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Smart Cities & Communities Lab Stefano Pizzuti, PhD Responsabile ‘Energy Technologies’ Dept. – ‘Smart Energy’ Division

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Page 1: Smart Cities & Communities Lab · Mission Sviluppare soluzioni, viste come un insieme coordinato di interventi tecnologici, economici e sociali, che mirano a rendere le città più

Smart Cities & Communities Lab

Stefano Pizzuti, PhD Responsabile ‘Energy Technologies’ Dept. – ‘Smart Energy’ Division

Page 2: Smart Cities & Communities Lab · Mission Sviluppare soluzioni, viste come un insieme coordinato di interventi tecnologici, economici e sociali, che mirano a rendere le città più

Laboratorio SCC

23 persone, 5 sedi…

Profili : informatica, architettura, fisica, chimica, economia, scienze politiche e antropologiche, lingue, elettronica ed elettrotecnica DTE-SEN-SCC

Page 3: Smart Cities & Communities Lab · Mission Sviluppare soluzioni, viste come un insieme coordinato di interventi tecnologici, economici e sociali, che mirano a rendere le città più

Smart integration (ICT)

Smart Economy Smart Mobility

Smart Energy

Smart Living

Smart Environment

SMART ECONOMY Development of innovative spirit Ability to transform Eco-industry ICT-infrastructures Alternative economy

SMART MOBILITY Local accessibility & Info-mobility Zero-carbon vehicles – city car Green biking Mobility on-demand Sustainable and safe public transport systems Urban sensor network

SMART ENERGY Green energy Energy efficiency Diffused energy and self-production Ecobuildings and power parks Sustainable resource management Efficient public lighting

SMART LIVING Health conditions Individual safety Housing quality Education facilities

SMART ENVIRONMENT Smart urban landscape Attractiveness of natural conditions Pollution Environmental protection Green area

Smart Participation

SMART PARTECIPATION Development of the cultural identity Social interaction & communication Access to the Cultural facilities Touristic attractiveness Individual/Social Creativity Inclusion and ethnic plurality Cosmopolitanism / Open-mindedness Participation in public life & decision-making

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

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…dalla città statica…

THE HUMAN ORIENTED TECHNOLOGY

Resource on demand

…alla città che si adatta ai bisogni delle persone

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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SPATIAL VS RELATIONAL: THE SPATIAL APPROACH

2nd level district

1st level city

3rd level building

4th level functional

unit

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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…from description of components… …to description of relations…

FRANCISCO VARELA the autopoietic organization

SPATIAL VS RELATIONAL: CITIES ARE ‘ECOSYSTEMS’

THE RELATIONAL APPROACH

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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THE CITY AS A CLUSTER OF INTERCONNECTED NETWORKS

CITY NETWORK

SPATIAL VS RELATIONAL: THE RELATIONAL APPROACH

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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1ST LEVEL: SMART CITY CITY INT/EXT INTERACTIONS

GLOBAL VIEW

CITY MODELLING

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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2ND LEVEL: URBAN NETWORK NETWORK LAYER INT/EXT INTERACTIONS

HORIZONTAL LAYER

CITY NETWORK

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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3RD LEVEL: SMART DISTRICT MULTI-LAYER DISTRICT INT/EXT INTERACTIONS

VERTICAL SPOT

MULTI-LAYER DISTRICT

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

DTE-SEN-SCC

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MULTI-LAYER

DISTRICT

SMART CITIES & COMMUNITIES VISION

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Smart (Energy) Districts

Inter/Intra-building interactions (smart building, smart homes) Public lighting

District integration of energy production, storage and consumption

OBIETTIVO 2020 REALIZZAZIONE DI UN

DIMOSTRATIVO URBANO REALE

DTE-SEN-SCC

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Mission Sviluppare soluzioni, viste come un insieme coordinato di interventi tecnologici, economici e sociali, che mirano a rendere le città più sostenibili, concentrandosi sui temi specifici dei distretti sostenibili sia dal punto di vista energetico-ambientale (smart buildings, smart homes, smart lighting, smart appliances, smart streets, ICT district platform, connessione con distributori di energia, generazione distribuita), che da quello legato agli aspetti della coesione sociale (smart communities) al fine di migliorare la qualità della vita dei cittadini considerando la città come un insieme di reti interconnesse. L'obiettivo delle attività consiste nella progettazione e sviluppo di sistemi integrati di applicazioni in ambiente urbano e domestiche che, in base ai dati forniti dai sensori diffusi nella città e nelle abitazioni, è in grado di elaborare le richieste ed erogare servizi innovativi ai cittadini in modo che la città si adatti al bisogno del cittadino e fornisca servizi dove e quando servono (service on demand) facendo ricorso all'ICT come tecnologia abilitante per l'interrelazione di reti e componenti e per la soddisfazione dei bisogni della persona. DTE-SEN-SCC

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Posizionamenti Strategici

EERA Joint Program Smart Cities

European Joint Research Center (JRC) Ispra (VA)

