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Edifici più efficienti e flessibili sono fondamentali per la transizione verso l'energia pulita
Le persone trascorrono la maggior parte del loro tempo negli edifici, dalle case agli uffici, ai negozi e alle scuole. E sebbene questi edifici abbiano scopi diversi, hanno tutti almeno una cosa in comune: per mantenere le luci accese, far funzionare i sistemi di riscaldamento e raffreddamento e utilizzare elettrodomestici e attrezzature, richiedono notevoli quantità di energia. Gli edifici oggi rappresentano circa il 30% del consumo finale di energia a livello globale e più della metà della domanda finale di elettricità.
Il settore è in rapida crescita, soprattutto nelle economie in via di sviluppo. L'espansione dell'accesso all'elettricità e l'aumento dei redditi significano che sempre più persone acquistano elettrodomestici come i condizionatori d'aria - e con l'aumento delle temperature, li usano più spesso. Tuttavia, con una maggiore attenzione a politiche di efficienza energetica ben collaudate, il consumo energetico del settore potrebbe essere significativamente ridotto, il tutto mantenendo - o addirittura migliorando - la qualità dei servizi energetici forniti. Ciò non solo ridurrebbe le emissioni del settore edilizio, ma farebbe anche risparmiare denaro ai consumatori di energia.
Sfruttare le tecnologie che consentono agli edifici di utilizzare l'energia in modo più flessibile durante il giorno potrebbe sbloccare vantaggi ancora maggiori. Quando gli edifici e le reti possono comunicare tra loro, lo stress durante le ore di punta può essere mitigato e i picchi nella domanda di energia possono essere attenuati. Con il boom della superficie calpestabile globale, dare priorità sia all'efficienza che alla flessibilità è fondamentale per la sicurezza e la sostenibilità del sistema energetico mondiale.
L'elettrificazione e la crescita delle energie rinnovabili stanno cambiando il modo in cui gli edifici consumano energia
Gli edifici consumano più energia man mano che l'attività economica aumenta e l'elettrificazione si espande, con più pompe di calore in funzione nelle case e veicoli elettrici in ricarica nei garage. Tra il 2015 e il 2022, le vendite di pompe di calore residenziali sono triplicate e nel 2023 le auto elettriche hanno rappresentato un veicolo su cinque venduto a livello globale . Attualmente, la maggior parte della ricarica dei veicoli elettrici avviene presso le abitazioni e i luoghi di lavoro .
L'adozione di queste tecnologie è fondamentale per raggiungere zero emissioni nette dal settore energetico entro il 2050 e limitare il riscaldamento globale all'obiettivo di 1,5°C dell'Accordo di Parigi, ma sta anche aumentando la domanda di elettricità. Secondo lo Stated Policies Scenario della IEA , che si basa sulle impostazioni politiche odierne, il picco della domanda di elettricità negli edifici aumenterà in tutte le regioni del mondo nei prossimi decenni. In Cina raddoppierà entro la metà del secolo, mentre nell'Unione Europea aumenterà di due terzi.
L'aumento è ancora più pronunciato nei paesi con esigenze significative e in espansione di raffreddamento degli ambienti. Si stima che entro il 2050 il possesso di condizionatori d'aria in India aumenterà di dieci volte, portando a un aumento di sei volte nella domanda di picco di elettricità negli edifici. Questo aumento potrebbe essere dimezzato con l'adozione diffusa di progetti edilizi più efficienti e di standard minimi di prestazione energetica per gli elettrodomestici, come previsto dall'Annunced Pledges Scenario della IEA , che vede i paesi raggiungere gli obiettivi nazionali energetici e climatici in pieno e in tempo. In India, ad esempio, si prevede che queste misure dimezzeranno il contributo al picco della domanda derivante dal raffreddamento e dal relativo stress sulle reti elettriche.
