Autarchia energetica con AI e machine learning all’università di Pisa
08/10/2020
Università di Pisa Autens autarchia energetica

Si chiama Autens – Autarchia energetica sostenibile, il progetto finanziato dall’Università di Pisa nell’ambito del programma PRA 2020 che punta alla creazione di comunità energetiche autonome, grazie anche all’integrazione di tecnologie ICT, intelligenza artificiale e machine learning.

L’obiettivo è rivoluzionare il comune paradigma della domanda/offerta di energia, adattando la domanda alle risorse disponibili al momento e con un approvvigionamento garantito da fonti totalmente rinnovabili. Nell’attuale paradigma, i sistemi energetici vengono progettati per soddisfare un certo fabbisogno di energia, ad esempio produzione oraria di acqua calda e una certa temperatura. Nel fare ciò si cerca di massimizzare le cosiddette 4E, ossia prestazioni energetiche, exergetiche (quanta energia prodotta è convertibile in effettivo lavoro meccanico), economiche e ambientali.

“In questo paradigma, il fabbisogno energetico rappresenta un vincolo da rispettare per il fornitore, che mette quindi a punto delle soluzioni per soddisfarlo – spiega Giuseppe Anastasi, professore ordinario di Ingegneria informatica al Dipartimento di Ingegneria dell’informazione dell’Università di Pisa e responsabile scientifico del progetto Autens (a sinistra in foto, con il collega Marco Raugi) -. Nella prospettiva dell’autonomia energetica è necessario invece rovesciare questo paradigma e prevedere uno scenario in cui sarà necessario adattare le richieste di energia degli utilizzatori (anche negoziando i consumi per usi civili con quelli per uso industriale) con le risorse energetiche disponibili, in termini sia di consumi complessivi che di distribuzione oraria”.

rinnovabili solare eolicoA tale scopo, il progetto prevede la formazione di ‘comunità energeticamente autarchiche’, che aggreghino gruppi di edifici di vario tipo (abitazioni, edifici commerciali e industriali) e siano provviste di sistemi elettrici e termici alimentati da sole fonti rinnovabili prodotte localmente e che lavorano in sinergia. Il tutto possibile grazie a una stretta integrazione di tecnologie ICT, intelligenza artificiale e scienze sociali.

Verranno per questo esaminate situazioni in cui non è possibile, o non sostenibile, fruire della rete elettrica e del gas, per cui l’utilizzo di energia deve avvenire con sole fonti rinnovabili da produrre in loco, tramite energia solare, eolica, geotermica e da biomasse. Il progetto intende quindi realizzare alcuni dimostratori per misurare le prestazioni di componenti come pannelli solari ibridi termici/fotovoltaici, impianti a pompa di calore geotermica, gli accumuli a cambiamento di fase, oltre all’implementazione di un sistema di monitoraggio e controllo che sfrutta algoritmi di machine learning.

“Siamo consapevoli delle grosse implicazioni culturali di questo progetto – spiega quindi Marco Raugi, professore ordinario di Elettrotecnica presso il Dipartimento dell’Energia, dei sistemi, del territorio e delle costruzioni e presidente del Centro interdipartimentale di ricerca sull’energia per lo sviluppo sostenibile (CIRESS) dell’Università di Pisa -, che esige un cambio di ottica e stile di vita radicali, e l’accettazione che l’energia non può più essere disponibile in ogni momento e per tutti. La domanda si deve però adattare alla produzione attuale e a tutte le richieste della propria ‘comunità’, poiché occorre fare i conti con il fatto che le risorse del pianeta non sono infinite, e modelli di sviluppo basati su una disponibilità sempre crescente di energia non sono compatibili con le risorse limitate del pianeta”.

La formazione di comunità energetiche che in modo autosufficiente soddisfino ai propri bisogni può quindi aiutare a superare questa contraddizione. La sfida è pertanto modificare in modo radicale le abitudini di consumo degli appartenenti alle comunità in nome della sostenibilità e dell’adattamento alle disponibilità del pianeta. Per questo motivo, Autens avvierà anche una indagine socio-economica per tracciare vari profili di esigenze energetiche elettriche e termiche e comprendere l’accettabilità sociale degli scenari di autarchia energetica prefigurati, inclusa la disponibilità a cambiamenti negli stili di consumo energetico a fronte di una disponibilità di energia limitata e della negoziazione con i consumi per le attività produttive.

Il team di ricerca di Autens è composto da docenti dell’Università di Pisa ed è ampiamente interdisciplinare, includendo docenti e ricercatori di Ingegneria dell’Energia e di Ingegneria dell’Informazione, e poi di Informatica, Economia, Farmacia e Giurisprudenza.

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