… le molte definizioni di smart cities sottintendono un insieme coordinato di interventi che mirano a rendere le città più sostenibili. Innanzitutto da un punto di vista energetico-ambientale, attraverso scelte e tecnologie che permettono di risparmiare energia, di utilizzare energia rinnovabile sia nelle nostre case quanto nelle strade; da un punto di vista funzionale, assicurando qualità dei servizi urbani nel rispondere alle richieste degli utenti e nello sviluppare capacità di adattamento. Ma la sostenibilità è intesa anche nella qualità stessa della vita a partire dallo sviluppo della partecipazione sociale, elemento fondante del “senso di comunità” (“smart communities”) e nell’indotto produttivo collegato ai nuovi servizi.
Infine la sostenibilità è intesa anche nel senso di capacità della città di pianificare una crescita coordinata, preservare un corretto rapporto con il verde, reagire in modo coordinato e flessibile alle emergenze ambientali come a quelle dovute ad attività umane, garantire la sicurezza sotto tutti i punti di vista. Per realizzare questo “collante” tra tante tematiche si fa ampio utilizzo di tecnologie ICT (informazione e telecomunicazione) e soprattutto di “intelligenza” e di capacità di progettazione sistemica, da cui l’aggettivo “smart”. Tale integrazione poggia infine sulla capacità di costruire “modelli di business” che possono auto-sostenersi economicamente combinando risparmi energetici, offrendo nuovi servizi e condividendo infrastrutture ICT fra molte applicazioni…
Il contesto europeo di riferimento e le iniziative nazionali
Una delle spinte più forti allo sviluppo delle smart cities a livello europeo viene dallo Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) che identifica le smart cities come una delle sette priorità di investimento assegnando una stima di investimento di 10-12 MLD di euro alla Smart City Industrial Initiative… Un altro versante che sta producendo notevole movimento, in particolare sulla scena italiana, è l’Agenda Digitale … per cui il decreto del Ministro dello Sviluppo Economico del 1 marzo 2012, ai sensi del decreto-legge del 9 febbraio 2012, n. 5 art. 47, istituisce la Cabina di Regia della Agenda Digitale Italiana (ADI).
Nel 2010, sotto la spinta del Set Plan, si è formato il consorzio europeo European Energy Research Alliance (EERA) che ha lo scopo di accelerare lo sviluppo delle nuove tecnologie per l’energia attraverso la creazione e l’implementazione di Joint Research Programmes allo scopo di rafforzare, espandere ed ottimizzare le capacità di ricerca sui temi dell’energia. Il consorzio EERA, fondato inizialmente da dieci istituzioni nazionali, ha via via raccolto la rappresentanza di tutti i paesi dell’Unione Europea. Il consorzio si è articolato in un certo numero di gruppi di lavoro tematici. In novembre 2012 è stato approvato e lanciato il Joint Programme Smart Cities. Il Joint Programme Smart Cities al momento è la rete di ricerca più importante in Europa su questa tematica, contando su circa 200 anni uomo per anno per i prossimi 4 anni a partire dal 1 gennaio 2012. Il Programma è stato articolato in quattro area di lavoro:
• Energy in Cities (Coordinato da AIT, Austria);
• Urban Energy Networks (Coordinato da ENEA, Italia);
• Interactive Buildings (Coordinato da SINTEF, Norvegia);
• Urban City Related Supply Technologies (Coordinato da TNO, Olanda).
In ambito italiano, sotto l’egida del Joint Programme Smart City, è stato creato un network di ricerca formato da 12 istituti di ricerca (tra cui ENEA, CNR e le principali università italiane) e quattro aziende (ENEL, Telecom, Ericsson, Loccioni). Questo network è coordinato da ENEA. Tali enti di ricerca si stanno integrando, come gruppo tematico operante sulle Smart Cities, nel contesto di una rete di ricerca italiana più ampia (AIREN) connessa alla rete europea EERA.
