Casi di studio Autori: Paola Caputo Fonti: Strategie e modelli di efficienza energetica alla scala urbana Report 2 Casi di Studio A cura del Dip. BEST del Politecnico di Milano 1
Introduzione Sommario: Vengono presentati alcuni esempi di insediamenti solari, esistenti e in corso di realizzazione I casi di studio presentati hanno origini e caratteristiche diverse; alcuni casi di successo altri meno Quali sono le principali barriere che ostacolano lo sviluppo di insediamenti solari? Come si possono superare? È possibile parlare di solar governance? Obiettivi: Comprendere quali sono gli elementi alla base di esperienze di successo, quali sono le barriere e come possono essere superate 2
Esempi Distretto di Kronsberg City (Germania), dove il layout urbano è un misto di pianificazione convenzionale e sostenibile e dove la sostenibilità energetica è principalmente raggiunta con l applicazione di standard energetici molto restrittivi e con l uso di tecnologie a basso consumo energetico. È inoltre previsto l uso di sistemi solari di tipo attivo e passivo, ma solo in alcune parti dell insediamento. Il principale attore e promotore dell iniziativa è la municipalità (iniziativa di tipo pubblico) vedere anche modulo 3_lezione 4. BedZED (UK), dove prevalgono una progettazione appropriata degli edifici, l uso di energie rinnovabili e il risparmio energetico nel settore della mobilità. Il principale attore e promotore dell iniziativa è un investitore privato. Modello sostenibile del distretto Vauban (Germania), dove vengono presi in seria considerazione gli aspetti sociali e partecipativi delle comunità energeticamente sostenibili. Si tratta di un iniziativa di tipo bottom-up in cui i cittadini, organizzati in cooperative, sono i principali attori. 3
Kronsberg, lay out 4
Kronsberg, generale 5
Kronsberg, fotovoltaico 6
Bedzed: Beddington Zero Energy Develpment L insediamento include 82 unità abitative tra appartamenti, villette e case indipendenti, oltre a circa 2500 mq di uffici e servizi per la comunità inclusi centri per la salute, asili, caffè, negozi, spazi per lo sport e il tempo libero. Un unità CHP posta nello stesso sito ed alimentata con scarti di potatura del verde serve a produrre tutta l elettricità e il calore di cui ha bisogno il centro. Gli affacci a sud che consentono di approfittare dei guadagni solari, uniti a pannelli PV, alti livelli di isolamento termico, finestre a tripli vetri e alle apparecchiature a più basso consumo consentono di avere una domanda di energia estremamente bassa. L uso combinato di super-isolanti, sistemi di ventilazione guidati dall effetto del vento e dotati di sistemi di recupero del calore, sistemi solari passivi che consentono di accumulare calore attraverso la massa di pareti e pavimenti contribuisce a ridurre il fabbisogno di elettricità e di calore in modo tale che possano essere entrambi coperti dall impianto CHP a biomassa della taglia di 135 kw elettrici a servizio di 240 residenti e 200 lavoratori. Interessante il fotovoltaico usato per autotrazione. 7
Bedzed: Beddington Zero Energy Develpment Strumenti di calcolo per la valutazione degli apporti solari LOCALITÀ Quartiere BedZED, Londra, UK. EPOCA DI REALIZZAZIONE L impianto è stato completato nel 2001. TIPOLOGIA INSEDIAMENTO L insediamento comprende: 82 unità abitative tra appartamenti, villette e case indipendenti; 2.500 m 2 di uffici e servizi per la comunità inclusi centri per la salute, asili, caffè, negozi, spazi per lo sport e il tempo libero. BREVE DESCRIZIONE Il progetto è stato sviluppato da Bill Dunster Architect in collaborazione con Arup. Lo Zero Energy Development di Londra-Beddington è il primo insediamento energeticamente autosufficiente (carbon neutral) su larga scala sorto nel Regno Unito. Il complesso BedZED copre un area di 3.000 m 2. Oltre ad accorgimenti progettuali volti al risparmio energetico, un unità CHP (Combined Heat & Power) posta nello stesso sito ed alimentata con scarti di potatura del verde serve a produrre tutta l elettricità e il calore di cui ha bisogno il centro. L impianto CHP a biomassa ha una taglia di 135 kwel e serve a coprire la domanda di 240 residenti e 200 lavoratori. Figura 1 - BedZED planimetria. (Fonte: http://greenlineblog.com/bedzed-beddington-zero-energydevelopment/). Figura 1 - BedZED. (Fonte: http://www.bedzedhouse.co.uk/). Figura 2 - BedZED. (Fonte: http://www.bedzedhouse.co.uk/ ). 8
Bedzed: Beddington Zero Energy Develpment Strumenti di calcolo per la valutazione degli apporti solari TECNOLOGIE IMPIEGATE L unità CHP produce elettricità e distribuisce acqua calda nel sito attraverso i tubi isolati del sistema di teleriscaldamento. Il sistema rilascia costantemente calore ai serbatoi domestici tenendoli sempre carichi. Per le emergenze è inoltre presente uno scalda acqua elettrico. Il CHP da 130 kwel soddisfa la domanda elettrica e termica globale anche grazie a tre fattori tra loro connessi: carichi medi ridotti, fluttuazioni delle richieste termiche giorno/notte ed estate/inverno ridotte e mix residenziale/non residenziale ottimale per lo smorzamento della domanda giornaliera di elettricità. DETTAGLI TECNOLOGICI Il backup di emergenza può essere assicurato facendo ricorso alla rete elettrica (per la domanda di elettricità) e all acqua calda accumulata (per la domanda di calore). Combustione Il sistema CHP è alimentato con un mix combustibile di idrogeno, monossido di carbonio e metano, gas prodotti dal gassificatore di cippato di legna presente sul luogo, mentre la legna proviene da residui di alberi di sorgo delle foreste dei dintorni, altrimenti smaltiti in discarica. La domanda di biomassa è pari a 1.100 t/anno. Nel lungo termine, i residui potrebbero essere sostituiti con colture apposite (short rotation) provenienti dall adiacente parco ecologico. Londra produce 51.000 t di residui di sorgo all anno, che potrebbero anche essere di più se le autorità locali sviluppassero un piano per l impiego dei residui della potatura di parchi e giardini. Tale combustibile carbon-neutral può essere commercializzato ed impiegato in progetti simili. Monitoraggio La domanda reale dipende dalle abitudini e dai comportamenti degli abitanti, che devono pertanto essere attentamente monitorati. I residenti possono valutare la loro domanda di energia e di acqua utilizzando degli strumenti di misura posizionati di solito nelle cucine; tali strumenti funzionano anche come monito per il risparmio di energia. Figura 1 - Schema impianto. (Fonte: http://greenlineblog.com/bedzed-beddington-zero-energydevelopment/). COSTI Si è potuto osservare che un abitazione di BedZed riduce, rispetto ad una normale abitazione inglese, del 45% il consumo per il riscaldamento dell acqua, del 60% il consumo di acqua e del 55% il consumo di elettricità per illuminazione, cucina e impianti. I risultati sono notevoli se si considerano i costi contenuti: costruendo BedZed su larga scala i costi sono stati solo del 2-3% superiori a quelli dell edilizia standard. Figura 1 - Schema delle tecnologie applicate a BedZed. (Fonte: http://www.effettoterra.org/documenti/ambiente/approfondimenti/.html ). FONTI, RIFERIMENTI http://www.bedzedhouse.co.uk/ http://nuke.casaeclima.it/articolienovit%c3%a0/news/bedzed/tabid/122/default.aspx http://www.ordinearchitetticomo.it/uploads/ordine%20architetti%20como/oberti%20casi%20studio. pdf http://www.effettoterra.org/documenti/ambiente/approfondimenti/bed_zed_un_isola_verde_nel_gri gio_di_londra.html http://greenlineblog.com/bedzed-beddington-zero-energy-development/ 9
