In che modo le utility possono utilizzare l’IA per combattere i disastri naturali

L’invasione russa dell’Ucraina, che ha fatto salire alle stelle i prezzi globali del petrolio e del gas, è l’ultimo shock per l’industria dell’energia e dei servizi pubblici. Appena due anni fa, la recessione del COVID-19 ha gravemente depresso la domanda di elettricità per minacciare la salute finanziaria dei fornitori di energia. Nel frattempo, un flusso di eventi legati al cambiamento climatico, dai blackout in California alle tempeste invernali in Texas, alle inondazioni improvvise nell’Europa occidentale e agli incendi in Turchia, hanno causato disagi indicibili, comprese gravi interruzioni di corrente.

Guerre e pandemie sono eventi imprevedibili e una tantum. Ma di questi tempi la crisi ambientale è una certezza e sta creando catastrofi più grandi e frequenti in tutto il mondo. Il cambiamento climatico sta sconvolgendo ogni settore, probabilmente niente di più dei servizi pubblici. Quindi, non sorprende che in uno studio del giugno 2021 condotto negli Stati Uniti, Australia, Germania, Francia e Indonesia, l’88% dei 500 dirigenti delle utility intervistati si sia dichiarato molto preoccupato per l’impatto dei disastri sulla rete elettrica.

Migliorare la preparazione alle catastrofi in modo che possano tenere le luci accese, letteralmente, durante una catastrofe, è quindi una priorità assoluta per i fornitori di servizi pubblici. Tuttavia, in quanto uno dei maggiori attori sulla scena climatica, l’industria deve anche svolgere un ruolo di primo piano nel controllare l’andamento della crisi climatica. Ridurre il consumo e le perdite di energia, ridurre le emissioni sostituendo i combustibili fossili con fonti rinnovabili e migliorare l’affidabilità e le prestazioni della rete sono gli obiettivi principali. La tecnologia digitale, in particolare l’intelligenza artificiale (AI), può aiutare le società di servizi pubblici a realizzarle tutte.

Migliorare la preparazione alle catastrofi

Al suo apice, l’uragano Ida ha interrotto l’alimentazione elettrica a 1,2 milioni di clienti in otto stati degli Stati Uniti lo scorso anno. Ma gli esperti ritengono che una pianificazione inadeguata delle catastrofi sia una parte importante del problema. Tutte le società di servizi pubblici mantengono una capacità extra in modo che la rete non venga influenzata se alcune apparecchiature si guastano. Ma la strategia di ridondanza non funziona durante una catastrofe meteorologica quando vaste aree vengono interrotte tutte in una volta. I fornitori di servizi pubblici hanno bisogno di un approccio completamente diverso per costruire la resilienza, a cominciare dal considerare un rischio maggiore di eventi meteorologici estremi nei loro piani operativi. Dovrebbero anche considerare di sostenere i servizi più importanti richiesti dai consumatori, piuttosto che l’intera griglia, in caso di disastro. Strumenti e tecnologie digitali, come sensori, IoT e AI, possono facilitare ciò fornendo dati e visibilità sulle esigenze dei consumatori, sui modelli di utilizzo, sullo stato della rete e altro ancora.

La sfida è che le griglie resilienti non sono solo difficili da sostenere, ma hanno anche un costo considerevole. Fortunatamente, alcune nuove soluzioni digitali aiutano a migliorare la resilienza della rete a costi inferiori. Sfruttando queste soluzioni, le aziende elettriche possono mantenere i servizi anche in condizioni climatiche estreme e ripristinare le interruzioni più rapidamente. Un’utility cooperativa in Colorado ha creato una griglia automatizzata e autorigenerante basata sull’intelligenza artificiale nei terreni più pericolosi che serve. La rete può mantenere l’alimentazione sia durante i temporali estivi che invernali e, in caso di guasto, ripristina l’alimentazione quasi istantaneamente.

Risparmio di consumi e perdite di energia

La transizione verso risorse di combustibili non fossili è ovviamente la via da seguire per l’industria dei servizi pubblici; nel frattempo, i fornitori dovrebbero anche cercare di ridurre il consumo di energia, gli sprechi e le perdite. Una società di distribuzione elettrica brasiliana che stava subendo grandi perdite a causa di un furto di energia ha affrontato il problema con una combinazione di tecnologie digitali. I contatori digitali hanno inviato i dati di utilizzo a un unico dispositivo connesso all’azienda da remoto. Gli strumenti basati sull’intelligenza artificiale hanno analizzato queste informazioni per comprendere i modelli di utilizzo “normali” basati sui profili dei clienti e avvisare l’azienda di qualsiasi attività insolita. Questa intuizione ha anche consentito all’utilità di prevedere quali clienti potrebbero avere connessioni elettriche non autorizzate in modo da poter intervenire per ridurre le perdite.

