Il primo consulente energetico personale realmente smart

Ned
Il primo consulente energetico
personale realmente smart
www.midorisrl.eu
La storia di Midori
Novembre
2011
Midori nasce nell’Incubatore delle Imprese Innovative del Politecnico di Torino
RePower
Iren
Enersaving
Think4Social
Midori si trasforma da
progetto ad azienda grazie
alla fiducia ottenuta da
RePower, multinazionale
nel settore dell’energia, il
nostro cliente 0
Nel 2014 Midori partecipa ad
una call H2020 insieme ad
Iren ed altre aziende
proponendo la soluzione Ned
all’interno del progetto
FlexMeter e ottiene il
finanziamento
Nel 2014 Midori e altri
due partner creano
Enersaving, un progetto
nato per promuovere la
piattaforma Kiui ai
comuni aderenti al Patto
dei Sindaci
A maggio del 2015 Ned
vince un primo grant del
bando Think4Social
promosso dalla Fondazione
Vodafone per l’impatto
sociale della soluzione
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I bisogni del mercato
•
L’aumento della domanda e del costo di energia nel settore residenziale, destinati a
crescere nel prossimo decennio, hanno ampliato la necessità di strumenti per il
controllo e la riduzione degli sprechi di energia. [AEEG]
•
Il mercato di riferimento è quello delle tecnologie e strumenti per l’efficienza
energetica, che è parte del più vasto mercato della Building Automation. Sistemi per il
monitoring dell’energia esprimeranno in Europa una quota tra il 9% e il 12% di
penetrazione del mercato al 2020, per un volume di affari tra 0,63Mld€ e 0,76Mld€.
[Enel]
•
Solo in Italia l’adozione di soluzioni per l’efficientamento comportamentale può
portare ad un risparmio di oltre 0,25Mld€ per i consumatori. [Opower]
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Le risposte del mercato oggi
Ci sono molte soluzioni antagoniste sul mercato per il monitoring dei consumi e che si dividono
in due categorie. Nessuna di loro, comunque, offre servizi avanzati di gestione dei carichi elettrici
per massimizzare l’autoconsumo dell’energia fornita da impianti PV
Soluzioni composte da smart plug da
collegare ad ogni dispositivo, costose ed
invasive. In una casa di 80 m2 ne servono
circa 10 per misurare i principali dispositivi
con una spesa totale di circa 600€
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Soluzioni basate sulla sola misura del
consumo aggregato al contatore con uno
scarso valore aggiunto perchè
l’informazione sul consumo è sempre
aggregata
Il primo consulente energetico realmente smart
Ned è un sistema di monitoring dei consumi e delle attività dei dispositivi elettrici presenti in un
appartamento, basato sulla tecnologia NIALM* e composto da su un solo semplice strumento di
misura connesso al contatore domestico e un’App per smartphone.
Avere un solo
punto di misura
permetterà di
mantenere costi
contenuti
Nessuna complessa
fase di set-up
iniziale è richiesta
all’utente
*Not-Intrusive Appliance Load Monitoring
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È semplice da
installare senza la
necessità di un
intervento da parte
di un professionista
I servizi offerti da
Ned sono del tutto
nuovi e mai visti
prima.
Non chiamatelo
smart meter!
Misura
della
potenza
NedPoint calcola ed
invia in cloud
potenza istantanea
attiva e reattiva del
carico aggregato al
contatore misurando
corrente e tensione a
1 Hz
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Event
Detection
La prima fase
dell’algoritmo di Ned
riguarda il
riconoscimento dei
transitori elettrici, le
vere impronte digitali
dei dispositivi
Feature
Extraction
Per ogni evento
transitorio,
l’algoritmo estrae dei
parametri (o
signatures) attraverso
tecniche di signal
processing
Labeling
Ned confronta le
signatures degli
eventi transitori
catturati
dall’algoritmo di
Event Detection con
dei modelli di
riferimento
Energy
Estimation
L’energia stimata
associata ai vari
dispositivi viene
visualizzata attraverso
una semplice App
assieme ai servizi
offerti da Ned
Misura
della
potenza
NedPoint calcola ed
invia in cloud
potenza istantanea
attiva e reattiva del
carico aggregato al
contatore misurando
corrente e tensione a
1 Hz
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Event
Detection
Feature
Extraction
Labeling
Energy
Estimation
NedPoint è un semplice strumento
di misura di corrente e tensione
istantanee, campionate ad 1 Hz,
collegato al contatore o al quadro
elettrico per mezzo di una pinza
amperometrica e di un connettore
semplice da installare per acquisire
la tensione. Attraverso i dati
misurati, NedPoint calcola i valori
istantanei di potenza attiva e
reattiva che vengono inviati sui
nostri server attraverso il router
domestico, connesso in WiFi.
