La decarbonizzazione è un processo strettamente collegato al ruolo dei centri urbani. In Europa, ogni anno, l’European Environment Agency monitora la qualità dell’aria nelle 325 maggiori città dell’Unione Europea dove vive il 40% della popolazione e i risultati non sono dei migliori: 214 centri hanno una media di inquinamento annuo superiore ai 10 ug/m3  (microgrammi per metro cubo) di Pm 2.5. E la situazione, se stringiamo il focus sull’Italia, non migliora: circa il 70% della popolazione vive in sole 58 città, dove la concentrazione media di polveri sottili ha superato il valore di riferimento di 10 ug/m3. Inoltre, queste stesse aree urbane sarebbero responsabili del 90% delle emissioni complessive generate a livello nazionale. Le cause principali – oltre alla posizione geografica che può compromettere il ricircolo dell’aria, come avviene nella pianura padana – hanno a che fare con il riscaldamento degli edifici, i trasporti, l’illuminazione e l’alta densità abitativa.

Ma come fare ad abbassare i livelli di inquinamento delle città? Esiste un nuovo modello urbano che, integrando soluzioni digitali, principi di economia circolare, un uso più sostenibile ed efficiente dell’energia e l’autoproduzione da fonti rinnovabili, contribuisce sia a risolvere i problemi di emissioni di gas serra nelle aree urbane, sia a migliorare la qualità della vita di cittadini e city users. Si tratta della smart city, ovvero la città intelligente che, oltre a produrre e consumare in modo sostenibile l’energia di cui ha bisogno, sfrutta i vantaggi della digitalizzazione per ottimizzare i consumi, migliorare il modo di vivere la città e diventare più efficiente. 

Attraverso l'uso di sensori, dati e reti intelligenti, una smart city ottimizza i servizi pubblici – come il traffico o l'illuminazione – e l'efficienza degli edifici. Non solo, la città intelligente applica i principi dell’economia circolare in base ai quali gli scarti vengono valorizzati per produrre nuova energia utile a soddisfare il fabbisogno energetico di quartieri o centri abitati. Nelle smart city, inoltre, più soggetti condividono l’energia attraverso la creazione delle Comunità Energetiche Rinnovabili. L'obiettivo è creare comunità più vivibili, eco-sostenibili e connesse, dove l'innovazione guida il progresso urbano.

Il 2022, secondo l’Osservatorio delle Smart City del Politecnico di Milano, è stato un anno positivo per lo sviluppo delle iniziative di città intelligenti in Italia: il 21% dei comuni italiani aveva dichiarato di aver avviato almeno un progetto nel corso dell’ultimo anno e tale percentuale sale al 39% per i comuni medi e grandi. Anche i trend futuri ci indicano che il numero di progetti avrà una forte crescita: sono infatti in aumento, dal 33% nel 2017. 

Tuttavia, per costruire delle città intelligenti tout court è necessario che i servizi digitali, legati ad esempio all’illuminazione pubblica intelligente o al monitoraggio del traffico, siano integrati in un’unica piattaforma da cui si possano monitorare, registrare e analizzare i dati urbani forniti. Questa mole di dati, attraverso la piattaforma, può trasformarsi in informazioni, che se gestite correttamente, permettono alla Pubblica Amministrazione di prendere decisioni di sviluppo urbano ponderato sui bisogni dei cittadini, che in questo modo possono ricevere in tempo reale diverse informazioni: dagli orari dei bus, alla disponibilità dei parcheggi, ai punti di ricarica per i veicoli, fino al traffico in tempo reale.

In Italia, dal monitoraggio dell’Osservatorio del Politecnico di Milano emergono dei risultati positivi con investimenti in progetti di smart city che valgono 900 milioni di euro. Tuttavia, i comuni si focalizzano sull’implementazione di soluzioni adeguate a singoli scopi piuttosto che approfondire use cases che abilitino benefici trasversali e che siano integrabili in un vero e proprio ecosistema intelligente: per quanto riguarda l’illuminazione pubblica, ad esempio, è emerso che nel 39% dei casi si tratta unicamente di installazioni di lampade a LED, mentre non vengono colti i benefici del telecontrollo o dell’illuminazione adattiva, ancora troppo poco diffusi. Lo stesso vale per la sicurezza: anche in questo caso, le soluzioni più adottate riguardano i circuiti di telecamere connesse (85%), mentre le applicazioni più avanzate di video analytics, che sfruttano una serie di tecnologie basate su intelligenza artificiale e algoritmi per analizzare il contenuto dei video in tempo reale e trarre informazioni utili, rappresentano ancora delle best practices rilevate in pochi casi.

Il flusso massiccio di dati e informazioni mette in risalto due punti cruciali: la governance dei dati e le competenze. La registrazione di volumi ingenti di informazioni presuppone che chi li gestisce debba garantirne la privacy e sia in grado di decifrarli al fine di estrapolarne informazioni utili per la gestione della città, quindi abbia delle competenze data driven. L’Osservatorio del Politecnico di Milano rileva che il 58% dei comuni soffre la mancanza di competenze e nel 48% dei casi manca il personale dedicato. Nonostante questi numeri, però, lo studio evidenzia che stanno diminuendo i problemi legati alla mancanza di competenze (-22% rispetto al 2021), alla comprensione del valore generato (-20%) e alla carenza di adeguati sistemi digitali (-27%)

Il cammino verso uno sviluppo integrato della smart city è iniziato, ma è ancora lungo e sono necessari tempo e risorse per far sì che questo passaggio – anche e soprattutto di tipo culturale – avvenga. I punti principali su cui intervenire sono tre: mobilità, edifici e infrastrutture intelligenti.

