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IL risparmio energetico sotto una nuova LUCE

Ing. Guerino Mangiamele| convegno 2023

Premessa

Le Smart City

Il risparmio energetico delle città “Smart”

Un primo passo: Le luci a LED

I benefici delle luci connesse

Esempi di Applicazioni di Smart lighting

Una breve analisi costi

Gli investimenti, la normativa vigente

Smart City ed illuminazione intelligente

Illuminazione a LED

Le lampade

Premessa

In Italia ci sono circa 12 milioni di lampioni stradali, il più delle volte con tecnologie risalenti a 20 -30 anni fa. E’ una rete capillare, distribuita su tutto il territorio nazionale, che se sfruttata efficacemente potrebbe aiutare le citta’ a trasformarsi in vere ‘Smart Cities’ garantendo alle amministrazioni risparmi in bolletta e taglio dei consumi energetici anche superiori al 50% .

La Smart City è un Comune dove i servizi al cittadino sono offerti utilizzando tecnologie innovative basate sull’IoT.

Prima di parlare di Smart Cities è quindi opportuno chiarire brevemente il ruolo che potranno svolgere i dispositivi IoT nell’uso quotidiano in ambito urbano.

IoT è l’acronimo di “Internet of Things” che nella nostra lingua significa “ l’ Internet delle cose “. In pratica consiste nel dotare un qualsiasi oggetto di uso comune di opportuni circuiti elettronici tali da permettere tra l’altro, il collegamento alla rete internet.

In un mondo sempre più connesso, si è deciso di dotare di collegamenti ad internet non solo i telefoni, ma praticamente qualsiasi dispositivo elettronico. Le soluzioni Wi-fi, la “Cloud” e le future connessioni 5G permetteranno a ciascuno di questi dispositivi di “prendere decisioni” in base a determinate condizioni nell’ambito del contesto in cui vengono inseriti. Inoltre, essendo sempre connessi e dotati di un codice univoco, (il famoso “indirizzo IP”) saranno sempre raggiungibili e controllabili.

Forse non ce ne accorgiamo, ma siamo già da tempo circondati da tali dispositivi;

per esempio, da qualche anno si vendono frigoriferi che controllano il proprio contenuto e, se necessario ordinano direttamente al supermercato i prodotti mancanti o in corso di esaurimento .

Questo nuovo filone della tecnologia è individuato dal prefisso “Smart”, cioè intelligente. Lungi dal voler approfondire ora se questa è una vera e propria intelligenza e, francamente mi auguro che non lo sia, è comunque certo che ormai siamo entrati nel mondo “Smart”: usiamo gli Smartphone, guardiamo le SmartTv, siamo sollecitati dalla Smart Home, la casa domotica pienamente rappresentata da Google Home o da Alexa , nei prossimi anni, con l’avvento dell’ Auto elettrica e di tutti i sistemi ADAS di supporto alla guida probabilmente acquisteremo una Smart Car, mentre le aziende tendono a rinnovarsi introducendo i principi della Smart Factory , pilastro fondante dell’Industria 4.0 .

La tecnologia “Smart” è entrata anche in ambito urbano con il fine di migliorare la nostra vita nelle città e nei paesi e, nel contempo risparmiare

• Ulteriori approfondimenti sull’ IoT si possono leggere qui, mentre Informazioni su IoT e Industria 4.0 sono disponibili qui .

Le “Smart City”

Si è accennato che per “Smart City” (Città intelligente) viene inteso un Luogo in cui le reti e i servizi tradizionali sono resi più efficienti dall’uso delle tecnologie digitali e di telecomunicazione a beneficio dei suoi abitanti e delle sue attività.

Ciò significa un migliore utilizzo delle risorse e minori emissioni. Significa reti di trasporto urbano più intelligenti, approvvigionamento idrico aggiornato, adeguate strutture per lo smaltimento dei rifiuti e modi più efficienti per illuminare e riscaldare gli edifici. Significa anche un'amministrazione cittadina più interattiva e reattiva, in grado di migliorare sia la qualità dei servizi pubblici sia il benessere dei cittadini. Significa ottimizzare le funzioni e dotare di spazi pubblici più sicuri, adottando tecnologie in grado di soddisfare meglio le esigenze di una popolazione che invecchia.

Le iniziative relative alle città intelligenti mirano anche a monitorare e affrontare le preoccupazioni ambientali come i cambiamenti climatici e l'inquinamento atmosferico. Gestione dei rifiuti e servizi igienico-sanitari possono anche essere migliorati con la tecnologia intelligente, sia che si tratti di bidoni della spazzatura collegati a Internet che di sistemi di gestione della flotta abilitati all'IoT per la raccolta e la rimozione dei rifiuti, utilizzando sensori per misurare i parametri dell'acqua e garantire la qualità e la potabilità.

La tecnologia della rete intelligente può essere utilizzata per migliorare le operazioni, la manutenzione e la pianificazione delle forniture di energia e controllare eventuali le interruzioni .

