprio utilizzo per ridurre il consumo di energia e risparmiare denaro. Inoltre, il monitoraggio in tempo reale aiuta i consumatori a comprendere il consumo di energia rispetto all'ora del giorno e li aiuta a evitare periodi di picco della domanda e a risparmiare ulteriormente energia. 

Maggiore efficienza energetica: i contatori intelligenti consentono ai consumatori di prendere decisioni informate sulla conservazione e sulla quantità di energia che utilizzano. Questa maggiore consapevolezza può portare a cambiamenti comportamentali, come spegnere le luci quando non sono in uso e investire in elettrodomestici ad alta efficienza energetica, con conseguente riduzione del consumo energetico e minori bollette.

Servizio più rapido e semplice: i contatori intelligenti consentono alle società di servizi di rilevare e risolvere i problemi più rapidamente, poiché possono identificare e diagnosticare da remoto i problemi con il contatore e/o la fornitura di energia. Ciò significa tempi di risposta più rapidi e meno disagi per i consumatori, poiché i tecnici possono spesso risolvere i problemi senza effettuare spostamenti.

Integrazione con la tecnologia casa intelligente: i contatori intelligenti possono essere integrati con varie tecnologie casa intelligente, consentendo ai consumatori di automatizzare e ottimizzare il consumo energetico. Ad esempio, i termostati intelligenti possono essere programmati per regolare le impostazioni di riscaldamento e raffreddamento in base alle informazioni sui prezzi dell'energia in tempo reale, garantendo che la casa mantenga una temperatura confortevole riducendo al minimo i costi dell'energia.

Supporto alle energie rinnovabili: i contatori intelligenti facilitano l'integrazione delle fonti di energia rinnovabile nella rete fornendo dati in tempo reale sulla produzione e sul consumo di energia. Queste informazioni aiutano le società di servizi a gestire meglio la fluttuazione dell'offerta da fonti rinnovabili, garantendo un sistema di distribuzione dell'energia più stabile e affidabile.

Impatto ambientale ridotto: i clienti utilizzano contatori intelligenti per monitorare e ridurre la domanda di gas, acqua ed elettricità. E la riduzione della domanda elettrica ridurrà la necessità di nuove centrali elettriche e la nostra dipendenza da impianti più vecchi e meno convenienti. La transizione verso impianti energetici intelligenti più aggiornati ridurrà in ultima analisi le emissioni di gas serra e altre emissioni atmosferiche, riducendo al minimo le conseguenze negative della produzione di energia per l'ambiente.

 

Prodotti relativi ai contatori intelligenti
Asset management IBM Maximo® Application Suite

Gestione intelligente degli asset, monitoraggio, manutenzione predittiva e affidabilità in un'unica piattaforma.

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Osservabilità IBM Instana Observability

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Note a piè di pagina

1 L'adozione di contatori intelligenti negli Stati Uniti raggiungerà il 93% entro il 2027(link esterno a ibm.com) Smart Energy International, 3 gennaio 2023

2 Implementazioni di contatori intelligenti per aziende elettriche: Foundation for a smart grid (aggiornamento del 2021), (link esterno a ibm.com) Edison Foundation-Institute for Electric Innovation, aprile 2021