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Energia
Costruire
Energia accessibile e pulita
Città e comunità sostenibili
Un gateway intelligente, come parte essenziale del sistema, collega la casa intelligente con il mondo esterno. Questo permette di controllare i dispositivi della casa da remoto, spesso attraverso smartphone e microcontrollori. I sistemi e i servizi esterni possono essere utilizzati per regolare meglio l'utilizzo dell'energia. Inoltre, il sistema può essere collegato alla rete intelligente e all'infrastruttura di ricarica elettrica per consentire una migliore efficienza energetica e piani di fatturazione, ad esempio in base al consumo energetico nelle ore di punta o al contenuto di energia rinnovabile(Commissione Europea, 2019).
Problemi da risolvere
| Inefficienza | Insicurezza | Mancanza di comfort | Dipendenza degli anziani | Costi energetici elevati |
L'inefficienza energetica è un problema enorme negli edifici residenziali. In Europa, il 26% del consumo finale di energia viene consumato nelle abitazioni private. I sistemi Smart Home possono ridurre le perdite di energia e aumentare la sicurezza e il comfort generale degli occupanti, migliorando in particolare l'indipendenza delle persone anziane. Esistono diverse soluzioni nell'ambito dei sistemi per la casa intelligente per risolvere questi problemi(Eurostat, 2018).
Alcuni risultati commercializzabili che i sistemi per la casa intelligente offrono sono:
L'obiettivo principale del sistema Smart Home è quello di ridurre la domanda di energia domestica. Inoltre, la soluzione consente di ottenere i benefici elencati di seguito. Mentre alcuni benefici possono essere raggiunti con un'implementazione di base della soluzione, la realizzazione dei potenziali benefici dipende dalle funzioni implementate in un progetto specifico.
Riduzione delle emissioni di gas serra
Migliora la stabilità della rete
Migliorare l'efficienza dell'uso dell'energia
Riduzione dei picchi di domanda energetica
Riduzione del consumo energetico negli edifici
Riduzione delle bollette energetiche
Raccolta dati migliorata
Quota crescente di energie rinnovabili
Migliorare la qualità della vita
mostra le informazioni relative all'energia
Il cliente può gestire il riscaldamento, il raffreddamento, ecc.
equilibrio dei sistemi
gestione dell'energia autoprodotta
Ad esempio, riscaldamento, raffreddamento
regola l'ingresso e l'uscita
garantisce la sicurezza e facilita l'uso dei dispositivi
Una soluzione di sistema interoperabile per la casa intelligente che collega tutti i dispositivi IoT e gli elettrodomestici di Bosch o di partner esterni.
Le applicazioni di gestione dell'energia incentrate sull'uomo sfruttano l'analisi dell'energia in tempo reale e gli indicatori di prestazione chiave pertinenti per fornire rinforzi multimodali e informazioni preziose agli utenti finali.
La tecnologia più presente e più promossa nelle case intelligenti è il contatore intelligente. Un contatore intelligente è un dispositivo che registra la quantità di energia e/o gas consumata in un determinato periodo. Queste informazioni vengono inviate al fornitore di servizi per fatturare con precisione al cliente e vengono utilizzate da quest'ultimo per regolare il proprio consumo di energia/gas. Il vantaggio principale di un contatore intelligente con un display integrato di facile lettura è che i consumatori possono decidere di ridurre il proprio livello di consumo, soprattutto nelle ore di punta.
Un rilevatore di movimento è un dispositivo elettrico che utilizza un sensore per rilevare il movimento nelle vicinanze. Sono spesso utilizzati come componenti per la sicurezza, il controllo automatizzato dell'illuminazione, il controllo della casa e l'efficienza energetica.
Questo sistema può, ad esempio, rilevare la temperatura della stanza e rispondere avviando un ventilatore o un riscaldamento o aprendo una finestra. Inoltre, sono disponibili sistemi che controllano la temperatura in base alla struttura giornaliera dell'utente.
