Approfondimento ESGmakers

Plus Energy Buildings: gli edifici a energia positiva che promettono di rivoluzionare le città

Edifici che producono energia (rinnovabile) più di quanta ne consumano. Abitazioni delle città interconnesse del futuro, che dialogano tra loro per garantire l’approvvigionamento di energia rinnovabile lì dove è più richiesto o necessario, ottimizzando la produzione energetica e i costi con benefici in termini economici e ambientali. Sono questi i Plus Energy Buildings (PEBs), immobili innovativi, oggetto di diversi progetti e studi finanziati attualmente dall’UE, che promettono di garantire maggiore sicurezza energetica e una riduzione delle emissioni di CO2. E non solo pioneristici dal punto di vista energetico, tali edifici assicurano anche elevata flessibilità, facile accesso alla mobilità elettrica (possibilmente in sharing) e ambienti interni accessibili, confortevoli e salubri.

Cosa sono i Plus Energy Buildings

Secondo l’iniziativa Cultural E, progetto guidato dal centro di ricerca trentino Eurac Research e finanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’UE che stabilisce le linee guida per la progettazione di Plus Energy Buildings in Europa tenendo conto delle differenze socio-culturali e climatiche che caratterizzano ogni zona, “un Plus Energy Building è un edificio efficiente dal punto di vista energetico che produce più energia finale di quanta ne utilizzi attraverso fonti rinnovabili disponibili localmente nell’arco di un anno”.

I Plus Energy Buildings (PEBs) rappresentano, quindi, non solo un obiettivo energetico relativamente nuovo, ma anche più ambizioso rispetto ai più noti edifici “a energia quasi zero”, i nearly Energy Zero Building (NZEB) cui fa riferimento la direttiva case green EPBD, ossia immobili ad altissima prestazione energetica in cui il fabbisogno energetico, molto basso o quasi nullo, è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta in situ.

Cos’è il Bilancio Energetico di un edificio

Per comprendere i fondamenti teorici e tecnici dei Plus Energy Buildings, è necessario introdurre il concetto di bilancio energetico che, in ambito edilizio, può essere inteso come il quadro di parametri per la misurazione e la rendicontazione di tutti i prodotti energetici che entrano, escono e vengono utilizzati da un edificio. Tra gli indicatori del bilancio ci sono dati metrici, l’arco temporale di riferimento e i confini fisici su cui è valutata la prestazione di un edificio. Nel concreto, l’elemento che viene preso maggiormente in analisi per delineare il bilancio energetico di un edificio è l’energia finale misurata sottraendo l’energia totale che viene consumata dall’edificio all’energia prodotta da esso in un lasso di tempo predefinito.

Da questo punto di vista, quindi, i PEBs sono edifici caratterizzati da un bilancio energetico positivo, ovvero la condizione in cui l’energia totale impiegata dall’edificio è minore rispetto alla sua produzione di energia che deve provenire da fonti rinnovabili situate all’interno dell’area dell’edificio.

Inoltre, nel determinare il bilancio energetico di una struttura è cruciale definire il periodo di riferimento entro cui effettuare il calcolo, dal momento che l’energia consumata e quella generata dall’infrastruttura possono variare nel corso del tempo, con conseguente alterazione del valore dell’energia finale. Il bilancio annuale sembra essere il periodo di calcolo più pratico e ampiamente accettato per valutare il bilancio energetico finale di un edificio, poiché su base annua possono essere incluse, analizzate e spiegate in maniera più consistente le variazioni di uso dell’energia determinate da variabili quali i cambiamenti climatici, il numero di inquilini di un edificio o eventuali modifiche nella destinazione d’uso.

Da cosa è costituito il consumo energetico di un edificio

Il consumo di energia dall’edificio è quantificato dalla cosiddetta energia operativa (OE) di un immobile, ovvero quella richiesta per il riscaldamento, il raffreddamento, l’acqua calda, la ventilazione, l’illuminazione e altri sistemi tecnici dell’edificio. In letteratura, nella maggior parte dei casi per il calcolo del bilancio energetico globale viene presa in considerazione solo l’energia operativa per valutare l’energia consumata. Tuttavia, un’analisi esaustiva e completa, che includa i reali impatti e i fabbisogni energetici di un immobile lungo tutto il ciclo di vita, dovrebbe includere la valutazione dell’energia impiegata per la produzione degli elementi strutturali e per la costruzione-demolizione dell’edificio, denominata, invece, energia inglobata (EE). 