Accanto al Joint Program Smart City e sempre sotto l’ombrello del SET PLAN, si sta sviluppando la rete industriale europea. La Smart City Stakeholders Platform lanciata nel 2012, riunisce i principali attori industriali al fine di aggregare le richieste di finanziamento verso la comunità europea intorno a tematiche condivise. Tale iniziativa è molto importante dal punto di vista dello sviluppo delle filiere europee in quanto non è pensabile che la smart city possa essere “fornita chiavi in mano” da una azienda ma si tratta di definire standard e regole per la costruzione di mosaici molto complessi prodotti da vaste filiere industriali. In Italia si sta formando una rete industriale organizzata da Confindustria che ha costruito insieme ad ENEA ed RSE una Task Force sulle Smart Cities (avviata nel 2012) di cui più avanti viene illustrato il contenuto.
Il terzo versante che si sta sviluppando è quello degli Stati membri. La Smart City Member State Initiative avviata nel 2012, unisce i 27 Stati membri e si prefigge lo scopo di mettere in condivisione strategie di sviluppo della smart city e le esperienze effettuate nei vari paesi. È uno strumento di collegamento tra governi e realtà di ricerca e per questo si collega con il Joint Programme Smart City di EERA. Il lavoro della MS Initiative si sta concentrando nella analisi dei progetti principali in corso nei vari stati nella elaborazione di un sistema di valutazione dei progetti stessi.
Su uno spettro più ampio rispetto ai temi energetici si collocano una serie di iniziative di carattere sociale che vengono riferite ancora ai temi delle smart cities. Il Joint Programming Initiative Urban Europe, partecipato da stati membri ed associati, converge su iniziative di ricerca coordinata che siano in grado di contribuire allo sviluppo della forma urbana in tempi di cambiamento globale. L’approccio – integrativo ed interdisciplinare – è di tipo orizzontale sui temi (4 pilastri) della economia, della società, dei trasporti e dell’ecologia in modo da consentire la ricucitura dei temi attinenti alla città in una visione che promuova le interazioni tra ricercatori, policy-maker, imprese e società civile determinando un approccio innovativo e impact-oriented. Urban Europe pone come prioritaria l’esplorazione dei 4 pilastri dello sviluppo urbano in un orizzonte temporale di ampio respiro (2020-2050), delineando un JPI il cui intento è quello di produrre risultati di ricerca in grado di sostenere la creazione di aree urbane europee dove l’elevata qualità degli standard rendano gradevoli i luoghi in cui vivere e lavorare al fine di consentire all’Europa di diventare una guida per lo sviluppo urbano.
Uno dei versanti più attivi in Europa è sicuramente quello delle città. Il Covenant of Mayors (Patto dei Sindaci) ha avuto in Italia un grande successo (2038 Comuni aderenti su un totale di 4043 in Europa) dimostrando una grande sensibilità delle amministrazioni locali verso i temi della efficienza energetica e delle fonti rinnovabili. Tale organizzazione, sostenuta in Italia da molte associazioni di comuni e provincie (tra cui ANCI ed UPI) sta avvicinandosi sempre più alle tematiche della smart city perché si intravede nell’approccio sistemico, la strategia più significativa di trasformazione coordinata della città nella direzione dello sviluppo sostenibile.
Nel panorama delle città di grandi dimensioni alcune stanno giocando un ruolo pioneristico molto importante tra cui va citata sicuramente Genova (che ha vinto diversi progetti europei sulle smart cities), Torino, Bari, Firenze e L’Aquila che hanno già avviato programmi di sviluppo smart city. Molte altre stanno avviando in questi mesi progetti significativi su cui cercare finanziamenti.
Infine va citata l’intensa azione governativa che ha visto in questi mesi porre al centro della azione di governo il tema della smart city dove è stato avviato un programma di ricerca di circa 1 miliardo di euro (MIUR, Bandi PON REC, Cluster Industriali). Si tratta di una poderosa spinta mobilizzatrice inspirata al principio dello stimolo della offerta sulla base di progetti di filiera di ampie dimensioni e mirati non tanto alla tecnologia ma alla applicazione urbana. Il bando PON REC appena concluso ha generato più di 100 idee progettuali. Si tratta di un portafoglio di idee che non potrà essere interamente finanziato, né manifesterà elevata qualità in tutti i progetti, ma nel suo insieme rappresenta una spinta alla costruzione progettuale anche in preparazione dei bandi europei previsti all’interno del contenitore di ricerca Horizon 2020 dove il tema smart cities sarà molto ben rappresentato e la competitività europea sarà molto elevata.
