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La blockchain rende i dati delle turbine eoliche a prova di manomissione
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Negli ultimi decenni, l’energia eolica è diventata uno dei metodi più importanti al mondo per produrre energia rinnovabile, in larga misura grazie alla spinta passiva a favore dell’energia solare + eolica in Cina.
Nel complesso, l’energia eolica ha rappresentato circa il 20% dei nuovi impianti da fonti rinnovabili a livello globale, aumentati del 16% fino a raggiungere il record di 800 GW.
Con un record di 165 GW di nuova capacità nel 2025, si è registrato un aumento del 40% rispetto all’anno precedente, anch’esso da record. Si prevede che la capacità eolica continuerà a crescere: tra il 2026 e il 2030, a livello globale sono previsti altri 969 GW, con una media di circa 194 GW all’anno.
Queste macchine sono però enormi e dipendono quindi in larga misura dai sistemi di supervisione, controllo e acquisizione dati (SCADA). Utilizzano anche numerosi dispositivi dell’Internet industriale delle cose per monitorare le prestazioni delle turbine, raccogliere i dati dei sensori e ottimizzare l’efficienza operativa.
Questo contribuisce a ottimizzare e proteggere le turbine eoliche, ma crea anche nuove vulnerabilità.
«Con il crescente ricorso a infrastrutture di rete per lo scambio di dati, negli impianti eolici sono aumentate notevolmente le preoccupazioni riguardo all’integrità e alla sicurezza dei dati, nonché alla fiducia. Poiché i livelli cibernetico e fisico sono interdipendenti, le interruzioni dei collegamenti di comunicazione possono ridurre direttamente l’osservabilità e la controllabilità dei componenti fisici, aggravando i problemi di integrità e fiducia nel trasferimento dei dati di telemetria operativa.»
Per questo motivo, un nuovo studio condotto da ricercatori canadesi della Concordia University e della Lakehead University propone di sfruttare la tecnologia blockchain per rendere più sicuri i dati di telemetria.
I ricercatori hanno utilizzato Hyperledger Fabric per fornire un livello di comunicazione e registrazione a prova di manomissione per la trasmissione dei dati delle turbine eoliche.
Hanno pubblicato l’architettura blockchain proposta su Cyber-Physical Energy Systems1, con il titolo «Trasferimento dei dati di telemetria degli impianti eolici con garanzia di integrità tramite registro distribuito autorizzato».
Anche le turbine eoliche producono dati
Anche i dati essenziali comportano rischi per la sicurezza informatica
La produzione di energia è ovviamente il risultato più importante degli impianti eolici, ma questi generano anche un flusso costante di dati. La maggior parte degli impianti eolici è gestita tramite monitoraggio remoto continuo, che consente di rilevare rapidamente eventuali problemi.
Questo li rende vulnerabili agli attacchi informatici. Per esempio, nel marzo 2019, un attacco di tipo denial of service (DoS) ha compromesso le comunicazioni tra un centro di controllo e alcuni impianti di generazione eolica nello Utah, negli Stati Uniti, causando riavvii imprevisti dei dispositivi dopo lo sfruttamento di una vulnerabilità del firewall. Nel febbraio 2022, invece, l’incidente KA-SAT/Viasat ha interrotto l’accesso al monitoraggio remoto di circa 5.800 turbine eoliche (WT) in Germania.
Un problema fondamentale è che l’attuale gestione centralizzata dei dati può esporre gli impianti eolici a singoli punti di guasto, a modifiche non autorizzate dei dati e a una trasparenza limitata tra i soggetti coinvolti nelle attività operative.
Questo, a sua volta, offre un notevole vantaggio alle alternative decentralizzate, come le tecnologie basate sulla blockchain.
Eolico & blockchain
Nel settore dell’energia eolica, gli studi sulla blockchain specificamente dedicati all’eolico hanno seguito principalmente due direzioni.
