Cos'è una Smart City e come funziona la città intelligente

La Smart City, o città intelligente è uno dei nuovi trend della Trasformazione Digitale che riguarda tutti gli ambiti applicativi urbani – dalla mobilità, al controllo del territorio, alla gestione dei flussi turistici – e utilizza tecnologie innovative quali Internet of Things (IoT), Intelligenza Artificiale, Big Data, Cloud Computing, Digital Twin e molto altro ancora.

Attualmente, esistono molti modelli di Smart City, ovvero città del futuro, sia a livello internazionale che in Italia. Tra le varie Smart City presenti nel mondo, l’esempio più calzante sono quelle di Barcellona e Zurigo. Di Smart City in Italia ne esistono già alcuni modelli: un esempio è Milano, che guida la rivoluzione nell’ambito dell’innovazione e della trasformazione digitale attuata alla città.

In questa guida digitale dedicata alla Smart City analizzeremo cosa sono le Smart City e quali sono le tecnologie e gli elementi innovativi che le contraddistinguono. Per aiutarci in questo compito ci affideremo alle ricerche dell’Osservatorio Smart City del Politecnico di Milano, che ci aiuterà a scoprire il significato di Smart City e le sue principali caratteristiche, ma non solo. Scopriremo anche i vantaggi e gli ostacoli da superare per la realizzazione effettiva della città del futuro.

Cosa sono e come funzionano le Smart City

Prima di tutto, capiamo insieme cosa significa Smart City. Ecco una definizione:

L'espressione Smart City racchiude in sé una concezione della realtà urbana che travalica i confini tecnologici e che – in una visione ampia che spazia dalla mobilità all’efficienza energetica, dalla valorizzazione dei dati alla partecipazione attiva dei cittadini – si pone come obiettivo l’innalzamento degli standard di sostenibilità, vivibilità e dinamismo economico delle città del futuro.

Attraverso tecnologie come l’Intelligenza Artificiale (AI) e attraverso una diversa visione della città, le Smart City si prefiggono di migliorare la vita dei suoi abitanti e la gestione delle risorse.

Molte, dunque, le opportunità che la Smart City offre. Tra i benefici chiave, infatti, rispetto a una città tradizionale troviamo:

Riduzione dei consumi energetici;
Ottimizzazione della raccolta dei rifiuti;
Sviluppo del trasporto pubblico;
Digitalizzazione dei servizi per i cittadini.

Questi e altri vantaggi della Smart City aiutano a far fronte alla crescita della popolazione urbana e a ridurre l’impatto delle città sull’ambiente e sull’inquinamento.

Quali sono le principali Smart City

Come accennato nell’introduzione di questa guida, molti sono i progetti di Smart City già esistenti. Dalle principali città del mondo, fino ai progetti presenti in Italia, vediamo nel dettaglio alcuni esempi di Smart City a livello internazionale e nazionale.

Quali sono le Smart City nel mondo

A livello internazionale, diverse sono le Smart City nel mondo. Ad esempio, città come Helsinki, Barcellona e Zurigo. Queste città hanno adottato modelli per la valorizzazione dei dati, per aumentare le competenze e per coinvolgere i cittadini nei processi decisionali, ma non solo. Si coinvolgono anche nelle sperimentazioni di progetti, tra cui quelli relativi al MaaS (Mobility as a Service).

Quali sono le Smart City in Italia

Non solo a livello internazionale, però: esistono infatti, anche progetti di Smart City in Italia. Tra questi Milano, ma anche Torino, Trento o Firenze, che hanno come obiettivo quello di migliorare la qualità di vita dei cittadini all’interno dei contesti urbani.

Anche se il concetto di un modello Smart City è spesso associato solo alle grandi città, negli ultimi anni, anche comuni più piccoli hanno iniziato, seppure più lentamente, a dimostrare il loro interesse per le città del futuro. Questo è possibile grazie anche ai fondi previsti dal PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) che finanzieranno questi progetti di Smart City.

Quali elementi caratterizzano una Smart City

A testimonianza dell’importanza dei progetti riguardanti la Smart City, stanno crescendo i finanziamenti pubblici a favore di iniziative per avviare progetti dedicati in Italia. Così come crescono anche gli ambiti applicativi. Questi ambiti permettono di attuare i principi della Smart City e ne definiscono le caratteristiche fondamentali.

