Advanced Metering Infrastructure (AMI)

L’infrastruttura di misurazione avanzata (AMI) è una tecnologia composta da diversi elementi: contatori di consumo, un canale di comunicazione bidirezionale e un archivio di dati (gestione dei dati dei contatori). Insieme, supportano tutte le fasi del ciclo di vita dei dati dei contatori – dall’acquisizione dei dati alla fornitura finale di informazioni sul consumo di energia ai clienti finali (per esempio, per la presentazione del profilo di carico) o a un’applicazione IT (come la protezione delle entrate, la risposta alla domanda o la gestione delle interruzioni).

L’infrastruttura di misurazione avanzata (AMI) si riferisce a sistemi che misurano, raccolgono e analizzano l’uso di energia e comunicano con dispositivi di misurazione come i contatori elettrici, del gas, di calore e dell’acqua, sia su richiesta che su un programma. Questi sistemi includono hardware, software, comunicazioni, display e controllori di energia per i consumatori, sistemi associati ai clienti, software di gestione dei dati dei contatori e sistemi aziendali dei fornitori. Le agenzie governative e i servizi pubblici si stanno orientando verso sistemi di infrastruttura di misurazione avanzata (AMI) come parte di iniziative più ampie di “smart grid”. AMI estende la tecnologia di lettura automatica dei contatori (AMR) fornendo comunicazioni bidirezionali con i contatori, consentendo l’invio di comandi verso la casa per molteplici scopi, tra cui informazioni sui prezzi basati sul tempo, azioni di risposta alla domanda o interruzioni di servizio a distanza. Le tecnologie wireless sono elementi critici della rete di vicinato, aggregando una configurazione mesh fino a migliaia di contatori per il back haul alla sede centrale IT del servizio. La rete tra i dispositivi di misurazione e i sistemi aziendali permette la raccolta e la distribuzione di informazioni a clienti, fornitori, società di servizi e fornitori di servizi. Questo permette a queste aziende di partecipare ai servizi di risposta alla domanda. I consumatori possono usare le informazioni fornite dal sistema per cambiare i loro normali modelli di consumo per approfittare di prezzi più bassi. La determinazione dei prezzi può essere usata per frenare la crescita del consumo di picco della domanda. L’AMI differisce dalla tradizionale lettura automatica dei contatori (AMR) in quanto permette una comunicazione bidirezionale con il contatore. I sistemi capaci solo di leggere i contatori non si qualificano come sistemi AMI.

Componenti dell’AMI
La figura 1 mostra gli elementi costitutivi dell’AMI. Il cliente è dotato di contatori elettronici avanzati allo stato solido che raccolgono dati basati sul tempo. I contatori includono tutti e tre i tipi – contatori di elettricità, gas e acqua. Questi contatori hanno la capacità di trasmettere i dati raccolti attraverso le reti fisse comunemente disponibili come Broadband over Power Line (BPL), Power Line Communications (PLC), reti fisse a radiofrequenza (RF) e reti pubbliche (ad esempio, rete fissa, cellulare, paging). I dati del contatore sono ricevuti dal sistema host AMI e inviati al Meter Data ManagementSystem (MDMS) che gestisce l’archiviazione e l’analisi dei dati per fornire le informazioni in forma utile all’utilità. L’AMI permette comunicazioni bidirezionali, quindi potrebbe avvenire anche la comunicazione dall’utility al contatore.

fonte: EPRI

Benefici dell’AMI
L’AMI fornisce benefici ai consumatori, alle utility e alla società nel suo complesso.

