AREA AMBIENTE, PARCHI, RISORSE IDRICHE E TUTELA DELLA FAUNA Servizio Risorse Energetiche Corsi di formazione sull efficienza energetica e le fonti rinnovabili per funzionari e tecnici delle Pubbliche Amministrazioni novembre 2000 Marzo 2001 MODULO III Azioni per lo sviluppo delle fonti rinnovabili DISPENSA n. 2 Sistemi integrati con il contributo del Ministero Ambiente
INDICE 1. COMPREHENSIVE APPROACH L ENERGIA SOLARE NELL AMBITO DEI PROGETTI INTEGRATI DI RISPARMIO ENERGETICO...2 1.1 INTRODUZIONE...2 1.2 IL PROGETTO EUROPEO ALTENER RES-AREA. APPROCCIO ENERGETICO INTEGRATO PER AREE URBANE RESIDENZIALI COMPRENDENTE UN USO ESTESO DI FONTI RINNOVABILI...3 1.3 CITTÀ SOLARIZZATE: L ESEMPIO DELLA SOLARCITY DI NECKARSULM-AMORBACH IN GERMANIA....5
Corso Formazione Energia - Modulo 3 - Dispensa 2 Sistemi integrati 1. Comprehensive approach L energia solare nell ambito dei progetti integrati di risparmio energetico 1.1 Introduzione Negli ultimi anni, partendo dalla stima del potenziale di risparmio energetico complessivo, sono state sviluppate diverse soluzioni per soddisfare la domanda di energia delle aree residenziali, con lo scopo principale di ridurre i consumi di combustibili fossili nel modo economicamente più conveniente. In questo senso un comprehensive approach pone l accento non tanto sulla questione di quale sia il costo di un kwh risparmiato o di un kwh di energia solare, ma piuttosto su quale possano essere gli interventi economicamente più convenienti per ridurre in maniera significativa i consumi di fonti tradizionali. Potranno essere considerate azioni di coibentazione degli edifici, applicazioni di tecnologie per il riscaldamento ad alta efficienza, che prevedano eventualmente anche l uso di fonti rinnovabili (legno, olio vegetale), uso di energia solare attiva e passiva. Lo scopo è sempre quello di riuscire a combinare le diverse soluzioni possibili in modo da ottenere una riduzione dei consumi di fonti fossili, e di conseguenza una riduzione delle emissioni di gas climalteranti, nel modo più economico possibile (vedi Fig.1) passive solar energy solar energy electricity electricity demand conversion losses energy central room heating demand distribution network domestic hot water circulation and distribution losses Comprehensive Energy Concept = Cost Effective Measure Combinations to Reduce Fossil Energy Demand insulation measures (> 25 % better than national building code) passive solar energy use efficient electricity use efficient energy conversion and supply (central plant, co-generation) active solar energy use (solar thermal, PV) fossil fuel demand = gas demand for furnance + gas demand for co-generation + externaly produced electricity x PE-factor -- internally produced electricity x PE-factor Questo tipo di approccio integrato può essere applicato sia nella progettazione e realizzazione di edifici nuovi che in interventi di retrofit su edifci già esistenti. Pag.2
Corso Formazione Energia - Modulo 3 - Dispensa 2 Sistemi integrati 1.2 Il progetto europeo Altener RES-AREA. Approccio energetico integrato per aree urbane residenziali comprendente un uso esteso di fonti rinnovabili. Il progetto europeo RES-AREA è stato realizzato tra il 1999-2001 e costituisce un esempio significativo di approccio energetico integrato su strutture residenziali già esistenti. Nell ambito di tale progetto sono state esaminate tre diverse aree residenziali in tre diversi paesi europei (Italia, Francia e Germania). Scopo del lavoro è stato quello di elaborare, attraverso l introduzione di misure di risparmio energetico e l uso di fonti rinnovabili, le soluzioni più efficaci ma anche economicamente più vantaggiose per poter ridurre il consumo di fonti fossili e quindi le emissioni di gas di serra. I risultati più significativi raggiunti possono essere riassunti come segue: - La soluzione più conveniente è quella che prevede la sostituzione degli impianti di riscaldamento con impianti ad alta efficienza (per esempio caldaie a condensazione) con una riduzione del 20% delle emissioni e con i costi di riscaldamento annuali più bassi 1. - Il fabbisogno per riscaldamento degli edifici può essere ridotto del 44-72% a seconda dello stato degli stessi, con allo stesso tempo, una riduzione del costo annuale di riscaldamento. - Il costo dell energia fornita da impianti solari termici di medie dimensioni ammonta a circa 50-100 lire/kwh e risulta quindi competitivo rispetto ai prezzi correnti delle fonti fossili. - La combinazione di azioni di risparmio economicamente più conveniente risulta quella degli impianti di riscaldamento a zone o centralizzati con caldaie a legna e impianti solari ad accumulo giornaliero per la produzione di ACS. Le emissioni totali di gas climalteranti delle aree residenziali si riducono di circa l 80%. Il costi addizionali annui variano da area ad area dipendendo dalle condizioni specifiche, ma sono comunque non superiori alle 2.00 lire/mq di superficie riscaldata; questo significa un costo addizionale annuo per un appartamento di 80 mq pari a 160.000 lre/anno. 1 Il costo annuale per riscaldamento comprende l annualità dell investimento,i costi di installazione, manutenzione e consumo. Pag.3
