La digitalizzazione può fornire un aiuto per rendere energeticamente efficiente il patrimonio edilizio esistente. C’è chi la adotta, trasformando edifici “normali” in smart building.

TAKEAWAY

• Cresce la necessità di gestire e risparmiare energia, soprattutto nel patrimonio edilizio, tra le principali voci di consumo e di emissioni generate. Secondo dati IEA, tra 2020 e 2023 i Governi nel mondo mobiliteranno in efficienza energetica più di 1000 miliardi di dollari.
• Oltre agli interventi di riqualificazione energetica, la digitalizzazione aiuta a rendere energeticamente efficiente il parco edilizio. Un’azienda italiana, ex startup del Politecnico di Torino, dal 2015 ha migliorato le prestazioni di 500 edifici nel mondo.
• Per fare efficienza energetica negli edifici, interviene sull’esistente adottando tecniche di intelligenza artificiale, IoT e cloud per lavorare sui dati. Così trasforma edifici “normali” in smart building, e intanto guarda all’impiego più vasto, in una logica di smart city.

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Adottare la digitalizzazione per l’efficienza energetica degli edifici può contribuire a ridurre sensibilmente il loro impatto molto pesante in termini di consumi e di emissioni: nell’UE sono responsabili del 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di gas serra.

Per produrre risultati efficaci occorre intervenire sul patrimonio immobiliare esistente, con opportune azioni di riqualificazione energetica e promuovendo la produzione di energia da fonti rinnovabili (fotovoltaico, innanzitutto).

È quanto si sta facendo nel mondo, dove secondo la IEA – International Energy Agency, la spesa per l’efficienza energetica supera i mille miliardi di dollari. Nel recente report Energy Efficiency 2022, si stima che dal 2020 i Governi di tutto il mondo hanno contribuito a mobilitare circa mille miliardi di dollari – circa 250 miliardi di dollari all’anno, dal 2020 al 2023 – per azioni legate all’efficienza energetica, come la riqualificazione degli edifici, i progetti di trasporto pubblico e di infrastrutture e il sostegno ai veicoli elettrici.

Accanto agli interventi di riqualificazione, la digitalizzazione è citata nel report specie per il suo apporto benefico alla gestione della produzione elettrica da fonti rinnovabili. Essa «svolge un ruolo importante nel consentire questo attraverso dati più granulari, nuove modalità di analisi dei dati per una migliore comprensione e una maggiore visibilità sulle prestazioni e sulla capacità degli asset».

Ma c’è chi adotta strumenti digitali per migliorare quanto già c’è. Singapore, per esempio, ha avviato lo sviluppo dello smart digital district di Punggol, che prevede l’utilizzo in loco di efficienti tecnologie di teleraffrescamentoper un parco commerciale, la comunità locale, i punti vendita e i nodi di trasporto.

L’impianto avrà una capacità di raffrescamento di quasi 30mila tonnellate di refrigerazione, equivalente al raffreddamento di ottomila appartamenti quadrilocali. Il sistema di teleraffrescamento sarà integrato nella Open Digital Platform, componente chiave dell’infrastruttura digitale di Singapore, insieme a un sistema di smart grid e smart meter che consentiranno di monitorare e ottimizzare in tempo reale l’uso dell’energia a livello distrettuale.

L’opportunità di fare scelte “intelligenti” sull’esistente, promuovendo l’uso della digitalizzazione per l’efficienza energetica a partire dall’uso dei dati, è quanto si propone di fare un’ex startup del Politecnico di Torino, che dal 2015 a oggi ha promosso l’efficientamento di circa 500 edifici in Italia e in tutto il mondo grazie alla sua soluzione hardware e software basata su IoT, cloud e tecniche di intelligenza artificiale.

Digitalizzazione per l’efficienza energetica: dotare gli edifici di un cervello energetico

Trasformare edifici tradizionali in smart building, utilizzando e ottimizzando quanto già c’è, è la missione che si è posta Enerbrain, azienda piemontese nata otto anni fa come startup e che finalizza il proprio lavoro ottimizzando il consumo di energia da impianti di riscaldamento e climatizzazione (HVAC), migliorando il comfort ambientale e riducendo le emissioni di anidride carbonica.

Il principio basilare è lavorare per lo più su quanto già c’è, migliorando la regolazione dei parametri degli impianti esistenti grazie all’utilizzo dei dati.

«L’idea di Enerbrain, che ha dato il nome alla nostra realtà, è di essere il “cervello” energetico dell’edificio, effettuando una regolazione evoluta di quanto già c’è, mettendo in dialogo sistemi non comunicanti tra loro, andando a integrare i dati dei consumi da tutti i vettori energetici (luce, acqua, gas, temperature, confort), parametri ambientali (quali le previsioni meteo) per costruire un modello predittivo in grado di effettuare una regolazione, tenendo conto dell’inerzia termica dell’edificio» racconta il CEO e co-fondatore, Giuseppe Giordano. «Alla base c’è la finalità di effettuare una regolazione predittiva che consente di lavorare sull’inerzia termica e di ottenere un comfort costante, contando su un risparmio energetico che può variare dal 10% fino anche al 30-40%».

