Sistema di gestione energetica dell'edificio

Descrizione

Secondo la Direttiva sul rendimento energetico degli edifici (EPBD), gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 nell'UE. Attualmente, circa il 35% degli edifici dell'UE ha più di 50 anni e quasi il 75% del patrimonio edilizio è inefficiente dal punto di vista energetico. Gli edifici sono quindi il principale consumatore di energia in Europa e hanno un enorme potenziale di miglioramento dell'efficienza energetica. Attualmente, solo l'1% circa del patrimonio edilizio viene ristrutturato ogni anno. La ristrutturazione degli edifici esistenti può essere responsabile di un notevole risparmio energetico, in quanto potrebbe ridurre il consumo energetico totale dell'UE del 5-6% e le emissioni di CO2 di circa il 5%. Un modo per aumentare l'efficienza energetica degli edifici è quello di implementare un sistema di gestione energetica degli edifici (BEMS).

I BEMS sono sistemi centralizzati basati su computer che forniscono un monitoraggio in tempo reale e un controllo integrato dei servizi e delle apparecchiature dell'edificio per ottimizzare l'uso dell'energia. In genere controllano l'illuminazione, l'energia elettrica, l'acqua calda e i sistemi HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento). Il sistema monitora le informazioni ricevute dai vari sensori presenti nell'edificio (contatori intelligenti, sensori di occupazione, di temperatura, di anidride carbonica e di umidità, ecc.

Questi sistemi possono essere utilizzati anche per migliorare la salute e la sicurezza degli abitanti, controllando e monitorando l'ambiente, le risposte alle emergenze e i programmi di manutenzione regolare. La tecnologia può essere applicata sia agli edifici residenziali che a quelli commerciali e a scale diverse, da piccoli edifici indipendenti a siti complessi con più edifici.

(Commissione Europea)

Problemi da risolvere

Modello di valore

Oltre ai vantaggi sopra descritti, con i BEMS è possibile massimizzare l'autoconsumo negli edifici con sistemi a energia rinnovabile. È inoltre possibile fornire servizi ausiliari alla rete, grazie all'integrazione delle funzionalità Vehicle-to-Grid (V2G) e Vehicle-to-Home (V2H).

Requisiti legali

Nell'UE esistono due direttive principali che riguardano la riduzione del consumo energetico negli edifici: La Direttiva sull'Efficienza Energetica e la Direttiva sul Rendimento Energetico degli Edifici, con le modifiche apportate a entrambe le direttive nel 2018 come parte del pacchetto "Energia Pulita per Tutti gli Europei":

Direttiva sull'efficienza energetica 2018/2002

L'elemento chiave della direttiva modificata (2018/2002) è l'aggiornamento del quadro politico al 2030 e oltre, con un obiettivo di efficienza energetica di almeno il 32,5% entro il 2030, rispetto all'obiettivo precedentemente dichiarato del 20% entro il 2020.

La direttiva prevede una possibile revisione al rialzo dell'obiettivo nel 2023, in caso di riduzioni sostanziali dei costi dovute a sviluppi economici o tecnologici. Include inoltre un'estensione dell'obbligo di risparmio energetico negli usi finali, introdotto nella direttiva del 2012. In base alla direttiva di modifica, i Paesi dell'UE dovranno conseguire un nuovo risparmio energetico pari allo 0,8% annuo del consumo finale di energia per il periodo 2021-2030, ad eccezione di Cipro e Malta che dovranno invece conseguire lo 0,24% annuo.

Altri elementi della direttiva modificata sono

• norme più severe sulla misurazione e la fatturazione dell'energia termica, dando ai consumatori - soprattutto a quelli di edifici multi-appartamento con sistemi di riscaldamento collettivo - diritti più chiari per ricevere informazioni più frequenti e più utili sul loro consumo energetico, consentendo loro di comprendere e controllare meglio le bollette del riscaldamento
• richiedere agli Stati membri di dotarsi di norme nazionali trasparenti e pubbliche sulla ripartizione dei costi di riscaldamento, raffreddamento e consumo di acqua calda negli edifici multi-appartamento e multi-funzione con sistemi collettivi per tali servizi
• monitoraggio dei livelli di efficienza delle nuove capacità di produzione di energia
• aggiornamento del fattore di energia primaria (PEF) per la generazione di elettricità a 2,1 (rispetto all'attuale 2,5)
• revisione generale della direttiva sull'efficienza energetica (richiesta entro il 2024).