• Benefici per i consumatori: Per il consumatore, questo significa più scelte sul prezzo e sul servizio, meno intrusione e più informazioni con cui gestire il consumo, i costi e altre decisioni. Significa anche maggiore affidabilità, migliore qualità dell’energia e una fatturazione più rapida e accurata. Inoltre, l’AMI aiuterà a mantenere bassi i costi di servizio, e quindi i prezzi dell’elettricità. E, come membri della società, i consumatori raccolgono anche tutti i benefici che derivano alla società in generale, come descritto di seguito.
• Benefici del servizio: I benefici per le utility rientrano in due categorie principali, la fatturazione e le operazioni. L’AMI aiuta la società di servizi ad evitare letture stimate, a fornire fatture accurate e puntuali, ad operare in modo più efficiente e affidabile e ad offrire un servizio al consumatore significativamente migliore. L’AMI elimina il veicolo, l’addestramento, l’assicurazione sanitaria e altre spese generali della lettura manuale dei contatori, mentre il tempo più breve di lettura-pagamento fa avanzare il flusso di cassa dell’azienda, creando un beneficio una tantum. E le preoccupazioni dei consumatori riguardo ai lettori di contatori nelle loro sedi sono eliminate. Dal punto di vista operativo, con l’AMI l’azienda sa immediatamente quando e dove si verifica un’interruzione in modo da poter inviare le squadre di riparazione in modo più tempestivo ed efficiente. Le informazioni sui guasti e sul ripristino a livello di contatore accelerano il processo di ripristino dei guasti, che include la notifica ai consumatori su quando è probabile che l’energia elettrica ritorni. Usando l’AMI, l’utility può ricevere benefici significativi dall’essere in grado di gestire i conti dei clienti in modo più tempestivo ed efficiente, a partire dalla capacità di collegare e scollegare il servizio da remoto senza dover inviare personale presso il sito del cliente. Allo stesso modo, molti problemi di manutenzione e di servizio al cliente possono essere risolti più rapidamente e in modo economico attraverso l’uso della diagnostica remota. E l’AMI permette nuovi programmi e metodi per creare e recuperare entrate come la generazione distribuita e i programmi di pagamento anticipato. L’AMI fornisce anche grandi quantità di informazioni sull’uso dell’energia e sullo stato della rete che possono essere usate dai consumatori per prendere decisioni di consumo più informate e dai servizi pubblici per prendere decisioni migliori sui miglioramenti del sistema e sulle offerte di servizi. Invece di fare affidamento su stime approssimative, gli ingegneri armati di una conoscenza dettagliata dei carichi di distribuzione e della qualità elettrica dell’AMI possono dimensionare accuratamente le attrezzature e i dispositivi di protezione, e comprendere meglio il comportamento del sistema di distribuzione. Questo enorme aumento di informazioni preziose aiuta l’utility:
  • valutare lo stato di salute delle apparecchiature
  • massimizzare l’utilizzo e la durata delle risorse
  • ottimizzare la manutenzione, capitale e O& spesa
  • Pinpoint problemi di rete
  • Migliorare la pianificazione della rete
  • Localizzare/identificare problemi di qualità dell’alimentazione
  • Rilevare/ridurre i furti di energia
• Benefici sociali: La società, in generale, beneficia dell’AMI in molti modi. Un modo è attraverso una migliore efficienza nella consegna e nell’uso dell’energia, producendo un impatto ambientale favorevole. Può accelerare l’uso della generazione distribuita, che può a sua volta incoraggiare l’uso di fonti di energia verde. Ed è probabile che lo scambio di emissioni sarà abilitato dalle capacità di misurazione e registrazione dettagliate dell’AMI. Un grande vantaggio dell’AMI è la sua facilitazione della risposta alla domanda e delle tariffe energetiche innovative. Durante i periodi di alta domanda di energia, una piccola riduzione della domanda produce una riduzione relativamente grande del prezzo di mercato dell’elettricità. E la riduzione della domanda può evitare i blackout a rotazione. Secondo l’Edison Electric Institute (EEI), i costi diretti (per esempio i costi dell’energia) dei blackout a rotazione in California sono stati stimati in decine di milioni di dollari. Le perdite delle imprese e dei consumatori possono essere molto più alte. Quindi, una modesta capacità di risposta alla domanda potrebbe produrre un beneficio sociale che vale miliardi di dollari. I benefici maturati possono variare a seconda del tipo di programmi di risposta alla domanda avviati. Per esempio, la risposta alla domanda distribuita al singolo locale in forme come il controllo del termostato e della pompa della piscina permette di ridurre il carico senza sacrificare la soddisfazione del consumatore. Tuttavia, anche solo spostare la domanda dalle ore di punta attraverso le tariffe a tempo di utilizzo può avere grandi benefici, compresa la riduzione dei costi sia per le aziende che per i consumatori, rinviando la costruzione di nuovi e costosi impianti di generazione di picco. C’è anche una questione di equità sociale che l’AMI affronta. La piena diffusione dell’AMI porta all’eliminazione dei vecchi e obsoleti contatori elettromeccanici che tendono a rallentare con l’età. I moderni contatori AMI mantengono la loro precisione nel tempo, risultando in una situazione più equa per tutti i consumatori. Inoltre, i contatori moderni sono auto-monitoranti, rendendo più facile identificare misurazioni imprecise, installazioni errate e, soprattutto, il furto di energia elettrica.
• Benefici aggiunti quando l’AMI serve come piattaforma della rete moderna: andare oltre l’AMI per raggiungere una rete veramente moderna produce ulteriori grandi miglioramenti nelle operazioni di un’azienda elettrica. L’elenco dei benefici include:
  • Sistema di gestione delle interruzioni notevolmente migliorato (attraverso collegamenti con il GIS e lo stato dei consumatori in tempo reale)
  • Processo di pianificazione del sistema migliorato e risultati
  • Programmi di gestione degli asset di distribuzione migliorati, compresa la valutazione della salute delle apparecchiature e la manutenzione basata sulle condizioni
  • Sistemi avanzati di gestione della distribuzione (automazione della distribuzione, funzionamento integrato di DR (e DER), funzionamento della micro-rete, auto-riparazione, ecc.)
  • Miglioramento della gestione della forza lavoro mobile e delle operazioni
  • Nuove opportunità per la scelta del consumatore e nuovi servizi al dettaglio
  • Miglioramenti ai problemi di qualità dell’alimentazione
  • Riduzione dell’impatto ambientale
  • Sistema di distribuzione a supporto delle operazioni di trasmissione (riduzione della congestione di trasmissione, supporto della tensione, riduzione delle perdite)

