di Paola Clerici Maestosi, Claudia Meloni • Un insieme coordinato di interventi, con il supporto di una tecnologia mirata, per raggiungere l’obiettivo di una città più sostenibile dal punto di vista energetico ed ambientale
Secondo una recente indagine della Commissione Europea, circa quattro quinti dell’energia viene consumata nelle città dove si concentra l’attività insediativa, produttiva e di massimo impatto sull’ambiente. Non c’è dubbio che la crescita delle città stia trasformando l’intero ecosistema umano e rappresenti quindi uno dei nodi cruciali del nostro prossimo futuro al punto tale da porre – in via prioritaria – l’attenzione non solo alla città ma all’intero «ecosistema urbano».
L’ecosistema urbano è un addensamento?geografico di reti di relazioni strutturali (frazioni, quartieri, strade, aree verdi, aree coltivate), materiali (scambi di merci, mobilità, rete idrica ed energetica) ed immateriali (comunicazione, servizi). In questa cornice, la progettazione urbana deve fare molta più attenzione, rispetto al passato, all’intero ciclo di vita dell’insediamento a cominciare dall’impatto ambientale già in fase di realizzazione. Operare un approccio sistemico significa tenere conto dell’interrelazione tra flussi di materia e di energia, messi in moto dalle forze sociali e naturali che intervengono. L’approccio sistemico, occasione ed opportunità, diventa una necessità quando occorre contemperare le esigenze poste dalla società dei consumi – che ha come motore il profitto immediato piuttosto che lo sviluppo sostenibile – e l’ambiente, non più inteso come bacino di risorse da predare. L’equazione sostenibilità-connettività che è uno degli aspetti promossi dall’approccio sistemico, rappresenterà il terreno delle opportunità di trasformazione per le città del prossimo futuro, a condizione che il rapporto esistente tra tecnologia e società evolva.
Uno degli obiettivi primari da porre come condizione di evoluzione nel rapporto tra tecnologia e società è che le tecnologie in corso di sviluppo si orientino alla soddisfazione dei reali bisogni dell’uomo ed al miglioramento della qualità della vita nello spazio urbano.
La rete delle relazioni urbane presenta differenti livelli di opportunità per lo sviluppo della human oriented technology:
• nuovi modelli di interazione persona-ambiente (a cui potrebbe essere affidata la finalità di creare scambio, coesione, informazione in contesti ibridi sospesi a metà tra incontro fisico ed incontro nella rete virtuale – hybrid city e social network urbani);
• la trasformazione di oggetti urbani mono-funzione in oggetti urbani multifunzionali (i lampioni dell’illuminazione pubblica possono diventare intelligenti ed ospitare sistemi multisensoriali – per il monitoraggio del traffico, la qualità dell’aria, la sicurezza – così come chioschi, fermate e paline dell’autobus, panchine, giardini, manifesti, cassonetti, marciapiedi, alberi – interactive city);
• gli edifici a «pelle interattiva» (a cui potrebbe essere attribuita la capacità di comunicare a distanza, di dare informazioni, di creare punti di incontro, di supporto sociale e di creazione collettiva) che, grazie alla computational intelligence, possono indurre notevoli margini di risparmio nella gestione energetica del sistema urbano.
