Il futuro dell’energia tra domotica, intelligenza artificiale e digital divide

L’Internet dell’Energia esiste ormai da molti anni ma molti non lo concepiscono come tale. Quando una nave di ricerca invia un sonogramma tramite Internet agli uffici di una compagnia di trivellazione con sede a Houston da un posto qualsiasi davanti alle coste dell’Africa siamo in presenza di un’applicazione di Internet dell’Energia.

Lo scambio di dati tra computer al fine di valutare il flusso dell’energia è un’altra forma di questo fenomeno. Un ulteriore esempio è costituito dalle e-mail o altre forme di messaggi che gli operai inviano tramite Internet dai giacimenti di gas di scisto alla sede centrale della loro azienda.

Lo sviluppo delle smart grid richiede l’invio di grandi quantità di dati da molte zone di tali reti. Perfino le microreti, e in particolare le microreti smart, richiedono un flusso di informazioni rilevante. Quando una spider Tesla invia dati sul consumo della batteria e su altri aspetti relativi all’energia siamo di fronte a un ulteriore esempio.

Le case e gli uffici “intelligenti” sono dotati di apparecchiature e dispositivi smart per l’illuminazione, il raffreddamento e il riscaldamento e di computer che condividono le informazioni con diverse stazioni di controllo o il dispositivo di controllo installato in casa. Anche le aziende ad alto consumo energetico possono condividere i dati con società energetiche, quali le aziende produttrici e distributrici di elettricità e gli operatori di sistema locali, regionali o indipendenti, quando è necessario procedere a una riduzione di carico o nel caso di un’asta relativa al prezzo dell’energia. Tra non molto tempo i contatori smart presenti nelle abitazioni e negli edifici saranno considerati obsoleti.

L’energia “intelligente” sarà la rivoluzione del futuro

Nel 1999 Kevin Ashton affermò che “l’Internet delle cose consiste nel fare in modo che i computer… possano vedere, percepire gli odori e sentire i suoni che li circondano”. Mentre l’intelligenza artificiale sta prendendo piede in molti aspetti dell’economia, della società e dei sistemi non energetici, potrebbe essere necessario applicarla anche ai sistemi energetici, per tenerli al passo con i tempi. Simili sviluppi nel campo dell’intelligenza artificiale possono portare anche a un aumento della sicurezza e dell’efficienza energetica, a una riduzione delle sostanze inquinanti e dei gas serra, a una mitigazione dei cambiamenti climatici e possono contribuire a sviluppare approcci al consumo dell’energia più sistematici e basati sui dati. Ciò richiederà l’utilizzo di quantità di dati enormi, addirittura strabilianti.

Entro il 2030 il 60% della popolazione vivrà nelle città. Attualmente le città producono circa il 75-80% dei gas serra a livello mondiale. E consumano circa il 75% dell’energia da fonti non tradizionali. Questa è la situazione attuale. Pensiamo a cosa potrà succedere nel 2030, 2050, 2100 e oltre. Chiaramente, uno degli obiettivi per lo sviluppo dell’Internet e dell’intelligenza artificiale dell’energia è la città. Nei centri più piccoli in espansione normalmente il consumo di energia pro-capite è più elevato rispetto a quello delle grandi megalopoli, dotate di infrastrutture, sistemi energetici e di trasporto più maturi.

Le città più smart danno un maggiore contributo alla riduzione del consumo di energia pro-capite rispetto a quelle meno smart. Ciò può avvenire anche nei paesi e nelle cittadine più piccole, ma non su così vasta scala. Tuttavia i centri più piccoli non dovrebbero essere ignorati da questi cambiamenti. Le nazioni più ricche e sviluppate avranno maggiori possibilità di sviluppare l’Internet e l’intelligenza artificiale dell’energia. È probabile che ciò porterà a un aumento della disparità nei consumi energetici, che potrebbe verificarsi anche tra aree urbane e aree rurali, e tra grandi città e città di dimensioni più modeste. Si tratta di un fenomeno che dovrà essere seguito con attenzione nel processo di sviluppo e di crescita dell’Internet e dell’intelligenza artificiale dell’energia. Inoltre, città nuove, in crescita e in fase di sviluppo potrebbero essere in grado di sfruttare le nuove idee e tecnologie meglio delle città più vecchie, che fanno molto affidamento su una serie di sistemi più tradizionali. Spesso le autorità cittadine non capiscono il concetto di “costi irrecuperabili” e l’importanza di procedere a dei cambiamenti nel sistema energetico e nelle infrastrutture.

