Città digitali: tecnologia e rinnovabili favoriscono la decarbonizzazione

La “quarta rivoluzione industriale non riguarda solo l’ambito produttivo, ma anche le città digitali. Proprio così: la transizione digitale interessa l’ambito urbano.

Come ricorda l’Università di Cambridge, siamo passati da un periodo di relativa scarsità di dati a un’era di “abbondanza digitale”, con stime del mercato globale per infrastrutture e città intelligenti che ammontano a un totale compreso tra 600 miliardi e 2500 miliardi di euro entro il 2025. La trasformazione digitale porta con sé un consistente potenziale per migliorare la vita delle persone, anche attraverso una decarbonizzazione delle città, responsabili del consumo di oltre il 65% dell’energia mondiale e di più del 70% delle emissioni globali di CO₂.

C’è bisogno, quindi, di città più virtuose e più pulite e, a questo proposito, le tecnologie digitali possono essere di aiuto. Come possano esserlo lo illustra il Digitalization & Decarbonization report 2024, presentato di recente da Energy & Strategy, think tank del Politecnico di Milano – School of Management.

Città digitali e smart city: definizioni, caratteristiche e differenze

Innanzitutto, si deve partire da cos’è una città digitale. È un concetto relativamente recente, sviluppato all’inizio degli anni Duemila e “indica una città connessa in rete, dotata di piattaforme tecnologiche per la gestione di informazioni e comunicazioni in grado di abilitare l’IoT e grazie alle quali è possibile offrire nuovi servizi ai cittadini e nuove funzionalità per la gestione dell’ambiente urbano”.

Che differenza c’è tra città digitale e smart city? Quest’ultima nasce in origine come un sistema complesso che utilizza le infrastrutture digitali e di comunicazione per gestire sistemi come il controllo del traffico, i parcheggi, l’illuminazione. I due concetti sono strettamente collegati e imprescindibili, specifica lo stesso report: una città non può essere smart senza essere contemporaneamente digitale.

L’azione dell’Europa per sviluppare città intelligenti

La Commissione europea ha mostrato un crescente interesse per le smart city e ha lavorato su una definizione di ciò che rende una città intelligente: è “un luogo in cui le reti e i servizi tradizionali sono resi più efficienti con l’uso di soluzioni digitali a vantaggio dei suoi abitanti e delle sue imprese”.

In seguito al lancio del Partenariato europeo per l’innovazione sulle città e le comunità intelligenti, la Commissione ha dato seguito a diverse strategie e azioni che si sono rivelate fondamentali per il raggiungimento di altri obiettivi strategici dell’UE, come il Green Deal europeo, l’Agenda digitale, l’Agenda urbana e la Politica di coesione.

Tra tali sforzi a livello dell’UE, si possono trovare due iniziative che sono centrali per l’istituzione di standard per città e comunità intelligenti:

• il Quadro europeo di interoperabilità per città e comunità intelligenti (EIF4SCC);
• lo Smart City Guidance Package.

Il primo fornisce alle amministrazioni locali dell’UE definizioni, principi e raccomandazioni, nonché un modello comune per facilitare l’erogazione di servizi al pubblico tra domini, città, regioni e confini in un contesto di città intelligente.

Il secondo è un documento che offre una guida pratica ed esempi per la pianificazione e l’implementazione di progetti di smart city. Inoltre, per aumentare il livello di maturità digitale, la stessa Commissione ha predisposto alcuni strumenti utili per valutare la maturità digitale e per aiutare i governi locali e regionali a comprendere lo stato di avanzamento del loro percorso di transizione digitale. A questo proposito è utile citare la piattaforma interattiva LORDIMAS, che fornisce una mappa utile per valutare la maturità digitale.

