PRESENTAZIONE A.I.C.Q. SMART CITY ED EFFICIENZA ENERGETICA

Palermo - 8 Giugno 2012

Antonio Perniciaro

Italtel SpA– Confidential

ALCUNE DOMANDE

PERCHE’ SMART CITY ?

2

PROVIAMO A RISPONDERE AD ALCUNE DOMANDE :

QUALI SONO LE TECNOLOGIE ABILITANTI ?

COSA E’ SMART CITY ?

QUALI PROSPETTIVE DI MERCATO ?

QUALE PUO’ ESSERE IN QUESTO NUOVO SCENARIO IL RUOLO

DELL’INGEGNERIA DELL’INFORMAZIONE ?

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PERCHE’ SMART CITY ? 3

La popolazione mondiale continua a crescere ed a concentrarsi nelle aree urbane :

Come deducibile dal report : World Urbanization Prospects 2011 Revision

Emesso dall’United Nations Department of Economic and Social Affairs/Population Division di New York

La popolazione nelle Aree Urbane conta nel 2011 circa 3,6 Miliardi di abitanti si porterà entro il 2050 a circa 6,3 Miliardi

L’incremento della popolazione nelle aree urbane porterà in breve a superare la popolazione nelle aree rurali.

WUP Rural

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Il CONTESTO DELLE SMART CITY 6

Quindi in un contesto di cambiamenti climatici, economici, sociali e tecnologici causati dalla globalizzazione, l'Unione Europea ha lanciato una sfida alle città con il progetto Smart City, proponendo loro di attuare tutte quelle azioni in grado di combinare simultaneamente competitività e sviluppo urbano sostenibile.

Le città stanno sempre più diventando ecosistemi complessi con crescenti consumi di energia , necessità di fornitura di beni e servizi , problemi di inquinamento e gestione dei rifiuti e problemi legati all’efficiente uso delle aree e delle risorse.

I cittadini evolvono verso maggiore livello di conoscenza , economico e di salute .

Le tecnologie vanno integrandosi sempre più nelle città . Alcuni esempi : o Smart devices o Reti a banda larga o Wireless Sensor Networks o Disponibilità di mezzi di informazione sempre più in real time

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Il CONTESTO DELLE SMART CITY 7

Internet of Things : Alla fine degli anni novanta Marc Weiser1 e Kevin Ashton2 coniarono i

termini Ubiquitous Computing e Internet of Things. La definizione deducibile dagli ITU3 Internet Reports è : “Connections will

multiply and create an entirely new dynamic network of networks –an Internet of Things. The Internet of Things is neither science fiction nor industry hype, but is based on solid technological advances and visions of network ubiquity that are zealously being realized.”

La disponibilità di connessione :

o From Any Place

o For Any Time

o For Any Thing

Ub C IOT

(1) University of California, Berkeley (2) Massachusetts Institute of Technology (MIT) (3) International Telecommunication Union

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COSA E’ SMART CITY ? 11

Smart City è una visione , un contenitore , un progetto per la città del futuro :

Nella Società odierna siamo tutti connessi, viaggiamo sulle autostrade virtuali e viviamo nel WEB.

I nuovi cittadini sognano una città diversa da quella attuale nella quale le performance non saranno solo legate alle infrastrutture materiali ma soprattutto allo sviluppo del capitale umano e sociale.

Le Smart Cities avranno come elementi fondamentali : o Smart Economy : Un’economia che si basa sulla valorizzazione del

capitale umano e su nuovi protocolli per i rapporti con la P.A. o Smart People : cittadini abituati alle nuove tecnologie o Smart Mobility : Una mobilità sostenibile o Smart Environment : Una gestione dei rifiuti razionale , il contenimento

dei consumi e dell’impatto ambientale o Smart Governance : Un rapporto con la politica basato sulla condivisione

di valori o Smart Living : Una disponibilità di soluzioni in rete che migliorino la

qualità della vita

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Progetto EU su SMART CITY 12

Tratto da “Smart cities – Ranking of European medium-sized “

Report del Centre of Regional Science, Vienna UT, October 2007:

Nel 2007 il Centre of Regional Science di Vienna ha stilato una classifica delle 70

(su un totale di 1600 analizzate) città di media dimensione che avevano le

migliori performance in relazione ai 6 temi caratterizzanti una Smart City La città al 1° posto è risultata Lussemburgo e tra le prime 70 città Trento è la

prima delle quattro italiane e si trova al 45° posto.

