Ing. Vittorio Trecordi

Ing. Vittorio Trecordi
Comitato Scientifico FUB
ICT Consulting SpA
trecordi@ictc.it
“Verso infrastrutture intelligenti per le Utility”
Roma – 22 aprile, 2010

Contesto: evoluzione delle “Utility”
Infrastrutture e servizi pubblici del futuro
Mercato
Regole
Trasformazione
filiera
Obiettivi
istituzionali
“Smart-
Utility”
“Green ICT”
“Utility” è il termine usato generalmente ad indicare soggetti che hanno il compito di
erogare pubblici servizi, spesso attraverso lo sviluppo, l’esercizio e la manutenzione delle
infrastrutture necessarie per l’erogazione
- Energia elettrica
- Gas
- Acqua
- (ma anche calore, gestione ambientale, illuminazione, rifiuti, servizi funerari, trasporto pubblico
locale)
Le “multi-utility“ non sono focalizzate su un solo servizio
Analogamente a quanto accaduto nel settore delle telecomunicazioni è in atto una
profonda evoluzione dei settori in cui operano le Utility
- Evoluzione da un assetto monopolistico pubblico, integrato verticalmente, verso il mercato
disaggregato (unbundling dei ruoli) accompagnato dall’intervento del Regolatore
• Problemi nuovi: gestione di flussi complessi, che sollecitano le tolleranze delle infrastrutture,
interconnessione e l’interlavoro tra operatori, condizioni per il passaggio di un cliente tra due fornitori,
politiche di pricing (wholesale/retail) flessibili e di mercato
• Opportunità: riduzione dei costi ed efficienza d’uso delle risorse grazie all’automazione, nuovi servizi a
valore (es. servizi post-contatore), coinvolgimento attivo del cliente, nuove funzionalità correlate allo
sviluppo dell’Elettronica di Consumo
• Traiettorie e peculiarità specifiche dei diversi ambiti (es. generazione diffusa dell’energia
elettrica)
• Il mercato spinge verso operazioni di consolidamento su scala regionale e internazionale
(Merger&Acquisition)
- Obiettivi fissati da organismi governativi ispirati da politiche ambientali e sostenibili
L’ICT affianca in modo virtuoso l’evoluzione delle tecnologie specifiche di settore e delle
filiere, creando i presupposti per un balzo in avanti nel futuro delle Utility e della Società
Lo stesso settore dell’ICT è investito dalla pulsione verso l’eco-sostenibile (Green ICT)
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Obiettivi EU 2020
20% Emissione di gas (vs 1990)
20% Percentuale rinnovabili
20% Consumi
Data: 22/4/2010
Pagina 2

Contesto: Priorità ineludibili
Impiego “smart” delle risorse del Pianeta
L’attenzione per la sostenibilità dello sviluppo delle società e delle economie dell’intero
Pianeta ha assunto livelli di massima rilevanza presso i Governi nazionali e sovranazionali
L’Information & Communication Technology (ICT) mette a disposizione strumenti che
abilitano e affiancano le trasformazioni in atto e quelle attese nei processi di produzione,
distribuzione, stoccaggio e consumo/utilizzo delle risorse (energia, aria, acqua, ambiente)
Risparmio
Energetico
Generazione
alternativa
(rinnovabile)
e distribuita
Riduzione delle
emissioni
Erogazione flessibile
(Peak Shaving,
accumulo)
Gestione domestica
(smart home)
Il fabbisogno di energia previsto dall’Autorità Internazionale
dell’Energia per i prossimi 20 anni prefigura scenari
divergenti e incompatibili con un comportamento inerziale
Corsa alle fonti di energia alternative a quelle primarie
Rilancio del nucleare e sviluppo delle energie rinnovabili
Passaggio a modelli distribuiti con flussi flussi complessi e
dinamici (fino a generazione individuale)
Contrasto delle emissioni dei processi energetici
(generazione di CO2 per combustione di carburanti)
Prescrizione di limiti all’emissione
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Ricorso a strategie di accumulo dell’energia in eccedenza
Ricorso a generatori ausiliari da attivare on-demand a
fronte dei picchi di domanda
Attenzione ai costi, accompagnata da aumento della
consapevolezza dei consumi
Incentivazione di comportamenti virtuosi e dispiegamento
di impianti di generazione diffusa
L’Unione Europea
ha fissato obiettivi
ambiziosi per il
2020:
Riduzione di
gas-serra del
20% (vs 1990)
Aumento del
20%
dell’efficienza
energetica
Aumento del
20%
dell’apporto
delle energie
rinnovabili
Data: 22/4/2010
Pagina 3

Contesto: evoluzione delle “Utility”
Struttura dell’intervento
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
Infrastruttura elettrica
Infrastruttura ICT
Utility
Enterprise
Systems
Operations
Billing
Management
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Network
Smart Metering
Enfasi sul valore dell’energia
Asset
Management
Smart
Meters
Network
2020 2050
Grid Control Data Collection Communications Sensors
& Local Control
Smart
Home
Smart Grid
Enfasi
sul valore
dell’informaizone
Data: 22/4/2010
Pagina 4