I fornitori di servizi pubblici possono anche ridurre il consumo di energia motivando i clienti a partecipare ai programmi di gestione della domanda (DSM). In passato, i fornitori utilizzavano i dati sull’utilizzo domestico e i sondaggi online per offrire ai clienti un confronto delle bollette energetiche rispetto a quelle di altre famiglie, nonché suggerimenti per risparmiare sui costi (ad esempio, passando a termostati intelligenti o elettrodomestici a basso consumo energetico). Ma in assenza di dati personalizzati e con solo una piccola minoranza di consumatori che ha risposto al sondaggio, i programmi non sono stati molto efficaci. Peggio ancora, le utility non avevano modo di identificare gli obiettivi migliori, quelli che avevano più da guadagnare dal programma.

Ora, gli strumenti di intelligenza artificiale hanno risolto il problema. I sensori intelligenti collegati alle abitazioni domestiche forniscono dati dettagliati, anche a livello di elettrodomestici, su come e quanta energia consumano. Grazie a questa intuizione, le società di servizi pubblici sanno esattamente a quali consumatori rivolgersi, senza che i consumatori dicano loro nulla.

Taglio delle emissioni

Gli Stati Uniti ritireranno gran parte della loro capacità di generazione di carbone entro il 2025. Molte utility hanno anche pianificato di ridurre, o addirittura eliminare, le emissioni di carbonio entro il 2050. Sebbene la decarbonizzazione sia un imperativo, la sua economia è piuttosto impegnativa a livelli più alti. L’opinione è che i fornitori di servizi pubblici saranno in grado di ridurre la maggior parte delle emissioni con le tecnologie attuali e lievi investimenti aggiuntivi. Tuttavia, oltre a ciò, incontreranno rendimenti decrescenti dalle risorse rinnovabili, il che renderà molto costosa la sostituzione dei combustibili fossili.

Anche l’integrazione delle risorse energetiche distribuite (DER), come l’energia solare, eolica e idroelettrica, nella rete è una sfida operativa. Poiché il potere ora scorre in entrambe le direzioni, è soggetto a variabilità. Gli studi dimostrano che i fornitori sono molto preoccupati per la qualità dell’energia, il backfeed e gli sbalzi di tensione nel caso delle fonti di energia rinnovabile.

La buona notizia è che con l’introduzione di un numero maggiore di DER nella rete, le utility non solo vedono diminuire le proprie emissioni, ma traggono anche altri vantaggi, come minori perdite di sistema e domanda più stabile. L’implementazione di strategie di intelligence sulla distribuzione e altre tecnologie digitali migliora la visibilità e il controllo dei DER da parte delle utility e consente loro di realizzare il loro pieno potenziale. Le aziende energetiche possono ridurre ulteriormente le emissioni di gas serra utilizzando soluzioni di intelligenza artificiale per monitorare e controllare le perdite da gasdotti e apparecchiature.

Miglioramento della risposta, della resilienza, dell’affidabilità e delle prestazioni della rete

La dipendenza dall’IA aumenterà costantemente man mano che la generazione e la trasmissione di energia passano nelle mani di un complesso sistema di microgrid, impianti solari domestici, batterie e parchi eolici. Una stima afferma che 36 milioni di dispositivi, inclusi veicoli elettrici, pannelli solari e batterie, verranno aggiunti alla rete in Europa entro tre anni. A quel tempo, il ruolo principale di un’utilità centrale sarà quello di bilanciare finemente la rete per evitare che si rompa. Ciò sarà possibile solo con l’IA.

Una soluzione di intelligenza artificiale può orchestrare le varie parti della rete in modo tale che l’elettricità in eccesso che viene inviata alla rete o immagazzinata per dopo da milioni di DER venga indirizzata dove è necessaria, quando è necessaria (in tempo reale o quasi Quello). Inoltre, l’IA può elaborare i dati della griglia per fare previsioni in pochi secondi, per rendere il sistema reattivo, resiliente e affidabile. Ecco un esempio reale: in un parco eolico, gli operatori hanno sfruttato il software AI per monitorare i dati e avvisarli tempestivamente di anomalie; Ciò ha permesso loro di riparare turbine, generatori e altre apparecchiature prima che si guastassero.

Una combinazione di cloud computing, intelligenza artificiale e analisi sarà indispensabile per il funzionamento ininterrotto della rete del futuro. Anche i gemelli digitali, repliche virtuali di sistemi fisici, trovano ampia applicazione nel ciclo di vita delle risorse energetiche. Ad esempio, le aziende energetiche e di servizi pubblici possono creare un gemello digitale di una rete pianificata per simulare vari scenari e capire come risponde prima di costruirla fisicamente.

