The European and Italian roadmap towards the Smart Cities

Mauro AnnunziatoSub-coordinatore European

Joint Programme Smart Cities - EERA

Smart integration

Smart Economy

Smart Mobility

Smart Energy

Smart Living

Smart Environment

Smart Participation

Smart City The systemic approach to city sustainability

Smart City The systemic approach to city sustainability

Smart City EERA Joint Programme (Nov. 2011, time: 2012-2015, 200 au/a)

Smart City Stakeholders Platform (June 2012)

Smart City Member State Initiative (Dec. 2012)

Covenant of Mayors (2009)

Research & Dev

Industry

Government

Municipalities

Horizon 2020

Urban Europe (2012)

Government + R&D

Smart Cities: the European Initiatives

Energy in Cities

Urban Energy Networks

Interactive Buildings

Urban City Related Supply Technologies

Joint Programme Smart City

coordinated by ENEA (Italy)

27 countries2012-2015196 person year/year

coordinated by AIT (Austria)

coordinated by SINTEF (Norway)

coordinated by Univ. Sar (Spain)

CITYPLANNING

URBAN SENSOR

NETWORKS

Citizen

City utilities

LIVING LABS(PLANNING, CRISIS,

DECISION…)

City Government

SMART SERVICES

ICT NETWORKS

OPEN DATA

WATERWASTE

ENERGY GRIDS

(ELECTR/TERMAL)

PUBLICLIGHTIN

G

MOBILITY

BUILDINGS

COMSAFETYHEALT FOOD

HERITAGEEDUCATIO

NENVIR

….

RESOURCESON DEMAND

The Smart City Model

SENSOR NETWORKS

TERRITORIALI

Urban Center(city control, planning, crisis

management)

CLOUD/OPEN DATA

DATA SOURCIES

CITIZEN AND URBAN

UTILITIES

ENV / CLIMATICEFFECTS

ENERGY, WATER, WASTE

TRANSPORT &

MOBILITY

SAFETY & SECURITY

HEALTH & FOOD

BUILDINGDEVELOPMEN

TCITIZEN INFOModelling

citizen

City

M

od

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gDataAggregator

Active

Dem

and

Profili

RES NOVAEService Hub

RaccoltaDati

Data Provider

Data Provider

Urban CenterEnergy

Managem

Event

i e

Allarm

i

Citizen

City utilities

City Government

OPEN DATA

• Planning• Emergences management• Relationship PA-citizen, transparency

• Optimization & Control• Resource on demand/flexibility

• Access to the information• Participation to the city evolution• Consciousness

URBAN CENTER

MULTI-LAYER DISTRI

CT

CITY NETWORK

CITY NETWORK

CITY NETWORK

Human factors

Smart Districts

Urban Networks

Smart district & urban networks

Joint Programme Smart City

eco-buildings

CHP

Distributed generation

ICT

renewvables

Smart lighting/mobilitySmart water/waste

…the eco-smart district model…

Smart District & Smart Communities

Smart Communities

Smart Society

Sustainable Development

Building Controlle

r

Sensors& actuators

Renewables People/Appliances Interaction

Diagnostics, optimization,Active demand management

Smart DistrictManager

Energy Vendors Smart GridDistribution

MunicipalityUrban Data

Center

Building Level

District Level

Optimal Mix distributed

renewables

Building Network Energy Network

Urban Landscape

City Level

Lighting, connectivity, smart

urban objects

SMART DISTRICT

TRAFFIC AND PEOPLE MONITORING

SMART LIGHTING

LIGHT CONTROL- ENERGY ON DEMAND

-

MODELLING &HOURLY PREDICTION

TRAFFIC AND PEOPLE MONITORING

SMART LIGHTING & MOBILITYINFOMOBILITY

DATA ANALYSIS

2. Data Fusion, dimmering of the street lighting, trafic regulation, safety

1. Trafic Analisys with Smart Camera

From passive building …

Passive Building Nearly Zero Energy Building

To the smart buildings network…

Building Network Management

Building Network Management

MANAGMENTOPTIMIZATION

NETWORK SUPERVISORS

REMOTEMONITORING

Network Intelligence

Diagnostics intelligence

Cost/EnergyOptimization

Active Demand Management GRID

DISTRIBUTOR

020406080

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0

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00

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0

15

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00

CONSUMO TOTALE [kWhe]