Per ognuna delle sei tematiche (Smart Economy - Smart Mobility - Smart

Environment - Smart Governance - Smart Living) sono stati definiti una serie di

indicatori, effettuata una rilevazione e definito il ranking;

70 città

Da allora molte città italiane hanno già avviato progetti in ottica Smart City (si

citano i casi di Torino, Siracusa, Pisa, Brescia …..)

Il concetto di Smart City diviene sempre più di uso comune e obiettivo nazionale

(Agenda Digitale e Bando Miur Smart Cities)

E’ giornalmente in onda su Radio 24 la trasmissione Smart City nel corso della

quale vengono trattati gli innumerevoli casi applicativi in Italia.

Ranking

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Smart cities

Ranking of European medium-sized cities

Characteristics of a smart city

Structuring the analysis

Smart Economy

Smart People

Smart Governance

Smart Mobility

Smart Environment

Smart Living

Progetto EU su SMART CITY - città ai primi 70 posti per area geografica

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Security and Digital Justice

e-Health and Telehealth

Digital Infomobility

and Logistics

Unified Communication & Collaboration Entertaiment and

HD/3D Digital Television

Cloud Computing and SaaS

Tourism and Cultural Heritage

Digital Enterprise

Digital school and e-Learning

Digital Administration

and e-Gov

SMART CITY : La visione Italtel 22

Smart Grid and Energy Efficiency

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SMART CITY : I progetti di Ricerca Italtel 23

Negli ultimi anni ITALTEL è stata molto attiva nella predisposizione e/o collaborazione ai progetti di Ricerca sugli ambiti delle Smart City

Smart Grid and Energy Efficiency:

Energetics : Italtel partecipa al progetto nel DTNMS –Bando Distretti MIUR

Overgrid : Italtel coordina il progetto – Bando PON Smart Cities

Digital Infomobility and Logistics

IPA : Italtel coordina il progetto – Bando PO FESR asse 4.1.1.1

Cloud Computing and SaaS:

Lab.Service Innovation: Italtel partecipa al progetto nel Bando Nuovi Distretti MIUR

e-Health and Telehealth:

Hippocrates: Italtel partecipa al progetto nel DTNMS –Bando Distretti MIUR

Smart FSE : Italtel partecipa al progetto – Bando PON Smart Cities

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Security and Digital Justice

e-Health and Telehealth

Digital Infomobility

and Logistics

Unified Communication & Collaboration Entertaiment and

HD/3D Digital Television

Cloud Computing and SaaS

Smart Grid and Energy Efficiency

Tourism and Cultural Heritage

Digital Enterprise

Digital school and e-Learning

Digital Administration

and e-Gov

La visione Smart Cities di Italtel – Smart Grids & Energy Efficiency 25

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27

Soluzioni che permettono di supportare le imprese

attraverso una gestione efficace del consumo

energetico

Soluzioni per la gestione coordinata degli impianti tecnologici (climatizzazione, distr. acqua, gas ed energia, impianti di sicurezza) e delle abitazioni (contatori, prese e termostati programmabili, …)

Soluzioni di efficientamento energetico

studiate appositamente per l’ambiente per

l’ottimizzazione dell’ambiente Data Center

Soluzioni per reti di comunicazione intelligenti in

ottica SG (Generazione distribuita, Veicoli Elettrici,

Telegestione, Telelettura - Smart Metering, …)

Smart Grids

Green Data Center

Smart Building

Smart Energy

Servizi

Soluzioni

Analisi carichi energetici

Individuazione inefficienze

Misurazione e prelievi parametri ambientali

Cruscotto di monitoraggio e analisi per

valutazione sostenibilità ambientale nel tempo

Soluzioni e Servizi Italtel - Energy Management 27

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Servizi di consulenza Energetica

Verifiche di conformità

Servizi di Monitoraggio

Misure correlate al settore dei Titoli di Efficienza Energetica (TEE)

Misurazione continua dei parametri

rilevanti e quindi assunzione delle migliori

decisioni sia nella fase progettuale degli

interventi sia nella fase di gestione

successiva degli stessi Energy Service Center

Nella esecuzione dei contratti di fornitura e servizi: Strumenti per il controllo

di gestione e supporto alla PA che, per il decreto 207/2010, avrà necessità di far

verificare come conformità da un elemento “terzo” tutte le attività relative

all’energia.