La prima direzione punta a garantire tracciabilità e responsabilità lungo l’intero ciclo di vita dei beni fisici. Può prevedere l’assegnazione di un identificativo univoco a ciascun singolo bullone di una turbina eolica, oppure la registrazione su una blockchain Ethereum di ogni evento fondamentale del ciclo di vita, tra cui la registrazione, il fissaggio, l’ispezione, la sostituzione e il riciclaggio, (ETH ) basata su contratti intelligenti Solidity.
La seconda direzione integra la blockchain con i flussi di dati, il monitoraggio e il coordinamento specifici del settore eolico. Finora, però, sono stati presi in considerazione soltanto sistemi di monitoraggio con frequenze di trasmissione relativamente basse.
I ricercatori di questo studio propongono invece di utilizzare un framework basato su Hyperledger Fabric v2.5.4. Funziona come un livello autorizzato di comunicazione e registrazione a prova di manomissione e introduce un meccanismo di continuità del flusso per ciascuna turbina, concepito per i dati di telemetria sequenziali.
Hyperledger Fabric è stato scelto perché, tra le piattaforme autorizzate, soddisfa tutti e tre i requisiti fondamentali:
- Adesione controllata, poiché gli IPC sul lato delle turbine, i nodi peer e i client della sala di controllo sono entità note, la cui identità deve poter essere verificata.
- Finalità deterministica, poiché le finestre confermate non devono poter essere annullate una volta accettate, così da preservare l’integrità della traccia di controllo.
- Capacità di elaborazione sostenuta, poiché il framework deve confermare una finestra per ogni turbina, contemporaneamente su tutte le turbine partecipanti. Nelle configurazioni di benchmark, Hyperledger Fabric autorizza fino a circa 3.500 TPS.
Come funziona?
Ogni invio contiene un numero di sequenza e un riferimento hash alla finestra accettata in precedenza per la stessa turbina, formando una catena di hash specifica per ciascuna turbina, verificata durante la fase di approvazione prima della conferma.
«La suddivisione in finestre serve non solo a ridurre il carico delle transazioni, ma anche a definire l’unità di integrità su cui viene garantita la continuità del flusso di dati.»
Per definire il contesto delle comunicazioni di supervisione in cui si inserisce il livello blockchain proposto, è stato utilizzato lo standard di comunicazione IEC 61400-25: il percorso di telemetria all’interno del parco eolico, tra i dispositivi installati sul lato delle turbine e la sala di controllo del parco. Per questo progetto, la telemetria esportata dal sistema SCADA è trattata come una serie temporale a 1 Hz per turbina (un «evento» al secondo).
Quando viene scritto un nuovo record in Hyperledger Fabric, questo segue una procedura prestabilita. L’obiettivo è registrare solo aggiornamenti autorizzati e assicurare che tutti i peer memorizzino la stessa cronologia ordinata.
Il processo si articola in diverse fasi:
- Un client prepara una richiesta di transazione.
- I peer selezionati simulano la richiesta eseguendo lo smart contract (chaincode) e restituiscono approvazioni firmate (endorsement).
- Il client invia la transazione approvata al servizio di ordinamento.
- Il servizio di ordinamento stabilisce un unico ordine globale e raggruppa le transazioni in blocchi.
- I peer verificano ogni blocco in base alle regole della rete e aggiungono poi ai propri registri le transazioni valide.
Verifica del concetto in simulazione
Creazione di un registro a prova di manomissione
Utilizzando un parco eolico simulato, i ricercatori hanno verificato come si potrebbe implementare questa tecnologia, con 24 nodi peer associati alle turbine e quattro nodi di ordinamento.
Il processo si articola in fasi sequenziali.
Per prima cosa, i campioni in ingresso vengono raggruppati in finestre di durata fissa. Ogni turbina genera una finestra alla volta e ciascuna finestra viene inviata come singola transazione blockchain.
In secondo luogo, per garantire la continuità del flusso di dati di ogni turbina, ciascuna finestra include campi di integrità che la collegano alla finestra precedentemente accettata per la stessa turbina.
