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Le Soluzioni BABLE sono progetti curati da esperti per realizzare in modo efficiente progetti di Smart City. Ogni Soluzione Smart City contiene informazioni dettagliate e pertinenti, oltre a linkare a casi d'uso rilevanti e prodotti innovativi.
Soluzione
Un gateway intelligente, in quanto parte essenziale del sistema, collega la casa intelligente con il mondo esterno. Questo permette di controllare da remoto i dispositivi presenti in casa, spesso tramite smartphone e microcontrollori. È possibile utilizzare sistemi e servizi esterni per una migliore gestione del consumo energetico. Inoltre, il sistema può essere collegato alla rete intelligente e alle infrastrutture di ricarica elettrica per consentire una maggiore efficienza energetica e piani tariffari più vantaggiosi, ad esempio in base al consumo energetico nelle ore di punta o alla quota 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 energetico finale totale è assorbito dalle abitazioni private. I sistemi Smart Home possono ridurre le perdite energetiche e aumentare la sicurezza e il comfort complessivi degli occupanti, migliorando in particolare l’autonomia degli anziani. Esistono diverse soluzioni nell’ambito dei sistemi domotici per risolvere questi problemi ( Eurostat, 2018 ). Ecco alcuni risultati commerciali che i sistemi per la casa intelligente offrono: Servizi in abbonamento in grado di generare un flusso costante di entrate Ampi gruppi target : si possono vendere a ospedali e case di riposo per anziani e disabili, ma anche a chi vuole migliorare il proprio comfort in un ambiente domestico intelligente I gateway possono rendere anonimi i dati e fornirli alle piattaforme di dati, per implementare analisi efficaci, miglioramenti a lungo termine e la progettazione dei prodotti. I dati possono essere fatturati, e anche i servizi di analisi e i loro risultati possono essere considerati risultati commerciabili.
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I sistemi di condivisione dei veicoli permettono ai clienti di utilizzare diversi mezzi senza doverli possedere. Sul mercato ci sono diversi tipi di sistemi di condivisione dei veicoli. Le differenze possono riguardare il tipo di veicolo condiviso, come il car sharing, il bike sharing, lo scooter sharing o la condivisione di veicoli elettrici. Oltre al tipo di veicolo, una delle principali differenze tra i sistemi di condivisione è chi possiede i veicoli. Di solito, è l’operatore a possedere i veicoli, che poi vengono messi a disposizione degli utenti. Un’altra opzione è la condivisione peer-to-peer, in cui i cittadini condividono i propri veicoli. Per ogni sistema di condivisione dei veicoli, è necessario garantire l’accessibilità dei mezzi e gestirne la posizione e il funzionamento. La crescita dei sistemi di condivisione dei veicoli è trainata dall’urbanizzazione, dalla crescente diffusione degli smartphone, dallo sviluppo dell’Internet delle cose (IoT), dai cambiamenti climatici, dalle normative, dalla crescente consapevolezza riguardo all’ambiente e alla salute personale, ecc. ( SUNRISE, 2020 ). Problemi da risolvere Emissioni di gas serra Congestione Elevato consumo di spazio Carenze nell’intermodalità Costi di investimento elevati Inquinamento
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La gestione intelligente delle risorse idriche punta a orientare l’utilizzo dell’acqua in modo da favorire efficienza, autosufficienza e sostenibilità. Per raggiungere questo obiettivo, gli approcci di gestione moderni si basano sull’integrazione di tecnologie innovative, come sensori, contatori intelligenti, sistemi informativi, sistemi di acquisizione dati e sistemi di supporto decisionale. Secondo Statista (2021) , entro il 2050 ben due terzi della popolazione mondiale potrebbero vivere in regioni con accesso limitato alle risorse di acqua dolce. Questo rapporto sostiene inoltre che la carenza idrica si farà sentire anche nei paesi industrializzati, poiché i cambiamenti climatici stanno portando a catastrofi meteorologiche sempre più frequenti e si prevede che la crescente domanda industriale di acqua eserciterà un’enorme pressione sull’accessibilità all’acqua dolce. Garantire la sicurezza idrica, quindi, richiede soluzioni innovative per assicurare un approvvigionamento idrico pulito e costante, ottimizzando al contempo il funzionamento, la manutenzione e la gestione delle aziende idriche. I sistemi intelligenti di gestione idrica rappresentano uno degli strumenti più efficaci per raggiungere la sicurezza idrica.
