Il solare termico per la copertura del fabbisogno di acqua calda sanitaria: analisi comparativa degli approcci di calcolo
In questo dossier tecnico, redatto da Carmen Lavinia, Francesca Margiotta e Domenico Palladino del Laboratorio di Efficienza energetica negli edifici e Sviluppo Urbano di ENEA – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile, partendo da una panoramica sulle politiche energetiche stabilite dall’Unione Europea, primo tra tutti il piano REPowerEU, vengono presentate le analisi sul fabbisogno di acqua calda sanitaria soddisfatto tramite l’installazione di pannelli solari termici, confrontando approcci asset e tailored e considerando la tecnologia dei pannelli sottovuoto Aqua PLASMA 19/34 della ditta Paradigma. L’articolo, interamente scaricabile, termina con un riepilogo dei meccanismi incentivanti attualmente disponibili in Italia per il solare termico.
1. Panorama delle politiche energetiche europee e nazionali
Il sondaggio Flash Eurobarometro, condotto nei ventisette Stati Membri dal 13 al 20 aprile 2022 e pubblicato il 5 maggio 2022 tramite il quale sono stati intervistati, online, oltre 26.000 cittadini europei, ha evidenziato un consistente supporto alle azioni dell'Unione Europea (UE) nel settore dell'energia. In particolare, sussiste ampio consenso sull'adozione di misure volte ad aumentare l'efficienza energetica degli edifici, dei trasporti e delle merci (85%) e sulla necessità di investire nelle energie rinnovabili (84%).
In tale quadro il 18 maggio 2022, la Commissione Europea (CE) ha presentato il piano REPowerEU di risposta alle perturbazioni del mercato mondiale dell'energia causate dallo scenario geopolitico di conflitto.
Secondo l'analisi della CE, il piano richiederà investimenti aggiuntivi pari a 210 miliardi di euro fino al 2027 rispetto a quelli necessari per realizzare gli obiettivi del pacchetto Fit for 55%. Tali investimenti, tuttavia, si prevede che saranno ripagati, in quanto, entro il 2030, l'attuazione di Fit for 55% e REPowerEU consentirà all’UE di risparmiare, ogni anno, 80 miliardi di euro sulle importazioni di gas, 12 miliardi di euro su quelle di petrolio e 1,7 miliardi di euro su quelle di carbone.
Il piano REPowerEU si inserisce nel percorso del Green Deal, basandosi sulla piena attuazione delle proposte del pacchetto Fit for 55% e mantenendo gli obiettivi di riduzione delle emissioni nette di gas a effetto serra di almeno il 55% entro il 2030 e di raggiungimento della neutralità climatica al 2050, ma il piano compie un ulteriore salto di qualità, stabilendo traguardi più ambiziosi in tema di efficienza energetica e fonti rinnovabili.
L’implementazione di REPowerEU si fonda su tre direttrici: risparmio energetico, diversificazione dell'approvvigionamento energetico ed energie rinnovabili. Questo complesso di azioni determinerà una trasformazione strutturale del sistema energetico dell'UE.
Per dare attuazione al piano, è stata introdotta una nuova proposta di Direttiva che modifica tre Direttive, ossia: Direttiva 2012/27/UE sull'efficienza energetica, Direttiva (UE) 2018/2001 sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili e Direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell'edilizia...
2. Fabbisogno di acqua calda sanitaria: confronto tra approcci asset e tailored
Ai fini dell’individuazione dei fabbisogni di ACS da considerare come dati di input nell’esempio applicativo, è stata condotta una prima elaborazione di dati statistici relativi alla consistenza del patrimonio edilizio in termini di superficie dell’immobile, sono stati poi analizzati i dati relativi al numero di occupanti dell’immobile che, sulla base dei consumi medi d'acqua relativi ai singoli apparecchi sanitari, hanno consentito la determinazione dei volumi d’acqua necessari. Le elaborazioni e i risultati ottenuti hanno permesso di procedere al calcolo in funzione dei due approcci, rispettivamente, asset e tailored.
L’individuazione dell’immobile rappresentativo, quale esempio della media degli immobili presenti nel parco immobiliare italiano, è stata effettuata prendendo in considerazione i dati del censimento ISTAT 2011.
