Global analysis on digital energy

Digital transformation is the integration of digital technology into all areas of a business, fundamentally changing how you operate and deliver value to customers. It's also a cultural change that requires organization to continually challenge the status quo, experiment, and get comfortable with failure. For this reason, the disruptive changes of digital transformation are currently sweeping through the energy sector. The investments of the utilities in EV chargers and smart meter might be a first step towards digital optimization, but they do not per se imply that utilities start a digital transformation. Rather, these technologies are two out of many technologies required to make the energy sector digitally ready. The purpose of this paper is to analyse the utilities’ investment in digital infrastructure. The first remarkable conclusion that can be drawn from the IEA’s data is that the utilities’ investment related to digitalization increased by 50% from 2014 till 2016. While utilities committed around 31 $billion to digital infrastructure in 2014, this number rose to 47 $billion in 2016. Primary drivers for this growth are the investments in charging infrastructure for electric vehicles, which grew from 1 $billion in 2014 to 6 $billion in 2016, and the smart meter rollout which resulted in twice as much spending in 2016 than in 2014. Our aim is to provide an accurate and balanced view of what is happening today. Energy digitalization is having a major impact on transport, buildings, infrastructures and industries. For this reason, we focus our work on three of them transport, buildings and infrastructures analysing the key role of the digital energy in their exploitation and improvement. In order to do this we compute two analyses in this work. The first one focuses on the role of the Blockchain technology in the mobility, living and environmental sectors. The second one instead analyses the application of the Internet of Things, the Big Data Analytics and the Artificial Intelligence in the Smart Building and the Smart Cities scenario. The structure of the work is essentially divided in two sections, the first one presents at the beginning a focus on the technology from a technical point of view analysing all the computational aspects from the block creation to the structure of a Smart Contract. After this introduction follows the analytic part which as mentioned before is divided in three pillars and for each of them there is the study of the application providing a general description of the application, a use cases and some consideration originated from the analysis. The second one instead shown an overview of the synergy between IoT, Big Data Analytics and AI in the Smart Building and Smart Cities scenario and continues with a focus on the technologies from a technical point of view. The analysis is divided in three steps, one for each digital application studying in a parallel way the Smart Building perspective and the Smart Cities perspective. All the data used in this paper are, for the European scenario, taken from the EuroStat database instead for the global one mainly from McKinsey or Pwc papers (unless is specified).

La trasformazione digitale è l’integrazione della tecnologia digitale in tutti gli ambiti di guadagno, principalmente cambiando il modo di operare e fornire valori ai clienti. Rappresenta anche un cambiamento culturale che richiede adeguata organizzazione per metterne costantemente alla prova lo status quo, svilupparne la sperimentazione e reagire alle problematiche. Per tal motivo, i dirompenti cambiamenti della trasformazione digitale sono attualmente sempre più diffusi all’interno del settore energetico. Sia gli investimenti delle risorse negli “EV chargers” che nello “Smart meter” potrebbero rappresentare un primo passo verso l’ottimizzazione digitale, senza che, tuttavia, le stesse risorse possano dar via ad una trasformazione digitale. Piuttosto, queste tecnologie sono da considerarsi utili al fine di rendere il settore energetico digitalmente pronto. L’intento di questo studio è quello di analizzare l’investimento di risorse all’interno delle infrastrutture digitali. In primis, analizzando i dati IEA, si può concludere che l’investimento di risorse legato alla digitalizzazione è aumentato del 50% dal 2014 al 2016. Mentre le risorse impegnate nel settore al termine dell’anno 2014 si aggirano intorno ai 31 $ miliardi, tale cifra è cresciuta fino a 47 $ miliardi nel 2016. I primi fattori che hanno determinato questa crescita sono gli investimenti nei sistemi di ricarica per auto elettriche, che sono cresciuti da 1 $ miliardo nel 2014 a 6 $ miliardi nel 2016, e la fuoriuscita dei sistemi “Smart meter” che ha raddoppiato gli investimenti dal 2014 al 2016. L’intento è quello di offrire una visione accurata e bilanciata della situazione attuale: La digitalizzazione energetica sta avendo un maggior impatto su industrie, trasporti, edifici e infrastrutture e proprio su questi ultimi (i.e. trasporti, edifici, infrastrutture) verrà analizzato il ruolo della “Digital Energy” nella sua fenomenologia. A tale fine verranno portate a compimento due analisi; la prima, maggiormente incentrata sul ruolo del “Blockchain technology” all’interno di tre settori: mobilità, abitazione e ambiente; la seconda invece terrà in conto l’applicazione di “Internet of Things”, “Big Data Analytics”, “Artificial Intelligence” nei due Scenari “Smart Building” e “Smart City”. Il lavoro è strutturato in due sezioni: la prima parte presenta un primo focus sulla tecnologia da un punto di vista tecnico, analizzando tutti gli aspetti computazionali dalla creazione dei blocchi fino alla struttura di uno “Smart Contract”. A seguito di un’introduzione generale, segue una parte analitica che, come anticipatamente menzionato, è divisa in tre capisaldi, per ognuno dei quali è stato introdotto lo studio dell’applicazione, fornendo una descrizione generale, l’analisi di un caso studio ed annesse considerazioni. La seconda parte invece mostra un’analisi d’insieme della collaborazione tra “IoT”, “Big Data Analytics” e “AI” nei due scenari introdotti. Successivamente un focus sulle diverse tecnologie verrà presentato da un punto di vista tecnico. L’analisi è divisa in tre fasi, una per ogni applicazione digitale ed accompagnata, in parallelo, da prospettive “Smart Building” e “Smart City”. Tutti i dati utilizzati, per lo scenario Europeo, all’interno del presente lavoro, sono forniti dal Database EuroStart, mentre quelli per lo scenario mondiale sono forniti da scritti McKinsey o Pwc (oltre a quanto specificato).