Per quanto riguarda l’elettrificazione del trasporto veicolare privato, che rappresenta il 71% dell’inquinamento totale dei trasporti in Europa, sulla base dei dati diffusi da Motus-E, organizzazione che promuove la mobilità elettrica, in Italia, a partire dal 2021, le immatricolazioni di auto elettriche sono circa 50.000 unità l’anno, vale a dire il 4% del totale delle immatricolazioni. In Spagna questo dato raggiunge il 5,6%, mentre in Francia e Germania la percentuale è rispettivamente del 16,4% e 18,1%. L’Italia è però tra i paesi europei dove il numero di installazioni di punti di ricarica pubblici cresce maggiormente: nel 2023 per ogni 100 veicoli elettrici circolanti, infatti, c’erano in media 21,5 punti di ricarica a uso pubblico, a fronte degli 11,5 della Francia, degli 8,2 della Germania e degli 8,9 del Regno Unito.

I veicoli elettrici diventano ancor più fondamentali per le città quando vengono integrati nella rete elettrica cittadina. La tecnologia vehicle to grid, permette di trasformare le auto elettriche da semplici mezzi di trasporto a vettori energetici capaci di scambiare energia elettrica con la rete. Grazie alla tecnologia di ricarica bidirezionale, le batterie di un veicolo elettrico possono stabilizzare la rete, immagazzinando l'energia in eccesso e restituendola nel momento del bisogno, garantendo vantaggi alla collettività, ai gestori di energia e a chi guida un’auto “alla spina”. La loro diffusione consentirebbe di ridurre i consumi elettrici di 1.5 TWh/anno, equivalenti a un risparmio di circa 30 milioni di euro/anno di costi sociali – grazie alla minore emissione di gas climalteranti e di inquinanti.

Questa soluzione flessibile si integra facilmente con i sistemi già esistenti in un edificio, consentendo un monitoraggio energetico dettagliato, l’ottimizzazione dei setpoint e una regolazione in tempo reale. Di solito si applica a edifici medio-grandi, come centri commerciali, ospedali o capannoni industriali, garantendo risparmi energetici fino al 30%, ed è un'opportunità anche per la Pubblica Amministrazione, poiché la direttiva europea sull'efficienza energetica richiede una significativa riduzione dei consumi proprio in queste tipologie di edifici. 

Inoltre, edifici intelligenti possono sfruttare anche forme di autoproduzione di energia (ad esempio attraverso il fotovoltaico o la trigenerazione) o di valorizzazione delle risorse locali (ad esempio attraverso le pompe di calore) che consentono risparmio energetico ed emissivo in un’ottica di sostenibilità sia ambientale, che sociale ed economica. Un elemento essenziale degli edifici intelligenti è rappresentato, poi, dall’illuminazione: basti pensare che le lampadine a LED di nuova generazione, ad esempio, non solo consumano meno rispetto alle tradizionali ma, essendo completamente digitali, possono essere comandate a distanza per regolare accensione, spegnimento, intensità e colore. 

Impianti di questo tipo impattano positivamente sull'ambiente, riducendo notevolmente le emissioni di CO₂. Le reti di teleriscaldamento, innervando la città, diventano l’infrastruttura con cui abilitare servizi smart e sistemi per il monitoraggio ambientale e la sicurezza. Un’altra delle infrastrutture chiave è l'illuminazione pubblica. L'adozione della tecnologia a LED consente un risparmio energetico significativo che può arrivare al 70% grazie all’installazione di regolatori di flusso preimpostati e di sensori per modulare l’intensità luminosa sulla base dell’orario, delle condizioni atmosferiche e della presenza di persone. Il risparmio energetico può salire all’80% integrando sistemi di telecontrollo e telegestione, grazie ai quali le modalità di funzionamento dei singoli pali della luce vengono comunicate al centro di controllo da cui è possibile modificare le programmazioni o comandare in tempo reale accendimento, spegnimento e flusso luminoso.

Con circa 10 milioni di punti luce in Italia, l'illuminazione pubblica può diventare un'infrastruttura intelligente dedicata anche ad altri usi grazie alla sua evoluzione in "antenna" smart. I LED, intrinsecamente digitali e controllabili elettronicamente, abilitano soluzioni intelligenti come l'illuminazione adattiva, che regola dinamicamente il flusso luminoso in risposta a parametri esterni, ottimizzando i consumi e migliorando la qualità del servizio. Oppure, possono integrare sensori in grado di rilevare dati sulla qualità dell'aria e la presenza di emissioni, abilitando un monitoraggio ambientale diffuso. Inoltre, l’infrastruttura di illuminazione pubblica, può diventare il driver per l’implementazione e diffusione su larga scala della e-mobility: i lampioni a LED infatti, oltre a illuminare, possono svolgere anche altre funzioni, tra cui quella di alimentare i veicoli elettrici. Usare i lampioni a LED come “colonnine di ricarica”, sfruttando l’infrastruttura già esistente, consente di moltiplicare esponenzialmente i punti di alimentazione dei veicoli elettrici, incentivando così il passaggio a soluzioni di mobilità sostenibile.