Smart thermostat : an accelerator towards a more sustainable society

Given that the climate crisis is one of the biggest challenges humanity is facing nowadays, and that humans increasingly rely on data analysis for problem-solving, the purpose of this work is to understand how data can accelerate the transition towards a sustainable society. In the EU and Italy, the residential and commercial buildings have been identified as one of the main contributors to the climate crisis, since they are responsible for 40% of GHG emissions. This makes them a suitable front for the fight against climate change. In addition to this, the number of buildings equipped with IoT devices, especially smart thermostats, is growing. Consequently, the amount of data generated by them is growing. This represents an opportunity to get a better insight into the characteristics of the buildings and occupants' behavior. In the literature, several authors proposed ways how to make use of the smart thermostat data, but they have not verified whether this can create value for society. Therefore, this dissertation is focusing on understanding if and how smart thermostat data can accelerate the transition towards a more sustainable society while creating value for all stakeholders. The focus of the dissertation is on the improvement of the thermal characteristics of residential buildings. Once all the pain points with the current building renovation journey were known, a solution leveraging smart thermostat data and a corresponding business model was proposed. Then this solution is tested through several scenario analyses where different stakeholders have different roles. The results proved that a smart thermostat can accelerate the transition towards a more sustainable society because of the possibility to target the weakest members of society. In this way, climate change mitigation, productivity increase, health benefits, and noise reduction benefits can be the highest. From the financial perspective, it was demonstrated that the overall society is better off, and motivated to participate in the scheme, when the government acts as an investor compared to the current initiatives (Eco Bonus and white certificates) and scenario with third party investors (ESCO scenario).

Tenuto conto che l’emergenza climatica è, ad oggi, una delle più grandi sfide dell’umanità, congiuntamente al fatto che l’uomo fa sempre più affidamento sull’analisi dei dati nella risoluzione di problemi, l’obiettivo di questo lavoro è comprendere come i dati possano accelerare la transizione verso una società sostenibile. In Italia e negli altri Paesi dell’Unione Europe, gli edifici residenziali e commerciali sono ritenuti uno dei maggiori responsabili della crisi climatica, causa di circa il 40% di emissioni GHG. Ciò li rende un soggetto ideale per la battaglia contro il cambiamento climatico. Inoltre, il numero di edifici equipaggiati di dispositivi IoT, in particolare termostati intelligenti, è in aumento, e di conseguenze, la quantità di dati generata da essi. Tale aspetto rappresenta un’opportunità per ottenere una maggior comprensione delle specifiche degli edifici e delle abitudini degli occupanti. Nella letteratura, diversi autori hanno proposto soluzioni sull’utilizzo dei dati provenienti dai termostati intelligenti, senza però verificare se ciò creasse valore per la società. Pertanto, questo lavoro si focalizza sul comprendere se e come i dati provenienti da tali termostati possa accelerare la transizione verso una società più sostenibile, creando al tempo stesso valore per tutti gli stakeholders coinvolti. Il focus di questo operato è il miglioramento delle caratteristiche termiche degli edifici residenziali. Una volta evidenziati i principali punti critici nel processo di ammodernamento degli edifici esistenti, è stata proposta una soluzione che si basa sui dati provenienti dai termostati intelligenti e il corrispettivo business model. Successivamente, tale soluzione è stata testata attraverso un’analisi di scenari possibili, coinvolgendo diversi stakeholders, con ruoli differenti. I risultati hanno dimostrato che un termostato intelligente possa accelerare la transizione verso una società più sostenibile grazie alla possibilità di targettizzare i membri più deboli della società. In questo modo, l’attenuazione del fenomeno del cambiamento climatico, l’aumento della produttività, i benefici per la salute e per la riduzione di rumore possono essere i maggiori ottenibili. Da un punto di vista finanziario, è stato dimostrato che l’intera società sia giovata da questa soluzione e motivata a partecipare, nel caso in cui il governo operi da investitore rispetto alle iniziative attuali e allo scenario con investitori esterni.