In terzo luogo, l’invio viene trasmesso alla rete Hyperledger Fabric sul canale applicativo. I peer che forniscono l’endorsement eseguono il chaincode (smart contract) e verificano la finestra inviata confrontandola con l’ultimo stato registrato per quella turbina. Se la finestra inviata non è valida, l’endorsement fallisce e la transazione non può essere registrata.
In quarto luogo, se la transazione è valida, il client la inoltra al servizio di ordinamento dopo aver ricevuto l’endorsement.
Infine, il servizio di ordinamento distribuisce i blocchi ai peer del canale affinché li verifichino e li registrino.
Con questo sistema, l’integrità è garantita su due livelli:
- Hyperledger Fabric consente di rilevare eventuali manomissioni dopo la registrazione, grazie alla catena di hash dei blocchi.
- La catena di hash per ciascuna turbina garantisce la continuità del flusso rifiutando, durante l’endorsement e prima della registrazione, le finestre contraffatte o fuori sequenza.
Valutazione delle prestazioni
Nella simulazione, un client di una turbina invia 200 finestre in sequenza, una al secondo. Vengono testate anche altre configurazioni, con intervalli di 0,5 s e 2 s.
Questo può consentire l’accumulo di un numero maggiore (o minore) di transazioni prima della creazione dei blocchi e il rilevamento a frequenze più elevate, aggregando più campioni in ciascuna finestra.
I ricercatori hanno verificato se il sistema fosse in grado di gestire un numero maggiore di turbine.
«Il throughput aumenta solo leggermente, da 10,40 TPS con 24 turbine a 11,13 TPS con 100 turbine, mentre la latenza media passa da 1.608 ms a 5.764 ms e la latenza p99 raggiunge 9.459 ms.»
I risultati indicano che la concorrenza aggiuntiva si traduce soprattutto in attese in coda e ritardi nella registrazione, anziché in un aumento proporzionale del throughput.
Pertanto, l’uso di un’architettura multi-canale come strategia pratica per aumentare la capacità di gestire carichi di telemetria più elevati nei parchi eolici è una soluzione realistica, un aspetto importante considerando che i parchi eolici più grandi possono contare centinaia di turbine.
Valutazione dell’integrità
Poiché questa applicazione blockchain è giustificata soprattutto dai miglioramenti in termini di sicurezza informatica, è importante dimostrarne la sicurezza.
Vengono considerati due tipi di attacco:
- Un aggressore attivo, in grado di inviare finestre contraffatte o fuori sequenza lungo il percorso dall’IPC al registro.
- Un aggressore che agisce a livello del disco e manomette l’archivio locale dei blocchi di un peer dopo la registrazione.
Nel primo caso, la catena di hash impedisce che il flusso di dati di ciascuna turbina prosegua fuori sequenza o venga manomesso, anche se un aggressore può inviare transazioni arbitrarie.
Questo controllo garantisce la continuità dei dati per ciascuna turbina, ma non verifica la correttezza fisica delle misurazioni se un aggressore può inviare valori collegati correttamente nella catena.
Nel secondo caso, un aggressore con accesso al disco può corrompere la cronologia locale di un singolo nodo, ma la corruzione è rilevabile perché crea una discrepanza tra i byte dei blocchi dei diversi nodi. I client possono quindi rifiutare il risultato e affidarsi al registro replicato di un nodo non manomesso.
Considerazioni per gli investitori
Con la blockchain è facile dimenticare che questa tecnologia non si limita alle criptovalute: è un registro a prova di manomissione, applicabile a molti tipi di utilizzo. Questo studio dimostra che può essere impiegata anche nel settore energetico, non solo per tracciare le catene di approvvigionamento, ma anche per il monitoraggio continuo e l’integrazione nell’IoT industriale (Internet delle cose).
Soprattutto ora che l’IA rende più facile che mai sferrare attacchi informatici su vasta scala, i registri a prova di manomissione saranno sempre più preziosi, in particolare per monitorare asset strategici dal valore di miliardi di dollari.
