Step 2 – Calcolo della performance energetica globale di un quartiere

I risultati allo Step 1 - Analisi della prestazione energetica specifica dei tre settori - vengono aggregati consentendo di ottenere una previsione della prestazione energetica globale (edifici + trasporti + illuminazione) dell’area urbana su cui il modello è stato applicato, fornendo un valore complessivo in Tonnellate Equivalenti di Petrolio.

Tale performance energetica può essere rappresentata sotto forma di mappa e viene determinata attraverso la somma dei contributi di ciascun sub- modello, opportunamente valorizzati in TEP, secondo la seguente formulazione:

= =

=

+

+

+

(

)

(

)

( )

E

E

E

O

TED

Eq. 17: Espressione per il calcolo dell’indicatore di performance energetica globale Eij

Dove:

gli indici di sommatoria indicano con (i) gli edifici compresi nell’area di studio (j). (Eth_B)j è il fabbisogno di energia termico complessivo per gli edifici dell’area

urbana in esame in TEP calcolato con l’espressione seguente:

(E

)

= (E

⋅S

) [kWh/anno]

Eq. 18: Calcolo del fabbisogno termico complessivo per gli edifici

Dove:

(EelB)j è il consumo elettrico complessivo degli edifici appartenenti all’area in

esame

(Ol)j è il consumo derivante dall’illuminazione pubblica sulle strade e sugli spazi

pubblici contenuti nell’area oggetto di studio in TEP.

TEDi è l’indicatore “Transport Energy Dependance” calcolato per l’area di studio.

Attraverso la ripetuta applicazione del modello sulle zone ottenute dalla suddivisione preliminare, è possibile stimare il fabbisogno energetico dei diversi quartieri in una città e la redazione di mappature energetiche complessive che hanno come unità minima il quartiere.

La procedura che costituisce il modello per la valutazione dei consumi energetici urbani, strutturata su leggi matematiche e indicatori specifici, offre un’approfondita analisi dello stato di fatto, rappresentativa della complessa realtà urbana. L’integrazione tra i sub-modelli nella fase finale, esclude un approccio settoriale limitativo, dando piuttosto, a tale forma analitica, il ruolo di scenario zero di riferimento per futuri scenari di progetto. Questi, monotematici o complessivi (se esprimono le relazioni tra i parametri in gioco nei diversi settori), sono rappresentativi di scelte politiche e urbane e supportano la selezione di strategie di pianificazione site specific che comprendano e correlino opzioni di tipo energetico e urbanistico.

PARTE III. Uno strumento per l’analisi e la

valutazione della performance energetica urbana

140

Pianificazione urbanistica ed efficienza energetica: analisi e valutazione della performance energetica urbana

3.4.3

Considerazioni

Attraverso l’uso dei sistemi territoriali informatici, nel modello è possibile elaborare una vasta quantità e tipologia di dati afferenti anche a livelli diversi consentendo la formulazione di risultati alla scala di quartiere. Il database in GIS è stato sviluppato progressivamente e contiene dati territoriali specifici che permettono di calcolare gli indicatori e presentare i risultati sotto forma di mappe energetiche. Il modello nella sua struttura risulta essere particolarmente versatile. Infatti a seconda di quali siano gli obiettivi, può essere utilizzato in maniera aggregata, fornendo indicazioni complessive o in via disaggregata, cioè settore per settore, restituendo informazioni sui consumi energetici dovuti agli edifici, all’illuminazione stradale e agli spostamenti casa-lavoro per le porzioni di territorio oggetto di interesse. Il modello offre la possibilità di mettere a confronto interi quartieri e comprendere, dunque, quali siano le aree all’interno della città più energivore e quale sia la ripartizione di tali consumi mettendo in evidenza eventuali priorità di intervento.

L’utilizzo di numerosi approcci all’interno di modelli integrati è una condizione condivisa e quasi obbligata dalla necessità di descrivere dinamiche multisettoriali con scale temporali differenti e dall’avere a che fare con parametri di tipo molto diverso. Il modello si basa su diversi approcci per ciascun sub-modello. La componente Bottom – UP è prevalente. Vengono utilizzati principalmente dati tecnici e disaggregati, la componente economica è totalmente esogena. Tuttavia, il modello, spaziando ampiamente nel tipo di dati usati e nelle procedure costruite, non può rientrare strettamente in una delle rigide classificazioni illustrate, configurandosi come “ibrido” secondo quanto denotato da Kavgic et. al (2010), tendenza peraltro molto diffusa tra i modelli energetici che condividono l’obiettivo identificato del presente studio. Nel calcolo del fabbisogno di energia termica si utilizzano dati disaggregati di tipo tecnico, adoperando i dati statistici per eventuali controlli a posteriori; il calcolo dei consumi elettrici prevede invece l’uso di dati statistici, relativi ai consumi medi annuali per area geografica e settore. L’impiego di tali dati

risulta estremamente conveniente perché, seppur implicitamente, permette di tenere in considerazione gli aspetti del comportamento degli utenti. Attraverso la procedura sviluppata si raggiungono risultati specifici, nonostante l’approssimazione per gli edifici appartenenti alla stessa sezione censuaria. Attraverso la normalizzazione di tali risultati è stato reso possibile il confronto dei consumi elettrici tra gli edifici e il confronto tra il consumo elettrico e termico per ciascun edificio. In questo quadro, si vuole evidenziare come per il settore degli edifici, l’energia termica venga computata in termini di demand, mentre l’energia elettrica è stimata in termini di consumi. Questa scelta, dettata dalla disponibilità di dati e di metodologie, viene motivata dall’assunzione dell’ipotesi secondo cui venga trascurata la componente di energia elettrica per soddisfare il fabbisogno termico degli edifici, per il quale, invece, viene considerato il metano come principale vettore energetico. L’energia elettrica viene associata principalmente alla risposta del fabbisogno per il raffrescamento estivo, specialmente nei contesti del sud Italia (Ascione et al., 2013).