Ecco, di seguito, i principali ambiti applicativi della Smart City:

La Smart Mobility;
lo Smart Lightining;
la sicurezza e controllo del territorio;
il monitoraggio del territorio;
il monitoraggio ambientale;
la raccolta dei rifiuti;
lo smart grid;
lo smart metering;
lo smart tourism.

Nei prossimi paragrafi, approfondiremo più a fondo gli ambiti applicativi della Smart City appena elencati.

Smart Mobility

Il primo ambito applicativo della Smart City, come visto, è la Smart Mobility. Questa riguarda tutti gli elementi incentrati sulla mobilità intelligente che hanno l’obiettivo di fornire servizi flessibili, connessi, integrati, sicuri, accessibili e sostenibili. Si tratta del trasporto pubblico urbano e di servizi riguardanti la mobilità privata in città, ma anche di soluzioni di Smart parking, di gestione intelligente del traffico, di localizzazione dei mezzi di trasporto, di soluzioni di car sharing e di servizi di MaaS (Mobility as a Service).

Smart Lighting

La Smart Lighting, secondo ambito applicativo della Smart City, consiste in soluzioni tecnologiche per l’illuminazione pubblica, come lampioni intelligenti, le cui lampade LED possono essere interconnesse alla rete e fungere da hub per altre tecnologie, come ad esempio videocamere intelligenti. È un ottimo modo per diminuire i costi e per svolgere funzioni di assistenza in casi di pericolo imminente, controllo parcheggi e percorsi dei mezzi di trasporto, ma anche controllo del meteo e rilevamento di incendi.

Sicurezza e controllo del territorio

Oltre ai lampioni intelligenti, tra gli ambiti applicativi della Smart City, ci sono diverse tecnologie dedicate alla sicurezza dei cittadini e, in generale, a chi si trova in città e nelle zone limitrofe. Sono telecamere intelligenti, che senza violare la privacy possono rielaborare le immagini per rilevare pericoli mediante Intelligenza Artificiale e Deep Learning. Esistono soluzioni per la gestione di flussi di persone, attraversamenti pedonali intelligenti e sistemi integrati di controllo.

Monitoraggio del territorio

Il monitoraggio dei rischi naturali del territorio, in una Smart City, (sia in città che nelle aree limitrofe) ha l’obiettivo di rilevare e identificare situazioni potenzialmente pericolose, come il livello di fiumi, i rischi di franamenti, ecc. Tra le tecnologie abilitanti per il monitoraggio, troviamo sensori di rilevamento, droni per analisi del rischio idro-geologico e sistemi automatici di comunicazione alla popolazione, come quelli di messaggistica.

Monitoraggio ambientale

Il monitoraggio ambientale è quella branca della Smart City che si occupa del controllo e dell’analisi dei parametri ambientali. Grazie a sensori e tecnologie che permettono di rilevare umidità, inquinamento acustico, temperatura e qualità dell’aria, è possibile raccogliere dati per analisi diagnostiche, analisi predittive e prescrittive per implementare la policy sulla sostenibilità ambientale e migliorare la qualità dell'aria nei progetti di Smart City.

Raccolta rifiuti nelle Smart City

Anche in un progetto Smart City non manca l’attenzione alla sostenibilità tramite la gestione dei rifiuti. Attraverso gli smart bins, o cestini intelligenti, è possibile monitorarne il livello di riempimento, così da ottimizzare e risparmiare sul processo di raccolta dei rifiuti. Un'altra tecnologia per la raccolta rifiuti sono i sacchetti con tag RFId (acronimo di Radio-Frequency Identification, ossia Identificazione a Radiofrequenza), in grado di memorizzare informazioni che permettono di smistare i rifiuti.

Smart Metering

Altro fattore importante per la sostenibilità di una Smart City è lo Smart Metering. Per Smart Metering, infatti, si intende la misurazione intelligente sia nel settore energetico che nel settore idrico. Nel primo caso, le tecnologie di Smart Metering più diffuse sono i contatori intelligenti per misurare, gestire e rendicontare i consumi dell'energia. Per Smart Metering Idrico, invece, si intende il monitoraggio dell’acqua e nella riduzione delle perdite di distribuzione, così da diminuirne i costi e aumentare la sostenibilità.

Smart Grid

Oltre alla misurazione, però, all’interno di una Smart City, è necessario poter controllare anche la distribuzione dell’energia. Per farlo, esistono soluzioni di Smart Grid, ossia della rete elettrica intelligente, che consentono di ottimizzare la distribuzione dell’energia elettrica e diminuirne i consumi. Questo avviene grazie a sensori e software di gestione. Numerose sono le comunità energetiche rinnovabili, come associazioni tra cittadini, piccole e medie imprese, attività commerciali, pubbliche amministrazioni che producono e che scambiano energia da fonti rinnovabili.