CO

NS

UM

O S

PE

CIF

ICO

[k

Wh

e/m

2]

I=374 filiali (12%)III=652 filiali

IV=1538 filiali II=591 filiali

Bulding Network - 3155 bank offices (from Politecnico Torino)

Remote Diagnostics

PREPROCESSING SITUATION ASSESSMENT CAUSES Sintomo o anomalia riscontrabile attraverso la lettura dei dati di monitoraggio

Individuazione dell’evento origine del sintomo

Causa effettiva dell’evento

P1. Picco di consumo energia elettrica (illuminazione)

S1. Accensione contemporanea di un numero anomalo di utenze elettriche rispetto al livello di occupazione (illuminazione)

C1. C1. Sostituzione apparecchi di illuminazione con altri di diversa potenza

P2. Picco di consumo energia

elettrica (climatizzazione) S2. Accensione impianti,

strumentazione o terminali per il riscaldamento al di fuori dell’orario previsto di funzionamento

C2. C2. Guasto dell’orologio in centrale termica

P3. Picco di consumo energia termica o risorsa energetica (riscaldamento)

S3. Accensione contemporanea di un numero anomalo di utenze elettriche rispetto al livello di occupazione (f.e.m)

C1. C3. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura delle pompe di circolazione) per il circuito di riscaldamento

P4. Picco di consumo energia termica (raffreddamento)

S4. Immissione incontrollata di aria esterna (apertura finestre)

C2. C4. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura ventilatori)

P5. Trend anomalo di energia termica rispetto all’andamento storico ricorrente (riscaldamento)

S5. Impostazione anomala set-point termostato locale

C3. C5. Guasto localizzato impianto termico (malfunzionamento o rottura macchina frigorifera)

P6. Trend anomalo di energia termica rispetto all’andamento storico ricorrente (raffreddamento)

S6. Accensione impianti, strumentazione o terminali per il raffrescamento al di fuori dell’orario previsto di funzionamento

C4. C6. Guasto localizzato impianto (malfunzionamento o rottura generatore di calore a combustione)

P7. Trend anomalo di energia elettrica rispetto all’andamento storico ricorrente (raffreddamento)

S7. Accensione utenze elettriche locali al di fuori degli orari di lavoro (f.e.m)

C5. C7. Rottura termostato ambiente

P8. Trend anomalo di energia elettrica rispetto all’andamento storico ricorrente (illuminazione)

S8. Accensione apparecchi di illuminazione degli spazi comuni al di fuori degli orari di lavoro

C6. C8. Rottura o malfunzionamento del terminale di emissione in ambiente (riscaldamento)

P9. Cambio del valore medio di potenza elettrica assorbita (illuminazione)

S9. Elevate perdite energetiche al sottosistema di distribuzione

C7. C9. Rottura o malfunzionamento del terminale di emissione in ambiente (raffrescamento)

P10. Cambio del valore medio di potenza elettrica assorbita (raffreddamento)

S10. Locali serviti dall’impianto di illuminazione in assenza di occupanti

C8. C10. Distacco per sovraccarico o sospensione servizio

P11. Cambio del valore medio di potenza termica assorbita (riscaldamento)

S11. Accensione di sistemi di riscaldamento ausiliari energivori (stufette elettriche)

C9. C11. Apertura finestra da parte dell’utente

P12. Cambio del valore medio di potenza termica assorbita (raffreddamento)

S12. Insufficiente potenza termica dell’impianto di riscaldamento

C10. C12. Cambio impostazione set-point termostato locale da parte dell’utente

P13. Picco di temperatura dell’aria interna

S13. Insufficiente potenza termica utile emessa dall’impianto di raffrescamento

C11. C13. L’occupante lascia utenze elettriche alimentate al di fuori degli orari di lavoro per negligenza (illuminazione)

P14. Picco di umidità relativa dell’aria interna

S14. Modifica posizione delle schermature da parte dell’utente

C12. C14. L’occupante lascia utenze elettriche alimentate al di fuori degli orari di lavoro per negligenza (f.e.m)

P15. Picco di concentrazione di CO2 interna

S15. Accensione delle luci di emergenza anomalo

C13. C15. Mancato isolamento termico sistema di distribuzione energia termica (riscaldamento)

P16. Trend anomalo di temperatura dell’aria interna

S16. Accensione numero anomalo di utenza elettriche (f.e.m) in assenza di occupanti