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Negli ultimi dieci anni, le piattaforme per la qualità dell’aria urbana (UAQP) sono state uno strumento importante per raccogliere, elaborare e visualizzare dati iperlocali sulle emissioni urbane. Inoltre, le UAQP sono generalmente accessibili a tutti, garantendo trasparenza e sensibilizzazione sul tema dell’inquinamento atmosferico. I dati possono essere forniti sia da sensori sparsi in tutta la città sia tramite immagini satellitari. I sensori che raccolgono i dati possono essere installati da un gestore (ad esempio il Comune) oppure su proprietà private. Problemi da risolvere: Dati sulla qualità dell’aria frammentati Emissioni non registrate Accesso limitato ai dati Errori nell’identificazione delle fonti di emissione
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La quantità di rifiuti prodotti a livello globale è in costante aumento. Con l'aumentare 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. L'ottimizzazione dei percorsi dei camion della spazzatura fa parte di un sistema di rifiuti intelligente. Questo può essere affrontato utilizzando bidoni intelligenti, che sono in grado di segnalare il loro stato attuale. La soluzione può essere implementata anche come sistema di raccolta dei rifiuti sotterraneo. Per migliorare il trattamento dei rifiuti raccolti, si possono utilizzare dei robot per la selezione dei rifiuti.
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L'attuale normativa UE sulle emissioni delle auto è la più severa al mondo. Con l'introduzione di ulteriori restrizioni, non sarà più possibile rispettare i limiti previsti solo con le auto tradizionali. Una tecnologia alternativa, che riduce le emissioni locali, è rappresentata dai veicoli elettrici (EV). Per un ingresso di successo degli EV sul mercato, è necessaria un’infrastruttura funzionante. I clienti considerano l’accesso inadeguato alle stazioni di ricarica come il terzo ostacolo più grave all’acquisto di un EV, dopo il prezzo e l’autonomia ( McKinsey, 2018 ). Pertanto, i sistemi pubblici di ricarica per veicoli elettrici favoriscono l’elettrificazione dei sistemi di mobilità urbana. Mentre il prezzo e l’autonomia migliorano di anno in anno, i caricatori possono avere diverse potenze e tecnologie di ricarica. Inoltre, possono essere integrati in modo intelligente nella rete locale e fornire informazioni sul sistema a clienti, operatori e altre parti interessate. Per quanto riguarda l’esperienza dell’utente, si consiglia di includere un sistema di pagamento e autenticazione, che faciliti l’accesso e migliori la trasparenza del processo di ricarica. È anche una questione di accesso alle stazioni di ricarica, dato che la ricarica avviene mentre l’auto è parcheggiata, e la possibilità di prenotare posti auto (adiacenti alla stazione di ricarica) è giuridicamente complessa in molti paesi. I posti auto riservati esclusivamente ai veicoli elettrici non risolvono il problema, poiché un altro veicolo elettrico (completamente carico) potrebbe sostare a lungo proprio nel posto in cui ci si aspetta di ricaricare dopo l’arrivo. Problemi da risolvere Crescente domanda di ricarica per i veicoli elettrici Emissioni di carbonio Inquinamento atmosferico
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La maggior parte delle auto rimane parcheggiata inattiva per il 90-95% del tempo. Con il passaggio sempre più rapido ai veicoli elettrici (EV), le batterie di questi veicoli offrono un potenziale enorme: la loro vasta capacità di accumulo collettiva può essere utilizzata come soluzione flessibile a supporto della rete elettrica, che a volte deve far fronte a un approvvigionamento intermittente di energia rinnovabile. La ricarica bidirezionale dei veicoli elettrici (V2X) si riferisce ai caricabatterie per EV che permettono non solo di ricaricare la batteria del veicolo, ma anche di prelevare energia dalla batteria dell’auto e reimmetterla nella rete quando serve. Ci sono due destinatari principali dell’energia proveniente da un veicolo elettrico: la rete elettrica (V2G) e l’impianto elettrico di una casa o di un edificio (V2H). La ricarica bidirezionale crea una maggiore sinergia tra il settore dei trasporti puliti e le fonti di energia rinnovabile, poiché le batterie delle auto possono immagazzinare l’energia in eccesso prodotta da fonti rinnovabili variabili, come l’eolico e il solare, per poi fornire energia alla rete o alle abitazioni quando la domanda è alta o la produzione energetica è bassa. Questo riduce le limitazioni di produzione, diminuisce la necessità di investimenti nelle infrastrutture di rete e consente una maggiore integrazione delle energie rinnovabili. Inoltre, la ricarica V2H può fungere da fonte di alimentazione di emergenza in caso di interruzioni di corrente, mentre il V2G può fornire ai proprietari di veicoli un reddito extra grazie all’arbitraggio sui prezzi dell’energia variabili nel tempo. Problemi da risolvere Congestione della rete Consumo energetico in crescita Generazione fluttuante delle energie rinnovabili Picchi irregolari nel consumo energetico