Enerbrain raccoglie i dati sull’edificio, provvede all’acquisizione e all’invio al cloud dei dati dell’edificio, li elabora e ne trae i risultati.

La formula di lavoro punta su un approccio scalabile e su misura, richiedendo investimenti con tempi di ritorno certi e funziona: sono diversi, infatti, i clienti che si affidano alla azienda torinese, spaziando da Michelin a Engie, dal Teatro Carignano al Comune di Torino.

Enerbrain lavora alla digitalizzazione dell’efficienza energetica degli edifici e degli impianti, ma opera anche su ambiti relativamente nuovi, come le infrastrutture di ricarica elettrica. «Oggi le “colonnine” agiscono un po’ alla cieca, erogando energia alle auto senza sapere nulla rispetto a ognuna di esse. Questo dovrà cambiare, soprattutto perché si lavora in una prospettiva di vehicle to grid», un sistema in cui i veicoli elettrici comunicano con la rete elettrica, cedendo elettricità alla rete e gestendo la loro velocità di ricarica.

Dagli smart building alle smart city

Rendere intelligente l’infrastruttura o l’edificio, significa avere sotto controllo consumi ed esigenze specifiche. Da qui l’importanza della digitalizzazione per l’efficienza energetica e per erogare servizi ad hoc. Ma al cuore del sistema messo a punto da Enerbrain ci sono intelligenza artificiale e IoT.

Nel caso dell’Internet of Things, esso si basa sull’impiego di sensori in ambiente, che utilizzano reti pubbliche (LoRa o Sigfox), per interventi che non richiedono né interruzioni dei flussi lavorativi, nel caso di ambiti industriali, né pratiche invasive all’interno dell’edificio, fornendo risultati rapidi ed efficaci anche su un numero elevato di edifici. È emblematico il caso di Torino, che ha visto l’installazione in 89 edifici del sistema di retrofit energetico in sole quattro settimane.

Nel caso dell’artificial intelligence «il primo algoritmo da noi impiegato è stato di tipo fuzzy PID (proporzionale-integrativo-derivativo), molto utilizzato nei sistemi di controllo in robotica. Negli anni abbiamo poi adottato approcci diversi, frutto di una costante ricerca ed esplorazione di diverse tecniche AI. Adesso ci stiamo focalizzando su algoritmi in grado di bilanciare le esigenze di comfort, di consumi e del prezzo dell’energia», racconta Giordano.

A questo riguardo, sta lavorando a diversi progetti di ricerca, uno dei quali è AI4CITIES. Esso è basato sull’impiego dell’intelligenza artificiale per rendere le città europee più sostenibili e che vede coinvolte Helsinki, Amsterdam, Copenaghen, la metropoli della Grande Parigi, Stavanger e Tallinn, che stanno testando soluzioni dedicate alla gestione energetica o alla mobilità. Enerbrain ha messo a punto una soluzione plug and play, sperimentandola ad Amsterdam. Essa consente di raggiungere l’efficienza energetica, la riduzione dell’impronta di carbonio e il comfort interno degli edifici adottando l’AI.

La soluzione interconnette tutti gli attori del settore energetico e controlla qualsiasi tipo di edificio, gestendo i flussi di energia nei singoli edifici e all’interno di interi quartieri urbani, interconnettendo edifici residenziali e non.

«Adesso stiamo guardando verso le smart city e le smart grid e quindi a come si possa fare una regolazione non solo orientata al risparmio, al comfort di un singolo edificio, ma attuando una regolazione che tenga conto, tra le altre cose, anche del bilanciamento energetico, del costo dell’energia, della disponibilità di fonti rinnovabili».

Le prospettive della digitalizzazione per l’efficienza energetica

La digitalizzazione dell’efficienza energetica implicherà anche un modo diverso di gestire la produzione stessa dell’energia. Si va sempre più verso un modello di generazione distribuita, che interesserà l’ambito urbano, specie con lo sviluppo delle comunità energetiche, ma anche altri settori.

Uno di questi riguarda l’agricoltura. A questo proposito Enerbrain è attivamente coinvolta in un progetto di ricerca, Help2Grow, capace di integrare tecnologie digitali e produzione agricola per gestire al meglio i consumi energetici in serra e le risorse impiegate sul campo.

Coordinato dal Centro Agroinnova dell’Università di Torino, vede l’azienda piemontese direttamente impegnata nello sviluppo del sistema di monitoraggio e gestione ambientale, abbinato alla tecnologia sviluppata dalla startup italiana Glass To Power, produttrice di concentratori solari luminescenti (Lsc), speciali pannelli semitrasparenti con nanomateriali colorati in grado di produrre energia elettrica.

Algoritmi AI e tecnologie IoT sono impiegati per monitorare lo stato di salute delle piante da remoto e per coordinare in modo integrato la gestione fitosanitaria delle piante e quella energetica delle serre.

«I dati di monitoraggio ambientale, energetico e agricolo vengono infatti inviati in cloud, per essere elaborati grazie allo sviluppo di nuovi algoritmi intelligenti ai fini della visualizzazione e dell’attuazione delle strategie di controllo» specifica la stessa Enerbrain in una nota, segnalando che la visualizzazione avviene su una dashborard specificamente concepita per il progetto, a tutto vantaggio in futuro per una applicazione di gestione intelligente delle serre.