Positive Energy District: elementi cruciali per le città digitali

Consapevole della necessità di decarbonizzare il contesto urbano, l’Europa si è impegnata da tempo per riuscire a raggiungere gli obiettivi fissati al 2030 e 2050. Per questo c’è bisogno innanzitutto di rendere efficiente il contesto edilizio, principale fonte di consumi e di emissioni.

La nuova versione della Energy Performance Buildings Directive stabilisce che nel 2030 tutti i nuovi edifici siano a emissioni zero, obbligo esteso, entro il 2050, a tutti gli edifici del patrimonio edilizio europeo.

Per riuscire nel rendere gli edifici più smart e green, diventa importante contare sia sulla tecnologia sia sull’apporto delle fonti rinnovabili. In questo senso possono essere preziosi i Positive Energy District (PED), quartieri urbani a emissioni zero di CO₂ autosufficienti dal punto di vista energetico. Non solo: si definiscono positive energy proprio perché producono più energia di quanto necessario al distretto, immettendo in rete quella in più.

Elementi significativi delle future città digitali, i PED “sfruttano l’integrazione fra edifici, rete energetica, utenti, mobilità e sistemi IT per aumentare l’efficienza energetica, diminuire le emissioni climalteranti e creare valore aggiunto per i cittadini”, spiegano gli autori del report.

I distretti energetici positivi offrono indubbi vantaggi:

• ambientali (ridurre sensibilmente le emissioni in edilizia e in città, contribuire alla transizione energetica),
• sociali (coinvolgimento attivo dei cittadini e l’accesso a soluzioni energetiche economicamente sostenibili),
• economici (possibilità di risparmio energetico).

L’ostacolo più considerevole è rappresentato dai costi elevati iniziali, necessari per implementare tecnologie e infrastrutture, oltre alla complessità normativa e alla gestione integrata, non trascurando l’accettazione sociale.

L’obiettivo UE: 100 distretti urbani positivi entro il 2025

Ogni rivoluzione necessita di tempi e di azioni mirate ed efficaci. Quella per vedere la nascita di città digitali richiede ben più di un’azione. Per questo, l’Unione Europea si è posta l’obiettivo ambizioso di supportare la pianificazione, lo sviluppo e l’implementazione di 100 Positive Energy District entro l’anno in corso.

Come spiega la Commissione Europea, lo sviluppo di distretti energetici positivi è fondamentale per la transizione verso città europee a impatto climatico zero.

Per questo è stato istituito il programma Urban Europe focalizzato sui PED. Esso intende contribuire agli obiettivi dello Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) e intende arrivare all’obiettivo fissato al 2025.

A che punto siamo?

Nel report si afferma che “l’obiettivo Europeo di realizzare 100 PED al 2025 risulta già a un ottimo punto, anche se l’Italia fa ancora fatica a sviluppare queste tipologie di sistemi nelle città e ha in programma di partecipare più attivamente alle prossime iniziative di digitalizzazione dei distretti”.

Come ha spiegato, in esclusiva a ElettricoMagazine, Vittorio Bentivegna, project manager del Digitalization and Decarbonization Report 2024, “secondo le ultime stime (risalenti al 2020, da fonti UE) si avevano in cantiere 29 progetti PED (di cui tre in Italia), con differenti livelli di operatività. Dal 2021 in poi sono stati proposti diversi progetti per il finanziamento nell’ambito del percorso di transizione dei PED. Quindi, si stima che entro il 2025 si potrà raggiungere l’obiettivo europeo di 100 PED implementati. Parallelamente, sono stati supportati e sviluppati alcuni progetti che non dichiarano un’ambizione PED, ma presentano caratteristiche simili e interessanti per l’abilitazione degli stessi. Tale supporto continua ancora oggi, con varie Driving Urban Transitions “DUT Calls” relative al 2024. Per l’ambito Italia, sarebbe sicuramente auspicabile uno sforzo aggiuntivo in tale ambito, che ben si lega al tema più generale della digitalizzazione dei sistemi e degli ambiti urbani”.

