Negli Stati Uniti, dove le reti di distribuzione elettrica devono già fare i conti con eventi meteorologici sempre più estremi, domanda crescente da veicoli elettrici e data center e un numero crescente di attacchi informatici alle infrastrutture critiche, testare le modifiche alla rete prima di realizzarle sul campo è diventato un'esigenza concreta. È da questo problema che nasce il Digital Twin Studio, un ambiente di simulazione per reti di distribuzione elettrica in fase di realizzazione alla Stony Brook University, a New York, con il coordinamento del centro di ricerca GrIDD (Center for Grid Innovation Development and Deployment) e il contributo scientifico del Brookhaven National Laboratory.
TRL 4 — Dimostrazione/prototipo: piattaforma di simulazione in fase di realizzazione, con una prima versione minima funzionante prevista per dicembre 2026, non ancora un sistema operativo su reti reali
Impatto potenziale: medio
Il problema: reti sempre più sotto pressione
Le reti di distribuzione elettrica non erano state progettate per lo scenario che si trovano oggi ad affrontare: ondate di calore e tempeste sempre più frequenti, un numero crescente di veicoli elettrici e pompe di calore da alimentare, l'integrazione di fonti rinnovabili distribuite e, non ultimo, il rischio di attacchi informatici alle infrastrutture di controllo. Ogni intervento su questi sistemi — un nuovo schema di protezione, un algoritmo di previsione del carico, una strategia di ripristino dopo un guasto — comporta oggi un compromesso scomodo: testarlo direttamente sulla rete reale è rischioso e costoso, mentre affidarsi solo a modelli teorici lascia scoperti troppi scenari concreti. Il Digital Twin Studio nasce proprio per colmare questo spazio: un ambiente virtuale ad alta fedeltà in cui simulare blackout, eventi meteorologici estremi, attacchi informatici, guasti alle apparecchiature e variazioni della domanda prima di intervenire sulle infrastrutture fisiche.
Come funziona il Digital Twin Studio
Il progetto combina più tecnologie in un unico ambiente di simulazione. Alla base c'è una modellazione basata sulla fisica dei sistemi elettrici, integrata con intelligenza artificiale, dati geografici (GIS), informazioni meteorologiche, dati dei contatori avanzati e delle risorse energetiche distribuite (pannelli solari domestici, batterie, veicoli elettrici). Il risultato sono rappresentazioni virtuali ad alta fedeltà delle reti di distribuzione a scala di quartiere, aggiornate quasi in tempo reale.
Una parte della raccolta dati passa da un drone dotato di LiDAR, telecamera termica e fotocamera visiva, impiegato per mappare in tre dimensioni la vegetazione nelle vicinanze delle linee elettriche — una delle cause più comuni di interruzioni di corrente — e per monitorare lo stato delle infrastrutture. Il sistema prevede inoltre simulazioni hardware-in-the-loop, che collegano apparecchiature fisiche reali a scenari di stress generati dal modello virtuale, e un sistema di analisi predittiva basato su sensori IoT per edifici intelligenti, fornito attraverso una partnership con l'azienda tecnologica IotaComm, che analizza dati ambientali, operativi ed energetici per individuare anomalie e ottimizzare le prestazioni della rete.
Chi c'è dietro al progetto
Il Digital Twin Studio è coordinato dal GrIDD, un Center for Advanced Technology dello Stato di New York ospitato presso l'Advanced Energy Research and Technology Center (AERTC) di Stony Brook University, nato per valorizzare le competenze scientifiche dell'università e del Brookhaven National Laboratory a beneficio delle imprese del settore energetico di Long Island e dello Stato di New York. Il centro è finanziato da NYSTAR, la divisione per la scienza, la tecnologia e l'innovazione dell'agenzia statale Empire State Development, che sostiene complessivamente 15 centri di questo tipo nello Stato. Per la fase attuale del progetto sono stati ottenuti circa 550.000 dollari, con altri 300.000 dollari previsti per la fase successiva: fondi universitari per l'innovazione, ai quali si aggiunge il supporto legato a due sviluppatori dell'eolico offshore, Sunrise Wind e Ørsted. Gli investimenti riguardano calcolo ad alte prestazioni, servizi cloud, reti, sensori, sistemi di acquisizione dati, alimentazione di backup e un laboratorio di formazione per studenti presso il Center of Excellence in Wireless and Information Technology (CEWIT) dell'università.
"We are building something that students can learn from", ha dichiarato Abdelrahim Brown, responsabile del progetto per AERTC e GrIDD, descrivendo il Digital Twin Studio come un ambiente in cui ricerca, formazione e collaborazione con l'industria procedono insieme. Terrence DeFranco, amministratore delegato di IotaComm, ha definito il progetto un living lab per la ricerca energetica, il monitoraggio ambientale e la modellazione dei dispositivi connessi.
