Referente: Girolamo di Francia
L’implementazione delle tecnologie digitali e ICT al fine di realizzare sistemi energetici interconnessi, resilienti e flessibili che superino i tradizionali confini tra domanda e offerta è l’obiettivo principale del Piano d’azione proposto dalla Commissione Europea per attuare la transizione energetica e creare in Europa la prima area regionale con una dimensione sociale, economica e produttiva ad impatto climatico nullo al 2050.
La digitalizzazione del settore energetico consente di facilitare l’integrazione delle energie rinnovabili distribuite nelle reti, di mantenere adeguati livelli di sicurezza e resilienza delle reti energetiche e di abbassare i costi in bolletta sia per i consumatori che per le aziende energetiche.
Il processo di digitalizzazione delle reti energetiche impiega su vasta scala tecnologie basate sull’utilizzo dell’IoT, dei BigData, dell’IA e delle Blockchain. Queste tecnologie consentono di implementare strumenti per il monitoraggio e controllo dei sistemi e delle infrastrutture, per l’analisi dei dati strategici (data analitics, data mining), fino alla creazione di nuove economie (token e sharing economy). La digitalizzazione apre alla possibilità di internalizzare alcune delle fasi più critiche della filiera di produzione e trasporto dell’energia come: creare repliche virtuale dei sistemi energetici per eseguire stress test e modifiche senza implicazioni per la sicurezza, velocizzare e rendere più sicuri i processi di manutenzione e installazione dei componenti attraverso l’impiego di apparati strumentali o macchine robotiche addestrate con l’Intelligenza Artificiale.
Anche se la digitalizzazione dei sistemi energetici è in effetti già in corso, poiché veicoli elettrici, pannelli solari, pompe di calore e numerosi altri dispositivi sono già dotati di tecnologie intelligenti che generano dati e consentono il controllo remoto, tuttavia l’applicazione di tecniche AI apre a nuove possibilità di sviluppo del settore.
ENEA, come da sua tradizione, anche in questo nuovo settore si propone con un ruolo di abilitatore di tecnologie digitali a servizio della comunità. Le attività di ricerca e sviluppo sono portate avanti dal Laboratorio Energy e Data Science e sono focalizzate prevalentemente sulle aree di valutazione producibilità e suitability, monitoraggio funzionale e degli impatti e di automatizzazione delle attività di Operation & Maintenance (O&M) attraverso l’impiego della geomatica, dell’Intelligenza Artificiale, dell’IoT e della robotica.
Sono in corso attività di ricerca che prevedono lo sviluppo di metodi e tecniche di digitalizzazione delle operazioni di O&M degli impianti di produzione delle energie della transizione energetica, con particolare riferimento al solare a concentrazione, fotovoltaico, eolico, gas ed idrogeno.
E’ in corso lo sviluppo di tecniche di anomaly detection per la rilevazione precoce di guasti su impianti fotovoltaici e di trasporto idrogeno con tecniche AI, l’integrazione dati multi-sorgente (Remote Sensing satellitare) e open source per assesment di producibilità e di impatto, lo sviluppo di modelli di previsione e monitoraggio della producibilità in tempo reale, la progettazione di tecniche di deep learning (AI) per la previsione a breve termine della producibilità degli impianti di produzione delle energie della transizione energetica, come valore aggiunto per il mercato dell’energia elettrica e l’ottimizzazione della gestione della risorsa.
Sono sviluppate anche tecniche di valutazione dell’impatto ambientale relative al settore energetico mediante nodi sensoriali fisici (temperatura, corrente, tensione), ambientali (vento, irraggiamento, ecc.), ottici (imaging multispettrale), chimici (monitoraggio funzionale dei trasformatori attraverso analisi miscela VOC emessi, monitoraggio ambientale per emissioni e esposizione a polveri sottili delle superfici di impianto).
Si sviluppano, inoltre, sistemi robotici (droni di terra, superficie, acquatici ed aerei) per l’analisi in fase operativa di impianti industriali, siti ambientali e per il supporto all’individuo in vari contesti, sistemi digital twin applicati a sistemi energetici anche connessi a sistemi GIS e si implementano tecniche calibrate di misura e caratterizzazione di componenti ed impianti fotovoltaici anche in condizioni di degrado pilotato con particolare riferimento alla validazione di misure condotte con sistemi robotici.
Infine, si sviluppano sensori e reti di sensori IoT e si effettua la modellazione e simulazione di componenti della filiera del trasporto idrogeno con tecniche di simulazione multi-fisica.
I principali progetti in corso sono: progetto “MARTA” (monitoraggio e gestione avanzata in rete di impianti fotovoltaici) finanziato del Ministero delle Imprese e del Made in Italy, il progetto PNRR MUR RAISE (robotics and AI for socio-economic empowerment), il progetto Horizon “PANORAIMA” (Pan-European Network for Responsible Artificial Intelligence Multisector Masters’ Programme), e il Progetto 1.7:Smart Road nell’ambito del Piano Triennale di realizzazione 2022-2024 della Ricerca di Sistema Elettrico.