Come il 5G può potenziare il settore energetico indiano

L’energia è uno dei settori che sarà notevolmente sconvolto dalla tecnologia 5G. Elevata sicurezza, bassa latenza, slicing della rete, capacità di integrare un numero enorme di dispositivi con la smart grid sono le caratteristiche per cui il 5G troverà applicazioni nel settore energetico. Il 5G contribuirà al settore energetico per ottenere dati in tempo reale, aumentare l’efficienza del sistema e soddisfare le aspettative dei clienti.

La bassa latenza della tecnologia 5G sarà una caratteristica interessante per l’implementazione nel settore energetico per un controllo preciso del carico e la protezione della rete di distribuzione. Un’altra applicazione è per la raccolta di informazioni sui consumi elettrici. Poiché il numero di veicoli elettrici plug-in (PEV) è in aumento, è assolutamente necessario che le informazioni sulla loro ricarica vengano scambiate con la rete elettrica in tempo reale o quasi. I casi d’uso chiave del 5G per il settore energetico sono:

1.Implementazione della rete intelligente

Le reti intelligenti con sistemi di automazione, comunicazione e IT possono monitorare i flussi di energia da un punto di generazione a un punto di consumo e controllare il flusso di energia per abbinare la generazione al consumo in tempo reale. Le soluzioni Smart Grid possono contribuire alla riduzione delle perdite di T&D (trasmissione e distribuzione), alla gestione dei picchi di carico, a una migliore QoS (Qualità del servizio), a una maggiore affidabilità, a una migliore gestione delle risorse, all’integrazione con le fonti di energia rinnovabile, a una migliore accessibilità all’elettricità e anche a una maggiore resilienza /griglie di autoguarigione. Smart grid ottimizza l’efficienza energetica facilitando il flusso di energia e informazioni in entrambe le direzioni tra gli alimentatori e i consumatori in tempo reale.

Nell’implementazione della smart grid, il 5G può fornire comunicazioni in tempo reale tra vari domini (generazione, trasmissione, distribuzione, operazioni, clienti, fornitori di servizi). Per le comunicazioni dell’ultimo miglio, ovvero comunicare con contatori e gateway, è possibile utilizzare il 5G al posto delle tecnologie tradizionali. Le aree in cui il 5G ha applicazioni immediate nell’implementazione della Smart Grid sono la comunicazione bidirezionale tra rete e sottostazioni intelligenti per il loro monitoraggio, rete e risorse energetiche distribuite (DER) e rete e veicoli elettrici plug-in.

2.Misurazione intelligente dell’energia

Il sistema AMI (Advance Metering Infrastructure) che implementa un contatore prepagato intelligente su larga scala è la base su cui si basano gli sforzi di modernizzazione e digitalizzazione del sistema di distribuzione dell’energia da parte del governo indiano. AMI è un sistema integrato di contatori intelligenti, sistemi di gestione dei dati e reti di comunicazione che consentono la comunicazione bidirezionale tra l’utenza elettrica e i consumatori. A differenza dell’AMR (Automatic Meter Reading), nell’AMI è possibile la misurazione a due vie o net metering per soddisfare le esigenze dei prosumer, ovvero i consumatori che producono e condividono anche l’energia in eccesso con la rete.

Smart Meter National Program (SMNP) mira a sostituire 25 contatori convenzionali crore con contatori prepagati intelligenti. I contatori intelligenti sono collegati attraverso un sistema di monitoraggio basato sul web che aiuterà a ridurre le perdite commerciali di servizi pubblici, aumentare i ricavi e fungere da strumento importante nelle riforme del settore energetico. Rinnoverà l’attuale sistema manuale di riscossione delle entrate nel settore energetico con una fatturazione bassa e una scarsa efficienza di riscossione.

I contatori possono essere dotati di modem NB-IoT (contenenti 5G USIM con caratteristiche di sicurezza e conformi agli standard 3GPP (3rd Generation Partnership Project)) che saranno collegati a torri cellulari. Hanno un’autonomia di 20 Km e una durata della batteria di 10 anni. I modem NB-IoT (Narrow Band-Internet of Things) che utilizzano MTC (Machine Type Communications) di massa della tecnologia 5G sono più economici rispetto ai modem LTE attualmente utilizzati. Poiché si tratta di contatori prepagati, sono necessarie una rapida riconnessione e disconnessione per evitare perdite per l’utenza o per il consumatore, il che è una sfida e il 5G con la sua funzione quasi in tempo reale è una scelta tecnologica ideale.

3. Scenario di risposta alla domanda (DR).

Demand Response significa che i consumatori di elettricità (soprattutto i consumatori commerciali e industriali (C & I)) cambiano il loro livello di consumo a breve termine in risposta ai segnali in tal senso. Ciò è necessario per ridurre al minimo il costo di acquisto dell’energia, per il bilanciamento del sistema energetico in tempo reale integrando dispositivi di accumulo di energia e per ottenere la stabilità della rete. La comunicazione a bassa latenza è fondamentale per questa applicazione.

4. Sopralluoghi a distanza negli impianti energetici

I droni abilitati al 5G possono essere impiegati per condurre ispezioni di aree pericolose delle centrali nucleari, senza spegnerle, e inviare una trasmissione video sicura in tempo reale. Per cercare rapidamente un particolare pezzo di ricambio in un magazzino, è possibile utilizzare un drone che eseguirà la scansione del codice a barre/RFID (Identificazione a radiofrequenza) per scoprire la posizione del pezzo di ricambio richiesto.

5. 5G push to video negli impianti energetici per la manutenzione

Un dispositivo push-to-video abilitato per 5G può acquisire immagini dettagliate dell’apparecchiatura da sottoporre a manutenzione e inviare l’immagine all’esperto per ottenere assistenza, riducendo la durata del guasto e non sarà necessario il trasporto. Rispetto agli accordi preesistenti, questa iniziativa ridurrà l’OPEX del 50%.

6. Manutenzione predittiva tramite 5G insieme a AI/ML

La manutenzione predittiva riduce gli sforzi di manutenzione nelle centrali elettriche, ma sono necessari connettività affidabile con molti dispositivi, monitoraggio in tempo reale, gestione dei dati e analisi. Il 5G ha la capacità di fornire elevata sicurezza di rete, affidabilità, bassa latenza e alta densità di connessione.

7. Le soluzioni AR (Augmented Reality)/ VR (Virtual Reality)/ MR (Mixed Reality) abilitate per 5G aiuteranno il personale addetto alla manutenzione a un migliore ripristino.

8. I modem 5G a bassa latenza possono essere utilizzati per casi d’uso mission-critical come il controllo.

modo di andare avanti

La tecnologia 5G può essere sfruttata per affrontare le varie sfide nel settore energetico. I sistemi di comunicazione legacy possono essere sostituiti con reti 5G resilienti conformi a 3GPP per più applicazioni. Può essere utilizzato per creare l’Energy Internet. Internet energetico si riferisce a un gran numero di reti elettriche, reti petrolifere, reti del gas naturale, dispositivi di accumulo di energia e vari tipi di carichi. La tecnologia energetica, la tecnologia elettronica, la tecnologia della comunicazione e la tecnologia informatica sono utilizzate in Energy Internet e i nodi energetici sono interconnessi in modo intelligente per ottenere la condivisione delle reti con un flusso di energia bidirezionale.

La sinergia tra i settori dell’energia e delle telecomunicazioni migliorerà la QoS nel settore dell’energia.

Il governo deve prendere una decisione sull’assegnazione di uno spettro separato per la creazione di reti 5G captive per le quali vi è una richiesta da parte di utility critiche come l’energia elettrica per ottenere SLA (Service Level Agreements) migliori. Gli SLA sono molto importanti per il settore energetico. Se il governo non accetta di fornire uno spettro separato per le reti private e i TSP (Telecom Service Provider) devono fornire un servizio 5G al settore energetico, i TSP devono rispettare rigorosi SLA implementando la tecnologia Network Slicing.

Il settore della gestione dell’energia dispone di molte fonti di dati e il loro numero non potrà che crescere. Le reti 5G saranno in grado di gestire questi dati tenendo il passo con Industrial Revolution 4.0

(L’autore è un ex consigliere, Dipartimento delle telecomunicazioni (DoT), governo indiano)

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