Smart Grid
Driver e scenari emergenti
La trasformazione in atto coinvolge una moltitudine di “stakeholders” e
impatta profondamente i modelli operativi e di business correnti
Incremento
Energie
Rinnovabili
Generazione
Diffusa e
Discontinua
Sfide per la fornitura di Energia Elettrica
Incremento dei consumi
Salvaguarda ambientale
Sicurezza approvvigionamenti
Efficienza Energetica
Riduzione Emissioni
Gas Serra
Cliente Attivo
Pricing dinamico
Demand Response
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Miglioramento
della qualità
energetica
Prosumer
Concorrenza
Stile di vita virtuoso
Impatto su stabilità ed efficienza della rete
Affidabilità Fornitura
Infrastrutture inadeguate
alla gestione delle “reti
attive”
Rischi di black-out
(sistema connesso
interdipendente)
Problematiche di protezione
delle infrastrutture critiche
(sicurezza ICT)
Le Smart Grid aprono la via a nuovi modelli operativi,
ma anche a nuovi modelli di business e nuovi mercati:
Apertura alla gestione delle fonti diffuse - Integrazione del lato della domanda
Virtual Power Plant – Integrazione dei sistemi di gestione del trasporto privato (Electric Vehicles)
Smart
Metering
Data: 4/3/2010
Pagina 5
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Definizioni
SmartGrid
Integrazione dell’infrastruttura elettrica con infrastruttura ICT perseguendo i molteplici obiettivi degli
“stakeholders”
- Aumentare l’efficienza di gestione ed uso dell’energia
- Abilitare il passaggio da una rete passiva orientata alla distribuzione dell’energia da pochi centri di
generazione verso i carichi ad una rete attiva orientata al flusso controllato di energia in condizioni di
mercato (concorrenza) e con integrazione di fonti diffuse (inclusi “prosumer”)
• Controllo delle tolleranze delle frequenze di rete (sicurezza e qualità): interventi di controllo/protezione
• Interconnessione, contabilizzazione d’uso, instradamento, demand&response, …
- Accrescere la sicurezza (resilienza rispetto a black-out) e la qualità (regolarità dell’energia disponibile)
della rete energetica
- Ridurre emissioni di gas (CO2 )
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 6
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Dalle reti passive alle reti attive
Problemi:
- Sollecitazione delle caratteristiche di
funzionamento delle reti elettriche tradizionali
non predisposte per flussi bi-direzionali
discontinui (non predicibili) e intensi
- Incremento dei livelli di corrente di
cortocircuito e la perdita di selettività
delle protezioni
- Difficoltà del mantenimento dei profili di
tensione al variare dei flussi immessi in
rete (regolazione della tensione)
- Possibile formazione di “isole
indesiderate”
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Vantaggi della generazione diffusa da fonti
rinnovabili:
- Basso impatto ambientale
- Disponibilità di energia pulita a costi
marginali quasi nulli
- Produzione in prossimità dei carichi:
riduzione trasporto e interventi per
contenere le perdite
- Opportunità di “isole” di produzione e carico
capaci di auto-sostenersi anche in caso di
disservizi sulla rete primaria (microgrid)
Data: 22/4/2010
Pagina 7
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Nuovi modelli di business
La trasformazione dell’ecosistema energetico abilitato dalla Smart Grid si accompagna
all’emersione di nuovi modelli di business e nuovi soggetti (tipicamente intermediari):
- Esempio: Managed Electric Vehicle (Better Place)
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
“The electric car will account for 10 percent of
the global market in 10 years,” Carlos Ghosn,
CEO Renault-Nissan, settembre 2009
Benefici promessi dai Managed EV
Smussamento dei picchi di carico
Allineamento del profilo della domanda con il
profilo di generazione delle rinnovabili
Ottimizzazione nella gestione degli asset
Data: 22/4/2010
Pagina 8
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Aspetti di maggior rilievo
A febbraio 2010 Penton Media, editore della rivista americana
Transmission&Distribution, ha condotto una survey sulle Smart
Grid coinvolgendo 500 esperti del settore (risultati 8 marzo 2010)
Benefici attesi
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Tecnologie più importanti
http://www.sandc.com/webzine/pdfs/smartgridsurvey.pdf
Data: 4/3/2010
Pagina 9
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid: Iniziative in Europa
EUROPEAN ELECTRICITY GRID INITIATIVE (EEGI)
Focalizzazione sull’integrazione e non sullo sviluppo della tecnologia
Dimostrare e quantificare il valore delle Smart Grid prima del dispiegamento massivo
Esaminare gli ambiti in cui vi sono conflitti di interessi e vi sono regioni a fallimento di
mercato: esigenza di coordinamento
Guidata dagli Operatori di Rete (soggetti a regolazione)
TSO e DSO definiscono la strategia dopo aver consultato altri soggetti
SMART GRIDS
Functional level
Modello di gestione della ricerca a livello di operatori di distribuzione
Level 5: Smart Customers
Customers aware and actively participating
Level 4: Smart Energy Management
Management of end-use energy efficiency, aggregation,
retail
Level 3: Smart Integration
Renewable energy, DG, electric vehicles, electricity
storage and aggregation
Level 2: Smart network and processes
More automated MV distribution networks with self healing
capabilities.
Monitored and controlled LV networks
IT supported monitoring process
Level 1: Smart Pan-European Transmission network
Innovative transmission grid architectures
State-of-the-art transmission/power technologies
Novel monitoring, control and storage methodologies
Shared electricity market simulators
Level 0: New generation technologies
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Customers
Distribution
Network
Transmission
Network
Electricity
generation
Data: 22/4/2010
Pagina 10
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid: Iniziative in Europa
Smart Grid European Technology Platform (ETP)
L’ETP Forum è stato creato con la missione di essere
il luogo ove si concentrano il coordinamento,
l’influenza e lo stimolo delle diverse forze che
concorrono a livello Europeo alla definizione e allo
sviluppo delle Smart Grid
Il documento “Strategic Deployment Document
(SDD)” fornisce una Vision, definisce un’agenda di
ricerca strategica e propone un’ipotesi di priorità :
- “Deployment Priority #1: Optimizing Grid Operation and
Use
- Deployment Priority #2: Optimizing Grid Infrastructure
- Deployment Priority #3: Integrating Large Scale
Intermittent Generation
- Deployment Priority #4: Information and Communication
Technology
- Deployment Priority #5: Active Distribution Networks
- Deployment Priority #6: New Market Places, Users and
Energy Efficiency”
http://www.smartgrids.eu/documents/SmartGrids_SDD_FINAL_APRIL2010.pdf
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 11
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

