La mobilità urbana con tutta la complessità dei problemi connessi è la più grande sfida del futuro. L’elettrificazione del settore dei trasporti è uno degli assi portanti delle attività dell’Enea e in particolare l’integrazione dei veicoli in una rete di energia pulita affidabile, sicura ed efficiente. Si punta a sviluppare una suite di migliori strumenti di supporto alle decisioni (Dst) per ottimizzare gli investimenti nelle infrastrutture di ricarica e facilitare un’adozione diffusa e sostenibile di veicoli elettrici nelle aree urbane. Un recente risultato dell’attività di ricerca è un Dss per l’elettrificazione ottimale delle reti di autobus urbani
La mobilità delle persone nelle nostre città, basata prevalentemente sul possesso e l’utilizzo dell’auto privata, non è oggi più sostenibile per le pesanti ripercussioni sui tempi di spostamento, sull’occupazione degli spazi urbani, sui bilanci delle famiglie, sui consumi energetici, sull’inquinamento atmosferico e sul cambiamento climatico.
Le vie della sostenibilità nei trasporti e gli indirizzi politici
L’attuale crisi energetica, indotta in parte dalle attuali tensioni geopolitiche, e le incalzanti emergenze ambientali e climatiche ripropongono con forza la necessità e l’urgenza di una svolta risolutiva nel trasporto urbano in direzione della sostenibilità ambientale e di una più decisa transizione verso le fonti energetiche rinnovabili e la neutralità carbonica.
Tuttavia sarebbe un’imprudente semplificazione pensare di affrontare la questione solo attraverso un cambiamento di paradigma tecnologico dei mezzi di trasporto. Lo evidenziano bene l’United Nations Environment Programme (Unep) e l’Agenzia europea per l’ambiente (Aea) coniando, sin dal 2007, la Strategia ASI: Avoid, Shift, Improve, che individua i tre pilastri della sostenibilità dei trasporti:
- evitare gli spostamenti non necessari e ridurre le percorrenze di quelli inevitabili;
- spostare la domanda di trasporto verso le modalità più efficienti e «green»;
- migliorare le performance energetiche ed ambientali dei veicoli.
In questa ottica le politiche e gli investimenti nazionali ed europei si stanno orientando non solo alla diffusione di veicoli elettrici (eventualmente anche a guida autonoma) alimentati da fonti rinnovabili ma anche ad una riconfigurazione della domanda di mobilità. Questa sarà attuabile incoraggiando nuovi comportamenti di scelta a favore di modi di trasporto più sostenibili (trasporti collettivi, servizi di mobilità condivisi e mobilità dolce) ma anche riducendo il traffico, ovvero diminuendo la necessità di spostamento e la lunghezza dei percorsi. Ciò sarà possibile attraverso una gestione del territorio meno auto-centrica e una progressiva digitalizzazione delle attività e dei servizi per limitare gli spostamenti inutili in città soprattutto negli orari di punta.
Le opportunità delle tecnologie digitali
L’evoluzione tecnologica da sempre gioca un ruolo fondamentale nel delineare la mobilità delle persone e il trasporto delle merci. In genere, parlando di innovazione nei trasporti, si pensa soprattutto ai progressi dei mezzi di trasporto, a cominciare dall’invenzione della ruota e della vela sino ad arrivare alla motorizzazione e, più recentemente, all’automazione. In realtà, anche altre «invenzioni» hanno contribuito a rivoluzionare la mobilità, Pensiamo a ciò che ha rappresentato, per esempio, il container nella logistica del trasporto merci di lunga distanza.
Dalla fine del secondo millennio la rivoluzione tecnologica, trasversale a tutti i settori di attività, si chiama digitalizzazione. Le nuove tecnologie digitali sono in grado di incidere profondamente sia sui comportamenti della domanda sia sulle modalità di pianificazione e gestione dei sistemi di trasporto.
Il primo evidente influsso della digitalizzazione sulla mobilità è dato dalla possibilità di virtualizzare alcune attività, a cominciare da certe categorie di lavoro non manuale sino alla fruizione di numerosi servizi, che prima richiedevano la presenza fisica dell’utente. Anche la commercializzazione delle merci rientra in questo insieme, laddove si pensi a quanto si stiano modificando le nostre abitudini di spesa per effetto del commercio elettronico: l’e-commerce da una parte riduce gli spostamenti delle persone, dall’altra può accrescere e rendere meno efficiente il trasporto delle merci.