Bedzed: Beddington Zero Energy Development 10
Bedzed, esempi di edifici 11
Bedzed, esempi di edifici 12
Friburgo Vauban: nuovo distretto dedicato a 5000 residenti e 600 lavoratori. Oltre alle diverse misure di efficienza e risparmio energetico, sui tetti sono stati integrati collettori solari (450 mq nel 2000) e pannelli PV (1200 mq nel 2000), che sono diventati veri e propri ornamenti delle case. 13
Friburgo Strumenti di calcolo per la valutazione degli apporti solari LOCALITÀ Quartiere Vauban, Friburgo (Germania). SCHEDA 1 EPOCA DI REALIZZAZIONE Il progetto è stato realizzato nel periodo compreso tra il 1993 e il 2006 secondo le seguenti fasi: 1993 inizio della pianificazione del distretto; 1995 progetto urbanistico; 1996 piano regolatore e inizio della vendita dei lotti del primo stralcio; 1997 risanamento dell'area e inizio della costruzione dell'infrastruttura; 1998 occupazione dei primi alloggi; 1999 vendita secondo stralcio di lotti; 2001 circa 2.000 abitanti insediati nel nuovo quartiere; 2006 conclusione lavori. TIPOLOGIA INSEDIAMENTO L insediamento comprende le seguenti zone: Zona residenziale 19,0 ha = 45,8% Zona mista 2,2 ha = 5,4% Zona artigianale 3,2 ha = 7,6% Zona pubblica 1,9 ha = 4,6% Infrastruttura sociale 0,7 ha = 1,6% Verde pubblico 5,7 ha = 13,6% Strade, piste, parcheggi 8,9 ha =21,4% Gli edifici hanno normalmente 3-4 piani, ma nelle zone più periferiche anche 5-8. BREVE DESCRIZIONE Vauban è un nuovo distretto di Friburgo dedicato a 5.000 residenti e 600 lavoratori che occupa un area di 38 ha. Tutti gli edifici sono o costruiti t secondo buoni standard d energetici, e con un consumo o energetico e pari a 65 kwh/m 2 anno. Almeno 100 unità abitative seguono lo standard "passive house" (domanda di calore 15 kwh/m 2 anno) e sono previste altre 100 plus energy houses (case che producono più energia di quella che consumano). Altri obiettivi riguardano la riduzione delle emissioni di CO2, lo sfruttamento attivo e passivo dell energia solare, il rinverdimento obbligatorio dei tetti piani. Dal 2002 è in funzione un impianto di cogenerazione altamente efficiente (CHP) alimentato con cippato di legna e connesso alla rete di riscaldamento. Nel 2000 sono stati integrati sui tetti delle abitazioni 450 m 2 di collettori solari, e 1.200 m 2 di pannelli PV. Figura 1 - Pianta del quartiere. (Fonte: http://www.assa-cee.org/asurban_vauban.htm ). Figura 1 - Immagini del quartiere. (Fonte: http://www.assa-cee.org/asurban_vauban.htm). 14
Friburgo Strumenti di calcolo per la valutazione degli apporti solari TECNOLOGIE IMPIEGATE L impianto di cogenerazione ad alta efficienza serve l intero quartiere ed è alimentato per l 80% da trucioli di legno e per il 20% da gas naturale. Il calore prodotto è distribuito tramite una rete di teleriscaldamento. L energia elettrica necessaria a coprire l intero fabbisogno del quartiere è fornita per il 30% dall impianto di cogenerazione e per la parte restante da 1.200 m 2 di pannelli fotovoltaici collocati sulla copertura del parcheggio e sui tetti di alcuni edifici. FONTI, RIFERIMENTI http://www.vauban.de/projekte/holzbhkw/index.html Ing. Sergio Zabot, Energia e Abitazioni in Lombardia Claudia Bisceglia, HANNOVER, EDIFICARE SU UN TERRENO AGRICOLO: quando l antropizzazione del territorio non impoverisce le risorse naturali, L'INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI N 397 settembre-ottobre 2007 http://www.rinnovabili.it/impatto-zero-su-scala-urbanistica-tre-esempi-di-eccellenza Figura 1 - Frangisole fotovoltaico. Fonte: Claudia Bisceglia, HANNOVER, EDIFICARE SU UN TERRENO AGRICOLO: quando l