Da Castel e Asercom pubblichiamo:
Nel processo di digitalizzazione industriale, le crescenti esigenze di efficienza energetica, cybersicurezza e controllabilità si scontrano con tecnologie ormai superate, come le interfacce seriali, i bus proprietari o le installazioni difficilmente scalabili. Con il Single Pair Ethernet (SPE) sta emergendo una nuova tecnologia in grado di affrontare queste sfide. Ma cos’è esattamente lo SPE? Quali vantaggi concreti offre a produttori, ingegneri meccanici e operatori? E come può avvenire la transizione verso questa tecnologia orientata al futuro?
Lo SPE (Single Pair Ethernet) è un nuovo standard fisico Ethernet riconosciuto a livello globale che consente sia la trasmissione dati sia l’alimentazione elettrica su una singola coppia ritorta di fili di rame. A differenza dell’Ethernet convenzionale, che utilizza quattro coppie di fili, lo SPE permette un’infrastruttura più compatta ed efficiente nell’uso delle risorse. La tecnologia denominata “Power over Data Line” (PoDL) consente inoltre di alimentare i dispositivi collegati con una potenza fino a 50 watt.
Con una portata fino a 1.000 metri a 10 Mbit/s (secondo lo standard IEEE 802.3cg), lo SPE è particolarmente adatto per l’automazione degli edifici e dei processi. Su distanze più brevi sono possibili velocità di trasmissione fino a 1 Gbit/s. I connettori corrispondenti sono definiti dalla norma IEC 63171 e progettati specificamente per applicazioni industriali compatte e robuste.
Perché lo SPE è particolarmente rilevante oggi
Con l’aumento della connettività dei componenti intelligenti e la crescente domanda di comunicazione IP continua, i sistemi fieldbus tradizionali stanno raggiungendo i loro limiti. Esiste spesso una discontinuità tra il mondo IT e il livello di campo, che oggi viene colmata con Remote I/O, convertitori di segnale, ripetitori, gateway e cablaggi paralleli. Ed è proprio qui che entra in gioco lo SPE: elimina questa frammentazione tecnica e porta la comunicazione Ethernet direttamente fino al sensore o all’attuatore – con un minimo sforzo di cablaggio. Per la prima volta è possibile implementare strutture IP standardizzate, dal cloud fino all’interno del dispositivo.
Lo SPE è già oggi indispensabile in alcuni settori industriali. Nel settore automotive, ad esempio, è parte integrante delle moderne architetture di cablaggio, riducendo peso, ingombro e complessità, rendendo così possibile la guida autonoma.
Nella robotica, lo SPE consente una maggiore libertà di movimento e flussi di dati più efficienti. I piccoli raggi di curvatura e la possibilità di trasmettere anche l’alimentazione tramite lo stesso cavo rappresentano vantaggi evidenti per i robot collaborativi (cobots). Anche le soluzioni per edifici intelligenti beneficiano di questa tecnologia: lo SPE facilita il collegamento di sistemi di illuminazione, sensori per la qualità dell’aria e sistemi di accesso.
Persino nelle aree potenzialmente esplosive dell’industria di processo, lo SPE è già utilizzato. In questi casi, la variante Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) consente un funzionamento sicuro anche in condizioni ambientali difficili. Questi esempi pratici illustrano il potenziale della tecnologia – e fanno intuire le opportunità che può offrire anche al settore RACHP (Refrigerazione, Aria Condizionata, Pompe di Calore).
Christian Ellwein, responsabile del gruppo di lavoro Electronics in ASERCOM, l’associazione europea dei produttori di componenti per la refrigerazione, sottolinea l’importanza strategica dello SPE:
“La tecnologia nasce originariamente dal settore automotive, dove è già ampiamente utilizzata. La vera opportunità oggi sta nel trasferire il suo potenziale nell’automazione degli edifici – e, più in là, nella refrigerazione e climatizzazione.”
ASERCOM e SPESA: una cooperazione per uno standard comune
ASERCOM e la Single Pair Ethernet System Alliance (SPESA) – una rete globale di 90 aziende tecnologiche leader – hanno riconosciuto che l’introduzione dello SPE nella refrigerazione e nella climatizzazione non può avvenire solo a livello tecnico. Hanno quindi unito le forze in un gruppo di lavoro con l’obiettivo di sviluppare congiuntamente standard, requisiti e raccomandazioni operative. L’obiettivo è creare le condizioni necessarie per un’implementazione interoperabile e cross-brand.
Aggiunge Ellwein: “Scegliere fin da subito la tecnologia giusta è fondamentale per essere pronti al futuro ed evitare duplicazioni e sforzi su sistemi multipli. Per questo è cruciale che ASERCOM sia coinvolta già dalle fasi iniziali: si può risparmiare molto lavoro di sviluppo.”
