Il ritmo dell'innovazione sta accelerando anche in altri ambiti, spinto dai cambiamenti nelle abitudini e dalle nuove priorità emerse a seguito della pandemia. Gli esempi seguenti illustrano le tendenze esistenti che subiranno una significativa accelerazione, rendendo ancora più necessario l'utilizzo e lo sviluppo di reti di distribuzione dell'energia (PDN) efficienti, compatte e modulari.
Previsione n. 1 – Settore automobilistico: il Covid ha accelerato l'adozione di veicoli elettrici e sistemi a 48V, a cura di Nicolas Richard, Direttore dello Sviluppo Commerciale Automotive EMEA di Vicor
Il settore dei trasporti è stato uno dei più colpiti dalla pandemia globale, con un numero inferiore di persone che viaggiano sia su brevi che su lunghe distanze. L'industria automobilistica ha registrato un rapido calo delle vendite e le indicazioni continuano a puntare in questa direzione anche nel 2021. I produttori hanno reagito concentrandosi maggiormente sui segmenti in crescita, in particolare sui veicoli elettrici. Pur avendo ridotto lo sviluppo di auto tradizionali, stanno accelerando quello dei veicoli elettrici, focalizzandosi su tecnologie che offrono un vantaggio competitivo. Sebbene meno persone viaggino, gli studi indicano che le persone si sentono molto più sicure quando utilizzano la propria auto anziché i mezzi pubblici. Di conseguenza, riteniamo che ciò accelererà la domanda di veicoli elettrici a prezzi accessibili e che la tendenza alla sostituzione delle reti elettriche a 12V con quelle a 48V subirà una significativa accelerazione grazie ai maggiori investimenti nello sviluppo.
Nel 2021, la presenza di sistemi di batterie a 48V aumenterà, soprattutto nei veicoli mild hybrid, con l'introduzione da parte dei produttori di sistemi di sospensione attiva, sterzo posteriore e stabilizzazione antiribaltamento. Per rendere tutto ciò una realtà, saranno necessari più sistemi di conversione da 48V a 12V per i sistemi di sicurezza, comfort, infotainment e navigazione. Oltre a ridurre il cablaggio e fornire maggiore potenza, la conversione delle batterie ad alta tensione nei veicoli ibridi ed elettrici risulta più efficiente quando la caduta di tensione si riduce all'aumentare della tensione a 48V. Anche le tensioni primarie delle batterie per veicoli elettrici e ibridi aumenteranno, con gli 800V che diventeranno molto più comuni per consentire tempi di ricarica più rapidi.
Questi cambiamenti richiedono una nuova classe di componenti di alimentazione per creare una rete di alimentazione distribuita nelle auto del prossimo anno.
Previsione n. 2 – Calcolo ad alte prestazioni: la domanda di capacità dei data center supererà lo spazio fisico disponibile negli stabilimenti, a cura di Lev Slutskiy, Direttore regionale di Vicor.
I data center erano già in rapida crescita, ma la pandemia ha accelerato la domanda oltre ogni aspettativa, e questa crescita continuerà anche dopo la sconfitta del coronavirus. Con un numero maggiore di persone che lavorano da remoto, più studenti che seguono le lezioni da casa e meno opportunità di svago fuori casa, aumenta il download di video in streaming e il gaming online. Abbiamo constatato in prima persona quanto gli utenti dipendano dalle reti metropolitane che costituiscono l'attuale infrastruttura di telecomunicazioni. Nel 2021, la ricerca di data center più efficienti dal punto di vista energetico farà un significativo passo avanti e crediamo che questo settore non solo si affiderà maggiormente alle energie rinnovabili rispetto agli anni precedenti, ma vedrà anche un numero crescente di data center passare da infrastrutture in corrente alternata (AC) a infrastrutture in corrente continua (DC) per soddisfare al meglio l'enorme aumento della domanda di energia per il calcolo ad alte prestazioni.
Questa rapida e imprevista accelerazione della domanda supera di gran lunga la capacità dei data center fisici; pertanto, gli operatori dei data center necessitano di maggiore capacità nello stesso spazio, il che ha implicazioni significative per la loro alimentazione. È più importante che mai essere in grado di fornire energia in modo più efficiente nello stesso spazio con un'eccellente gestione termica. L'intelligenza artificiale (IA), il cloud computing e i big data stanno alimentando la domanda di una potenza di elaborazione molto maggiore, con conseguente aumento significativo del consumo energetico e degli assorbimenti di corrente, che a loro volta incrementano le perdite di elettricità dovute ai processi di conversione e trasformazione dell'energia. Un terzo ambito di cambiamento significativo nell'innovazione dei data center riguarda l'alimentazione e la sua efficienza a livello di armadio e rack per supportare la maggiore potenza di calcolo (dell'ordine degli exaFLOPS) richiesta dalle applicazioni cloud, IA e big data.
Un modo più efficiente per gestire l'energia consiste nell'aumentare la tensione in questi sistemi e utilizzare la corrente continua, raddrizzando la corrente alternata o prelevandola direttamente da una fonte di energia rinnovabile. La conversione dell'alta tensione (tipicamente 260-410 V CC) ai valori utilizzati all'ingresso delle moderne apparecchiature informatiche (12 V o, preferibilmente, 48 V) potrebbe essere effettuata tramite convertitori di bus. Riteniamo che i progettisti di sistemi adotteranno sempre più queste soluzioni innovative nelle loro architetture, come le Factored Power Architectures (FPA) e i moduli di conversione efficienti, per ridurre la distanza tra il modulo di alimentazione ad alta corrente e il punto di carico (PoL). Ciò ridurrà la resistenza della rete elettrica e minimizzerà quindi le perdite di potenza nelle future applicazioni di supercalcolo. Alcuni produttori di soluzioni di calcolo ad alte prestazioni (HPC), come Nvidia (che recentemente si è classificata al 1°, 3°, 4° e 5° posto nella lista Green 500), hanno adottato questa strategia per rendere i data center più ecologici.