Lo schema della Smart City
La maggior parte dei progetti e delle discussioni emerse sulla scena internazionale possono essere ricondotti ad uno schema della città composto di tre livelli. Al primo livello troviamo la tematica del “City Government” dove risiede tutto il sistema di governo e di decisioni sulla città. Coinvolge la tematica della sicurezza, del monitoraggio dei rischi (cibo, ambiente), dei servizi al cittadino (e-Government), della pianificazione dello sviluppo urbanistico e trasportistico della città. Le metodologie più significative a questo livello sono i sistemi di supporto alle decisione. Ciò implica la capacità di monitorare ed elaborare tutte le variabili in gioco e disporre di una ampia serie di modelli tra loro collegati (energia, ambiente, trasporti, alimentazione) che permettono di avere una “fotografia” aggiornata di ciò che sta succedendo, predire gli effetti immediati (per la gestione delle emergenze) e quelli a lungo termine, dare orientamenti sulle possibili scelte. Attualmente si usa un termine per definire questo insieme di sensoristica e modellistica che va sotto il nome di “Living Labs”. L’importanza di tale approccio è quello di tenere insieme l’intero corpo di dati e modelli per travasarli da una tematica all’altra data la notevole intercorrelazione tra i vari aspetti della città.
Il secondo livello può essere definito come “City Operation” ed include tutti gli aspetti per la gestione real time delle reti e servizi urbani. Include quindi le reti per la distribuzione della energia elettrica e gas, la rete degli edifici, la rete viaria e trasportistica, la rete della illuminazione pubblica, dell’acqua e dei rifiuti, la rete per la comunicazione digitale e telefonica, la rete per la sicurezza. Per ognuna di queste reti esistono attori (city utilities) che operano per la corretta gestione delle rete e delle loro funzionalità. L’approccio della smart city è quello di predisporre una infrastruttura urbana che sovraintende a tutte le reti. Tale infrastruttura è composta da sensor networks nella scena urbana 8ma anche negli edifici e veicoli), sistemi di trasmissione dei dati, un insieme di server per la raccolta, elaborazione e redistribuzione dei dati (open data, cloud computing) verso le applicazioni verticali delle varieutilities di gestione delle reti. Con questa architettura le utilities sono in grado, differentemente dal passato, di operare sulla base di dati relativi alla domanda della risorsa (“resource on demand”) collegandosi a domini adiacenti che influiscono sulla domanda del bene (i.e. illuminazione pubblica e traffico) condividendo tra tutti i costi della infrastruttura.
Il terzo livello è quello che può essere definito “City Life”. È l’insieme di servizi che utilizza il cittadino nella vita di tutti i giorni e coinvolge la sfera della vita sociale. È qui che viene giocata maggiormente la tematica delle smart communities. Parliamo di accessibilità alla informazione, trasparenza e coinvolgimento nelle decisioni di sviluppo della città, partecipazione, integrazione ed inclusione sociale. Alcuni temi sono di particolare importanza quali sanità, educazione, cultura, sicurezza, privacy. Le tecnologie coinvolte sono spesso sistemi di connettività evoluti tra cittadino e città, tra cittadino e strutture, tra cittadino e cittadino. Tale comunicazione può avvenire nel contesto urbano (smart phone, tablet pc, urban interaction) o nel contesto di edifici (smart homes, smart appliances, scuola digitale, e-health, ..)
