L'impatto del 5G sulle utilities

La digitalizzazione sta entrando prepotentemente nella quotidianità, mettendo le basi per un futuro smart, dove le nuove tecnologie permetteranno un mondo domotico e interamente connesso. E il settore energetico non fa eccezione: anche in questo campo, le nuove tecnologie stanno cambiando il panorama. La necessità di un'efficienza energetica sempre maggiore e una migliore risposta ai bisogni degli utenti sta portando all’adozione di nuove tecnologie di rete, sempre più avanzate, che permettano uno scambio veloce e continuo tra i dispositivi dei consumatori e le utility. E per assicurare le comunicazioni tra milioni di dispositivi, è necessario garantire sicurezza e affidabilità. È qui che entrano in gioco le tecnologie di quinta generazione, il 5G, che sta diventando il futuro anche del settore energetico.

Che cos'è il 5G?

Il 5G è la quinta generazione di reti mobili che, attraverso la combinazione di diverse tecnologie, è in grado di fornire trasmissioni di dati veloci e continue. Con l'aumento dei dispositivi e degli utenti, la rete 4G è diventata sempre più affollata e questo incremento della domanda potrebbe creare problemi per i consumatori, come l’aumento della latenza (cioè il tempo di risposta tra il terminale e i server) e il rallentamento del traffico. Per evitare questi problemi, il 5G sfrutta una serie di tecnologie, in grado di fornire alla rete maggiore velocità, minor latenza e la possibilità di connettere contemporaneamente molti più dispositivi. Ma il 5G non riguarda solamente i cellulari e le comunicazioni. La quinta generazione, infatti, è in grado di fornire una copertura sempre attiva, così da implementare l’uso dell’Internet of Things (IoT), le tecnologie che abilitano la connessione da e verso oggetti di uso comune, e guardare ad un futuro basato sulla città intelligente.

La tecnologia 5G usata su scala industriale viene guidata da 8 requisiti base, individuati da Thales, la multinazionale che progetta e realizza sistemi elettrici, specializzata nel mercato aerospaziale, della difesa, della sicurezza e del trasporto via terra. Il 5G è caratterizzato da una velocità di trasmissione dati in grado di raggiungere i 10 gigabit per secondo (Gbps), con un miglioramento da >10 a 100 volte rispetto alle reti basate sul 4G. Il secondo requisito è la latenza, che con la quinta generazione raggiunge 1 millisecondo, arrivando praticamente a fornire una reazione istantanea tra il momento dell’invio del segnale fino alla ricezione. In terzo luogo, il 5G è caratterizzato da una larghezza di banda 1000x per unità di area: stando ai principi della comunicazione, una maggiore larghezza di banda consente l’uso di frequenze più alte che, a loro volta, rendono la rete più veloce. L’avvento delle tecnologie di quinta generazione rende possibile anche il collegamento contemporaneo di molti dispositivi: rispetto al 4G, possono essere collegati un numero di dispositivi per unità di area maggiore di 100 volte. Altre caratteristiche della nuova rete sono la copertura del 100%, la disponibilità del 99,999% e la durata della batteria fino a 10 anni. Infine, l’ultimo requisito associato alla tecnologia 5G è la riduzione del 90% del consumo dell’energia di rete. Lo scorso novembre CESI e la società americana EnerNex hanno presentato un webinar che si è concentrato sulla tecnologia 5G/LTE, quale punto di svolta cruciale per le aziende elettriche. Ron Chebra, Vice President of Grid Modernization di Enernex, e Davide Piccagli, Automation & Innovative Solutions Product Leader di CESI, sono intervenuti per analizzare l'impatto delle ultime tecnologie sulle utilities e le misure da attuare contro le minacce informatiche.

Connesse al 5G ci sono tre funzionalità specifiche (riassunte nella figura precedente), definite dal progetto New Services and Markets Technology Enablers (SMARTER), elaborato da Yi-Hsueh Tsai dell'Institute for Information Industry: la banda larga mobile potenziata, il controllo di infrastrutture critiche e reti massive di Internet of Things. Il 5G porterà ad una veloce trasmissione di dati, in grado di migliorare l’esperienza degli utenti, permettendo download rapidi e l’accesso alla banda larga anche in aree densamente popolate e da mezzi in movimento. La tecnologia di quinta generazione, inoltre, permetterà il controllo da remoto di infrastrutture e lo scambio di dati tra veicoli o sistemi robotici. Infine, il 5G potrà connettere tra loro i vari dispositivi e sistemi.