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L'obiettivo del commercio di energia peer-to-peer (P2P) è rendere l'energia rinnovabile più accessibile, consentendo al contempo ai consumatori di sfruttare al meglio le proprie risorse energetiche. Funziona creando un mercato online dove i prosumer, cioè chi produce la propria elettricità tramite risorse energetiche distribuite (chiamati anche autoconsumatori), possono scambiare elettricità a un prezzo concordato con i consumatori. Lo scambio P2P aiuta la rete elettrica riducendo i requisiti di riserva, fornendo servizi ausiliari e riducendo i picchi di domanda, consentendo al contempo ai cittadini di risparmiare sulla bolletta elettrica. Lo scambio di energia a livello locale elimina la maggior parte dei costi di trasmissione e permette ai prosumer di vendere l’energia con un profitto maggiore rispetto a quello che otterrebbero rivendendola alla rete, come avviene attualmente. Limitando il coinvolgimento delle aziende elettriche nelle transazioni, i modelli P2P consentono agli acquirenti di risparmiare sui costi e ai venditori di ottenere un profitto maggiore. Inoltre, danno ai clienti la possibilità di scegliere da dove proviene la loro elettricità. Problemi da risolvere Consumo energetico in crescita Costo elevato dell’energia Costi elevati di trasmissione e infrastrutture Domanda in aumento di energie rinnovabili Accesso limitato all’energia
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La connettività tramite reti mesh wireless a banda larga (B-WMN) è diventata uno degli aspetti fondamentali dell’infrastruttura delle città intelligenti. Nonostante la fibra ottica sia ampiamente disponibile negli ambienti urbani, fornire un’infrastruttura cablata per qualsiasi servizio digitale è un’impresa costosa che richiede un’attenta pianificazione e spesso porta a strutture statiche e poco flessibili. Questo comporta notevoli disagi per la vita dei cittadini e costi elevati per implementare soluzioni in modo rapido e flessibile. Le B-WMN mirano a superare questi problemi riducendo al minimo e/o eliminando la necessità di infrastrutture cablate e utilizzando le infrastrutture cittadine esistenti come piattaforme per la loro implementazione (Egners et al., 2013). Le B-WMN hanno bassi costi di installazione e manutenzione e facilitano la connessione a qualsiasi luogo possibile in contesti urbani o rurali, indipendentemente dalla complessità dell’accesso. Esistono diverse applicazioni delle B-WMN, come la casa digitale, l’accesso a Internet a banda larga, l’automazione degli edifici, i sistemi sanitari e medici, nonché le reti per le emergenze e le catastrofi (Salah & Salleh, 2013). I funzionari dei lavori pubblici possono utilizzare le B-WMN per monitorare le forniture idriche ed elettriche installando una rete mesh wireless nelle fognature, negli impianti di trattamento delle acque o nei generatori. Gli operatori della sicurezza pubblica possono utilizzare reti virtuali sicure per rimanere in contatto. I nodi della rete a maglia possono anche essere montati su lampioni, semafori e altri oggetti in movimento; ciò offre l’opportunità di collegare diversi dispositivi alla rete a maglia in caso di emergenza (BasuMallick, 2022). La B-WMN è un’infrastruttura costituita da una rete di router che comunicano tra loro in modalità wireless a velocità gigabit (simili alla fibra ottica). È composta da nodi radio che non necessitano di essere collegati via cavo a una porta cablata come i tradizionali punti di accesso wireless (Parvin, 2019). Le B-WMN stanno riscuotendo sempre più attenzione come strumento interessante per fornire una connettività capillare a integrazione dell’accesso offerto dai normali fornitori di servizi Internet (ISP). La topologia a maglia delle B-WMN offre un’elevata flessibilità, un’affidabilità fino al 99,999% e una latenza inferiore a 2 ms, ideale per applicazioni in tempo reale ad alta larghezza di banda, dando così vita a un’infrastruttura fisica che consente connessioni di instradamento e trasporto flessibili (Matos et al., 2011). Infrastruttura B-WMN nelle aree urbane (Cilfone et al., 2019) Problemi da risolvere Costi elevati di implementazione Emissioni di gas serra dovute all’implementazione e alla manutenzione Elevato fabbisogno energetico Necessità di una connettività 5G senza interruzioni e ad alta velocità Mancanza di accesso alle aree urbane densamente popolate