(Commissione Europea)

Direttiva 2018/844/UE sulla prestazione energetica nell'edilizia.

Introduce nuovi elementi dell'impegno dell'UE a modernizzare il settore edilizio in seguito ai miglioramenti tecnologici e ad aumentare le ristrutturazioni degli edifici. La direttiva EPBD copre un'ampia gamma di politiche e misure di supporto che aiuteranno i governi nazionali dell'UE a incrementare la prestazione energetica degli edifici e a migliorare il patrimonio edilizio esistente. Ad esempio

• I Paesi dell'UE devono stabilire solide strategie di ristrutturazione a lungo termine, con l'obiettivo di decarbonizzare il patrimonio edilizio nazionale entro il 2050, con tappe indicative per il 2030, 2040 e 2050. Le strategie devono contribuire al raggiungimento degli obiettivi di efficienza energetica dei piani nazionali per l'energia e il clima (NECP).
• I Paesi dell'UE devono stabilire requisiti minimi di rendimento energetico ottimali in termini di costi per gli edifici di nuova costruzione, per gli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni importanti e per la sostituzione o il retrofit di elementi edilizi come i sistemi di riscaldamento e raffreddamento, i tetti e le pareti.
• tutti i nuovi edifici dovranno essere a energia quasi zero (NZEB) a partire dal 31 dicembre 2020. Dal 31 dicembre 2018, tutti gli edifici pubblici di nuova costruzione dovranno essere NZEB
• gliattestati di prestazione energetica devono essere rilasciati al momento della vendita o dell'affitto di un edificio e devono essere istituiti sistemi di ispezione per gli impianti di riscaldamento e di condizionamento dell'aria
• la mobilità elettrica è supportata dall'introduzione di requisiti minimi per i parcheggi di dimensioni superiori a una certa soglia e di altre infrastrutture minime per gli edifici più piccoli
• viene introdotto uno schema europeo opzionale per la valutazione della "predisposizione intelligente" degli edifici
• vengono promosse letecnologie intelligenti, anche attraverso requisiti per l'installazione di sistemi di automazione e controllo degli edifici e per i dispositivi che regolano la temperatura a livello locale
• viene affrontato il tema della salute e del benessere degli utenti degli edifici, ad esempio tenendo conto della qualità dell'aria e della ventilazione
• I Paesi dell'UE devono redigere elenchi di misure finanziarie nazionali per migliorare l'efficienza energetica degli edifici.

(Commissione Europea)

Modelli operativi

Il valore commerciale dei BEMS non è direttamente correlato alla complessità della soluzione. A causa della diversità delle esigenze dei clienti e delle infrastrutture degli edifici, diversi tipi di BEMS possono essere più redditizi. Il grafico seguente mostra le diverse complessità possibili dei BEMS.

Ad esempio, per un proprietario di un singolo edificio che sta iniziando a esplorare le opportunità di una gestione energetica più strategica, un BEMS che consente di visualizzare e riportare i consumi energetici può essere l'investimento ideale. D'altra parte, un dirigente che cerca di gestire l'energia in un portafoglio immobiliare aziendale potrebbe aver bisogno di un BEMS integrato che gestisca un'ampia gamma di apparecchiature, aiuti a velocizzare un team di manutenzione centralizzato e tenga traccia dei progressi verso gli obiettivi di sostenibilità aziendale. In questa situazione, il BEMS più vantaggioso dovrebbe includere le funzionalità più sofisticate di ciascuna delle quattro classi: visualizzazione e reporting, rilevamento e diagnostica dei guasti, manutenzione predittiva e miglioramento e ottimizzazione continui. Inoltre, un BEMS che viene inizialmente implementato con un focus su un particolare tipo di edificio o di apparecchiatura, ma che è scalabile per aggiungere complessità e integrarsi tra i sistemi nel corso del tempo, può generare un maggiore valore aziendale e supportare un approccio di investimento graduale.