Corso Formazione Energia - Modulo 3 - Dispensa 2 Sistemi integrati Energy [kwh/(m 2 *a)] and Greenhouse Gas Emissions [kg/(m 2 *a)] per m 2 heated area 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Actual Building State Scenario 1: Aosta block heating, high efficient boilers bulding insulation Heat Sources and Greenhouse Gas Emissions Scenario 3: like scenario 1 + solar thermal plants + PV plants Actual Building State Scenario 1: Montmélian block heating, high efficient boilers bulding insulation solar thermal plants Scenario 4: central heating plant with wood boiler building insulation solar thermal plant Actual Building State Scenario 1: Greenhouse Gas Solar Electricity Solar thermal Renewables Electricity Other Oil Gas central heating plant, co-generation, building insulation Freiburg Scenario Eco: central heating, wood boilers building insulation solar thermal plant Risultati dell analisi delle tre aree residenziali possibile risparmio energetico Investment Cost and Annual Cost 250 Add. Inv. cost 25 Additional Investment Cost [EURO/m2] 200 150 100 50 Annual cost heating + electricity 20 15 10 5 Annual Cost [EURO/(m2*a)] 0 Actual Scenario Scenario Building State 1 3 Actual Scenario Scenario Building State 1 4 Actual Scenario Scenario Building State 1 Eco 0 Risultato dell analisi delle tre aree residenziali Investimento e costo annuo Pag.4
Corso Formazione Energia - Modulo 3 - Dispensa 2 Sistemi integrati 1.3 Città solarizzate: l esempio della Solarcity di Neckarsulm-Amorbach in Germania. Un esempio significativo di comune solarizzato è quello della città di Neckarsulm in Germania, dove è stato sviluppato un progetto per una nuova area residenziale (90 ettari in totale) secondo le linee di un comprehensive approach, con un attenzione particolare ai sistemi integrati di energia nel rispetto di un uso sostenibile dell energia. Il progetto, partito nel 1992, prevede la realizzazione di 1500 appartamenti in case mono e plurifamiliari, una scuola, un centro sprtivo, un centro commerciale d una casa per anziani. Ad oggi è stato realizzato il 75% circa degli edifici previsti. Il piano di sviluppo urbano dell area è basato sulle linee seguenti: realizzazione di edifici con standard di coibentazione elevati (LE standard) con fabbisogno termico inferiore almeno del 30% rispetto quanto previsto dalla normativa edilizia vigente. solarizzazione dell area : sviluppo del progetto in modo da rendere possibile il massimo sfruttamento dell energia solare passiva, e in modo da poter disporre di una significativa superficie di coperture degli edifici per l installazione di impianti solari attivi. Realizzazione di isole energetiche sulla base dello sviluppo delle zone edificate interne all area; installazione di impianti di riscaldamento centralizzati per ognuna delle isole in modo da poter applicare le più avanzate tecnologie per quanto rigiuarda il riscaldamento ambiente. Nelle diverse isole energetiche create, sono state applicate le seguenti tecnologie: - Impianti di cogenerazione a servizio di 200 appartamenti - Impianto di riscaldamento centralizzato con caldaia a condensazione e un impianto solare termico ad accumulo giornaliero per 320 appartamenti e case monofamiliari - Impianto solare termico centralizzato ad accumulo stagionale per 1000 appartamenti e case monofamiliari Questo tipo di interventi permette di ottenere una riduzione delle emissioni per riscaldamento dell 80% rispetto allo standard medio in Germania. Alla base della realizzazione di un così ambizioso progetto, vi sono delle scelte politiche ben precise. La città di Neckarsulm e soprattutto il suo sindaco hanno adottato il principio del pensa globalmente, agisci localmente. Gli amministartori locali hanno fatto proprio il principio che qualsiasi attività edilizia debba essere sviluppata anche e soprattutto sulla base di soluzioni energetiche avanzate. Con la realizzazione dell area Amorbach, la città ha voluto fornire un buon esempio in modo da stimolare la realizzazione di altri progetti futuri. Contemporaneamente la città ha realizzato una campagna pubblica per il mercato solare : promozione di azioni di risparmio energetico e utilizzo delle fonti rinnovabili. Inoltre, per la promozione del solare, sono stati avviati piccoli progetti pilota: ad esempio impianti fotovoltaici per servizi pubblici, stazioni di rifornimento gratuito per autoveicoli elettrici. Per la realizzazione del progetto Amorbach, l amministrazione locale ha utilizzato fondi della Comunità Europea, dei governi federale e regionale oltre che risorse proprie. Pag.5