Edifici ad alta efficienza per la transizione energetica (Progetto 1.5)

Le attività del WP1 sono focalizzate sull’analisi di strumenti e tecnologie per la riqualificazione energetica del parco edilizio nazionale. Nelle varie linee di ricerca, sono stati esaminati sia interventi a basso impatto economico (DSM), sia applicazioni di tecnologie e materiali innovativi per l’involucro edilizio e gli impianti. Le analisi, su differenti casi studio, sono state condotte mediante misure strumentali e/o simulazioni con calcolo dinamico.
Principali focus del WP.1:

• Stima dei risparmi potenziali di gas, derivanti da interventi di carattere gestionale e comportamentale (DSM) in ambito residenziale e terziario.
• Sviluppo di un applicativo web per il calcolo della temperatura massima di mandata di impianti a PdC in funzione delle caratteristiche dell’involucro edilizio.
• Analisi delle prestazioni energetiche di edifici storico/vincolati e simulazioni di interventi di riqualificazione energetica su casi studio reali.
• Caratterizzazione sperimentale di materiali innovativi e di sistemi trasparenti complessi per l’involucro edilizio e simulazioni numeriche dei materiali analizzati su diversi case study.
• Monitoraggio dell’Indoor Environmental Quality di un edificio reale ad uso ufficio, analisi di possibili interventi migliorativi e implicazioni di carattere energetico.
• Analisi dell’efficienza di differenti configurazioni di sistemi di ventilazione meccanica.
• Data analysis per la definizione di metodologie di controllo del SIAPE.

• Università degli Studi di Padova
• Politecnico di Bari
• Università degli Studi di Perugia
• Politecnico di Milano
• Politecnico di Torino
• Università IUAV di Venezia

Obiettivo del WP2 è lo studio di soluzioni e lo sviluppo di strumenti che consentono di valutare il potenziale di incremento dell’efficienza energetica degli edifici con un approccio a scala urbana.
Le soluzioni proposte riguarderanno l’applicazione di tecnologie verdi di involucro (TVI) per il miglioramento delle prestazioni dell’involucro edilizio attraverso l’analisi di modelli e scenari urbani per la riduzione dei consumi energetici e la mitigazione dell’isola di calore urbana, di casi studio reali basati sull’utilizzo di tecniche di telerilevamento e GIS e la realizzazione di un prototipo di tetto blue-green, soluzione in grado di contribuire alla riduzione dei consumi energetici degli edifici e al miglioramento del drenaggio urbano.
Un’altra attività riguarderà la definizione di un catalogo di potenziali soluzioni di sistemi di copertura basate sull’Off-Site Construction con l’obiettivo di agevolare la diffusione sul territorio nazionale di tale soluzione e incrementare conseguentemente il numero degli edifici riqualificati.
Infine, sarà ulteriormente sviluppato il portale AUREE.it, finalizzato a creare una base conoscitiva che possa essere sfruttata per accelerare i processi di integrazione intelligente delle energie rinnovabili, l'efficienza energetica e altre soluzioni sostenibili e a supportare i decisori locali nella pianificazione energetica.

• Politecnico di Torino
• SOTACARBO
• Università degli Studi di Cagliari
• Università degli Studi di Messina
• Università degli Studi di Roma La Sapienza

Il WP3 ha l’obiettivo di migliorare le prestazioni dei componenti del sistema edificio-impianti, favorendone l’integrazione negli edifici. Saranno analizzate soluzioni innovative come moduli fotovoltaici DSSC e PSC, dispositivi termoelettrici, supercapacitori e sensori eco-sostenibili. Lo sviluppo dei singoli dispositivi e di elettronica ad hoc permetteranno di realizzare un sistema integrato di recupero e accumulo dell’energia ambientale, utile ad alimentare la sensoristica per il monitoraggio degli edifici.

Particolare attenzione sarà dedicata ai sistemi OLED. Saranno studiate e sperimentate varianti dei processi e dei materiali impiegati con l’obiettivo di incrementare l’area emissiva e la trasparenza dei dispositivi.

