2.6. Progettazione degli insediamenti

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1 2.6 Progettazione degli insediamenti Ricerca delle condizioni di applicabilità delle Fonti Energetiche Nuove e Rinnovabili sul territorio. Il modulo urbano sostenibile per piccoli insediamenti

2 Per la realizzazione di un area urbana sostenibile a livello energetico si valutano non solo applicazioni dirette ed applicate esclusivamente all edificio bensì anche soluzioni impiantistiche comuni all intero territorio. Il fabbisogno energetico complessivo annuo per i tre insediamenti è stato stimato sommando gli apporti dovuti alle residenze, alla quota utilizzata per l illuminazione stradale e infine alla quota relativa alla presenza di servizi e attività terziaria, all interno dell insediamento stesso. La richiesta dovuta alla residenza è stata calcolata, come si è visto precedentemente, come differenza tra fabbisogno per riscaldamento e apporti energetici gratuiti, moltiplicato per il numero di edifici presenti in ogni insediamento, 256 edifici per 5120 abitanti, 512 edifici per abitanti e infine 1024 edifici per abitanti. Fig. 121 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo per direttrici abitanti 226

3 Fig. 122 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo per direttrici abitanti Fig. 123 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo per direttrici abitanti 227

4 Relativamente ai diversi insediamenti presi in considerazione per le tre classi di ampiezza sono state dunque determinate in primo luogo le seguenti grandezze: per ogni abitante e classe di insediamento si è calcolata la superficie da destinarsi a servizi (in base a quanto disposto dal D.M. 1444/68), ad attività varie * (commerciali, artigianali, ristorazione, ecc.) e alla viabilità, stimata percentualmente rispetto alla somma della superficie fondiaria sviluppata dalla residenza e della superficie destinata a servizi vari. Per le diverse località si ha pertanto il seguente quadro: Milano Residenza (superf. lorda) 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. Superficie fondiaria 81,4 m 2 /ab. 81,4 m 2 /ab. 81,4 m 2 /ab. Servizi (DM 1444/68) 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. Servizi sanità (DM 1444/68) - 2,50 m 2 /ab. 2,50 m 2 /ab. Attività varie (terziario/commercio) Superficie stradale 18 m 2 /ab. 22 m 2 /ab. 25 m 2 /ab. 17,6 m 2 /ab. (15% sup. fon.+ serv) 24,8 m 2 /ab. 25,4 m 2 /ab. Roma Residenza (superf. lorda) 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. Superficie fondiaria 74 m 2 /ab. 74 m 2 /ab. 74 m 2 /ab. Servizi (DM 1444/68) 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. Servizi sanità (DM 1444/68) - 2,50 m 2 /ab. 2,50 m 2 /ab. Attività varie (terziario/commercio) Superficie stradale 18 m 2 /ab. 22 m 2 /ab. 25 m 2 /ab. 16,5 m 2 /ab. (15% sup. fon.+ serv) 23,3 m 2 /ab. 23,9 m 2 /ab. Palermo Residenza (superf. lorda) 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. 50 m 2 /ab. Superficie fondiaria 59,5 m 2 /ab. 59,5 m 2 /ab. 59,5 m 2 /ab. Servizi (DM 1444/68) 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. 18 m 2 /ab. Servizi sanità (DM 1444/68) - 2,50 m 2 /ab. 2,50 m 2 /ab. Attività varie (terziario/commercio) Superficie stradale 18 m 2 /ab. 22 m 2 /ab. 25 m 2 /ab. 14,3 m 2 /ab. (15% sup. fon.+ serv) 20,4 m 2 /ab. 21 m 2 /ab. Il calcolo del fabbisogno energetico è stato eseguito sulla base delle seguenti ipotesi relative ai consumi finali medi per metro quadro. * Tale stima è stata fatta considerando che, come specificato precedentemente al punto 2.5, i diversi insediamenti sono ipotizzati come nuclei d espansione di una realtà metropolitana già consolidata. In particolare per l insediamento di abitanti si ipotizza che la maggior parte delle attività lavorative si svolgeranno al di fuori del territorio dell insediamento, che avrà carattere prevelamente residenziale. Negli insediamenti di e abitanti l attività terziaria e commerciale ovviamente subirà, in proporzione, una leggera crescita. questo dato è variabile in funzione della località in cui è inserito l insediamento in quanto dipendente dalla grandezza del lotto che è stato determinato in funzione dei dati solari. 228