IEEE P2030 SG
NIST SGIP
Smart Grid: Iniziative in US
Iniziative di indirizzo e standardizzazione
Specific
Actors
July 2009
September 2009
October 2009
NIST
Conceptual
Model
NIST
System
Architecture
IEEE P2030/TF3
Communications
Architecture
Architecture
Application
AMI
IP Smart Grid
Architecture
PHASE 1
Identify an initial set of
existing consensus
standards and develop
a roadmap to fill gaps
NIST Interoperability
Framework 1.0
Released Sept 2009
Layer 1
Layer 2
IEEE P2030
Power Systems
Architecture
PHASE 2
Establish Interoperability Panel
to provide public-private forum
with governance for ongoing
efforts
Update
Jan 2010
PHASE 3
Testing and
Certification
Framework
March 2009 September
2010
Architecture
Application
PEV
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
IEEE P2030
IT
Architecture
Architecture
Application
other
Layer 3
Layer 4
Interoperability Framework Categories
Data: 22/4/2010
Pagina 12
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Iniziative di standardizzazione
NIST Smart Grid System Architecture
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 13
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Iniziative di standardizzazione
IEEE P2030 SmartGrid
IEEE Project - P2030 “Draft Guide for Smart Grid Interoperability of
Energy Technology and Information Technology Operation With the
Electric Power System (EPS), and End-Use Applications and Loads”
MODELLO CONCETTUALE
Fonte: NIST/EPRI Architecture Task Group
Aree prioritarie:
•Demand response
•Wide-area situational
awareness
•Electric storage
•Electric transportation
•Advanced metering
•Distribution grid
management
•Cyber security
•Data networking
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Data: 22/4/2010
Pagina 14
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Iniziative di standardizzazione
IEEE P2030 SmartGrid
TF1 (Power Engineering Technologies) ha definito un modello di riferimento
per la sezione di carico (Load) e i requisiti di comunicazione per i diversi
interessi di traffico e li ha passati a TF2 (Information Technology) e TF3
(Communications Technology)
- Coordinamento con iniziative NIST, IEEE SA e NEMA
IEEE P2030 TF1 SG5 “Load Side” NIST Customer Domain Chart – Ver2 2030-10-0003-00-0009
03
02
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
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Data: 22/4/2010
Pagina 15
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Iniziative di standardizzazione
IEEE P2030 SmartGrid
TF-1 Power Engineering Technology
- Energy Sources
- Transmission
- Transmission Substation
- Distribution
- Load Side/Customer Premises
- Cyber Security
TF-2 Information Technology
- Power Engineering
-- Architecture Architecture Modeling Modeling
- Security
- Communications
- Technical writing
TF-3 Communications Technology
- Architecture
- External Standards (NIST, IEEE,
NEMA (*) )
- Use Cases (EPRI (**) , NIST, OpenSG (***) )
(*) National Electrical Manufacturers Association http://www.nema.org
(**) Electric Power Research Institute http://www.epri.com
(***) Open Smart Grid http://osgug.ucaiug.org/
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
TF-1 e TF-2 definiscono informazioni e attributi
(Where, When, Who, What)
TF-3 lavora sulla comunicazione (How),
concentrandosi sui livelli intermedi e riferendosi a
attività di altri organismi di standardizzazione per
valorizzare attività già svolte
PHY/MAC
Smart
Metering
L’IEEE ha annunciato ai primi di aprile 2010 la
confluenza della bozza di standard “Electric-sourced
transportation infrastructure”, IEEE P1809, nello
standard IEEE P2030.1 della famiglia smart grid
IEEE P2030
Data: 22/4/2010
Pagina 16
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart-metering
Evoluzione del metering
Lo sviluppo dello Smart Metering si integra,
concorre e si sovrappone allo sviluppo delle
Smart Grid
Fonte: P. Nabuurs, KEMA, CEER
Workshop on Smart Grids, giugno
2009
AMR (Automatic Meter
Reading)
Comunicazione mono- o bidirezionale
Lettura periodica consumi
(ripetute)
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Adanced Multi-Metering
Infrastructure (AMI)
Smart metering
Piattaforma integrata
Smart Grid
Servizi di gestione dell'energia
(residenziale)
Servizi di gestione dell'energia
(business)
Comunicazione integrata Home area network gateway
Distacco, connessione e
commutazione integrata
Lettura dei dati di qualità
dell'energia
Applicazioni in rete (demand
response, prepagato, controllo
carico, revenue protection)
Distribuzione:
Letture tensione profilazione del carico
Letture corrente bilanciamento fasi
Letture on-demand Lettura frequenza previsione consumi
Programmabilità degli intervalli
di carico
Comunicazione bidirezionale in
rete
Opzioni di pricing: TCU, RTP e
RPP
Raccolta dati outage rilevamento outage
Rilevamento avanzato delle
frodi
azionamenti comandi remoti
Programmazione da remoto GIS
Lettura Manuale Rilevamento frodi Demand Response Aggiornamento da remoto field force management
Lettura periodica consumi Rilevamento guasto/ripristino
Contabilizzazione consumi
energia e gas
Apertura a nuove funzionalità asset management
SMART NETWORK
Data: 22/4/2010
Pagina 17
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Stato di avanzamento
Smart Metering in Europa
Nazione Elettricità Gas
Austria
30000 installati, nessun obbligo a procedere, ma in via di definizione
Piano di dispiegamento in
discussione
Belgio Trial in corso e piano di dispiegamento deciso di conseguenza
Cipro Non ci sono smart meter
Repubblica Ceca Trial in corso e piano di dispiegamento deciso di conseguenza
Danimarca Diversi DSO dispiegano contatori intelligenti, nessun piano nazionale
Estonia Dispiegamento massivo in discussione con piano 2011-2013
Finlandia
Nuova legge a marzo 2009 con copertura quasi totale, lettura oraria e settlement entro il 1 gennaio 2014 (1 milione
di contatori intelligenti installati, su 3,1 milioni totali)
ERDF ha in corso un trial su 300000 smart meter con 3000 concentratori (fornitori Atos Origin, LandisGyr e
Francia
Iskraemeco) per verificare sull'1% dei clienti a partire da marzo 2010. Atteso decisione su soluzione. Piano di Piano di dispiegamento in
dispiegamento con sostituzione del 96% dei 35 milioni di unità entro il 2020.
discussione
Stessa situazione dell'elettricità,
Germania
Oltre 50 trial con dimensione da 10 a 100000 unità. In discussione piano di dispiegamento nazionale con regole di
ma nessun piano di
dispiegamento nazionale in
mercato e consumatori a decidere (opt-in&otp-out)
discussione.
Gran Bretagna
Deciso a ottobre 2008 un piano di dispiegamento di contatori a funzione doppia (elettricità e gas) in 27 milioni di
unità entro il 2020. A dicembre 2009 annunciato piano di dispiegamento del Governo
Grecia Piano di dispiegamento nazionale 2010-2013
Ungheria Allo studio
Deciso piano di dispiegamento
Italia
con obiettivo di coprire 80% delle
33 milioni di smart meter, con obiettivo di coprire il totale di 36 milioni
unità entro il 2016
Irlanda Progetto pilota in corso e successiva definizione di piano nazionale di dispiegamento Stessa situazione dell'elettricità.
Lussemburgo Diversi trial in corso da parte dei DSO.
Norvegia
100000 smart meter installati, nuovi requisiti per il piano di dispiegamento nazionale sospeso fino a primavera
2010 in attesa dell'evoluzione degli standard
Portogallo Studio preliminare condotto dal regolatore
Romania Assenza di un piano di dispiegamento nazionale Stessa situazione dell'elettricità.
Polonia In discussione un piano di dispiegamento nazionale 2010-2017 Stessa situazione dell'elettricità.
Repubblica Slovacca Discussioni in corso.
Slovenia Discussione in corso
Valutata assenza di convenienza
Spagna
economica per clienti che usano
Piano nazionale di dispiegamento in corso dal 2008 con completamento nel 2018
< 5,000,000 kWh/y
Svezia Il primo paese a coprire il 100% delle unità entro luglio 2009, data in cui vige obbligo lettura mensile
Olanda
Il Senato ha rigettato la proposta di piano nazionale di dispiegamento per ragioni di sicurezza e privacy. Si attende
una nuova normativa per l'autunno 2010. Il maggior frnitore (Oxxio) ha installato 100000 smart meters Stessa situazione dell'elettricità.
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Smart
Metering
(marzo 2010) British
Gas, una tra le 6
maggiori utility dello
UK ha annunciato
un piano di
dispiegamento di 1
milione di smart
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
meter entro 2012
basati su
tecnologia GPRS
(P2P) e Zigbee
(HAN)
Gas (&other)
Smart Meters
(febbraio 2010) Annuncio
del piano di
dispiegamento di
13 milioni di
contatori intelligenti
da parte di Endesa
(controllata da
ENEL)
Data: 22/4/2010
Pagina 18

