Il sistema energetico funziona come una supply chain: non conta solo “cosa produci”, conta come lo fai arrivare dove serve, quando serve, con continuità. Cambiare fonte è fondamentale, ma senza ottimizzazione, efficienza e resilienza lungo la filiera, gli shock diventano inevitabili.
È qui che si colloca il lavoro dello Spoke 8 della Fondazione NEST, dedicato a “Optimization, sustainability & resilience in energy supply chain” e coordinato dal professor Massimo Pompili e dal professor Andrea Vallati. Il suo campo d’azione è la parte più complessa e meno visibile della transizione: l’elettrificazione degli usi finali, l’efficienza energetica, la riduzione della domanda. Non solo produrre energia verde, ma usarla meglio, usarla meno, usarla in modo intelligente.
Lo Spoke 8 lavora su un nuovo paradigma in cui modelli di mercato innovativi, aggregazione dei consumi locali – come le comunità energetiche – collegamento tra vettori diversi, flessibilità e gestione ottimizzata dell’energia diventano elementi strutturali del sistema. Molti di questi ambiti sono ancora in fase embrionale di ricerca, ma rappresentano l’ossatura del futuro energetico europeo.
L’obiettivo è sviluppare modelli di governance e di mercato capaci di accompagnare questa trasformazione, insieme a tecnologie e materiali ad alta efficienza per l’uso e lo stoccaggio dell’energia. La digitalizzazione, l’intelligenza artificiale e le tecniche avanzate di comunicazione non sono accessori, ma strumenti centrali per integrare sistemi complessi e prendere decisioni informate in tempo reale. L’impatto atteso riguarda la gestione, la pianificazione e la progettazione stessa del sistema energetico, con un cambiamento profondo nelle logiche operative.
Spoke 8 sviluppa nuovi algoritmi, modelli e strumenti, ma affronta anche un tema spesso trascurato: la sostenibilità e la resilienza lungo l’intera catena di approvvigionamento energetico. In società altamente dipendenti dall’accesso continuo ai servizi energetici, la continuità e l’affidabilità non sono dettagli tecnici, ma prerequisiti economici e sociali. Per questo lo Spoke considera anche le regole fondamentali della compatibilità elettromagnetica e dell’affidabilità dei materiali, dei componenti e dei sistemi intelligenti innovativi durante l’intero ciclo di vita operativa, sotto condizioni di stress differenti. Non si tratta solo di innovare, ma di garantire che l’innovazione funzioni, nel tempo e in contesti reali.
Ne abbiamo parlato con il professor Andrea Vallati e con la professoressa, Giuditta Pisano (che insegna all’Università di Cagliari ed è una collaboratrice del professor Massimo Pompili)
Dottor Vallati, qual è la sfida più urgente su cui il team dello Spoke 8 sta lavorando?
Lo Spoke 8 affronta diversi temi, sia dal punto di vista dell’energia termica e dei materiali sia dal punto di vista dell’energia elettrica per gli usi finali. La sfida che lega questi ambiti è rendere il sistema energetico finale realmente integrato, più flessibile e più resiliente, in un contesto di crescente elettrificazione e variabilità climatica. L’obiettivo non è solo integrare le fonti rinnovabili per produrre energia pulita, ma gestirla in modo intelligente, coordinando generazione, accumulo, domanda flessibile e reti. In questa direzione lo Spoke 8 ha lavorato su modelli avanzati, strumenti di pianificazione e piattaforme digitali interoperabili, con l’intento di ottimizzare l’intero sistema energetico.
Nel vostro lavoro l’intelligenza artificiale ha un ruolo centrale: dove misurate l’impatto più evidente e concreto?
Lo Spoke 8 ha sfruttato l’intelligenza artificiale come strumento abilitante per integrare modelli, casi di studio e piattaforme, trasformando dati complessi in decisioni energetiche ottimali. L’impatto più evidente si misura nella capacità di fornire indicazioni rapide ai tecnici e nell’ottimizzazione operativa in tempo reale, con riduzione dei picchi di carico, migliore gestione della flessibilità e dell’accumulo, sia termico sia elettrico. Un altro ambito è la previsione e pianificazione energetica, attraverso modelli predittivi basati su domanda, produzione e prezzi, calibrati su dati real time e correlati a previsioni di eventi climatici avversi, con l’obiettivo di aumentare la resilienza del sistema. Infine, l’AI contribuisce alla riduzione di costi e inefficienze, migliorando l’efficienza complessiva. In concreto, l’AI è integrata in piattaforme e casi studio reali sviluppati nello Spoke 8 e potenzia i processi di progettazione e integrazione dei modelli.
Quali sono i risultati più maturi e trasferibili dello Spoke 8?