Ad ottobre 2015 il primo prototipo
sarà pronto!
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Le misure
NedPoint ha bisogno di misurare i valori di corrente e tensione istantanee al
contatore domestico, campionati alla frequenza di 1Hz, per calcolare i valori di
potenza attiva e reattiva
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Misura della
corrente
Una semplice mini pinza amperometrica è in
grado di acquisire la corrente istantanea a valle
del contatore elettrico
Misura della
tensione
La tensione istantanea è misurata attraverso una
coppia di connettori facilmente installabili. Non è
richiesto alcun intervento all’impianto elettrico
Misura
della
potenza
Event
Detection
La prima fase
dell’algoritmo di Ned
riguarda il
riconoscimento dei
transitori elettrici, le
vere impronte digitali
dei dispositivi
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Feature
Extraction
Labeling
Energy
Estimation
Event Detection
•
•
•
L’analisi di Ned parte dal riconoscimento della presenza di eventi elettrici
transitori
Si definisce un evento transitorio il cambio del livello di potenza assorbita,
tipicamente di breve durata e con un’ampia dinamica. L’algoritmo di Event
Detection è in grado di riconoscere ed isolare gli eventi transitori che
compaiono nel tracciato misurato da NedPoint. Gli eventi transitori sono
suddivisi in
– eventi transitori di ON se il salto in potenza è positivo
– eventi transitori di OFF se il salto in potenza è negativo
Si definisce uno stato stazionario lo stato operativo di un dispositivo elettrico a
cui è associato un consumo (quasi) costante o, in altre parole, lo stato operativo
tra un evento transitorio di ON e uno di OFF
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stato transitorio di OFF
stato transitorio di ON
stato stazionario
Misura
della
potenza
Event
Detection
Feature
Extraction
Per ogni evento
transitorio,
l’algoritmo estrae dei
parametri (o
signatures) attraverso
tecniche di signal
processing
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Labeling
Energy
Estimation
Feature Extraction
•
•
Una volta identificato un evento transitorio attraverso l’algoritmo di
Event Detection, Ned lo analizza estraendo alcuni parametri (o
signatures)
Si definisce come signature un parametro calcolabile dall’analisi del
tracciato del consumo aggregato. Un insieme di signatures (o
signaures pattern) descrive univocamente la natura di quell’evento e il
dispositivo che l’ha generato. Tra le signature che possono essere
calcolate esiste una classificazione tra
– steady-state signatures che descrivono l’incremento o il decremento di
potenza attiva assorbita o potenza reattiva generata da un certo stato
operativo
– transient signatures che descrivono il comportamento dei transitori elettrici
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Transient Signatures
Alcuni esempi di transient signatures sono
–
–
–
la misura degli impulsi di corrente attraverso
parametri geometrici come la durata
dell’impulso e l’ampiezza;
la valutazione della forma dell’impulso
attraverso l’analisi della rapidità di salita e di
discesa dei fronti nei transitori e il rapporto tra
la potenza di picco e la potenza assorbita
durante lo stato stazionario;
l’analisi sulla sequenza e la ripetibilità di
transitori che descrivono uno stato operativo
all’interno di un ciclo, come le varie fasi di
riscaldamento e gli stati legati alla rotazione del
cestello durante un ciclo di lavaggio di una
lavabiancheria.
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Misura
della
potenza
Event
Detection
Feature
Extraction
Labeling
Ned confronta le
signatures degli
eventi transitori
catturati
dall’algoritmo di
Event Detection con
dei modelli di
riferimento
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Energy
Estimation
Labeling
•
L’algoritmo di Labeling associa ad ogni transitorio elettrico un’etichetta
che identifica la tipologia dell’evento descritto da quel transitorio e il
dispositivo che l’ha generato
•
Le etichette vengono assegnate attraverso un controllo a massima
verosimiglianza delle signatures estratte dall’algoritmo di Feature
Extraction con le signatures analizzate offline per ogni evento di ogni
dispositivo preso in esame
•
Oltre ad etichettare ogni transitorio, l’algoritmo di Labeling identifica il
momento esatto in cui esso si verifica
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Misura
della
potenza
Event
Detection
Feature
Extraction
Labeling
Energy
Estimation
L’energia stimata
associata ai vari
dispositivi viene
visualizzata attraverso
una semplice App
assieme ai servizi
offerti da Ned
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n with the NIALM approach, we can now estimate the energy consumption of the individ
vices in our investigation list that in turn could provide us with an itemized insight of th
rgy consumption contribution.
