Smart grid: boom impressionante di brevetti in UE, Giappone e Usa

Le attività di brevettazione nelle tecnologie correlate alla rete elettrica sono cresciute a una velocità notevole tra il 2009 e il 2013. In questo periodo, il numero di famiglie di brevetti internazionali (Ipf), relative alle reti, è aumentato a un tasso di crescita annuo medio del 30%, ben al di sopra dei tassi medi del 12% per le tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio e del 4% per tutte le altre tecnologie.

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Questa fase di decollo riflette principalmente un periodo di intenso interesse industriale per una nuova serie di tecnologie relative alle reti intelligenti, guidate dalla creazione di mercati, nuovi standard, contatori intelligenti e veicoli elettrici, nonché la prospettiva di un più rapido utilizzo di fonti rinnovabili.

Sono queste alcune tra le maggiori risultanze del report sui Brevetti per il potenziamento delle reti elettriche, realizzato dall’Ufficio europeo dei brevetti (Epo) e dall’Agenzia internazionale dell’energia (Iea), che Canale Energia ha approfondito in un ulteriore articolo.

Smart grid: lo slancio grazie all’innovazione software

Più nel dettaglio, la tendenza ha preso slancio grazie all’emergere dell’innovazione software come strategia aziendale. Ciò ha ampliato la portata delle innovazioni di smart grid brevettate, con il risultato di un aumento del 50% di brevetti di reti fisiche tra il 2010 e il 2022, rispetto al decennio precedente. Una crescita impressionante che si è verificata principalmente in Europa, Giappone e Stati Uniti. Allo stesso tempo, un progresso costante ha permesso alla Cina di emergere gradualmente come il nuovo motore globale di crescita di brevetti per la rete elettrica, passando dal 7% del totale globale nel 2013 al 25% nel 2022. Quando, cioè, il Paese asiatico è diventato per la prima volta la principale regione al mondo per brevetti in quest’area tecnologica.

L’UE e il Giappone hanno generato ciascuno più di un quinto degli Ipf correlati alle reti nel periodo 2011-2022 e possiedono un vantaggio tecnologico relativo in queste tecnologie, rispetto alle aree tecnologiche non di rete. Il contributo dell’Europa ha attinto principalmente alle competenze nelle tecnologie di rete fisica: basti pensare che solo la Svizzera ha generato il 5% di tutti gli Ipf correlati alla rete, mentre il Giappone mostra una specializzazione relativa più forte nelle tecnologie smart grid. Tra le altre regioni, gli Stati Uniti hanno contribuito al 20% delle attività di brevettazione correlate alle reti, ma non hanno alcuna specializzazione relativa nel campo. La quota della Cina, per tutti gli Ipf correlati alla rete tra il 2011 e il 2022, è stata significativamente inferiore, tuttavia mostra una specializzazione nelle tecnologie delle reti fisiche e intelligenti pari a quella dell’UE.

Le sfide: attenzione a infrastrutture e asset strategici obsoleti

Grazie, in gran parte a operazioni più flessibili, reti come quella localizzata nella regione a sud dell’Australia possono oggi funzionare con la generazione di energia solare fotovoltaica sui tetti, che supera il 100% della domanda sul sistema. E ancora, solare ed eolico hanno fornito ben due quinti dell’elettricità della Spagna nella prima metà del 2024. Sono questi alcuni esempi in cui l’aumento delle immissioni di potenza, da impianti di generazione distribuita, può comportare condizioni di sistema più dinamiche.

Nelle economie avanzate le reti elettriche tendono a essere più vecchie, con infrastrutture che a volte sono operative da 50 anni o più. Solo circa il 23% dell’infrastruttura di rete è inferiore a dieci anni e oltre il 50% ha più di vent’anni. Nell’Unione Europea, oltre il 50% della rete è in funzione da oltre vent’anni, il che equivale a circa la metà della sua durata media. Questi asset elettrici obsoleti possono presentare rischi significativi per la sicurezza e l’affidabilità. Nel tempo, i materiali isolanti, ad esempio nei trasformatori, possono degradarsi, con conseguente aumento della probabilità di guasti elettrici, cortocircuiti e persino incendi. Gli interruttori automatici, invecchiando, potrebbero diventare meno affidabili nella loro capacità di scattare durante i guasti.

Smart grid: digitalizzazione e rischi di attacchi informatici a infrastrutture critiche

Il report pone in evidenza che una maggiore digitalizzazione, inclusa l’interconnessione di molte entità tramite tecnologie di comunicazione, può comportare rischi di sicurezza informatica per la rete elettrica. Ad esempio, il National Risk Register del Regno Unito ha stimato la probabilità di un attacco informatico a infrastrutture critiche tra il 5% e il 25%, classificandosi come moderata, con un impatto potenziale di centinaia di milioni di euro in perdite.

Negli ultimi anni, rileva l’analisi di Epo e Iea, il numero di incidenti informatici è aumentato, raggiungendo da cinque a dieci casi significativi in ciascuno degli ultimi cinque anni. In molti di questi casi gli attacchi informatici a infrastrutture chiave hanno causato gravi sconvolgimenti sociali in tutto il mondo. Nel 2015 ci sono volute fino a sei ore per ripristinare l’alimentazione a circa 225.000 persone colpite da un attacco informatico basato su malware alla rete elettrica nell’Ucraina occidentale e, nel dicembre 2016, le apparecchiature di controllo della rete elettrica sono state interrotte e prese in carico da un accesso non autorizzato, con conseguente interruzione di 200 MW per circa un’ora.

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