Smart Tourism

Diversamente dagli altri ambiti applicativi della Smart City lo Smart Tourism, o turismo intelligente, si occupa della gestione di flussi turistici. Questo avviene tramite analisi quantitative e qualitative, e di applicazioni per migliorare l’efficienza degli spostamenti e della sicurezza urbana. Il suo obiettivo è altresì quello di permettere l’accessibilità ai servizi per turisti, ma anche cittadini, mediante apposite piattaforme per facilitare la visita delle città e la partecipazione a eventi.

Quali sono le tecnologie delle Smart City

Dopo aver visto alcuni esempi di Smart City nel mondo e in Italia e aver compreso quali sono i principali ambiti applicativi, comprenderemo, ora, quali sono le tecnologie su cui si basa la Smart City. Di seguito alcune delle più note, tra cui i Big Data e il 5G che sono le maggiori tecnologie che permettono ad una città di poter essere definita intelligente.

Il ruolo centrale dei Big Data nelle Smart City

Grazie alle diverse applicazioni della Smart City è possibile raccogliere un grande quantitativo di dati, tra cui sempre di più anche i Big Data, ma questo non basta. Per adottare una strategia occorre comprendere e saper utilizzare adeguatamente le informazioni a disposizione. Questo non avviene nel 40% dei casi, anche se diversi sono i segnali positivi fanno pensare a un aumento anche per i prossimi anni.

Attraverso la valorizzazione e un corretto utilizzo degli open data, ossia dati aperti e fruibili da tutti, si possono implementare diversi aspetti, nel rispetto delle normative per la privacy (come il General Data Protection Regulation, meglio noto come GDPR):

Ottimizzazione dei processi: migliorare i processi grazie ai dati può portare a risultati come la riduzione di tempi, costi e sprechi per diversi ambiti applicativi. I cestini intelligenti, per esempio, consentono di monitorare il livello di riempimento e ottimizzarne la raccolta. Lo Smart Metering, invece, consente di raccogliere i dati da contatori smart, efficientando la manutenzione e diminuendo gli sprechi d’acqua.
Supporto alla definizione di politiche pubbliche: i Big Data possono rendere le decisioni degli enti più consapevoli, puntuali ed efficaci. I dati riguardanti il bike sharing e la micro-mobilità, per esempio, aiutano l’amministrazione a adottare scelte in questioni riguardanti la viabilità urbana, come le piste ciclabili.
Nuova generazione di prodotti/servizi: i dati possono essere usati per sviluppare e modificare un prodotto o un servizio, rispondendo più efficacemente alle esigenze degli utenti. Un comune potrebbe decidere, in base ai dati, di scegliere i servizi più utilizzati dagli utenti e sviluppare un’app ad hoc a misura di cittadino.
Personalizzazione di prodotti/servizi: per soddisfare meglio le esigenze specifiche degli utenti è possibile personalizzare la propria offerta. Si tratta di una strategia particolarmente utilizzata dai servizi di assistenza stradale, dai servizi assicurativi mediante kit per monitorare le condizioni di persone e di veicoli, dai servizio di assistenza per la persona (come l’invio di un medico specialista in caso di bisogno), ecc.
Monetizzazione diretta dei dati: una fonte di guadagno per un’azienda privata può essere quella di vendere i dati a soggetti terzi. Informazioni riguardanti i consumi domestici, per esempio, potrebbero essere venduti ad altri attori interessati a migliorare le previsioni dei consumi energetici aggregati; oppure dati riguardanti i ciclisti potrebbero essere particolarmente utili ai comuni per la gestione dei percorsi ciclabili.
Ecommerce e Advertising: sebbene ancora marginale, anche i dati di profilazione iniziano a essere utilizzati nelle Smart City per proporre una pubblicità mirata. Alcune società private stanno trasformando mezzi di trasporto in “cartelloni pubblicitari” in movimento, capaci di tenere traccia di chi osserva la pubblicità ed effettuare attività di remarketing sui canali social.

Smart City, 5G e le reti abilitanti per la città del futuro

Lo sviluppo delle Smart City significa anche possedere delle infrastrutture per una rete che supporti le città del futuro. Per far fronte a questa necessità vengono impiegate:

Reti LPWAN

Acronimo di Low Power Wide Area Network, sono tecnologie a lungo raggio e a bassa velocità. Le reti LPWAN sono utilizzate per il monitoraggio ambientale, Smart Metering e Smart Grid e l’illuminazione pubblica, che si basano su un ampio raggio di applicazione, ma non su aggiornamenti real-time.

Tra le reti LPWAN c'è SigFox in cui la comunicazione è a senso unico e la velocità di trasferimento dati è molto bassa. LoRaWAN, invece, è una delle più utilizzate, in quanto impiega una tecnologia flessibile e complessa, che consente la trasmissione dati a bassa frequenza su lunghe distanze.

Reti mobili

Nate per il mercato B2c, hanno iniziato a farsi strada anche per i servizi, come sicurezza, salute, turismo e logistica. Tra queste, troviamo le reti 5G, che, diversamente dalle reti LPWAN, possono offrire risposte in tempo reale con una latenza molto bassa, incrementando la velocità di circolazione di dati tra tutti gli oggetti connessi delle Smart City.

Questa soluzione è molto adatta per avere risposte in tempi brevissimi di reazione, ad esempio nella gestione intelligente del traffico (semafori intelligenti, attraversamenti pedonali intelligenti, pannelli a messaggio variabile, e molto altro ancora).

I numeri del fenomeno Smart City in Italia

Passiamo ora a dare dati sul fenomeno della Smart City in Italia. In particolare, quelli emersi dalle ricerche dell’Osservatorio Smart City. Dai dati emerge che:

Sebbene non tutte le amministrazioni siano ancora pienamente coinvolte, in particolare regioni e province, tuttavia prendere coscienza dell’importanza delle Smart City è sempre più urgente per gestire in modo efficace centri urbani densamente popolati. Attualmente, la popolazione che vive in città costituisce il 55% del totale ma, stando alle previsioni dell’ONU, raggiungerà quota 70% entro la fine del 2050.

È, quindi, necessario aumentare l’efficienza sia dei centri urbani che dei territori circostanti. I Big Data e modelli data-driven possono aiutare le amministrazioni a sviluppare sinergia territoriale, a rendere i dati interoperabili e a implementare la digitalizzazione dei trasporti.

Smart City, i progetti tra piccoli e grandi Comuni

Negli ultimi anni sono sempre più i comuni hanno guardato allo sviluppo della Smart City con interesse. Tuttavia, emerge dalla ricerca dell’Osservatorio che l’attuale stato dell’arte dei progetti Smart City in Italia è molto disomogeneo e, tendenzialmente, varia a seconda della dimensione delle città.

Secondo una ricerca dell’Osservatorio Smart City, l’80% delle città con almeno 15.000 abitanti considera il tema molto rilevante. La situazione, però, è molto diversa nei centri più piccoli aventi meno di 15.000 abitanti, in cui solo nel 40% dei casi viene percepita l’importanza dei progetti per la città intelligente. Non solo: nel 72% delle grandi città è presente una figura all’interno dell’amministrazione comunale che funge da referente per questo ambito, ma la percentuale cala al 31% nei piccoli comuni. Questi dati sono un sintomo della diversa consapevolezza, a livello comunale, dei benefici della Città Intelligente.

Se si considerano, invece, i progetti avviati le percentuali scendono ulteriormente, anche se il trend risulta in crescita. Sono ben la metà le iniziative smart in fase esecutiva (erano un quarto nel 2020) e il 28% dei comuni (percentuale che sale al 50% se si considerano solo i centri urbani sopra i 15.000 abitanti) ha avviato almeno un progetto Smart City negli ultimi anni e per il nuovo triennio si prevede un ulteriore aumento. Il progressivo consolidamento delle iniziative smart in città è un indice dell’efficacia degli interventi, che da sperimentazioni diventano progetti continuativi nel tempo.

