Il Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) è un algoritmo che permette di monitorare i consumi energetici di un’abitazione o di un edificio in modo non invasivo, ovvero senza la necessità di installare sensori su ogni singolo dispositivo elettrico.
Questa tecnologia, sviluppata negli ultimi anni, ha l’obiettivo di fornire informazioni dettagliate sui consumi energetici, al fine di promuovere un uso più efficiente dell’energia e ridurre gli sprechi.
In questo articolo, analizzeremo il funzionamento di un algoritmo di NILM e di Digiwatt.
Principi di base del NILM
Il principio di base del NILM consiste nell’analisi delle variazioni di tensione e corrente che si verificano all’interno di un impianto elettrico quando i dispositivi connessi vengono accesi o spenti. Ogni dispositivo elettrico ha infatti un “profilo” di consumo caratteristico, che può essere identificato attraverso l’analisi delle sue “firme” di tensione e corrente.
L’algoritmo di NILM è in grado di riconoscere queste firme e di attribuirle ai singoli dispositivi, permettendo così di monitorare i consumi energetici in modo non invasivo.
Fasi di funzionamento del NILM
Il funzionamento di un algoritmo di NILM può essere suddiviso in tre fasi principali: acquisizione dei dati, elaborazione dei dati e identificazione dei dispositivi.
Acquisizione dei dati: in questa fase, un dispositivo di misura (spesso chiamato “smart meter”) rileva i valori di tensione e corrente all’interno dell’impianto elettrico, con una frequenza di campionamento che può variare da pochi Hz a diverse kHz. I dati raccolti vengono poi trasmessi a un sistema di elaborazione, che può essere un computer, un server o un dispositivo dedicato.
Elaborazione dei dati: il sistema di elaborazione riceve i dati di tensione e corrente e li analizza per individuare le variazioni significative che corrispondono all’accensione o allo spegnimento dei dispositivi elettrici. Questa analisi può essere effettuata utilizzando diverse tecniche più o meno complesse, tra cui la trasformata di Fourier, la trasformata wavelet o l’analisi delle componenti principali (PCA). Oppure attraverso sofisticati algoritmi di machine learning e di intelligenza artificiale. L’obiettivo è quello di estrarre le “firme” di tensione e corrente associate ai singoli dispositivi, che verranno poi utilizzate per l’identificazione.
Identificazione dei dispositivi: una volta estratte le firme di tensione e corrente, l’algoritmo di NILM le confronta con un database di profili di consumo noti, al fine di attribuirle ai singoli dispositivi elettrici. Questa fase può essere effettuata utilizzando diversi metodi, tra cui l’apprendimento automatico (machine learning), la classificazione basata su regole o la correlazione tra firme.
Una volta identificati i dispositivi, l’algoritmo è in grado di fornire informazioni dettagliate sui consumi energetici, suddivisi per singolo dispositivo e per periodo di tempo.
Potenzialità applicative del NILM
Le informazioni fornite da un algoritmo di NILM possono essere utilizzate per diverse finalità, tra cui:
- Monitoraggio dei consumi energetici: il NILM permette di avere un quadro dettagliato dei consumi energetici di un’abitazione o di un edificio, suddivisi per singolo dispositivo e per periodo di tempo. Questo può essere utile per individuare gli sprechi e promuovere un uso più efficiente dell’energia.
- Diagnostica e manutenzione: l’analisi delle firme di tensione e corrente può rivelare anomalie nel funzionamento dei dispositivi elettrici, consentendo di effettuare interventi di manutenzione preventiva e ridurre i costi associati ai guasti.
- Gestione dell’energia: il NILM può essere integrato in sistemi di gestione dell’energia per ottimizzare l’uso delle risorse energetiche, ad esempio attraverso la programmazione degli elettrodomestici in base ai prezzi dell’energia o alla disponibilità di energia rinnovabile.
- Sensibilizzazione dei consumatori: il monitoraggio dei consumi energetici può essere utilizzato per sensibilizzare i consumatori sull’importanza dell’efficienza energetica e promuovere comportamenti più sostenibili.
Riflessioni finali
Il Non Intrusive Load Monitoring rappresenta una tecnologia molto utile per il monitoraggio intelligente dei consumi energetici, con potenzialità applicative in diversi ambiti rappresentando un importante passo avanti verso un uso più sostenibile e consapevole dell’energia.
