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Qual è il modo migliore per calare il concetto di smart cities nelle città storiche? Quali sono le tecnologie più adeguate?
Alcune soluzioni le sta proponendo “Pocityf – POsitive Energy CITY Transformation Framework”, un progetto europeo avviato nel 2020 e che, fino a settembre del prossimo anno, sperimenterà tecnologie intelligenti in otto città storiche europee, tra cui Bari.
Il progetto – coordinato da Júlia Oliveira Pereira del gruppo Edp New – ritiene che tutte le città, comprese quelle storiche, debbano avviare 4 percorsi di transizione per convertirsi in smart cities. Questi i percorsi indivduati:
- “Edifici e quartieri a energia positiva”
- “Stoccaggio e gestione dell’energia P2P” (da persona a persona)
- “Integrazione della mobilità elettrica nella smart grid”
- “Co-creazione guidata dai cittadini”
Per ciascun percorso, il progetto ha individuato elementi innovativi (73 in tutto), alcuni già testati nelle città pilota coinvolte nel progetto. Le principali tecnologie proposte sono state raccolte in schede tecniche, mentre l’elenco completo delle 73 innovazioni sarà pubblicato nei prossimi mesi.
Le schede tecniche (allegate in basso) includono: una descrizione della tecnologia; alcuni indicatori (es. percentuale del grado di utilità potenziale, di prestazione); costi, dimensioni, durata, sicurezza e sostenibilità; i requisiti per poterla applicare; alcuni dati riguardanti la sperimentazione della soluzione nelle città pilota (localizzazione, durata, dettagli tecnici e risultati stimati); gli impatti sulla comunità e la conformità con gli edifici storico-culturali.
Vediamo alcune tecnologie proposte e testate da Pocityf che le città storiche possono utilizzare per diventare “intelligenti” pur rispettando i vincoli a cui sono soggette.
Edifici e quartieri a energia positiva
Un primo gruppo di soluzioni riguarda gli edifici e i quartieri con valore storico e a energia positiva.
Tra tutte quelle suggerite dal progetto e inserite nella scheda tecnica (allegata in basso) c’è per esempio il vetro fotovoltaico in silicio amorfo. Questo materiale, che genera anche energia solare, può essere il perfetto sostituto del vetro architettonico convenzionale. Le caratteristiche fisiche dei vetri fotovoltaici – come forma, colore, dimensione, spessore e grado di trasparenza – possono essere personalizzate. Il costo è stimato in circa 200-225 €/m2 ed ha una durata di 35 anni.
Poi ci sono le batterie di seconda vita. Se installate nelle abitazioni per immagazzinare l’energia generata dal FV sul tetto, è possibile ottenere un risparmio energetico del 23% sul consumo annuo; il costo per queste batterie second hand è di circa 190-290 €/kWh, e consente di estendere la durata produttiva delle batterie dei veicoli elettrici per ulteriori 7 anni.
Un’altra soluzione proposta è la pensilina fotovoltaica. A seconda del tipo di tettoia, l’energia elettrica generata può essere consumata in diverse modalità: per l’autoconsumo di edifici circostanti, per l’illuminazione di cortesia e dei box pubblicitari, per sistemi di back-up, oppure può essere immessa in rete. Inoltre, può essere abbinata alla mobilità elettrica.
Per la gestione dei flussi di energia negli edifici – per aumentare l’autoconsumo e ridurre i costi dell’elettricità – si propone l’energy router. Un dispositivo che gestisce il trasferimento di energia tra diverse fonti (rete di distribuzione, impianti da Fer), carichi e sistema di accumulo. L’installazione dell’energy router richiede una connessione di alimentazione trifase a bassa tensione, la connessione al fotovoltaico e quella ethernet o Wi-Fi. È necessario uno spazio di 1 mq per ospitare sia il router che il sistema di accumulo.
Una soluzione che sarà replicata anche dal comune di Bari per illuminare gli spazi bui degli edifici pubblici – come vani scala, spazi di servizio e percorsi interni di collegamento tra immobili – è il lucernario fotovoltaico. Oltre a generare energia rinnovabile, un filtro solare ottimizzato assorbe quasi tutti i raggi ultravioletti e infrarossi dannosi per gli occupanti dell’edificio.
Secondo il progetto Pocityf l’aspetto più critico da considerare per l’utilizzo di questo dispositivo negli edifici storici è legato al sistema strutturale esistente, che dovrebbe consentire la sostituzione del materiale di finitura esistente con un doppio vetro stratificato BIPV (Building Integrate Photovoltaic). Nell’ambito del progetto europeo si applicherà il lucernario FV nel mercato pubblico di Évora (Portogallo) che avrà una producibilità annuale di 20 MWh.
