La Rivoluzione Digitale dell’Energia e la Blockchain

di Gianfranco Ossino, Ingegnere e Responsabile Osservatorio per la Digitalizzazione dell’Ambiente e dell’Energia

Intervento introduttivo

La digitalizzazione agevola la transizione in atto lungo tutta la filiera dell’energia elettrica, dagli approvvigionamenti alla distribuzione e al trasporto, fino alla vendita e al rapporto con i clienti finali. La sua diffusione riveste per il settore un’importanza strategica ma anche criticità perché ne aumenta l’esposizione a possibili minacce provenienti dal cyber-spazio. L’utilizzo della blockchain con gli smart contract, in quei processi della filiera caratterizzati da transazioni generate dalla vendita e acquisti di beni e/o servizi, delinea nuovi scenari di business.

DIGITAL ENERGY

La digitalizzazione è la combinazione di tecnologia e dati, sono proprio questi ultimi a caratterizzarne la particolare area applicativa nello specifico quella dell’energia elettrica.

Le rinnovabili insieme alle soluzioni di storage hanno modificato funzionalmente l’intera filiera dell’energia elettrica trovando nella digitalizzazione un acceleratore della transizione in atto conosciuta anche con gli acronimi:

  1. smart energy – Riguardante la produzione elettrica, il cui modello tende sempre più da centralizzato a distribuito;
  2. smart grid – Riguardante la rete elettrica, il cui flusso è cambiato da unidirezionale a bidirezionale;
  3. smart manufacturing e smart building – Riguardante l’utilizzazione dell’energia, che vede sempre più il ruolo dell’utente evolversi da consumer a prosumer.

Il modello a tendere di tale transizione in atto è, in estrema sintesi, produrre l’energia possibilmente lì dove serve con protagonista l’utilizzatore nella veste di prosumer. La digitalizzazione agevola la concretizzazione di una tale filiera corta dell’energia elettrica che porta con sé evidenti vantaggi sintetizzabili in:

  • riduzione dei costi di produzione;
  • riduzione dei costi di trasmissione/distribuzione e delle relative perdite;
  • ottimizzazione dei consumi grazie anche alle soluzioni IOT.

Blockchain

In seno alla digitalizzazione la Blockchain per le sue proprietà che la caratterizzano offre delle opportunità che delineano nuovi scenari di business. La blockchain è definita l’Internet delle Transazioni e affianca l’Internet delle Informazioni che usiamo nel quotidiano.

Due sono le principali innovazioni della blockchain: Produrre asset digitali unici e sviluppare un nuovo concetto di trust, esaminiamoli nello specifico.

Generare asset digitali unici grazie all’algoritmo HASH che genera la cosiddetta impronta dello specifico documento digitale rendendolo unico, analogamente a quanto avviene nel mondo analogico un documento cartaceo assume unicità con l’apposizione della firma autografa.

Nuovo concetto di Trust, di Fiducia, che sulla base della topologia “peer to peer” della rete della blockchain le operazioni di verifica ed autorizzazione non avvengono più centralmente ma decentralizzate presso tutti coloro che entrano nella “catena” con il ruolo di “blocchi” o nodi.

La blockchain nonostante le sue potenzialità presenta alcuni limiti tra cui:

  • scalabilità e costi ovvero il numero di transazioni che si riescono a garantire è notevolmente più basso rispetto ai sistemi tradizionali;
  • consumo energetico richiesto per aggiornare i registri dei vari nodi è molto elevato;
  • privacy essendo i dati delle transazioni pubblici e incancellabili, presentano delle limitazioni nel garantire confidenzialità e privacy.

Comunque limiti superabili, sono allo studio soluzioni che sempre più tendono alla sostenibilità della blockchain.

Diversi sono gli ambiti applicativi di impiego della blockchain vediamo alcuni possibili impieghi nel settore energia.

  • Il cambiamento in atto indirizza l’autoconsumo dell’energia prodotta, lo stoccaggio di quella in eccesso e la vendita limitrofa all’occorrenza. In tutto questo il Peer to Peer energetico con la Blockchain in particolare con gli smart contract potrebbe attuare una transazione energetica tra “pari”, uno scambio o una vendita del surplus energetico verso altri soggetti con le stesse caratteristiche. In tutto ciò è fondamentale una gestione intelligente della produzione e dei consumi ovvero una efficace gestione della delicata operazione di bilanciamento. Operazione oggi svolta con maggior precisione dalle smart grid che utilizzando piattaforme digitali di analitics e di scambio offrono anche una riduzione al massimo degli sprechi continuando a garantire la continuità di servizio.
  • La blockchain consente la tracciabilità sulla filiera quindi è possibile garantire se l’energia acquistata sia effettivamente green e ciò consentirebbe di sviluppare iniziative premianti sulla produzione e sull’utilizzo di energia green. Iniziative che consentirebbero di traguardare l’obbiettivo del PNIEC.
  • L’introduzione internamente agli immobili di sensori di rilevazione IOT connessi alla Blockchain consentirebbe la certificazione della effettiva efficienza energetica degli immobili e in presenza di prosumer, grazie alla storicizzazione dei consumi e delle produzioni, l’effettivo rendimento energetico e quindi intervenire ove possibile per ridurre l’attuale vocazione energivora degli immobili.