Allo stesso tempo, la diffusione dell'energia eolica e solare fotovoltaica sta accelerando a livello globale poiché i paesi cercano di aumentare la sicurezza energetica e decarbonizzare i propri sistemi energetici, rendendo la fornitura di elettricità molto più dipendente dalle condizioni meteorologiche. Le eccedenze a livello di sistema e i periodi di minore produzione sono destinati a diventare più frequenti a causa delle variazioni giornaliere e stagionali nella produzione di energia rinnovabile. Per gestire queste fluttuazioni sarà essenziale una maggiore flessibilità.
Nel loro insieme, questi sviluppi richiederanno importanti cambiamenti nel modo in cui vengono gestiti i sistemi energetici. Affinché i sistemi energetici funzionino in modo fluido ed efficiente, la domanda totale di energia da parte degli edifici dovrà essere ridotta, mentre diventeranno necessari meccanismi per adattare la domanda di elettricità durante un giorno o una stagione per adattarsi meglio ai modelli di generazione rinnovabile.
Gli edifici possono fornire maggiore flessibilità al sistema energetico
Anche gli edifici stessi possono essere parte della soluzione. Possono ospitare varie risorse energetiche distribuite , come la generazione e lo stoccaggio in loco di energia rinnovabile, la ricarica intelligente per le auto elettriche e altri dispositivi connessi. E possono utilizzare l'energia in modo flessibile se hanno la possibilità di ricevere segnali dalla rete e adattare di conseguenza la loro domanda di energia.
Per realizzare questo potenziale, gli edifici devono diventare più efficienti e più interattivi con la rete . L'efficienza energetica dovrebbe avere la priorità, riducendo la domanda complessiva di energia attraverso involucri edilizi ad alte prestazioni e attrezzature efficienti. Successivamente, gli edifici potranno essere dotati di sistemi solari fotovoltaici per produrre elettricità rinnovabile e immagazzinare energia in modo da poter trattenere la fornitura in eccesso fino a quando non sarà necessaria. Quindi, per facilitare l'interazione con le reti, sensori intelligenti, controlli, analisi intelligenti e altre soluzioni digitali possono essere integrati con i sistemi di gestione energetica dell'edificio o direttamente con le apparecchiature.
I consumatori trarranno vantaggio da una maggiore flessibilità. Sfruttando le tariffe elettriche basate sulla fascia oraria , ad esempio, possono spostare il consumo di energia nelle ore non di punta, quando l'elettricità è più economica, gestendo in modo flessibile caricabatterie per veicoli elettrici, scaldabagni e altri apparecchi in linea con le esigenze della rete e segnali di prezzo. Poiché maggiori volumi di solare fotovoltaico vengono incorporati nella rete, ciò potrebbe significare utilizzare più energia durante le ore diurne. Secondo l' analisi dell'IEA , tali misure di risposta alla domanda possono ridurre le bollette elettriche delle famiglie dal 7% al 12% entro il 2050 nelle economie avanzate e di quasi il 20% nei mercati emergenti e nelle economie in via di sviluppo .
L'interoperabilità è fondamentale per garantire che le reti e gli edifici possano comunicare tra loro in modo efficace. Per supportare questo dialogo, gli apparecchi possono essere dotati di dispositivi speciali in grado di rispondere automaticamente ai segnali provenienti dalla rete. Si stima che entro il 2030 il numero di contatori intelligenti e altri dispositivi connessi con controlli e sensori automatizzati negli edifici quasi raddoppierà rispetto ai livelli attuali.
Ci sono segnali che queste tecnologie stanno iniziando a diffondersi sempre più. Il Regno Unito ha sviluppato standard per interfacce di comunicazione intelligenti per apparecchi che possono ricevere istruzioni relative all'uso dell'energia da altri dispositivi collegati attraverso le reti. L'Australia ha introdotto un dispositivo di abilitazione della risposta alla domanda , un'interfaccia per regolare il consumo di energia degli elettrodomestici in base ai segnali provenienti dalla rete.