Sui comportamenti di mobilità hanno influenza anche i servizi telematici di informazione in tempo reale sulle condizioni del traffico veicolare, sulla disponibilità di servizi di trasporto pubblico o di veicoli a noleggio, la bigliettazione elettronica eventualmente integrata.
D’altro canto la possibilità di mettere in comunicazione fra loro veicoli ed infrastrutture (V2V e V2I), attraverso l’Internet of Things (IoT) può rendere più efficace la gestione dei servizi di trasporto, migliorandone la qualità e quindi l’attrattività.
Last but not least, la diffusione dei dispositivi di telefonia cellulare e delle «scatole nere» a bordo dei veicoli, così come pure i sistemi di rilevamento puntuale dei flussi veicolari e pedonali, rendono disponibile una quantità enorme di dati che facilitano e rendono più efficace la pianificazione degli interventi in favore di una mobilità più sostenibile e il monitoraggio dei loro effetti nel tempo.
Questo nuovo supporto informativo consente di superare i limiti dei metodi tradizionali e di ampliare notevolmente la capacità di analisi e rappresentazione delle dinamiche di uso degli spazi urbani e degli spostamenti individuali.
Strategie europee e iniziative nazionali
I trasporti rappresentano attualmente un quarto delle emissioni di gas serra dell’UE e questo valore continua a crescere con l’aumento della domanda. Secondo l’European Green Deal è necessario tendere, entro il 2050, ad una riduzione del 90% di queste emissioni. Per il raggiungimento di questi ambiziosi obiettivi climatici la Commissione europea (Ce) indica, fra l’altro, un maggior ricorso alle modalità di trasporto più sostenibili, che dovranno essere potenziate, coordinate fra loro e operativamente integrate tramite soluzioni «Mobility as a Service» (MaaS). Questa soluzione è asse portante dell’iniziativa Faro 3 (1) (rendere più sostenibile e sana la mobilità interurbana e urbana) della Strategia europea per una mobilità sostenibile ed intelligente, in cui la Mobilità Intelligente deve essere realizzata creando una connettività senza soluzione di continuità, sicura ed efficiente. Le iniziative Faro 6 (per una mobilità connessa e automatizzata) e Faro 7 (per l’innovazione, l’accesso e lo scambio di dati e l’intelligenza artificiale) sono declinate per sviluppare e convalidare nuove tecnologie e nuovi servizi in un ambiente favorevole e in un quadro normativo agile con finanziamenti dedicati.
Le città svolgono un ruolo centrale nel conseguimento della neutralità climatica al 2050 perché ospitano il 75% della popolazione Ue occupando solo il 4% della sua superficie terrestre, consumano più del 65% dell’energia in Europa e ne emettono più del 70% della CO2.
Nelle città, il coordinamento e l’integrazione dei diversi elementi costituenti il sistema dei trasporti dovrà essere perseguito attraverso i Pums (Piani Urbani di Mobilità Sostenibile), strumenti di pianificazione strategica di lungo termine che dovranno porsi precisi obiettivi di sostenibilità, da essere monitorati nel tempo. I Pums sono stati istituiti nel Pacchetto sulla Mobilità Urbana del 2013 e sono stati ripresi e rafforzati, alla luce degli obiettivi del Green Deal e della Strategia per una Mobilità Sostenibile ed Intelligente, nel Nuovo Quadro per la Mobilità Urbana emanato dalla CE a fine 2021, con l’obiettivo di passare dall’approccio attuale basato sui flussi di traffico a un approccio basato su una maggiore sostenibilità degli spostamenti di persone e merci. Per questo è di fondamentale importanza la digitalizzazione, non solo per rendere possibile e di facile utilizzo un’ampia gamma di servizi, ma anche per aiutare ad acquisire una comprensione precisa dell’utilizzo dello spazio pubblico, per migliorare la gestione del traffico e la regolamentazione dell’accesso dei veicoli alle aree urbane.
