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From Data to Action with Urban Building Energy Modeling: Tools and Techniques for Energy Self-Sufficiency

01WYTRS

A.A. 2026/27

Course Language

Inglese

Degree programme(s)

Doctorate Research in Urban And Regional Development - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 15
Lecturers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut h.Sem Years teaching
Mutani Guglielmina Professore Associato IIND-07/B 15 0 0 0 0 2
Co-lectures
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Context
SSD CFU Activities Area context
*** N/A *** 3    
Attraverso l’applicazione della Urban Building Energy Modeling (UBEM), questo corso mira a promuovere uno sviluppo urbano sostenibile integrando fonti di energia rinnovabile e strategie di efficienza energetica. Il corso pone l’accento sulla modellazione energetica degli edifici a scala urbana e sugli strumenti analitici per il monitoraggio e la pianificazione di un sistema energetico pulito per città e comunità.
Through the application of Urban Building Energy Modeling (UBEM), this course seeks to promote a urban sustainable development by integrating renewable energy sources and energy efficiency strategies. The course emphasizes the energy modeling of the buildings at urban scale and the analytical tools for monitoring and planning a clean energy system for cities and communities.
Conoscenza di GIS per applicazioni energetiche place-based
Knowledge of GIS for place-based energy applications
Questo corso di dottorato si inserisce nel percorso tematico “Tecnologie, Tecniche e Metodologie per lo Sviluppo Sostenibile” del programma di dottorato in Urban and Regional Development (URD). La comprensione delle complesse dinamiche energetiche urbane è cruciale per la riduzione del consumo di combustibili fossili e delle emissioni associate al settore degli edifici. Attraverso l’uso della Urban Building Energy Modeling (UBEM), il corso mira a promuovere uno sviluppo urbano sostenibile, integrando fonti di energia rinnovabile e misure di efficienza energetica. Il corso si concentra sulla UBEM come strumento efficace per l’analisi degli edifici, considerando le loro specifiche caratteristiche che influenzano i consumi energetici e consentono di sfruttare la produzione di energia da fonti rinnovabili. La condivisione dell’energia all’interno delle Comunità Energetiche Rinnovabili rappresenta un’ulteriore opportunità per migliorare l’autosufficienza energetica di un territorio. Il corso segue un approccio “learning by doing”, che va oltre i concetti teorici offrendo tecniche e strumenti pratici (ad esempio: CitySim, CONTAM, UMEP e QGIS). Le metodologie presentate possono essere utilizzate come strumenti a supporto alle decisioni per verificare l’implementazione di soluzioni energetiche sostenibili nei contesti urbani e regionali. Le principali caratteristiche del corso includono valutazioni place-based su scala territoriale con il supporto dei Sistemi Informativi Geografici (GIS). Verranno presentati diversi approcci di Urban Building Energy Modeling, dalla raccolta dei dati fino alla rappresentazione finale degli scenari orientati alla transizione energetica. L’edificio costituisce l’unità territoriale di riferimento per le analisi di consumo, produzione e autoconsumo energetico. Il corso è articolato in diverse parti, in particolare: -Sfide energetiche: indicatori e indici tecnici, economici, ambientali e sociali; analisi place-based (raccolta e pre-processing di dati open-source: informazioni georeferenziate con shapefile, dati raster e numerici, immagini satellitari) -Urban Building Energy Modeling: approcci process-driven, data-driven (statistici, basati su archetipi, algoritmi di machine learning) e ibridi; esempi e applicazioni -L'influenza del clima locale (in ambito urbano) sui consumi: la forma urbana e canyon urbani, la modellazione dell'isola di calore, la ventilazione naturale degli edifici (attraverso ad esempio: UMEP e CONTAM) -Produzione da fonti energetiche rinnovabili (FER) e Comunità Energetiche Rinnovabili (CER): disponibilità delle risorse, produzione e condivisione dell’energia, strumenti ENEA per le CER (geoCER). Una parte del corso sarà dedicata a esercitazioni pratiche mediante l’utilizzo di strumenti GIS. La valutazione finale sarà basata sulla presentazione di un’esercitazione sviluppata su un caso studio.
This PhD course is part of the thematic path "Technologies, Techniques and Methodologies for Sustainable Development" of the PhD programme in Urban and Regional Development (URD). Understanding the complexities of urban energy dynamics is crucial as it offers a pathway to reducing fossil fuels consumption and associated emissions of building sector. By using Urban Building Energy Modeling (UBEM), this course aims to drive sustainable urban development, by integrating renewable energy sources and energy efficiency measures. This course focuses on UBEM as an effective tool for analyzing buildings with their specific characteristics that influence their consumptions and boost energy production from renewables energy sources (RECs). Energy sharing within Renewable Energy Communities is a further opportunity to improve energy self-sufficiency in a territory. The course is designed to offer a "LEARNING BY DOING" program, which goes beyond theoretical concepts by offering hands-on, practical techniques and tools, such as CitySim, CONTAM, UMEP, and QGIS. The techniques presented can be directly applicable as a decision support tool, enabling to implement sustainable energy solutions in urban and territorial contexts. The main features of this course are place-based assessments on territorial scale with the support of the Geographic Information System. Different Urban Building Energy Modeling will be presented from data collection to the final representation of the scenarios towards clean energy transition. The building is the territorial unit for energy consumption, production and self-consumption analyses. The course is composed of several parts, in particular: - Energy trends and outlook, technical, economic, environmental, social indicators and indexes, place-based analyses (open-source data collection and pre-processing: georeferenced information with shape files, raster and numerical data, satellite images) - Urban Building Energy Modeling: process-driven, data-driven (statistical, archetypes-based, ML algorithms), and hybrid modeling, examples and applications - The influence of local climate conditions on energy consumptions: urban form and urban canyons, Urban Heat Island modeling, natural ventilation effects on Urban Building Energy Modeling (e.g., with the use of UMEP amd CONTAM) - RES production and Renewable Energy Communities (RECs): RES availability, clean energy production and sharing, ENEA tools for RECs (e.g., geoCER). An important part of the course will be dedicated to practical exercises using GIS tools. The exam will be based on the presentation of an exercise carried out on a case study.
In presenza
On site
Presentazione orale
Oral presentation
P.D.2-2 - Giugno
P.D.2-2 - June