Tecnologie digitali, intelligenza artificiale, internet of Things, machine learning: il mondo dell’energia corre veloce e stargli al passo è importante quanto necessario in ottica di decarbonizzazione e riduzione della dipendenza energetica. La rivoluzione energetica e digitale è ormai partita e servono investimenti sia nei mezzi ma soprattutto nelle persone. Di questi temi RiEnergia ha parlato con il Professore Massimo La Scala, ordinario di sistemi elettrici per l’energia presso il Politecnico di Bari e Direttore (per il Politecnico di Bari) del master di II livello in “Innovazione nei Sistemi Elettrici per l’Energia.
Negli ultimi decenni il mondo dell’energia è cambiato e con esso le tecnologie di produzione, di storage ecc. Quale è il connubio energia e innovazione, e quanto questo legame è diventato più stretto?
Negli ultimi decenni, il settore energetico ha vissuto una trasformazione profonda dettata in primis dalla urgenza della decarbonizzazione legata alla mitigazione dei cambiamenti climatici secondo gli accordi di Parigi del 2015 (COP 21). A livello europeo, la decarbonizzazione dei consumi è strategica non solo per il contenimento del surriscaldamento globale, ma anche per ridurre la dipendenza energetica del nostro continente (si veda Repower UE 2022). L’Italia, in particolare, è fra i Paesi europei con la più alta dipendenza energetica: il 75% del fabbisogno energetico nazionale nel 2023 è stato soddisfatto mediante importazioni contro un 58% dell’EU-27. Pertanto, la clean electrification, l’integrazione su larga scala delle fonti rinnovabili, infrastrutture energetiche più flessibili rappresentano gli strumenti tecnologici essenziali per ottemperare agli accordi internazionali sul clima ma anche per garantire il benessere e lo sviluppo di nuovi settori economici nel nostro Paese.
Inoltre, le tecnologie digitali, l’intelligenza artificiale, l’Internet of Things e il machine learning stanno entrando con forza nel mondo dell’energia, trasformando il modo in cui progettiamo, gestiamo e ottimizziamo i sistemi elettrici. Ad esempio, proprio l’integrazione delle tecnologie digitali ha permesso la gestione, l’accumulo e la produzione decentralizzata di energia nonché la possibilità di applicare il paradigma della neutralità tecnologica che permette anche ad innumerevoli piccole entità (i prosumer, gli utenti finali) di partecipare, indipendentemente dalle loro dimensioni, dalla loro posizione e dalla tecnologia adottata, non soltanto alla fornitura del “bene” energia ma anche alla gestione di tutti quei servizi che ne garantiscono la qualità e l’affidabilità.
Ma l’innovazione non riguarda solo la tecnologia in senso stretto. Coinvolge anche i modelli di business, le normative, i meccanismi di mercato, la geopolitica e, soprattutto, le competenze. Di qui l’esigenza di un approccio interdisciplinare, o meglio, transdisciplinare, in grado di superare i confini disciplinari con un approccio olistico e di sistema e, di conseguenza, la sfida per una trasformazione dei sistemi formativi e dell’organizzazione della ricerca in questo settore.
Il legame tra energia e innovazione si è fatto via via più stretto, fino a diventare indissolubile. Oggi l’innovazione non è più un’opzione, ma una condizione necessaria per garantire la sostenibilità, l’affidabilità dei sistemi energetici ed il benessere e lo sviluppo economico. In questo scenario, il ruolo della ricerca e della formazione è cruciale per accompagnare e guidare il cambiamento.
Se dovesse scegliere fra tutte le innovazioni tecnologiche che riguardano l’energia, quella più rivoluzionaria, quale sceglierebbe e perché?