5 L energia termica necessaria al riscaldamento degli edifici destinati ai servizi ed attività del terziario, nell ipotesi di una progettazione degli edifici secondo i criteri utilizzati per quella residenziale, è valutabile, in prima approssimazione, equivalente a quella del residenziale e pari quindi a 37,5 kwh/m 2 anno. La valutazione dell energia elettrica necessaria agli edifici destinati ai servizi ed attività del terziario è stimabile, secondo i consumi medi riscontrabili nella letteratura in materia, come segue: 15 W/m 2 illuminazione degli ambienti e piccole utenze elettriche; 30 W/m 3 condizionamento degli ambienti. Questo dato riportato alla superficie occupata e nell ipotesi di utilizzo di tecnologia a pompa di calore può essere stimato in 5 W/m 2. Tale ipotesi, per complessivi 20 W/m 2, corrisponde, stimando 2500 ore annue di funzionamento dei servizi e terziario, a un fabbisogno energetico di 50 kwh/m 2 anno. In ultima analisi l energia elettrica necessaria per l illuminazione stradale è stimata pari a 5 W/m 2 e corrispondente, nell ipotesi di 4380 ore di accensione annue, pari a 21,9 kwh/m 2 anno. Riassumendo, nel caso di Milano, si ha: Residenza (termico) 37,5 kwh/m 2 anno Servizi (termico) 37,5 kwh/m 2 anno Servizi (elettrico) 50 kwh/m 2 anno (sulla base di una media delle potenze impegnate nell arco di un massimo di 2500 ore annue di utilizzo) Illuminazione stradale (elettrico) 21,9 kwh/m 2 anno (ipotizzando 4380 ore di accensione annue) Il fabbisogno energetico annuo totale, per la città di Milano, sarà pertanto: Residenza (t) 9.600,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Servizi/terziario (t) 6.912,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Totale termico ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Illuminazione stradale (e) 1.974,57 MWh/anno 5.557,06 MWh/anno ,23 MWh/anno Servizi/terziario (e) 9.216,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Totale elettrico ,57 MWh/anno ,06 MWh/anno ,23 MWh/anno Analogamente per Roma: Residenza (t) 3.635,20 MWh/anno 7.270,40 MWh/anno ,80 MWh/anno Servizi/terziario (t) 2.617,34 MWh/anno 6.179,84 MWh/anno ,13 MWh/anno Totale termico 6.252,54 MWh/anno ,24 MWh/anno ,93 MWh/anno Illuminazione stradale (e) 1.850,11 MWh/anno 5.225,16 MWh/anno ,44 MWh/anno Servizi/terziario (e) 9.216,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Totale elettrico ,11 MWh/anno ,16 MWh/anno ,44 MWh/anno 229