Le città europee devono inoltre continuare ad essere i migliori «laboratori viventi» in cui progettare e collaudare soluzioni nuove, e per questo motivo sono al centro di varie iniziative Ue di ricerca e innovazione come la nuova missione Horizon Città intelligenti a impatto climatico zero, avente l’obiettivo di creare almeno 100 di queste Città entro il 2030 per sviluppare e dimostrare nella pratica la transizione verso la neutralità climatica e gettare le basi per consentire a tutte le città di raggiungere questo obiettivo al 2050.
Il Governo italiano si è uniformato alle indicazioni comunitarie, recependone e adottandone direttive e regolamenti. In particolare negli ultimi due anni il ministero delle Infrastrutture e della Mobilità Sostenibili (Mims) ha prodotto diversi documenti scientifici, strategici e programmatici, nonché linee guida e vademecum. Per la mobilità urbana, nel documento programmatico di maggio 2022 relativamente al tema di sviluppo di un nuovo modello di mobilità sostenibile locale, i Pums sono stati inquadrati e potenziati nell’ambito di politiche di semplificazione della governance e razionalizzazione dei finanziamenti, alla luce anche delle difficoltà per la loro redazione e adozione da parte delle città. Nel documento si dà anche molto risalto all’importanza dei dati per l’analisi della mobilità e alla digitalizzazione per lo sviluppo di servizi MaaS per offrire ai cittadini un accesso semplificato a più opzioni di mobilità per soddisfare tutte le esigenze. Questi temi sono affrontati e approfonditi in altri tre documenti ministeriali, relativi alle città metropolitane, alle città a impatto climatico zero e all’Agenda Urbana.
Nel primo documento, viene dato ampio spazio alle azioni concrete per la mobilità intelligente, con il progetto Pnrr «MaaS4Italy», svolto in collaborazione con il ministero della Transizione Digitale, di 57 milioni di euro, che prevede la creazione di una piattaforma nazionale, il supporto alla digitalizzazione degli operatori del Tpl e la realizzazione di progetti pilota MaaS in diverse aree territoriali. Sono sei le città metropolitane già selezionate, altri sette territori verranno scelti nei prossimi mesi per estendere la sperimentazione.
Nel documento strategico sulle città a zero impatto climatico, la digitalizzazione viene vista come strumento essenziale e trasversale per le politiche di decarbonizzazione, non solo per supportare i MaaS, ma prima di tutto per rappresentare in modo preciso i macro-trend di mobilità con i big-data provenienti da Gps, smart card, telefoni cellulari e social media. Vengono evidenziate anche le potenzialità dei gemelli digitali delle città, per simulare scenari di eventi estremi, aumentare la partecipazione dei cittadini grazie alla realtà virtuale ed aumentata con cui visualizzare e condividere esperienze, valutare scelte di pianificazione e ottimizzare la pianificazione energetica complessiva.
Le capacità di migliorare la mobilità urbana attraverso gli strumenti offerti dalla digitalizzazione sono anche al centro della prima area di intervento, «Smarter Mobility», del programma di sperimentazione Smarter Italy, promosso dai ministeri dello Sviluppo Economico, dell’Università e Ricerca, e dal Dipartimento per la Transizione Digitale della Presidenza del Consiglio dei Ministri, citato anche nell’Agenda Urbana nazionale del Mims pubblicata a fine ottobre 2022 per il raggiungimento dell’obiettivo 11 dell’Agenda Onu 2030 – Città e comunità sostenibili. Questo programma, a differenza degli interventi del Mims rivolti a sostenere le amministrazioni locali e le aziende di Tpl, è diretto al mondo delle imprese e della ricerca, attraverso procedure di Partenariato per l’Innovazione, bandite dall’Agenzia per l’Italia Digitale (Agid), ente attuatore del programma. Il primo bando, emesso a maggio scorso, relativo alla sfida «Soluzioni innovative per il supporto alle decisioni con funzioni predittivo/adattative per la Smart Mobility», ha ad oggetto l’affidamento di un servizio di ricerca e innovazione per lo sviluppo, nonché l’acquisto e la messa in esercizio di una piattaforma nazionale per la Smart Mobility, ovvero un’infrastruttura digitale composta da una componente di livello nazionale e da componenti di livello locale che collaborano tra loro, realizzando strumenti di monitoraggio, gestione, simulazione che consentiranno di supportare, verificare e validare le decisioni nel settore delle politiche, delle strategie e degli interventi per la mobilità.
