Impatto e conseguenze del 5G per il settore energetico

La digitalizzazione sta entrando prepotentemente nella nostra quotidianità, ponendo le basi per un futuro smart in cui le nuove tecnologie abiliteranno un mondo domotico e interamente connesso. Proprio per questo, 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. Per assicurare le comunicazioni tra milioni di dispositivi, è dunque necessario garantire sicurezza e affidabilità. È qui che entrano in gioco le tecnologie di quinta generazione, il cosiddetto 5G, che sta diventando il futuro anche del settore energetico.

Che cos’è, però, il 5G? Proviamo a fare chiarezza su questa tecnologia e sulle principali caratteristiche che la contraddistinguono. L’International Telecommunication Union ha stabilito una serie di requisiti che il 5G deve garantire, tra cui una latenza – intesa come tempo di risposta – di 1 millisecondo, una capacità di trasmissione fino ai 10 Gbps (rispetto ai 150 Mbps con il 4G), la possibilità di stabilire fino a 1 milione di connessioni per chilometro quadrato e una riduzione di energia del 90% per i sensori utilizzati. Grazie a tali caratteristiche, l’avvento delle tecnologie di quinta generazione rende, inoltre, possibile 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. La rapida trasmissione di dati offerta dal 5G, in grado di migliorare l’esperienza degli utenti, permetterà dunque 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.

A seguito di tali peculiarità, il 5G ben si presta all’utilizzo nel settore energetico, in particolare per le utility. Grazie al 5G, la distribuzione dell’energia sarà più veloce ed efficiente. Infatti, le utility 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. Con i 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.

Le applicazioni del 5G nel settore elettrico possono essere suddivise in tre categorie. La prima riguarda la sensoristica, parte della cosiddetta Grid of Things che, sfruttando la banda a basse frequenze, potrà garantire una copertura estesa e un minore consumo energetico dei sensori, con conseguente riduzione dei relativi costi. Tali sensori possono essere applicati a dispositivi differenti come smart meters, domotica per il demand-response, illuminazione stradale, colonnine di ricarica e smart grid. Attraverso i sensori, le utility avranno la possibilità di raccogliere dati sempre più precisi per consentire una gestione ottimizzata delle reti e dei consumi, sia in termini di costi che di prestazioni.

Un secondo ambito di applicazione è quello dell’operatività real-time del sistema elettrico e delle azioni di controllo che le utility mettono in atto per garantirne il corretto funzionamento. Il 5G, infatti, assicura tempi di risposta molto rapidi e un’affidabilità molto alta, caratteristiche cruciali per i sistemi di protezione della rete elettrica e per la risposta dinamica dei suoi componenti.

Infine, l’alta capacità di trasmissione dei dati, caratteristica della banda ad alte frequenze, permetterà di sfruttare appieno le tecnologie di realtà aumentata e virtuale, nonché l’utilizzo dei droni, elementi essenziali nel potenziamento delle operazioni sul campo rivolte alla manutenzione e al monitoraggio degli asset.

Al contempo, vi sono alcune implicazioni derivanti dall’adozione su larga scala della tecnologia 5G. In primo luogo, con la presenza pervasiva di sensori che abiliteranno la Internet of Things, avremo a disposizione una quantità di dati senza precedenti. Ciò richiede già ora – e richiederà ancora di più nei prossimi anni – un’adeguata gestione dei big data per poter correttamente raccogliere le informazioni disponibili, evitando il cosiddetto “data tsunami”. Un secondo punto di attenzione deriva dalla necessità di aggiornare adeguatamente procedure operative e processi al fine di estrarre correttamente e correlare le informazioni raccolte, anche attraverso tecniche quali machine learning e data analytics.

Anche nell'accesso ai pali della luce la corsa al 5G si rivelerà fondamentale: i provider di telefonia mobile e fissa stanno installando, infatti, celle innovative sempre più piccole su di essi, per facilitare i servizi wireless che dipendono dal backhaul cablato. Si stima che, nei soli Stati Uniti, verranno costruite e installate ben 800.000 celle entro la fine del 2026. Proprio in questo scenario si inserisce il 5G, grazie al quale le utility elettriche possono analizzare, valutare ed eseguire una serie di azioni propedeutiche all’istallazione delle celle sui lampioni: dal monitoraggio da remoto alla gestione dei dati, dalla progettazione di interventi futuri alla protezione da attacchi informatici. Negli Stati Uniti, EnerNex, subsidiary americana del Gruppo CESI, ha supportato DSTAR (Distribution Systems Testing, Application, and Research), consorzio statunitense di servizi elettrici, nell’analisi dell’impatto del 5G sulle nuove installazioni di lampioni. Infatti, EnerNex, sta aiutando diverse utility americane nell’individuare le diverse opportunità del 5G e nel mettere a punto le soluzioni necessarie per utilizzare al meglio questa tecnologia.

Ovviamente, il 5G richiederà sicuramente un netto potenziamento della cybersecurity, dovuto all’aumento di vulnerabilità che si manifesterebbe, inevitabilmente, con il crescere dei dispositivi connessi. Al fine di minimizzare le minacce informatiche, una soluzione efficace consisterebbe nel ricorrere al principio “Security by Design”, ovvero progettare la sicurezza dell’infrastruttura fin dall’inizio, per evitare l’insorgere di problemi durante la normale operatività. Ad esempio, gli attacchi alla rete in Ucraina nel 2015 e i rapporti divulgati da Symantec sulle intrusioni del gruppo “Dragonfly” su più di 1.000 società del settore elettrico europeo hanno evidenziato come l’infrastruttura critica dell’energia sia minacciata da attacchi potenzialmente disastrosi. E anche gli Stati Uniti non sono immuni a tali minacce, se si pensa al recente attacco SolarWind e Sunburst scoperto a fine 2020 che ha riguardato diversi settori ed agenzie governative, incluso il Department of Energy.

Fortunatamente, in Italia, grazie agli investimenti e alle competenze messi in campo dai grandi player nazionali, non abbiamo finora subito danni di rilievo alle infrastrutture elettriche. Ma ciò non toglie che sia comunque necessario, oggi più che mai, dotare le utility di processi rigorosi e strumenti efficaci per la gestione della sicurezza digitale. Anche in questo ambito, abbiamo unito le forze con i colleghi di EnerNex che collaborano con alcuni tra i più importanti operatori di trasmissione e distribuzione statunitensi nell’implementazione del "Critical Infrastructure Protection Program", il programma federale di difesa delle infrastrutture sensibili.

Infine, negli ultimi anni, la sicurezza informatica è diventata un aspetto pervasivo anche dei sistemi di Operation Technology (OT), in particolare nel settore elettrico. Attraverso la collaborazione tra IT e OT è possibile, pertanto, integrare nuove funzionalità sfruttando la connettività con Internet e tra i sistemi, proteggere la rete dalle minacce in arrivo e renderla resiliente in caso di attacchi informatici.

A tal proposito, sono fondamentali le analisi degli standard e delle normative statunitensi ed europee per le infrastrutture critiche, con un focus dedicato al settore elettrico, nonché le iniziative da mettere in atto per soddisfare i requisiti di protezione informatica: dal cosiddetto cyber-risk assessment alle procedure di notifica di rischio, passando per la suddivisione del network in sottocategorie che possano continuare a funzionare nonostante una parte sia stata vittima di attacco informatico.