Smart Cities: tecnologie abilitanti ed infrastrutture ICT

Smart Cities: tecnologie abilitanti ed infrastrutture ICT Mauro Annunziato ENEA Sub-coordinatore European Joint Programme Smart Cities - EERA mauro.annunziato@enea.it

Smart City Smart Economy Smart Governance Smart Living smart city Smart Mobility Smart Energy Smart Environment SET plan priorities EIIs and Joint Undertakings Budget [Bil ] European Wind Initiative 16 Solar Europe Initiative (fotovoltaico e termico) European electricity grid initiative 2 Carbon Capture and Storage 11-16 Sustainable bio-energy Europe Initiative Sustainable nuclear fission initiative 5-10 SMART CITIES 10-12 Fuel cells and hydrogen 5-6 6 9 totale 64-77 SET PLAN Horizon 2020

Le iniziative europee orientate alle Smart Cities Smart City EERA Joint Programme (approvato nov. 2011, time: 2012-2015, 200 au/a) Smart City Stakeholders Platform (in fase di avvio: prima conferenza giugno 2012) Smart City Member State Initiative (avviata dic. 2012) Research & Dev Industry Government Covenant of Mayors (avviata 2009) Municipalities Urban Europe (in fase di avvio) Government + R&D

Dalla efficienza energetica alla Smart City Energia consumata per un servizio urbano Efficienza energetica dei componenti Organizzazione del sistema Componenti migliori Riorganizzazione del sistema Energy on demand

The Smart City Model URBAN CENTER CITY (PLANNING, CRISIS, PLANNING DECISION ) City Government URBAN SENSOR NETWORKS ICT NETWORKS OPEN DATA BUILDINGS ENERGY GRIDS (ELECTR/TERMAL) MOBILITY PUBLIC LIGHTING City utilities WATER WASTE COM SAFETY HEALT FOOD HERITAGE EDUCATION ENVIR. Citizen SMART SERVICES RESOURCES ON DEMAND

City 2.0 : the user-producer city Adapt the city to the people needs resource on demand The Human Oriented Technology

City 2.0 : the enabling technologies Sensor networks and interactivity Open data Flexibility on urban utilities Computation intelligence

EERA Joint Programme Smart Cities Urban Energy Network Integrated reference architecture for the smart district (sync local energy production, energy demand and grid connection) Smart Energy Districts MULTI- LAYER DISTRIC T Urban network integration to habilitate the energy-on-demand principle, city adaptation and smart service market Develop the interface between green mobility and the city networks Urban Networks CITY NETWORK CITY NETWORK Relations among citizen and the urban networks taking account of the human factors Green Mobility Human factors

City Planning & Monitoring

CITY government DECISION SUPPORT SYSTEMS City Government Campagne di misure Report annuali Pianificazioni periodiche Monitoraggio e pianificazione continui Sensori a basso costo/consumo Trasmissione di dati innovativa Cloud Computing Nuove tecnologie

CITY government Urban Control Center (territory control, panning, emergencies management) Models URBANIZATION DEVELOPMENT ENVIRONMENT AND CLIMA EFFECTS ENERGY, WATER, WASTE MOBILITY AND TRANSPORTATION SAFETY & SECURITY HEALTH CITIZEN-PA DIALOG CLOUD/OPEN DATA citizen SENSOR NETWORKS DATA SOURCES CITIZEN & UTILITIES

City Modeling Urban Control Center City Government Data Provider Citizen Urban Center RES NOVAE Service Hub Active Demand OPEN DATA Raccolta Dati City utilities

Smart District ICT Platform- Rome Smart City Social Retrofitting Smart Homes Smart Bus Smart Lighting Security Frame Green Mobility Smart Community Energy KPI People KPI Mobility KPI Security KPI Citizen Smart District ICT Platform Municipality and urban utilities Smart Cities EU Interlink

Smart Buildings Network

L evoluzione dell edificio Edifici esistenti Passive Building Active Building Smart Building Interactive Buildings

Smart Building Network MANAGMENT OPTIMIZATION NETWORK SUPERVISORS REMOTE MONITORING Cost/Energy Optimization Active Demand Management GRID DISTRIBUTOR

Scenari Reti territoriali Smart Districts Terziario Residenziale

Building Network Management: the enabling technologies City Level City monitoring/planning KPI City Urban Center Diagnostics Optimization Active Demand Management City/grids Interaction Network Supervisor Aggregator Level Low level control User GUI Network Interaction data BEMS Building Energy Manag. System set points strategies Building Level data commands Monitoring Actuation Sensors Actuators

