Edifici ad alta efficienza per la transizione energetica

Abstract:

I temi analizzati dal progetto riguardano l’analisi di strumenti, metodi e soluzioni per facilitare la riqualificazione energetica del parco edilizio nazionale e la conversione in edifici “green” , in linea con gli obiettivi nazionali e con la nuova Direttiva EPBD IV, fornendo altresì benefici importanti per il sistema elettrico.
Il progetto, strutturato in 5 Work Package, prevede l’analisi di soluzioni per il miglioramento delle prestazioni del sistema edificio-impianto basate sia su tecnologie e materiali innovativi per l’involucro edilizio, sia su strategie e configurazioni per massimizzare la quota di energia rinnovabile (elettrica e termica) consumata negli edifici. Verranno definite soluzioni per migliore la consapevolezza degli utenti finali sui propri consumi e strumenti per rendere più tangibile a progettisti e fornitori di servizi il valore aggiunto delle nuove tecnologie e degli edifici intelligenti. In particolare nel WP1 sarà condotto uno studio rivolto all’aggiornamento dei Gradi Giorno dei Comuni Italiani al fine di analizzare eventuali differenti zonizzazioni del territorio nazionale. Verranno effettuati studi teorici-applicativi su possibili interventi per la mitigazione degli apporti solari sugli edifici basati su componenti e schermature innovativi. Mediante analisi sperimentali e simulazioni saranno analizzati nuovi materiali e tecnologie per l’involucro edilizio. Diverse saranno le linee di ricerca, condotte nello stesso WP, rivolte all’approfondimento di specifici temi legati al recepimento della EPBD IV; in particolare, saranno individuate nuove strategie per la riqualificazione energetica del parco edilizio pubblico e sarà analizzata l’evoluzione della metodologia comparativa per valutare i livelli ottimali di efficienza energetica raggiungibili in funzione dei costi (Cost Optimality Methodology). Un possibile nuovo approccio, verrà esaminato, per la classificazione energetica degli edifici in Italia. Differenti modelli di edifici ZEB (Zero Emission Buildings), saranno studiati per valutarne l’impatto sui consumi elettrici a livello nazionale. Ulteriori attività saranno focalizzate sull’analisi delle banche dati dell’ENEA relative alle detrazioni fiscali al fine di individuare possibili criteri per commisurare gli incentivi pubblici al risparmio energetico perseguito. Nel WP2 il progetto si pone come obiettivo finale lo sviluppo di strumenti e metodologie per migliorare la pianificazione energetica territoriale e favorire la sostenibilità nelle aree energeticamente isolate italiane. In particolare sul fronte della pianificazione, il progetto mira a sviluppare una metodologia innovativa per la redazione di Piani locali di riscaldamento e raffrescamento, in linea con la direttiva EED, basandosi su strumenti esistenti come i PAESC. Il progetto introduce inoltre indicatori per mappare il fenomeno della cooling poverty, una problematica emergente su scala nazionale. Nell’ambito dell’efficientamento energetico delle aree isolate (isole minori non connesse alla rete elettrica nazionale, aree montane) il progetto punta ad aumentare l'uso di energie rinnovabili attraverso lo studio analitico e sperimentale di tecnologie avanzate ad elevata integrazione paesaggistica, tra cui soluzioni innovative per il micro-eolico e sistemi a biogas di piccola taglia per produrre acqua calda sanitaria da scarti organici. Saranno inoltre analizzate soluzioni che Integrano sistemi fotovoltaici con tecnologie di accumulo termico per migliorare l'efficienza e la flessibilità delle reti elettriche isolate delle isole minori. Parallelamente saranno analizzate le barriere tecniche, sociali e operative per garantire l'adozione pratica delle soluzioni proposte nelle isole, estendendone l'applicabilità anche ad aree montane. Le linee di attività del WP3 hanno come obiettivo principale quello di migliorare le prestazioni dei singoli componenti del sistema edificio-impianti, contribuendo alla riduzione dei consumi e favorendo l’uso e l’integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici. In particolare, sarà sviluppato e sperimentato presso edifici reali un sistema di monitoraggio basato su una scheda ibrida, costituita dall’integrazione di tecnologie di recupero energetico, sensori a basso consumo e supercapacitori eco-sostenibili e su una specifica piattaforma per l’analisi dei dati raccolti. Con riferimento ai componenti trasparenti di involucro e ai sistemi di illuminazione, verranno sperimentate soluzioni OLED per incrementare le prestazioni dei dispositivi su vetro, in termini di intensità luminosa, efficienza e dimensioni dell’area emissiva. Sarà inoltre approfondita la possibilità di utilizzare substrati plastici flessibili trasparenti, indagando sia i materiali che le specifiche tecniche di deposizione e incapsulamento.