Questo cluster di tecnologie viene – da pochi anni – assimilato agli elementi fondanti della smart city. Con il termine smart city si intende un insieme coordinato di interventi che mirano a rendere la città più sostenibile da un punto di vista energetico ed ambientale, sia indoor (edifici) che outdoor. L’innovazione del modello smart city è la sostenibilità intesa – anche – come qualità dei servizi urbani erogabili, da cui discende un miglioramento della qualità di vita. Per realizzare un «collante» tra le molte tematiche affrontabili si ricorre ampiamente alle tecnologie ICT (informazione e telecomunicazione), segnatamente di «intelligenza» e di capacità di progettazione sistemica, da cui trae origine il suffisso «smart». L’innovazione di processo, rispetto al passato, è di individuare un’unica cornice di riferimento al cui interno ricomprendere molti di quegli aspetti che, fino ad oggi, sono stati affrontati separatamente. Se dunque si pensa alla città come ad un insieme di reti (la rete dei trasporti, la rete elettrica, la rete degli edifici, la rete della illuminazione, la rete delle relazioni sociali, la rete della pubblica illuminazione, dell’acqua e dei rifiuti, e così via), tra loro interconnesse, è evidente che l’attenzione si sposta dall’oggetto all’interazione tra gli oggetti, – elementi della rete – tra gli oggetti ed il cittadino e tra questi e la città, con l’obiettivo di rendere la città adattabile ai bisogni del cittadino ed il cittadino attivo nella creazione della nuova città sostenibile. In questo senso si parla di user produced city o City 2.0, termine prestato dal «web 2.0» in cui un patrimonio collettivo significativo è creato sulla base della accumulazione delle interazioni di tante persone.
Strumenti e obiettivi per le problematiche energetiche e ambientali
L’enfasi sulla tematica smart è venuta in particolare dalla Commissione Europea che identifica nella keyword smart cities una delle otto misure prioritarie per affrontare la problematica energetico-ambientale espressa nello Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan), il Piano che definisce le principali direzioni di sviluppo strategico dell’Europa in tema di energia. Sotto la spinta del SET-Plan si è formato un consorzio europeo che ha lo scopo di accelerare lo sviluppo delle nuove tecnologie per l’energia attraverso la creazione e l’implementazione di Joint Research Programme allo scopo di rafforzare, espandere ed ottimizzare le capacità di ricerca sui temi dell’energia. Il consorzio, European Energy Research Alliance, (www.eera-set.eu) raccoglie la rappresentanza di tutti i Paesi dell’Unione Europea. Il consorzio si è articolato in un certo numero di gruppi di lavoro tematici di cui uno è riferito alle Smart Cities. L’obiettivo del programma nasce dalla consapevolezza che il percorso per la realizzazione di smart cities è lungo e progressivo ed occorre fare delle scelte di priorità rispetto alle varie tematiche che si possono affrontare. Tale scelta dipende sia dalla criticità dei vari aspetti e sia dalle caratteristiche del territorio. È infatti importante sottolineare che gli aspetti della sostenibilità energetico-ambientale e sociale devono essere occasioni di moltiplicazione delle risorse produttive ed insieme mirare ad uno sviluppo economico sostenibile.
Un esempio di come la rete delle relazioni urbane costituisce elemento di opportunità per lo sviluppo della human oriented technology è rappresentato dall’applicazione della computational intelligence nella gestione energetica degli edifici e delle reti di edifici (interactive building network).
La riduzione dei consumi energetici negli edifici è di primaria importanza per le problematiche legate all’approvvigionamento energetico e alle emissioni di gas serra.
La costituzione di reti di edifici potrebbe fornire una risposta efficace alla domanda su quali edifici sono più efficienti dal punto di vista energetico e quali lo sono meno, tramite un confronto tra informazioni storiche riferite al singolo edificio o attraverso il confronto con altri immobili simili per caratteristiche strutturali e climatiche, attraverso degli indici di prestazione o «indice di qualità di gestione».
Il monitoraggio energetico degli edifici
Il singolo edificio è un nodo di un sistema più complesso, parte integrante della rete, e indipendentemente dalle caratteristiche, può in modo più o meno efficace raggiungere obiettivi, quali l’efficienza energetica, anche grazie alla connessione con gli altri elementi.
Il sistema si basa sulla progettazione di una rete capillare di sensori per ogni singolo edificio in grado di remotizzare in tempo reale le informazioni acquisite.
La grande quantità di dati provenienti dal singolo edificio viene poi elaborata da una intelligenza remota, eventualmente costituita da un cloud computing e da esperti del settore, che ha la capacità di:
• rendere più semplice e tempestiva l’individuazione delle inefficienze e delle criticità dovute ad una cattiva gestione delle tecnologie impiantistiche installate all’interno dell’edificio;
• agire immediatamente sulla problematica riscontrata o tramite un controllo diretto da remoto interagendo con i BEMS locali o attraverso una comunicazione diretta al gestore del singolo immobile.