Nei progetti finanziati: Strumenti per il controllo del rischio legato a

finanziamenti per progetti nel campo delle energie rinnovabili (parchi solari, …)

Offerta , verso grandi clienti, di consulenza per la presentazione

dei progetti energetici, nonché misure, al fine di ottenere certificati

bianchi , …

Servizi che coprono tutte le fasi del processo virtuoso

di efficientamento energetico (Audit , progettazione e

realizzazione di interventi di effIcienza e

riqualificazione energetica, soluzioni finanziarie, …)

Misurazione e Controllo delle funzionalità degli

impianti di Produzione di Energia

Monitoraggio delle misure relative ad interventi di efficienza energetica

Monitoraggio dei parametri di qualità e di controllo ambientale

(incendi, dighe, CO2, …)

Energie Rinnovabili & Produzione

Efficienza Energetica

Monitoraggio Ambientale

La piramide del Green Consulting 28

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29 L’architettura della soluzione

Wired/wireless

Network

Gestione & Reporting

Security Performance Management

Monitoring

Web Users

Multi measurements

ESC Energy Service Center

…

Single/Multi Company - Single/Multi Site - Single/Multi Building

… …

(Wireless) Sensor Network

EnergyWise

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ESC – Funzionalità di base 30

Permette di caratterizzare e sviluppare

modelli di previsione adatti alle utenze ed

implementare un sistema di controllo

automatico che genera alert specifici sulle

inefficienze energetiche delle singole utenze.

Previsione e Controllo Real-Time

Permette di pianificare, formulare e controllare il budget

energetico.

E’ possibile determinare in modo preciso l’impatto dei

costi energetici sulla singola unità (società,contatore,

plant) consentire previsioni accurate del budget, e

fornire indicazioni tempestive sulle deviazioni rispetto ai

costi energetici previsti.

Budgeting Energetico

Permette di Simulare gli effetti delle tariffe

offerte dal mercato in relazione all’andamento

dei propri consumi, compararle al variare

degli scenari ed individuare la migliore.

Analisi delle tariffe

Attraverso l’integrazione con sistemi di asset

management è possibile ridurre ulteriormente i costi

ad esempio attraverso l’ottimizzazione della

manutenzione preventiva, predittiva, routinaria.

Integrazione con Tool di Asset Management

ESC

Monitoring, Reporting e Analisi

Acquisizione, Storicizzazione e Real-Time

Monitoring dei dati riferiti a qualsiasi vettore

energetico e grandezza fisica.

Un’interfaccia visuale, adatta a vari tipi di

utente, facilita il processo.

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Smart Grids – definizione

La definizione di una Smart Grid è mutuabile dal documento della ESOs

Smart Grid Mandate1:

32

Nota 1: Standardization Mandate to European Standardisation Organisations (ESOs) to support

European Smart Grid deployment – Bruxelles 1st March 2011 M/490 EN

European Commission – Directorate – General For Energy

“A Smart Grid is an electricity network that can cost efficiently integrate the

behaviour and actions of all users connected to it – generators, consumers and

those that do both – in order to ensure economically efficient, sustainable

power system with low losses and high levels of quality and security of supply

and safety”

“ Una Smart Grid è un Network Elettrico che integra in modo efficiente il comportamento e le azioni di tutti gli utenti connessi in qualità di produttori, consumatori e di quei soggetti che hanno entrambe le funzioni (prosumers) al fine di assicurare un funzionamento efficiente e sostenibile di generazione e distribuzione con basse perdite e alto livello di qualità e di sicurezza nella fornitura di EE”.

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Smart Grids un fattore chiave per la Politica Energetica 33

Lo sviluppo delle Smart Grids sarà un fattore chiave per la Politica

Energetica Europea con l’obiettivo di integrare su larga scala le fonti di

Energia Rinnovabile, garantire la sicurezza e la robustezza delle reti e

per il conseguimento degli obiettivi di “energy saving” .

