Tecnologie IoT per il target Hospitality 4.0

Secondo recenti indagini, il 29% dei consumi energetici globali è imputabile agli edifici. Negli ultimi 10 anni il consumo energetico degli hotel è aumentato del 25-30%. L'implementazione della tecnologia IoT nel settore dell'Hospitality permette di ottimizzare le risorse e di realizzare una gestione intelligente dell'intera struttura, mirando sia all’efficientamento energetico sia al benessere degli utenti. In questo articolo le recenti indagini sulle performance energetiche e gli obiettivi del settore declinati in ottica 4.0.

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Indagini sulle performance energetiche delle strutture ricettive

Indagini riferite all’anno 2018 hanno evidenziato come la metà dei consumi globali sia attualmente deputata al settore dei trasporti (21%) e a quello degli edifici (29%), sia residenziali che commerciali. Il settore industriale, da solo, è responsabile di circa l’altra metà dei consumi complessivi. Tuttavia, la percentuale di energia utilizzata negli edifici cresce con più intensità rispetto all’industria o ai trasporti, tanto che si prevede che questa quota potrà arrivare a circa un terzo di quella totale entro il 2040 .

Questa crescita è influenzata significativamente dalle economie in via di sviluppo, dove l’aumento della ricchezza e il miglioramento degli standard di vita spinge le persone a puntare a livelli prestazionali elevati e a ricercare livelli di comfort sempre maggiori.

Tra le principali tipologie di edifici del settore terziario, gli hotel si inseriscono tra le prime cinque sotto-categorie in termini di produzione di consumi energetici. Negli hotel l'energia gioca un ruolo cardine poiché è la seconda categoria di spesa più importante dopo l'occupazione, rappresentando dal 3% al 6% dei costi operativi della struttura e circa il 60% delle emissioni di CO2 dell’edificio [1]. Negli ultimi dieci anni, il consumo di energia negli hotel è aumentato del 25-30% sia per la crescita dell'occupazione sia per i nuovi modi di vivere e consumare. Infatti, gli standard di base aumentano di livello, l'uso di dispositivi elettronici è più intenso e sono presenti più apparecchiature operative.

La stima delle performance energetiche in edifici tanto complessi non è banale. Infatti, i consumi energetici sono influenzati da vari fattori tecnici, architettonici, locali e gestionali, come illustrato in Tabella 1. La variazione di questi fattori e la loro mutua dipendenza possono indurre fluttuazioni significative nel consumo di energia, rendendo estremamente complesso definire e stimare gli obiettivi energetici [2].

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I consumi annuali di energia di una struttura ricettiva possono variare da 200 kWh/m2 ad oltre 1.000 kWh/m2, mentre si stima che i costi annuali di energia per stanza siano compresi tra i 600 e i 2.000 Euro.

Il riscaldamento degli ambienti e l’uso di acqua calda sanitaria rappresentano approssimativamente il 70% del consumo energetico annuale e il 40% dei costi energetici di un hotel aperto tutto l’anno; mentre l’illuminazione contribuisce per circa l’8% dei consumi e per circa il 21% dei costi energetici [3].

Uno dei fattori che ha un alto impatto sul comportamento energetico della struttura è l’attrezzatura tecnologica presente (come evidenziato in Tabella 1). I sistemi BEMS (Building Energy Management Systems) e BAS (Building Automation Systems) hanno l’obiettivo di ottimizzare le risorse e di realizzare una gestione intelligente della struttura nel suo complesso, mirando sia all’efficientamento energetico sia al benessere degli utenti. Queste tecnologie sono deputate al monitoraggio diffuso di tutta la struttura e alla gestione dei vari impianti presenti (da quelli termici a quelli speciali come l’antincendio, fino al controllo degli accessi). In particolare, le logiche che li governano fanno sì che la mole di informazioni provenienti da molteplici zone dell’edificio (stanze, zone comuni, ecc.) e relative a caratteristiche differenti (occupazione, temperatura, ecc.) vengano elaborate in modo combinato per massimizzarne l’utilità e l’efficacia.

Hospitality 4.0: cosa significa?

Questo approccio prettamente tecnologico è in linea con la rivoluzione 4.0 che sta interessando molteplici settori. Con il termine di Hospitality 4.0 si può intendere l’evento di trasformazione digitale delle strutture ricettive attraverso l’inclusione di nuove tecnologie che sono strettamente connesse al mondo dell’Internet of Things (IoT). Il cuore di questo processo consiste nel trasferire decisioni autonome ai sistemi cyber-fisici e alle macchine, che sfruttano i dati provenienti dal network di sensori diffuso nell’edificio [4].