Smart-Metering
Il quadro normativo e la standardizzazione EU
M/441 EC Mandate
(marzo 2009)
“Third Energy Package”
Direttive 2009/72/EC elettricità
(luglio 2009)
2009/73/EC gas
SMART METERS CO-ORDINATION
GROUP - FINAL REPORT
(Version 0.7 – dicembre 2009)
La Commissione Europea ha dato mandato a tre organismi di
standardizzazione (CEN, CENELEC e ETSI) per lo sviluppo di
un’architettura per “utility meters (water, gas, electricity, heat)”
comprensiva di protocolli di comunicazione e funzionalità, con l’obiettivo
generale di creare standard Europei che renderanno possibile
l’interoperabilità
Stabilito uno Smart Metering Co-ordination Group (SM-CG)
Presentazione dello standard dopo 9 mesi, completamento dopo 30 mesi
Progress report a fine ottobre 2010
Ogni Stato Membro designa un Regolatore (NRA) imparziale e trasparente
con i segmenti mandati:
Stabilire o approvare le metodologie di tariffazione
Monitorare il processo di disintegrazione delle aziende integrate verticalmente
Monitorare le condizioni di mercato
Contribuire Contribuire alla salvaguardia dei diritti dei consumatori
Si specifica anche il mandato ad implementare:
“intelligent metering systems that shall assist the active participation of
consumers in the … market”
Valutazione economica (entro il 2012)
Per il gas i Paesi decidono autonomamente, per l’energia elettrica copertura
dell’80% dei contatori entro il 2020
Definizione dell’ambito di intervento, degli obiettivi e del piano di azione,
mappatura degli standard applicabili e dei gap:
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
“ interoperability can be defined as the ability of a system or a product to
work well with other systems or products. “ …“Products achieve
interoperability with other products by meeting to interface
standards. “
Enfasi principale su interoperabilità locale (tra sistema di metering e LAN)
e interoperabilità con standard disponibili e diffusi di comunicazione.
Data: 22/4/2010
Pagina 19
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart-Metering
Modello architetturale
Smart Utility
Back Office
Operation, Enterprise
Business
AMBITO
GESTIONALE
ASSET
MANAGEMENT
GIS
CRM ERP Billing
Business
Intelligence
Reporting
MODELLI
PREVENTIVI
CONTROLLO
OPERATIVO
WORKFORCE
MANAGEMENT
Enterprise DB
Demand
Side
Management
AMBITO
OPERATIVO
Anagrafica
Enterprise Service Bus
Raccolta
Consolidamento
Dati
SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition
Smart Distribution System
Rete
Geografica
Wireless
Wired
Dedicated
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Concentrazione
Sottostazioni
Concentratori
Rete Periferica
PLC
Wireless
Smart
Meters
Smart
Home
GENERAZIONE
Data: 22/4/2010
Pagina 20
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
ACCUMULI

