La rapida urbanizzazione è uno dei fattori che contribuiscono al surriscaldamento del Pianeta e la Cina è un caso esemplare.
Dal 1985 al 2019 il colosso asiatico ha registrato un aumento del suo tasso di urbanizzazione dal 23 al 60% e la superficie edificata è passata da 10.000 a quasi 60.000 chilometri quadrati, con oltre 3.500 nuove zone di sviluppo urbano, attualmente in fase di pianificazione o in costruzione in tutto il Paese.
Una metodologia di pianificazione energetica integrata
Una soluzione a questo processo è stata proposta dal Rocky Mountain Institute (RMI), che ha elaborato una metodologia innovativa per la costruzione, il funzionamento e la gestione del sistema energetico urbano e delle tabelle di marcia per contribuire alla diffusione di uno sviluppo urbano a zero emissioni di carbonio.
Il report “Zero-carbon targeted integrated energy planning: An Innovative District-Level Pathway to Support Carbon Neutrality by 2060” (allegato in fondo) curato da RMI, esplora il concetto della Pianificazione Energetica Integrata o IEP.
Il contesto del report fa appunto riferimento all’obiettivo strategico cinese di raggiungere il picco delle emissioni di CO2 entro il 2030 e la neutralità del carbonio entro il 2060.
Già 59 città cinesi si sono impegnate a raggiungere il picco delle loro emissioni entro il 2025. Man mano che le città entrano nell’era del “post-picco”, l’obiettivo della neutralità del carbonio diventerà la prossima direzione da perseguire. Come abbiamo già scritto, se la Cina azzererà le sue emissioni entro il 2060, potrebbe abbassare di 0,2-0,3 gradi centigradi le proiezioni sull’aumento della temperatura globale a fine secolo.
Il concetto di IEP è emerso negli ultimi anni per facilitare lo sviluppo a basse emissioni di carbonio di nuove città e distretti. Sulla base di questo processo, RMI ha sviluppato una versione aggiornata: IEP mirato a zero emissioni di carbonio.
Alcune prime applicazioni in Cina
Questo nuovo approccio alla pianificazione è stato già applicato in alcuni distretti. Il caso di Ningbo Meishan Near-Zero Carbon Zone (pdf) annuncia che entro il 2030 nella sola area la potenza elettrica installata raggiungerà i 600 MW per il fotovoltaico e 419 MW per l’eolico.
La quota di energia rinnovabile arriverà a coprire il 73% nel consumo di energia primaria e l’energia rinnovabile contribuirà per il 98% al consumo totale di energia. Entro il 2050, l’energia rinnovabile rappresenterà poi il 108% del consumo di energia primaria e il 111% del consumo totale di energia del distretto.
Altro esempio è quello di Beijing Future Science City dove si stima che entro il 2035 la popolazione aumenterà di 1,2 volte rispetto al 2020; qui la quota di energia rinnovabile aumenterà del 20%, ma le emissioni totali di CO2 e il consumo energetico pro-capite saranno mantenuti ai livelli 2020. Nel lungo termine, l’area si adopererà a raggiungere l’obiettivo di zero emissioni di carbonio.
In cosa consiste la IEP?
Rispetto alla tradizionale pianificazione energetica, questo nuovo modello sposta l’attenzione dal lato dell’offerta a quello della domanda e si concentra su tre principali settori urbani che consumano energia: edifici, trasporti e industria.
Il modello vuole costruire un sistema energetico urbano efficiente, ottimizzando l’allocazione dell’energia, migliorando l’efficienza energetica e utilizzando le rinnovabile per evitare la sovrapposizione, l’allocazione errata e quella in eccesso delle risorse energetiche, che potrebbero aiutare a ridurre i costi di investimento e di funzionamento del sistema.
Il modello IEP che punta a società a zero-carbonio si basa su alcuni indicatori: intensità del consumo energetico e delle emissioni di carbonio, tassi di mobilità verde, utilizzo del calore residuo, elettrificazione e risparmio energetico e proporzione elevata di energia rinnovabile. E poi dalla disposizione degli spazi, come l’ubicazione delle stazioni energetiche, oltre che dai principali percorsi dei gasdotti pertinenti.
