2. Città ed energia
2.2 Temi per l’efficienza energetica urbana
2.2.4 Produzione e distribuzione dell’energia
La produzione di energia primaria nell'Unione Europea (UE-28) ammontava, nel 2013, a 790 milioni di TEP, confermando la tendenza di diminuzione generale, osservata a partire dal 2009, in coincidenza con la crisi economica e finanziaria, che si concretizza con una riduzione pari al 15,4% rispetto il 2003. Nel complesso della produzione energetica europea, il 24,3% è rappresentato dalle fonti di energia rinnovabili al 2013, seguite da combustibili solidi (19,7%) e gas naturale (16,7%), lasciando il primato all’energia nucleare (figure 17 e 18) (EUROSTAT, 2015).
Figura 17: Andamento della produzione di energia primaria (per tipo di combustibile) UE-28, 2003-2013 Fonte EUROSTAT (2015)
La crescita della produzione di energia primaria da fonti rinnovabili è stata superiore a quella delle altre forme di energia, registrando un aumento relativamente costante nel periodo intercorrente tra il 2003 e il 2013, pari a circa l’88,4% (EUROSTAT, 2015), che può essere fatto risalire anche a costi
competitivi e miglioramenti tecnologici, che ne hanno consentito una più rapida diffusione.
Figura 18: Produzione di energia primaria, UE-28, 2013 (% del totale, dati riferiti a TEP) Fonte: EUROSTAT (2015)
Il contesto nazionale conferma tali tendenze: le rinnovabili sono state l’unica fonte energetica primaria che ha registrato un incremento (+27,2%) nel periodo compreso tra il 1997 ed il 2013, registrato anche nei consumi (ENEA, 2014b). La necessità di una generazione combinata di energia, che risponda a una domanda energetica in continua evoluzione, e del raggiungimento dei rigorosi obiettivi di sostenibilità (EU 20-20-20) stanno ampliando il campo di integrazione delle fonti rinnovabili per la produzione di energia elettrica e termica.
Il teleriscaldamento costituisce la rete termica a livello urbano. Esso consiste nella distribuzione, attraverso una rete di tubazioni, di un fluido termovettore proveniente da una centrale di produzione a delle utenze e successivo ritorno alla centrale stessa. Il principio alla base è la separazione tra la produzione ed il consumo di calore, come avviene per la rete di energia elettrica o l’acquedotto. La produzione può essere realizzata con le migliori tecnologie ed il massimo rendimento. In questo quadro si assiste a una progressiva integrazione delle rinnovabili nelle reti di teleriscaldamento, in particolare del solare termico (Solar District Heating). L’alternativa alla cogenerazione, su cui
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Pianificazione urbanistica ed efficienza energetica: analisi e valutazione della performance energetica urbana
si basa la maggior parte delle reti di teleriscaldamento italiane, è motivata non soltanto da un cambiamento del contesto di funzionamento dei sistemi cogenerativi, dovuto alla riduzione dei consumi elettrici, alle misure di efficientamento e alla crescita della quota dei sistemi di produzione di energia elettrica rinnovabile, ma anche quale strumento per migliorare la sostenibilità finanziaria e ambientale della fornitura di energia su scala urbana, per la quale il solare termico risulta inoltre compatibile. Un’importante opportunità di sviluppo del teleriscaldamento anche su scala territoriale è rappresentata dal raffrescamento estivo, che consentirebbe di utilizzare le reti di distribuzione in maniera più uniforme nel corso dell’anno e aumentare i vantaggi economici connessi all’investimento (ENEA, 2011).
La generazione d’energia elettrica, in Italia e nel resto d’Europa, è stata tradizionalmente affidata ad un sistema di produzione centralizzato, afferente ad una rete di trasporto e distribuzione di tipo “passivo” ovvero concepita per alimentare gli utenti finali con flussi energetici unidirezionale dalla alta tensione verso la media e la bassa tensione (ENEA, 2011). Tuttavia, l’incremento della produzione da fonti rinnovabili ha ampliato la diffusione di impianti piccoli e medi, trasformando la relazione tra l’offerta, la domanda energetica ed il territorio. Grazie anche ad una sempre maggiore attuazione dei processi di liberalizzazione e decentramento nel rapporto energia-territorio (De Pascali, 2014, Alberti, 2014), si assiste, infatti, a un radicale cambiamento nell’approccio ai sistemi energetici verso lo sviluppo di modelli di tipo localistico. La rilevanza dell’uso delle risorse rinnovabili nelle aree urbane è riscontrabile anche nella progettazione e adozione di soluzioni alla scala locale che contemplino sistemi energetici parzialmente indipendenti dalla rete principale, detti sistemi energetici distribuiti (DES). La distribuzione di tali sistemi energetici si riferisce alla modalità con cui le singole unità sono integrate all’intero sistema. In particolare la generazione distribuita può essere definita come un sistema di energia (elettrica) connesso con le reti di distribuzione e con i consumatori finali (Ackermann et al., 2001). I sistemi di generazione distribuita facilitano l’integrazione delle fonti rinnovabili nella produzione energetica, attraverso l’uso di unità di autoproduzione di piccole-medie
dimensioni allacciate agli estremi alle singole utenze e alla rete di distribuzione centrale. I DES ribaltano i concetti dei sistemi centralizzati e della pianificazione energetica tradizionale, rendendo le aree urbane i luoghi non soltanto del consumo energetico (Adil & Ko, 2016), così come è avvenuto sino agli esordi del XXI secolo, ma anche della produzione e della distribuzione.