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Stabilire come periodo di bilancio l’intero ciclo di vita dell’edificio può pertanto essere un’alternativa al bilancio annuale nel caso si volesse tener conto nel bilancio anche dell’energia inglobata.

La valutazione delle prestazioni dei Plus Energy Buildings

Parlare in termini di bilancio energetico e di energia finale permette di dare una valutazione delle prestazioni dei Plus Energy Buildings basata su dati numerici tecnici e oggettivi. Tuttavia, per fare una disamina più completa di queste infrastrutture è necessario prendere in considerazione le dimensioni economica, sociale e ambientale che comprendono indicatori come: il potenziale miglioramento della salute pubblica, l’aumento della sicurezza energetica, l’alleviamento della povertà energetica, l’aumento della sostenibilità, i costi legati al consumo di energia, i ricavi dalla produzione di energia rinnovabile e i costi di investimento, costruzione e manutenzione. Questi parametri vengono considerati co-benefici del bilancio energetico inteso in termini puramente tecnici.

Attualmente gli investitori non hanno linee guida su come monetizzare tali co-benefici. Infatti, alcuni di questi sono generalmente valutati in modo qualitativo e non sono adeguatamente integrati né in una analisi globale delle prestazioni dell’edificio né nei modelli di business. In futuro, un passo avanti in questa direzione potrebbe essere significativa per poter sostenere l’accoglimento, la promozione e la diffusione dei Plus Energy Building. Per esempio, per analizzare i co-benefici degli edifici Plus Energy, è interessante considerare il valore della Qualità dell’Ambiente Interno (IEQ), che comprende il comfort termico, visivo, acustico e la qualità dell’aria degli interni. I requisiti IEQ inclusi nelle norme attuali (EN 16798-1:2019) derivano dal tentativo di mettere in relazione il sentimento di soddisfazione degli inquilini con misure oggettive. Eppure, la creazione di un indicatore comune a livello internazionale può essere di non facile determinazione in quanto la soddisfazione di chi abita una casa è influenzata anche da una serie di fattori culturali e sociali che vanno ben oltre la misurazione di un insieme di indici ambientali.

I vantaggi dei Plus Energy Buildings

Il raggiungimento del bilancio energetico positivo permette al PEB di immettere energia da fonti rinnovabili nella rete o in altri edifici circostanti. In questo modo, i Plus Energy Buildings possono supportare le aree con edifici più vecchi o con vincoli architettonici, dove la transizione verso il livello di energia zero non sarebbe fattibile o efficiente in termini di costi.

Inoltre, i PEBs contribuiscono a ridurre la congestione della rete energetica fornendo una risorsa energetica flessibile che consente agli edifici e alle comunità energetiche di agire come parti integrate del sistema energetico e di scambiare energia tra loro o con la rete. Ciò consente anche di gestire le potenziali variazioni della domanda di energia.

La residenza I Girasoli 

Un esempio italiano di PEB è il progetto della Residenza I Girasoli che sarà costruita a Castenaso, vicino Bologna, in un contesto rurale dal clima temperato e umido e che comprenderà due edifici residenziali con abitazioni di diverse dimensioni, costruiti dalla cooperativa privata Abitcoop.

Basandosi sulle caratteristiche atmosferiche e ambientali del sito, la struttura prevede l’implementazione di alcune tra le tecnologie più innovative sul mercato. Quindi, per esempio, le finestre a triplo vetro dell’Active Window System che consentono con i loro vetri elettrocromici e le veneziane integrate di regolare il tipo di ombreggiatura per garantire comfort visivo e risparmio energetico con il cambiare delle stagioni. O ancora gli impianti elettrici dotati di un sistema a pompa di calore compatto che riscalda e raffredda l’ambiente, oltre che a produrre acqua calda, l’illuminazione a LED e l’House Management System, ovvero l’impianto tecnologico basato su un cloud che ottimizza le prestazioni energetiche e il comfort degli immobili integrando i dati raccolti relativi alle diverse tecnologie. Per finire con i caricatori per veicoli elettrici o ibridi. Inoltre, entrambi gli edifici sono dotati di pannelli solari sul tetto, suddivisi in impianti fotovoltaici collegati a ciascuna abitazione e combinati a batterie di accumulo, ossia batterie ricaricabili che permettono di immagazzinare l’energia prodotta ma non consumata, rendendola disponibile durante le ore notturne o nei periodi di bassa radiazione solare.

Gli appartamenti, oltre a ottenere la Certificazione Energetica Regionale di Classe A4, saranno realizzati seguendo il protocollo dell’Agenzia per l’Energia Alto Adige CasaClima® e riceveranno la certificazione CasaClima® Classe A.