Sfide nelle implementazioni AMIQuali sono le sfide in un’implementazione AMI? Infosys</ref>
Le implementazioni AMI sono programmi di trasformazione massicci che tipicamente richiedono un lasso di tempo di 3-5 anni per un rollout su larga scala, a seconda della base clienti dell’utility. Le seguenti sono sfide chiave in qualsiasi implementazione AMI:

• Costo: L’implementazione dei contatori intelligenti richiede un enorme investimento di capitale e quindi è cruciale che la società di servizi sia fiduciosa del successo dell’implementazione.
• Privacy dei dati: Ci sono molte preoccupazioni relative alla privacy dei dati di consumo che vengono sollevate man mano che i contatori intelligenti vengono installati in sempre più luoghi. I dati dei contatori possono essere estratti per rivelare dettagli sulle abitudini dei clienti come quando mangiano, quanta televisione guardano e a che ora vanno a dormire. La conservazione e l’immagazzinamento di questi dati li rendono vulnerabili alle violazioni della sicurezza e all’accesso del governo.
• Trasformazione tecnologica: L’imminente introduzione dei contatori intelligenti nel futuro a breve e medio termine richiederà investimenti vitali nella tecnologia dell’informazione per la creazione di progetti chiavi in mano per la rete di misurazione intelligente e l’infrastruttura applicativa. Sarà necessario costruire componenti come
  • Impiego di massa di contatori intelligenti
  • Base dati e applicazioni per la lettura dei contatori
  • Data warehouse e strumenti analitici & programmi di migrazione dei dati
  • Applicazioni e portali interfacciando applicazioni e portali
  • Integrazione con i sistemi esistenti

Questi componenti e l’infrastruttura sottostante saranno fattori critici di successo per generare il massimo successo dai programmi di introduzione dei contatori intelligenti. L’implementazione dell’AMI porta con sé una trasformazione nell’intero processo di business delle utility, e ha un impatto sull’intero arco delle operazioni di utilità & parti interessate. Quindi la convalida dell’implementazione AMI diventa un compito molto cruciale. Diventa imperativo che il partner di convalida dell’utility in questo tipo di programmi comprenda il dominio del business, e assicuri che l’applicazione non solo sia conforme ai requisiti di business, ma sia anche in grado di soddisfare altri criteri (per esempio, performance, qualità dei dati, sicurezza, sicurezza dell’applicazione).

Altre letture

• Ameren Analisi costi/benefici dell’infrastruttura di misurazione avanzata (AMI)
• Infrastruttura di misurazione avanzata (AMI): Driver e benefici nell’industria dell’acqua WaterWorld
• AMR vs AMI Electric Light & Power
• A survey on Advanced Metering Infrastructure Ramyar Rashed Mohassel, Alan S. Fung et al.