mercoledì 12 dicembre 2018
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Raspberry Pi a bordo pista : Formula E

Formula E

Ne avete mai sentito parlare?

È un campionato mondiale di gare automobilistiche, moderno, appassionante, estremamente tecnologico, che si svolge in circuiti cittadini nelle più belle città del mondo, come Pechino, Berlino, Parigi, Londra, Hong Kong, Montecarlo, Città del Messico, New York….Da noi non è stato fino a ora molto popolare, ma dalla quarta stagione, ora agli inizi, è presente una tappa italiana (Roma, ad Aprile 2018) e un pilota italiano: Luca Filippi.

La copertura televisiva in Italia sarà garantita da Mediaset. La Ferrari ha dichiarato un suo chiaro interesse per entrate nel campionato (probabilmente con marchi come Maserati o Alfa Romeo), mentre altre dichiarazioni di ingresso nella Formula sono arrivate recentemente da costruttori quali BMW, Audi, Mercedes-Benz e Porsche, a dimostrare il crescente fermento e interesse attorno a questo campionato.

È stato fortemente voluto da Jean Todd, attuale presidente della Federazione Internazionale dell’Automobile, e vi sono impegnate, o vi sono state nelle scorse stagioni, le più grandi case automobilistiche mondiali, e grandi piloti, come i figli d’arte Nelson Piquet Junior (figlio del 3 volte campione iridato), e Nico Prost (figlio del 4 volte re della F1 Alan), poi Bruno Senna nipote di Ayrton, gli ex Toro Rosso Buemi e Vergne, l’ex Sauber Gutierrez, i piloti dell’Audi Le Mans Di Grassi e Duval, quelli della Toyota nella stessa categoria Sarrazin e Conway, oltre al driver della Ferrari GT Sam Bird..

Ma in cosa differisce quindi dalla Formula 1? Nel fatto che tutte le monoposto sono a emissioni zero, ricavando la loro spinta da un motore elettrico! I piloti devono tenere sotto controllo molti più parametri rispetto a una F1 “normale”, dosare la potenza, gestire le batterie. Invece di un rombo assordante, ci sono futuristici sibili, ma questo, a differenza di quanto si possa superficialmente pensare, non toglie nulla alla sportività, anzi, i sorpassi sono molti e spettacolari, e di certo non ci si annoia. Il pubblico può partecipare attivamente, assegnando un boost di 30kW aggiuntivi per pochi secondi ai piloti più votati su internet.

Non conta solo chi è il più veloce: a vincere è chi sa usare l’energia a disposizione in modo più “smart”.

Formula E

Ma qui non trattiamo argomenti sportivi o motoristici: perché vi sto raccontando questo?

Perché la Formula E, oltre a un campionato sportivo, è anche un immenso laboratorio, incentrato sull’innovazione, il futuro e l’eco-compatibilità. Chiudete gli occhi un secondo, riapriteli davanti a una gara di Formula E, e potreste essere tranquillamente nel 2028, mentre guardate il campionato di velocità più famoso del mondo…

Dalla tappa di New York 2017, dopo la competizione di Formula E, viene introdotta Roborace: il progetto di creare veicoli da gara a guida autonoma, senza pilota.

Oltre alla gara sportiva vera e propria, quindi, questo “circus” itinerante si porta dietro tutto un know-how di tecnologia non indifferente, vengono spostati una incredibile quantità di materiali e apparecchiature e viene montato e smontato un vero e proprio villaggio da qualche migliaio di persone (o da qualche decina di migliaia, contando il pubblico).

Un villaggio completamente alimentato da un mix di energia rinnovabile e convenzionale, ma L’obiettivo è trasformare i prossimi ePrix in eventi totalmente CO2 neutral, con una rete elettrica intelligente smartgrid, e con interventi che potenzialmente possono anche uscire dal circuito, per andare a creare illuminazione intelligente a LED delle strade limitrofe, posa di colonnine di ricarica per auto elettriche, diffusione dello Smart Metering per ottimizzare l’utilizzo dell’energia.

Raspberry Pi In Formula E? Si, con Enel

Si! Raspberry Pi, il nostro piccolo computer preferito, fa parte di questo mondo, di uno dei suoi aspetti più innovativi, grazie a una grande multinazionale che ha il cuore in Italia: Enel.

Enel è infatti Official Power Partner della Formula E. Uno dei compiti più importanti, lo Smart Metering, cioè il monitoraggio in tempo reale di tutti i consumi e dei generatori elettrici del circus (comprese le stazioni di ricarica delle batterie delle monoposto, dei bus elettrici per il pubblico, delle macchine per l’allestimento del circuito), è affidato a Raspberry Pi 3. Capirete che in un campionato che fa dell’energia e del suo trattamento intelligente la sua componente principale, non è un compito da poco.