Particolari certificazioni, come il marchio EcoPort , indicano che un dispositivo certificato è dotato di un modulo di controllo dedicato in grado di comunicare con la rete. Gli stati americani di Washington, Oregon e Colorado ora richiedono che i nuovi scaldacqua elettrici siano dotati di tale interfaccia in modo da poter partecipare ai programmi di risposta alla domanda avviati dalle società di servizi pubblici. Australia e Nuova Zelanda , nel frattempo, ora impongono che le etichette energetiche per alcuni tipi di condizionatori includano informazioni sulla loro capacità di risposta alla domanda.
A livello di edificio, i sistemi di gestione e automazione dell'energia possono anche fornire il controllo di supervisione di elettrodomestici intelligenti, caricabatterie intelligenti per veicoli elettrici, generazione e stoccaggio di elettricità solare in loco. I protocolli di comunicazione aperti - o regole e standard universalmente accessibili che regolano il modo in cui diversi dispositivi e sistemi si scambiano informazioni - possono aiutare a stabilire l'interoperabilità e il controllo automatizzato, aiutando a gestire le fluttuazioni di tensione e qualità che possono essere innescate dall'integrazione delle risorse energetiche distribuite.
Edifici e griglie interagiscono, ma ci sono possibilità molto maggiori
Una maggiore interazione tra edifici e reti potrebbe comportare riduzioni significative della domanda di energia, delle emissioni di biossido di carbonio (CO 2 ) e dei costi del sistema energetico. Negli Stati Uniti , un'analisi del governo ha rilevato che l'adozione su vasta scala di edifici efficienti e interattivi a livello nazionale potrebbe ridurre la domanda di energia di 116 gigawatt (GW) durante le ore di punta, equivalenti alla produzione di oltre 200 grandi centrali elettriche. Inoltre, ridurrebbe le emissioni di CO2 di 80 milioni di tonnellate all'anno entro il 2030 e farebbe risparmiare ai sistemi energetici tra 100 e 200 miliardi di dollari nei prossimi due decenni.
Mentre i paesi di tutto il mondo stanno esplorando opportunità per rafforzare le interazioni tra edifici e reti, finora i progressi sono stati nel complesso limitati a progetti e programmi su scala relativamente piccola.
Un progetto dimostrativo in un condominio in Scozia nel 2020 e nel 2021 ha sfruttato la flessibilità per ottenere riduzioni delle emissioni di CO2 interrompendo il riscaldamento degli ambienti nelle famiglie partecipanti per intervalli da cinque a dieci minuti. I partecipanti non hanno segnalato alcun impatto sul loro comfort termico.
Sfruttare le tecnologie che consentono agli edifici di utilizzare l'energia in modo più flessibile durante il giorno potrebbe sbloccare vantaggi ancora maggiori. Quando gli edifici e le reti possono comunicare tra loro, lo stress durante le ore di punta può essere mitigato e i picchi nella domanda di energia possono essere attenuati. Con il boom della superficie calpestabile globale, dare priorità sia all'efficienza che alla flessibilità è fondamentale per la sicurezza e la sostenibilità del sistema energetico mondiale.
L'elettrificazione e la crescita delle energie rinnovabili stanno cambiando il modo in cui gli edifici consumano energia
Gli edifici consumano più energia man mano che l'attività economica aumenta e l'elettrificazione si espande, con più pompe di calore in funzione nelle case e veicoli elettrici in ricarica nei garage. Tra il 2015 e il 2022, le vendite di pompe di calore residenziali sono triplicate e nel 2023 le auto elettriche hanno rappresentato un veicolo su cinque venduto a livello globale . Attualmente, la maggior parte della ricarica dei veicoli elettrici avviene presso le abitazioni e i luoghi di lavoro .
L'adozione di queste tecnologie è fondamentale per raggiungere zero emissioni nette dal settore energetico entro il 2050 e limitare il riscaldamento globale all'obiettivo di 1,5°C dell'Accordo di Parigi, ma sta anche aumentando la domanda di elettricità. Secondo lo Stated Policies Scenario della IEA , che si basa sulle impostazioni politiche odierne, il picco della domanda di elettricità negli edifici aumenterà in tutte le regioni del mondo nei prossimi decenni. In Cina raddoppierà entro la metà del secolo, mentre nell'Unione Europea aumenterà di due terzi.