6 e per Palermo Residenza (t) 1.664,00 MWh/anno 3.328,00 MWh/anno 6.656,00 MWh/anno Servizi/terziario (t) 1.198,08 MWh/anno 2.828,80 MWh/anno 6.056,96 MWh/anno Totale termico 2.862,08 MWh/anno 6.156,80 MWh/anno ,96 MWh/anno Illuminazione stradale (e) 1.606,23 MWh/anno 4.574,82 MWh/anno 9.418,75 MWh/anno Servizi/terziario (e) 9.216,00 MWh/anno ,00 MWh/anno ,00 MWh/anno Totale elettrico ,23 MWh/anno ,82 MWh/anno ,75 MWh/anno Al fine di garantire la copertura di tale fabbisogno si sceglie di utilizzare microturbine a policombustibile da distribuire uniformemente sul territorio. Tale tecnologia, che utilizza fonti energetiche poco rinnovabili, ha il grande vantaggio di essere estremamente efficiente e di offrire una certa flessibilità nell uso dei carburanti. Sarà pertanto possibile, con gli opportuni accorgimenti, utilizzare quando disponibile combustibile derivato da FENR, altrimenti si ricorrerà a un combustibile tradizionale. In questo modo è possibile bilanciare l uso più massiccio delle FENR e della bioclimatica nella messa a punto del modello urbano. Con impianti di questo tipo è pertanto possibile supplire al fabbisogno sia termico che elettrico dell insediamento urbano. Per il dimensionamento si farà riferimento al fabbisogno di energia elettrica ipotizzando il consumo equamente distribuito durante tutti i mesi dell anno e una distribuzione giornaliera della richiesta secondo la classica curva di carico per le attività terziarie. 3,5 Diagramma di carico giornaliero di un tipico ufficio da 10 posti di lavoro (valori indicativi) 3 2,5 potenza (kw) 2 1,5 1 0, ore Fig. 124 diagramma di carico medio giornaliero per attività terziaria La potenza elettrica dell impianto di cogenerazione ipotizzando che la macchina sia in grado di seguire l andamento del carico elettrico, è dimensionata, in prima approssimazione, sulla base dei dati già definiti, ossia moltiplicando la potenza assegnata ad ogni categoria per i relativi metri quadri di superficie sviluppati e per il numero di abitanti dell insediamento. Il risultato di tale operazione è riportato nelle successive tabelle: 230

7 Milano Potenza Superficie abitanti Potenza totale assegnata sviluppata servizi 20 W/m 2 36 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 17,6 m 2 /ab ,5 MW servizi 20 W/m 2 42,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 24,8 m 2 /ab ,3 MW servizi 20 W/m 2 45,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 25,4 m 2 /ab ,6 MW analogamente si avrà per Roma: Roma Potenza Superficie abitanti Potenza totale assegnata sviluppata servizi 20 W/m 2 36 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 16,5 m 2 /ab ,4 MW servizi 20 W/m 2 42,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 23,3 m 2 /ab ,2 MW servizi 20 W/m 2 45,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 23,9 m 2 /ab ,5 MW e per Palermo: Palermo Potenza Superficie abitanti Potenza totale assegnata sviluppata servizi 20 W/m 2 36 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 14,3 m 2 /ab ,4 MW servizi 20 W/m 2 42,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 20,4 m 2 /ab ,0 MW servizi 20 W/m 2 45,5 m 2 /ab ,7 MW illum. stradale 5 W/m 2 21,0 m 2 /ab ,2 MW Fig. 125 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo lineare abitanti Nell ipotesi che la richiesta relativa ai servizi (comprensiva di condizionamento) non si sovrapponga a quella della illuminazione stradale, prendendo sempre come esempio la località di Milano, la potenza richiesta per un insediamento di 5120 risulta quindi pari a circa 3,7 MW. Ipotizzando di utilizzare per ogni due moduli urbani un sistema del tipo Turbec (capace di produrre, nelle condizioni nominali di 15 C a bulbo secco dell aria di immissione, 100 kw di energia elettrica e 160 kw di energia termica con acqua a 95 C), si ottiene una quasi completa copertura del fabbisogno elettrico, ottenendo, allo stesso tempo, una notevolissima possibilità di regolazione sia per il tipo di macchina, sia per la 231

8 modularizzazione del sistema composto da molte macchine. Considerando inoltre la non ancora reale distribuzione di un modello così organizzato si può immaginare la rete coem una sorta di serbatoio al quale attingere in caso di emergenza. Tale soluzione è adottabile anche per gli insediamenti maggiori, in quanto legata esclusivamente alla replicabilità dei moduli. Fig. 126 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo lineare abitanti Fig. 127 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo lineare abitanti 232

9 Fig. 128 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo centrico abitanti Fig. 129 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo centrico abitanti 233

10 Fig. 130 Schema d espansione dell insediamento urbano a sviluppo centrico abitanti 234