Gli Stati Uniti sono nel bel mezzo di una rivoluzione energetica. Negli ultimi dieci anni, infatti, gli USA hanno ridotto le importazioni di petrolio, è aumentato l’impiego di energia eolica e solare ed stata tagliata drasticamente la crescita dei consumi di energia elettrica, grazie alla diffusione delle misure di efficienza. Il “Quadriennal Technology Review 2015” (QTR) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) analizza lo stato attuale delle tecnologie nel settore dell’energia e le opportunità di ricerca e sviluppo nel medio termine negli USA. Sono 4 le tendenze che guideranno i cambiamenti dei prossimi anni: convergenza, diversificazione, confluenza ed efficienza.

Le nuove ed avanzate tecnologie energetiche forniscono una ricca serie di opportunità per affrontare le sfide energetiche negli USA, ma la loro diffusione su larga scala richiede continui miglioramenti in termini di costi e di prestazioni. La tecnologia sta, di certo, guidando questo  cambiamento e la “rivoluzione energetica” in corso sta aumentando le opportunità di sviluppo per queste tecnologie e per i sistemi ad alta performance e a costi ridotti.

Il convergere di molto settore energetici verso sistemi più complessi collegati attraverso le tecnologie dell’ITC è in grado di rivoluzionare i servizi energetici. Questi progressi possono consentire agli Stati Uniti di affrontare le pressanti sfide energetiche del paese, dalla ripresa economica, alla sicurezza, al cambiamento climatico.

Tre sono gli obiettivi strategici e fondamentali per il sistema energetico degli USA: sicurezza energetica, competitività economica e responsabilità ambientale.

Sicurezza energetica
Ci sono quattro ambiti strettamente collegati per la sicurezza energetica:

1. Rischi fisici: legati a danni ai sistemi di approvvigionamento energetico e di stoccaggio o alle infrastrutture di distribuzione dell’energia (anche i cambiamenti climatici rientrano in questa categoria);

2. Rischi informatici: legati alla vulnerabilità nella sicurezza informatica dei sistemi di controllo basati su infrastrutture ICT che gestiscono e coordinano l’approvvigionamento energetico e la distribuzione;

3. Rischi per l’approvvigionamento: legati alla crisi dei prezzi e alle interruzioni di approvvigionamento internazionale delle materie prime energetiche;

4. Rischi di conflitti: legati a disordini in paesi stranieri legati all’energia.

Competitività economica
Il tema dell’energia è alla base di ogni aspetto dell’economia degli USA. I bassi costi energetici sono il primo beneficio per i consumatori e quindi per l’economia in generale. Negli ultimi decenni sono stati investiti molti capitali nelle ricerche sulle tecnologie energetiche e i benefici di queste ricerche sono evidenti nel calo dei prezzi del gas naturale, del petrolio ad uso domestico, delle turbine eoliche, del fotovoltaico, e dell’illuminazione efficiente. Il progresso in una gamma più ampia di tecnologie avanzate per l’energia potrebbe favorire un’ulteriore diminuzione dei prezzi.

Responsabilità ambientale
Lo sviluppo di un sistema che utilizzi energie pulite si baserà su tecnologie sempre più avanzate per ridurre al minimo l’impatto ambientale. Nel corso degli ultimi decenni, gli Stati Uniti hanno compiuto notevoli progressi nella riduzione dell’inquinamento – atmosferico, acqua, terra – grazie ad attività legate all’energia. Questi successi dimostrano che cosa può essere realizzato con politiche di ricerca e sviluppo nell’energia. Le tecnologie avanzate possono avere un impatto significativo sulle sfide della prossima generazione, in particolare nella riduzione dei gas a effetto serra per limitare i danni dovuti al cambiamento climatico. Gli Stati Uniti possono dimostrare la fattibilità di sistemi energetici sostenibili per la comunità mondiale e divenire leader nella creazione di economie che, migliorando il progresso umano, assicurino una biosfera sostenibile.

Analizzando l’intero sistema energetico degli USA e l’interdipendenza dei settori energetici, emergono quattro temi generali su cui il rapporto si concentra e si cui dovranno convergere gli obiettivi delle prossime politiche USA per l’energia:

1) Convergenza: tutti i settori del sistema energetico stanno diventando sempre più interdipendenti e se, correttamente integrati, i sistemi tecnologici ed energetici hanno il potenziale di migliorare le loro performance, aumentare la loro efficienza e consentire lo sviluppo di nuovi modelli per l’economia energetica.

2) Diversificazione nelle forniture e nei servizi energetici: la maggior parte dei settori energetici negli Stati Uniti sta vivendo una fase di diversificazione. L’elettricità, l’idrogeno, il gas naturale e i biocarburanti stanno iniziando ad essere impiegati nel settore dei trasporti, mentre il settore energetico sta impiegando maggiormente il gas naturale e le fonti rinnovabili. Questa diversificazione crea da una parte nuove sfide per le infrastrutture energetiche, ma, dall’altra, offre anche l’opportunità di maggiore flessibilità.

3) Confluenza di strumenti di ricerca e sviluppo, calcolo e analisi: la confluenza di progressi significativi negli strumenti di calcolo, di analisi dei dati e nei software sta avviando una nuova era di “sistemi di progettazione” per i materiali, i prodotti chimici e le scienze biologiche. Questa trasformazione consente di accelerare lo sviluppo di questi nuovi sistemi che spostano il baricentro dall’osservazione al controllo di sistemi complessi. Tutti questi concetti si applicano a tutto lo spettro di argomenti che riguardano i sistemi complessi del sistema energetico.

4) Efficienza energetica: il raggiungimento di una maggiore efficienza consente di raggiungere la sicurezza energetica nazionale, il taglio dei costi dell’energia e gli obiettivi ambientali. Poiché le risorse prime energetiche si trasformano in servizi e prodotti, i rischi sono distribuiti lungo tutta la catena del valore dell’energia. Quindi, è fondamentale intervenire con azioni di efficienza lungo tutta la catena del valore in modo da ridurre i costi, il consumo e le emissioni.

In conclusione, il mondo della ricerca in materia di energia è ricco di opportunità per contribuire a creare un sistema sicuro, resiliente, economicamente efficace, rispettoso dell’ambiente e basato sull’impiego di tecnologie più efficienti. Per il successo di questi progressi sono indispensabili i 4 punti che abbiamo illustrato sopra e in questo senso gli USA hanno ancora molto da fare.

Scarica e leggi il “Quadriennal Technology Review 2015” (QTR) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE)