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Lampioni intelligenti: cosa sono, come funzionano, vantaggi ed esempi

I lampioni smart si basano sul principio di illuminazione pubblica complessa, sono dotati di moderne lampade Led che vengono interconnesse alla rete e dotate di cellule e sensori. Possono svolgere funzioni che vanno dalla videosorveglianza e assistenza nelle situazioni di pericolo, al controllo della circolazione e dei posteggi auto ai più strutturati sistemi per il controllo della qualità dell’aria o delle condiziioni meteo, sostenere i piani di Wi-FI delle città, controllare il percorso dei mezzi pubblici, individuare eventuali incendi o fumi per lanciarne l’allarme

Secondo dati raccolti nel nostro Paese,  nelle nostre strade c’è un lampione ogni circa 6 abitanti; in totale quindi se ne contano intorno ai 10 milioni solo in Italia.
Ecco perché nel progettare il rimodernamento delle nostre città secondo il principio di smart city, non si può esulare dall’includere anche i lampioni. Questi infatti sono estesi su tutto il territorio in grande misura, con una presenza capillare, che copre interamente i centri urbani. La loro estensione ne evidenzia l’importanza del servizio che offrono, rendendoli indispensabili per la nostra sicurezza.
Il loro ruolo è quindi decisivo nelle nostre città, e se sviluppati adeguatamente, questi possono essere le fondamenta su cui sviluppare i nuovi modelli di città intelligenti.

É chiaro dunque come sia importante partire da questi strumenti per lo studio e lo sviluppo della nuova urbanità. Le proposte che sono state fatte in questo senso si presentano tanto importanti quanto ambiziose, rifacendosi ad aspetti come: una maggiore efficacia ed efficienza sul piano del consumo e delle energie rinnovabili, una maggiore interconnettività e un nuovo disegno dell’illuminazione degli spazi.

Innanzitutto è importante definire lo smart lighting, con cui si intende una duplicità di aspetti. La luce è intelligente in quanto connessa, da un lato a internet permettendo la raccolta di dati, dall’altro a un sistema centralizzato che permette il controllo di tutti i lampioni insieme e da remoto.
Il sistema di lampioni e illuminazione pubblica come lo abbiamo conosciuto fino ad ora è dunque ormai superato a favore di un modello che integra alla diffusione della luce diverse nuove funzionalità.
Questa, anche a livello di mercato, sembra proprio essere la strada del futuro. Secondo i dati raccolti da Strategies Unlimited, il bacino economico del settore, come riflesso della crescente domanda, è destinato ad aumentare fino a raggiungere quasi i 3 miliardi di dollari nei prossimi anni (a confronto dei 600 milioni di dollari del 2017). Una fetta fondamentale di questa crescita è rappresentata dalla produzione dei routers da installare sui lampioni. Se infatti il mercato delle componenti tradizionali sta diventando obsoleto, quello di questi nuovi apparecchi sta crescendo con una media annua del 17%.

Cosa sono i lampioni intelligenti (lampioni connessi)

Questi nuovi lampioni sono degli strumenti che, partendo dalla tradizionale funzione di distribuzione della luce, si sviluppano per aiutare una più corretta gestione e organizzazione degli spazi urbani.

I lampioni intelligenti si basano sul principio di illuminazione pubblica complessa, ovvero sono dotati di moderne lampade LED che vengono interconnesse alla rete e dotate di nuove cellule e sensori.

In maniera simile ai semafori intelligenti, le funzioni che i lampioni di illuminazione intelligente possono svolgere sono molteplici: dalla semplice videosorveglianza e assistenza nelle situazioni di pericolo, al controllo della circolazione e dei posteggi auto ai più strutturati sistemi per il controllo della qualità dell’aria o delle condizioni meteo; o ancora possono sostenere i piani di Wi-FI delle città, controllare il percorso dei mezzi pubblici, individuare eventuali incendi o fumi per lanciarne l’allarme e addirittura verificare la raccolta della spazzatura urbana. I più sviluppati tra questi sistemi sono anche in grado di individuare eventuali oscillazioni anomale nelle costruzioni, in modo da rilevare possibili terremoti.