Previsione n. 3 – Settore militare e aerospaziale – I tre principali catalizzatori del cambiamento nel 2021 saranno la pandemia, i missili ipersonici e la guerra asimmetrica, secondo Teo DeLellis, Direttore dello sviluppo commerciale aerospaziale di Vicor.
A seguito degli ingenti investimenti effettuati per combattere il COVID-19, i governi di tutto il mondo hanno stabilito nuove priorità e adottato misure di sostegno economico per aiutare comunità, imprese e cittadini ad affrontare l'impatto della pandemia. Un recente studio di Jane's del giugno 2020 ha evidenziato un calo delle spese per la difesa nei principali paesi della NATO. Di conseguenza, all'inizio del 2021, i governi si troveranno ad affrontare un'enorme pressione fiscale per tagliare i propri bilanci in settori come la difesa, al fine di rafforzare le economie, il welfare e altri importanti obiettivi. Questa misura non tiene conto delle pressioni geopolitiche derivanti dal crescente nazionalismo a diversi livelli. Un esempio è la decisione della Svezia di aumentare le proprie spese militari del 40% a causa delle crescenti tensioni con la Russia.
Riteniamo che la tecnologia e l'innovazione dovranno colmare le lacune create da queste pressioni contrastanti, in modo che i governi possano fare molto di più con meno, ad esempio mantenendo le proprie capacità di risposta militare attraverso nuove tecnologie digitali. Negli Stati Uniti, la minaccia dei missili ipersonici provenienti da Russia e Cina ha accelerato i programmi missilistici difensivi e offensivi, portando a un livello di innovazione inizialmente previsto per i prossimi cinque anni. Anche la guerra asimmetrica sarà un importante motore di cambiamento nel 2021, poiché la possibilità di attacchi con sciami di droni espone obiettivi di alto valore a droni a basso costo, e non è sostenibile eliminare un drone da 1.000 dollari con un missile da 100.000 dollari. Ciò stimolerà progressi tecnologici come una maggiore integrazione dell'intelligenza artificiale nei sistemi di difesa e l'impiego di laser in grado di contrastare più efficacemente la minaccia di questi sciami di droni. La tecnologia dei droni continuerà a dominare il segmento della ricognizione e la tecnologia energetica contribuirà ad aumentare la distanza e la durata delle missioni.
Previsione n. 4 – Robotica: Il numero di droni e robot in Europa raggiungerà i 747 milioni nel 2021, secondo Henryk Dabrowski, Vicepresidente Vendite EMEA di Vicor.
Entro la fine del 2021, per ogni donna, uomo, ragazzo e ragazza in Europa, ci sarà almeno un robot o un drone addetto alle consegne, incaricato di recapitare un pacco o di disinfettare gli spazi pubblici nell'ambito della lotta contro la pandemia. L'innovazione robotica subirà un'accelerazione significativa, poiché le aziende si rivolgeranno ai robot per interagire in sicurezza con i clienti ed eseguire compiti senza esporre le persone al coronavirus. Per soddisfare questa domanda, gli sviluppatori di robotica dovranno sfruttare i progetti esistenti e utilizzarli come piattaforme, anziché cercare di sviluppare robot completamente nuovi. Il dimensionamento di queste piattaforme richiederà l'adattamento della potenza erogata a ciascun livello di potenza per adattarsi alle diverse dimensioni e capacità dei robot. Un requisito fondamentale per superare questa sfida sarà un approccio modulare e scalabile all'alimentazione.
Tra i fattori chiave che guidano l'espansione dei servizi di consegna automatizzati figurano l'autonomia e il peso del robot o del drone. Vicor consente ai progettisti di alleggerire i propri droni per migliorarne le prestazioni e la gestione energetica, permettendo loro di volare più lontano e in modo più affidabile che mai.
Prevediamo che i robot saranno utilizzati più dei droni nelle aree più densamente popolate delle città europee, mentre nelle regioni più remote, come le Alpi, i droni saranno impiegati più frequentemente per assistere nelle emergenze e consegnare forniture mediche essenziali, mentre i carichi più pesanti saranno gestiti da camion autonomi. In Europa, Tesco, Amazon, DHL e UPS hanno già iniziato a testare i droni per le consegne e la pandemia rappresenta un punto di svolta nella spinta del settore retail verso una completa trasformazione digitale. La comodità della consegna a domicilio, a cui le persone si sono abituate durante i lockdown, significa che gli acquisti nei negozi e nei supermercati non torneranno ai livelli pre-pandemia. L'utilizzo di robot per strada e droni in aria consentirà ai rivenditori di fornire i propri prodotti a costi inferiori. In Cina, i droni hanno già iniziato a effettuare consegne nelle zone più remote del Paese e abbiamo osservato rapidi progressi nell'ottenimento da parte delle aziende di logistica dei permessi necessari dalle autorità aeronautiche per le operazioni commerciali con i droni.