Molti dei recenti guasti al sistema elettrico negli Stati Uniti si sono verificati a causa dell’incapacità della rete di far fronte all’aumento delle temperature. Ad esempio, quando le temperature sono salite a 115 °C a Portland, nell’Oregon, la scorsa estate, i cavi di alimentazione si sono sciolti, lasciando migliaia di persone all’oscuro. Esattamente nello stesso momento, anche New York City ha dovuto affrontare un’interruzione di corrente legata al calore, ma di tipo diverso: la rete semplicemente non è stata in grado di soddisfare il picco della domanda di energia poiché i newyorkesi soffrivano di condizioni afose.

Con gli eventi climatici estremi, dalle ondate di calore agli uragani alle tempeste invernali, in rapido e furioso, le utility devono tenere conto della preparazione alle catastrofi nella pianificazione della domanda, nella creazione di infrastrutture, nella manutenzione delle risorse e in ogni altra area operativa.

In passato, la pianificazione richiedeva a un team di pianificatori, progettisti e ingegneri di raccogliere manualmente i dati durante le ispezioni sul campo e di combinarli con le informazioni passate, per estrapolare domanda futura, capacità della rete, carico di picco ecc. Il rischio di un evento climatico estremo faceva raramente, se non mai, parte dell’esercizio. Oggi, deve essere messo in cima all’agenda.

Stimare quale parte del sistema di generazione e trasmissione di energia sarà colpita dalle condizioni meteorologiche e quanto sia difficile da fare manualmente è incredibilmente complesso. L’alternativa, che consiste nel costruire qualcosa sulla base di ipotesi, può essere imprecisa, costosa o molto probabilmente entrambe le cose. Un gemello digitale mette a tacere tutti questi problemi. Il personale delle società di servizi pubblici può testare ipotesi, prevedere eventi e modellare scenari in modo iterativo fino a quando non sono soddisfatti, prima di costruire. Una volta che il sistema è attivo e funzionante, il gemello digitale continua a raccogliere dati da sensori e apparecchiature intelligenti per fornire una vista in tempo reale della rete. Questo può fare la differenza per la sua resilienza e le sue prestazioni di fronte al cambiamento climatico.

Con l’aumento della digitalizzazione aumenta il rischio di sicurezza informatica. Il settore energetico ha subito diversi attacchi, con ben il 42% delle imprese bersaglio di phishing. I ricordi di una precedente crisi in Ucraina, quando la sua rete elettrica è stata violata alcuni anni fa, sono un avvertimento a non prendere alla leggera la sicurezza informatica. Le utility dovrebbero investire in strumenti di crittografia dell’IA, insieme a videosorveglianza e altre tecnologie digitali per proteggere le proprie risorse e processi da un capo all’altro.

Think-tank, Electric Power Research Institute, sta esplorando l’utilizzo di droni per ispezionare le infrastrutture di trasmissione e distribuzione. Il software AI può analizzare rapidamente le immagini catturate dai droni, per individuare eventuali pericoli; Questo non è solo più efficiente, ma anche molto più sicuro dell’impiego di personale sul campo.

Il cambiamento climatico è una delle maggiori minacce che gli esseri umani abbiano mai affrontato. Sta inoltre subendo un enorme tributo all’industria dell’energia e dei servizi pubblici. Le utility devono imparare rapidamente a far fronte agli eventi meteorologici che diventano sempre più frequenti e anche più feroci. La preparazione alle catastrofi è importante, ma è principalmente un tipo di strategia reattiva e di controllo dei danni. I fornitori devono anche prevenire tali eventi in futuro. Ciò significa una lunga e dura battaglia contro il cambiamento climatico.

Fortunatamente, le società di servizi pubblici hanno un potente alleato nella tecnologia digitale, in particolare l’IA. L’IA può aiutare le utility a resistere meglio alle calamità e a riprendersi più velocemente; Oltre a ciò, le sue intuizioni possono guidare le utility su come ridurre il consumo di combustibili fossili (e quindi le emissioni di gas serra) e facilitare l’integrazione delle fonti di energia rinnovabile con le reti esistenti. L’intelligenza artificiale non solo può aiutare a proteggere la rete, ma può anche consentire la sua trasformazione per supportare un flusso di energia bidirezionale per ogni punto di servizio, accelerando così l’ascesa di un “prosumer”. Un prosumer è qualsiasi cliente di energia che produce energia e la consuma. In effetti, l’IA può effettivamente aiutare le utility a concentrarsi sul giusto insieme di consumatori che possono fare la differenza nell’equazione domanda/offerta.

Leave a Comment