In questo senso i vecchi sistemi elettrici di alcune città americane sono emblematici. Una delle ragioni principali per cui l’uragano Sandy ha avuto conseguenze così devastanti risiede nel fatto che i sistemi elettrici non erano in grado di rispondere con prontezza, erano basati su idee vecchie ed erano privi di qualsiasi capacità di resilienza derivante dall’applicazione dell’Internet dell’energia o dell’intelligenza artificiale a reti di piccole dimensioni facenti parte di reti più ampie che possono essere scollegate nei momenti di grande stress.

Il New Jersey sta già lavorando a una tale soluzione. Sarà interessante vedere che piega prenderanno le cose. Lo sviluppo di sistemi per l’immagazzinamento dell’energia e di Energy Information System efficienti costa molto. Difficilmente a Kibera, in Kenya, dove le autorità non riescono a garantire servizi igienico-sanitari validi, una rete idrica efficiente e programmi alimentari per i residenti che vi vivono in condizioni di povertà, verrà sviluppato un Internet dell’energia. Inoltre le società meno avanzate sul piano culturale difficilmente riusciranno a sfruttare i benefici dell’Internet dell’energia e dell’intelligenza artificiale.

Come si può chiedere a persone che sanno a mala pena leggere, se non del tutto analfabete, di gestire dei sistemi elettrici intelligenti? Tuttavia questi ultimi due esempi dimostrano i vantaggi che simili sistemi potrebbero portare nelle parti più povere del mondo al di là dello sviluppo di reti energetiche efficienti. Pensiamo al settore dell’istruzione, all’addestramento e alle capacità che potrebbero essere sviluppate, con l’aiuto di terzi, in queste comunità e in questi paesi, e agli enormi benefici per le popolazioni. Talvolta le potenzialità maggiori si nascondono nei luoghi più poveri del pianeta. Sicurezza e resilienza energetica possono fare una grande differenza nella vita di molte persone, e l’Internet e l’intelligenza artificiale dell’energia possono dare il loro contributo se applicati, anche solo in parte, nella maniera corretta.

Dalla Rete un sostegno per efficientare il sistema energetico mondiale

Sicurezza energetica significa avere una fornitura a prezzi competitivi e alla portata di tutti. Significa anche che l’energia è accessibile e disponibile. E significa infine avere una fornitura affidabile e ininterrotta. La resilienza è una parte importante di tutti questi aspetti della sicurezza energetica.

L’Internet e l’intelligenza artificiale dell’energia possono accrescere notevolmente la sicurezza energetica. Attraverso una maggiore disponibilità di informazioni e l’analisi di queste ultime, un maggiore controllo dei sistemi e compromessi più efficaci tra consumo energetico, prezzi e produzione, lavorazione, trasmissione e distribuzione dell’energia. E questo è solo l’inizio per quanto riguarda i possibili utilizzi dell’Internet dell’energia. E con ciò intendo in tutti i sistemi energetici (petrolio, gas, carbone, nucleare, energie rinnovabili, elettricità, gestione della domanda, immagazzinamento, e perfino cose che ancora nemmeno immaginiamo) all’interno di un sistema economico, tra sistemi economici diversi ed eventualmente in tutto il mondo, e perfino nell’atmosfera e nello spazio.