Mi fa piacere ricordare che il sistema elettrico per la trasmissione e distribuzione dell’energia rappresenta tutt’ora la macchina più complessa che il genere umano abbia mai costruito: ha una estensione geografica immensa con dimensioni continentali, deve funzionare in real-time bilanciando costantemente richiesta e produzione di energia elettrica, coordinare milioni di componenti molto diversi gli uni dagli altri con costanti di tempo e tempi di risposta che vanno dai micro-secondi ai mesi/anni, ha la necessità di competenze interdisciplinari che vanno dalla ingegneria elettrica, informatica e ambientale alla economia dei mercati elettrici alla geopolitica ed essendo una infrastruttura critica, come abbiamo verificato, purtroppo, con il blackout della Spagna, è essenziale per la convivenza civile nella nostra società e deve essere gestita in condizioni di sicurezza e resilienza per poter resistere e autoripararsi anche a seguito di guasti multipli e condizioni di funzionamento imprevedibili. Essendo una sistema cyber-fisico globale che richiede un livello altissimo di coordinamento, automazione e controllo è definita da molti "la macchina, più complessa mai costruita dall’Uomo”.
Questo è ancora più vero oggi poiché una infrastruttura elettrica dominata da fonti non programmabili non può più essere gestita con logiche tradizionali: servono infrastrutture flessibili, Operational Intelligence, strumenti di previsione avanzati e modelli di mercato innovativi.
Tra le molte innovazioni che stanno plasmando il futuro dell’energia, ritengo che le reti elettriche intelligenti, o smart grid, rappresentino una delle più rivoluzionarie. Si tratta di un’evoluzione profonda del concetto stesso di rete elettrica che integra le tecnologie informatiche e l’intelligenza computazionale ed è caratterizzata da una capillare comunicazione bidirezionale, dalla presenza di attuatori veloci che le permettono alla rete di adattarsi a condizioni variabili garantendo efficienza, affidabilità e sostenibilità a tutti i livelli dalla trasmissione alla distribuzione fino al coinvolgimento degli utenti finali.
Questa trasformazione è fondamentale per affrontare le sfide poste dalla crescente penetrazione delle fonti rinnovabili, dalla mobilità elettrica e dalla decarbonizzazione dei consumi. Le reti intelligenti permettono di aumentare l’efficienza, ridurre le perdite, migliorare la qualità del servizio e, soprattutto, coinvolgere attivamente i consumatori, che diventano prosumer, ovvero produttori e consumatori allo stesso tempo.
Dal punto di vista accademico, le smart grid rappresentano anche un terreno fertile per la ricerca multidisciplinare, che coinvolge ingegneria elettrica, informatica, economia e scienze sociali. È un ambito in cui l’innovazione tecnologica si intreccia con l’innovazione sistemica, e dove la formazione di nuove competenze è essenziale.
Energia, innovazione e investimenti: senza gli ultimi non si va molto lontano? La finanza pubblica e quella privata in Italia che propensione hanno verso questo tipo di investimento?
C’è convergenza sull’idea che l’inazione sui cambiamenti climatici avrebbe costi molto alti. Un aumento di 2°C rispetto ai livelli preindustriali, secondo alcune previsioni, potrebbe causare una riduzione del tasso di crescita globale annuale di circa 0,4 punti percentuali. Di contro, impiegando meno del 2% del PIL mondiale fino al 2100, sarebbe possibile evitare perdite economiche stimate tra l’11% e il 13%.
La decarbonizzazione è quindi una necessità ambientale, ma anche lo strumento chiave per garantire il benessere economico.
Le aziende investono ogni anno miliardi di euro in innovazione green, contribuendo alla nascita di una nuova economia basata, se vogliamo, su una nuova forma di consumo “virtuoso” che conduce al recupero delle risorse ambientali sinora consumate. Tornare indietro significherebbe vanificare questi investimenti e rinunciare alla opportunità di sviluppo che ne derivano.
La International Energy Agency stima una dimensione del mercato delle Green Technologies nel settore energetico dell’ordine del migliaio di miliardi di doll. al 2050 nel caso di scenario di decarbonizzazione profonda. È una cifra enorme dal grandissimo potenziale di ricaduta economica e tecnologica se confrontata, per esempio, con il programma spaziale Apollo che a valori odierni sarebbe costato intorno ai 200 miliardi di doll. e la cui ricaduta sulle tecnologie che tutti noi adottiamo oggi è stata enorme.
