Intelligenza digitale e collaborazione industriale nel futuro della sostenibilità

Nell'energia, nei trasporti, nell'industria, nell'aerospazio e nella manifattura si sta affermando un modo diverso di progettare. L'intelligenza non sta più in un singolo blocco del sistema. È distribuita tra hardware, software e componenti. Su questa elettronica, sempre più spesso dotata di capacità di elaborazione basate sull'IA, poggiano un'energia più pulita e infrastrutture più efficienti.

Da DigiKey, distributore globale di componenti elettronici, osserviamo questa digitalizzazione da vicino. Porta efficienza, prepara il terreno all'elettrificazione e fa convergere tecnologie che finora si sono sviluppate in parallelo. Cambierà il modo in cui gli ingegneri progettano i sistemi e il modo in cui le aziende collaborano lungo la supply chain. Cambierà anche il peso della sostenibilità nelle scelte industriali.

Dal componente al sistema

Il cambiamento più significativo dell'ultimo decennio è il passaggio dall'ottimizzazione del singolo componente a quella dell'intero sistema. Un componente più efficiente non basta a rendere sostenibile un progetto. Serve un sistema che usi bene l'energia, riduca i fermi, duri più a lungo e mantenga valore nel tempo. In molti casi i guadagni maggiori nascono dall'interazione tra sensori, gestione dell'alimentazione, comunicazione, software e controllo.

Progettare in modo sostenibile significa anche costruire sistemi robusti e allungare il tempo medio tra i guasti (MTBF). Con il monitoraggio continuo si rilevano le anomalie prima che diventino guasti, si pianifica la manutenzione predittiva e si isola un problema locale prima che si propaghi al resto del sistema. Chi progetta oggi può mettere la sostenibilità tra i requisiti fin dalla prima specifica.

La stessa logica si estende a interi ecosistemi. Un esempio è la Floating Farm di Rotterdam, un allevamento di vacche da latte costruito su una piattaforma galleggiante nel porto della città. È alimentata da pannelli solari e usa robot di mungitura. Un veicolo a guida automatica raccoglie i reflui, che vengono poi reimpiegati. Le vacche hanno accesso al pascolo, ma buona parte del mangime arriva da scarti urbani, come l'erba tagliata in uno stadio di calcio vicino e il pane invenduto dei forni cittadini. Energia, acqua, alimentazione e rifiuti sono gestiti come un unico sistema, e a tenerlo insieme è l'elettronica.

Progettare per la durata

Per decenni le iniziative di sostenibilità sono intervenute a valle, migliorando prodotti e impianti già progettati e in servizio. Oggi la sequenza si sta invertendo. Il prodotto più sostenibile è sempre più spesso quello che non si deve sostituire. Gli ingegneri cominciano a trattare durata e riparabilità come metriche di prestazione, alla pari di costo e funzionalità. Nei prossimi dieci anni questo potrebbe ridisegnare lo sviluppo prodotto.

Avere più dati permette un approccio più proattivo: componenti più durevoli e affidabili, meno scarti, meno risorse consumate. Grazie agli strumenti digitali, ingegneri, fornitori e produttori non costruiscono più componenti isolati ma progettano insieme sistemi interconnessi.

Il settore energetico è quello in cui il fenomeno si vede di più. Secondo il Global Energy Review 2026 dell'IEA, nel 2025 la domanda mondiale di elettricità è cresciuta di quasi il 3%. È più del doppio della crescita della domanda complessiva di energia (+1,3%) ed è sopra la media dell'ultimo decennio. Veicoli elettrici e data center pesano ancora poco sul totale, ma nel 2025 sono cresciuti in fretta, soprattutto negli Stati Uniti, e la diffusione dell'IA continuerà a spingere i consumi. Nel lungo periodo, alcune proiezioni collocano il picco del consumo di energia primaria tra il 2035 e il 2045. Le ragioni indicate sono i progressi nell'efficienza, il rallentamento della crescita demografica e la maggiore efficienza strutturale delle rinnovabili rispetto ai combustibili fossili.

La rete elettrica diventa un sistema intelligente

Modernizzare la rete elettrica è una delle sfide ingegneristiche più impegnative del momento. Spinge l'innovazione nella conversione di potenza, nel rilevamento in tempo reale e nell'intelligenza di sistema. La rete è un sistema dinamico, che oscilla di continuo seguendo domanda e offerta. Analog Devices è tra i produttori di semiconduttori che forniscono le tecnologie per gestirla. I carichi di oggi richiedono intelligenza all'edge per garantire risposta in tempo reale, sicurezza e funzionamento ottimale.

Infrastrutture che invecchiano, temperature in aumento e domanda in crescita mettono sotto pressione le reti. I sovraccarichi che ne derivano sono spesso all'origine di interruzioni e blackout. Edge computing, sensori avanzati e dati in tempo reale aiutano a ottimizzare generazione, accumulo e distribuzione. Anche i miglioramenti incrementali, per esempio nei sistemi di accumulo, si sommano nel tempo fino a produrre benefici economici e ambientali rilevanti.

