Newsletter 1 Il Progetto Class 1 e i suoi principali obiettivi Il Progetto Class 1 Il progetto Class 1 è focalizzato sull ottimizzazione dei sistemi energetici sostenibili in comunità locali, attraverso l integrazione innovativa di tecnologie rinnovabili in edifici a bassissimo consumo di energia. L impianto di cogenerazione a biomasse produce energia elettrica e calore che vengono impiegati direttamente per il riscaldamento di case basse a schiera e case basse per mezzo di un sistema innovativo di teleriscaldamento, e attraverso la rete elettrica per il riscaldamento di case monofamiliari per mezzo di pompe di calore. L impianto di cogenerazione (CHP) sarà affiancato da impianti a energia solare per il riscaldamento integrati alla rete e da impianti autonomi nelle case monofamiliari che lo rimpiazzeranno durante i mesi estivi quando non sarà in funzione. Un sistema avanzato di Gestione Energetica dell Edificio (Building Energy Management System, BEMS) controllerà la fornitura di energia e l accumulo termico L idea di produzione di energia alla base del Progetto Class 1 è quella di integrare un impianto di cogenerazione a biomassa con pompa di calore per il riscaldamento delle case monofamiliari con l impianto estivo a energia solare per la produzione di acqua calda. Il Comune di Egedal ha deciso di aumentare i requisiti energetici per un nuovo insediamento da edificare nel territorio comunale. Negli anni 2007-2008 è prevista la progettazione e costruzione di 442 abitazioni con un fabbisogno termico rispondente al nuovo standard Danese di edilizia a basso consumo conosciuto come classe 1 a basso consumo energetico, in un nuovo insediamento denominato Stenloese Syd. Ciò significa che il consumo energetico sarà inferiore del 50% ai nuovi regolamenti energetici. Il progetto prevede la progettazione e costruzione di 69 abitazioni con le caratteristiche di casa passiva, edifici con un fabbisogno energetico annuo di 15 kwh/m 2. Inoltre il programma Concerto includerà un asilo nido e un centro anziani (vedi pianta sull ultima pagina). Il Progetto Class 1 utilizzerà questo aumento dei requisiti energetici per incentivare e indirizzare lo sviluppo tecnologico di 6 componenti tecnologici/edilizi selezionati, relativi a tre settori: edifici a basso consumo (Ecobuilding), produzione e distribuzione di Energie Rinnovabili e sistemi di gestione intelligente dell energia e per dimostrare i vantaggi economici e ambientali degli edifici a basso consumo integrati con sistemi di 1
produzione di energie rinnovabili per riscaldamento a biomasse e solare. Il progetto dimostrativo è supportato da specifiche linee guida progettuali, sviluppate nell ambito del progetto, relative alla Qualità Ambientale degli Interni (IEQ) e al risparmio energetico insieme ai requisiti per il monitoraggio e la valutazione. Il progetto comprende inoltre le attività relative alla pianificazione urbana e agli strumenti normativi e presenta l Ecolabel quale attività trasversale per accrescere la consapevolezza generale sulle tematiche ecologiche. Le attività di formazione sono indirizzate al personale tecnico delle amministrazioni locali, alle imprese di costruzione e agli utenti. I principali obiettivi del progetto Class 1 E necessario tenere ben presenti i principali obiettivi complessivi dell Unione Europea quando si fa riferimento alla strategia di diffusione del progetto Class 1. Tali obiettivi complessivi sono: 1. aiutare le amministrazioni locali e il settore edilizio a raggiungere il fattore 4, cioè ridurre le emissioni di gas serra di un fattore 4 entro il 2050, e gli obiettivi comunitari del 20-20-20 (Pacchetto Energia di Gennaio) - 20% riduzione di CO 2 entro il 2020 (base 1990) - 20% di fonti rinnovabili di energia entro il 2020, - raggiungere un potenziale risparmio energetico entro il 2020 (stimato al 20% del consumo di energia primaria per anno dell Unione Europea) 2. aiutare le amministrazioni locali e il settore edilizio a muoversi in direzione di una sostenibilità delle città 3. contribuire alla sostenibilità delle città attraverso l attuazione di migliori pratiche sostenute dalle migliori politiche relative alla pianificazione urbana e alla progettazione di case non solo ecologiche ma anche sostenibili. 1. Verso costruzioni ecologiche, edifici a bassissimo consumo energetico, risparmio energetico, uso delle fonti di energia rinnovabili e il fattore 4. Il Programma Concerto e il progetto Class 1 sono incentrati sull Ambiente e specialmente sull energia e sulle emissioni climalteranti (gas a effetto serra) e seguono la Strategia Mondiale per lo Sviluppo Sostenibile elaborata a Johannesburg nel 2002 e il protocollo di Kyoto. Il Comune di Egedal ha deciso di aumentare i requisiti energetici per un nuovo insediamento da edificare nel territorio del comune. Il consumo energetico sarà inferiore del 50% ai nuovi regolamenti energetici. 