Il settore edilizio residenziale italiano si sta muovendo verso una fase positiva di rinnovamento. I risultati attesi della cosiddetta “transizione ecologica” riguardano tre macrocategorie di obiettivi: efficienza energetica, salvaguardia ambientale e convenienza economica. Tali obiettivi devono essere perseguiti tramite un approccio sinergico, evitando estremistiche posizioni aprioristiche, specialmente quando si tratta di intervenire su edifici e/o impianti esistenti. Questi ultimi rappresenteranno, infatti, la parte principale dei consumi energetici nei prossimi anni e avranno un ruolo chiave nel raggiungimento degli obiettivi nazionali e comunitari di sostenibilità. Sono quindi necessarie politiche e strategie di rinnovamento certe, basate su dati quantitativi e su una chiara metodologia di valutazione costi-benefici in ottica multi-obiettivo (energetica, ambientale ed economica) e forme di incentivazione mirate in funzione dei risultati effettivamente raggiungibili dalle varie alternative tecnologiche. Altrimenti, il rischio è quello di rendere non fattibili o non efficaci gli interventi di riqualificazione, con il conseguente rallentamento, se non addirittura la compromissione, del raggiungimento degli obiettivi al 2030 e 2050.

In questo contesto, lo studio condotto dall’Università di Pisa, in collaborazione con Assotermica (federata Anima Confindustria), ha analizzato le prestazioni energetiche, ambientali ed economiche di diverse tecnologie di riscaldamento e di vettori energetici, applicandole ad set di edifici tipo del parco residenziale nazionale. In particolare, si sono analizzati i possibili effetti dell’impiego di miscele a idrogeno “verde” e apparecchi ibridi a pompa di calore.

Le tipologie edilizie, dimensioni geometriche, caratteristiche di involucro e profili di utilizzo da parte degli occupanti, sono state scelte sulla base del “15° Censimento ISTAT della popolazione e delle abitazioni”, in modo da ottenere edifici di riferimento “statistici”, che rappresentassero il comportamento energetico “medio” del parco residenziale italiano. Le zone climatiche più significative sono la C, D ed E (Figura 1 e Figura 2). Sempre in base ai dati ISTAT, le tipologie abitative italiane sono costituite per lo più da appartamenti in condominio (57%) e abitazioni in edifici monofamiliari (30%). Le 4 tipologie di edifici e abitazioni di riferimento sono quindi state:

  • appartamento con impianto di riscaldamento autonomo a radiatori;
  • condominio di medie dimensioni (12 interni, 4 piani) con impianto di riscaldamento centralizzato a radiatori;
  • villetta monofamiliare con impianto a radiatori;
  • villetta monofamiliare “ad alta efficienza”, di recente costruzione o riqualificazione, con impianto a pannelli radianti.

Fonte: Elaborazioni Autori su dati ISTAT e DPR 412/93

Per ognuno dei 12 casi studio, sono state poi confrontate le prestazioni dei seguenti sistemi di generazione:

  • caldaia tradizionale;
  • caldaia a condensazione;
  • pompa di calore elettrica aria-acqua;
  • sistema ibrido “factory-made” a pompa di calore elettrica e caldaia a

condensazione

Per tutti i generatori a combustione, è stato simulato l’impiego di metano (G20) e di miscela al 22% di idrogeno “verde” (G222).

I risultati delle simulazioni dinamiche (Figura 3) effettuate hanno portato ai risultati complessivi presentati in Figura 4. I valori sono normalizzati rispetto alle prestazioni della caldaia tradizionale, essendo questa la tipologia di generatore ancora più diffusa in Italia. Un valore di 0.4 indica un risparmio del 60% rispetto alle prestazioni di una caldaia tradizionale.

Figura 3. Esempi di risultati di simulazioni dinamiche

Nel grafico di sinistra sono riportate le prestazioni orarie di una pompa di calore aria-acqua a seconda della zona climatica e terminali di impianto. Nel grafico di destra, sono mostrati i profili di emissione orari e medi giornalieri di un sistema ibrido alimentato a idrogeno “verde” rispetto ad una caldaia tradizionale nel caso di un condominio in zona E.

Fonte: Elaborazioni Autori

Figura 4. Prestazioni ottenibili attraverso l’utilizzo delle diverse tecnologie di riscaldamento.

La distanza dal valore unitario rappresenta i risparmi rispetto all’utilizzo di una caldaia tradizionale. Per le soluzioni che utilizzano idrogeno “verde” non è ancora possibile associare un prezzo di riferimento del combustibile.

Fonte: Elaborazioni Autori

 

Lo studio ha dimostrato come sia possibile creare una sinergia tra risparmi economici per gli utenti e gli obiettivi della transizione energetica. Le varie tecnologie confrontate hanno mostrato punti di forza differenti a seconda dell’obiettivo considerato, la zona climatica e la tipologia di edificio. Inoltre, va precisato che tutti gli indicatori di prestazione dipendono dall’evoluzione dello scenario energetico italiano, elemento in forte evoluzione in questi mesi. Il prezzo dell’energia, il mix di combustibili e tecnologie utilizzate per la produzione di elettricità, la sempre maggiore penetrazione di combustibili gassosi a contenuto “rinnovabile” (come l’idrogeno verde e il biometano) rendono difficile la generalizzazione l’identificazione di una soluzione unica, universalmente migliore rispetto alle altre su tutti gli indicatori di prestazione sul medio-lungo periodo. Lo studio ha comunque evidenziato il ruolo delle tecnologie ibride, le quali, se correttamente progettate, installate e gestite, riescono a unire i vantaggi delle soluzioni a pompa di calore e dei generatori di calore a combustione, ottenendo benefici contemporanei su tutti i tre indicatori (ambientale, energetico ed economico). La soluzione multi-combustibile presenta, inoltre, vantaggi legati alla robustezza rispetto all’oscillazione dei prezzi dei combustibili, alla maggiore applicabilità con gli attuali terminali di impianto (es. radiatori), al possibile utilizzo per altri servizi energetici (es. acqua calda e raffrescamento estivo). L’utilizzo di idrogeno verde (G222, 23% in volume) consente un ulteriore risparmio del 10% di CO2 rispetto alla combustione del gas naturale, riducendo anche le emissioni di NOx.