Perché questo argomento è importante
Un approvvigionamento elettrico affidabile richiede una solida infrastruttura di rete. Per questo motivo la valutazione continua della salute degli impianti («Asset Health») sta diventando sempre più importante. I sensori IoT forniscono dati precisi in tempo reale per la gestione predittiva degli impianti e consentono di ottimizzare i processi operativi, ad esempio utilizzando i dati meteorologici locali per una gestione più efficiente e sicura della rete.
Progetto
La sfida
La rete svizzera di trasmissione è la spina dorsale del nostro approvvigionamento elettrico, ma molti impianti risalgono agli anni ’60. Mentre Swissgrid amplia e rafforza la rete nel contesto della transizione energetica, gli impianti esistenti devono essere modernizzati e sottoposti a regolare manutenzione in parallelo (rete del futuro).
L’usura, le condizioni meteorologiche estreme e i cambiamenti climatici, come la dissoluzione del permafrost, le frane e le colate detritiche, mettono a dura prova la statica dei 12 000 piloni. Per ridurre al minimo i danni non rilevati e il rischio di guasti, il monitoraggio delle condizioni in tempo reale sta diventando sempre più importante.
Mentre per le sottostazioni sono già disponibili dati di misurazione completi, la situazione dei dati per la rete di linee, lunga 6700 chilometri, è stata finora frammentaria.
Approccio risolutivo
È qui che entra in gioco il progetto di innovazione «Pylonian», lanciato nel 2022: con l’aiuto di sensori IoT (Internet of Things) collegati, sono stati registrati e analizzati 24 ore su 24 dati precisi sullo stato di 20 tralicci selezionati. L’obiettivo di questo Proof of Concept (PoC) era quello di testare le sfide e i vantaggi dei sensori IoT nella pratica e di preparare il rollout della tecnologia per un uso su larga scala. Il monitoraggio continuo offre il vantaggio di rilevare tempestivamente i danni strutturali e di pianificare per tempo gli interventi di manutenzione necessari, aumentando così la disponibilità degli impianti.
Lo sviluppo è stato pianificato in quattro fasi:
Pylonian
In un primo Proof of Concept (PoC), Swissgrid ha sviluppato una soluzione end-to-end per testare nella pratica le sfide e i vantaggi della tecnologia dei sensori IoT. A tal fine, 20 piloni d’elettrodotti selezionati sono stati dotati di sensori, ad esempio per le vibrazioni, l’inclinazione o i dati meteorologici.
Parallelamente all’installazione, il team ha sperimentato anche su linee non alimentate per comprendere meglio i modelli di dati tipici. Il risultato è una dashboard cloud produttiva, in uso dall’agosto 2022, che traduce i dati grezzi dei sensori in informazioni utilizzabili per la manutenzione: gli algoritmi filtrano le normali oscillazioni e allertano gli specialisti solo in caso di vere anomalie. Il PoC costituisce la base per la decisione sull’uso su larga scala della tecnologia.
Sensorian – Piattaforma IT per sensori IoT
Il progetto di follow-up Sensorian si è posto un obiettivo ambizioso: tutti i tipi di dati IoT devono essere raggruppati in una piattaforma dati centrale e resi utilizzabili dagli analisti. La soluzione informatica così progettata è servita come modello per l’integrazione dei sensori per il Dynamic Line Rating per il monitoraggio dei cavi sotterranei dal 2024.
Nell’ambito di questi progetti di innovazione, sono stati installati oltre 300 sensori su tralicci, 60 sensori su impianti di smistamento e circa 500 sensori per la misurazione di SF6 negli impianti di smistamento isolati in gas. In futuro, l’attenzione si concentrerà sull’ottimizzazione della visualizzazione dei dati e dell’accesso degli utenti. L’applicazione genera un ulteriore valore aggiunto per Swissgrid grazie all’ulteriore sviluppo del rilevamento delle anomalie e al maggiore scambio con altri gestori di infrastrutture critiche.
Vantaggi e risultati
I valori aggiunti più importanti a colpo d’occhio:
- Analisi permanente dello stato: la soluzione innovativa consente a Swissgrid di monitorare i propri impianti in modo completo. Monitorando i tralicci e le condizioni meteorologiche locali, si ottimizzano i processi di manutenzione esistenti e si evitano in modo proattivo i potenziali danni.
- Miglioramento della prevedibilità e della sensibilità: la soluzione IoT riconosce automaticamente i segni di usura. Prova di elevata sensibilità: sebbene dall’inizio del progetto non si siano verificati difetti critici sui piloni, i sensori hanno registrato un aumento dei valori di vibrazione chiaramente attribuibile ai lavori di perforazione di un cementificio vicino. Questa rilevazione conferma che il sistema è in grado di segnalare in modo affidabile le anomalie prima che diventino critiche.
- Connettività flessibile e hardware robusto: l’architettura non è limitata a una sola tecnologia. I sensori LoRa ad alta efficienza energetica con batterie da cinque anni di autonomia sono utilizzati per le linee aeree e per il monitoraggio del gas SF6, mentre i sensori nelle sottostazioni (ad es. interruttori e sezionatori) sono collegati tramite WiFi. La piattaforma è inoltre pronta per standard futuri come il 5G o il LoRa satellitare.
- Costruzione di conoscenze olistiche: il progetto rafforza il know-how interno su due livelli, da un lato nella gestione fisica dell’hardware IoT e dei protocolli di comunicazione sul campo, dall’altro nello sviluppo informatico. In questa categoria rientrano competenze in materia di monitoraggio, registrazione, avvisi, gestione degli apparecchi e visualizzazione in strumenti di business intelligence (dashboard).
Stato attuale del progetto/prospettive
Status Quo
- Un rollout di successo: quasi 1000 sensori sono online e forniscono dati in modo affidabile alla piattaforma dati centrale.
- Ampliamento: sono in corso i test e l’integrazione di altri tipi di sensori per coprire presso Swissgrid ulteriori casi d’uso, compresa l’estensione alle sottostazioni.
Focus della prossima fase di convalida biennale
- Data Science and Analytics: sviluppo di modelli predittivi («Predictive Maintenance») e analisi delle correlazioni con i dati meteorologici esterni per una valutazione precisa della «Asset Health».
- Ottimizzazione dei processi: utilizzo delle sinergie con i processi operativi esistenti, ad esempio l’integrazione delle stazioni meteorologiche per ottimizzare il Dynamic Line Rating (DLR), senza ricorrere a ulteriori risorse.
- Gestione degli stakeholder e sinergie: intenso scambio di conoscenze ed esperienze con i partner (FFS, gestori di reti di distribuzione e altri gestori di rete di trasmissione) per risolvere in modo più efficiente le sfide comuni e sfruttare le sinergie.