Enel usa la stessa tecnologia che, scalata verso l’alto, può essere implementata in un quartiere, o a una intera città. Una idea di come è strutturata e come funziona questa rete intelligente si può avere visitando questo sito http://formulae.enel.com

L’Intervista

Sono andato a fare una chiacchierata con chi questo sistema lo ha pensato, ideato, realizzato, e lo fa funzionare in giro per il mondo. Il cuore intelligente di tutto questa tecnologia, nasce naturalmente da delle persone, e nasce in Italia, a Milano.

Alla periferia Est, nello Smart Grid Labs di e-distribuzione, in una piccola palazzina recentemente ristrutturata, si nasconde una delle realtà più innovative di Enel, una società che negli ultimi anni si è decisamente “svecchiata”, assumendo una filosofia “Open”, e che ora è tra le più tecnologiche del paese, con grandi riscontri anche nel resto del mondo. Quando arrivo, nel parcheggio, una Twizzy elettrica si sta ricaricando, collegata alla sua colonnina. All’interno, uno show room, sale riunioni e sale conferenze, e poi laboratori e uffici open space.

È qui che incontro due persone del team che, per Enel e-distribuzione, realizza questa e altre tecnologie innovative:
Fulvio Spelta, Responsabile per l’Energy Management, Manager di progetto, Sviluppatore di architetture, dispositivi e sistemi per l’efficienza energetica, Ricerca e Sviluppo progetti di efficienza energetica; e Salvatore Alma, Esperto di Energy Management, Sviluppatore di architetture, dispositivi e sistemi per l’efficienza energetica, Ricerca e Sviluppo progetti per di efficienza energetica.
Con loro parlerò di come Raspberry Pi viene utilizzato all’interno di Enel. E perché proprio Raspberry Pi.

“Fondamentalmente è stata una scelta dettata dalla praticità”, mi racconta Salvatore: “già conoscevo la scheda, ho ripreso in mano il linguaggio C dopo 25 anni, Raspberry mi dà la possibilità di sviluppare senza dover imparare da zero un linguaggio specifico, è versatile, economico, e ha tutto quel che ci serve”. Mi apre un armadio, da cui si scorge una piccola montagna di scatole bianche, rosse e verdi, con il logo del lampone che ben conosciamo: “Ne ho un po’ di scorta, qui lo usiamo molto… Potrei aprire un negozio”, scherza Salvatore.

Ma come viene usato, nella pratica, Raspberry Pi? “Ad esempio nello Smart Metering”, interviene Fulvio Spelta. “E’ un kit, una piccola ‘scatola tecnologica’ che forniamo alle varie squadre, al team delle TV, alle cucine, insomma a tutte le realtà che gravitano intorno a questo circo della Formula E, fatto di corse ma anche di tanta tecnologia. Serve a monitorare non solo il consumo elettrico, ma ogni singolo parametro tecnico dello stesso, al fine di monitorare anche la qualità dell’energia, e scoprire in tempo reale degli eventuali problemi, oltre a ottimizzare il consumo energetico in ottica smart”.

E in effetti, l’uso di queste tecniche, già ha consentito una riduzione di oltre il 20% dei consumi elettrici, per un risparmio di oltre 7MWh per ogni singolo gran premio.


qui, a 0:48 si vede il Kit Smart Meter, a Città del Messico

Come è fatto e come nasce questo kit? “E’ una scatola,” – la scatola col coperchio trasparente che si vede nei filmati – “all’interno c’è uno strumento industriale di misura, connesso al Raspberry Pi 3 via Modbus. Vengono rilevate correnti, tensioni, sfasamenti, angoli, armoniche ecc, totali e fase per fase”, prosegue Fulvio.

Interviene Salvatore: “Si, un totale di 180 misure diverse per ogni apparecchio, lette ogni 30 secondi. Sono una bella mole di dati, che viene inviata al nostro cloud”, e mi mostra una bella dashboard che visualizza tutti quei dati in tempo reale, in ogni forma possibile, come se non fossero una marea (180 dati ogni 30 secondi! Per ogni singolo Smart Meter!).