In un sistema tradizionale, ogni impianto opera singolarmente senza alcuna conoscenza dei comportamenti delle altre componenti. In questo modo le informazioni non sono sfruttate appieno, con un impatto negativo sull’efficienza complessiva. Anche le operazioni gestionali, prima fra tutte la manutenzione, avvengono sulla base di programmazioni standard e predeterminate, senza assecondare le reali esigenze della struttura.

Al contrario, una gestione globale dei vari aspetti dell’edificio mediante un’automazione intelligente permette di ottimizzare il workflow delle informazioni e il loro utilizzo. Una peculiarità dei sistemi basati sull’IoT è la capacità di riuscire a elaborare informazioni provenienti da fonti differenti, di correlarle e di fornire in output decisioni o azioni da compiere. Ad esempio, un sistema IoT è in grado di leggere dati relativi all’occupazione e all’illuminazione e di intervenire sull’impianto elettrico a seconda che siano presenti o meno persone nell’ambiente in esame. Allo stesso modo, i dati forniti dagli impianti consentono di valutarne costantemente le condizioni tecniche e di agire preventivamente per minimizzare la possibilità di malfunzionamenti. Inoltre, con questo approccio è possibile intervenire in maniera mirata e puntuale sull’elemento danneggiato o a rischio, riducendo così sia i costi operativi che i tempi di intervento e, di conseguenza, limitando gli eventuali disagi.

Oltre a questi aspetti prettamente tecnici, gli edifici hanno anche il ruolo primario di accogliere le persone e di garantirne il comfort. Questi obiettivi, veri in tutte le realtà, sono particolarmente importanti nelle strutture ricettive. Infatti gli hotel mirano a rendere la permanenza degli ospiti un’esperienza piacevole a 360 gradi, cercando di rispondere alle loro necessità in termini di comfort e benessere. Questo settore sta puntando a raggiungere standard sempre più elevati in riferimento all’esperienza vissuta dai fruitori, garantendo la personalizzazione dei servizi e la customizzazione dei dispositivi di stanza. Infatti le persone sono sempre più abituate a scegliere esattamente il servizio o l’oggetto che risponde ai propri desideri (ad es. musica e intrattenimento). Al contrario, la sistemazione in hotel viene solitamente acquistata e vissuta in modo standard e uniforme. Quindi la possibilità di iper-personalizzare le camere grazie ai dispositivi intelligenti si presenta come una delle principali tendenze per offrire agli ospiti esperienze di altissimo livello.

Gli obiettivi del settore

È evidente che il settore dell’Hospitality, declinato in chiave 4.0, mira a una gestione efficiente dell’energia per ridurre costi e consumi, e a garantire elevatissimi livelli di comfort per gli utenti. Non solo in relazione al benessere termoigrometrico ma anche come esperienza di soggiorno. Target di tale calibro non sono raggiungibili senza l’adozione di sensoristica IoT distribuita capillarmente su tutto l’edificio, in sinergia con le logiche intelligenti gestionali e decisionali.

La realtà Tecnovox per il nuovo target di Hospitality 4.0

Per rispondere a queste esigenze Gruppo Filippetti, in sinergia con la Regione Marche, ha fondato la start up innovativa Tecnovox Smart Digital Building. Questa azienda italiana possiede un rilevante know-how tecnologico nel mercato dell’hospitality e ha sviluppato un set estremamente ampio di soluzioni di automazione.

L’obiettivo di Tecnovox Smart Digital Building è di rendersi promotore della trasformazione smart e digitale dell’edificio hotel. Seguendo un approccio human-centred, Tecnovox SDB offre un sistema mirato a trasformare gli edifici centrandoli sulla persona, cioè progettandoli per consentire agli ospiti di vivere un’esperienza unica attraverso una vasta gamma di servizi personalizzati e consentendo una fluida interazione con l’edificio. Questo target è raggiungibile mediante il concetto di edificio cognitivo. In quest’ottica, gli edifici diventano intelligenti e, avendo cognizione di quello che accade al loro interno grazie alle tecnologie IoT distribuite, si autoregolano per ottimizzare il comfort degli utenti e le performance energetiche. Le strutture devono essere anche sostenibili e rispondere a standard energetici sempre più elevati. È quindi necessario che siano in grado di garantire performance economiche e ambientali costanti nel tempo, riducendo al minimo il fabbisogno energetico e le emissioni di CO2.

In relazione a tali obiettivi l’azienda ha sviluppato TH4: una piattaforma innovativa, aperta e flessibile che combina tecnologie all’avanguardia e un’intelligenza superiore. L’infrastruttura si basa sul protocollo IP come unico standard di comunicazione per la gestione dell’intera struttura ricettiva. Questo approccio permette di fornire agli ospiti l’accesso ai servizi web-based da qualsiasi dispositivo e da qualsiasi zona dell’hotel. L’architettura della piattaforma è aperta e flessibile perché consente facili integrazioni tra i vari sistemi dell’edificio (HVAC, impianto elettrico, controllo degli accessi, impianto di sicurezza, ecc.) e con tecnologie e protocolli di comunicazione di terze parti (ad es. Bacnet, Modbus, ZigBee, enocean, Z-Wave) per garantire possibili evoluzioni future del sistema di gestione.