Riguardo i componenti opachi dell’involucro edilizio, verrà condotto uno studio sulle pareti responsive alle diverse condizioni climatiche, in grado di variare le proprietà di isolamento grazie ad un’intercapedine ventilabile e accumulare energia termica attraverso l’integrazione di materiali a cambiamento di fase. In particolare saranno condotte attività sperimentali di caratterizzazione su un prototipo dimostrativo realizzato all’interno di una struttura esistente. In relazione al teleriscaldamento, le attività del WP3 consentiranno di valutare scenari di efficientamento e l’inserimento di utenti che operano come produttori e consumatori (prosumer termici) in configurazioni tipo “comunità energetiche termiche”. Le attività di sperimentazione saranno finalizzate alla realizzazione di un prototipo di sottostazione bidirezionale, da installare in corrispondenza di un’utenza su una rete reale. Verranno inoltre approfondite le prospettive legate alla produzione, all’autoconsumo e alla condivisione di energia termica, insieme a un confronto tra teleriscaldamento e soluzioni distribuite. Nell’ambito del WP4 si propone di sperimentare ed ottimizzare soluzioni abilitanti per le configurazioni di Autoconsumo Collettivo (AUC) condominiale, che possano favorire il sector-coupling, ovvero l’utilizzo di energia rinnovabile elettrica in eccesso per utilizzi termici. In particolare, verranno studiate e provate soluzioni basate su sistema di pompe di calore ad alta temperatura, al fine di validare tale tecnologia come abilitante per migliorare l’autoconsumo e l’autosufficienza per le configurazioni AUC applicate allo stock dei condomini dotati di impianti di emissione tradizionali a radiatori. Per i condomini con sistemi di contabilizzazione termica individuale, verranno valutati i potenziali benefici ottenibili da un miglioramento della consapevolezza energetica dei singoli utenti che riceveranno informazioni frequenti e di facile comprensione sui propri consumi termici come previsto dal D.Lgs. 73/2020. Le attività del WP4 supporteranno la fase di test nazionale prevista dalla EPBD IV per il nuovo indicatore Smart Readiness Indicator, contribuendo al suo sviluppo metodologico e alle politiche per la successiva implementazione. A scala urbana verrà approfondita la conoscenza del contributo che le Tecnologie Verdi di Involucro (TVI) possono fornire alla riduzione del consumo di energia per il raffrescamento degli edifici e all’adattamento delle città all’isola di calore. Per quanto concerne lo studio delle reti termiche a bassa temperatura, nell’ambito del WP5 sarà effettuata una indagine, sia numerica che sperimentale, per verificare le caratteristiche di flessibilità nella gestione del carico elettrico associato alle pompe di calore booster per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici. Relativamente allo studio di sistemi di accumulo termico di nuova generazione, le attività mirano a realizzare dei passi in avanti rispetto allo stato dell’arte dei sistemi basati sull’impiego di NEPCM (nano-enhanced phase change materials) dinamici valutando l’impiego di campi magnetici per migliorare le prestazioni dei materiali a cambiamento di fase.