La Commissione Europea con il Mandate M/490 del 1°Marzo 2011 ha

fissato per la fine del 2012 la predisposizione degli Standard delle

Smart Grids con gli obiettivi di definire:

Gli Standard delle interfacce

I criteri di sicurezza delle reti

I principi applicabili per la privacy

per lo sviluppo delle Smart Grids, del metering e dei sistemi di interfaccia

con le auto Elettriche

Gli enti coinvolti dalla ESOs sono : CEN , CENELEC ed ETSI

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Obiettivi EU 20/20/20 :

gas serra -20%

efficienza energetica +20%

fonti rinnovabili +20%

Obiettivi europei socio-economici mercato comune europeo dell’elettricità riduzione della dipendenza europea dall’importazione sicurezza dell’erogazione di elettricità al minimo costo

Spinta europea verso le Smart Grids Le Smart Grids avranno un ruolo essenziale nel processo di trasformazione dell’attuale sistema di produzione e fornitura di Energia Elettrica e contribuiranno al raggiungimento entro 2020 degli obiettivi :

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Il punto di partenza: la rete elettrica attuale 38

Centrali di Produzione

TSO – Transmission

System Operator

Grandi Carichi

Industriali

Rete di

Trasmissione

Rete di Distribuzione

Linee AAT/AT: 380/220/150 kV

AC

Linee HVDC: 500/400/200 kV

DC

Linee BT 400 V – 230V

Utenze

commerciali

Utenze

Residenziali

Linee MT

15kV – 20kV

Linee MT

15kV – 20kV

Utenze Industriali

Grandi Clienti

Flu

sso

en

erg

ia u

nid

irezio

nale

Elettrodotti

Esteri

Produzione centralizzata

in poche grandi centrali

Utente

“Passivo”

Distribuzione radiale

e “Passiva”

Stazione

Trasformazione

Stazione

Connessione

Stazione

Smistamento

Stazione

Consegna

Stazione Trasformazione

Primaria (CP) - AT/MT Stazione Trasformazione

Primaria (CP) - AT/MT

Stazione Trasformazione

Secondaria (CS) - MT/BT

Fonti rinnovabili

(MT)

Quantità

limitata

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Come cambia lo scenario

Fonti di Energia

Programmabili

Aleatorie

Generazione

Centralizzata

Distribuita

Utenza Flussi energia

Passiva

Attiva

Unidirezionale

Bidirezionale

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Le nuove esigenze saranno:

Aumento dell’efficienza e riduzione impatto ambientale

Integrazione delle fonti rinnovabili (RES) e della generazione distribuita (DG)

Interoperabilità tra reti elettriche Europee

Sicurezza della fornitura (no black-out)

Liberalizzazione dei mercati dell’energia

Approccio User-centrico

Modulazione della domanda locale e controllo dei carichi d’utente

Attuali reti elettriche non idonee

E’ necessaria una comunicazione pervasiva di tutta la rete e

nuovi sistemi di automazione e gestione

Attuali reti non adeguate a far fronte allo sviluppo futuro previsto a livello Europeo (aumento dei consumi, RES, EV).

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Il punto di arrivo – la rete elettrica modello Internet 41

Source: European Smart Grids Technology Platform – Vision & Strategy

La rete di distribuzione si trasforma da radiale a “Network” e da passiva ad “Attiva”

Tutti gli attori partecipano al mercato dell’energia.

Contratti e tariffe in “tempo reale”.

L’utente diviene “Attivo”.

Integra fonti distribuite (DG) e rinnovabili (RES) di energia, nonché Sistemi di Accumulo

Sono presenti Microgrids (isole desiderate) e Virtual Power Plants (Virtual Utilities)

Ma si presentano molte sfide da superare ...

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42

Per raggiungere gli obiettivi delle smartgrids entro il 2020 e oltre (2050) la European Technology Platform ha identificato alcune sfide chiave:

Rafforzare la rete per assicurare sufficiente capacità per l’interconnessione di nuove fonti

di energia, specialmente rinnovabili e consentire flussi di energia bidirezionali.

Implementare una infrastruttura di telecomunicazioni che permetta a milioni di utenti

(prosumer) di operare e commercializzare in un mercato unico dell’energia

Sviluppare architetture decentralizzate (microgrids) per l’interoperabilità di reti di

piccola scala con il sistema elettrico globale.

Accrescere l’intelligenza della generazione e in generale della rete (automazione)

Sfruttare i benefici della Generazione Distribuita (DG)

Sviluppo ed integrazione di tecnologie di accumulo innovative

Sviluppare la domanda attiva per permettere a tutti i consumatori (con o senza

generazione propria) di avere un ruolo attivo nella operatività del sistema.