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La Figura 1 mostra una delle possibili architetture di sistema. TH4 permette di monitorare, controllare e agire sia a livello globale (edificio completo) sia a livello puntuale (livello camera). Il network TCP/IP mette in collegamento i due livelli, consentendo la comunicazione fluida di tutte le informazioni. Inoltre, la connettività TCP/IP permette di delocalizzare una parte della struttura e di controllarla come se fosse fisicamente collegata. Il coordinamento generale è affidato al PMS (Property Management System), un’applicazione software dedicata alle attività di front-office (come check-in, check-out e assegnazione camere) e al sistema centralizzato di supervisione e controllo a cui afferisce anche il BMS.

Uno degli elementi principali del framework a livello stanza è il TH4-Room Controller. Questo modulo si occupa di garantire il massimo livello di comfort per il cliente e il massimo del risparmio energetico per l’hotel, controllando le apparecchiature di stanza mediante logiche programmabili. Il controllore ha il compito di gestire gli accessi e di comunicare in tempo reale le condizioni degli ambienti. Nella sua operatività, TH4-Room Controller è affiancato da moduli accessori slave (cioè di elementi completamente controllati come attuatori o smart hub) che si occupano di eseguire operazioni, attuare comandi o monitorare eventi all’interno della singola stanza. Il modulo è dotato di una serie di input/output totalmente configurabili ed è provvisto di connessione ethernet TCP/IP, connettività Wi-Fi e BLE (Bluetooth Low Energy). Questa caratteristica consente all’ospite di utilizzare il proprio dispositivo mobile come “card” guest, liberandolo dall’uso della scheda magnetica tradizionale.

Grazie all’architettura e alla tecnologia del sistema, ogni stanza si può configurare come una sezione indipendente e autonoma rispetto alla dorsale principale. Questo approccio garantisce il funzionamento locale (cioè delle singole camere) anche in caso di interruzione del servizio di rete. Il sistema provvede alla sincronizzazione in automatico quando la rete è ripristinata, evitando perdite di dati e interruzione dei servizi.

Oltre al livello stanza, il sistema è in grado di gestire anche le aree comuni dell’edificio organizzando sale conferenze e auditorium, gestendo l’accesso di visitatori esterni e controllando i flussi energetici. Tali attività possono essere svolte in autonomia o mediante l’integrazione con sistemi di prenotazione di terze parti, con piattaforme di marketing e con BMS professionali.

Infatti, una peculiarità di TH4 è la capacità di integrarsi facilmente con sistemi e soluzioni di terze parti. Sono possibili integrazioni native, a livello server o stanza con i principali sistemi per il controllo degli accessi e di serrature elettroniche, sia online che offline. In presenza di BMS la piattaforma diventa parte integrante del sistema di controllo dell’edificio trasferendo i dati richiesti ed esponendoli secondo tutti gli standard commerciali (TCP/IP, Bacnet, ecc.). TH4 può comunicare direttamente con i sistemi remoti di controllo della climatizzazione anche senza passare tramite un sistema di supervisione dell’edificio, integrandosi con i maggiori produttori di impianti attraverso protocolli standard a gateway accessori (TCP/IP, Bacnet, Lonworks, etc).

Infine TH4 può essere sfruttato per organizzare le attività di manutenzione, per la gestione delle attrezzature e degli impianti. Tra le varie attività la piattaforma è in grado di gestire i piani di manutenzione, le richieste di intervento, gli ordini di lavoro, i rapporti delle attività giornaliere e il registro delle attività quotidiane.

Una piattaforma aperta, scalabile, intelligente e rivolta ai vari aspetti del contesto alberghiero permette di ottimizzare la gestione dell’edifico per far fronte ai nuovi standard energetici e di comfort.


Riferimenti

[1] C. Vadam, «How to reduce energy consumption in hotels,» Hotels News Now, 22 Aprile 2015. [Online].

[2] C. Vadam, «How to reduce energy consumption in hotels,» Hotels News Now, 22 Aprile 2015. [Online].

[3] HES, «Analysis on energy use by European hotels: online survey and desk research,» Hotel Energy Solutions, 2011.

[4] S. Shamim, S. Cang, H. Yu e Y. Li, «Examining the Feasibilities of Industry 4.0 for the Hospitality Sector with the Lens of Management Practice,» Energies, vol. 10, n. 4, pp. 1-19, 2017.