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Progettare edifici alimentati ad energia solare, un programma di ricerca dove l’Italia non c’è

Un nuovo progetto internazionale della IEA Solar Heating and Cooling. Tre anni di lavoro su come ottenere la quasi totalità dell'energia per il funzionamento degli edifici utilizzando solare termico e fotovoltaico. E nessun importante attore italiano fa parte della Task.

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In Europa gli edifici sono responsabili del 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2. Quote simili valgono anche per l’Italia. E tanta energia è incorporata anche nei materiali di costruzione dell’edificio.

Da questo approccio parte l’idea del programma IEA Solar Heating and Cooling (IEA-SHC) che lancerà a luglio una nuova piattaforma di ricerca globale chiamata Task 66 – Solar Energy Buildings – Integrated solar energy supply concepts for climate-neutral buildings and communities for the “City of the Future.

Secondo i partecipanti della Task, una significativa riduzione della domanda di energia fossile degli edifici può essere ottenuta utilizzando l’energia solare termica e fotovoltaica.

Numerosi progetti di ricerca hanno dimostrato che sono fattibili frazioni solari anche del 100% del fabbisogno di elettricità e calore per i singoli edifici (principalmente case unifamiliari).

Tuttavia, questi esempi non si sono ancora rivelati competitivi a livello economico rispetto alle forniture convezionali di energia.

Il compito proposto del gruppo di ricerca della IEA-SHC si concentrerà quindi molto sullo sviluppo di aspetti economici di approvvigionamento energetico con elevate frazioni solari per edifici unifamiliari, residenziali a più piani e blocchi o quartieri cittadini, come anche per i nuovi edifici e per la ristrutturazione di edifici esistenti.

Una componente centrale del progetto sarà l’interazione tra le infrastrutture di rete (elettricità e calore) nell’ottica di una cosiddetta “flessibilità bidirezionale”.

In sintesi i ricercatori intendono sviluppare e diffondere uno standard edilizio incentrato sull’energia solare come principale fonte di energia per riscaldamento, raffrescamento e generazione elettrica. Un approccio che però deve ancora diventare la norma nella progettazione di sistemi energetici residenziali.

Lo ha spiegato in un recente seminario Harald Drück (nella foto), che dirige il 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.

Drück guiderà il progetto triennale Task 66 – Solar Energy Buildings, che durerà fino a luglio 2024 e sarà aperto a ricercatori e professionisti che lavorano in tutti i campi collegati all’architettura solare.

“In genere i sistemi solari combinati installati negli edifici residenziali nell’Europa centrale – ha detto Drück – soddisfano dal 20 al 30% della domanda di acqua calda e riscaldamento degli ambienti domestici. Tuttavia, 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”.

Poiché gli obiettivi della più o meno elevata frazione solare dipenderanno dai modelli climatici locali, le specifiche fornite dal progetto saranno, ovviamente, definite solo per quelle regioni rappresentate dai partecipanti al gruppo di ricerca. E in queste non c’è l’Italia, o almeno non ci sono rappresentanti di grandi centro di ricerca o agenzie energetiche del nostro paese, con un’unica eccezione.

I responsabili del progetto ci hanno infatti confermato che tra i partecipanti c’è un solo ricercatore italiano, facente capo alla Scuola di Ingegeneria dell’Alma Mater Studiorum dell’Università di Bologna, comunque non con un ruolo di coordinamento.

Nel workshop preparatorio tenutosi a marzo 2021 avevano partecipato circa 40 esperti provenienti da 14 paesi, come Australia, Austria, Cina, Danimarca, Germania, Messico e Svizzera.

La nostra scarsissima presenza lascia perplessi visto che si tratta di un progetto che potrebbe essere molto interessante per le soluzioni proposte per un paese come il nostro che avrebbe quote elevatissime da fonte solare per alimentare le proprie abitazioni. Ma visto che il programma partirà a luglio ci potrebbe essere ancora spazio per una nostra presenza.

Ma quali sono dunque gli obiettivi degli edifici a energia solare? Qui tre indicazioni fornite nel progetto:

  • 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.

“Aumentando la nostra base di conoscenze e ottimizzando le tecnologie, possiamo tracciare un percorso verso più edifici a energia solare”, ha affermato Drück.

Secondo il German Solar House Institute, gli impianti solari termici soddisfano almeno la metà del fabbisogno di riscaldamento di circa 2.200 edifici residenziali e commerciali nell’area di lingua tedesca dell’Europa centrale. Ma è ancora un numero estremamente basso rispetto al patrimonio edilizio totale della regione.

Nell’ambito del Task 66 si punta invece a progettare edifici a energia solare, che dovranno essere in linea con i requisiti per le nuove costruzioni a energia quasi zero, come indicato nell’ultima versione della Direttiva europea sulle prestazioni degli edifici.

Come detto, il task group Solar Energy Buildings si concentrerà non solo sulle case unifamiliari, ma anche su quelle a più piani, condomini e pure quartieri, nuovi ed esistenti.

Le soluzioni dal punto di vista ambientale ed economico che i ricercatori studieranno avranno uno dei due prerequisiti diversi: una casa collegata solo alla rete elettrica oppure una casa collegata sia alla rete elettrica che alla rete termica.

La piattaforma di ricerca Task 66 analizzerà i sistemi di gestione dell’energia degli edifici in termini di capacità di generazione di calore ed elettricità. La sotto-attività B si concentrerà sugli edifici che hanno solo una connessione elettrica, mentre il sottogruppo C esaminerà più da vicino gli edifici che sono anche collegati a una rete termica.

Documento Task 66 (pdf)

Task 66  Solar Energy Building

IEA Solar Heating and Cooling Programme

Credito photo: Sonnenhaus-Institut

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