Dall’Eco–Quartiere al Zero Energy District. Metodologia per la progettazione di un quartiere Smart

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Il quartiere Smart diventa laboratorio per la città

Grazie al crescente interesse posto ai concetti di innovazione all’interno delle città, negli ultimi decenni è stata sviluppata una grande varietà di strumenti e metodologie per la valutazione della sostenibilità, nel tentativo di tradurre i “criteri green” in azioni e strategie da applicare concretamente. In tal senso l’efficienza energetica e gli obiettivi di “zero energia” sono significativi per le politiche europee. Da queste premesse emerge che i quartieri possiedono un ruolo significativo per il raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità fissati dall’Unione Europea

La progettazione smart dei quartieri per rispondere alle sfide di sostenibilità poste dall’Unione Europea

Le sfide del cambiamento climatico rafforzano gli sforzi della città per affrontare i suoi disastrosi impatti ambientali (vale a dire la scarsità di risorse energetiche), pertanto si introduce un crescente interesse per il concetto di energia zero. Tuttavia, gli studi e le relazioni che trattano di energia zero a livello distrettuale e/o comunitario sono pochi; inoltre la maggior parte degli studi che indagano le questioni energetiche, a livello distrettuale, si concentrano sull’impatto della forma urbana, sul consumo di energia negli edifici, o sulle potenziale risparmio ottenuto attraverso l’utilizzo dell’energia solare. E’ chiaro, però che i progetti c.d. a zero energia risultano più utili ed efficienti nella scala di quartiere che non sui singoli edifici; a livello distrettuale è infatti possibile stabilire tecniche energetiche per l’utilizzo di sistemi rinnovabili più efficienti. 

I quartieri, sono un sottoinsieme delle città e sono uno dei suoi elementi costruiti con fini amministrativi e strutturati secondo criteri storici, culturali, urbani o di altro genere circondati dalle infrastrutture attraverso la sua espansione. 

L’unione europea ha rilasciato numerose politiche e legislazioni per rafforzare la prosperità economica nelle città contemporanee, promuovere l’uguaglianza, la coesione sociale e la rigenerazione negli agglomerati urbani, migliorare la sostenibilità e aumentare la qualità della vita. Tra queste politiche è necessario promuove il quadro legislativo e le discipline attraverso l’istituzione degli “eco-distretti” e degli obiettivi “zero energy”

Cosa è l'Eco-Distretto

In letteratura, l’eco-distretto è definito come un esperimento urbano che mira a valutare la capacità della città di sviluppare quartieri che rispettino i criteri di sostenibilità. Per definizione il quartiere “eco” individua un ambiente urbano inteso a integrare gli obiettivi dello sviluppo sostenibile concentrandosi sul uso di energia e sulla questione ambientale per il raggiungimento di alti livelli di qualità della vita degli utenti. Per spiegare bene il concetto di eco-distretti, alcuni li descrivono come laboratori dove la città sostenibile viene testata.  

Come si arriva al Quartiere ad Energia Zero

La recente evoluzione dell’argomento ha spostato l’attenzione dal “eco-distretto” alla definizione del quartiere ad energia zero. Il termine “quartiere ad energia zero” è un concetto innovativo ancora in corso di definizione sviluppatosi prevalente negli ultimi anni. Il ruolo degli agglomerati urbani come ampiamente riconosciuto è centrale nella riduzione delle emissioni e del consumo di energia. Infatti, in linea con i cambiamenti nei sistemi energetici, la ricerca sul rendimento energetico del settore costruito sta ampliando i suoi obiettivi a livello distrettuale. 

E’ sempre più frequente l’adozione del termine città a energia zero o città a zero emissioni di carbonio; in tal senso partire dalla definizione di quartieri smart può rappresentare una giusta strategia per il raggiungimento degli obiettivi. 