da 0:27 ecco Salvatore, lo Smart Meter e Fulvio al lavoro a Buenos Aires

“Abbiamo fatto realizzare una scheda di espansione ad-hoc a un nostro fornitore, per interconnettere Raspberry Pi con il meter industriale. Poi, siccome non siamo mai soddisfatti, ne abbiamo fatta produrre una variante più evoluta, che comprende dei led di segnalazione di stato e diagnostica, per valutare anche solo a colpo d’occhio se tutto funziona correttamente. Una volta sul sito (di gara) ci colleghiamo con l’ethernet, se disponibile, altrimenti il Raspberry Pi 3 è già preconfigurato per collegarsi via WiFi alla rete che viene realizzata ogni volta nello smart-village della Formula E”.


da 0:38 parla Fulvio, a Marrakech

“E il tutto (progettazione, sviluppo, debug e realizzazione della scheda e del sistema, certificazioni…), lo abbiamo fatto in pochissimo tempo, circa 3 mesi!” sottolinea Fulvio. Veramente un tempo atipico per una progettazione di un prodotto, in una multinazionale.

Ma il clima che si respira qui è particolare: più che un ufficio, sembra un FabLab, o un club di maker, con prototipi e apparecchiature sparse tra le scrivanie e gli armadi. Esemplari unici, prototipi si, ma sempre realizzati con un grado di precisione e pulizia veramente invidiabile. Ambiente giovane, dinamico, stimolante. Fulvio prosegue “Qui, più che una azienda è un laboratorio, abbiamo la mentalità della sperimentazione, e non ci accontentiamo: io e Salvatore abbiamo l’hobby di trovare il modo di migliorare continuamente i nostri progetti” (ride)…

Altri progetti

Raspberry Pi è usato anche in altri progetti che vengono sviluppati qui. Vengo accompagnato nel laboratorio vero e proprio, dove vi sono molte apparecchiature in rack industriali che simulano la logica di funzionamento degli impianti di distribuzione elettrica su larga scala. Una cosa non banale, uno scenario che è cambiato radicalmente negli ultimi anni: si è passati da una distribuzione dell’energia unidirezionale (dalla centrale di produzione all’utilizzatore finale) a uno scenario molto più complesso, ove la direzione dell’energia non è più predeterminabile, con generazione diffusa e imprevedibile (fotovoltaico distribuito, eolico, fonti rinnovabili) e l’inserimento della mobilità elettrica: non solo prelievo per la ricarica delle vetture elettriche, ma queste ultime possono anche fare da accumulo per fornire energia dalle proprie batterie alla rete in caso fosse necessario, in condizioni transitorie particolari.

Raspberry Pi simula il funzionamento logico di apparecchiature e automatismi presenti nei grossi impianti di distribuzione, per studiare gli automatismi e gli algoritmi migliori e testarli prima di metterli in funzione sugli impianti in esercizio. Enormi fasci di cavi di segnale sono stati sostituiti da una singola fibra ottica, che porta i segnali in bus digitale, che poi il Raspberry gestisce.

Pongo qualche domanda sull’ affidabilità. “Certo, questa scelta qualche punto debole lo ha”, mi risponde Salvatore. “Le schede SD marchiate Raspberry Pi fornite a corredo, non sono molto affidabili. Per risolvere, noi usiamo solo microSD industrial di una nota marca, garantite per scritture illimitate. Poi la memoria non è molta, sul Raspberry Pi 3 potevano mettere almeno 2 Gb di RAM”.

Interviene Fulvio: “Si, c’è però da dire che la soluzione compatta, il basso consumo e la mancanza di parti in movimento ci tornano molto utili: nell’uso ‘sul campo’ ci troviamo in situazioni molto diverse, l’apparecchiatura può essere al freddo, come sull’asfalto di un piazzale sotto il sole del deserto. In un caso la temperatura interna, per cause ambientali, è arrivata a 90°: L’Energy Meter si è bloccato, mentre Raspberry Pi ha continuato a funzionare tranquillamente, come se nulla fosse, e a richiedergli i dati.”

Salvatore concorda “Si, è un prodotto molto valido, con cui puoi fare molto, che spesso fa anche molto di più di quanto ci si aspetterebbe da una macchina così piccola. E senza tenere conto del prezzo”.

Saluto e ringrazio per la grande cortesia e disponibilità, e ho la stessa sensazione che ha un bambino appena uscito da un parco divertimenti, dove molta gente lavora duramente dietro le quinte per generare qualcosa di fantastico e stupefacente. Le multinazionali come Enel possono avere un volto umano, fatto di ingegno e di inventiva. Mentalità innovativa, pratica e “Open”. Genio italiano, scenario mondiale, sperimentazione continua di sistemi che domani influiranno sulla vita di tutti noi. Raspberry Pi è usato anche per questo.

SIto Ufficiale della Formula E
Sito Enel – Formula E

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A proposito di Zzed

Zzed
Appassionato di informatica alternativa, ma perenne novellino di Linux..

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