Nel secondo bando, relativo alla sfida «Soluzioni Innovative per il miglioramento della mobilità delle merci» emesso a settembre scorso, la piattaforma innovativa da sviluppare e mettere in esercizio dovrà essere in grado di abilitare lo sviluppo della mobilità urbana sostenibile delle merci, permettendo l’adozione di scelte, strategie, provvedimenti, interventi atti a perseguire la riduzione del numero di mezzi circolanti, a parità di volumi di merci trasportate e l’adozione di soluzioni caratterizzate da una minore impronta ambientale.
Il contributo dell’Enea
L’Enea è un ente pubblico di ricerca italiano, la cui missione è svolgere attività di ricerca e sviluppare soluzioni innovative nei settori dell’energia, dell’ambiente e dello sviluppo economico sostenibile. In questi settori l’Enea fornisce anche servizi avanzati alle imprese, agli Enti Pubblici e ai cittadini. L’Enea conta 11 centri di ricerca in tutta Italia, circa 2.500 dipendenti, laboratori avanzati, strutture sperimentali e ottimi strumenti per la realizzazione di progetti, studi, prove e valutazioni;
Enea, grazie alle competenze maturate nel settore della Mobilità Sostenibile ed alle attività di ricerca in atto, contribuisce al raggiungimento degli obiettivi per una mobilità urbana pulita, accessibile e a basse emissioni di carbonio, affrontando inoltre temi critici come il riscaldamento globale, l’inquinamento atmosferico urbano, la dipendenza di combustibili fossili e la crescita economica sostenibile.
L’elettrificazione del settore dei trasporti è uno degli assi portanti delle nostre attività e in particolare l’integrazione dei veicoli in una rete di energia pulita affidabile, sicura ed efficiente.
L’ambizione in questo campo è sviluppare una suite di migliori strumenti di supporto alle decisioni (Dst) per ottimizzare gli investimenti nelle infrastrutture di ricarica e facilitare un’adozione diffusa e sostenibile di veicoli elettrici nelle aree urbane.
Un recente risultato della nostra attività di ricerca è un Dss per l’elettrificazione ottimale delle reti di autobus urbani. Questo Dss consente di valutare le diverse strategie di elettrificazione e ricarica delle flotte nonché di individuare la disposizione delle stazioni di ricarica in modo conveniente in relazione alla dimensioni della batteria utile all’espletamento del servizio urbano. Il Dss è stato sviluppato nell’ambito di un programma di ricerca nazionale ed è attualmente in fase di sperimentazione.
La messa in campo di politiche e interventi efficaci, di riorientamento delle scelte di mobilità e di elettrificazione delle flotte veicolari non può comunque prescindere da una reale conoscenza dei bisogni e delle abitudini di mobilità, giornalieri e settimanali, delle persone.
Negli ultimi anni diversi studi hanno dimostrato il grande miglioramento della qualità e quantità di informazioni sul traffico e sulla mobilità conseguibile attraverso il monitoraggio anonimo e passivo di persone e veicoli alimentato dai dati raccolti dai sistemi digitali e dai dispositivi di geo-localizzazione.
I nostri attuali sforzi di ricerca sono anche dedicati allo sviluppo di un gemello digitale per simulare scenari di mobilità elettrica passeggeri e merci sul territorio cittadino, tenendo conto della trasformazione della mobilità, come la mobilità condivisa e le flotte di veicoli autonomi. L’applicazione di simulazione include anche scenari di integrazione dei veicoli elettrici con il sistema elettrico e le tecnologie grid edge al fine di studiare e valutare soluzioni da veicolo a rete e di ricarica intelligente.
Lo strumento aiuterà a caratterizzare la domanda di energia dell’e-mobility con un’elevata risoluzione spazio-temporale, a ottimizzare il layout delle infrastrutture di ricarica e gli investimenti nelle infrastrutture di rete e ad ottenere una migliore comprensione degli impatti finanziari e dei benefici sociali.
(1) Strategia per una mobilità sostenibile e intelligente: mettere i trasporti europei sulla buona strada per il futuro (COM(2020) 789, al seguente link)
Maria Lelli, Gaetano Valenti e Maria Pia Valentini; Enea, Laboratorio di «Sistemi e Tecnologie per la Mobilità Sostenibile»