Un maggiore sviluppo dell’Internet e dell’intelligenza artificiale dell’energia migliorerebbe la capacità di analisi e di controllo di sistemi energetici spaziali e satellitari e molto altro ancora. Le potenzialità in questo campo sono sbalorditive. Normalmente, in una qualsiasi nazione ben oltre il 50% dell’energia che entra nel sistema viene sprecata. Tale spreco di energia produce delle esternalità, quali la produzione di gas serra, particolato e inquinamento idrico e atmosferico. Ciò significa che in molte parti del mondo la presenza della maggioranza delle sostanze inquinanti non dipende dal consumo effettivo dell’energia che le produce. Che incredibile spreco di risorse! L’Internet e l’intelligenza artificiale dell’energia potrebbero ridurre notevolmente questi sprechi e aiutare tutti noi a controllare meglio le emissioni inquinanti e di gas serra.

Inoltre l’Internet e l’intelligenza artificiale dell’energia possono contribuire a ridurre alcuni rischi nell’ambito della catena di fornitura, le perdite e gli sprechi dei sistemi energetici. I vantaggi derivanti dall’impiego di questi nuovi sistemi possono andare ben oltre l’aumento della sicurezza energetica. Considerando che i sistemi energetici sono collegati ad altri sistemi a loro volta facenti parte o legati ad altri sistemi ancora, l’applicazione dell’Internet e dell’intelligenza artificiale anche a questi ultimi potrebbe portare a un miglioramento esponenziale o logaritmico nei consumi idrici, nel settore dei trasporti, in ambito economico e finanziario, nei settori delle comunicazioni, dell’istruzione e sanitario, nell’utilizzo delle risorse naturali, umane e ingegneristiche e in molti altri ambiti.

Internet e l’intelligenza artificiale di vari sistemi collegati tra loro possono portare a notevoli miglioramenti in molti aspetti se in fase di sviluppo, applicazione ed esecuzione si tiene sempre bene presente il quadro d’insieme.

Aumentare i livelli di cyber security

Tutto questo ha però anche degli aspetti negativi. Uno di essi è rappresentato dalla minaccia latente di attacchi informatici o fisici a tali sistemi intelligenti così strettamente collegati tra loro. È quindi necessario sviluppare dei metodi di sorveglianza, controllo e disconnessione. In futuro sarà necessario concentrarsi sull’implementazione di sistemi autoriparanti.

Mano a mano che vengono individuati non solo i vantaggi, ma anche i costi, i possibili problemi e le implicazioni relativi all’uso di questi sistemi basati sull’intelligenza artificiale e collegati tramite Internet dovranno essere sviluppate nuove leggi, norme e politiche. In futuro potrebbero profilarsi anche problemi relativi alla privacy. In questa fase di sviluppo sono richiesti apprendimento, addestramento, comunicazione strategica e leadership. Sarebbe meglio non lasciare tutto nelle mani delle affascinanti scienze informatiche e ingegneristiche. È necessario proteggere e sviluppare i sistemi naturali e umani nel corso dell’intero processo.

Senza dimenticare che l’eventuale sviluppo di computer quantistici porterebbe una rivoluzione nell’Internet e nell’intelligenza artificiale dell’energia e praticamente in ogni aspetto della nostra vita. Il futuro ha in serbo molte sorprese positive ma anche molti potenziali rischi e problemi, che devono essere studiati e analizzati in maniera sistematica e olistica. È necessario considerare anche gli aspetti morali, etici e legislativi legati a tutti questi cambiamenti. Si profilano all’orizzonte molte sfide per le autorità a diversi livelli, ma pensiamo a quello che potrebbe riservarci il futuro. Potremmo essere davvero a un punto di svolta nel settore dell’energia e in molti altri sistemi, ma è necessario procedere correttamente.

Nicolo Sartori
Informazioni su Nicolo Sartori 47 Articoli
Nicolò Sartori è ricercatore presso l’Area Sicurezza e Difesa dell’Istituto Affari Internazionali di Roma. La sua attività si concentra in particolare sull’evoluzione delle tecnologie nel settore energetico. Attualmente, è candidato al Dottorato presso il Dipartimento di politica e relazioni internazionali dell’Università del Kent, Regno Unito. Ha lavorato inoltre come Consulente di Facoltà al NATO Defense College di Roma, dove ha svolto ricerche sul ruolo dell’Alleanza Atlantica nelle questioni di sicurezza energetica.

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