69 abitazioni saranno progettate e costruite secondo le caratteristiche di casa passiva, edifici con un fabbisogno energetico annuo di 15 kwh/m 2. Il Progetto Class 1 utilizzerà questo aumento dei requisiti energetici per incentivare e indirizzare lo sviluppo tecnologico di 6 componenti tecnologici/edilizi selezionati, relativi a tre settori: - ecobuilding, - produzione e distribuzione di Energie Rinnovabili - sistemi di gestione intelligente dell energia e per dimostrare i vantaggi economici e ambientali degli edifici a basso consumo integrati con sistemi di energia rinnovabile per riscaldamento da biomasse e solare. Il progetto dimostrativo è sostenuto da specifiche linee guida progettuali sviluppate nell ambito del progetto stesso relative alla Qualità Ambientale degli Interni (IEQ) e al risparmio energetico insieme ai requisiti per il monitoraggio e la valutazione. Gli obiettivi scientifici e tecnici del Progetto Class 1 sono: - ottimizzare l integrazione di tecnologie costruttive di edifici a basso consumo con le tecnologie di produzione (rinnovabile e convenzionale) e distribuzione di energia (riscaldamento e elettricità); 2
- testare alcune tecnologie individuate in tre settori principali: edifici a basso consumo, produzione e distribuzione di energie rinnovabili; - migliorare la progettazione, il controllo e la verifica delle procedure (con particolare riferimento al recepimento della direttiva sulla prestazione energetica degli edifici (Building Energy Performance Directive EPBD); - integrare l Ecolabel europea nella progettazione edilizia (edifici e componenti); - dimostrare la fattibilità su larga scala a condizioni tecniche ed economiche vantaggiose. 2. Incentivare il ricorso alla Direttiva sulla prestazione energetica degli edifici (EPBD) per giungere alla sostenibilità delle città. Il Programma Concerto è centrato sull ambiente e in special modo sull energia e sulle emissioni climalteranti, tuttavia è necessario tenere conto delle implicazioni sociali ed economiche in quanto: - molte famiglie europee dispongono ancora di un basso potere d acquisto, - molti comuni europei devono far fronte da un lato alla carenza di risorse finanziarie e dall altro all aumento dei problemi sociali; - la povertà energetica è in aumento in alcuni Paesi Europei; - progetti dimostrativi non replicabili (per motivi economici) non saranno utili al raggiungimento del fattore 4. Una delle conclusioni raggiunte alla tavola rotonda su energia e pianificazione urbana nell incontro di apertura del Programma Concerto II è stata che In molti casi, i dipartimenti per la pianificazione urbana e quelli per l ambiente e/o l energia dei Comuni non sono abituati a lavorare insieme, ma è assolutamente indispensabile collaborare quando si affrontano i temi dello sviluppo di quartieri sostenibili. Nell ottica dell iniziativa Concerto, la considerazione delle problematiche energetiche a livello di quartiere e la loro integrazione con le questioni di pianificazione urbana e rurale è un fattore chiave di successo ma finora non è stata affrontata con la necessaria attenzione nelle sedi di discussione del Programma Concerto. Si conviene generalmente che nel master plan si dovrebbe tenere conto degli aspetti relativi alla qualità della vita quando si viene a trattare di pianificazione energetica a livello di quartiere o su scala cittadina: è necessaria una interazione con la pianificazione urbana. Tali argomentazioni possono spiegare le ragioni per cui: - il progetto Class 1 comprende attività relative alla pianificazione urbana e agli strumenti normativi e presenta come attività trasversale l etichettatura energetica per accrescere la consapevolezza generale sulle problematiche ambientali; - il progetto Class 1 sarà incentrato su diverse collaborazioni fra i Comuni e i ricercatori ma anche con le imprese edili; - le specifiche linee guida progettuali sviluppate nell ambito del progetto Class 1 comprenderanno i requisiti per il monitoraggio e la valutazione. E poiché la Danimarca è uno dei paesi in cui la Commissione Europea ha sostenuto progetti di ricerca e sviluppo sul life cycle costing (LCC): - in edifici di nuova costruzione (Progetto Sustainable Housing in Europe, www.she.coop) - come pure in edifici già esistenti (il progetto Fattore 4, www.suden.org/factor4), tale approccio sostenibile LCC favorirà l inserimento della valutazione del progetto all interno di un percorso di sviluppo sostenibile e porterà sia i partner sia i Comuni Europei (attraverso le attività di diffusione) verso pratiche di sostenibilità delle città. 3