Saranno studiate pareti “responsive”, in grado di variare le proprietà di isolamento termico grazie a un’intercapedine confinata e ventilabile e sarà sviluppato un sistema per lo stoccaggio di energia termica basato su PCM da accoppiare all’intercapedine. Saranno inoltre indagati sistemi di tamponature in legno, capaci di integrare dispositivi per l’accumulo elettrico ad alte prestazioni.

In relazione al teleriscaldamento attivo, saranno sviluppate metodologie numerici per valutare configurazioni di rete e utenze, compresi i prosumer; le attività di sperimentazione saranno finalizzate allo sviluppo di strategie per l’estensione della quota di autoconsumo e alla realizzazione di un prototipo di sottostazione bidirezionale per l’installazione in un’utenza reale.

• Alma Mater Studiorum Università di Bologna
• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università degli Studi di Roma Tor Vergata
• Università degli Studi di Salerno
• Università degli Studi di Torino

Il WP4 si propone di studiare soluzioni innovative che possano favorire il sector-coupling nell’ambito delle Comunità Energetiche, cioè una sinergia tra le fonti rinnovabili elettriche e gli utilizzi termici. A tale scopo, con il dimostratore sperimentale S.A.P.I.EN.T.E., realizzato presso il C.R ENEA di Casaccia, verranno provati schemi di Autoconsumo Collettivo Condominiale (AUC) applicando logiche power to heat e Demand Response sia con accumulo termico sia tramite la connessione emulata alla rete di teleriscaldamento secondo una configurazione di comunità energetica termica. Verranno studiati sistemi di accumulo tipo Carnot Batteries che consentono la riconversione del calore in energia elettrica con un ciclo ORC. La ricerca include lo sviluppo di una APP applicata ai condomini per migliorare la consapevolezza degli utenti sui propri consumi e facilitarne il coinvolgimento nella partecipazione attiva in una configurazione AUC. Altre attività riguardano lo studio delle soluzioni per l’efficientamento delle isole minori, in particolare per la produzione di ACS e la climatizzazione degli ambienti con l’impiego di generatori a biogas di piccola taglia e l’integrazione di sistemi ad adsorbimento con tecnologia a pompa di calore a recupero termico. Infine, le attività prevedono un approfondimento dello Smart Readiness Indicator adattando il foglio di calcolo Europeo al contesto nazionale e valutando le possibili correlazioni con il livello di efficienza energetica degli edifici.

• Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale
• Università degli Studi di Milano
• Università degli Studi di Roma La Sapienza
• Università degli Studi di Pisa
• Politecnico di Milano
• Università degli Studi di Perugia
• Università degli Studi di Bologna "Alma Mater Studiorum"
• Università degli Studi di Palermo
• Università degli Studi di Bari

Uno dei principali obiettivi del WP5 consiste nello sviluppo e nella validazione sperimentale del modello dinamico di rete di teleriscaldamento/teleraffrescamento a bassa temperatura con pompe di calore elettriche con cui saranno implementate metodologie innovative per una gestione ottimizzata del carico elettrico delle pompe di calore, che considera la flessibilità relativa alle condizioni di comfort termico degli utenti in Demand Response. La validazione sperimentale sarà effettuata utilizzando la rete termica a bassa temperatura realizzata nell’ambito del PTR 19-21 presso il C.R. ENEA Portici. Inoltre, si prevede di effettuate un’analisi LCA e una stima dei costi per diversi casi studio, definiti sulla base della rete termica a bassa temperatura realizzata presso il C.R. ENEA Portici.

Un altro tra i principali obiettivi è lo studio e la messa a punto di soluzioni innovative relative all’accumulo di energia refrigerante tramite materiali a cambiamento di fase (PCM – Phase Change Materials). A tal fine, saranno analizzate due nuove soluzioni per accumulo di energia refrigerante, una rappresentata da un sistema di refrigerazione portatile con PCM integrato al condensatore, mentre l’altra è rappresentata da un sistema di accumulo di energia refrigerante di tipo stand-alone, con PCM a cascata. Sempre nell’ambito dell’accumulo termico con PCM, un altro importante obiettivo è lo studio dei sistemi di accumulo termico innovativi basati sull’utilizzo di nano-PCM dinamici.

• Università degli Studi di Napoli Federico II
• Università degli Studi di Siena
• Politecnico di Torino