Il motivo è la scala. Un punto percentuale di efficienza in più nella conversione di potenza può sembrare poco. Applicato agli alimentatori dei data center, agli inverter fotovoltaici, alle flotte di veicoli elettrici e ai sistemi di rete, può valere un risparmio annuo di decine di terawattora, se non centinaia. Si traduce in milioni di dollari di costi operativi e milioni di tonnellate di emissioni evitate.

Mobilità elettrica: connettori, 48 V e ricarica

Nell'evoluzione della rete, elettrificazione e infrastrutture vanno di pari passo, e oggi la mobilità è il fronte più visibile. Veicoli elettrici, mezzi autonomi e car sharing hanno fatto crescere la domanda di connettori affidabili, compatti o miniaturizzati e resistenti alle condizioni ambientali. Il passaggio alle architetture a 48 V porta problemi propri: la gestione delle interferenze elettromagnetiche, transitori di tensione più elevati e distanze di isolamento maggiori sul PCB. Secondo l'IEA, nel 2025 le vendite di auto elettriche sono cresciute di oltre il 20% e hanno superato i 20 milioni di unità, circa un'auto nuova su quattro.

Dietro ogni veicolo elettrico c'è una rete estesa di infrastrutture di ricarica, elettronica di potenza, connettori, sistemi di comunicazione e di accumulo, reti di distribuzione, capacità produttiva e strumenti digitali. Finora la sfida è stata allargare il sistema, per rendere l'elettrificazione accessibile a più persone. Ma un'infrastruttura di ricarica sostenibile non si esaurisce nel progetto della colonnina. Per crescere su larga scala bisogna risolvere problemi tecnici, come il potenziamento della rete, e problemi che tecnici non sono, come le autorizzazioni e la disponibilità di spazi. Entrambi si traducono spesso in costi iniziali elevati e tempi lunghi, che rallentano l'espansione.

Via via che la ricarica raggiunge località remote e difficili, diventano decisive la densità di potenza, la ricarica rapida e l'affidabilità nel lungo periodo. Harwin, produttore di connettori e componenti per circuiti stampati, prevede una riduzione del numero di auto di proprietà. In questo scenario la progettazione dei connettori diventa decisiva per garantire alimentazione e segnale affidabili, soprattutto nelle stazioni isolate. L'obiettivo è ridurre dimensioni e peso, e su questo i progressi ci sono.

Fotovoltaico, accumulo a batteria, smart grid, generazione distribuita e gestione intelligente dell'energia maturano insieme all'infrastruttura di ricarica. La transizione energetica diventerà concreta quando questi sistemi cominceranno a lavorare in modo integrato.

SiC e GaN, il segnale che arriva dai progettisti

Lavorando con milioni di progettisti, vediamo le transizioni tecnologiche molto prima che compaiano nei prodotti finiti. Gli ingegneri scelgono sempre più spesso componenti che garantiscono efficienza, connettività e prestazioni lungo l'intero ciclo di vita. È il segno che la sostenibilità sta entrando nelle specifiche di progetto. L'esempio più chiaro è l'adozione dei semiconduttori di potenza ad ampio bandgap, il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN). Consentono frequenze di commutazione più elevate, tensioni e temperature di esercizio maggiori e fattori di forma più compatti. Il risultato sono stadi di potenza più efficienti e affidabili, senza i quali nessun sistema può dirsi sostenibile.

Nessuno ci arriva da solo

Nessuna azienda può costruire da sola la tecnologia sostenibile dei prossimi anni. Problemi così complessi richiedono una collaborazione più stretta tra produttori di componenti, aziende di semiconduttori, distributori, sviluppatori software, integratori di sistemi e progettisti. Le roadmap tecnologiche nascono sempre più spesso in modo condiviso. Gli strumenti digitali semplificano la selezione dei componenti e accorciano i cicli di progettazione, e la prototipazione è più rapida. Ma il lavoro da fare resta molto.

Le supply chain stanno passando da rapporti transazionali a ecosistemi costruiti attorno a obiettivi comuni di sostenibilità. Così l'innovazione accelera e si riducono duplicazioni, tempi di sviluppo e sprechi.

La sostenibilità dipenderà meno dalle singole tecnologie e più dalla loro capacità di interagire. Per chi progetta significa trattare efficienza, connettività e resilienza come requisiti di sistema, dal singolo componente fino alla rete. Non sono ottimizzazioni da aggiungere a valle.

La seconda stagione della serie video di DigiKey «Il futuro sostenibile» è disponibile online.

David Sandys è Senior Director, Technical Enablement & Engagement di DigiKey, distributore di componenti elettronici e prodotti per l'automazione con un catalogo di oltre 17,4 milioni di componenti di quasi 3.000 produttori.