Il futuro dell’energia secondo ADI

Per ridurre le emissioni di gas serra entro il 2050 servono tecnologia, infrastrutture e un impegno concreto. I prossimi anni saranno essenziali per sviluppare le soluzioni esistenti su larga scala e per innovare. ADI ci mostra le potenziali opportunità.

Per oltre vent’anni, scienziati e climatologi hanno messo in guardia sugli effetti del riscaldamento globale, e sul legame con le emissioni di gas a effetto serra. Ora però l’attenzione si è rivolta all’azione e al modo in cui noi, come società globale, possiamo affrontare sia le cause che gli effetti del cambiamento climatico. I semiconduttori sono il cervello dei dispositivi moderni, dei veicoli elettrici, degli smartphone, dei robot e non solo. Potrebbero infatti essere la chiave per risolvere la crisi della sostenibilità attraverso l’innovazione mirata e l’intelligenza periferica (edge intelligence) adattativa. Mantenendo le tendenze attuali, entro il 2050, per sostenere la traiettoria di sviluppo globale prevista, il mondo avrà bisogno del doppio dell’energia che consuma oggi. In assenza di modifiche alle nostre fonti di energia e di strategie di efficienza energetica complessiva, si prevede che la nostra attuale traiettoria di emissioni porterà a un aumento della temperatura di 1,9 – 2,9°C entro il 2050 (rispetto ai livelli preindustriali). Secondo gli esperti, le conseguenze associate potrebbero anche causare la migrazione del 33% della popolazione mondiale¹, una riduzione dell’11 – 18% del PIL globale² e fino a 23 trilioni di dollari di perdite annuali dovute a disastri climatici.³

ADI punta su elettrificazione ed efficienza energetica

Mentre la società cerca di affrontare problemi urgenti, come quello della povertà globale, l’energia sarà fondamentale per garantire l’accesso universale a servizi essenziali come l’elettricità e il cibo nutriente. Tuttavia, per evitare i peggiori effetti del cambiamento climatico, il mondo deve raggiungere “emissioni-nette-zero” entro il 2050 e limitare il riscaldamento globale a 1,5°C. La chiave per raggiungere questi obiettivi sono la crescita energetica e la decarbonizzazione rapida: richiedono la sostituzione massiccia dei combustibili fossili con le energie rinnovabili (cioè una crescita della domanda pari a 9 volte da oggi al 2050) e un netto miglioramento dell’efficienza energetica globale (cioè un aumento pari a 2 volte da oggi al 2050)⁴ come si vede nella Figura 1. «Esiste un’opportunità senza precedenti di promuovere la transizione verso l’energia pulita, eliminando le tecnologie che generano gas a effetto serra attraverso l’elettrificazione a energia rinnovabile delle varie applicazioni. Un esempio lampante, già in atto, è l’eliminazione graduale dei veicoli con motore a combustione interna a favore dei veicoli elettrici» afferma Greg Henderson, Senior Vice President in Automotive and Energy, Communications and Aerospace Group. «Man mano che un maggior numero di prodotti viene progettato per essere alimentato dall’elettricità, entra in gioco un ampio ecosistema che comprende la generazione, la distribuzione e lo stoccaggio dell’energia.» Martin Cotter, Senior Vice President in Industrial and Multimarkets Group, dichiara: «Contemporaneamente alla riprogettazione della rete energetica per le fonti rinnovabili, è necessario concentrarsi sulla promozione dell’efficienza energetica in tutte le applicazioni. Nel contesto delle emissioni totali, circa il 50% dell’energia globale è consumata dall’industria⁵. Attraverso l’implementazione di tecnologie digitali per la fabbrica connessa, possiamo migliorare il controllo delle attività industriali all’interno delle fabbriche dismesse esistenti».

Possibili scenari futuri

Da oggi al 2035, McKinsey stima un aumento di 4,5 trilioni di dollari nella spesa annuale per beni materiali a sostegno della transizione verso le basse emissioni, per un totale di 78,4 trilioni di dollari di spesa cumulativa in questi anni⁴. In tutti i mercati serviti da ADI, ci si aspetta di vedere investimenti a livello mondiale per l’efficienza industriale e la riqualificazione degli edifici, oltre che per il continuo sostegno alla diffusione dei veicoli elettrici e delle relative infrastrutture, alla generazione di energia verde e alla modernizzazione della rete elettrica. La spesa prevista per i beni a basse emissioni offre l’opportunità di considerare uno scenario in cui le soluzioni più ecologiche vengano pienamente adottate e scalate. Per ridurre le emissioni globali di gas serra dall’attuale livello di 51 miliardi di tonnellate (o 51 Gt) all’anno a zero, è necessaria più di una soluzione. ADI ha cercato di collegare l’impatto abilitante del suo più ampio portafoglio di soluzioni, concentrandosi su quelle applicazioni in cui la sua tecnologia è un fattore abilitante critico. La sua valutazione ha portato a due categorie principali di soluzioni: quelle che sostituiscono le tecnologie tradizionali che generano gas a effetto serra, o quelle che rendono la tecnologia più efficiente dal punto di vista energetico. Tra gli esempi di tecnologie sostitutive vi sono i veicoli elettrici, la transizione energetica e gli elettrolizzatori alimentati da energie rinnovabili. Esempi di prodotti finali più efficienti dal punto di vista energetico sono i motori industriali, le comunicazioni wireless 5G e i sistemi HVAC connessi.

Alcuni esempi applicativi

Riconosciamo che le tecnologie di ADI non rappresentano i prodotti finali stessi. In molti casi, tuttavia, senza di esse l’applicazione finale non sarebbe realizzabile. Un esempio è rappresentato dai veicoli elettrici, che si basano su batterie agli ioni di litio. Non sarebbero utilizzabili senza una tecnologia di gestione della batteria che valuti costantemente lo stato di salute di ciascuna cella, bilanciando le celle all’interno del pacco e garantendo che la batteria non venga mai sotto o sovra –
caricata. La gestione della batteria è quindi una tecnologia abilitante per i veicoli elettrici. Un altro esempio di come le soluzioni ADI stiano potenzialmente contribuendo a ridurre le emissioni di CO₂ è rappresentato dall’impiego di azionamenti a frequenza variabile, che utilizzano la tecnologia di controllo di precisione di ADI. Questi vengono utilizzati in combinazione con sistemi di motori il cui carico o la cui velocità variano. La tecnologia ADI consente di regolare con precisione la velocità e la coppia del motore in base al carico da gestire. In questo modo si risparmia energia, adeguando la capacità del motore all’attività da svolgere. L’installazione degli azionamenti elettronici su tutti i motori potrebbe far risparmiare, ipoteticamente, il 10% delle emissioni globali. Se le applicazioni (come i veicoli elettrici o gli azionamenti a frequenza variabile) abilitate in parte dalla tecnologia di ADI dovessero essere scalate e adottate universalmente, la società potrebbe realizzare un risparmio di circa 26 Gt di gas a effetto serra⁶. •

Autrici: Kimberly Blakemore, Director of Environmental Sustainability, Analog Devices; Fiona Treacy, Senior Director, Industrial Automation, Analog Devices