Anche gli edifici intelligenti fanno spesso parte di un progetto di città intelligente, con sensori integrati in grado, non solo di fornire indicazioni sulla gestione dello spazio in tempo reale garantendone la sicurezza pubblica, ma anche per monitorare la salute strutturale degli edifici, dei ponti, ecc...

I progetti di Smart City sfruttano l'IoT, soluzioni software e reti di comunicazione per rendere la vita urbana più efficiente e conveniente, dai semafori intelligenti e schemi di efficienza energetica basati sui dati, alle stazioni di ricarica per veicoli elettrici (EV) e ai chioschi interattivi che offrono banda larga gratuita. Una rete di dispositivi IoT interconnessi, come veicoli, sensori o elettrodomestici, in grado di comunicare e scambiare i dati archiviati su Cloud o su Server . L’analisi dei dati facilita la convergenza degli elementi fisici e digitali , migliorando così l’efficienza e consentendo vantaggi economici per i cittadini .

In politica ad esempio, si utilizza questo concetto per illustrare nuove strategie di sviluppo urbanistico, finalizzate a risparmiare risorse economiche e nel contempo a migliorare i servizi, l’architettura, la mobilità e le infrastrutture delle città. Naturalmente il concetto di “città intelligente” è molto più esteso della “città digitale”. Una cittadina si considera “Smart” se gestisce in modo innovativo le sue risorse economiche e ambientali, le politiche abitative ed i trasporti, nonché le relazioni tra le persone e i metodi di amministrazione, investendo in misura notevole sul risparmio energetico.

Il risparmio energetico delle città “Smart”

Abbattimento dei consumi e riduzione dei costi : E’ proprio in questa direzione che va indirizzata la gestione “intelligente” dell’illuminazione urbana.

Qualche anno fa, nel pieno della crisi del 2012 si propose per combattere gli sprechi, la riduzione degli orari di illuminazione pubblica notturna delle città (la proposta Cieli bui) in quanto il consumo medio pubblico pro-capite annuo in Italia (100 KWh) è molto più alto di quello di altri paesi europei, per esempio quello inglese di soli 40 KWh .

Poi,r tanti motivi non se ne fece più nulla, ma il dato resta: in Italia spendiamo ogni anno, più di 1 miliardo e 700 milioni di euro per illuminare le nostre strade, anche quando non ce ne sarebbe bisogno.

Con le attuali tecnologie invece e con l’avvento dell’IoT a basso costo potremmo combattere di molto gli sprechi e le inefficienze delle nostre cittadine.

Utilizzando sensori intelligenti, i lampioni Smart, si attenuano quando non ci sono automobili o pedoni sulle strade, regolano l’intensità luminosa a seconda delle condizioni atmosferiche esistenti, si accendono e spengono secondo un orologio astronomico , possono essere regolati in modo autonomo l’uno dall’altro secondo uno scenario programmato .

L'utilizzo di un sistema a luci intelligenti può far risparmiare molti soldi, che potranno essere utilizzati per altri servizi o esigenze cittadine.

Un primo passo: Le luci a LED

Le città di tutto il mondo stanno sostituendo i vecchi lampioni a ioduri metallici e al sodio ad alta pressione con apparati LED, non solo per incremento di sicurezza, ma anche perché offrono notevoli risparmi di energia - una lampadina a LED utilizza fino al 60 % di energia in meno rispetto alle lampade tradizionali, mentre
se unita a sistemi di controllo intelligente, l’illuminazione a LED consente un risparmio anche superiore all’80%.

Negli spazi esterni, la luce bianca dei LED migliora la visibilità e offre ai cittadini una maggiore sicurezza. Inoltre, grazie all’illuminazione dinamica a LED è possibile valorizzare i monumenti, creando spazi urbani attraenti per i visitatori. I vantaggi dunque sono più che evidenti: i LED durano più a lungo, consumano di meno, sono perfetti per la luce digitale, riducendo anche i costi di manutenzione.

Naturalmente i vantaggi dei Smart Street Lighting (lampioni intelligenti) vanno oltre la luce stessa. Infatti, essendo alimentati con cavi sotterranei, danno luogo ad una vera e propria spina dorsale di una rete di città intelligente, fornendo sia la potenza che la connettività di cui hanno bisogno le applicazioni aggiuntive.

Un lampione Smart di ultima generazione è composto essenzialmente da quattro componenti: L'apparecchiatura vera e propria, completa di organo illuminante a LED; il controllo elettronico di illuminazione di rete (NLC- Network Light Controller). La rete dati ed il software per comando, controllo e raccolta dati.

Si può ogni momento monitorare l'utilizzo, come il consumo di energia e la tensione, nonché identificare le condizioni di guasto o di allarme e comunicarle attraverso la rete.

Di fatto i lampioni diventano NODI URBANISENSORIALI in grado di fornire in tempo reale informazioni sulle esigenze degli utenti consentendo l’erogazione dinamica dei servizi. In tal modo qualsiasi sensore può attingere l’energia elettrica necessaria e, qualsiasi applicazione smart city può essere integrata con quella rete.