Tele-lettura
Verso lo standard Europeo
ITALIA
(ENEL) - SITRED
OLANDA
(standard NTA)
M/441 EC
Mandate
(marzo 2009)
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Smart Metering Coordination Group
AdHoc Communications (9 mesi)
Smart Metering Coordination Group
AdHoc Functionalities (30 mesi)
GERMANIA
(standard OMS)
Data: 22/4/2010
Pagina 21
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart-metering
Ambiti e responsabilità di standardizzazione EU
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 22
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Standardizzazione
Mappa dei protocolli di comunicazione
Fonte: “Analysis of Stateof-the-art
Smart Metering
Communication Standards”
Klaas De Craemer, Geert
Deconinck, Marzo 2010
Modello Architetturale Pile dei Protocolli
Mappa di pertinenza
https://lirias.kuleuven.be/bitstream/123456789/265822/1/SmartMeteringCommStandards.pdf
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Z-wave e Insteon
sono esclusi come
protocolli proprietari
LonWorks è stato
standardizzato
successivamente
SITRED sta
attraversando il
processo di
apertura
Data: 22/4/2010
Pagina 23
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Standardizzazione
I profili di comunicazione proposti
IEC 62056. COSEM or Companion Specification for Energy Metering,)
CLC/TC 13 (electricity meters and their communication aspects)
CEN/TC 294 (communication systems for meters and remote reading of meters)
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
CLC/TC 205 (Home and Building Electronic Systems)
EN 50090: HBES (Home and Building Electronic Electronic Systems)
Novembre 2009
www.openmeter.com/.../TC205_SmartMetering_100201_Openmetering.pdf
Data: 22/4/2010
Pagina 24
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Standardizzazione
Progetto Open Meter (FP7)
Consorzio di 19 partner molto rappresentativo
Budget: € 4,2 MM, EC funding: € 2,4 MM
Obiettivo del progetto
- “The main objective of the OPEN meter project is to specify a comprehensive
set of open and public standards for AMI, supporting electricity, gas, water
and heat metering, based on the agreement of all the relevant stakeholders in
this area, and taking into account the real conditions of the utility networks so
as to allow for full implementation.”
- Il progetto deve colmare le lacune di conoscenza necessarie all’adozione di
standard aperti per l’applicazione di dispositivi di multi-metering di tipo
intelligente (aspetti regolatori, funzionalità di smart metering, mezzi di
comunicazione e protocolli, formati di dati).
- Il risultato del progetto sarà una serie di bozze di standard, basati, ove
possibile su standard esistenti ed ampiamente accettati (IEC 61334 standard
per PLC, IEC 62056 DLMS/COSEM per il metering dell’elettricità, serie EN
13757 per utility metering in settori diversi dall’elettrico con protocolli M-Bus o
altri protocolli.
- Il progetto è strettamente coordinato con il mandato M/441 della
Commissione Europea alle European Standardization Organizations (CEN,
CENELEC ed ETSI)
PARTNERS PANEL
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
PLAN
http://www.openmeter.com/
SCOPE
Data: 22/4/2010
Pagina 25
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Standardizzazione
Progetto Open Meter (FP7)
Rilasci completati e pubblicati:
- D1.1 Report on functional, technical, economical and general
requirements, including security
- D1.2 Report on regulatory requirements
- D2.1 Description of current state-of-the-art of technology and protocols
- D2.2 Assessment of potentially adequate technologies
- D2.3 Identification of research needs
- D3.1 Initial definition of architectural model based on OSI
conceptualization
ARCHITETTURA
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
(*) PRIME protocol (PoweR Intelligent Metering Evolution)
protocollo di metering su PLC proposto da Iberdola come
standard aperto (2008) - http://www.prime-alliance.org/
(**) SML “Smart Message Language” protocollo applicativo
specificato da consorzio Sym2 http://www.sym2.org
http://www.openmeter.com/
REQUISITI
(*)
PROTOCOLLI PROPOSTI
(**)
Data: 22/4/2010
Pagina 26
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Tele-lettura del Gas
Stituazione italiana
Delibera AEEG 155/08: obblighi di messa in servizio
Classe
contatore
>G40
100% entro il 2010
da G16 a G40
100% entro il 2011
G10
100% entro il 2012
≤ G6 (1) ≤ G6 (1)
5% entro 2012
20% entro 2013
40% entro 2014
60% entro 2015
80% entro 2016
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
L’Italia ha già pianificato con l’intervento dell’AEEG
l’introduzione della tele-lettura per le diverse taglie di clienti
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
5%
15%
(1) le percentuali si applicano al numero di contatori attivi al 31/12 dell’anno precedente
20% 20% 20%
Obiettivi AEEG: principali requisiti
Presenza di orologio/calendario
Correzione di temperatura
Registro totalizzatore di prelievo per fasce multiorarie
Curva di prelievo (parametrizzabile - registro circolare a 70gg)
Salvataggio dei registri totalizzatori del prelievo (non modificabili
con passo max 6 mesi e min 1 mese)
Sicurezza dei dati di prelievo
Diagnostica
Display multifunzionale
Aggiornamento del software di programma dei gruppi di misura
Transazioni remote:
- lettura del valore corrente
- lettura del valore all’ultimo salvataggio
- abilitazione e modifica della tabella di gestione delle fasce
multiorarie
- lettura dei valori dei registri totalizzatori delle fasce
multiorarie all’ultimo salvataggio
- sincronizzazione dell’orologio/calendario
- allarme inattendibilità, anche parziale, dei dati di prelevo
- lettura della parola di stato relativa alla sicurezza dei dati
- aggiornamento del software a bordo
(Requisiti per contatori con