Smart City e PNRR, fondi e missioni

Anche a livello di finanziamenti pubblici la Smart City gode di fondi del PNRR. Sono 10,8 miliardi di euro, ossia il 6% del totale dedicato agli enti territoriali, infatti, i fondi del PNRR dedicato alle iniziative di Smart City. Gli obiettivi previsti dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza per la Smart City si articolano in tre Missioni:

Missione 1: Riguarda i sistemi integrati di trasporto urbano e, in particolare, il MaaS, che verrà sperimentato nelle Città Metropolitane. Il Mobility as a Service permetterà di integrare diversi servizi di trasporto pubblico e privato mediante un unico canale digitale, come la ricerca di informazioni, la programmazione dei viaggi e il pagamento unificato dei servizi.
Missione 2:Verte sulla Rivoluzione Verde e sulla Transizione Ecologica, con progetti riguardanti, ad esempio, l’implementazione di un trasporto pubblico più sostenibile, la riqualificazione di edifici pubblici già esistenti, il rafforzamento della mobilità ciclistica e interventi a favore di soluzioni di Smart Grid per una distribuzione elettrica più digitale e flessibile.
Missione 5: la maggior parte dei fondi destinati alla Missione 5 riguarda i Piani Urbani integrati, progetti di recupero e riuso di edifici già esistenti e di aree urbane sottoutilizzate, con l’obiettivo di contrastare il degrado urbano e trasformare zone vulnerabili in centri smart e sostenibili. Altre iniziative riguardano la promozione di progetti sinergici tra città e comuni limitrofi più piccoli.

La digitalizzazione, la rivoluzione verde e la transizione ecologica sono i settori in cui si concentrano maggiormente i fondi del piano, ma per far sì che a questi progetti segua un reale sviluppo nei tempi prestabiliti occorre far fronte in primis alla mancanza di competenze.

Smart City, le barriere allo sviluppo urbano intelligente

L’interesse per i progetti Smart City è in forte aumento e, negli ultimi anni, si è rilevata una diminuzione delle barriere che ne ostacolano l’avvio e lo sviluppo.

La mancanza di competenze adeguate risulta essere la principale problematicità, tanto da riguardare il 47% dei comuni, mentre la carenza di risorse economiche incide per il 43% dei centri urbani. Meno impattanti, ma comunque significative, sono le complessità burocratiche, che riguardano il 24% dei comuni, mentre le difficoltà di coordinamento e le resistenze interne influiscono rispettivamente nel 14% e nel 9% dei casi. La corretta analisi dei dati raccolti è altresì un’altra importante barriera, che riguarda il 40% dei comuni.

Anche in questo caso incide soprattutto la carenza di competenze, ma anche la stessa mancanza di comprensione del valore dei dati.

Solo il 7% dei comuni censiti ritiene di valorizzare pienamente i dati a disposizione. Tuttavia, diverse sono le amministrazioni che riconoscono l’importanza strategica dei dati e il 33% di queste ha intenzione di implementarne l’utilizzo in futuro. Il 69% dei comuni, inoltre, ha dichiarato che utilizzerà i fondi del PNRR, mentre il 26% ancora non ha preso una decisione. Il piano sicuramente aumenta le disponibilità di risorse economiche da investire in iniziative di Smart City, ma allo stesso tempo esistono delle problematicità correlate all’utilizzo di tali fondi.

Un esempio riguarda la ricerca di sinergie con altri enti, anche privati, per avviare iniziative e sperimentazioni: se quasi la metà dei centri più grandi ricerca co-investimenti o si affida a privati, la percentuale scende al 22% per i comuni con meno di 15.000 abitanti. Molto spesso, quindi, le amministrazioni si affidano a risorse interne che, nella maggioranza dei casi, operano senza un’organizzazione strutturata degli interventi.

Smart City, le opportunità per le città del futuro

I progetti legati alla Smart City sono in aumento, specialmente nelle città sopra 15.000 abitanti. In media per il prossimo triennio un comune su tre continuerà a investire in queste iniziative, mentre per i centri di grandi dimensioni la percentuale arriva ben al 60%. Il 41% dei comuni complessivi, soprattutto quelli aventi meno di 15.000 abitanti, stanno invece ancora valutando se investire o meno in progetti the Smart City.

Nonostante lo scenario tra piccoli e grandi centri abitati sia disomogeneo, gli obiettivi prefissati sono molto simili: migliorare, attraverso i servizi, la qualità di vita dei cittadini riguarda ben il 69% dei comuni, a cui segue la sostenibilità ambientale (35%), la riduzione dei costi amministrativi (27%) e la volontà di accrescere le collaborazioni con i diversi protagonisti, in particolare con le altre pubbliche amministrazioni.

Le città più grandi sono intenzionate anche a migliorare le capacità decisionali mediante l’ausilio dei dati, al fine di informare i comuni e supportare le politiche pubbliche, come nel caso della Data Control Room.

Smart City, cos'è e come funziona la città intelligente