Rinnovabili ed Efficienza Energetica nei Distretti residenziali ed Industriali: un approccio integrato per l’efficientamento energetico ed exergetico generalizzato di sistemi urbani complessi e delle loro reti e infrastrutture, attraverso un approccio olistico e LCA, applicato su sistemi aperti

INTRODUZIONE PROBLEMATICA

Possono esservisi opinioni divergenti sull’utilizzo delle fonti fossili e sulla necessità di una loro sostituzione con le fonti rinnovabili; ciò che non può essere ignorato è il fatto che le strutture energetiche attuali non sono sostenibili nel prossimo futuro. Il sistema energetico attuale, infatti, basato su un accentramento della produzione di energia e da una sua successiva distribuzione capillare, difficilmente sarà in grado di sostenere la crescente elettrificazione dei servizi più eterogenei, e il conseguente aumento della domanda di energia. Risulta quindi essenziale capire e anticipare questo mutamento, attuando politiche strategiche incentrate sull’efficientamento energetico, le fonti rinnovabili e la generazione diffusa. Il settore dove questo mutamento risulta di primaria necessità è quello immobiliare: il fabbisogno energetico degli edifici, infatti, costituisce attualmente il 40% dei consumi europei annui, ed è pertanto prioritario intervenire quanto prima per un suo efficientamento generalizzato. Per raggiungere i risultati attesi dalla Comunità Europea è necessario intervenire primariamente sulla riduzione del fabbisogno energetico degli edifici con i consumi maggiori che, nei paesi industrializzati, risultano essere i settori industriale e residenziale. Si rende quindi necessario un nuovo modello di organizzazione sociale basato sulla produzione distribuita di energia attraverso impianti di piccole o medie dimensioni localizzati in prossimità degli utenti finali; risultano quindi essenziali i sistemi di smart-grid e l’utilizzo delle fonti rinnovabili. Questo nuovo paradigma trova applicazione su diverse dimensioni: da una parte la scala locale, a livello di edificio, intervenendo sulla riduzione del fabbisogno energetico e sulla produzione e micro-stoccaggio di energia, dall’altra la scala globale, a livello di distretto, coinvolgendo i diversi attori presenti sul territorio al fine di ottenere una programmazione sistematica della produzione di risorse e della loro gestione.

RILEVANZA La riduzione dei consumi energetici è uno dei temi cardine del nuovo Quadro clima-energia 2030. Gli obiettivi per il 2030 sono infatti i seguenti: riduzione dell’emissione di gas serra del 40% rispetto al 1990, l’ approvvigionamento dell’energia per il 32% da fonti rinnovabili e un miglioramento del 32% dell’efficienza energetica. Dal 2021 al 2030 l’obiettivo di efficienza energetica impone circa 9 Mtep di riduzione dei consumi. Intervenire in ambiti strategici quali i distretti residenziali e industriali permette di partecipare attivamente al raggiungimento dei risultati attesi.

METODO Nella prima parte del progetto saranno individuati i distretti energetici oggetto di studio, ne saranno analizzate le caratteristiche e le potenzialità; in base alla tipologia di distretto, residenziale o industriale, ne sarà analizzato il corrispondente schema energetico. L’evoluzione dei consumi e l’analisi dei bilanci energetici consentiranno di individuare le aree su cui concentrare prioritariamente gli interventi. Si procederà quindi alla elaborazione di un modello che replichi e rappresenti i flussi energetici del sistema distretto e delle reti esistenti, intendendo lo stesso distretto come un sistema termodinamico/energetico aperto. Sarà necessario definire il paniere degli interventi applicabili; in base al contesto saranno realizzabili interventi sul singolo edificio (interventi sull’involucro o sul sistema impianto) e, a scala più ampia, sul distretto (installazione di impianti per la produzione di energia da fonti rinnovabili associato ad un sistema di accumulo, smart-grid per la distribuzione dell’energia prodotta alle utenze vicine). La stessa mobilità elettrica, in crescente espansione, potrà dar un importante contributo alla strategia di accumulo grazie alle batterie dei veicoli elettrici in ricarica diurna. Il modello realizzato sarà utilizzato per valutare l’efficacia dei diversi interventi individuati, permettendo di selezionare quelli che soddisfano maggiormente gli obiettivi prefissati, in termini di efficientamento energetico ed exergetico e di LCA. Nella seconda parte del progetto sarà monitorato il processo di realizzazione degli interventi individuati, nella misura in cui potranno essere auspicabilmente attuati, sia a livello di edificio che di distretto, verificandone la corrispondenza con il modello realizzato. Si procederà successivamente al monitoraggio degli interventi eseguiti per verificarne l’efficacia. Questo processo prevede il confronto delle elaborazioni del modello eseguite in fase di analisi con i dati di consumo reali successivi all’intervento. Per essere realmente efficace, la metodologia finora descritta deve prevedere anche una partecipazione attiva del cittadino/utente, che diventa attore principale e prosumer del proprio distretto e che, attraverso un adeguato percorso informativo, si rende in grado di modificare e allineare i propri comportamenti a questo nuovo paradigma.

OBIETTIVI E RISULTATI ATTESI Gli obiettivi del presente progetto sono così riassunti: > riduzione del consumo energetico e dei profili emissivi climalteranti ed inquinanti dei distretti oggetto di studio, dimostrato anche attraverso analisi exergetiche e LCA; > generazione e utilizzo locale di energia da fonte rinnovabile; > implementazione dei sistemi di stoccaggio dell’energia prodotta; > innovare le reti e infrastrutture esistenti per favorire la transizione verso la mobilità elettrica; > gestione dei flussi energetici a livello di distretto, tramite il bilanciamento tra domanda e offerta e l’utilizzo di sistemi di accumulo; > gestione e controllo dei consumi energetici del distretto tramite il modello realizzato; > definizione di una procedura standardizzata per la replicabilità del progetto ad altri distretti.

BIBLIOGRAFIA
https://www.gse.it/dati-e-scenari/statistiche
https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018L2001
http://old.enea.it/com/web/convegni/work050706/DossierRegioni.pdf
https://www.enea.it/it/seguici/events/meid/meid_31mag13/Segreto_31mag13.pdf

- Becquerel Electric S.p.a. - Via Emilia San Pietro, 1, 42121 Reggio Emilia
- Tetragreen Energy S.r.l. - Vicolo Gumer, 1, 39100, Bolzano

Periodo complessivo: 12 mesi

Il progetto è coerente con i seguenti Ambiti di Ricerca e Innovazione del PNR 2021-2027:

5.3.1 Sicurezza delle strutture, infrastrutture e reti
Articolazione 4. Sicurezza e resilienza per la società e lo sviluppo sostenibile
5.4.6 Innovazione per l’Industria Manufatturiera
Articolazione 1. Industria circolare, pulita ed efficiente
5.5.1 Mobilità sostenibile
Articolazione 4. Reti e veicoli green e clean
5.5.2 Cambiamento climatico, mitigazione e adattamento
Articolazione 7. Sviluppo di strategie e azioni per l’attuazione di interventi di adattamento
climatico
5.5.3 Energetica industriale
Articolazione 3. Decarbonizzazione dell’industria: produzione locale da FER, uso efficiente
e sostenibile dell’energia e dei materiali, trasformazione dei vettori energetici
5.5.4 Energetica ambientale
Articolazione 1. Edifici, storage, e interazione con energy communities e smart energy grid
5.6.1 Green technologies
Articolazione 6. “A fair benchmarking”: sviluppo e diffusione dei metodi della ecologia
industriale per una corretta valutazione comparativa”