Diagnostica Avanzata: risalire dai sintomi alle cause risparmio energetico: 5-30 % PREPROCESSING SITUATION ASSESSMENT CAUSES Sintomo o anomalia riscontrabile attraverso la lettura dei dati di monitoraggio Individuazione dell evento origine del sintomo Causa effettiva dell evento P1. Picco di consumo energia elettrica (illuminazione) P2. Picco di consumo energia elettrica (climatizzazione) P3. Picco di consumo energia termica o risorsa energetica (riscaldamento) P4. Picco di consumo energia termica (raffreddamento) P5. Trend anomalo di energia termica rispetto all andamento storico ricorrente (riscaldamento) S4 P6. Trend anomalo di energia termica rispetto all andamento storico ricorrente (raffreddamento) P5 P16 P17 P18 P7. Trend anomalo di energia elettrica rispetto all andamento storico P6 ricorrente (raffreddamento) P8. Trend anomalo di energia elettrica rispetto all andamento storico ricorrente (illuminazione) P9. Cambio del valore medio di potenza elettrica assorbita (illuminazione) P10. Cambio del valore medio di potenza elettrica assorbita (raffreddamento) P11. Cambio del valore medio di potenza termica assorbita S1. Accensione contemporanea di un numero anomalo di utenze elettriche rispetto al livello di occupazione (illuminazione) S2. Accensione impianti, strumentazione o terminali per il riscaldamento al di fuori dell orario previsto di funzionamento S3. Accensione contemporanea di un numero anomalo di utenze elettriche rispetto al livello di occupazione (f.e.m) S4. Immissione incontrollata di aria esterna (apertura finestre) C5 S5. Impostazione anomala set-point termostato locale S6 S5 S6. Accensione impianti, strumentazione o terminali per il raffrescamento al di fuori dell orario previsto di funzionamento S7. Accensione utenze elettriche locali al di fuori degli orari di P7 P10 lavoro P12 (f.e.m) P16 P17 S8. Accensione apparecchi di illuminazione degli spazi P5 comuni P11 al di fuori degli orari di lavoro S9. Elevate perdite energetiche al sottosistema di distribuzione S10. Locali serviti dall impianto di illuminazione in assenza di occupanti S11. Accensione di sistemi di riscaldamento ausiliari energivori C1. C1. Sostituzione apparecchi di illuminazione con altri di diversa potenza C2. C2. Guasto dell orologio in centrale termica C1. C3. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura delle pompe di circolazione) per il circuito di riscaldamento C2. C4. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura ventilatori) C3. C5. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura macchina S13 frigorifera) C4. C6. Guasto localizzato impianto (malfunzionamento o rottura generatore di calore a combustione) P6 P7 P12 P13 P23 P33 C5. C7. Rottura termostato ambiente P4 P2 C6. C8. Rottura o malfunzionamento del P13 P16 terminale di emissione in ambiente (riscaldamento) Quale causa è più supportata dai sintomi che riscontro dai dati? C7. C9. Rottura o malfunzionamento del terminale di emissione in ambiente (raffrescamento) C8. C10. Distacco per sovraccarico o sospensione servizio C9. C11. Apertura finestra da parte dell utente P16 P10

Ottimizzazione Energia-Comfort-Costo Inseguimento di un corretto comfort minimizzando il consumo energetico ed il costo dell energia CONSUMO PPD Predicted Percentage Dissatisfied PPD = 10% Adattamento giornaliero Adattamento localizzato Negoziazione/adattamento al mercato (active demand)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 95000 100000 105000 110000 115000 120000 125000 130000 135000 140000 145000 150000 CONSUMO SPECIFICO [kwh e /m 2 ] Il benchmarking della rete Building Asset Management 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 III=652 filiali IV=1538 filiali I=374 filiali (12%) II=591 filiali Piani di ristrutturazione Piani ottimizzati di manutenzione Ottimizzazione progressiva dei comportamenti CONSUMO TOTALE [kwh e ] Esempio di una rete di edifici (studio su 3155 filiali bancarie, Politecnico Torino)

Smart Appliances Smart Home City Digital Infrastructure Urban hub home Smart Gatway Direct Remote support THE HUMAN ORIENTED TECHNOLOGY Dialogative support Remote Diagnostics Remote Remote & Control Diagnostics & Control Diagnostics Services Services & Control Services

Il meccanismo della «Demand Response»

The collaborative networks Smart Grid Renewables Integration Storage Urban renewables ed ecobuildings Building Diagnostics & Control Active Demand Management Smart Grids (distributors) Smart District (aggregators) Energy Environment Mobility City Energy Inventory Urban Data Center (municipality) Smart Street Control Public Light control Smart urban objects

Smart Lighting & Smart Services

Smart Lighting Telegestione LED Smart Services

TRAFFIC AND PEOPLE MONITORING SMART LIGHTING MODELLING & HOURLY PREDICTION LIGHT CONTROL - ENERGY ON DEMAND - SMART POLES 30-40 % ENERGY SAVING, INCREASING SAFETY!

TRAFFIC/PEOPLE/SAFETY MONITORING SMART SERVICES CITY CONTROL ROOM INFOMOBILITY AIR QUALITY SMART POLES SMART PUBLIC BUSES AS A - CITY MOBILE SENSOR NETWORK - 22 cm 9 cm

Smart Communities & Living Lab

Smart Community Conventional Municipality Social Services Community Community engagement Interaction process Facilitators citizen Dialogue between Citizen & Municipality Energy consciousness & community Goods & Services exchange Identity, creative and cultural process Ageing support Active citizenry Car pooling

Social Platform The Citizen Portal Citizen Portal =+ aggregation of several SN plaftorms Focus on Energy consciousness & community Goods & Services exchange Identity, creative and cultural process Ageing support Active citizenry Dialogue between Citizen & Municipality Co-design, co-implementation Social retrofitting & smart homes programs Car pooling

L Analisi Semantica dei Social Network

Smart Ring l Aquila Smart Mobility Smart Buildings Smart Lighting Smart Enviroment Smart Participation

Centro Ricerche ENEA Casaccia Torri faro + Telecamere Piattaforma ICT Smart Lighting Smart Mobility Smart Building Smart Village Control room Smart Street Smart buildings F65-F73 Viale LED + Smart Lighting Smart Building Edificio F40 Smart Mobility Navetta elettrica con monitoraggio on-line verso pali intelligenti e control room

mauro.annunziato@enea.it Grazie per l attenzione!