«Il registro digitale della blockchain offre informazioni sul funzionamento dell’IA e sulla provenienza dei dati che utilizza, affrontando la sfida dell’IA spiegabile. Queste informazioni contribuiscono ad accrescere la fiducia nell’integrità dei dati e nelle raccomandazioni fornite dall’IA. L’uso della blockchain per archiviare e distribuire modelli di IA crea una traccia di controllo, mentre l’abbinamento di blockchain e IA può migliorare la sicurezza dei dati.»
IBM – Blockchain e IA.
Questo studio offre quindi un esempio concreto di applicazione ingegneristica, al di là degli usi speculativi della blockchain.
L’opportunità commerciale dipende dalla capacità degli sviluppatori di garantire questo livello di affidabilità con latenza, costi di archiviazione e complessità operativa accettabili, anche nei parchi eolici più grandi.
Investire nella blockchain aziendale
IBM
IBM Grafico dei prezzi
Il sostegno di IBM alla piattaforma Hyperledger era precedentemente noto come IBM Blockchain Platform. La piattaforma Hyperledger Fabric utilizzata nello studio è un framework open source di tecnologia a registro distribuito (DLT), autorizzato e di livello aziendale, gestito dalla Linux Foundation.
È un buon esempio del ruolo svolto da IBM nella promozione della tecnologia blockchain di livello aziendale, passando da una tecnologia blockchain generalista, più orientata al mercato retail, a una struttura di rete aziendale autorizzata.
«Questa offerta è ideale per i clienti che desiderano distribuire i propri componenti, archiviare i propri dati o eseguire i propri carichi di lavoro sulla propria infrastruttura o su cloud pubblici e privati, per motivi di sicurezza, mitigazione dei rischi o conformità normativa. I clienti possono creare, gestire e ampliare le proprie reti blockchain con un’offerta utilizzabile dalla fase di sviluppo fino alla produzione.»
IBM offre ulteriore supporto aiutando le organizzazioni a entrare a far parte dello stesso consorzio distribuito, anche in ambienti completamente diversi, come quelli di vari fornitori di servizi cloud (AWS, Azure, Google Cloud ecc.) o di data center locali in sede, protetti da firewall.
Il fatto che una società che gestisce un parco eolico sia interessata a usare Hyperledger per la telemetria non significa necessariamente che si affiderà a IBM; mostra però quali casi d’uso può rendere possibili il coinvolgimento di IBM nella tecnologia blockchain.
Oltre a Hyperledger, IBM promuove la piattaforma «IBM Digital Asset Haven», che aiuta i settori fortemente regolamentati (banche, amministrazioni pubbliche ecc.) a gestire chiavi crittografiche, emettere valute digitali e tokenizzare asset fisici o finanziari.
Oltre che nella blockchain, IBM è un colosso tecnologico che si concentra soprattutto sull’integrazione di diverse tecnologie informatiche, dal cloud ibrido all’IA open source, passando per il software aziendale e la consulenza specializzata.
L’azienda è anche all’avanguardia nella ricerca e sviluppo sull’IA, sui chip neuromorfici, sull’informatica quantistica e sulla fotonica, una posizione che la mette nelle condizioni di detenere proprietà intellettuale fondamentale per le prossime fasi dello sviluppo delle tecnologie informatiche.
Nel complesso, IBM è un’azienda tecnologica solida nel settore informatico, forte nelle soluzioni e nei servizi per le imprese e nell’innovazione tecnologica all’avanguardia.
(Puoi anche leggere altro su IBM nel nostro rapporto di investimento dedicato all’azienda)
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Riferimenti allo studio
1. Arvin Asrari Ershad. Trasferimento della telemetria dei parchi eolici con garanzia di integrità mediante un registro distribuito autorizzato. Cyber-Physical Energy Systems. 26 ottobre 2026. 10.1016/j.cpes.2026.05.004