Tele-lettura del Gas
Tipologie di rete
Ripetitore
GSM
GPRS
GSM
GPRS
Concentratore
(Internet)
Rete di trasporto
Centro di
raccolta dati
Sistema di
gestione
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(Internet)
Rete di trasporto
Sistema di
gestione
Ripetitore
Concentratore
(Internet)
Rete di trasporto
Data: 22/4/2010
Pagina 28
Smart
Metering
Centro di
raccolta dati
Sistema di
gestione
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Tele-lettura del Gas
Norme UNI/TS
Specifiche tecniche per la
telegestione/telemisura, elaborate dal Comitato
Italiano Gas (pubblicate il 24 febbraio 2010)
- UNI/TS 1291-1:2010
• “Sistemi di misurazione del gas - Dispositivi di
misurazione del gas su base oraria - Parte 1:
Caratteristiche generali del sistema di
telegestione o telelettura “
- UNI/TS 11291-2:2010
• “Sistemi di misurazione del gas - Dispositivi di
misurazione del gas su base oraria - Parte 2:
Protocollo CTE“
- UNI/TS 11291-3:2010
• “Sistemi di misurazione del gas - Dispositivi di
misurazione del gas su base oraria - Parte 3:
Protocollo CTR”
- UNI/TS 11291-4:2010
• “Sistemi di misurazione del gas - Dispositivi di
misurazione del gas su base oraria - Parte 4:
Requisiti per gruppi di misura > 40 o 65 m3/h”
- UNI/TS 11291-5:2010
• “Sistemi di misurazione del gas - Dispositivi di
misurazione del gas su base oraria - Parte 5:
Requisiti per gruppi di misura con portata da 16
m3/h fino a 65 m3/h (contatore >G10 e

Grazie dell’attenzione
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 30

Backup
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 4/3/2010
Pagina 31

Standardizzazione
La comunicazione nello smart metering
Standard di
comunicazione
Importanza degli standard:
- Interoperabilità tra soluzioni multi-vendor (competizione)
- Riduzione dei rischi di mercato e obsolescenza (soluzione manutenuta, compatibilità in evoluzione)
- Percezione di maggiore qualità (livelli minimi di qualità)
- Riduzione dei costi di ricerca e sviluppo (sforzi condivisi per metter a fattor comune le soluzioni)
Device Language Message Specification / Companion Specification for Energy Metering (DLMS/COSEM) -
Standard aperto per il protocollo di scambio dei dati per applicazioni di metering avanzate sviluppato e
manutenuto dalla DLMS User Association e pubblicato come standard IEC 62056 e EN13757-1.
M-Bus – Standard di comunicazione europeo per la lettura remota dei contatori nella serie EN13757. EN13757-
1:2002 Data exchange è uno standard generico per lo scambio di dati con contatori e copre diversi mezzi fisici,
protocolli e usa il COSEM application data model. EN13757-2:2004 Physical and link layer; EN13757-3:2004
Dedicated application layer, EN13757-4:2005 Wireless meter readout, prEN13757-5:2007 Relaying, prEN13757-
6:2007 Data exchange -
Open Metering System (OMS) Specification – Standard proposto dalla Open Metering society, una comunità di
manifatturieri di sistemi di metering e supportata in Germania dalle associazioni FIGAWA (associazione federale
tedesca delle aziende dell’industria del gas e dell’acqua), ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie – rappresenta gli interessi comuni dell’industria elettrica e delle imprese di servizi in Germania) e
KNX (associazione di 170 membri ha promosso la specifica per la domotica come CENELEC EN 50090 e CEN EN
13321-1, e come ISO/IEC 14543-3). La specifica si basa su M-Bus e DLMS/COSEM. All’esame del CEN come
proposta di norma europea TC 294.
ISO/IEC 14908 (LonWorks) - Famiglia di standard per building automation su coppie in rame e su powerline. Il
fondatore è Echelon e il Lonmark International è il forum dei sostenitori ed ha 400 membri
NTA 8130 – Standard nazionale Olandese per lo smart metering (2008). Definisce le funzioni basi per il metering di
elettricità, gas e climatizzazione per usi domestici.
ANSI C12 Smart Grid Meter Package – Famiglia tradizionale di standard americani per lo smart metering ,
rinnovata per l’evoluzione verso lo smart metering e l’uso del protocollo IP (lavoro congiunto con IEEE)
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
http://www.dlms.co
m
http://www.cen.eu
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
http://www.openmetering.org/
http://www.figawa.de/
http://www.zvei.de/
http://www.knx.org/
http://www.lonmark.org/
http://www2.nen.nl/
http://www.ansi.org/
Data: 22/4/2010
Pagina 32