Gli studi attualmente condotti, tendono a concentrare l’attenzione sulla possibilità di avere un sistema condiviso di energia rinnovabile generata da panelli solari a livello distrettuale, senza includere il consumo energetico degli edifici. Altri studi invece concentrano le proprie analisi solo sull’efficientamento degli edifici, ignorando l’impatto che l’intero quartiere rappresenta (cioè servizi di mobilità, illuminazione, gestione etc..)

Questo livello territoriale appare interessante nel contesto operativo e multisettoriale come strumento per identificare i modelli del concetto di energia zero da applicare anche a scala maggiore.

Caratteristiche e problematiche del quartiere smart 

Come anticipato, il termine "distretto energetico netto zero" è un concetto innovativo ancora in corso, che si sviluppa prevalentemente negli ultimi anni ed è ancora limitato ad alcuni scenari teorici. Alcuni, hanno introdotto il concetto di comunità ad energia zero (ZEC) come "la Comunità con requisiti energetici ridotti (coperti da risorse rinnovabili) ad alta efficienza energetica". Il concetto, deve dunque comprende l'energia impiegata non solo per gli edifici residenziali, ma anche per altre infrastrutture. Infatti, in un quartiere, la domanda è correlata ai suoi utenti, agli edifici, al trasporto. E’ pertanto necessario descrivere la domanda di energia in un distretto e addirittura predirla per la corretta progettazione. 

La domanda di energia in un quartiere riguarda i requisiti dell’energia degli utenti, degli edifici, dei trasporti ed è funzione:

  • della popolazione e degli utenti: funzioni metaboliche degli utenti, condizioni di salute e comfort, attività:
  • degli edifici residenziali: l’energia richiesta per gli edifici (riscaldamento/raffrescamento, ventilazione, luce, apparecchiature);
  • delle infrastrutture e dei servizi: energia richiesta per il commercio e tutti gli atri servizi necessari al quartiere;
  • delle attività industriali eventualmente incluse nel quartiere;
  • della mobilità: è opportuno considerare l’annuale consumo di energia per il traporto giornaliero e espressa in kWh/viaggio/persona e rappresenta il l’energia media per persona per viaggiare dentro e fuori il quartiere;
  • di altri usi: tutti i consumi non inclusi nelle categorie prima citate.

Il quartiere smart è tale se il potenziale di approvvigionamento energetico/on site è equiparato dalla domanda finale di energia dei suoi utenti. L’approvvigionamento energetico riguarda il potenziale del sito nelle risorse naturali rinnovabili. In altre parole, riguarda l’inventario energetico del distretto urbano ed è funzione dell’ubicazione geografica e dell’approvvigionamento energetico. Per un distretto urbano la disponibilità di energia rinnovabile è indissolubilmente legata alla posizione “intelligente”, pertanto la scelta del sito “intelligente” prevede di ospitare gli obiettivi di energia zero. La “posizione intelligente” del quartiere offre il potenziale per l’applicazione a zero energia ed è associata a: risorse energetiche rinnovabili: solare, vento idroelettrica geotermica, condizioni climatiche relative all’inventario energetico.  

In secondo il problema di abbinare la domanda di energia (da parte degli utenti, edifici) con la fornitura richiede anche la progettazione delle relative soluzioni di stoccaggio di tale energia. Due sono le possibilità di accumulo di energia in distretto, è possibile prevedere uno stoccaggio a lungo termine corrispondente a diverse fonti di energia: olio, carbonio gas idrocarburi nucleare etc. In alternativa si può optare per stoccaggio a breve termine, ovvero di sincronizzare l’offerta e la domanda di energia. 

“U-ZED APPROACH”: l'approccio di valutazione del quartire smart

Lo studio condotto dall’Università Belga ha proposto l’applicazione dell’approccio U-ZED per la valutazione dei quartieri smart. La metodologia sviluppata U-ZED ha introdotto tre assi metodologici da applicare per la definizione dei Net-Zero Energy Efficiency on City Districts (NZED)

La progettazione di un quartiere deve tenere conto di: 

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