Comitati UNI su Illuminazione Pubblica, Etichettatura Energetica, EcoAppliances

Consip

CTN “SmartCommunities” MiUR

GdL “”Smart Cities” MiSE, MAE

YES-City framework , NIST

DTE-SEN-SCC

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Attività e competenze

ICT

Illuminazione Pubblica e Smart Lighting

Partecipazione e coinvolgimento attivo dei cittadini

Sensoristica Innovativa

Smart Appliances

Smart Building Network

Smart Home e Assisted Living

Diffusione e disseminazione

DTE-SEN-SCC

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Smart Building

Presence indoor / outdoor conditions

Consumptions

Diagnostica

Data Fusion

Ottimizzazione e Controllo

DTE-SEN-SCC

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Sto rilevando un consumo elettrico anomalo A causa di : troppe luci accese (0.8), …

Smart Building : Diagnostica

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PMV Thermal evaluation

+3 Very hot +2 Hot +1 Warm

0 Right -1 Cool -2 Cold

-3 Very cold

CONSUMPTION PPD

Smart Buildings : optimization

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Dayly conditioning optimization (day-ahead) Control variables : • Supply water temperature set point • Room thermostat set point

PPD ≤ 10% Avg saving : 15%

Seasonal setting

Smart Buildings : optimization

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Smart Buildings

Envelope+plant retrofitting PBP : 20y

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ENVIRONMENT CONTROL

SMART STREET Integration of smart lighting + services

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Smart lighting

➢ Linee WiFi/PLC per controllo remoto punto-punto ➢ Lampione intelligente - teste sensoriali ➢ Controllo adattivo potenza luminosa ➢ Risparmio energetico: 30%, tempo ritorno: 5 anni

TRAFFIC FLOW

safety

Energy saving

STATIC

ADAPTIVE

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Smart Sensors

24

patented

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Statistic model (average)

10.79%

Regressive model

9.65%

ARMAX model

8.83%

NAIVE model

12.08%

FF-ANN model

5.67%

Average MAE

All working days

5.32%

Average MAE

Whole week-end

3.75%

Results Dec.14 Jan.15 Feb.5 Mar.15 Apr.15 May15

Switch on time 17 17 17 18 / 19 19 20

Swithc off time 8 8 7 7 7 6

Working hours [h] 465 465 392 400 360 290

Energy consumption

(No Dimming) [kWh] 945.81 945.81 797.328 813.6 732.24 589.86

Energy consumption

(Dimming) [kWh] 684.054 678.366 565.092 563.49 503.91 400.356

Energy

Savings[kWh] 261.756 267.444 232.236 250.11 228.33 189.504

Energy Savings [%] 27,67% 28,27% 29,13% 30,74% 31,18% 32,12%

CO2 Savings [kg] 100 102.2 88.7 95.6 87.2 72.4

All night 100% vs

Adaptive control -30%

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6

flusso veicolare

regolazione convenzionale

controllo adattivo

TRAFFIC FLOW

safety

Energy saving

STATIC CONTROL

ADAPTIVE CONTROL

Smart lighting

Half night 70% vs

Adaptive control -15%

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Remote Diagnostics &

Control Services

Remote Diagnostics &

Control Services

City Digital Infrastructure

Urban hub

Suggerimenti home

Gateway Domestico (Energy Box)

THE HUMAN ORIENTED TECHNOLOGY

Remote Diagnostics &

Control Services

Smart homes & Assisted living

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Smart Districts & Demand-Response

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Social partecipation (Smart Communities)

Installazioni / social network urbani per beni culturali e

creatività – “la città ibrida” Comunicazione tra cittadini (partecipazione alle decisioni, senso della comunità) Sicurezza, Informazione Istruzione : Scuola

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Open ICT city platform

Urban Sensor Networks

CITY CLOUD

Users

ENERGY MOBILITY

Users

SAFETY

Users

ENVIRONMENT

Users

SOCIAL PARTICIPATION

Users

Framework Standard, Big Data

Open standard communication protocols

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Open ICT city platform

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Smart Cities projects

from Smart Village…

ROMA

Espresso Res Novae

Smart Basilicata

Brescia Smart Living

City 2.0

Smart Village

Lumiere

Public Energy Living Lab

CIPRnet

to the cities…

City2.0 (L’Aquila)

Smart Community

Smart Building

Smart Lighting

Pon «Res Novae» (Bari)

Smart Building

Smart Home

Pon «Smart Basilicata» (Potenza e Matera)

Smart Lighitng

Smart Community

Pon «Brescia Smart Living» (Brescia)

Smart Community

Smart Building

Smart Lighting

Smart Home & Assisted Living

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Smart Building F40

Smart Building F 64

Control room Smart Village

Smart street: 8 Smart Buildings

F66-F73

Outdoor lighting. Parking

Led street

Smart- eye

Piattaforma ICT • Smart Lighting • E-Mobility • Building modelling

Pedestrian flow

Camera

Weather station

Smart Lighting

Smart Building

Smart Mobility

ICT

Mobility management

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Piattaforma PELL

Gestore impianto IP

Cittadini

Diagnostica

Amministrazioni Regionali/Centrale

Benchmarking

Acquirente unico

Monitoraggio prestazioni

Municipalità

Piattaforma ICT Living Lab

Stakeholders

DB

Censimento

33

Acquisizione dati di consumo

End Users Social Networks

Il Public Energy Living Lab

Web Services

Formato standard (xml) scheda censimento

TRASPARENZA

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Grazie

Stefano Pizzuti, PhD Director of the ‘Smart Cities & Communities’ Lab ‘Energy Technologies’ Dept. – ‘Smart Energy’ Division [email protected]