Il ruolo delle tecnologie digitali

L’avvento delle città digitali richiede l’implementazione di tecnologie dedicate. Quali sono le tecnologie abilitanti la digitalizzazione? Il report ne elenca cinque:

• recupero rifiuti,
• smart lighting,
• gestione dati e connettività,
• sviluppo app,
• sistemi idrici.

Per quanto riguarda gli esempi dei principali sistemi digitali attualmente in sviluppo nelle aree urbane, il documento dell’Energy & Strategy ne riporta diversi, alcuni decisamente visionari, altri più concreti. Tra i primi c’è l’impiego di veicoli a guida autonoma per la raccolta rifiuti. Questi veicoli, dotati di intelligenza artificiale e sensori, possono pianificare autonomamente i percorsi di raccolta in base ai dati trasmessi dai “cassonetti intelligenti”.

Un altro esempio riguarda l’illuminazione LED connessa. Si tratta di lampioni a LED integrati con sistemi di comunicazione per il controllo remoto. In questo senso, vale la pena ricordare il caso virtuoso di Milano che vi sta lavorando già dal 2014 con la sostituzione di ben 136mila punti luce. I nuovi sistemi installati assicurano la gestione avanzata dell’illuminazione e, oltre al risparmio energetico, permettono anche di monitorare il funzionamento di ogni dispositivo, rilevare anomalie e picchi energetici.

Tra gli esempi citati nel report di tecnologie digitali abilitanti, si parla anche di espansione e diffusione del Wi-Fi free, e della comunicazione dati di zona al singolo edificio, con strumenti tecnologici progettati per ottimizzare la gestione e la condivisione delle informazioni all’interno di uno stabile.

Inoltre vengono considerati i sistemi integrati di raccolta e riutilizzo delle acque piovane, in contesti urbani, con soluzioni gestite tramite sensori e software.

Gestione rifiuti urbani e mobilità: l’importanza della digitalizzazione

Il tema del recupero dei rifiuti è uno degli elementi cardine nel percorso verso la creazione di città digitali. Nel report E&S viene messo in rilievo il valore portato dall’adozione di tecnologie a guida autonoma per ridurre in modo sensibile consumi ed emissioni. Per esempio, sistemi con sensori di riempimento e pianificazione intelligente dei percorsi hanno ridotto del 29% le distanze percorse dai camion per la raccolta in città come Lisbona. L’ottimizzazione dei giri di raccolta evita il trasporto inutile, riducendo l’uso di carburante di circa il 30% e le emissioni associate fino al 25%.

Anche nell’ambito della mobilità, le tecnologie abilitanti la digitalizzazione possono contribuire a migliorare consumi ed emissioni, in particolare favorendo la mobilità elettrica, che riduce emissioni e rumore. In tale contesto, le soluzioni sono diverse:

• lato urbanistica, si segnalano sistemi di mobilità individuale integrata, semafori intelligenti, smart parking;
• per i veicoli, sistemi a guida autonoma, sviluppo delle tecnologie Vehicle to Grid (V2G) e smart charging;
• per l’ambito informazioni, si citano i sistemi di ottimizzazione delle rotte dei trasporti pubblici e commerciali nonché quelli per il monitoraggio dei livelli di concentrazione degli inquinanti atmosferici in specifiche aree, come strade, quartieri o zone urbane.

Su smart charging e Vehicle to Grid, in particolare, il report riporta i vantaggi evidenziati da uno studio di un team di ricerca della Northumbria University sulla rete urbana. Esso prende in analisi il mix energetico previsto e la domanda totale del Regno Unito per gli anni 2030 e 2040. In questo caso, “l’adozione dello smart charging permetterebbe una diminuzione del consumo energetico totale, con conseguente riduzioni associate fra il 12 e il 22%, grazie alla gestione dinamica della potenza di ricarica in base alla domanda complessiva della rete e all’integrazione del V2G”.