Queste specifiche sono rese possibili anche grazie all’uso di lunghezze d’onda più corte rispetto al 4G, trasmesse tramite piccole antenne presenti in maggior numero e in grado di supportare un maggior numero di dispositivi contemporaneamente e di rendere più veloce il processo di trasmissione dati. Inoltre, il 5G si serve anche del beamforming, una particolare tecnologia in grado di incanalare i segnali, dirigendoli nella direzione di un utente specifico, spostandosi successivamente per accogliere la richiesta proveniente da un altro dispositivo: in questo modo, le potenziali interferenze dei ripetitori vengono evitate e viene garantita l’efficienza, la rapidità e la copertura. L’uso di antenne Massive Multiple-Input Multiple-Output, infatti, permette di trasmettere il segnale solo nella direzione dell’utente che ha bisogno del segnale, invece che su una vasta area (come accade con il 4G).

Il 5G rappresenta una trasformazione fondamentale e innovativa nell’ambito della tecnologia, offrendo l’opportunità di creare una rete veloce, affidabile e costruita su misura per realizzare i bisogni degli utenti.

Il 5G e il mondo dell'energia

Anche il settore dell’energia sta attraversando una trasformazione digitale, che interessa tutta la sua filiera, dalle industrie di alimentazione, fino alle utility singole. Come sottolinea Intellias, la società ucraina che sviluppa software personalizzati, grazie al 5G la distribuzione dell’energia sarà più veloce ed efficiente. Infatti, le società potranno raccogliere dati fino a 20 gigabit al secondo e saranno in grado di rispondere in modo veloce ed efficiente, data la diminuzione esponenziale della latenza, prossima a 1 millisecondo. In questo modo, i fornitori di energia otterranno dati più tempestivi, dettagliati, con una latenza minima e distribuiti su distanze maggiori. Grazie al 5G i fornitori potranno sviluppare enormi database, che serviranno sensori intelligenti, capaci di distribuire energia all’occorrenza, servendosi degli accumuli di energia immagazzinata grazie alle ultime tecnologie. Non solo. Grazie ai dati in possesso dei centri di controllo, i sensori sapranno anche di quanta energia avranno bisogno le utility, garantendo loro un rifornimento puntuale e adeguato. In questo modo, il sistema energetico diventerà sempre più flessibile e costruito su misura degli utenti.

CESI, insieme alla sua società americana EnerNex, supporta a livello globale le utilities in questo percorso di modernizzazione del settore elettrico, grazie all’esperienza maturata nello sviluppo, implementazione e ottimizzazione di soluzioni quali analisi di fattibilità, design e mappature di sistemi di comunicazione delle utilities e valutazioni del livello di cybersecurity, con l’identificazione di eventuali azioni di miglioramento per garantire una maggiore affidabilità dei loro sistemi. Inoltre, per componenti critici come le apparecchiature per l'automazione delle sottostazioni, KEMA Labs, la Divisione di Testing, Ispezione e Certificazione di CESI, offre risposte efficaci ai problemi dei propri clienti garantendo qualità e affidabilità, che sono fattori chiave del successo in un mercato competitivo. Infatti, nei propri laboratori e grazie al know-how dei propri tecnici, KEMA Labs combina componenti, protocolli e interfacce di comunicazione e test di sicurezza informatica in un unico pacchetto.

Il 5G non supporterà solamente fornitori e aziende di produzione e distribuzione dell’energia. La tecnologia di quinta generazione, infatti, potrà entrare anche nelle case tramite i contatori intelligenti, che si diffonderanno sempre di più. In questo modo, gli utenti potranno controllare il consumo dei singoli dispositivi e individuare quelli più critici in termini di assorbimento di energia, agendo di conseguenza in base al proprio budget. Così, il 5G sarà di supporto anche in campo energetico, permettendo la riduzione dei costi grazie ad una maggiore efficienza energetica, migliorando la raccolta dei dati e la velocità di risposta, collegando i diversi dispositivi del sistema, e fornendo la soluzione adeguata ad ogni utente. La tecnologia di quinta generazione aiuterà anche a collegare al sistema dispositivi precedentemente esclusi e, grazie al controllo e al monitoraggio, fornirà al gestore una previsione precisa del loro fabbisogno. Grazie al 5G, quindi, la domanda di energia potrà essere gestita in modo più semplice e veloce, permettendo alle grandi città di pianificare il sistema energetico in base ai dati raccolti.

Ma non è finita. Un altro vantaggio del 5G nel mondo dell’energia è la riduzione dell’impatto sull’ambiente: come riferisce Ansa, la maggior parte delle antenne 5G installate sul territorio italiano sono nate su torri già presenti, senza doverne costruire di nuove. Inoltre, stando a uno studio della NGMN Alliance, il passaggio da una generazione alla successiva comporta un guadagno che supera di almeno 10 volte la tecnologia precedente, in termini di efficienza energetica.

In ambito energetico, il 5G può contribuire alla costruzione di un sistema più flessibile, basato sui bisogni dei singoli utenti e in grado di monitorare il loro fabbisogno, rispondendo prontamente alle esigenze dei clienti, grazie all’aumento della velocità di diffusione dei dati e alla diminuzione della latenza.