Integrare la “generazione intermittente” incluso la micro-generazione residenziale

Sviluppare connessioni per centrali eoliche offshore o altre tecnologie marine;

Prepararsi per l’impatto della diffusione di massa dei veicoli elettrici

Le sfide da affrontare

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Situazione in Sicilia RES (Renewable Energy Systems) Come deducibile dal Rapporto di

monitoraggio ambientale del PEARS (Piano Energetico Ambientale della regione Siciliana) il contributo della produzione da fonti rinnovabili dato 2010) è ancora limitato (eolico 9% - Fotovoltaico 0,4%)

43

Ma mentre la potenza installata di energia eolica si è stabilizzata , il parco fotovoltaico continua a crescere

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44 Smart Grid – Rete IP

La rete di generazione e trasmissione è assimilabile ad un backbone IP

All’interno di aree geografiche limitrofe, le utility produttrici di energia distribuiscono l’energia agli utenti finali su Neighborhood Area Network (NAN) o Field Area Network (FAN), equivalenti alle Metropolitan Area Network (MAN) proprie del mondo IP

La linea di demarcazione tra la rete di distribuzione e il consumatore (domestico o industriale) è rappresentata dall’Advanced Metering Infrastructure (AMI), che equivale ad un contatore elettronico di ultima generazione in grado di effettuare comunicazione bidirezionale con la rete di distribuzione. In ambito IP l’AMI corrisponde esattamente al ruoter di accesso (Customer Equipment) dall’ultimo miglio alla rete del provider a cui le nostre connessioni internet ci hanno ormai abituato

All’interno di una casa o di un ufficio la Smart Grid si appoggia su una Home Area Network (HAN) o su una Building Area Network (BAN), concetti equivalenti approssimativamente ad una LAN di piano o LAN di palazzo. Aree più vaste delimitate da un AMI vengono chiamate Infrastructure Area Network (IAN) e corrispondono ai cosiddetti campus del mondo IP

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45 Smart Grid - Struttura a livelli

Dal punto di vista concettale una smart grid ha una struttura gerarchica ed è divisa in vari livelli

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Prodotti necessari per lo sviluppo di una Smart Grid

I prodotti che saranno necessari per lo sviluppo delle Smart Grid sono:

1. Smart Metering / Smart Buildings

2. Demand / Response

3. Automazione della Distribuzione

4. Integrazione delle fonti di Energia distribuita e Sistemi di accumulo

5. Automazione della Trasmissione

6. Infrastrutture di comunicazione avanzate

7. Integrazione dei sistemi IT

47

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Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia

L’analisi degli investimenti previsti in Italia per le Smart Grid prevede diversi scenari (da SG0 = reti non smart fino a SG8 Full Development)

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Lo Stadio attuale in Italia è l’SG1 grazie alla disponibilità dei Contatori Smart

Il prossimo Step l’SG2(8MldUSD) prevede l’incremento delle funzionalità degli Smart-Meters(50%),dell’automazione della distribuzione(33%) e dei sistemi di comunicazione (17%)

Il valore complessivo degli investimenti per arrivare allo step SG8 è previsto nel range tra 68 – 106 Mld USD

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Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia

L’analisi degli investimenti previsti in Italia per le Smart Grid negli anni porta alla conclusione che solo nel 2050 si può prevedere l’arrivo allo scenario SG8 (Full Development)

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Investimenti previsti per le Smart Grid in Italia Si riporta una stima della distribuzione degli investimenti previsti per tipologia di

prodotti / soluzioni che contribuiranno a determinare il totale degli investimenti previsti.

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Scenario

Si evidenzia nelle regioni del sud un trend di andamento

dell’occupazione in costante calo

C’è una radicata difficoltà degli apparati burocratici a facilitare

l’utilizzo dei Fondi Comunitari

Il mondo delle telecomunicazioni tradizionali è in crisi a causa della

pervasività degli Over the Top e gli elevati investimenti richiesti ai

gestori per il rafforzamento delle reti

58

In uno scenario in cui:

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Conclusioni

L’elevato interesse distribuito nel territorio nazionale verso le Smart

City spinge le Società ad investire in Ricerca ed Innovazione in un

settore che promette elevati tassi di crescita degli investimenti.

L’ambito delle Smart City è pertanto una grande opportunità per

l’ingegneria dell’informazione

I temi più interessanti sono certamente l’Energia , la Sanità e la

digitalizzazione delle P.A.

64

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