Smart Grid e Smart Metering
Iniziative recenti di ENEL
Annuncio apertura del
protocollo SITRED
(ottobre 2009)
ENEL ed ENDESA
annunciano
l’associazione
internazionale no-profit
METERS and MORE
(febbraio 2010)
Annuncio del trial
Energy@Home
(ottobre 2009)
L’apertura del protocollo proprietario SITRED (Sistema Integrato di
Trasmissioni su Rete Elettrica di Distribuzione ), usato da ENEL per il
progetto Telegestore (tra il 2001 e il 2006 circa 32 milioni di contatori
intelligenti) ed impiegato per il piano (2010-2015) di sostituzione dei
contatori spagnoli di Endesa (controllata da ENEL ) forza una proposta
de-facto nel momento in cui si lavora alla finalizzazione di uno
standard aperto in Europa
STMicroelectronics è il manifatturiero della soluzione di smart metering di
ENEL basata su un powerline communication system-on-chip (ST758x),
32-bit microcontroller (STM32), alimentatore e memorie MOSFET ed
EEPROM (nuova STatGRID con modem a 28 kbit/s)
Il progetto Telegestore ha comportato un investimento di 2.1B€ con un
payback time di 4.5 anni
La nuova associazione internazionale non-profit stabilita con diritto
belga, promuoverà l’omonimo protocollo della nuova generazione di
Power Line Communication (PLC)
aperta all’ingresso di partner per favorire la standardizzazione dei
sistemi di comunicazione europei (in ottica M/441)
Meters and More sarà applicato ai contatori “intelligenti” di Endesa
Electrolux, Enel, Indesit e Telecom Italia si accordano per la
sperimentazione di un sistema tecnologico innovativo in cui gli
elettrodomestici “intelligenti” ottimizzeranno i consumi energetici delle
abitazioni. Si potranno conoscere i consumi direttamente sul proprio
PC, sul telefonino o sul display dell’elettrodomestico, scaricando
programmi personalizzati per una gestione eco-efficiente del “sistema
casa”. La sperimentazione, prevede il coinvolgimento di alcuni
consumatori selezionati su tutto il territorio nazionale.
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Commercial Systems (CRM)
Centralised remote management system
Interface communication software
Intranet
Network
operation
Centers (15)
Electronic Meters
Total: 32 Million
Data
communication
center
MV/LV
substation
PLC 2,6
kbps
LV concentrator
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
GSM module
Data: 22/4/2010
Pagina 33
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
GSM
traditional
communication
network