L'aumento è ancora più pronunciato nei paesi con esigenze significative e in espansione di raffreddamento degli ambienti. Si stima che entro il 2050 il possesso di condizionatori d'aria in India aumenterà di dieci volte, portando a un aumento di sei volte nella domanda di picco di elettricità negli edifici. Questo aumento potrebbe essere dimezzato con l'adozione diffusa di progetti edilizi più efficienti e di standard minimi di prestazione energetica per gli elettrodomestici, come previsto dall'Annunced Pledges Scenario della IEA , che vede i paesi raggiungere gli obiettivi nazionali energetici e climatici in pieno e in tempo. In India, ad esempio, si prevede che queste misure dimezzeranno il contributo al picco della domanda derivante dal raffreddamento e dal relativo stress sulle reti elettriche.
Allo stesso tempo, la diffusione dell'energia eolica e solare fotovoltaica sta accelerando a livello globale poiché i paesi cercano di aumentare la sicurezza energetica e decarbonizzare i propri sistemi energetici, rendendo la fornitura di elettricità molto più dipendente dalle condizioni meteorologiche. Le eccedenze a livello di sistema e i periodi di minore produzione sono destinati a diventare più frequenti a causa delle variazioni giornaliere e stagionali nella produzione di energia rinnovabile. Per gestire queste fluttuazioni sarà essenziale una maggiore flessibilità.
Nel loro insieme, questi sviluppi richiederanno importanti cambiamenti nel modo in cui vengono gestiti i sistemi energetici. Affinché i sistemi energetici funzionino in modo fluido ed efficiente, la domanda totale di energia da parte degli edifici dovrà essere ridotta, mentre diventeranno necessari meccanismi per adattare la domanda di elettricità durante un giorno o una stagione per adattarsi meglio ai modelli di generazione rinnovabile.
Gli edifici possono fornire maggiore flessibilità al sistema energetico
Anche gli edifici stessi possono essere parte della soluzione. Possono ospitare varie risorse energetiche distribuite , come la generazione e lo stoccaggio in loco di energia rinnovabile, la ricarica intelligente per le auto elettriche e altri dispositivi connessi. E possono utilizzare l'energia in modo flessibile se hanno la possibilità di ricevere segnali dalla rete e adattare di conseguenza la loro domanda di energia.
Per realizzare questo potenziale, gli edifici devono diventare più efficienti e più interattivi con la rete . L'efficienza energetica dovrebbe avere la priorità, riducendo la domanda complessiva di energia attraverso involucri edilizi ad alte prestazioni e attrezzature efficienti. Successivamente, gli edifici potranno essere dotati di sistemi solari fotovoltaici per produrre elettricità rinnovabile e immagazzinare energia in modo da poter trattenere la fornitura in eccesso fino a quando non sarà necessaria. Quindi, per facilitare l'interazione con le reti, sensori intelligenti, controlli, analisi intelligenti e altre soluzioni digitali possono essere integrati con i sistemi di gestione energetica dell'edificio o direttamente con le apparecchiature.
I consumatori trarranno vantaggio da una maggiore flessibilità. Sfruttando le tariffe elettriche basate sulla fascia oraria , ad esempio, possono spostare il consumo di energia nelle ore non di punta, quando l'elettricità è più economica, gestendo in modo flessibile caricabatterie per veicoli elettrici, scaldabagni e altri apparecchi in linea con le esigenze della rete e segnali di prezzo. Poiché maggiori volumi di solare fotovoltaico vengono incorporati nella rete, ciò potrebbe significare utilizzare più energia durante le ore diurne. Secondo l' analisi dell'IEA , tali misure di risposta alla domanda possono ridurre le bollette elettriche delle famiglie dal 7% al 12% entro il 2050 nelle economie avanzate e di quasi il 20% nei mercati emergenti e nelle economie in via di sviluppo .