Non si tratta solo di specifiche tecniche: la collaborazione affronta anche i requisiti di comunicazione, le strutture dati, i cicli di aggiornamento e i fabbisogni energetici. Un punto chiave è la valutazione delle infrastrutture esistenti: quali cablaggi possono essere riutilizzati? Quali interfacce saranno rilevanti in futuro? E come possono essere implementati progetti pilota in modo sensato e pratico? I primi risultati saranno presentati allo SPE Forum nell’autunno 2025.
Vantaggi tecnologici nei sistemi connessi
Uno dei principali vantaggi dello SPE è l’unificazione dell’infrastruttura di comunicazione. Invece di una moltitudine di fieldbus proprietari, la tecnologia consente lo sviluppo di una rete IP coerente fino al livello più basso. Questo semplifica la pianificazione e riduce le possibili fonti di errore.
Inoltre, molti standard di sicurezza e comunicazione del mondo IT possono essere applicati direttamente. La crittografia basata su certificati, i modelli di accesso basati sui ruoli e gli aggiornamenti tramite rete sono oggi ampiamente utilizzati – e con lo SPE possono essere estesi anche al livello dei dispositivi. Allo stesso tempo, i connettori più piccoli e il minor numero di fili permettono dispositivi più compatti e installazioni più semplici.
Simon Seereiner, responsabile Business Development di Weidmüller e portavoce della SPE System Alliance, riassume così: “Lo SPE non è solo un’ennesima tecnologia: è la chiave dell’architettura di comunicazione industriale del prossimo decennio. Semplifica radicalmente le reti e alza gli standard di sicurezza a un nuovo livello.”
L’alimentazione tramite PoDL completa il sistema: molti sensori e unità di controllo possono funzionare senza cavi di alimentazione separati. Questo riduce i tempi di installazione, abbassa i costi e riduce la quantità di materiali infiammabili in ambienti critici.
Standardizzazione e disponibilità
La standardizzazione internazionale dello SPE garantisce sicurezza nella pianificazione: lo standard IEEE 802.3 definisce le modalità di trasmissione dati, la norma IEC 63171 definisce i connettori adatti per l’industria, gli edifici e gli ambienti difficili. I cavi per le varie applicazioni sono standardizzati secondo IEC 61156-11 fino a -14. Prodotti con interfacce conformi agli standard IEC sono già disponibili sul mercato. Lo SPE è supportato anche dalla SPE System Alliance, la cui collaborazione assicura che dispositivi, componenti d’infrastruttura e piattaforme software siano compatibili e coordinati.
Seereiner evidenzia anche le nuove funzionalità che lo SPE può abilitare: “Quando dati ed energia viaggiano sulla stessa coppia di fili, si aprono nuove possibilità – come sensori intelligenti con capacità di analisi aggiuntive o attuatori direttamente connessi e configurabili.” E aggiunge: “Quando elettricità e dati viaggiano nello stesso cavo sottile, non è solo più economico e flessibile – diventa anche più intelligente: i dispositivi si riconoscono tra loro, si aggiornano autonomamente e possono essere controllati in tempo reale. È così che un semplice filo diventa un canale dati intelligente.”
I vantaggi dello SPE non sono solo tecnici, ma anche economici ed ecologici. L’uso ridotto di rame e plastica comporta un minor costo dei materiali e un impatto ambientale significativamente migliore. Secondo la SPE System Alliance, il peso dei cavi nel cablaggio di una macchina può essere ridotto fino al 60%. Allo stesso tempo, il PoDL elimina spesso la necessità di alimentazioni separate – con un risparmio di spazio, energia e manutenzione.
La standardizzazione riduce anche la varietà di componenti: meno varianti significano minori esigenze di magazzino e formazione semplificata. In questo modo, non solo i produttori, ma anche gli integratori e gli operatori possono beneficiare di un’architettura di sistema più efficiente e sostenibile.
Conclusione: un’infrastruttura del futuro utile anche per gli operatori
Il Single Pair Ethernet è più di una semplice nuova tecnologia di cablaggio: è una leva strategica per digitalizzazione, efficienza e sostenibilità. Per i produttori del settore della refrigerazione e del condizionamento, apre nuove possibilità in termini di design, integrazione e connettività. Ma anche gli operatori ne beneficiano: i sistemi diventano più trasparenti, più facili da controllare e più semplici da manutenere.
Nel settore della distribuzione alimentare, nella logistica o nella gestione di edifici complessi, tutto questo si traduce in dati migliori per il controllo di impianti di refrigerazione e climatizzazione, in una più facile integrazione nelle reti esistenti e in una riduzione dei costi di manutenzione.
La collaborazione in corso tra ASERCOM e SPESA dimostra che un approccio strutturato è possibile. Chi inizia a pianificare oggi potrà operare in modo più efficiente domani. Dopotutto, l’infrastruttura utilizzata per la comunicazione è la spina dorsale silenziosa di ogni digitalizzazione di successo.