Orchestrazione di servizi virtualizzati su infrastruttura Fog/Edge/Cloud computing per applicazioni Smart Grid in sistemi elettro-energetici di potenza. = Orchestration of virtualized services on Fog/Edge/Cloud computing infrastructure for Smart Grid applications in electro-energy power systems.

L'attuale disponibilità di fonti energetiche rinnovabili e alternative, quali l'eolico o il solare, abilita l'aumento delle quote di generazione di energia elettrica decentralizzata, determinando nuovi scenari e sfide per i convenzionali sistemi elettro-energetici di potenza. Pertanto, gli operatori che gestiscono trasmissione e distribuzione di potenza necessitano di nuove tecnologie emergenti tali da garantire controllo affidabile, efficienza, stabilità e sicurezza dell'intero sistema elettro-energetico, ottenibili mediante l'uso di tecnologie ICT su larga scala. Il paradigma gerarchico Fog/Edge/Cloud (FEC) computing introdotto dal mondo ICT rappresenta una possibile soluzione nelle reti elettriche intelligenti di prossima generazione, fornendo una innovativa e ragionevole implementazione affidabile, scalabile e sicura per i futuri sistemi di alimentazione denominati Smart Grid (SG). Le SG sono visibili come nuove reti elettriche in cui i processi di gestione e distribuzione dell'elettricità sono progettati digitalmente per controllare, monitorare e proteggere, ottimizzandoli automaticamente in modo adattivo e in tempo reale, i flussi bidirezionali sia di energia che di informazioni tra i fornitori di servizi e i consumatori, consentendo così non solo l'integrazione delle risorse energetiche "green" nel sistema di distribuzione dell'energia elettrica ma, soprattutto, l'equilibrio dinamico tra offerta e domanda di potenza. Questo lavoro di tesi fornisce una panoramica iniziale dell'approccio di elaborazione FEC applicato al dominio specifico della rete elettrica, concentrandosi particolarmente sulle piattaforme Fog/Edge basate su tecnologie di virtualizzazione e orchestrazione. L'obiettivo principale è spostare le risorse di elaborazione ai margini della rete, in prossimità dei luoghi in cui i dati vengono generati e utilizzati. Grazie alle loro caratteristiche in termini di agilità, basse latenze di comunicazione, minor consumo di larghezza di banda e migliore sicurezza, tali piattaforme potrebbero agevolare lo sviluppo e l'implementazione di varie applicazioni e servizi di nuova generazione, favorirne la rapida implementazione (anche automatizzata), l'aggiunta e l'aggiornamento a costi convenienti, indipendentemente dalla presenza di hardware fisico dedicato. Le suddette caratteristiche di Fog/Edge computing potrebbero rivelarsi estremamente interessanti e rilevanti in ambienti come le reti elettriche, caratterizzati da un'architettura hardware/software fortemente distribuita, una distribuzione geografica diffusa e requisiti di sicurezza e resilienza molto elevati. Questa attività di ricerca è stata finalizzata alla progettazione/implementazione preliminare e alla validazione delle tecnologie Fog/Edge/Cloud computing in ambiente "power grid", valutandone i vantaggi (e gli eventuali svantaggi) rispetto all'approccio "tradizionale" basato su apparati hardware dedicati. Le tecnologie presentate sono state validate analizzando alcuni servizi software particolarmente significativi per la rete elettrica, inclusa la valutazione di alcuni KPI (Key Performance Indicators) in casi d'uso reali, fornendo quindi un'indicazione preliminare circa l'adeguatezza delle tecnologie di cui sopra quando adottate nello scenario Smart Grid.