Energy Estimation
Il fine ultimo di Ned è la stima dell’energia assorbita dai dispositivi presi
ce the operational
in esame activities of the target appliances are detected and identified by us
proposed
NIALM algorithms,
theirinenergy
be simply
computed
• Conoscendo
il momento
cui si estimation
verificano can
i transitori
elettrici
e gli by tak
eventi
ad essi Ned
stima
il consumo
dall’i-esimo
On-O↵ time
andassociati
the steady-state
power
of each
operationassorbito
using Equation
9.
dispositivo attraverso la seguente formula
•
Ei =
K
X
Pss (tof fk
tonk )
k=1
ere Pss is dove
the average
state
power,media
i refersassorbita
to appliance
indicates
Pss è ilsteady
livello di
potenza
tra lanumber,
k-esima K
coppia
di the nu
of identified
paired
eventson-off,
and tofKf indica
and tonil are
the on/o↵
timesdiofeventi
each operation
eventi
transitori
numero
di coppie
transitori cycle.
dispositivo
e ton12,13,
e toff rappresentano
istanti
tance the associati
tabulatedall’i-esimo
results shown
in Table
and 14 indicateglithe
ton , intofcui
f , tcycle ,
si verificano l’evento transitorio di on e quello di off
d estimated
energy of each detected events for appliances.
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L’energia stimata da Ned è
l’area del rettangolo
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La magia di Ned
Ned sarà in grado di riconoscere le
attività dei dispositivi elettrici e di
notificarne l’avvio e lo spegnimento.
Qui accanto è possibile vedere un
esempio di detection eseguita dagli
algoritmi di Ned su una misura
effettuata in un appartamento (in rosso
la potenza attiva, in blu la potenza
reattiva). È possibile notare come Ned
sappia etichettare le attività con
notevole precisione: questo permetterà
di imparare le abitudini di consumo
domestiche e prevederle nel breve
periodo.
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Ancora un po’ di magia
Ned non sarà in grado solo di
riconoscere i momenti di attività
dei dispositivi, ma calcolerà il
consumo associato ad ogni
dispositivo preso in esame. Qui
accanto ci sono due esempi: in
alto il riconoscimento fatto da Ned
dei cicli di un frigorifero (in rosso)
sovrapposti al consumo aggregato
(in blu), mentre in basso l’intero
ciclo di una lavatrice (in rosa) è
stato ricostruito da Ned a partire
dalla misura dell’energia aggregata
(in blu).
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L’APP DI NED
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L’offerta
L’offerta di Ned si divide in due servizi. Ned Base e Ned Premium.
Ned Base
Ned Base include tutte le funzionalità
avanzate di notifiche e messaggistica. Dopo
una breve fase di training trasparente per
l’utente, Ned è in grado di riconoscere
automaticamente l’attività e l’energia
assorbita dei dispositivi con una potenza
impiegata di almeno 100W e con il passare
del tempo imparerà sempre di più le
abitudini delle persone, diventando un vero
consulente energetico personale.
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Ned Premium
Ned Premium aggiungerà a Ned Base
importanti novità per coloro che hanno
installato un impianto fotovoltaico
domestico. Ned Premium sarà in grado di
effettuare una previsione accurata della
produzione energetica del PV e segnalare in
anticipo le azioni da compiere per poter
massimizzare la quota di autoconsumo. In
questo modo si potrà sfruttare al meglio
una fonte energetica gratuita e pulita.
Le features di Ned Base
Controlla in ogni
momento quanto
consumano i tuoi
dispositivi e quanto
stai spendendo per
alimentarli
Ned può capire se i
tuoi dispositivi sono
inefficienti e mostrarti
quanto risparmieresti
se li sostituissi con
modelli che
consumano meno
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Ognuno di noi vive
all’interno di comunità
attive e che cambiano
ogni giorno. Per questo
motivo Ned metterà
sempre a confronto le
tue abitudini e i tuoi
consumi con quelli dei
tuoi vicini e da loro
potrai imparare molto
su come consumare di
meno senza alterare il
tuo stile di vita
Nelle prime 2-3 settimane dopo l’installazione, Ned
avrà bisogno del tuo aiuto per essere certo di riuscire
a riconoscere tutti i dispositivi più importanti di casa
tua. Quando Ned te lo chiederà, fagli sapere quali
dispositivi hai usato
Attraverso un sistema
di notifiche istantanee,
Ned può avvisarti
praticamente di tutto
ciò che sta accadendo
in casa tua
Ned ti invierà dei
messaggi nei quali
troverai, tra le altre
cose, il resoconto dei
tuoi consumi nel mese
precedente
Notifiche
*
Ciao Christian
20/9/2015
13:31
La lav atrice si è accesa.
Vuoi che ti avvisi quando
avrà finito?
si
I panni sono asciutti! Mi
dispiace, ma ora devi stirarli :(
no
I tuoi consumi dal 1/9
50€
250KWh
20% più di Agosto
La lav astoviglie si è accesa. Ti
dirò quando termina.
