Report RdS/2011/332 -Progetto per l’integrazione in una rete di illuminazione pubblica avanzata di un sistema per la supervisione remota di una rete di edifici residenziali equipaggiati con una piattaforma di domotica energetica

Executive Summary I temi sviluppati nell’ambito del presente report riguardano la possibilità di sfruttare il sistema della illuminazione pubblica come linea digitale capillare per la raccolta dati e l’invio di informazioni verso una vasta rete di edifici residenziali. L’obiettivo è la costruzione di una “interactive building network”, ossia dello sviluppo di una capacità “urbana” di orientare i cittadini in modo attivo verso il conseguimento di elevati risparmi energetici ed economici nella gestione delle reti energetiche delle proprie abitazioni. Il progetto nasce dalla consapevolezza che l’ottimizzazione dell’efficienza energetica in ambito residenziale sarà funzione sempre meno dell’efficienza del singolo prodotto (che va comunque promossa e perseguita) e sempre più della individuazione di inefficienze (diagnostica) e dell’ottimizzazione dei profili di consumo dell’utenza finale (“load management”). Nella Introduzione si definisce il contesto in cui è inserito il lavoro specificandone gli obiettivi: lo studio di una metodologia per la supervisione remota di una rete di edifici residenziali equipaggiati con una piattaforma di domotica energetica avente lo scopo di ridurre i consumi finali di energia (elettrica e termica) dei consumatori finali domestici attraverso un percorso di crescita di consapevolezza energetica. Nella Introduzione viene anche definita l’idea di uno “smart agent”, una sorta di supervisore dei consumi domestici suddiviso su due livelli. Il primo livello, realizzabile a livello di ogni singola unità abitativa, ha funzioni di diagnostica ed individuazione sia di “comportamenti energeticamente errati” da parte degli utenti, sia di “guasti” di apparecchiature, sensori ed attuatori. Il secondo livello, è pensato come un server centralizzato in cui risiede tutta la potenza di calcolo ed ottimizzazione delle informazioni ricevute dalla supervisione di primo livello. Le informazioni elaborate daranno origine a dei feed-back verso l’utente finale di carattere tecnico, economico, informativo. Per questo, la logica di secondo livello si configura come un vero e proprio “personal energy agent” che fornisce all’utente informazioni che lo aiutino a migliorare la propria consapevolezza di quanto e come consuma energia. Nel secondo capitolo, “Progettazione dell’architettura della Interactive Building Network per il settore residenziale”, viene descritta l’architettura di primo livello. In particolare, vengono individuati i principali eventi da controllare, i sensori installabili e le principali logiche di 6 diagnostica. Infine, vengono fornite indicazioni per l’implementazione sia di una rete domestica per il trattamento delle informazioni provenienti dai sensori installati nell'edificio, sia di una rete di intercative building per il trattamento delle informazioni provenienti dai sensori installati nell'edificio e dirette verso un server remoto (di strada, “smart street”, di quartiere, “smart district”, o di città “smart city”). La piattaforma domotica di interactive building network è caratterizzata da pochi sensori in grado di garantire economicità, robustezza e bassa intrusività, in particolare per quello che riguarda il retrofit sul parco edilizio esistente. Nel capitolo 3, “Sviluppo prototipale delle metodologie per i sistemi intelligenti e la comunicazione” vengono descritte le metodologie di diagnostica che possono essere implementate nel settore domestico. Poiché la ricerca è ancora nella fase di studio e di messa a punto delle metodologie, non esiste ancora una base di dati sperimentali su cui lavorare. Per ovviare a questo inconveniente, è stata simulata una unità abitativa con diversi profili di utenza al proprio interno. La prima parte del capitolo quindi descrive brevemente il sistema di simulazione utilizzato (software “HAMBASE”), l’edificio simulato. Successivamente vengono descritte le caratteristiche dell’utenza simulata; in particolare sono stati studiati: 3 profili di presenza all’interno dell’abitazione; per ciascun profilo di presenza sono stati definiti 3 profili di carico termico ed 1 profilo di carico elettrico giornaliero e settimanale. Inizialmente, sono stati simulati i diversi profili senza errori comportamentali o senza guasti agli apparecchi (profili “faultless”); in una seconda fase sono state inserite alcune delle “anomalie” (errori comportamentali o guasti), così da generare un set di profili con degli errori (profili “fault”) che sono stati poi elaborati con sistemi di diagnostica. Nel capitolo 4, “Analisi tecnico-economica su un caso di riferimento”, vengono presentati i risultati più significativi delle simulazioni, sia dal punto di vista energetico (m3 di metano consumati), che dal punto di vista economico (€ annui risparmiati). Questi risultati consentono di dare una indicazione di massima sia del risparmio annuo ottenibile dall’applicazione di best practices sia del costo finale che dovrebbe avere, per ciascun utente, la piattaforma domotica di interactive building network. Supponendo un tempo di ritorno economico di circa 3 anni il suo costo dovrebbe restare all’interno di un range compreso tra i 600 ed i 750 €. La piattaforma base ipotizzata, realizzata con sensori ed attuatori commerciali può realizzarsi a partire da un costo di circa 700-800 € IVA INCLUSA. Aggiungendo altri sensori ed attuatori (come ad esempio controllo luci, presenza, temporizzatore uscite) si può arrivare anche a 1300-1500 €, IVA INCLUSA.