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Smart Buildings e Comunità Energetiche la veloce evoluzione nel settore degli edifici

In Italia il settore civile rappresenta oltre il 45% del fabbisogno energetico nazionale ed ha fatto registrare una crescita dei consumi progressiva. L’efficienza energetica negli edifici diventa un obiettivo nazionale di primaria importanza. Nel nostro Paese sono stati posti al centro delle strategie di sviluppo due grandi obiettivi: la Transizione energetica e la Digitalizzazione. In questo scenario, l’automazione dell’edificio diventa strategica nella progettazione di nuove costruzioni nella direzione delle cosiddette “passive house” o delle “net-zero house”.

I sistemi BACS sono sistemi comprendenti tutti i prodotti, i software e i servizi tecnici che contribuiscono al funzionamento sicuro, economico ed efficiente sotto il profilo dell’energia, governati per mezzo di controlli automatici che ne facilitano la gestione da parte dell’utente. Essi hanno il compito di far funzionare meglio e in modo più intelligente gli impianti tecnologici di un edificio rispondendo attivamente ai cambiamenti delle situazioni ambientali e di utilizzo. I risparmi consentiti da un sistema BACS riguardano tutte le principali fonti di consumo di un edificio, ovvero riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, illuminazione.

Nel corso degli ultimi anni si è sempre più spesso riscontrato che il risparmio si consegue adottando componenti energeticamente efficienti gestiti attraverso un costante monitoraggio e controllo delle prestazioni al fine di ottimizzarne i consumi in base all’effettivo bisogno.

Gli smart buildings possono tener conto delle specifiche condizioni ambientali e di occupazione degli ambienti per garantire le migliori condizioni di vivibilità agli utenti e nel contempo mirare al contenimento energetico avvalendosi si sistemi di sensori e trasduttori guidati da logiche di analisi di dati storici e dati acquisiti in tempo reale per ottimizzare luminosità, rumorosità, qualità dell’aria e condizioni di comfort ambientale.

La sicurezza assume un ruolo centrale negli smart buildings e, se accoppiata a sistemi basati su tecniche di intelligenza artificiale, permette la realizzazione di sistemi atti a fornire strumenti adeguati per il monitoraggio, il controllo, l’accesso condizionato a specifiche aree dell’edificio. Inoltre, la sicurezza intesa come salvaguardia delle vite assume un ruolo importante e ben si affianca a sistemi di monitoraggio distribuiti (IoT) per la realizzazione di impianti di “early warning” o di sistemi di intervento automatizzati.

Il punto di partenza è dotare gli edifici di sistemi in grado di gestire in modo ottimizzato l’integrazione tra le varie componenti tecnologiche in essi presenti. Per rendere “smart” l’edificio vengono impiegati sensori per il monitoraggio dei consumi e del livello di confort indoor, sistemi di attuazione e sistemi di trasmissione dati ed un’infrastruttura ICT dove risiedono gli algoritmi di ottimizzazione.

Lo smart building rappresenta il nucleo di una Comunità Energetica in quanto, mettendo a fattor comune i sistemi di generazione di energia di cui dispone con altri edifici tra loro interconnessi, permette una gestione intelligente e ottimizzata di interi quartieri che possono, eventualmente, comportarsi da vere e proprie isole energetiche e in qualche caso risultare sistemi di generazione di energia da immettere nella rete a beneficio di altre utenze. Recentemente il perimetro di una CER è stato ampliato passando dalla cabina secondaria a quella primaria, perciò le comunità energetiche possono aggregare diversi piccoli comuni fino a interi quartieri metropolitani.

In prospettiva, le comunità energetiche saranno in grado di incentivare l’indipendenza energetica degli edifici, l’automazione e ottimizzazione della gestione dell’energia possibile grazie agli smart building.
Come sottolinea la International Energy Agency nel suo Outlook un pilastro fondamentale per la Transizione energetica è costituito dalla cosiddetta Clean Electrification nel settore residenziale e dei trasporti ovvero il ricorso alle tecnologie elettrica per la produzione locale di energia elettrica (ad esempio con il fotovoltaico) e l’utilizzo della stessa energia come vettore energetico principale nei consumi finali (ad esempio riscaldamento o raffrescamento con le pompe di calore, trasporto con veicoli elettrici, etc.). Tutto questo richiede, ovviamente, sistemi tecnologici in grado di utilizzare l’energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili, caratterizzate da forte variabilità nel tempo, che siano in grado di gestirne la produzione e l’accumulo e distribuirla agli utilizzatori che la richiedano in maniera efficiente e affidabile: le cosiddette Smart Grids che fanno ampio ricorso alle elettro-tecnologie, all’automazione e ai sistemi di accumulo. E’ necessario, inoltre, il ricorso a tecnologie ICT e tecniche di reasoning automatico che siano in grado di gestire la mole di dati acquisiti con continuità dai singoli componenti della Comunità Energetica e elaborarli per definire le azioni per massimizzare il comfort degli ambienti minimizzando i consumi energetici e, al contempo, tenere traccia delle transazioni energetiche tra gli attori della comunità energetica. Il grande potenziale connesso all’analisi dei dati con tecniche di data analytics come il data mining, il machine learning e, più in generale, l’intelligenza artificiale, sta avendo un forte sviluppo anche nel campo dell’energetica degli edifici.

Sono perciò oggetto di studio e ricerca la modellazione inversa per la previsione o la stima della domanda di energia, l’ottimizzazione energetica dei sistemi in esercizio, l’individuazione automatica di anomalie energetiche o guasti agli elementi impiantistici, le analisi di prestazioni, la gestione dei processi direttamente legati al comportamento dell’occupante.
Questo scenario interessante rappresenta l’oggetto della giornata di Studio che si svolgerà presso la sala multimediale del Politecnico di Bari il prossimo 21 marzo 2023.