Questo approccio si fonda su un sistema di controllo centralizzato del parco edilizio distribuito che potrebbe portare a notevoli risparmi energetici ed economici con costi di investimento contenuti essendo fondati principalmente su automazione ed intelligenza.
La «computational intelligence» nella gestione energetica degli edifici può produrre notevoli margini di risparmio energetico con costi anche molto contenuti che rendono la climatizzazione e le altre utenze molto più efficaci.
L’attuale approccio «domotico» proposto è fondato sul singolo edificio, o sulla singola unità abitativa ed in generale si limita al controllo low level degli impianti o delle utenze, quindi senza una vera e propria ottimizzazione o diagnostica ma semplicemente una «garanzia di operabilità».
La possibilità di remotizzare i dati in tempo reale di una rete di edifici apre le porte a logiche di intelligenza molto più evolute che possono essere implementate su computer significativi e sulla supervisione di esperti la cui disponibilità presso l’edificio sarebbe economicamente sconveniente, mentre sarebbe logica nel caso di una «rete». La possibilità di diagnosticare carenze dell’edificio o nella sua impiantistica o nel suo sistema di regolazione, oppure guasti nella sensoristica o negli impianti stessi o infine errori o inefficienza nel comportamento delle persone, può dar luogo a diverse forme di risposta che permettono di ri-orientare la gestione dell’edificio verso una evoluzione della gestione energetica e del comfort. Tali strategie includono la ottimizzazione remota dei set-point dei controllori low-level presenti nell’edificio, la segnalazione al conduttore dell’edificio delle problematiche critiche e di come superarle (es.: comportamenti), la identificazione verso il supervisore della rete di edifici delle criticità diagnostiche e delle potenziali azioni di recupero o di ottimizzazione. Infine, la dimensione della rete di edifici permette l’analisi comparata di molti edifici il cui comportamento può essere modellato sulla base dei dati di consumo e di forzanti raccolti nel monitoraggio remoto; pertanto permette di identificare quegli edifici in cui le criticità sono più elevate al fine di prendere azioni più incisive sulle specifiche cause.
Il segmento di mercato relativo alle reti di edifici è molto vasto ed in taluni settori, come nel caso dei gestori di grandi patrimoni pubblici o privati, l’introduzione di tali tecnologie potrebbe essere immediata come il ritorno energetico ed economico. Un segmento ancor più vasto è quello residenziale dove il tema della remotizzazione in real time delle informazioni energetiche è molto sentito (electrical smart meters, gas smart meters, contabilizzazione della frazione rinnovabile elettrica e termica) anche ai fini dell’introduzione di politiche di gestione della rete elettrica (peak shaving) o di politica energetica (incentivazione delle rinnovabili).
Il primo segmento riguarda soprattutto gli edifici del terziario (su questa area alcuni gestori di grandi patrimoni immobiliari hanno iniziato a dotare la loro rete di edifici di sistemi di monitoraggio real time remotizzato ma non c’è ancora nessuna applicazione di diagnostica avanzata o remota ottenuta tramite sistemi di intelligenza computazionale); il secondo segmento si riferisce agli edifici residenziali per i quali è stata sviluppata una metodologia per la supervisione remota di una rete di edifici equipaggiati con una piattaforma di domotica energetica in grado di sfruttare la rete di illuminazione pubblica come linea digitale capillare per la raccolta dati e l’invio di informazioni verso una vasta rete di edifici, con l’obiettivo di orientare i cittadini in modo attivo verso il conseguimento di elevati risparmi energetici ed economici nella gestione delle reti energetiche delle proprie abitazioni. L’obiettivo è quello della costruzione di una interactive building network, ossia dello sviluppo di una capacità «urbana», di orientare i cittadini in modo attivo verso il conseguimento di elevati risparmi energetici ed economici nella gestione delle reti energetiche delle proprie abitazioni e dei luoghi.