Dall’analisi e dall’elaborazione degli stessi, relativamente alla distribuzione del parco immobiliare in base alla superficie interna dell’immobile che varia da “fino a 50m²” ad “oltre 150 m²” con passo di 10 m² (Figura 2 1), è emerso che l’incidenza percentuale più alta è quella rappresentata da immobili con una superficie calpestabile di [91÷100] m².
Figura 2 1: Incidenza percentuale della distribuzione in termini di superficie dell'immobile (m²) del patrimonio edilizio residenziale.
Ne è scaturito che la superficie considerata ai fini dell’esempio applicativo mostrato di seguito e che determina il volume di ACS richiesto, è stata fissata pari a 95,5 m².
Un’ulteriore analisi è stata effettuata per quanto riguarda la tipologia dell’edificio. Come si evince dal grafico di Figura 2 2, la distribuzione percentuale maggiore, tra gli immobili con superficie utile di [91÷100] m², è rappresentata da edifici unifamiliari (34%).
Figura 2 2: Individuazione della tipologia edilizia, con superficie compresa tra 91 e 100 m², maggiormente, presente sul territorio nazionale.
3. Esempio applicativo: analisi comparativa e dimensionale tra approccio asset e tailored
Il seguente esempio applicativo vuole analizzare le differenze del fabbisogno energetico per il servizio di ACS coperto dal solare termico, applicando la metodologia standard (APE), ossia il metodo che stima il volume di acqua calda per usi sanitari sulla base della superficie utile dell’immobile e, attraverso l’approccio adattato all’utenza (DE) basato cioè sui profili medi descritti nella sezione precedente in funzione del numero di utenti. Per l’analisi si è considerato un edificio di circa 95 m² adottando le seguenti configurazioni impiantistiche (per le caratteristiche si rimanda alla Tabella 7):
- impianto tradizionale senza integrazione con il solare termico (configurazione 1);
- impianto tradizionale integrato con il sistema AQUA PLASMA 19/34 della ditta Paradigma (configurazione 2).
Le analisi sono state condotte per cinque località (Palermo, Cagliari, Firenze, Bologna e Belluno) ricadenti nelle zone climatiche più rappresentative della penisola.
Il confronto del fabbisogno energetico per l’esempio applicativo è mostrato in Figura 3 1 in cui il calcolo APE è riportato nelle ascisse mentre quello adattato all’utenza (DE) è riportato nell’asse delle ordinate. In particolare, in accordo con quanto esposto in precedenza, sono stati riportati i risultati dell’approccio tailored assumendo il valore medio del fabbisogno di ACS giornaliero determinato considerando: una sola persona (Pmin), due persone (Pmed) e tre utenti (Pmax).
I risultati evidenziano come l’impiego del solare termico permetta una significativa riduzione del fabbisogno energetico, mostrando una divergente incidenza, prevalentemente, in funzione dell’effettivo volume di ACS consumato. L’analisi energetica standard (APE) tende a restituire risultati che sembrano più coerenti con la casistica Pmin (unità occupata da un singolo utente) mentre divergono all’aumentare del numero di utenti.
Tabella 7. Caratteristiche tecniche del pannello solare termico adottato per l’esempio applicativo.
| Caratteristiche | Aqua PLASMA 19/34 | u.m. |
| Superficie di apertura | 3,00 | [m²] |
| Coefficiente di perdita lineare – a¹ | 0,613 | [W/m²K] |
| Coefficiente di perdita quadratico – a² | 0,003 | [W/m²K²] |
| Rendimento a perdine nulle - η⁰ | 0,687 | [-] |
| Coefficiente angolo di incidenza - IAM | 0,90 | [-] |
4. Focus sui sistemi incentivanti
Gli Stati Membri possono prendere in considerazione l'applicazione di misure fiscali di ausilio agli obiettivi di REPowerEU, in modo da supportare il risparmio energetico e ridurre il consumo di combustibili fossili. In tale contesto, vengono mostrati i risultati, su base nazionale e regionale, dei meccanismi incentivanti disponibili, in Italia, per il solare termico, i quali si configurano come strumenti cruciali di sostegno economico all’investimento iniziale.
Trattasi di un cospicuo set di strumenti incentivanti, quale volano per la diffusione del solare-termico. Il set si compone di Conto Termico e detrazioni fiscali che si declinano in Ecobonus, Superbonus e Bonus casa.