Tabella di marcia delle offerte BEMS (Casey Talon, 2015)

Struttura dei costi

Risorse necessarie per l'implementazione del BEMS (BABLE, 2021)

Potenziale di mercato

A causa del costante aumento dei costi energetici e dell'imminente attenzione alle prestazioni ambientali, l'efficienza energetica degli edifici diventerà ancora più importante nei prossimi anni.

Secondo un rapporto di Navigant Research, il mercato globale dei BEMS dovrebbe crescere da 2,7 miliardi di dollari nel 2016 a 12,8 miliardi di dollari nel 2025, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 18,2%. Nel 2016, l'hardware ha contribuito solo per il 10% del fatturato dei BEMS, mentre il software e i servizi si sono quasi divisi il resto del fatturato, contribuendo rispettivamente per il 44% e il 46%, come mostra il grafico sottostante.

Questa categoria di software è il veicolo in grado di tradurre la crescente quantità di dati sugli impianti in informazioni utili. Inoltre, aiuta gli utenti finali a riconoscere e ad agire sulle opportunità di miglioramento delle prestazioni e dei comportamenti del sistema che consentono di ottenere risparmi sui costi e miglioramenti aziendali.

La combinazione di tutte e tre le categorie porta all'efficienza energetica e a funzionalità di gestione come l'efficienza operativa, l'utilizzo degli spazi, la produttività, il coinvolgimento degli occupanti e la sostenibilità.

Fatturato BEMS per tipo di offerta, mercati mondiali: 2016 - 2025 (Casey Talon, 2016)

Mappatura degli stakeholder

Mappa degli stakeholder per i sistemi BEMS (Output del progetto E-LAND, 2019; BABLE, 2021)

Iniziative del governo

L'iniziativa Renovation Wave

Per raggiungere l'obiettivo a lungo termine della neutralità climatica entro il 2050, il 14 ottobre 2020 la Commissione europea ha pubblicato la strategia Renovation Wave, che mira a raddoppiare almeno i tassi di ristrutturazione nei prossimi dieci anni e a garantire che le ristrutturazioni siano responsabili di una maggiore efficienza energetica e delle risorse. La Commissione prevede che entro il 2030 potrebbero essere ristrutturati 35 milioni di edifici e creati fino a 160.000 posti di lavoro verdi in più nel settore edile. Le azioni chiave incluse nella strategia della Commissione comprendono:

1. Regolamenti, standard e informazioni più stringenti sul rendimento energetico degli edifici.
2. Finanziamenti rafforzati, accessibili e più mirati, supportati da assistenza tecnica
3. Creazione di posti di lavoro verdi, formazione e aggiornamento dei lavoratori e attrazione di nuovi talenti
4. Espansione del mercato dei prodotti e dei servizi per l'edilizia sostenibile.
5. Sviluppare approcci basati sui quartieri per le comunità locali per integrare soluzioni rinnovabili e digitali e creare quartieri a energia zero.
6. Promuovere la decarbonizzazione del riscaldamento e del raffreddamento, responsabili dell'80% dell'energia consumata negli edifici residenziali.

(Commissione Europea)

Iniziativa "Finanza intelligente per edifici intelligenti

È stata lanciata nell'ambito del pacchetto "Energia pulita per tutti gli europei" e prevede soluzioni pratiche per mobilitare i finanziamenti privati a favore dell'efficienza energetica e delle energie rinnovabili in tre aree principali:

1. Uso più efficace dei fondi pubblici
2. Maggiore assistenza per la creazione di pipeline di progetti
3. De-risking utilizzando le sovvenzioni dell'UE

(Commissione Europea)