Vista l’attuale attenzione che si sta ponendo nella scelta di fonti ed energie rinnovabili in tutti gli ambiti della nostra vita quotidiana, e auspicando un futuro passaggio non troppo lontano alle auto elettriche, i moderni lampioni possono anche diventare colonnine per la ricarica di questo tipo di mezzi.
Si può quindi dire che i vecchi pali della luce da obsoleti stanno diventando dei veri e propri hub al servizio dei cittadini, e allo stesso tempo un centro per l’ottimizzazione del consumo energetico.

Come funziona un lampione smart per l’illuminazione

Questi nuovi modelli di lampioni ad alta tecnologia stanno diventando, a livello teorico, il centro attorno a cui modellare le città smart del futuro.
Nella pratica questo sistema è basato sulla ammodernamento degli impianti già presenti attraverso la sostituzione con un sistema a LED, che già di per sé garantisce un risparmio energetico non indifferente. Ci sono poi due nuovi aspetti da curare:

  • l’installazione di appositi sensori di movimento e di luce i quali attivano l’illuminazione artificiale solo dove possa servire, ricoprendo quindi la funzione primaria di un lampione. È ovvero un sistema che si attiva automaticamente solo nel caso passi qualcuno, sia esso auto, bicicletta o pedone; ci sono diverse varianti di questo sistema che aumentano più o meno l’intensità, ma tutte hanno in comune un grande beneficio, quello di avere un bassissimo consumo energetico. Quest’ultimo è infatti un aspetto fondamentale da valutare per la scelta di un sistema di illuminazione intelligente. In un mondo dove l’efficienza energetica è una priorità, questo sistema, secondo alcuni studi, permette un risparmio fino al 50-60% di energia rispetto a un lampione tradizionale. Questo si trasforma ovviamente anche in un risparmio monetario non indifferente nel lungo termine.
  • l’installazione di fotocellule e apparecchi per la connettività e la raccolta dati. Nella decisione di un determinato prodotto quindi, oltre che a scegliere in base alle necessità di illuminazione, è importante fare riferimento anche agli altri servizi di cui si vuole usufruire e che si vogliono offrire attraverso il lampione. In altre parole, vanno inserite determinate cellule e sensori in base alla necessità di dati che si vogliono raccogliere: se si vuole solo raccogliere e trasportare le informazioni, si preferisce un software, mentre se si vogliono divulgare informazioni sul traffico la scelta ricadrà su un altro. Esigenze diverse ci spingono ad affidarci a sistemi specifici diversi.

La connessione a internet avviene poi attraverso tecnologie, ormai diffusissime di low power wide area networking (LoRaWan). La connessione a internet permetterà quindi di interfacciare gli altri dispositivi della rete.

Vantaggi dell’illuminazione stradale intelligente

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La governance e l’uso pubblico dei dati
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La scelta di questo tipo di sistema porta una serie di vantaggi su più livelli.

Innanzitutto si hanno non indifferenti risparmi energetici. I sistemi di regolazione automatica in base alla luce naturale, detti dimming, o i sensori che rilevano il movimento, hanno il grande vantaggio di ridurre gli sprechi energetici. Dagli ultimi studi fatti risulta che dei totali consumi energetici odierni il 19%, ovvero una fetta non indifferente, è dovuta ai sistemi di illuminazione pubblica. Nelle aree pubbliche esterne, infatti, in media i lampioni sono attivi per undici ore al giorno.

L’adozione di questo nuovo sistema più efficiente aiuterebbe l’ambiente e anche l’Italia al raggiungimento degli impegni sull’efficienza energetica firmati con il Pacchetto 20-20-20.
Allo stesso tempo ci inizieremo così anche a muovere verso politiche di sensibilizzazione e contrasto all’inquinamento luminoso.