3. Le migliori pratiche sostenute dalle migliori politiche A conclusione dei 2 punti precedenti, per contribuire alla sostenibilità delle città, per avviare percorsi di sviluppo sostenibile che comprendano la progettazione e la legislazione, le amministrazioni comunali devono tenere conto delle migliori pratiche laddove intervengano in politiche di sviluppo sostenibile e integrare il recepimento della direttiva sulla prestazione energetica degli edifici (EPBD) nelle politiche di sostenibilità urbana. Ulteriori obiettivi del progetto Class 1 e le 6 principali tecnologie Gli obiettivi tecnici sono i seguenti: 1. ottimizzazione della produzione di energia in modo che il calore prodotto dall impianto di cogenerazione sia destinato all insediamento delle case basse a schiera e l energia elettrica alle pompe di calore che alimentano le case monofamiliari. 2. dimostrazione che una rete locale di distribuzione può essere considerata una opzione valida anche nel caso dell alimentazione di case a bassissimo consumo; 3. integrazione e uso del sistema di serbatoi di accumulo termico da solare come depositi per il calore prodotto dall impianto di cogenerazione; 4. Infine, la dimostrazione di come sia possibile monitorare e controllare tale sistema integrato mediante un sistema avanzato, ma di facile impiego, di Gestione Energetica dell Edificio (BEMS). Sono almeno 6 le tecnologie fondamentali selezionate per raggiungere l obiettivo complessivo di realizzare case a bassissimo consumo e con una alta percentuale di impiego di fonti rinnovabili integrate nel sistema di approvvigionamento energetico. Saranno implementate sei importanti tecnologie: I. Infissi Attualmente sul mercato sono già disponibili vetri a bassa trasmittanza. Tuttavia, è difficile trovare finestre che combinino vetri a bassa trasmittanza, possibilità di integrazione al componente opaco con ponti termici bassi o nulli, design architettonico accattivante e costi contenuti. Spesso i progettisti scelgono infissi meno efficienti (con perdite termiche maggiori) per motivi legati all estetica o al prezzo. L obiettivo è perciò quello di sviluppare infissi competitivi per il mercato che vengano incontro a requisiti di bassa trasmittanza, siano economicamente efficienti e al contempo rispondano a requisiti estetici. II. Isolamento delle fondamenta e del pavimento I ponti termici presenti nelle fondamenta e le perdite a livello del terreno stanno assumendo importanza sempre maggiore in rapporto all aumento del livello di isolamento generale dell edificio. Gli impianti di riscaldamento a pavimento radiante vengono impiegati spesso in case a basso consumo di energia per ragioni di opportunità in relazione al comfort e al fabbisogno di bassa temperatura dal sistema di fornitura dell energia (riduce le perdite nel sistema di distribuzione ed è da preferire se combinato con le pompe di calore e il riscaldamento da fonte solare). L efficienza dell isolamento del pavimento e delle fondamenta assume un importanza maggiore quando vengono impiegati sistemi di riscaldamento a pannelli radianti. Malgrado ciò, non viene data la giusta importanza a queste parti dell involucro edilizio, che in passato in molti casi ha portato a perdite eccessive tali da non soddisfare l obiettivo di progetti di edifici a basso consumo. Lo scopo è quindi quello di sviluppare soluzioni semplici, economicamente efficienti e ben documentate, di facile integrazione nei progetti edilizi da parte dei progettisti applicabili a differenti tipologie di involucro (ad esempio, involucri leggeri in legno o 4
pareti in materiali pesanti e coperture leggere, etc.). III. Un impianto di cogenerazione con gassificazione di biomassa - produzione La biomassa costituita da cippato di legno o prodotti residuali in legno è disponibile in grandi quantità in molti paesi europei pertanto ha già richiamato l interesse degli operatori per la possibilità di essere utilizzata come fonte di energia rinnovabile. Tuttavia non è sempre facile bruciare il cippato di legno (spesso bagnato); pertanto sono state promosse diverse iniziative per cercare di gassificare il cippato e successivamente utilizzare il gas ottenuto sia in fornaci a gas sia in motori a cogenerazione. La società danese BioSynergy ha brevettato un nuovo processo di gassificazione, realizzando un primo impianto pilota in un impianto