Il ruolo del digitale nei cambiamenti che conducono alla transizione energetica

Gli Stati Uniti stanno vivendo un cambiamento drastico nel mondo dei trasporti e dell’energia, puntando a una loro decarbonizzazione. Che ruolo ha l’elemento digital in tutto questo?

TAKEAWAY

  • Il mondo dell’energia USA è interessato da cambiamenti enormi, anche grazie al recente Infrastructure Investment and Jobs Act e dal relativo piano da 1000 miliardi di dollari per decarbonizzare il settore elettrico.
  • Collegati all’energia vi sono i trasporti, che vivono anch’essi profondi cambiamenti, di cui l’elettrificazione è l’aspetto più evidente.
  • In tutto questo scenario la digitalizzazione assume un ruolo rilevante per modernizzare e migliorare modi e tempi di produzione, gestione e fornitura d’energia, spiega lo scienziato Matteo Muratori, Transportation Chief Analyst al DOE.

La digitalizzazione nei trasporti è uno dei fattori più significativi della rivoluzione in atto nel settore: «probabilmente, i trasposti sono il settore in cui si vive la più rapida transizione da un modello di riferimento a un altro» afferma Matteo Muratori, Transportation Chief Analyst al Department of Energy degli Stati Uniti (DOE) e Team Lead al National Renewable Energy Laboratory (NREL).

L’elettrificazione dei trasporti, segno più evidente di questa transizione, si allaccia strettamente al mondo dell’energia che, negli USA, sta vivendo cambiamenti epocali. Pensiamo solo all’Infrastructure Investment and Jobs Act: più conosciuta come Bipartisan Infrastructure Law, prevede un piano da 1000 miliardi di dollari che condurrà la nazione verso un settore elettrico decarbonizzato al 100% entro il 2035 e un’economia a zero emissioni entro il 2050.

«È un investimento a lungo termine nella competitività dell’America, che aiuterà a ricostruire le strade e i ponti del paese, ad ampliare l’accesso all’acqua potabile, ad affrontare la crisi climatica e a promuovere la giustizia ambientale costruendo un futuro più resistente e investendo nelle comunità che troppo spesso sono rimaste indietro» rileva lo stesso DOE.

Nei prossimi cinque anni, la legge infrastrutturale avvierà 60 nuovi programmi del Dipartimento e prevede anche finanziamenti per l’avvio di 12 programmi esistenti di ricerca e sviluppo.

Tutti questi cambiamenti che conseguenze avranno per gli Stati Uniti e per il mondo intero in termini di indotto? Solo l’Italia nel 2020 ha esportato negli USA macchinari e apparecchiature per 8,6 miliardi di dollari, mentre, per quanto riguarda i mezzi di trasporto, si raggiungono gli 8,2 miliardi.

Proprio il trasporto «è attualmente il settore meno diversificato in termini di mix energetico, con oltre il 90% della domanda soddisfatta dal petrolio» scriveva un anno fa lo stesso Transportation Chief Analyst. Ma oggi le cose stanno progressivamente cambiando.

In tema di digitalizzazione nei trasporti, per capire bene cosa stia cambiando negli USA e nel contesto internazionale, abbiamo incontrato Matteo Muratori, fresco vincitore dell’Embassy of Italy Award, premio ISSNAF – Italian Scientists and Scholars in North America Foundation, il quale da tempo si occupa di emobility e, in particolare, di integrazione con la rete e infrastruttura di ricarica, i cui studi e analisi sono stati anche premiati dallo stesso DOE per gli eccellenti risultati.

Ingegner Muratori, quale forma sta assumendo il modo in cui si spostano persone e merci? E che ruolo ha e avrà la digitalizzazione nei trasporti?

Matteo Muratori, Transportation Chief Analyst presso il Department of Energy degli Stati Uniti e Team Lead al NREL
Il giovane scienziato italiano Matteo Muratori

Oggi il settore dei trasporti, per la stragrande maggioranza, dipende dal petrolio, il cui peso specifico negli USA è ancora più accentuato. Pur avendo contribuito in maniera significativa al progresso, ancora oggi è essenziale per garantire la mobilità a cui siamo abituati, ma gli impatti ambientali sono diventati insostenibili. Oggi, grazie a decenni di investimenti in ricerca e sviluppo, oltre alle tecnologie fossili ce ne sono altre altamente competitive e disponibili sul mercato che non hanno quelle criticità ambientali, macroeconomiche e geopolitiche proprie del petrolio e derivati. La transizione nell’automotive e nei trasporti sta avvenendo già oggi. In Norvegia, il 75% delle auto immatricolate nel 2020 erano elettriche, in California quasi il 10% lo erano, in Europa si è arrivati al 10% e il settore è in forte crescita. La digitalizzazione nei trasporti elettrici è un’importante presenza. Pensiamo solo al modo in cui ci spostiamo e ai cambiamenti portati, per esempio, da Uber, Lyft e dal concetto emergente di Mobility-as-a-ServiceLa comunicazione e l’accesso alle informazioni rende il sistema dei trasporti molto più efficiente e più accessibile per tutti noi.Questo stesso cambiamento di paradigma si sta sperimentando anche nel trasporto merci, sempre più multimodale e coordinato. La digitalizzazione svolge un ruolo determinante ancor più a livello di sistema, mostrando la vera evoluzione dei trasporti, addirittura in maniera più rilevante rispetto al cambiamento stesso del sistema di propulsione, da endotermico a elettrico. Oltre all’elettrico, non sono da trascurare il contributo che sapranno fornire idrogeno e biocombustibili nel comparto aereo e navale per la loro progressiva decarbonizzazione.