C14. C16. Mancato isolamento termico sistema di distribuzione energia termica (raffrescamento)

P17. Trend anomalo di umidità relativa dell’aria interna

S17. Frequenti malfunzionamenti circuiti di linea

C15. C17. Malfunzionamento del sistema di regolazione (riscaldamento)

P18. Trend anomalo di concentrazione di CO2

interna

S18. Frequenti malfunzionamenti circuiti elettrici di linea

C16. C18. Dimensionamento errato dell’impianto termico (riscaldamento)

P19. Trend anomalo del livello di illuminamento interno

S19. Interruzione dell’energia elettrica erogata e/o distacco

C17. C19. Dimensionamento errato dell’impianto termico (raffrescamento)

P20. Interruzione temporanea dati S20. Accensione numero anomalo di utenza elettriche

C18. C20. Invecchiamento dell’impianto (riscaldamento)

P21. Rapporto tra energia termica effettiva ed energia termica erogata dalla centrale basso (riscaldamento)

C19. C21. Invecchiamento dell’impianto (raffrescamento)

C5

S6

P7 P12P6 P10

S5

P11 P16P5 P13

S4

P5 P16 P17 P18

S13

P23 P16P13 P33

P16 P17

P10P12P7P6

P4 P2

Building Network Remote Diagnostics…from symptoms to the causes..

Remote Diagnostics &

Control Services

Remote Diagnostics &

Control Services

Smart Home Network

Dialogative support

City Digital Infrastructure

Urban hub

Direct Remote support

home

Smart Gatway

THE HUMAN ORIENTED

TECHNOLOGY

Remote Diagnostics &

Control Services

Smart cities: the Italian Map

Italian Network Joint Programme

Smart Cities

Smart Cities & Communities MIUR Programme

Smart Cities Italian Platform Task Force

Confindustria-ENEA-RSE

Government

ResearchIndustry

Smart District

(aggregator)

Urban Data Center

(municipality)

Smart Grids

(distributors)

Energy

Environment

Mobility

Building Development

Smart Street Control

Public Light control

Smart urban objects

Building Diagnostics& Control

Active Demand Management

Urban renewables ed ecobuildings

Smart Grid

Renewvables

Accumulation

Project – Res Novae -(ENEL, IBM, GE, ENEA, CNR, Poliba, Unical, DM, …) -> Bari, Cosenza

Smart City Research Italian NetworkAiren - EERA

ENEA CNR

Univ. Roma Tre

Polit. di Torino

Università di Pisa Università di Siena

Univ. Roma La SapienzaPolit. Marche

Fondazione BordoniUniv. Chieti

Polit. Bari

Radiolabs

2° Univ. Napoli

Polit. di Milano

Smart Industrial ClusterEnergy conversion: industrial residuals, connection industrial-residential district.Digital interoperability: industrial district (exchange of matter, services & info). Main references: Anima, Agesi

Environmental Resources Water Management: monitoring, optimization, emergences, water quality, distribution efficiency. Smart Waste: collection, treatement, ICT cycle monitoring.Main references: FISE Assoambiente, Agesi, ANIE

Smart BuildingsSmart Buildings: public (office, schools, …), mat/comp (heat pumps & solar cooling, smart pv, DG), automation. Smart homes: smart appliances, micro-generation, e-health, domotics, remote connection, smart services, digital divide.Building Network Management: monitoring, remote diagnostics, optimization and active demand.Main references: ANIE, Assoimmobiliare, ANCE, FINCO, CECED, OICE

Urban NetworksSmart District:  district heating & cooling, distributed qeneration, smart energy management. Smart Lighting: led, smart poles, tele-management, smart services. Smart Mobility: infomobility, electrical (fast recharge, elect vehicles, V2G, sharing, mobility on demand, business model). Energy grids: smart grids (renewables, low voltage, active demand, electric/ gas smart meters, citizen consciousness). Urban Cloud: utilities, real time, sensor networks, cloud computing, open data, mobile access.Main references: ANIE, Assoelettrica, Anima, Agesi, Confindustria Digitale

Technologies for City Planning and GovernmentUrban center: open data, environ. monit, climatic emergences, energy prod/cons, transport, safety, crisis management. Main references: Confindustria Digitale

Smart Cities & Industry Main reference: Confindustria (Confindustria-ENEA-RSE task force on smart cities)

Thank you for the attention

mauro.annunziato@enea.it