Le semplificazioni descritte nei paragrafi precedenti e il valore sovrastimato di alcuni parametri termo-fisici rispetto alla realtà, vengono accettate e giustificate in considerazione della scala geografica su cui opera il modello, il cui fine è una valutazione complessiva del consumo energetico a livello urbano. La metodologia usata per sub-modello del settore trasporti fornisce, a differenza di quelli per il settore edilizio e per l’illuminazione pubblica, un indicatore alla scala di quartiere o di sottozona. Di conseguenza il sub-modello ha una scala di azione di livello superiore, rispetto gli altri due. I valori dell’indicatore di Dipendenza Energetica sono relativi a ciascuna sottozona, che costituisce l’unità minima di mappa. Non è, cioè possibile, attraverso il presente modello, scendere alla scala dell’isolato o dell’intorno dell’edificio per analizzare le caratteristiche del sistema di trasporto e dell’infrastruttura in maniera puntuale (larghezza dei marciapiedi, ombreggiatura, dispositivi di

traffic calm…). Tuttavia, non soltanto le caratteristiche del sistema di

trasporto dipendono necessariamente dalle relazioni che si hanno con le altre zone della città, in particolar modo con quelle che offrono maggiori servizi e

PARTE III. Uno strumento per l’analisi e la

valutazione della performance energetica urbana

142

Pianificazione urbanistica ed efficienza energetica: analisi e valutazione della performance energetica urbana

infrastrutture, ma tali caratteristiche più puntuali sono intrinsecamente comprese nella procedura di calcolo dell’accessibilità.

Infine, è evidente il grado di semplificazione della realtà che viene apportato dalla metodologia per tale sub-modello dei trasporti in particolare, e dal modello complessivo in generale. Nel settore degli edifici, le semplificazioni hanno riguardato principalmente la descrizione degli edifici (nella forma, nelle superfici disperdenti, nell’orientamento) e l’assegnazione dei parametri termo- fisici (effettuata secondo valori mediati in base alle caratteristiche costruttive dell’epoca di realizzazione degli immobili). Nel settore dei trasporti viene quantificata l’energia minima per effettuare spostamenti di tipo casa-lavoro in condizioni ideali. Nell’indicatore TED, caratteristico del modello, sono esclusi gli spostamenti diversi da quelli casa-lavoro, che rappresentano in ogni caso una porzione sostanziale della totalità degli spostamenti urbani (25%). Inoltre lo stato di fatto si discosta notevolmente dalle condizioni ideali tali per cui ogni lavoratore lavori nel luogo più vicino alla sua residenza. Entrambe le criticità appena descritte inducono ad una sottostima della reale quantità di energia impiegata per la mobilità in una determinata area urbana.

Seppur la costruzione del modello ha richiesto sforzi in termini di scientificità e correttezza del metodo, le procedure sviluppate, i calcoli e le operazioni condotte sui sistemi informativi geografici e sui fogli di calcolo sono state appositamente mantenute semplici, rapide e accessibili al fine di poter garantire un’agevole implementazione del modello e una sua facile condivisione e diffusione. Inoltre, la disponibilità dei dati relativi agli edifici (geometrici, termofisici), al sistema di trasporto, e ai corpi illuminanti, consente l’esportabilità del modello ad ambiti urbani con diverse caratteristiche. Tale esportabilità è esito della metodologia costruita su procedure analitiche, di applicazione generale, che in alcuni casi si rifanno a quelle disposte dall’ente nazionale di normazione. In tal senso, ad esempio, il fabbisogno energetico degli edifici può essere ottenuto inserendo nel modello i valori specifici all’ambito di studio dei parametri coinvolti (la fascia climatica e i gradi giorno; le trasmittanze degli elementi di fabbrica degli oggetti edilizi secondo le caratteristiche costruttive della zona in esame).

Infine, lo sviluppo di indicatori e leggi analitiche che li descrivano soddisfa l’esigenza di monitorare i risultati dell’attuazione di interventi urbani rispondenti a strategie orientate all’efficienza energetica, ma in generale a politiche di trasformazione urbana. Tale occorrenza è sorta in concomitanza alle difficoltà di gestire le istanze moderne e contemporanee con approcci analitici lineari tipici della pianificazione tradizionale (Wong, 2006) e ha incoraggiato l’utilizzo di indicatori quantitativi proprio allo scopo di supportare i processi di policy-

making a partite dagli anni ’90. La costruzione metodologica e concettuale

degli indicatori è condizionata dalle esigenze degli orientamenti politici contestuali, che possono influenzare l’interpretazione dei risultati a valle, e la scelta stessa del tipo di indicatore a monte. Nonostante il grado di incertezza dovuto alla variabilità interpretativa, gli indicatori sono considerati un valido strumento politico, applicato e modellato in diversi contesti, che si pone in una relazione biunivoca con la pianificazione spaziale: da un lato l’uno è capace di informare la disciplina urbanistica, dall’altro, questa può svolgere un ruolo di supporto alle decisioni politiche.