I sistemi di allarme sono dispositivi che segnalano il verificarsi di eventi indesiderati. Nelle abitazioni private sono utilizzati soprattutto per prevenire i furti o per allarmare i residenti e la polizia.
Come mostra il grafico, la maggior parte degli utenti ritiene che lo scopo principale dei sistemi Smart Home sia il controllo dell'energia, del riscaldamento e degli elettrodomestici. In relazione a questi scopi, i potenziali vantaggi sono visti nel risparmio di energia, tempo e denaro, oltre che nel miglioramento del comfort e nella riduzione degli sforzi.
Scopi principali delle tecnologie per la casa intelligente (Wilson, Hargreaves, Hauxwell-Baldwin, 2017)
Potenziali benefici delle tecnologie per la casa intelligente (Wilson, Hargreaves, Hauxwell-Baldwin, 2017)
Nel 2019, le città consumeranno più di due terzi dell'energia prodotta a livello globale. Gli edifici rappresentano il 40% di questa domanda (IEA, 2020). Il fabbisogno comprende molteplici attività che consumano energia, tra cui il riscaldamento degli ambienti e dell'acqua, il raffreddamento, la ventilazione, la cucina e l'uso di elettrodomestici. Per raggiungere gli ambiziosi obiettivi fissati dall'Accordo di Parigi, è fondamentale ridurre il consumo energetico degli edifici.
Le case intelligenti e i sistemi di gestione dell'energia sono tecnologie chiave per l'implementazione di tecnologie sostenibili e la transizione degli edifici verso uno stato ecologico. Il termine "case intelligenti" descrive edifici (per lo più a scopo residenziale) che utilizzano le tecnologie digitali/Internet of Things per offrire servizi aggiuntivi come il monitoraggio dei sistemi, il controllo degli elettrodomestici e l'ottimizzazione del funzionamento degli elettrodomestici (ad esempio massimizzando l'utilizzo della generazione fotovoltaica in loco). Mentre le case intelligenti descrivono le funzionalità a livello di singolo edificio residenziale, i sistemi di gestione dell'energia (SGE) si occupano della gestione operativa di sistemi energetici più ampi che di solito comprendono un edificio multifunzionale o una moltitudine di edifici e di elettrodomestici.
Durante l'installazione di sistemi per case intelligenti, una città deve assicurarsi che i dati dei residenti siano protetti e che questi si sentano a proprio agio nel condividere i loro dati. In diverse città con progetti di case intelligenti, i residenti hanno espresso preoccupazioni sulla privacy dei dati.
Per inviare e ricevere informazioni è necessaria una connessione dati stabile e affidabile. Inoltre, la gestione del cloud e l'infrastruttura del centro dati IT di appartenenza sono necessarie per le case intelligenti interconnesse. Inoltre, per avere un sistema integrato, è necessario che tutti i dispositivi utilizzino lo stesso linguaggio. Nel 2015 l'Unione Europea ha creato un nuovo standard chiamato SAREF (Smart Appliances REFerence ontology), con l'obiettivo di omogeneizzare il mercato e consentire la comunicazione tra tutti i dispositivi.
Per quanto riguarda l'utilizzo dei contatori intelligenti, l'Unione Europea ha stabilito l'obiettivo di sostituire "almeno l'80% dei contatori dell'elettricità con contatori intelligenti entro il 2020, laddove sia economicamente vantaggioso farlo" (Direttiva 2009/72/CE). Per il 2020 si prevedeva di raggiungere solo un tasso di penetrazione del 43% a livello europeo.
L'attuazione di leggi specifiche per i contatori intelligenti per il gas e l'elettricità è molto diversa da regione a regione. Mentre tre quarti degli Stati membri hanno adottato disposizioni di legge per l'introduzione dei contatori intelligenti per l'elettricità, solo un quarto di essi lo ha fatto per l'introduzione dei contatori intelligenti per il gas.