Schemi di finanziamento UE per l'efficienza energetica

1. I Fondi strutturali e di investimento europei: In totale sono stati stanziati 17,6 miliardi di euro per l'efficienza energetica (compresi 13,3 miliardi di euro dedicati ai miglioramenti dell'efficienza energetica negli edifici pubblici e residenziali), pari a circa 2,5 miliardi di euro all'anno.
2. European Local ENergy Assistance (ELENA): Gestito dalla Banca Europea per gli Investimenti, sostiene i promotori pubblici e privati nello sviluppo e nell'avvio di investimenti energetici sostenibili bancabili su larga scala (superiori a 30 milioni di euro), anche nel settore dei trasporti sostenibili. ELENA copre fino al 90% dei costi di sviluppo dei progetti.
3. Assistenza allo sviluppo di progetti - Horizon 2020 (PDA H2020): Aiuta i promotori pubblici e privati a sviluppare progetti modello di energia sostenibile, concentrandosi su investimenti energetici di piccole e medie dimensioni di almeno 7,5 milioni di euro e fino a 50 milioni di euro, coprendo fino al 100% dei costi di sviluppo del progetto. I settori coperti includono la ristrutturazione di edifici, le FER negli edifici, il teleriscaldamento/raffreddamento, l'illuminazione stradale ad alta efficienza energetica e il trasporto urbano pulito.

(Commissione Europea )

Fattori di supporto

1. Maggiore attenzione post-pandemia all'energia consumata dal settore edilizio.
2. Crescente pressione normativa per ridurre gli sprechi energetici negli edifici.
3. Politiche e strategie governative per promuovere l'uso di tecnologie intelligenti per il risparmio energetico domestico.
4. Aumento del coinvolgimento collettivo attraverso l'adozione di interfacce facili da usare per facilitare il monitoraggio e il controllo.

Contesto cittadino

Il contesto locale, comprese le condizioni legislative e culturali, influisce sul tipo di BEMS ideale per ogni città e sulle modifiche da apportare al modello standard. I fattori chiave da considerare quando si pianifica un approccio sono:

1. Fisiologia della città: Il clima e la geografia della città influenzano il mix di BEMS che possono essere utilizzati. Il clima caldo presenta grandi opportunità per la produzione di energia solare fotovoltaica, ma anche sfide, dato che il raffreddamento meccanico è ampiamente utilizzato. Pertanto, un sistema energetico flessibile aiuta a bilanciare la domanda e l'offerta.
2. Politiche e regolamenti: È necessario sviluppare misure politiche specifiche che incoraggino le ristrutturazioni ad alta efficienza energetica e puniscano le azioni che aumentano il consumo di energia. Per selezionare le politiche più adatte al contesto locale, è necessario effettuare uno studio approfondito dei programmi di riqualificazione vecchi ed esistenti e della panoramica del patrimonio edilizio.
3. Prestazioni economiche: Devono essere sviluppati veicoli di finanziamento adatti a specifici segmenti di mercato che forniscano fonti di finanziamento semplici e commercialmente interessanti per le ristrutturazioni profonde. Dovrebbero essere messi in atto interventi di riqualificazione energetica profonda degli involucri edilizi esistenti, come ad esempio la riduzione dell'imposta sugli immobili per gli edifici ad alto rendimento energetico, nonché incentivi per l'adozione di energie rinnovabili e tecnologie ad alta efficienza energetica.
4. Condizioni sociali e culturali: Lo stile di vita, la demografia, la sicurezza e il patrimonio culturale della città influenzano la scelta delle tecnologie BEMS. Alcune città registrano un doppio picco giornaliero di domanda di energia elettrica che mette sotto enorme pressione la rete di distribuzione e richiede un costoso potenziamento senza la possibilità di spostare il carico e ridurre i picchi. Bisogna fare attenzione a garantire un equilibrio tra il mantenimento dello stile di vita in una città e l'implementazione di misure di efficienza energetica, preservando al contempo il patrimonio culturale e l'unicità di ogni edificio.

(Opuscolo Sharing Cities Smart - Sistema di gestione dell'energia sostenibile)

Dati e standard

• Standard ISO 50001 per i sistemi di gestione dell'energia (Standard ISO)