Trasformare edifici a emissioni quasi zero sarà la sfida dei prossimi anni. Un processo lungo e complicato che non potrà essere realizzato senza un chiaro piano di ristrutturazioni a lungo termine da parte degli Stati membri.
Non è più un’opzione, se consideriamo che in Europa, come anche a livello globale, il consumo energetico primario degli edifici è ormai quasi il 40% del totale ed è causa del 30% delle emissioni.
Per avere un quadro delle possibili opzioni e delle buone pratiche in questo ambito la IEA SHC Task 66 Solar Energy Buildings sta raccogliendo e analizzando le caratteristiche progettuali di 126 edifici alimentati a energia solare in 17 paesi, esempi di successo per soddisfare riscaldamento, raffrescamento, consumi di energia elettricità, anche con l’ausilio di stoccaggi energetici.
Il gruppo di lavoro, che non vede la presenza italiana, se non marginale, sta valutando le tecnologie e le soluzioni di sistema utilizzate in questo ampio numero di edifici, provando a classificare i vari esempi secondo aspetti tecnico-economici (indicatori di prestazione KPI) e fornendo delle linee guida per la realizzazione di edifici solari. La maggior parte sono nuovi edifici residenziali o a uso misto, mentre il 12% è ristrutturato.
I singoli progetti differiscono per quanta riguarda la tipologia di generazione, stoccaggio e distribuzione dell’energia, e per il loro fabbisogno di riscaldamento (HDD – Heating Degree Days), legato alle diverse fasce climatiche.
Gli edifici esaminati sono caratterizzati da un ampio uso di tecnologie solari: l’82% utilizza il fotovoltaico, il 53% il solare termico, il 2% i collettori PVT (fototermici).
C’è anche una certa varietà nelle tecnologie di accumulo applicate a questi edifici: batterie (17%), batterie mobili (mobilità elettrica) (8%), accumulo termico (44%), accumulo di ghiaccio (2%) e attivazione della massa termica (10%). Il 23% degli edifici è collegato a una rete di teleriscaldamento.
Molti edifici fanno uso di pompe di calore elettriche, soprattutto aria-acqua e geotermiche. Tra le tecnologie sono incluse quelle che riguardano la combustione di biomasse (19%).
L’austriaco Thomas Ramschak di AEE INTEC aveva presentato i risultati intermedi di questa vasta valutazione di edifici solari durante un workshop in autunno a Kassel, in Germania e nella prima metà del 2023, con la Task 66, pubblicherà i risultati in un report.
Rapporto che collegherà le singole tecnologie del portafoglio tecnologico alle soluzioni per edifici a energia solare economicamente ed ecologicamente fattibili per le diverse tipologia di edifici e climi. La IEA SHC Task 66 sarà attiva fino a giugno 2024.
Tra alcuni esempi da segnalare c’è quello del municipio nella città tedesca di Offenbach: 100 collettori PVT con una superficie totale di circa 200 m2 vanno ad alimentare una pompa di calore da 51,2 kW con la generazione di elettricità e calore.
Il sistema è collegato a una rete di teleriscaldamento e fornisce sia il riscaldamento che il raffrescamento per l’edificio. Sul retro dei pannelli c’è uno speciale scambiatore di calore aria-glicole con una superficie di 18 m2 che garantisce uno scambio termico ottimale con l’aria, utilizzando al tempo stesso il calore residuo del modulo fotovoltaico, che servirà anche per il raffrescamento estivo.
Secondo l’azienda produttrice dei collettori PVT, la Consolar, la dimensione del sistema a pompa di calore-PVT dovrebbe essere selezionata in modo tale da poter coprire l’80% del fabbisogno massimo richiesto di riscaldamento. Secondo i tecnici dell’azienda l’area del tetto necessaria in metri quadrati può essere stimata moltiplicando la potenza in kilowatt di una pompa di calore monostadio per 4 e la potenza in kilowatt della pompa di calore multistadio o inverter per 3,3.
Per suddividere i costi di investimento su un periodo più lungo, ma per ridurre le emissioni il più rapidamente possibile, viene suggerita la ristrutturazione degli edifici esistenti in due fasi. Nella prima, l’impianto energetico viene rinnovato e dotato di pompa di calore, collettori PVT e caldaia a gas per i picchi di consumo; nella seconda ci sarà la vera e propria riqualificazione energetica, riducendo il fabbisogno di calore dell’edificio, così che la caldaia a gas non sarà più necessaria o utilizzata in misura molto limitata.
All’origine della Task 66, nel luglio del 2021, Harald Drück, il direttore del centro di ricerca e sviluppo e il gruppo di lavoro Smart City Concepts presso l’Istituto di Energetica, Termotecnologia e Accumulo di Energia dell’Università tedesca di Stoccarda – IGTE, spiegava che “in genere i sistemi solari combinati installati negli edifici residenziali nell’Europa centrale soddisfano dal 20 al 30% della domanda di acqua calda e riscaldamento degli ambienti domestici”.
“Tuttavia – chiariva – dobbiamo puntare a frazioni solari molto più elevate: almeno l’85% della domanda di calore, il 100% della domanda di raffrescamento e un minimo del 60% della produzione di elettricità, chiaramente in base alle condizioni climatiche dell’Europa centrale”.
Drück, che sta guidando il progetto triennale della Task 66, aperto a ricercatori e professionisti che lavorano in tutti i campi collegati all’architettura solare, sottolineando come ancora siano troppo pochi gli edifici solari in Europa, aveva indicato tre obiettivi di lavoro (vedi Progettare edifici alimentati ad energia solare, un programma di ricerca dove l’Italia non c’è):
- Sviluppare una fornitura energetica ottimizzata, integrata e interattiva sulla rete che utilizza sistemi di controllo intelligenti per soddisfare la domanda di riscaldamento, raffreddamento, elettricità e veicoli elettrici.
- Creare un portafoglio di sistemi e componenti (incluse ad esempio pompe di calore) per la fornitura residenziale, tenendo conto delle soluzioni esistenti con il potenziale locale per un’implementazione di successo ed economicamente fattibile.
- Sfruttare le sinergie tra le tecnologie del portafoglio e migliorare l’interazione tra produzione, stoccaggio e consumo di energia locale a livello di edificio e distretto per ridurre al minimo le emissioni.
In poche parole, va sviluppato e diffuso uno standard edilizio incentrato sulle tecnologie solari come fonte di energia per riscaldamento, raffrescamento e generazione elettrica: un approccio che dovrà diventare la norma nella progettazione di sistemi energetici residenziali.