30% più di Agosto
Frigo: 10€ (50kWh)
30% più di Agosto
…
“Ho scoperto che 10 minuti fa hai avviato la lavatrice: rimanda
il lavaggio dopo le 19 e risparmierai 50cent€. Non ti convince?
Se lo fai tutte le volte fino a fine anno risparmierai 100€!”
…
“Fai attenzione! La TV è accesa da più di 5 ore.”
…
Attenzione! Stai per superare
la
potenza
contrattuale
massima consentita
I tuoi dispositivi dal 1/9
Boiler: 15€ (75kWh)
“La lavatrice ha concluso. Ritira i panni.”
…
“Il forno si è spento. Non hai fame?”
Dal 1/9 hai consumato più
energia della media delle
famiglie di Torino
…
“Mmm, ho appena scoperto che il tuo frigo ti fa sprecare molti
soldi ed energia. Nella sezione Consigli ci sono delle proposte
per te”
…
“Se continui così a fine mese avrai consumato il 20% in più di
Agosto”
…
“Hey, cosa hai usato tra le 10 e le 11.30? Lavastoviglie o
asciugatrice?”
…
*il mockup dell’App si riferisce alla versione beta e non include tutti i servizi di Ned
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“Sai quanta energia hai speso per asciugarti i capelli 20 minuti
fa? Quella necessaria per cucinare 50 pizze!”
Messaggi
Consumi aggiornati
al 20/9/2015 alle 13:01
Il tuo boiler dal 1/9
15€
75KWh
30% più di Agosto
30% più della tua media
come la media a Torino
50% più del modello migliore
Il tuo frigo dal 1/9
10€
50KWh
30% più di Agosto
come la tua media
30% in meno della media a Torino
60% più del modello migliore
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Congratulazioni! Ora sei
un consumatore esperto :)
Leggi di più…
Buone notizie! Ned ha già
riconosciuto
5
nuovi
dispositivi. Leggi di più…
Quest’inverno hai speso 45€
(225kWh) per l’asciugatrice, il
20% in più dell’inverno 2014.
Ad Agosto hai usato il phon
20 volte in più dell’Agosto
2014.
…
“Ad Agosto hai consumato 360kWh, 30kWh più di
Luglio”
…
“Il mese scorso hai usato la lavatrice 33 volte, 5 in più
rispetto a Luglio”
…
“Grande! Ad Agosto hai raggiunto il consumo minimo
da quando Ned è stato installato”
…
“Quest’estate hai speso 50€ (250kWh) per il
condizionatore, il 40%”in più dell’estate scorsa”
…
“Congratulazioni! Ned ha riconosciuto tutti i tuoi
dispositivi. Ora inizierà a tenere d’occhio i tuoi
consumi”
…
“A Marzo il costo dell’energia è cresciuto del 10%
circa, da 0,22cent€/kWh a 0,24kWh/kWh”
La roadmap di Ned
Conclusione dell’analisi
degli algoritmi e
realizzazione di un
simulatore
Avvio di una tesi di ricerca
per lo studio del NIALM
per il progetto Ned
9/2014
5/2015
3/2015
3/2013
Ned è stato scelto da Iren
come parte del progetto
FlexMeter vincitore di una call
H2020
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Prototipazione di
NedPoint e avvio della
fase di test e validazione
1/2016
10/2015
Il progetto Ned ha vinto il
finanziamento
Think4social di Vodafone
Lancio di Ned Base in
versione beta sul
mercato!!
Riconoscimenti
•
Nel corso del 2014 Ned è entrato a far parte della proposta di progetto FlexMeter, che è risultata
vincitrice nella call H2020-LCE-2014-3; in questo progetto Midori è subcontractor del Gruppo
Iren, uno dei partner della cordata che conta, tra gli altri, il Politecnico di Torino, Telecom Italia e
Siemens.
•
A Novembre del 2014 il progetto Ned si è classificato terzo nello Smart Home Hackathon
(http://www.i3p.it/Smart_Home_Hackathon), un concorso di idee d'impresa e di prototipazione
veloce promosso dall'Associazione Energy@home e ospitato e sponsorizzato dall'incubatore I3P
del Politecnico di Torino.
•
A Maggio del 2015 Ned è stato selezionato tra le dieci migliori idee, nell’ambito del concorso
Think4Social promosso dalla Fondazione Vodafone, all’interno del più ampio progetto Energy
Wise Communities. È stato concesso un primo grant di finanziamento per l’impatto sociale che
Ned porterà tra i cittadini che faranno uso di questo strumento per accrescere l’educazione al
risparmio energetico (http://fondazionevodafone.thinkforsocial.it/?p=9092)
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Contatti
Via Pier Carlo Boggio 59, Torino
Christian Camarda – 3473051112
CEO e Responsabile R&D
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Valeria Ferro – 3288664187
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