Per raggiungere lo status di energia netta zero, gli edifici alimentati da energia solare non dovrebbero superare i 10 piani

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Gli edifici alimentati a energia solare non dovrebbero superare i 10 piani di altezza se vogliono raggiungere un’efficienza energetica così elevata da raggiungere una prestazione energetica netta pari a zero.

Questa è la principale conclusione di uno studio condotto da ricercatori dell’Università di Toronto, che ha analizzato la fattibilità tecnica di edifici ad energia quasi zero (nZEB) a più piani, in particolare edifici residenziali e commerciali che hanno un fabbisogno di energia primaria molto basso che deve essere soddisfatto in misura significativa da fonti rinnovabili.

In tali edifici, la somma totale del consumo energetico annuale è approssimativamente pari alla somma totale dell’energia rinnovabile prodotta in loco. “Le prestazioni energetiche nette degli edifici completamente elettrici compenseranno le emissioni associate all’energia prelevata dalla rete elettrica e quindi raggiungeranno lo stato di emissioni nette zero”, hanno dichiarato i ricercatori canadesi.

Gli scienziati hanno sottolineato che la maggior parte degli edifici a energia zero è costituita da case monofamiliari o da edifici bassi, sottolineando la difficoltà dei grattacieli a raggiungere lo status nZEB, a causa del loro ampio rapporto tra area del pavimento e superficie esterna, che riduce lo spazio disponibile per l’installazione di sistemi a energia solare. “In un’indagine su 32 edifici a energia quasi zero in Europa, solo 4 avevano cinque o più piani, e il più alto aveva sette piani”, hanno riferito.

Il gruppo ha condotto la sua analisi utilizzando come parametro principale l’intensità di utilizzo dell’energia (EUI) massima, calcolata in kWh/m2. Hanno esaminato diverse configurazioni di sistemi solari, comprendenti sia le tecnologie fotovoltaiche che fotovoltaico-termiche (PVT), valutando varie aree geografiche e architetture degli edifici.

Per la loro valutazione, gli studiosi hanno ipotizzato un edificio di 40 piani con una superficie di 40 m2 × 40 m2 , un’altezza del soffitto di 3,8 m e un rapporto finestre/pareti del 50% su tutte le pareti. “Per coprire un’ampia gamma di luoghi, climi e potenziali solari, sono state studiate 16 metropoli del Nord America”, spiegano gli studiosi, sottolineando di aver preso in considerazione sia i collettori FV che quelli PVT in due diversi scenari.

Nel primo scenario, l’intera superficie del tetto è coperta da sistemi fotovoltaici e tutte le pareti sono dotate di pannelli fotovoltaici integrati nell’edificio (BIPV). Nel secondo, tutte le aree disponibili sul tetto e sulle pareti sono coperte da pannelli PVT. “Questo studio presuppone che tutte le aree disponibili sul tetto e sulle pareti, compresa la parete esposta a nord, siano coperte da pannelli FV o PVT”, hanno specificato gli scienziati, aggiungendo che la loro analisi non considera l’ombra proveniente dall’ambiente urbano. “Questa ipotesi può essere impraticabile in molti casi, soprattutto per il tetto, poiché altri sistemi di un edificio, ad esempio il sistema HVAC, richiedono parte delle aree disponibili”.

L’analisi ha mostrato che, nel primo scenario, l’EUI massimo consentito per ottenere prestazioni energetiche nette pari a zero va da 16,5 kWh/m2 a 24,2 kWh/m2. Nel secondo scenario, l’EUI è compreso tra 18,6 kWh/m2 e 27,8 kWh/m2. “Il passaggio dai collettori fotovoltaici a quelli PVT migliora l’EUI dall’8 al 44%, poiché il PVT è significativamente più efficiente”, hanno affermato gli studiosi. “Cambiare l’orientamento dell’edificio in modo che il pavimento non sia quadrato migliora l’EUI fino al 52% nello scenario FV e al 63% nello scenario FVT”.

Hanno concluso che, per diventare nZEB, gli edifici non dovrebbero superare un EUI di 50 kWh/m2a, che corrisponde a un massimo di 10 piani. “Al contrario, se è possibile ottenere una riduzione dell’intensità energetica a soli 75 kWh/m2a, l’altezza dell’edificio dovrebbe essere limitata a 5-6 piani se si vuole che sia nZEB”, hanno aggiunto.

I loro risultati sono riportati nell’articolo “Feasibility of achieving net-zero energy performance in high-rise buildings using solar energy“, pubblicato di recente su Energy and Built Environment.

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