Lo Spoke 8 ha raggiunto una fase di maturità significativa su più fronti, sia scientifici sia applicativi. In diversi casi i risultati hanno livelli medi di maturità tecnologica compresi tra TRL 5 e TRL 6, quindi in una fase prossima alla dimostrazione in ambiente operativo e alla trasferibilità in contesti industriali, alle imprese, ai territori, ai sistemi urbani e alle pubbliche amministrazioni, anche per il valore aggiunto di essere scalabili. I risultati più maturi non sono singole tecnologie isolate, ma un insieme integrato di piattaforme software, strumenti open source, prototipi validati e metodologie avanzate che coprono l’intero spettro della transizione energetica: pianificazione, flessibilità, resilienza, efficienza e decarbonizzazione. Tra quelli che raggiungono TRL 5–6 rientrano piattaforme software per Comunità Energetiche con simulazione tecnico-economica e KPI ambientali e sociali (WP 8.2 e WP 8.4), l’UBEM – Urban Building Energy Model (EUReCA) per simulare città e distretti e valutare scenari di decarbonizzazione, la Smart City Platform (SCP) di ENEA per l’interoperabilità dei dati urbani, knowledge graph e analisi dei livelli di resilienza delle infrastrutture elettriche contro rischi climatici (WP 8.5), e materiali di riciclo da agricoltura e da rifiuti urbani per utilizzo energetico e ambientale in edifici (WP 8.3).
Professoressa Pisano, qual è il principale ostacolo nel portarli dalla ricerca all’adozione reale?
Considerato il livello di maturità raggiunto, il principale ostacolo non è tecnologico. I modelli sono stati validati e gli strumenti software sono stati rilasciati con interfacce utilizzabili e casi di studio dimostrativi. Il nodo critico è sistemico e riguarda l’allineamento tra innovazione tecnologica e contesti istituzionale, regolatorio ed economico. Pesano la frammentazione normativa e un quadro regolatorio in evoluzione, come l’incertezza regolatoria per le Comunità Energetiche; la difficoltà di accesso ai dati e di integrazione con sistemi esistenti; la resistenza culturale al cambiamento, legata anche a una limitata cultura digitale nelle pubbliche amministrazioni e a procedure consolidate; e la mancanza di strumenti finanziari dedicati alla fase di scaling to market. In conclusione, lo Spoke 8 ha ormai una maturità tecnologica concreta e dimostrata, ma la piena adozione dipende dalla capacità del sistema istituzionale e di mercato di integrare queste soluzioni nei processi decisionali ordinari, evitando che restino eccellenza sperimentale. La sfida è creare un ecosistema che consenta un’adozione rapida e un ponte strutturato tra laboratorio e mercato, intravedendo anche nelle start up uno strumento importante per valorizzare la ricerca di base, insieme a un sostegno più forte delle istituzioni nel percorso di scaling.
In che modo i modelli dello Spoke 8 possono ridurre l’esposizione a shock geopolitici e climatici?
I possibili attacchi cyber e terroristici non sono ricompresi all’interno dell’analisi. Gli shock energetici degli ultimi anni hanno mostrato una vulnerabilità strutturale, fatta di dipendenza da fonti esterne e rigidità del sistema. I modelli sviluppati lavorano su una maggiore integrazione delle risorse locali, sull’ottimizzazione dell’autoconsumo e dell’accumulo, sulla simulazione di scenari di crisi e sulla riduzione della dipendenza da importazioni energetiche. A questo si aggiungono l’adozione di materiali green o ingegnerizzati e l’aumento della resilienza fisica delle infrastrutture agli eventi estremi. In sintesi, l’effetto è un aumento della resilienza sistemica: un sistema energetico più distribuito, flessibile e adattivo è meno esposto agli shock.
Guardando l’Italia, quali limiti sono più urgenti da superare?
Emergono tre limiti prioritari. Il primo è culturale: la transizione non è solo tecnologica, ma anche organizzativa, e la scarsa consapevolezza su flessibilità, demand response e partecipazione attiva degli utenti richiede maggiore alfabetizzazione energetica a tutti i livelli, pur nella complessità crescente delle reti, soprattutto elettriche. Il secondo è regolatorio: i tempi autorizzativi e la complessità normativa rallentano l’innovazione. Il terzo è finanziario: occorre facilitare l’accesso a strumenti di investimento per tecnologie ad alto impatto ma con ritorni distribuiti nel tempo. Se questi ostacoli vengono superati, l’Italia può diventare non solo un utilizzatore di tecnologie, ma un leader europeo nella gestione intelligente dell’energia. In questo senso, la transizione energetica non è solo una questione ambientale: è anche un tema di competitività, sicurezza e visione industriale, e lo Spoke 8 lavora per trasformare questa visione in strumenti concreti.