La Commissione europea ha introdotto lo Smart Readiness Indicator (SRI) come strumento politico volto a facilitare la trasformazione intelligente del patrimonio edilizio. Per questa transizione, le case intelligenti e i sistemi di gestione energetica degli edifici svolgono un ruolo fondamentale e le loro funzionalità e servizi si sovrappongono a quelli associati all'ISR. I servizi smart ready legati alle attività dell'ISR sono raggruppati in dieci domini, come illustrato nella figura seguente:
I 10 domini associati ai servizi smart ready dell'indicatore di prontezza intelligente (VITO, Waide Strategic Efficiency, ECOFYS, OFFIS, 2018)
Soggetto interessato ai sistemi di casa intelligente (BABLE, 2021)
Negli ultimi anni, il settore della Smart Home è cresciuto molto rapidamente, con 44 milioni di case intelligenti in Europa nel 2020 rispetto ai 27 milioni del 2017. Le previsioni prevedono un aumento del numero di case intelligenti fino a 97 milioni entro il 2025.
Numero di case intelligenti per segmento previsto in Europa dal 2017 al 2025 in milioni (Digital Market Outlook, 2020, Statista, 2021)
La Commissione europea prevede di raggiungere un tasso di penetrazione dei contatori intelligenti del 43% a livello europeo nel 2020. Entro il 2030 si prevede l'installazione di 266 milioni di contatori elettrici intelligenti nell'UE. Ciò corrisponde a un tasso di penetrazione del 92% e a un investimento totale aggregato di 46 miliardi di euro. Questo si basa su un costo medio ponderato per punto di misurazione di 172 euro.
Cifre chiave per i diversi scenari di diffusione dei contatori intelligenti per l'elettricità (Commissione Europea, 2019)
Secondo la Commissione Europea, il costo medio ponderato per punto di misura del gas è di 171 euro. Mentre il numero di contatori intelligenti per il gas installati nel 2020 è stimato in 60 milioni (tasso di penetrazione del 51%), per il 2024 sono previsti 51 milioni di contatori intelligenti per il gas. Ciò rappresenta un tasso di penetrazione del 44% in tutta l'UE e un investimento totale di quasi 9 miliardi di euro.
Cifre chiave per i diversi scenari di diffusione dei contatori intelligenti per il gas (Commissione Europea, 2019)
Altri elementi dei sistemi per la casa intelligente hanno costi molto diversi a seconda del produttore e dello stato di implementazione.
Energia
Il caso d'uso mira a coinvolgere gli inquilini nel processo di ristrutturazione e manutenzione delle case di proprietà dell'associazione di edilizia popolare Woonbedrijf. Lo strumento digitale 3D WoonConnect permette agli inquilini di vedere gli effetti del loro comportamento (ad esempio, doccia, riscaldamento) e i risultati attesi dalla ristrutturazione.
Energia
Costruire
Con la presa intelligente puoi ottenere un consumo elettrico sostenibile in modo giocoso. Permette di controllare e gestire il consumo individuale di elettricità. Utilizzando un approccio di gamification, le sfide e le ricompense incentivano un comportamento sostenibile.
ICT
Costruire
Creare l'esperienza cliente definitiva per gli inquilini e i gestori degli edifici collegando l'intelligenza artificiale conversazionale con i dispositivi dell'edificio.
Energia
Per ottenere un miglioramento dei consumi energetici nell'intera area, il consorzio si è rivolto anche agli altri proprietari di appartamenti presenti nell'area Eckart Vaartbroek, utilizzando lo strumento WoonConnect per la scelta della ristrutturazione.
Energia
Lo strumento digitale WoonConnect viene utilizzato per la scelta della ristrutturazione in questo progetto, consentendo ai proprietari di casa di vedere il loro consumo energetico legato al loro comportamento quotidiano e di migliorare le loro case.