Diversi studi di settore vedono il ricorso della blockchain per il mercato energy in continuo aumento, tra questi la società di ricerca Markets and Markets prevede uno sviluppo del comparto che dovrebbe generare un volume di affari di oltre 7 miliardi di dollari nel 2023 a fronte di un volume che nel 2017 era di poco inferiore ai 400 milioni di dollari.

ELECTRICITY MARKET

Alcuni valori per inquadrare le dimensioni del settore e quindi il ruolo fondamentale che la digitalizzazione riveste nel ridisegno in atto del mercato elettrico e nell’incremento delle rinnovabili oltremodo obiettivo del PNIEC.

Il fabbisogno di energia elettrica nazionale nel 2018 è stato 321,4 TWh di cui il 33,5% é stato coperto dalle rinnovabili (fonte Terna/GSE). Il Piano Nazionale Integrato Energia e Clima (PNIEC) enfatizza il ruolo fondamentale delle rinnovabili nel processo di transizione energetica per la decarbonizzazione del nostro Paese, attribuendo alle FER un obiettivo del 30% dei consumi finali lordi al 2030. In particolare nel settore elettrico si traduce in un contributo da raggiungere per le rinnovabili del 55,4% che in termini di potenza si traducono in un incremento di circa 40GW complessivi. Obiettivo molto ambizioso considerando che la potenza attualmente disponibile è di circa 53 GW ed è stata raggiunta in oltre 20 anni con un elevato tasso di crescita annuo.

La digitalizzazione dell’energia elettrica e l’evoluzione tecnologica in concomitanza con una efficiente ed efficace evoluzione normativa e una drastica riduzione degli iter autorizzativi accelererebbero l’attuale ridisegno del mercato elettrico e favorirebbero il raggiungimento dell’obiettivo del PNIEC, essi costituiscono i FATTORI ABILITANTI per tendere verso:

  • una produzione smart che veda l’integrazione tra fonti convenzionali e rinnovabili, l’incremento della generazione distribuita grazie anche alla diffusione di sistemi di storage;
  • una rete sempre più smart costituita da reti pubbliche e private ove si sviluppino le Energy Commuties ovvero Aree commerciali e industriali dove prosumer e consumer possano scambiarsi energia;

Un cambiamento dell’mercato elettrico che sarà sempre più proiettato ad un utente smart, sensibile a nuove tipologie di servizi come ad esempio il controllo dei propri consumi, del comfort della propria abitazione e ove possibile a essere prosumer. Un cambiamento che metterà gli utenti elettrici in grado di valutare offerte di vendita di energia più variegate, con una maggiore rilevanza della componente servizio rispetto a quella della tradizionale energia.

ENERGY CYBERSECURITY

Il fenomeno della digital energy quindi è un cambiamento che porta con sé benefici e opportunità ma anche minacce provenienti dal cyber spazio che è il dominio virtuale delle tecnologie ICT costituito dall’insieme di PC, device mobili, sistemi informativi e reti di telecomunicazione interconnessi a livello globale. Il Cyber Spazio è la nuova dimensione che si aggiunge a quelle storiche: terra, mare, cielo e spazio extra-atmosferico.

L’energia elettrica è annoverata tra le infrastrutture critiche (Direttiva 2008/114/CE) e la sua digitalizzazione riveste un’importanza strategica ma anche criticità per la sua sicurezza. Pertanto riveste fondamentale importanza la sua sicurezza oggi ancor più critica per il diffondersi appunto della digitalizzazione e in particolare per la connessione ad Internet dei sistemi di controllo (ICS) che se da un lato hanno conferito ai sistemi maggiore flessibilità in termini di implementazione degli aggiornamenti e reazione rapida a situazioni critiche dall’altro espongono queste infrastrutture che gestiscono servizi vitali ad attacchi cyber. Quindi è mandatorio preservare in ambito energia la sicurezza compito assolto dalla Energy Cybersecurity sia in termini di Safety (protezione da rischi ed incidenti fortuiti – eventi non intenzionali) che di Security (protezione da minacce e attacchi deliberati – eventi intenzionali) e con valide soluzioni di Resilience del sistema. In tutto ciò la prevenzione è ciò che raccomanda la cyber security, diffondendo la cultura della sicurezza perché già in fase progettuale si tenga conto dei rischi derivanti dalla connettibilità e quindi si adottino soluzioni tecniche e organizzative come contromisure al fenomeno. La prevenzione consentirebbe di mitigare i rischi informatici al fine non di eliminarli ma di ridurli con evidente contenimento delle conseguenze.

Anche la blockchain grazie al DLT (Distributed Ledger Technology) potrebbe fornire contributi per indirizzare la cyber resilienza, esigenza particolarmente sentita in infrastrutture strategiche quali l’energia.

Conclusioni

In conclusione quindi la generazione distribuita con le rinnovabili, le soluzioni di accumulo, le smart grid e il nuovo ruolo prosumer dell’utilizzatore, sono i motori della transizione in atto sull’intera filiera dell’energia elettrica. In questo cambiamento la digitalizzazione costituisce una “conditio sine qua non” per le sue intrinseche potenzialità viste e la blockchain con le sue peculiarità favorisce nuovi scenari di business. 

 

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