Inoltre circa il 6% delle emissioni di CO2 sono dovute ai sistemi di illuminazione domestici e pubblici.

Oltre a rispettare maggiormente l’ambiente, tutto ciò si traduce in un risparmio anche economico. Si calcola ad esempio che tra i comuni con più di 200 mila abitanti, la spesa per l’illuminazione pubblica va da un minimo di 18 euro a un massimo di 45 euro per residente per anno. Tutti valori che potrebbero essere drasticamente ridotti.

A un primo costo elevato per l’ammodernamento degli impianti sul lungo periodo questi nuovi sistemi high tech sono sicuramente una fonte di guadagno.

La grande flessibilità di questi sistemi garantisce inoltre una migliore qualità dell’illuminazione stessa. I sensori installati sullo stesso lampione infatti ne controllano l’efficienza segnalando tempestivamente eventuali problematiche e i necessari aggiustamenti. Ciò da un lato migliora la qualità e intensità della luce in tempo reale, dall’altro rende più tempestivi e veloci, se necessari, gli interventi di manutenzione.

A ciò si aggiungono tutti i benefici che si possono trarre dall’installazione di ogni specifico software. Le funzioni integrate e la nuova poli funzionalità infatti possono aumentare la sicurezza di alcune zone, rendere più efficienti i parcheggi (vedi ad esempio gli smart parking) o aumentare il numero di punti di diffusione di Wi-Fi.

I lampioni stanno quindi diventando sempre più degli strumenti nelle mani delle città e dei suoi abitanti, trasformandosi anche in centri di raccolta e diffusione di informazioni.

Esempi di illuminazione pubblica nelle smart city

A partire dall’Europa e dall’America, sempre maggiori sono i Paesi che si stanno dotando di queste tecnologie. Eccone alcuni esempi.

Illuminazione pubblica intelligente in Norvegia

Come spesso accade, anche nel campo dell’illuminazione pubblica, i Paesi del Nord Europa sono dei grandi innovatori in materia di politiche ambientali e nuove tecnologie. Nel caso specifico dei lampioni intelligenti si stanno sperimentando nuovi modelli su alcuni tratti stradali del territorio nazionale.

I risultati sono stati positivi, e hanno portato allo sviluppo di un nuovo sistema che si basa sulla variazione dell’intensità dell’illuminazione in base al traffico presente sulla stessa. Infatti, questi nuovi sensori sono in grado di ridurre l’intensità dell’illuminazione del 20% se questa non risulta percorsa e viceversa aumentarla se trafficata. Il tutto ha portato ovviamente ad un notevole risparmio energetico.

Danimarca e smart city: il Danish Outdoor Lighting Lab

Casa del Danish Outodoor Lighting Lab è particolarmente interessata allo studio e sperimentazione di tecnologie e luci al LED. Nel Paese i lampioni che utilizzano i sistemi Led sono anche collegati al web e dotati di sensori specifici che si accendono solo in caso di necessità e passaggio; la loro regolazione avviene sulla base della luce naturale.

La connessione alla rete permette inoltre di utilizzare i lampioni anche come strumenti per la comunicazione e la sicurezza urbana.

Smart city e illuminazione intelligente in Italia (decreto Smart Road)

In Italia si è iniziato a muovere in questo senso dall’aprile 2018 con il decreto Smart Road. Con questo progetto si definisce un nuovo modello di strada intelligente, che permette di raccogliere informazioni attuali e in tempo reale su traffico e le condizioni meteo.

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A livello nazionale, in aggiunta ai test condotti delle singole aziende, si parla di progetto Greenlight. Questo è curato da ANAS e si concentra nel rendere più efficiente la luce e il consumo energetico soprattutto nelle gallerie per ridurre i consumi. A partire da ciò, anche nel nostro Paese si sta proseguendo ad un complesso e ampio piano di rimodernamento e sostituzione dei vecchi sistemi obsoleti con i nuovi lampioni smart.

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