Obiettivi concreti e tempistiche
La prima fase del progetto si concentra su quattro ambiti applicativi. Il primo è l'analisi del rischio legato alla vegetazione: identificazione degli alberi vicino alle linee elettriche, generazione di nuvole di punti 3D, riconoscimento delle specie e mappatura delle aree a rischio maggiore di interruzione. Il secondo è la previsione di guasti e contingenze, attraverso scenari di flusso di potenza, strategie di ripristino del servizio, integrazione delle risorse energetiche distribuite e variazioni della domanda. Il terzo è il monitoraggio dello stato degli asset, con l'obiettivo di estendere il modello ai singoli dispositivi di rete per rilevare comportamenti anomali e programmare la manutenzione in modo predittivo. Il quarto riguarda la ricerca metodologica in senso stretto: algoritmi per la previsione del carico, il coordinamento delle risorse distribuite, l'ottimizzazione della tensione, la riconfigurazione della rete e, significativamente, simulazioni di intrusioni informatiche che non comportano alcun rischio per le infrastrutture reali.
Il progetto ha anche una componente formativa: un modulo didattico dedicato ai gemelli digitali sarà inserito nel programma CyberLearn dell'università, con il primo gruppo di studenti previsto per la primavera del 2027. Sul fronte tecnico, il team punta a una prima piattaforma minima funzionante entro dicembre 2026, da ampliare in seguito con nuove apparecchiature, nuovi insiemi di dati, nuove applicazioni e nuove collaborazioni industriali.
Perché interessa il settore
L'IRENA descrive da tempo questo tipo di innovazione per le reti elettriche come "systemic innovation": non basta la tecnologia da sola, serve che si combini con la gestione operativa della rete e con modelli di finanziamento e di collaborazione capaci di tenerla in vita. Il Digital Twin Studio di Stony Brook è un caso abbastanza compiuto di questa combinazione: un finanziamento pubblico regionale (NYSTAR), la competenza scientifica di un'università e di un laboratorio nazionale (Brookhaven), un partner tecnologico privato (IotaComm) e il contributo di sviluppatori industriali dell'eolico offshore interessati alla stabilità della rete su cui dovranno collegare i propri impianti. È un modello replicabile più per il metodo — mettere a sistema finanziamento pubblico, ricerca accademica e interesse industriale attorno a un problema operativo concreto — che per la tecnologia in sé, dato che simulazioni di rete basate su AI, droni per il monitoraggio delle linee e gemelli digitali esistono già, separatamente, in diversi contesti.
Va detto con altrettanta chiarezza che si tratta, per ora, di un'iniziativa di scala regionale e in fase di costruzione: la piattaforma minima funzionante è attesa solo a fine 2026, e i casi d'uso descritti — dalla mappatura del rischio vegetazionale alle simulazioni di attacchi informatici — restano da validare su scenari operativi reali prima di poter parlare di un effettivo salto di maturità tecnologica. Resta comunque un segnale interessante su come i centri di ricerca universitari, in collaborazione con i laboratori nazionali, possano affrontare in modo strutturato la crescente complessità della gestione delle reti elettriche in un contesto di decarbonizzazione, elettrificazione dei consumi e rischio climatico crescente.
Il commento di PINET
Per l'Italia, dove gli operatori di rete devono già convivere con il rischio di incendi, trombe d'aria e allagamenti che danneggiano linee e cabine, un ambiente di simulazione che unisca mappatura del rischio vegetazionale, modelli predittivi e scenari di attacco informatico senza intervenire sulla rete reale affronta un problema reale anche da noi, non solo americano. Dalla ricerca non emergono, al momento, iniziative italiane di portata e scopo comparabili a quella di Stony Brook: i gestori di rete nazionali dispongono di propri strumenti di modellazione e pianificazione, ma un centro universitario pubblico che unisca in un solo ambiente droni, intelligenza artificiale, simulazioni hardware-in-the-loop e formazione degli operatori sembra, per ora, un caso a sé. Replicare questo modello richiederebbe un finanziamento pubblico regionale o nazionale dedicato, sul tipo di quello che NYSTAR garantisce ai centri di ricerca dello Stato di New York, e una reale disponibilità dei gestori di rete a condividere dati operativi con il mondo accademico, che è spesso l'ostacolo pratico più difficile da superare in questo genere di collaborazioni. Il giudizio è di interesse moderato: l'approccio è sensato e il metodo — pubblico, accademico e industriale insieme attorno a un problema concreto — è più interessante della singola tecnologia, ma il progetto è ancora a uno stadio iniziale e la sua reale efficacia si potrà valutare solo quando la piattaforma entrerà in funzione.
Fonti: Stony Brook University, "Stony Brook University Building Digital Twin Studio to Advance Grid Research and Resilience", con approfondimenti da Interesting Engineering, "New digital twin platform uses simulation to boost grid resilience" e dalla pagina del centro di ricerca GrIDD - Center for Grid Innovation Development and Deployment.