Il modello energetico urbano generato da IEP viene definito sulla base delle condizioni macro-socioeconomiche (popolazione, PIL e politica relativa ai temi energetici) e delle risorse energetiche (solare, idroelettrica, eolica, calore disperso, idrogeno, biomassa, geotermica).
Inoltre, giocano un ruolo chiave, l’equilibrio tra offerta e domanda dei vari tipi di energia per trasporti, edilizia e industria e i potenziali parametri di ottimizzazione.
Nello scenario a zero emissioni di carbonio, l’intensità del consumo di energia e delle emissioni dovrebbero essere basate sui più elevati standard energetici, tenendo conto delle nuove tecnologie e delle fonti rinnovabili.
Nel grafico uno schema della IEP contrapposto al modello di pianificazione tradizionale (clicca per ingrandire).
Tra i punti di debolezza di questa metodologia, il report riconosce che, ad oggi, la IEP non è ufficialmente riconosciuta nella pianificazione territoriale in Cina, pertanto, non esiste una definizione né requisiti standard. Quindi, al momento, il contenuto e la qualità della IEP potrebbero differire molto tra un progetto e l’altro.
Inoltre, i professionisti IEP attualmente non hanno qualifiche specifiche e i processi sono per lo più intrapresi da istituti di design, di ricerca scientifica e università nel campo della pianificazione urbana, progettazione architettonica ed energia.
Quindi, la IEP sotto forma di progetti di ricerca o consulenza è limitata dalla mancanza di coordinamento generale tra le diverse parti interessate nei settori della costruzione di infrastrutture, utenti di energia industriale, utenti di energia in edilizia, strutture di trasporto, fornitura di energia e applicazioni di energia rinnovabile.
Le tabelle di marcia che il report propone per la messa in campo di IEP mirate a zero emissioni di carbonio sono di tre categorie in relazione alla dimensione degli oggetti di analisi.
Infatti, per i cluster di edifici, i contenuti dell’IEP devono analizzare le risorse locali disponibili e stabilire obiettivi di miglioramento dell’efficienza degli edifici e adottare parametri di riferimento per l’efficienza energetica o massimali di consumo energetico.
Inoltre, è indispensabile simulare il consumo energetico degli edifici ed integrare gli impianti fotovoltaici determinando la posizione e la potenza degli stessi, in base alle superfici disponibili, alla fonte di investimento solare, alla scala operativa e all’efficienza dell’impianto.
È altresì necessario condurre analisi tecniche delle tecnologie di energia rinnovabile (come le pompe di calore geotermiche e idriche), studi di fattibilità di varie soluzioni di sistemi energetici degli edifici e stabilire linee guida per la costruzione di edifici verdi.
Una pianificazione per quartieri e per distretti
Per i blocchi di edifici (aree da 1 a 10 kmq), l’IEP deve analizzare la disponibilità delle risorse energetiche locali, stabilire obiettivi relativi al consumo di energia e alle emissioni di carbonio per i sistemi energetici urbani e compilare studi di fattibilità, analisi tecniche ed economiche.
La selezione di soluzioni energetiche, l’analisi delle condizioni operative dei sistemi energetici e la fornitura di un’analisi dell’impatto ambientale dei sistemi energetici sono altri elementi richiesti dal modello IEP per i blocchi.
Invece, per i distretti (da 10 a 300 kmq), l’IEP deve analizzare i principali indicatori normativi su consumo di energia, emissioni e intensità di carbonio.
Inoltre, deve analizzare la pianificazione industriale, dei trasporti e degli edifici, incluso l’energia rinnovabile disponibile a livello locale, il calore di scarto e il raffreddamento dei rifiuti.
Il modello dovrebbe prevedere la domanda di energia a medio e lungo termine e stabilire sistemi di gestione energetica urbana e includendo la pianificazione, implementazione, controlli e correzioni per garantire un miglioramento continuo.
Infine, attraverso la creazione di tabelle di marcia per lo sviluppo del risparmio energetico nei tre settori coinvolti con un’analisi economica della IEP sarà possibile chiarire i benefici e i periodi di ammortamento di una simile pianificazione innovativa.
- Lo studio RMI (per scaricare il documento occorre registrarsi al sito)