La digitalizzazione nei trasporti ha nell’infrastruttura di ricarica una sua importanza specifica e l’avrà ancora di più con l’avvento del Vehicle-to-Grid e la connessione con le future smart grid. Cosa emerge e su cosa lavora la ricerca e, in particolare, il National Renewable Energy Laboratory?

NREL ha attivato molteplici ricerche a proposito, anche in sinergia con gli altri Lab, con l’industria e con diversi Stati federali, tra cui la California in particolare. È un aspetto strategico, il Vehicle-Grid Integration, e oggi si lavora sempre più sulla possibilità di ricaricare i veicoli in modo intelligente, evitando di sovraccaricare la rete, che sta sperimentando a sua volta una rapida transizione energetica. La digitalizzazione in questo campo è essenziale, con tutto ciò che comporta la necessità di regolare e monitorare la componentistica elettronica, dagli inverter agli smart meter e ai consumatori intelligenti, perché informati e integrati nei sistemi. Allo stesso tempo, gli edifici, i trasporti, l’industria stanno vivendo una progressiva elettrificazione. Una delle questioni chiave su cui come NREL ci stiamo focalizzando riguarda l’impatto che hanno e che avranno questi fattori sulla rete. Siamo in grado di trasformarla in una infrastruttura green e, allo stesso tempo, di soddisfare il crescente bisogno di elettricità in tutti i settori ad alta richiesta di energia? La risposta l’abbiamo trovata anche nella possibilità di fare smart charging, ovvero sfruttando la flessibilità data dalla mobilità per riuscire a gestire al meglio la rete, contribuendo a realizzare la sua trasformazione verso un sistema pulito. La sinergia tra veicoli elettrici e fonti rinnovabili in questo senso diventa fondamentale per il successo di entrambe. È un’operazione vincente per tutti, sotto ogni punto di vista.

L’Infrastructure Law, una delle più importanti della storia USA, intende trasformare la rete energetica statunitense, considerando sempre più la generazione distribuita. Qual è l’importanza della digitalizzazione?

Tradizionalmente, la rete è un sistema centralizzato, basato su sistemi analogici e funzionale. Con la crescente presenza delle rinnovabili e dell’energy storageil ruolo dell’ICT è fondamentale perché permette a produzione e domanda di comunicare pressoché in tempo reale. Con l’avvento di queste tecnologie, si sono aperte nuove opportunità per realizzare una rete elettrica sempre più resiliente, sicura e “intelligente” con vantaggi per gli utenti finali in termini di risparmi, oltre che di affidabilità. Tutto questo implica molta più coordinazione, comunicazione, gestione. Non siamo ancora al real time nell’ambito di communication and control, ma la rete si sta evolvendo così velocemente che ci attendiamo, nei prossimi 20 anni, alla contemporanea presenza e funzionalità della rete digitale insieme a quella fisica e a una bidirezionalità sempre più rapida ed efficiente di domanda e produzione energetica. In questo senso, le tecniche che fanno capo all’ambito di studi d’intelligenza artificiale saranno sempre più importanti per gestire una complessità di sistema e rendendo fruibile e comprensibile la notevole mole di dati generati.

In termini di digitalizzazione nei trasporti e nell’energia, dove guardano le prospettive della ricerca?

Nel breve termine, a seguito dei massicci investimenti per infrastrutture di ricarica per la mobilità elettrica, cercheremo di comprendere come massimizzare l’impatto dal punto di vista dell’equità e di energy justice di questi investimenti. La wall box domestica è la soluzione ideale per “fare il pieno elettrico” a casa, ma non tutti possono permettersi di installarla in garage. Occorre pensare, allora, a soluzioni di ricarica pubblica che siano convenienti e pratiche per tutti i consumatori, proprio in termini di giustizia sociale. Un altro argomento di cui già mi occupo e di cui mi occuperò sempre più nei prossimi anni è come decarbonizzare l’intero settore dei trasporti, a partire dalle auto – che stanno rapidamente transitando verso l’elettrico e puntando sul traffico pesante – a navi e aerei. In questo senso, sarà da comprendere che ruolo giocherà l’idrogeno, come si potrà impiegare l’elettrificazione in mezzi pesanti, i biocarburanti, gli e-fuels e altro ancora. Un terzo tema di prospettiva sarà anche l’integrazione dei futuri sistemi di trasporto con la rete e le rinnovabili, gli edifici, e altri settori dell’economia. A partire dal VGI, sarà importante capire come massimizzare i vantaggi per i vari settori e come sfruttarli. Anche in questo caso, la digitalizzazione nei trasporti sarà fondamentale per mettere in connessione i vari elementi e massimizzare i benefici.

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Andrea Ballocchi

Giornalista specializzato in tecnologia, focalizzato su temi che riguardano l'Internet of Things e le tecnologie emergenti che hanno un impatto significativo sulla vita quotidiana e su quella futura. Oltre alla tecnologia si occupa anche di temi legati alla sostenibilità ambientale e non solo (edilizia, architettura, design...)

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