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Oggi in Europa, il 25% di tutte le emissioni di gas serra (GHG) è legato ai trasporti, con gli autobus che contribuiscono all’8% delle emissioni complessive. Di conseguenza, l’adozione di sistemi di trasporto come i sistemi di autobus elettrici offre una soluzione per ridurre le emissioni, migliorando al contempo la qualità dei trasporti e della vita ( UITP, 2019 ). Il sistema di autobus elettrici è un sistema di trasporto pubblico gestito esclusivamente da autobus elettrici. Come ogni sistema di trasporto pubblico, può includere servizi di biglietteria, informazioni per i passeggeri e un sistema di monitoraggio. Inoltre, è fondamentale disporre di strutture per la ricarica degli autobus elettrici. A causa del processo di ricarica, un sistema di gestione delle operazioni, la pianificazione dell’autonomia e l’ottimizzazione dei percorsi diventano ancora più importanti rispetto ai sistemi di autobus convenzionali (vedi anche SCIS ). Problemi da risolvere Cattiva qualità dell’aria Costi elevati Rumore Mancanza di comfort Rispetto ai motori tradizionali, i sistemi di autobus elettrici non producono emissioni a livello locale. Inoltre, durante la guida generano meno rumore. Anche se i costi iniziali per l’acquisto degli autobus elettrici possono essere più alti, i costi complessivi dei sistemi di autobus elettrici possono risultare inferiori rispetto a quelli di altri sistemi, a seconda dell’utilizzo.
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Migliorare l'efficienza energetica del patrimonio edilizio di una città richiede una visione strategica e a lungo termine. Le complesse strutture proprietarie, le barriere di mercato, la varietà delle tipologie edilizie, le preferenze dei consumatori e i molteplici soggetti coinvolti nella costruzione e nella riqualificazione di un edificio rendono la realizzazione di edifici efficienti dal punto di vista energetico una vera sfida, nonostante i progressi tecnologici. Tuttavia, per realizzare quartieri a energia positiva e raggiungere gli ambiziosi obiettivi climatici fissati dalle città, gli edifici a energia zero e a energia positiva svolgono un ruolo fondamentale. Numerose iniziative in tutto il mondo hanno dimostrato che, pur essendo una sfida complessa, la riqualificazione energetica degli edifici è possibile e ha un impatto enorme sulla creazione di città più verdi e resilienti. Problemi da risolvere Perdite energetiche negli edifici Uso di materiali inadeguati Povertà energetica Transizione dai combustibili fossili Rendere disponibili le tecnologie Domanda energetica negli edifici
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Il coinvolgimento dei cittadini si definisce come l’interazione o la comunicazione bidirezionale tra i cittadini e il governo. Questo processo continua a svolgere un ruolo fondamentale nel modo in cui vengono gestiti gli insediamenti umani. I processi decisionali vengono migliorati coinvolgendo proprio chi è più coinvolto e più vicino alle sfide della società. Anche se i mezzi tradizionali come i forum pubblici, le assemblee cittadine e così via sono ancora importanti, forme più innovative e pratiche di coinvolgimento dei cittadini stanno aprendo nuove strade per partecipare alle procedure di governance. Nonostante le diverse forme che il coinvolgimento dei cittadini può assumere, idealmente dovrebbe essere caratterizzato da uno scopo e un obiettivo chiari, una struttura e un processo ben definiti, un’influenza documentata sui processi decisionali e dovrebbe offrire opportunità di rappresentanza inclusiva e continua. Le componenti principali del coinvolgimento dei cittadini sono illustrate nella figura qui sotto. Principali componenti strutturali del coinvolgimento dei cittadini ( Daher E., 2021 )