di teleriscaldamento (nella città di Graested). L obiettivo è di trasformare questo impianto in un impianto completo di gassificazione CHP di seconda generazione, con un elevato potenziale di diffusione sul mercato. IV Sistema di tubazioni a bassa dispersione termica economicamente conveniente per sistemi di teleriscaldamento locali. Quando il fabbisogno di energia scende al di sotto di una certa soglia la soluzione del teleriscaldamento tradizionale non può più essere praticata in modo conveniente negli edifici per due ragioni: 1) Le perdite di distribuzione diventano troppo alte in relazione al fabbisogno richiesto, 2) Le spese di installazione del sistema di distribuzione sono troppo alte in relazione al carico coperto, il che significa che il prezzo stabilito per le spese di riscaldamento per l insediamento nel periodo di riferimento sarebbe inutilmente troppo alto. Per inciso è utile ricordare che persino nei sistemi di distribuzione del gas naturale i carichi minimi di energia generano lo stesso tipo di problema economico relativo al finanziamento dell impianto. In base a ciò l obiettivo è di sviluppare la rete di tubazioni e il sistema di connessione per un area di case basse a schiera in modo che sia tecnicamente ed economicamente valido anche per gli edifici a bassissimo consumo energetico. V Sistema di recupero di calore integrato e pompa di calore Nel momento in cui il fabbisogno energetico di case a riscaldamento autonomo si riduce al livello di bassissimo consumo di energia, che sarà il caso degli edifici del Progetto Class 1, un sistema di riscaldamento tradizionale ad acqua non rappresenta più una soluzione percorribile. Come detto sopra bisogna tener conto, in special modo per le abitazioni unifamiliari isolate, dei costi di installazione e delle perdite del sistema di distribuzione di un impianto di riscaldamento tradizionale ad acqua alimentato da caldaie a gas o a olio combustibile perché questi varieranno in relazione al fabbisogno da soddisfare. Un impianto di recupero del calore e dell elettricità per la ventilazione viene comunque installato in un edificio a bassissimo consumo di energia. Pertanto appare una soluzione quasi ovvia quella di combinare il riscaldamento a pompa di calore con l impianto di recupero del calore e l impiego del sistema di ventilazione meccanica per la diffusione del calore. Questi impianti sono già disponibili ma l obiettivo del progetto Class 1 è di svilupparli ulteriormente per giungere a una soluzione veramente efficiente dal punto di vista economico. VI Sistema avanzato di gestione Energetica dell edificio (BEMS) orientato all utente E stato più volte provato il significativo impatto dell influenza dell utente finale sul rendimento energetico degli edifici (a basso consumo o standard). Per tipologie di edificio identiche tale influenza può portare a un fattore 3 nel ritardare il rendimento ottimale. Nel progetto Class 1 un particolare sforzo viene dedicato alla formazione dell utente in modo da minimizzare gli effetti di tale impatto. La formazione si baserà su informazioni on-line da un sistema BEMS, presentato all utente in modo chiaro e intuitivamente comprensibile. Il sistema di gestione e controllo BEMS si rende anche necessario per il controllo ottimizzato del sistema integrato di produzione di energia da fonti rinnovabili descritto sopra. L obiettivo di questa valorizzazione diventa così quello di realizzare una unità abitativa accessibile, utile per le finalità di formazione dell utente grazie alla possibilità di mostrargli i risultati del suo utilizzo della casa e confrontando tali risultati con i dati relativi ai rendimenti medi e/o ideali disponibili. Tale unità abitativa sarà integrata in un sistema generale di gestione e controllo BEMS che controlli e monitori la produzione di energia di tutto l insediamento. 5
I partners del progetto Class 1 e la mappa del progetto Partners Nome in breve Paese Comune di Egedal Egedal Danimarca Cenergia Energy Consultants Cenergia Danish Building Research Institute SBi Dept. of Civil Engineering, Tech. Univ. of DK BYG-DTU PRO TEC Windows A/S PRO TEC Dansk Leca A/S Leca Denmark Leca BioSynergi Proces ApS BioSynergi Genvex A/S Genvex Logstor A/S Logstor TAC A/S TAC IB Aksiaal OÜ Aksiaal Estonia Valga Town Government Valga Ente per le Nuove Tecnologie l'energia e l'ambiente ENEA Italia Istituto Cooperativo per l'innovazione ICIE Comune di Bologna COBO Sustainable Urban Development European Network SUDEN Francia Comune di Begles Begles Association of the Local Development Promoters APDL APDL Romania Comune di Focsani Focsani 6