L’offerta dell’ ENEA sulle Smart Cities
L’ENEA è particolarmente attiva nel contesto della ricerca delle smart cities, su cui da alcuni anni ha lanciato progetti di ricerca e progetti applicativi. ENEA è inserita nelle principali reti europee e nazionali della ricerca sullesmart cities in alcuni casi con ruoli molto significativi (coordinamento del Programma “Urban Energy Networks” del Joint Programme Europeo sulle Smart Cities). Di seguito viene delineata brevemente la mappa delle competenze ENEA sul tema delle smart cities.
Modellazione e Pianificazione della città. Nell’area del city modelling l’ENEA può mettere in campo soluzioni avanzate ICT per la modellazione e simulazione delle reti energetiche, delle relazioni tra clima ed energia, della rete di trasporto ed in generale dello sviluppo della città. Il modelling assolve sia alla funzione previsionale che a quella di design per lo sviluppo e la crescita e quindi tali metodi, unitamente alle metodologie di gestione ambientale ed alle analisi di scenario sono importanti ai fini del supporto decisionale necessario alle attività di pianificazione.
Reti Urbane. Questo settore, più applicativo, ha a che fare con lo sviluppo di tecnologie verticali sui differenti network, vitali alla città ed alla loro integrazione. Qui si concentra la gran parte delle competenze ENEA che presidia sia le infrastrutture urbane necessarie ad abilitare i servizi smart (reti di sensori, infrastrutture di comunicazione, piattaforme ICT, computation intelligence) e sia nelle applicazioni verticali più importanti che vanno dalle reti elettriche (generazione diffusa, distribuzione, gestione intelligente delle utenze elettriche come la illuminazione pubblica o la mobilità elettrica) alla rete della mobilità, alle reti termiche, alle reti di edifici ed infine alla gestione delle risorse ambientali (acqua, sottosuolo, qualità dell’aria, rifiuti). In questo contesto l’approccio è misto, da un lato sistemico per la capacità di sviluppare tecnologie per modellare, progettare e gestire le singole reti e, dall’altro, componentistico per la capacità di sviluppare quei componenti strategici che abilitano i singoli sistemi alle funzionismart o in generale alla integrazione a livelli superiori o con altre reti.
Edifici intelligenti. Nel settore degli edifici intelligenti concorrono tutte le tecnologie per la costruzione efficiente ed eco-sostenibile degli edifici, la gestione efficiente dell’utilizzo dell’energia, le tecnologie domotiche avanzate per il risparmio abitativo e l’interazione del singolo nucleo con la comunità. In questa area l’ENEA è presente con le capacità di progettare, simulare dinamicamente e gestire in modo ottimizzato edifici di nuova generazione (ecobuildings, smart buildings) o riconfigurare edifici esistenti anche affrontando le complesse tematiche degli edifici storici. In questo settore l’approccio è in parte sistemico ma ad un livello inferiore (sottosistema) rispetto ai due casi sopra citati ed in parte concentrata sullo sviluppo di componenti.
Tecnologie di produzione energetica per il tessuto urbano. Il settore delle Tecnologie di produzione energetica per il tessuto urbano (Supply Technologies) è principalmente rivolto alla componentistica per le varie tecnologie per la produzione di energia da fonti rinnovabili utilizzabili nel contesto urbano. L’ENEA in questo settore è presente con capacità di sviluppo, modellazione e qualificazione di prototipi, tra cui pompe di calore, solare termico e termodinamico, fotovoltaico intelligente, celle a combustibile, modellazione di sistemi di poligenerazione.
Società intelligente. Nel settore Smart Society rientrano le nuove tecnologie per la realizzazione dei nuovi spazi di relazione sociale, culturale, i servizi per la governance e la Pubblica Amministrazione, nuovi servizi per la salute (e-health), il turismo e per i Beni Culturali. La presenza dell’ENEA in questo settore è più rarefatta e concentrata piuttosto nei Beni Culturali e nella gestione dei rischi ambientali ed alimentari, mentre poco ancora è presente in alcuni settori significativi delle smart cities quali i temi della e-governance e della interazione cittadino-città.
Tratto da: La Road Map delle Smart Cities, Mauro Annunziato – ENEA, Unità Tecnica Tecnologie Avanzate per l’Energia e l’Industria