Smart Grid e Smart Metering
Iniziative recenti di ENEL
Progetto Smart Info
(2008- …)
E-mobility
(2008- …)
Smart Grid technology
action plan
(dicembre 2009)
Il progetto di Smart Grid targato ENEL Distribuzione per la realizzazione di una rete
di protezione, automazione e controllo della rete di distribuzione di media tensione
basato su soluzioni ICT allo stato dell’arte
In particolare ci si prefigge di rimuovere la barriera al collegamento di grandi
quantitativi di energia diffusa, non dispacciabile, alle reti di media tensione,
che non ammettono il funzionamento in isola
Identificazione di sezioni di rete che possono funzionare come isola
indipendente (rete sottesa ad un solo trasformatore HV/MV - 40 MVA, 25
MVA, ecc.) a cui si aggiungono opportuni sistemi di rilevamento e controllo
Il progetto di Smart Grid targato ENEL Distribuzione per la realizzazione di una rete
di protezione, automazione e controllo della rete di distribuzione di media tensione
basato su soluzioni ICT allo stato dell’arte
In particolare ci si prefigge di rimuovere la barriera al collegamento di grandi
quantitativi di energia diffusa, non dispacciabile, alle reti di media tensione,
che non ammettono il funzionamento in isola
Identificazione di sezioni di rete che possono funzionare come isola
indipendente (rete sottesa ad un solo trasformatore HV/MV - 40 MVA, 25
MVA, ecc.) a cui si aggiungono opportuni sistemi di rilevamento e controllo
L’Italia (ENEL Distribuzione) e la Corea hanno redatto per conto dei 17 Paesei del
Major Economic Forum on Energy and Climate (MEF) il piano tecnologico per le
Smart Grid
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters
Data: 22/4/2010
Pagina 34
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid – Iniziative di standardizzazione
Progetto ADDRESS (FP7)
Active Distribution network with full integration of
Demand and distributed energy RESourceS
Iniziato a giugno 2008 (2008-2012)
Budget totale 16 M€ , (9M€ finanziamento EC)
25 partner
4 DSO e TSO
10 Università e Centri di ricerca
2 fornitori di energia e retailer
6 industrie manifatturiere
3 fornitori di telecomunicazioni e soluzioni ICT
Balancing Responsible Parties (BRPs)
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
http://www.addressfp7.org/
Obiettivo: creare le condizioni per la “Active
Demand” ossia per la partecipazione attiva dei
clienti nel mercato dell’energia
Identificare e rimuovere le barriere allo
sviluppo della “domanda attiva” ed
all’integrazione della generazione distribuita
Identificare un’architettura aperta e scalabile
per le comunicazioni in tempo reale
Identificare i benefici per i differenti attori del
sistema elettrico e i meccanismi contrattuali
e di mercato necessari
Data: 22/4/2010
Pagina 35
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Un’opzione per gestire l’andamento irregolare dell’energia delle fonti rinnovabili
Demand Side Management
Le fonti rinnovabili sono caratterizzate da una intrinseca
discontinuità di generazione (oltretutto manifestata in modo
diffuso per la localizzazione diffusa stessa dei generatori)
- Problemi di gestione delle discontinuità della generazione che si
somma alla discontinuità (entro certi limiti) del carico
• Sollecitazione dei sistemi di controllo e protezione della rete di
distribuzione (gestione delle rampe di cambiamento dell’energia,
sollecitazione delle tolleranze sulla qualità – possibile esclusione e
funzionamento in isola)
• Necessità di gestire in modo dinamico flussi di “instradamento
dell’energia”
- Opportunità di ricorrere alla pratica dello “storage” dell’energia per
catturare le generazioni eccedenti
- Possibile impatto sui mercati dell’energia dal punto di vista dei
prezzi (e delle modalità per stabilirli)
Opportunità di ricorrere a pratiche di gestione della domanda in
modo integrato con la discontinuità e la diffusione della
generazione delle rinnovabili e l’impiego dello storage per
migliorare la flessibilità e dare luogo ad un mercato dinamico
dell’energia (ICT fattore abilitante essenziale: smart grid)
- Incentivi alla flessibilità della domanda:
• Servizio interrompibile/limitabile in contingenza (tariffa scontata)
• Tariffe agevolate in regioni orarie lontane dai picchi di carico
• Market based pricing: Time Of Usage, Real-time Pricing, Critical Peak
Pricing
- Possibili nuovi ruoli:
• aggregatori della domanda e dell’offerta si avvantaggiano della
flessibilità della domanda e dell’offerta per “ammaestrarla” per fare
profitti
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
http://www.ieadsm.org/
• Il programma IEA Demand-Side
Management è una collaborazione tra
20 Nazioni per esplorare e promuovere
il demand-side management (DSM)
Data: 22/4/2010
Pagina 36
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Micro-grid
Una micro-grid è una smart grid su una scala ridotta (con vario
perimetro)
Una micro-grid funge da aggregatore dell’offerta e da aggregatore
della domanda
Rispetto a un Virtual Power Plant, la Micro-grid implica
l’aggregazione della domanda e si concentra in una località fisica
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Data: 22/4/2010
Pagina 37
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Sicurezza
Lo sviluppo delle Smart Grid porterà
all’introduzione di milioni di nuovi componenti
intelligenti nelle infrastrutture che presidiano
all’erogazione dell’energia
Le comunicazioni tra questi elementi saranno di
tipo evoluto (bi-direzionalità, protocolli aperti)
Questa evoluzione apre nuovi fronti per la
sicurezza:
- La protezione dell’infrastruttura critica per
l’economia e le nazioni
- La tutela della privacy (la conoscenza dei profili di
consumo energetici può rivelare le attività personali)
Il CSCTG (Cyber Security Coordination Task
Group) diretto dal NIST (National Institute of
Standards and Technology) è formato da oltre 350
membri (compresi manifatturieri, operatori,
università, regolatori e agenzie federali
Con la costituzione dello Smart Grid
Interoperability Panel (SGIP), il gruppo è stato
rinominato Cyber Security Working Group (SGIP–
CSWG)
Attributi delle interfacce logiche
Intervento di Vittorio Trecordi – Comitato Scientifico FUB
“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Tasks in the Smart
Grid Cyber Security
Strategy
Architettura logica unificata
http://csrc.nist.gov/publications/drafts/nistir-7628/draft-nistir-7628_2nd-public-draft.pdf
Data: 22/4/2010
Pagina 38
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Gas (&other)
Smart Meters

Smart Grid
Sicurezza: privacy
L’utilizzo intensivo dell’ICT porta a rendere potenzialmente
accessibile una vasta quantità di informazioni personali che vanno
tutelate
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“ICT a supporto delle infrastrutture delle Utility”
Minima informazione
personale - Tutelata
Distrugge informazione
personale non più utile
Ammette varie forme
di custodia di dati personali
Richiede consenso esplicito
prima di fornire informazioni personali
Utilizza tecnologie che garantiscono
la privacy ove appropriate
www.ipc.on.ca/images/resources/pbd-smartpriv-smartgrid.pdf
Data: 22/4/2010
Pagina 39
Smart
Metering
Smart
Grid
Electricity
Smart Meters
Accuratezza
Privacy by
default
Gas (&other)
Smart Meters
Consumer
Trust =
partecipazione
migliorie
ambientali