Nell’ambito del progetto si realizzeranno, sempre a Évora, due Community Solar Farm (CSF), comunità energetiche per due quartieri “a energia positiva”. In particolare, la CSF adiacente al centro storico avrà una potenza totale di circa 5 MW e in media produrrà 9,6 GWh/anno, a servizio di 3.150 abitazioni.
Il potenziale delle CER per portare le rinnovabili nei borghi o quartieri storici è stato sottolineato anche da Sergio Olivero dell’Energy Center del Politecnico di Torino durante l’evento Capraia Smart Island 2023. Il professore ha ricordato che le comunità energetiche sono una soluzione perché consentono di installare impianti fotovoltaici dove non ci sono vincoli (storici, culturali o ambientali) per usare l’energia generata nelle aree vincolate.
Stoccaggio e gestione dell’energia P2P
Per il percorso di transizione che riguarda lo stoccaggio e gestione dell’energia P2P il progetto suggerisce per esempio la P2P Energy Trading Platform, una piattaforma cloud progettata per avere la possibilità di donare o vendere energia solare e, in alcuni casi di alleviare la povertà energetica locale.
Un’ulteriore funzionalità della piattaforma è permettere di premiare i comportamenti “sostenibili” degli utenti distribuendo dei token, che possono essere scambiati con beni e servizi offerti da commercianti e altre entità locali.
Integrazione della mobilità elettrica nella smart grid
Per il percorso di transizione della mobilità elettrica e smart il progetto ha pensato anche ad algoritmi di controllo intelligenti della ricarica dei mezzi.
Grazie ad una ricarica ottimale è possibile contribuire a ridurre gli impatti negativi sulla rete generati dalle ricariche simultanee, riducendo allo stesso tempo per gli utenti i costi dell’elettricità: gli algoritmi ottimizzano la ricarica di ogni veicolo parcheggiato considerando la durata della loro sosta.
La ricarica ottimale funziona infatti quando l’utente non ha l’imminente necessità di ricaricare il mezzo, avendo una certa flessibilità temporale. È il sistema che decide quando ricaricare il veicolo in base al lasso di tempo in cui è parcheggiato: nelle ore non di punta il costo di ricarica può essere ridotto così come la potenza di picco.
Co-creazione guidata dai cittadini
Per il quarto percorso di transizione – che riguarda il coinvolgimento della comunità nel processo di smart cities – Pocityf propone per esempio la “gamification platform”.
Si tratta di una soluzione che offre la possibilità di aggiungere elementi di gamification (gioco) in qualsiasi piattaforma web al fine di migliorare il coinvolgimento degli utenti attraverso un sistema di ricompensa.
Per esempio, consente ai cittadini di partecipare a giochi che promuovono la riduzione dello spreco energetico e di competere con altri membri della loro comunità per ottenere ricompense quando completano le azioni stabilite dai progettisti del gioco.
Replicabilità delle tecnologie nelle 8 città pilota
Le città coinvolte nel progetto hanno già scelto quali dei 73 elementi tecnologici utilizzeranno per replicare l’esperienza nel loro territorio.
Per quanto riguarda Bari è disponibile un “Piano di Replica Pocityf” (pdf) che spiega quali soluzioni sono attualmente in corso e quali testerà nell’ambito del progetto, per facilitare il raggiungimento della neutralità climatica urbana entro il 2050. Bari vuole diventare un modello per i comuni dell’intera città metropolitana.
Le tecnologie innovative di Pocityf saranno applicate nel centro storico di Bari – con i suoi numerosi edifici di valore storico e artistico – ma anche nel lungomare, dove sono presenti edifici di edilizia residenziale pubblica soggetta a vincolo ambientale.
Tra le soluzioni preferite dalla città pugliese si cita l’efficientamento energetico degli edifici pubblici, con l’obiettivo futuro di rendere autosufficiente l’intero “sistema centro storico”. Ma per raggiungere questo step il Piano spiega che bisognerà coinvolgere anche i proprietari privati; per questo sarà necessario preparare un progetto di fattibilità da sottoporre alla soprintendenza per non moltiplicare le procedure applicative, e proporre linee guida per tutti gli interventi.
Per il momento il partner italiano ha già individuato le superfici da destinare alle pensiline fotovoltaiche nei parcheggi, le superfici e la potenza dei pannelli fotovoltaici da installare sui tetti degli edifici, ha stimato i relativi costi di installazione e la produzione energetica annua.
Altre soluzioni interessanti che stanno emergendo dal progetto europeo sono disponibili nei documenti allegati in basso e nella sezione del sito di Pocityf dedicata ai risultati.
Documentazione:
