Obiettivo “Case Green”: esempi di riqualificazione tra fattibilità tecnico-economica e incentivi

È ormai chiaro a tutti che l’obiettivo è la neutralità climatica. Ma come fare a raggiungerla, soprattutto considerando le attuali condizioni – energetiche e non solo – degli edifici esistenti? Proviamo a rispondere alla domanda illustrando i risultati di una fattibilità tecnico-economica tratta da uno studio condotto dagli autori nell’ambito del 39° Convegno Nazionale AiCARR svoltosi a Napoli lo scorso 8 settembre.

La Direttiva Case Green

A marzo 2023 il Parlamento Europeo ha approvato la Direttiva “Case Green”, revisione della Direttiva sulla prestazione energetica nell’edilizia (EPBD). Questo provvedimento è strategico per raggiungere gli obiettivi dell'UE di riduzione delle emissioni di gas serra (GHGs) e di consumo energetico nel 2030, in vista della neutralità climatica entro il 2050.

Il settore edilizio rappresenta il 40% della domanda di energia primaria nell'UE, contribuendo al 36% delle emissioni di gas serra. Per questo motivo la nuova EPBD mira a ridurre significativamente il consumo energetico e le emissioni di carbonio del settore edilizio, attraverso una serie di misure volte a migliorare l'efficienza energetica degli edifici esistenti e a promuovere la costruzione di nuovi edifici ad alta efficienza energetica.

Per approfondimenti leggi anche “Direttiva case green, ecco l'ok del Parlamento UE: edifici residenziali in classe "E" entro il 2030, in classe "D" entro il 2033”.

Quali soluzioni tecnologiche?

Per raggiungere gli obiettivi fissati dalla Direttiva, sono disponibili sul mercato diverse soluzioni tecnologiche, tra queste figurano:

• la coibentazione di pareti e coperture, per ridurre le dispersioni di calore;
• la sostituzione di infissi, per migliorare l'isolamento termico;
• la sostituzione di impianti di climatizzazione e generatore di calore con dispositivi ad alta efficienza, come le pompe di calore;
• l'installazione di impianti per la produzione di energia rinnovabile, solitamente impianti fotovoltaici (FV) in copertura.

Le sole soluzioni di efficientamento energetico, elettrificazione dei consumi e uso di energie rinnovabili non sono però sufficienti per raggiungere gli obiettivi di mitigazione al 2050.

È necessario anche l'uso di fonti energetiche rinnovabili alternative, quale ad esempio l’idrogeno sostenibile, detto “verde”.

La Strategia Europea per l'idrogeno prevede di introdurne l'applicazione per la mobilità pesante (tir e treni), per l'industria (chimica, raffinazione) e miscelato nella rete del gas naturale entro il 2030.

L'UE sta sviluppando una filiera che utilizzi unicamente energia rinnovabile per la produzione di idrogeno verde, attraverso l'elettrolisi dell'acqua. Uno dei principali attuali problemi nell’utilizzo dell’idrogeno verde è il suo costo che può raggiungere i 7 €/kg, sebbene sia previsto cali sotto i 2 €/kg nel 2030, circa 1 €/kg nel 2050. Inoltre, la distribuzione dell'idrogeno verde attraverso la rete del gas naturale (non ancora presente) risolverà la problematica dello stoccaggio dell'idrogeno ad alta pressione in prossimità dell'utenza, altro fattore che ad oggi ne limita fortemente l'impiego a causa delle stringenti normative di sicurezza.

Un esempio di riqualificazione

Ma cosa significa realmente trasformare un edificio esistente in uno a zero emissioni? Di seguito si riporta un caso studio reale al quale sono stati applicati una serie di interventi, tra cui:

• l'isolamento termico dell'edificio;
• la sostituzione del generatore di calore esistente;
• la produzione di energia rinnovabile in loco.

Per ciascun intervento è stato calcolato il consumo di energia termica per il servizio di riscaldamento, e sono state valutate le prestazioni del sistema di generazione proposto. In seguito, è stata valutata la fattibilità economica degli interventi proposti.

Il caso studio

Il caso studio consiste in un edificio residenziale a Roma (Figura 1), costituito da 7 piani fuori terra. Il piano terra è adibito ad attività commerciale, mentre i restanti sei piani superiori ospitano 18 appartamenti. L'impianto di riscaldamento è centralizzato, alimentato da una caldaia tradizionale a gas di potenza termica nominale pari a 152 kW.

Gli interventi di efficientamento energetico

Si sono considerate cinque combinazioni di interventi di efficientamento energetico, come di seguito elencate. In accordo con il D.Lgs 199/21, per gli interventi che prevedono la sostituzione del generatore di calore si è inoltre ipotizzata la costituzione di un gruppo di autoconsumatori di energia rinnovabile (AUC) al fine di condividere tra i condòmini l’energia elettrica prodotta ed immessa in rete.

Per approfondimenti si veda anche “Le comunità energetiche: cosa sono, normativa e incentivi”

Intervento 1): Isolamento termico

L'intervento 1) prevede il miglioramento dell'isolamento termico dell'edificio, sia per quanto riguarda le superfici opache che trasparenti. In particolare, si prevede l'installazione di polistirene espanso sinterizzato alla grafite sulle pareti esterne, un pannello in schiuma fenolica sulla copertura piana, telai in PVC con tre camere d’aria e vetrocamera low-e con argon. L’intervento accede alle detrazioni fiscali del 75% (Ecobonus condomini).

Intervento 2): Sostituzione del generatore di calore con pompa di calore e FV

L'intervento 2) prevede la sostituzione del generatore di calore esistente con una pompa di calore elettrica aria/acqua (40,4 kW e COP 4,16 in condizioni nominali), in abbinamento ad un impianto FV composto da 23 pannelli solari installati sulla copertura piana dell'edificio, per una potenza complessiva pari a 9,6 kW. L’intervento accede alle detrazioni fiscali del 65% (Ecobonus) per la pompa di calore e del 50% (Bonus Casa) per l’impianto FV.

Intervento 3): Sostituzione del generatore di calore con cella a combustibile

L'intervento 3) prevede la sostituzione del generatore di calore esistente con una cella a combustibile ad idrogeno puro, dotata di membrana a scambio protonico (PEMFC). La cella a combustibile è in grado di produrre sia energia termica che elettrica. In questo caso, la potenza termica ed elettrica della cella a combustibile sono rispettivamente pari a 61 kW e 43 kW. L’intervento accede alle detrazioni fiscali del 65% (Bonus micro-cogeneratori).

Intervento 4): Combinazione di interventi 1) e 2)

L'intervento 4) prevede la combinazione degli interventi 1) e 2), ovvero l'isolamento termico dell'edificio e la sostituzione del generatore di calore con una pompa di calore aria/acqua (24,7 kW e COP 4,26 in condizioni nominali).
Intervento 5): Combinazione di interventi 1) e 3)

L'intervento 5) prevede la combinazione degli interventi 1) e 3), ovvero l'isolamento termico dell'edificio e la sostituzione del generatore di calore con una cella a combustibile. In questo caso, le potenze termica e elettrica della cella a combustibile sono rispettivamente pari a 20 kW e 14 kW.