L’innovazione, per quanto brillante, ha bisogno di essere sostenuta da investimenti adeguati a poter generare impatti concreti. In Italia, negli ultimi anni, abbiamo assistito a un’accelerazione degli investimenti pubblici nel settore energetico, grazie anche alle risorse del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR) e ai fondi europei destinati alla transizione ecologica. Questi strumenti hanno avuto il merito di stimolare la ricerca, l’adozione di tecnologie pulite e la modernizzazione delle infrastrutture.
Tuttavia, la finanza pubblica da sola non basta. È fondamentale che anche il settore privato giochi un ruolo attivo, investendo in innovazione, collaborando con il mondo accademico e partecipando a progetti di ricerca e sviluppo. In questo senso, si stanno moltiplicando le iniziative di partenariato pubblico-privato, che rappresentano un modello virtuoso per accelerare il trasferimento tecnologico e valorizzare le competenze presenti nel Paese.
Come università, abbiamo il compito di formare professionisti capaci di guidare questi processi, ma anche di creare un ambiente favorevole all’innovazione, attraverso laboratori, spin-off, collaborazioni industriali e progetti europei. La sinergia tra ricerca, formazione e investimento è la chiave per costruire un sistema energetico più sostenibile e competitivo.
“Innovazione nei Sistemi Elettrici per l’Energia”, è il nuovo master promosso da Terna-Politecnico di Bari. Di che cosa si tratta e perché la formazione universitaria e non solo è importantissima per fare progressi nell’ambito dell’innovazione energetica?
Il master di II livello in “Innovazione nei Sistemi Elettrici per l’Energia” è promosso da Terna S.p.A. in collaborazione con i tre Politecnici italiani nell’ambito del PoliTech Lab, la nuova ‘Rete Politecnica di Alta Competenza’. La collaborazione strategica tra il Gruppo Terna e i Politecnici è stata avviata per promuovere la ricerca, l’innovazione, la formazione avanzata a beneficio del sistema elettrico nazionale e nasce dalla consapevolezza che la transizione energetica e le infrastrutture energetiche del futuro richiedono nuove competenze, aggiornate e trasversali.
Si tratta di un percorso formativo avanzato, pensato per formare ingegneri e tecnici altamente specializzati nella progettazione, gestione e innovazione dei sistemi elettrici moderni.
Il programma affronta tematiche cruciali come la gestione delle reti in presenza di una elevata penetrazione di fonti rinnovabili, l’automazione e la digitalizzazione, l’accumulo energetico, la sicurezza informatica, la regolazione dei mercati elettrici e l’uso dell’intelligenza artificiale per l’ottimizzazione dei flussi energetici. Il tutto con un approccio fortemente orientato alla pratica, grazie al coinvolgimento diretto dei docenti dei tre Politecnici, ad esperti del mondo dell’energia e alla collaborazione di un’azienda leader nel settore come Terna S.p.A.
Il Master formerà professioniste e professionisti che saranno chiamati a costruire e gestire la Rete Elettrica Nazionale dei prossimi decenni creando profili altamente specialistici quali esperti di: impianti e tecnologie, gestione degli asset, modellistica e sistemi di calcolo per i sistemi elettrici, mercati e regolazione.
Al termine del percorso formativo ai partecipanti che conseguiranno il Master in “Innovazione nei Sistemi Elettrici per l’Energia” sarà rilasciato il titolo, congiuntamente dai Politecnici di Bari, Milano e Torino, espressione di una forte collaborazione accademica.
Come docente e Direttore del Master per il Politecnico di Bari, credo fermamente che la formazione sia uno degli strumenti più potenti per promuovere l’innovazione. Non possiamo pensare di affrontare le sfide della transizione energetica senza investire oltreché nei mezzi anche nelle persone. È attraverso la conoscenza, la ricerca e la condivisione delle competenze che possiamo costruire un futuro sostenibile, caratterizzato dalla neutralità climatica e dall’abbondanza di risorse energetiche che contribuiscano allo sviluppo economico nazionale ed europeo.
