Analisi degli scenari energetici europei e sviluppo di un criterio di valutazione exergetica del sistema edificio

ITALIANO - La valutazione energetica di un edificio ha lo scopo di quantificare le risorse energetiche impegnate dall’edificio per alimentare i fabbisogni delle utenze, in rapporto a criteri di natura energetica/ambientale/economica. I criteri di valutazione attualmente impiegati sono: energia primaria, emissioni di CO2, costi, energia finale. L’uso di energia a livello di edificio è messo in relazione rispettivamente con le risorse energetiche primarie impegnate, con le emissioni di gas a effetto serra e con gli oneri gestionali. In una visione centrata sulla combinazione tra catena energetica dalle sorgenti all’edificio e edificio, l’impiego di questi criteri è funzionale al raggiungimento di obiettivi strategici di vasta scala verso cui il settore degli edifici è chiamato a convergere. In una visione centrata sull’edificio, l’impiego di questi criteri implica tuttavia che il risultato della valutazione sia dipendente da parametri estrinseci: le infrastrutture energetiche e il mercato dell’energia, interpretati come fattori di conversione, fattori di emissione, tariffe, secondo cui sono differenziati vettori e fonti. Una lettura estesa dell’uso di energia a livello di edificio dovrebbe prendere in considerazione sia gli aspetti di primo principio (conservazione dell’energia), che gli aspetti di secondo principio (degradazione dell’energia). Al fine di delineare un criterio di valutazione energetica del sistema edificio che sia in grado di differenziare vettori e fonti secondo il relativo potenziale termodinamico e che risulti indipendente da parametri estrinseci, abbiamo individuato come strumento l’exergia. Il criterio exergetico delineato quantifica l’exergia impiegata dall’edificio per alimentare gli usi delle utenze in base all’exergia dei vettori di rete e delle fonti rinnovabili on-site utilizzate. In una visione centrata sull’edificio l’exergia dei vettori e delle fonti è determinata in corrispondenza del confine del sistema. La prestazione exergetica “Exergy Performance” è valutata come il quantitativo netto di exergia da vettori di rete e da fonti rinnovabili on-site impiegato dall’edificio per alimentare gli usi delle utenze ed è espressa attraverso un indice “ExP” normalizzato rispetto a un anno di attività e a una unità di superficie. Data l’assunzione di una visione centrata sull’edificio, il criterio exergetico è da mettere in relazione con gli usi finali dell’energia, in quanto svincolato dall’assetto delle infrastrutture energetiche. Il criterio exergetico costituisce uno strumento di valutazione energetica del sistema edificio in grado di incidere sull’assetto degli usi finali dell’energia nel settore degli edifici. All’aspetto di stabilità della valutazione si combina l’aspetto di indirizzo delle scelte energetiche e di interazione con le strategie di decarbonizzazione quali il fuel-switching da combustibili fossili a vettore elettrico e l’incentivazione di vettori localmente zero-carbon. Il criterio exergetico risulta in linea con gli scenari descritti in Energy Roadmap 2050 nella misura in cui la sua applicazione porta verso l’efficienza degli usi finali dell’energia, verso l’elettrificazione e verso l’aumento della quota di consumo finale lordo di energia alimentato tramite fonte rinnovabili. ENGLISH - The aim of the building energy assessment is to quantify the energy sources used from a building to satisfy the users needs, through the application of energy or environmental or economic methods. The assessment methods currently applied are: primary energy, CO2 emissions, costs, final energy. The building energy demand is related respectively with the primary energy sources consumption, the greenhouse gases emissions, the running costs. From a point of view centered on the connection between the building and the energy supply chain, these methods are suitable in order to reach overall energy-environmental targets imposed on the building sector. From a building-centered point of view, these methods imply that the assessment results are dependent from parameters external to the system: the primary energy factors, the emissions factors, the economic rate. The energy sources and the energy carriers are diversified according to these parameters. These parameters are representative of the energy supply chain and the energy market. An overall building energy assessment should take in account both the First Principle features (energy conservation) and the Second Principle features (energy degradation). In order to define a building energy assessment method that is able to diversify the energy sources and the energy carriers according to the respective thermodynamic potential, and that is indipendent from parameters external to the system, we have identified the exergy as useful concept. The exergy method developed quantifies the exergy used from a building to satisfy the users needs, both from grid energy carriers and on-site energy sources. Assuming a building-centered point of view, the exergy of energy carriers and energy sources is determined on the system boundary. The "Exergy Performance" is defined as the net sum of exergy, both from grid energy carriers and on-site energy sources, used from a building to satisfy the users needs. It is expressed by an index "ExP" normalized with respect to one year of building running and one square meter of building floor. Assuming a building-centered point of view, the exergy method must be related to the energy end-uses, because it is indipendent from the energy supply chain and the energy market. The exergy method is able to address the choices about the energy end-uses structure in the building sector. Besides enabling a stable building energy assessment, the exergy method is converging towards the decarbonisation strategies as the fuel-switching from fossil fuels to electricity and the facilitation of locally low-carbon energy carriers. The exergy method is in compliance with the energy scenarios described in Energy Roadmap 2050, because its application lead to the energy end-uses efficiency, the electrification and the increase of gross final energy consumption fuelled from renewable energy sources.