Si parla molto di efficienza energetica, dei programmi e delle tecnologie che possono contribuire ad aumentarla. Uno dei passaggi rilevanti in questo tipo di processi è quello della misura e del monitoraggio, sia “prima” che “dopo” la cura: si tratta di capire qual è il reale livello di inefficienza di un dato impianto e, dopo eventuali interventi, di valutare i vantaggi conseguiti.
Prendiamo il caso della dispersione energetica negli edifici. I controlli tradizionali, gli audit energetici, di solito comportano l’invio di un incaricato nell’edificio da monitorare per eseguire, con un dispositivo portatile di termo-imaging la scansione manuale e la registrazione delle perdite. È un procedimento che però può essere lungo e poco …. efficiente. Così, un professore di ingegneria meccanica del MIT di Boston, Sanjay Sarma, ha pensato a dei sistemi alternativi e nel 2009 ha avuto un’idea.
In realtà l’idea l’ha presa pari pari dall’esempio di Google Map: vedendo le autovetture che dal 2007 Google ha sguinzagliato nelle strade di tutto il mondo con le telecamere installate sul tetto per fotografare vie, piazze, palazzi e tutto ciò che determina i paesaggi urbani e non, l’ingegnere del MIT ha pensato che si potesse fare qualcosa di analogo per “fotografare” l’efficienza energetica di abitazioni, uffici e stabilimenti.
La cosa però non era così semplice. C’era anzitutto il problema dei costi elevati – migliaia di dollari – delle termocamere e della qualità delle stesse, per garantire rilevazioni affidabili. Poi, nel 2011, uno studente di dottorato presso il Field Intelligence Lab, Long Phan, ha prodotto un’innovazione fondamentali che ha permesso di avere telecamere low-cost (all’incirca mille dollari) in grado di ottenere immagini termiche ad alta risoluzione. A ciò si aggiungeva la possibilità di gestire le termo-immagini utilizzando un algoritmo chiamato Kinetic Super Resolution – co-inventato da Sarma e da Jonathan Jesneck che stava svolgendo un postdoc sempre al MIT – che riusciva a combinare computazionalmente molte immagini prese in bassa risoluzione con una economica telecamera a infrarossi, per arrivare a generare un’immagine composta ad alta risoluzione.
Ce n’era a sufficienza per buttarsi nell’avventura di fondare una start-up e così Sarma, Phan e Jesneck hanno lanciato la Essess per sviluppare ulteriormente la loro tecnologia e offrire un servizio che promette a chi lo utilizza di migliorare l’efficienza energetica degli edifici con interessanti prospettive di risparmio. Dal suo avvio, nel 2011, la Essess ha mappato in diverse città degli Stati Uniti più di 4 milioni di case e di edifici ad usi commerciali, militari e di ricerca. La giovane società schiera una flotta di vetture con montate sul tetto dei rilevatori di termo-immagini che permettono di ottenere le mappe di calore di migliaia di edifici all’ora, rilevando le perdite da finestre, porte, pareti e fondamenta.
L’apparecchiatura Essess ha le dimensioni di un grande zaino e comprende diverse telecamere radiometriche a diverse gamme di frequenza negli infrarossi. Queste telecamere leggono le “firme” del calore, mentre un sistema LiDAR (una tecnica di rilevamento basata sul laser) cattura immagini 3D per discernere le facciate degli edifici dall’ambiente circostante; un sistema di controllo a bordo delle vetture utilizza uno speciale software per monitorare il percorso e gestire le apparecchiature.
Sul lato del software, un programma di computer vision e degli algoritmi di auto-apprendimento mettono insieme le immagini, estraggono le caratteristiche interessanti e filtrano gli oggetti dello sfondo. In una notte, le auto possono generare più di 3 Terabyte (migliaia di miliardi di byte) di dati, che vengono scaricati su un sistema di bordo ed elaborati presso la sede di Boston dell’azienda.
Combinando queste mappe di calore con vari sistemi di analisi, la Essess può inviare ai clienti le immagini termiche delle loro case insieme alle informazioni sulle correzioni che potrebbero offrire il massimo ritorno degli investimenti. Collabora inoltre con le utilities e le società di servizi ma anche con il Dipartimento della Difesa statunitense per identificare gli sprechi energetici nelle loro basi; come pure con le scuole, i comuni, gli impianti industriali e i centri commerciali.
Un vero e proprio Thermal Analytics Program, grazie al quale in particolare le utility possono individuare meglio i clienti per le campagne di marketing per l’efficienza energetica e per altri programmi di sensibilizzazione ambientale.
Giunto alla sua terza start-up, Sarma è fattivamente impegnato in un’azione di miglioramento continuo. C’è il problema della delicatezza delle telecamere a raggi infrarossi che, essendo lasciate all’aperto durante la notte ed essendo sottoposte a sbalzi di temperatura, vibrazioni e altri disturbi necessitano una calibrazione giornaliera. Un costante aggiustamento va eseguito anche al sistema GPS, che richiede un software piuttosto sofisticato.
Sono tutti perfezionamenti che vedono strettamente collegati l’hardware e il software. Questo è l’aspetto forse più sorprendente e stimolante, che ha colpito lo stesso Sarma che ha dichiarato: «Questa è veramente meccatronica: un piccolo cambiamento nell’hardware può avere effetti profondi sul software. Potremmo, ad esempio, dire: cambiamo il ritmo dei frame delle telecamere per catturare più dati; ma questo cambierà tutto il resto del software. Si tratta allora di imparare a pensare al sistema nel suo insieme e di non stancarsi di affinare costantemente la tecnologia, arrivando alla terza e alla quarta iterazione per avvicinarsi sempre più al mondo reale. La realtà è il cliente più difficile da servire; ma questo è il bello dell’ingegneria».