Energia
L'algoritmo di controllo predittivo è stato utilizzato per controllare in modo indipendente i piani di un edificio per uffici Strijp-S.
Energia
ICT
L'IREC ha sviluppato un modello di domanda di energia elettrica basato su un approccio stocastico utilizzando dati statistici provenienti dalla Spagna (Time Use Data Surveys). L'obiettivo è quello di influenzare le decisioni dei consumatori per migliorare le etichette energetiche dei loro elettrodomestici.
Energia
Costruire
ICT
Il Virtual Energy Advisor è stato sviluppato nell'ambito del progetto del Comune di Barcellona "Prendi in mano la tua energia" con l'obiettivo di ridurre il consumo di elettricità delle famiglie incoraggiando i cambiamenti comportamentali degli inquilini.
Energia
Costruire
La soluzione Active House per la casa intelligente è un sistema intelligente con un'interfaccia grafica all'avanguardia. Questo strumento energetico sensibilizza gli inquilini sul consumo di energia in aree quali l'elettricità, l'acqua calda e il riscaldamento dell'appartamento e li incoraggia a ridurre i loro consumi.
Energia
Costruire
Grazie al progetto SmartEnCity, oltre al pacchetto di retrofitting che vedrà gli edifici dell'area pilota di Tartu completamente ristrutturati, gli appartamenti saranno dotati di un sistema di smart home che si connette alla piattaforma cloud Cumulocity e consente lo scambio e il monitoraggio dei dati.
Energia
ICT
Con l'obiettivo di ridurre il consumo energetico del 20% negli edifici per uffici esistenti a Strijp-S, è stato sviluppato un concetto innovativo per ottimizzare il consumo energetico mantenendo il comfort degli utenti. Il sistema consente il monitoraggio e il controllo interattivo dell'impianto HVAC tramite un'applicazione mobile.
Energia
ICT
L'applicazione SmartHome consente agli inquilini di spegnere tutti gli elettrodomestici e le luci in qualsiasi momento e da qualsiasi luogo. Questo può essere fatto facilmente a casa o in viaggio. In combinazione con le spine intelligenti (Smart Meter), gli inquilini possono tenere traccia del consumo energetico attuale di tutti i dispositivi collegati.
Energia
Costruire
Il prototipo di blockchain sviluppato da LSW sfrutta la tecnologia blockchain per integrare le piccole e micro unità di generazione di energia nel settore energetico. Il prototipo opera all'interno della rete Proof-of-Authority Fury, facilitando una gestione e una fatturazione dell'energia trasparente ed efficiente.
Uno spazio pubblico intelligente e connesso raccoglie dati nelle aree pubbliche e visualizza o reagisce ai dati. I dati possono essere trasferiti in modo sicuro tramite Wi-Fi o altre tecnologie simili per essere combinati con un sistema centrale.
Secondo la Direttiva sul rendimento energetico degli edifici (EPBD), gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 nell'UE.
La quantità di rifiuti prodotti a livello globale è in costante aumento. Con l'aumento della quantità di rifiuti, cresce l'importanza di un loro trattamento efficiente. La logistica intelligente dei rifiuti copre la catena dei rifiuti, dalla raccolta dei rifiuti presso gli abitanti fino al processo di riciclaggio e distruzione.
Il coinvolgimento dei cittadini svolge un ruolo strumentale nel modo in cui vengono governati gli insediamenti umani. I processi decisionali vengono migliorati coinvolgendo le persone più interessate e intimamente legate alle sfide della società.
Il miglioramento dell'efficienza energetica del patrimonio edilizio di una città richiede una riflessione strategica e a lungo termine. Le complesse strutture di proprietà, le barriere di mercato, la diversità delle tipologie di edifici, le preferenze dei consumatori e i molteplici soggetti coinvolti rendono l'adeguamento all'efficienza energetica una grande sfida.