L'interoperabilità è fondamentale per garantire che le reti e gli edifici possano comunicare tra loro in modo efficace. Per supportare questo dialogo, gli apparecchi possono essere dotati di dispositivi speciali in grado di rispondere automaticamente ai segnali provenienti dalla rete. Si stima che entro il 2030 il numero di contatori intelligenti e altri dispositivi connessi con controlli e sensori automatizzati negli edifici quasi raddoppierà rispetto ai livelli attuali.
Ci sono segnali che queste tecnologie stanno iniziando a diffondersi sempre più. Il Regno Unito ha sviluppato standard per interfacce di comunicazione intelligenti per apparecchi che possono ricevere istruzioni relative all'uso dell'energia da altri dispositivi collegati attraverso le reti. L'Australia ha introdotto un dispositivo di abilitazione della risposta alla domanda , un'interfaccia per regolare il consumo di energia degli elettrodomestici in base ai segnali provenienti dalla rete.
Particolari certificazioni, come il marchio EcoPort , indicano che un dispositivo certificato è dotato di un modulo di controllo dedicato in grado di comunicare con la rete. Gli stati americani di Washington, Oregon e Colorado ora richiedono che i nuovi scaldacqua elettrici siano dotati di tale interfaccia in modo da poter partecipare ai programmi di risposta alla domanda avviati dalle società di servizi pubblici. Australia e Nuova Zelanda , nel frattempo, ora impongono che le etichette energetiche per alcuni tipi di condizionatori includano informazioni sulla loro capacità di risposta alla domanda.
A livello di edificio, i sistemi di gestione e automazione dell'energia possono anche fornire il controllo di supervisione di elettrodomestici intelligenti, caricabatterie intelligenti per veicoli elettrici, generazione e stoccaggio di elettricità solare in loco. I protocolli di comunicazione aperti - o regole e standard universalmente accessibili che regolano il modo in cui diversi dispositivi e sistemi si scambiano informazioni - possono aiutare a stabilire l'interoperabilità e il controllo automatizzato, aiutando a gestire le fluttuazioni di tensione e qualità che possono essere innescate dall'integrazione delle risorse energetiche distribuite.
Edifici e griglie interagiscono, ma ci sono possibilità molto maggiori
Una maggiore interazione tra edifici e reti potrebbe comportare riduzioni significative della domanda di energia, delle emissioni di biossido di carbonio (CO 2 ) e dei costi del sistema energetico. Negli Stati Uniti , un'analisi del governo ha rilevato che l'adozione su vasta scala di edifici efficienti e interattivi a livello nazionale potrebbe ridurre la domanda di energia di 116 gigawatt (GW) durante le ore di punta, equivalenti alla produzione di oltre 200 grandi centrali elettriche. Inoltre, ridurrebbe le emissioni di CO2 di 80 milioni di tonnellate all'anno entro il 2030 e farebbe risparmiare ai sistemi energetici tra 100 e 200 miliardi di dollari nei prossimi due decenni.
Mentre i paesi di tutto il mondo stanno esplorando opportunità per rafforzare le interazioni tra edifici e reti, finora i progressi sono stati nel complesso limitati a progetti e programmi su scala relativamente piccola.
Un progetto dimostrativo in un condominio in Scozia nel 2020 e nel 2021 ha sfruttato la flessibilità per ottenere riduzioni delle emissioni di CO2 interrompendo il riscaldamento degli ambienti nelle famiglie partecipanti per intervalli da cinque a dieci minuti. I partecipanti non hanno segnalato alcun impatto sul loro comfort termico.
Settori: Ambiente, Edilizia, Efficienza energetica edifici, HVAC, Rinnovabili, Riscaldamento, Smart City
Parole chiave: Efficienza energetica degli edifici, Energia pulita, Riscaldamento residenziale, Smart building