La transizione ai sistemi distribuiti richiede un’approfondita analisi dei consumi e un’attenta valutazione della fattibilità di attuazione e degli scambi energetici che si configurano tra i soggetti coinvolti (produttori e consumatori). Infatti, la produzione distribuita può dare origine a sistemi efficienti di utenza (SEU) in cui “uno o più impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili, gestiti dal medesimo produttore, siano direttamente connessi con un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, all’unità di consumo di un solo cliente finale e siano realizzati all’interno di un’area, senza soluzione di continuità, di proprietà o nella piena disponibilità del medesimo cliente e da questi, in parte, messa a disposizione del produttore o dei proprietari dei relativi impianti di produzione” 4. Si può, dunque, prefigurare una
formula paragonabile ad una “compravendita” dell’energia prodotta e non consumata tra i soggetti produttori che hanno installato i DES e gli utenti limitrofi.
I DES contribuiscono nel percorso verso la sostenibilità offrendo numerosi vantaggi a margine, oltre quelli legati all’integrazione con le risorse rinnovabili (riduzione delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera) e al consumo di energia nel luogo stesso della produzione (netta diminuzione delle dispersioni in confronto alle grandi distanze che a contrario caratterizzano le reti di distribuzione della produzione centralizzata). I DES, infatti, oltre a mostrare le caratteristiche dei sistemi energetici sostenibili, che dalla definizione di Alanne & Saari (2006), sono caratterizzati da affidabilità ed efficienza, dal rispetto per l’ambiente, da un’apertura nei confronti di nuove soluzioni e innovazioni, offrono i benefici legati alla flessibilità, all’indipendenza e alla scala di azione (locale) avendo ricadute positive in ambito economico, sociale e politico,
4Autorità per l'energia elettrica e il gas (2016). Allegato A Deliberazione 578/2013/R/eel – Versione integrata e
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esulando dalla specifica tecnologia energetica. La distribuzione implica infatti, una forma di democratizzazione e assunzione di responsabilità in termini politico-sociali. La ricaduta in termini sociali si concretizza nella necessità di avere operatori di settore specialistici con conoscenze specifiche e, dunque, nella necessità di un maggiore livello di istruzione associata a un incremento dell’occupazione in questo settore. Questi aspetti comportano un atteggiamento positivo nei confronti di tali sistemi energetici, requisito molto importante per la piena diffusione e accettazione di cambiamenti e innovazioni da parte della società e delle comunità (Alanne & Saari, 2006). Infine, in termini tecnologici, gli aspetti innovativi sono legati alla conversione, generazione e distribuzione energetica alla scala locale, riducendo la vulnerabilità e rendendo il sistema e l’approvvigionamento più affidabili (ad esempio un minore impatto sulla comunità nel caso di interruzione della corrente elettrica dovuta a guasti o manutenzione). Ai vantaggi illustrati si contrappongono barriere di attuazione di tipo economico e istituzionale. Il mercato offre una pluralità di opzioni tecnologiche adottabili con costi di investimento variabili. La gestione della proprietà delle infrastrutture e la concorrenza sono aspetti che non trovano ancora una forma definitiva nell’ordinamento regolativo.
Infine la tendenza a livello internazionale è quella di sviluppare forme di controllo e gestione caratterizzate da un capillare sistema di comunicazione e controllo che permettano di aumentare l'efficienza, la flessibilità, la sicurezza e l’affidabilità delle reti energetiche. Lo sviluppo di reti energetiche intelligenti (Smart Grid) assistono nel raggiungere gli obiettivi di efficienza energetica costituendo infrastrutture interattive e dinamiche in grado di scambiare informazioni in tempo reale ed elaborare una politica di controllo ed automazione del sistema complessivo (ENEA, 2011).
Dal quadro descritto, emergono due elementi chiave che impongono una riflessione su competenze e strumenti di pianificazione in chiave energetica. Da un lato il ruolo rinnovato di edifici e quartieri, che tradizionalmente si comportavano esclusivamente da consumatori mentre oggi, grazie ai sistemi decentralizzati, risultano anche produttori e distributori di energia. Dall’altro la distribuzione non uniforme dei consumi energetici sul territorio a causa di
molteplici fattori che ne influenzano la natura: le tecnologie prevalenti, a livello tecnico; a livello sociale il reddito e modelli comportamentali e culturali, a livello geografico: il clima e le caratteristiche fisiche del territorio (De Pascali, 2014). Approfondimenti necessari riguardano, dunque, le interazioni e gli scambi di flussi energetici all’interno del sistema, mediante mappature specifiche dei consumi, delle generazioni e degli scambi alla scala urbana, e gli strumenti di governo del territorio idonei a gestire tale scambio.