Optimizing Digital Twin for Net-Zero Retrofitting for UK Existing Building Stock

Gli edifici in cui viviamo e lavoriamo sono una parte massiccia del problema climatico. Nel Regno Unito, l'ambiente costruito è responsabile di quasi un quarto delle emissioni di carbonio del paese. La sfida è che la maggior parte degli edifici che si prevede saranno in piedi nel 2050 è già stata costruita. Ciò significa che il percorso verso un futuro più pulito non dipende dalla costruzione di nuove strutture perfette, ma dal sistemare quelle vecchie. Il modo tradizionale di aggiornare questi edifici — spesso chiamato "retrofitting" (riqualificazione) — consiste solitamente nell'aggiungere isolamento o nel sostituire i sistemi di riscaldamento sulla base di piani statici. Tuttavia, questi metodi spesso non riescono a prevedere come un edificio funzionerà realmente una volta che le persone vi abitano, portando a un divario tra il risparmio energetico promesso sulla carta e la realtà sul campo. Per colmare questo divario, i ricercatori stanno studiando uno strumento chiamato "digital twin" (gemello digitale). Pensate al gemello digitale come a una copia virtuale, viva e pulsante, di un edificio fisico. A differenza di una semplice planimetria, questa versione digitale è collegata a dati in tempo reale, permettendole di simulare come l'edificio reagisce al meteo, come le persone lo utilizzano e come i suoi sistemi energetici funzionano nel tempo. Offre un modo per testare diversi aggiornamenti in uno spazio virtuale prima di spendere denaro per modifiche fisiche, promettendo una via più intelligente ed efficiente verso le emissioni nette zero.

Un team di ricercatori dell'Università di Lincoln e dell'Università di Westminster si è posto l'obiettivo di vedere se questa tecnologia potesse effettivamente risolvere la crisi del retrofitting nel Regno Unito. Non erano interessati solo alla teoria dei gemelli digitali, ma alla realtà pratica del loro utilizzo su migliaia di edifici esistenti in tutto il paese. Per scoprirlo, hanno intervistato 383 professionisti che lavorano nel settore, tra cui architetti, ingegneri, appaltatori e funzionari politici. Queste sono le persone responsabili della progettazione, della costruzione e della gestione degli aggiornamenti. I ricercatori hanno chiesto loro riguardo ai loro metodi attuali, alla loro familiarità con la tecnologia del gemello digitale e a cosa ostacolasse il suo utilizzo. L'obiettivo era andare oltre l'entusiasmo mediatico e comprendere le reali barriere che impediscono a questi potenti strumenti di essere utilizzati per decarbonizzare il patrimonio edilizio nazionale.

I risultati hanno delineato il ritratto di un settore che ne comprende il potenziale ma fatica a compiere il primo passo. I professionisti intervistati concordavano generalmente sul fatto che i gemelli digitali potessero essere incredibilmente utili. Riconoscevano che i dati in tempo reale e la capacità di monitorare le prestazioni dopo una ristrutturazione sono cruciali per colmare il divario tra il risparmio energetico previsto e quello effettivo. Infatti, gli intervistati hanno valutato molto alta l'importanza dell'integrazione dei dati in tempo reale. Tuttavia, quando interrogati sulla propria esperienza con la tecnologia, il quadro cambiava. La maggior parte si è descritta come solo leggermente o moderatamente familiare con i gemelli digitali. Sebbene fossero in grado di parlare del concetto, pochissimi li avevano effettivamente utilizzati in un progetto reale. Lo studio ha rilevato che la tecnologia è attualmente alle prime armi nel settore del retrofitting, con un'adozione limitata soprattutto a progetti pilota o discussioni teoriche piuttosto che alla pratica quotidiana.

Forse il dato più sorprendente è stato che la semplice conoscenza della tecnologia non garantisce che qualcuno la utilizzerà. I ricercatori hanno analizzato i dati per vedere se la familiarità di una persona con i gemelli digitali, la sua fiducia nelle proprie competenze digitali o la sua convinzione nei finanziamenti governativi potessero predire se avrebbe adottato un nuovo framework basato su tale tecnologia. La risposta è stata no. Nessuno di questi fattori individuali era abbastanza forte da predire l'adozione da solo. Ciò suggerisce che il problema non è la mancanza di consapevolezza o di volontà individuale. Al contrario, la barriera è sistemica. Il settore non sta aspettando che un singolo individuo diventi un esperto; sta aspettando che l'intero sistema cambi. I professionisti hanno identificato che gli ostacoli reali sono strutturali: l'incapacità di diversi sistemi software di comunicare tra loro, la mancanza di modi standardizzati per condividere i dati e l'insufficienza di fondi per sostenere la transizione.

L'indagine ha evidenziato cinque aree specifiche che il settore ritiene debbano essere affrontate per far funzionare i gemelli digitali. La priorità menzionata più frequentemente è stata l'interoperabilità dei dati, ovvero la capacità di diversi programmi informatici e database di scambiare informazioni senza problemi. Senza di essa, un gemello digitale non può funzionare perché non può raccogliere i dati necessari da sensori, modelli di progettazione o bollette energetiche. La seconda e la terza priorità sono state la necessità di framework standardizzati e una migliore financiación o incentivi finanziari. I professionisti hanno percepito che le attuali politiche governative, pur essendo ben intenzionate, sono implementate in modo carente, lasciandoli senza le regole chiare o le reti di sicurezza finanziarie necessarie per investire in nuovi strumenti digitali. La quarta e la quinta priorità sono state la collaborazione tra diversi settori e lo sviluppo di programmi di formazione per riqualificare la forza lavoro.

Sulla base di queste scoperte, i ricercatori hanno proposto un nuovo framework per guidare la transizione del Regno Unito. Questo approccio non riguarda solo l'installazione di un software; è una strategia in quattro parti che tratta il problema come un sistema globale. Il primo pilastro si concentra sulla costruzione di un ecosistema nazionale di dati dove tutti i diversi strumenti digitali possano parlare la stessa lingua. Il secondo pilastro richiede un pacchetto di politiche coerenti che leghi i finanziamenti governativi all'uso di questi strumenti digitali, garantendo che il supporto finanziario sia disponibile solo quando i progetti soddisfano specifici standard di dati. Il terzo pilastro enfatizza il rafforzamento delle capacità, il che significa che le università e gli ordini professionali devono formare la prossima generazione di architetti e ingegneri affinché siano esperti nella modellazione digitale e nell'analisi dei dati. L'ultimo pilastro è la governance collaborativa, che suggerisce la creazione di alleanze tra governo, industria e accademia per condividere conoscenze e testare nuove idee in contesti reali.

Lo studio conclude che la tecnologia per ottimizzare il patrimonio edilizio del Regno Unito esiste, ma è attualmente bloccata in un ciclo di consapevolezza senza azione. I professionisti sono pronti ad andare avanti, ma hanno bisogno di un ambiente di supporto che rimuova gli ostacoli tecnici e finanziari. I ricercatori sostengono che la strada verso le emissioni nette zero non è una questione di aspettare che la tecnologia diventi perfetta, ma di costruire l'ecosistema che permetta di utilizzarla efficacemente. Concentrandosi sugli standard dei dati, su una politica coerente, sulla formazione della forza lavoro e sulla collaborazione, il Regno Unito può trasformare il suo vecchio patrimonio edilizio da un passivo in termini di carbonio a un modello di efficienza. Il viaggio da un edificio statico e inefficiente a un asset dinamico a emissioni zero richiede più di un nuovo strumento; richiede un nuovo modo di lavorare insieme.