antropizzazione del territorio non impoverisce le risorse naturali, L'INDUSTRIA DELLE COSTRUZIONI N 397 settembre-ottobre 2007. Figura 2 - L isolato solare Am Schlierberg - dell'architetto austriaco Rolf Disch - composto da 40 case passive (consumano 15 kw/m 2 all anno) e 10 Plusenergiehauser. Fonte : Claudia Bisceglia, HANNOVER, EDIFICARE SU UN TERRENO AGRICOLO: quando l antropizzazio. Figura 3 - Schizzo di progetto. Fonte : Claudia Bisceglia, HANNOVER, EDIFICARE SU UN TERRENO AGRICOLO: quando l antropizzazione del territorio non impoverisce le risorse naturali, L'INDUSTRIA 15
Friburgo 16
Friburgo Il Vauban di Friburgo rappresenta a livello urbano il progetto più innovativo rispetto ai temi dell energia, del traffico e della mobilità, della progettazione partecipata, delle interazioni sociali e della fruizione degli spazi aperti. Tutti i nuovi edifici rispettano lo standard dei 65 kwh/m 2 a. Inoltre 42 unità sono state realizzate secondo lo standard passive house (15 kwh/m 2 a). 17
Riferimenti LINK UTILI: VAUBAN FRIBURGO http://www.solar-info-center.de http://www.dena.de http://www.solarregion.freiburg.de http://www.rolfdisch.de de http://www.bloss-keinath.de http://www.rolf-hotz.de http://epp.eurostat.ec.europa.eu http://www.estif.org 2007, Friburgo, città solare, Ottagono, n.196, anno 2007, pag. 156-186 18
Barcellona 19
Barcellona Partendo dalla volontà di rispettare gli impegni internazionali presi all interno dell Unione Europea, la città si è dotata di particolari enti con il compito fondamentale di assicurare una adeguata diffusione dell informazione, e di un forte sistema legislativo in grado di garantire la realizzazione in breve tempo di svariate iniziative volte alla riduzione dell emissioni di CO e 2 allo sviluppo di fonti energetiche rinnovabili. Il Piano per il Miglioramento Energetico di Barcellona PMEB stabilisce una serie di misure ad azione locale, indirizzate alla realizzazione di un modello di città più sostenibile, riducendo l'impatto ambientale attraverso: il risparmio energetico; un maggiore utilizzo delle energie rinnovabili; una elevata efficienza energetica. Agendo su diversi livelli, dal settore residenziale alla scala urbana, il PMEB comprende disposizioni che vanno dalle tecnologie solari attive, con impianti fotovoltaici e collettori termici, a quelle solari passive, che riguardano interventi che sfruttano i componenti stessi degli edifici per captare, accumulare e distribuire il calore della radiazione solare senza l'impiego di installazioni. 20
Barcellona Tra le varie proposte si raccomanda di: Nel settore residenziale: utilizzare serramenti e infissi ad alta prestazione termica; migliorare l isolamento degli edifici; installare caldaie ad alta prestazione. Nel settore dell edilizia pubblica e dell arredo urbano: utilizzare sistemi di illuminazione a basso consumo, installare impianti fotovoltaici e programmi di gestione energetica nelle scuole pubbliche, nelle università e nelle strutture sportive. Nel settore commerciale e dei servizi: installazione di impianti di cogenerazione nelle strutture sportive, nei centri commerciali maggiori di 3.500 mq, negli alberghi e negli ospedali; installazione di sistemi fotovoltaici negli edifici maggiori di 3.500 m 2. Nel settore dei trasporti: promozione di mezzi di trasporto energeticamente più efficienti, promozione dell uso della bicicletta come mezzo principale, sistemi di condivisione dei mezzi privati (car-sharing). 21
Riferimenti RIFERIMENTI / RISORSE: Riferimenti / Risorse P.Droege, Urban energy transition: from fossil fuels to renewable power, Elsevier, 2008. http://www.opet.se/document/opet se/document/opet-results-2002/biomass-chp-vaxjo Vaxjo.pdf Contatti: Federico Butera 22