Sistema di gestione energetica degli edifici

Descrizione

Secondo la direttiva sul rendimento energetico nell’edilizia (EPBD), gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO₂ nell’UE. Al momento, circa il 35% degli edifici dell'UE ha più di 50 anni e quasi il 75% del patrimonio edilizio è poco efficiente dal punto di vista energetico. Gli edifici sono quindi il singolo maggiore consumatore di energia in Europa e hanno un enorme potenziale di miglioramento in termini di efficienza energetica. Attualmente, solo l'1% circa del patrimonio edilizio viene ristrutturato ogni anno. La ristrutturazione degli edifici esistenti può portare a notevoli risparmi energetici, poiché potrebbe ridurre il consumo energetico totale dell’UE del 5-6% e abbassare le emissioni di CO₂ di circa il 5%. Un modo per aumentare l’efficienza energetica degli edifici è implementare un sistema di gestione energetica degli edifici (BEMS).

I BEMS sono sistemi centralizzati e informatizzati che garantiscono il monitoraggio in tempo reale e il controllo integrato dei servizi e delle apparecchiature dell’edificio per ottimizzare l’uso dell’energia. In genere controllano l’illuminazione, l’alimentazione 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 presenza, di temperatura, di anidride carbonica e di umidità, ecc.) e ottimizza il consumo energetico mantenendo al contempo sicurezza e comfort.

Questi sistemi possono anche essere utilizzati per migliorare la salute e la sicurezza degli occupanti attraverso il controllo e il monitoraggio dell’ambiente, le risposte alle emergenze e i programmi di manutenzione ordinaria. La tecnologia può essere applicata sia agli edifici residenziali che a quelli commerciali e su scale diverse, dai piccoli edifici indipendenti ai complessi con più edifici.

(Commissione europea)

Problemi da risolvere

Modello di valore

Oltre ai vantaggi sopra citati, con il BEMS è possibile massimizzare l’autoconsumo negli edifici dotati di impianti 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 ci sono 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, entrambe modificate nel 2018 nell’ambito 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 fino al 2030 e oltre, con un obiettivo di efficienza energetica di almeno il 32,5% entro il 2030, rispetto all’obiettivo precedentemente fissato del 20% entro il 2020.

La direttiva prevede una possibile revisione al rialzo dell’obiettivo nel 2023, nel caso in cui si verifichino riduzioni sostanziali dei costi dovute a sviluppi economici o tecnologici. Include inoltre un’estensione dell’obbligo di risparmio energetico nell’uso finale, introdotto dalla direttiva del 2012. In base alla direttiva modificata, i paesi dell’UE dovranno raggiungere un nuovo risparmio energetico pari allo 0,8% all’anno del consumo energetico finale per il periodo 2021-2030, tranne Cipro e Malta che dovranno invece raggiungere lo 0,24% all’anno.

Altri elementi della direttiva modificata includono:

• norme più rigorose sulla misurazione e la fatturazione dell’energia termica, garantendo ai consumatori – specialmente a quelli che vivono in condomini con impianti di riscaldamento collettivi – diritti più chiari per ricevere informazioni più frequenti e utili sul loro consumo energetico, consentendo loro anche di capire e gestire meglio le bollette del riscaldamento
• l’obbligo per gli Stati membri di dotarsi di norme nazionali trasparenti e accessibili al pubblico sull’attribuzione dei costi relativi al consumo di riscaldamento, raffreddamento e acqua calda negli edifici plurifamiliari e polifunzionali dotati di impianti collettivi per tali servizi
• il monitoraggio dei livelli di efficienza nelle nuove capacità di generazione di energia
• aggiornamento del fattore di energia primaria (PEF) per la produzione di elettricità a 2,1 (in calo rispetto all’attuale 2,5)
• una revisione generale della direttiva sull’efficienza energetica (da effettuare entro il 2024)

(Commissione europea)

Direttiva 2018/844/UE sul rendimento energetico nell’edilizia

Introduce nuovi elementi dell’impegno dell’UE a modernizzare il settore edilizio sulla scia dei progressi tecnologici e ad aumentare le ristrutturazioni degli edifici. La direttiva EPBD copre un’ampia gamma di politiche e misure di sostegno che aiuteranno i governi nazionali dell’UE a migliorare la prestazione energetica degli edifici e a riqualificare il patrimonio edilizio esistente. Ad esempio

• I paesi dell’UE devono definire solide strategie di ristrutturazione a lungo termine, con l’obiettivo di decarbonizzare il patrimonio edilizio nazionale entro il 2050, fissando traguardi indicativi per il 2030, il 2040 e il 2050. Queste strategie dovrebbero contribuire al raggiungimento degli obiettivi di efficienza energetica previsti dai piani nazionali per l’energia e il clima (NECP)
• I paesi dell’UE devono fissare requisiti minimi di prestazione energetica a costo ottimale per i nuovi edifici, per quelli esistenti sottoposti a ristrutturazioni importanti e per la sostituzione o l’adeguamento di elementi edilizi come impianti di riscaldamento e raffreddamento, tetti e pareti
• tutti i nuovi edifici devono essere edifici a energia quasi zero (NZEB) a partire dal 31 dicembre 2020. Già dal 31 dicembre 2018, tutti i nuovi edifici pubblici devono essere NZEB
• i certificati di prestazione energetica devono essere rilasciati al momento della vendita o della locazione di un edificio, e devono essere istituiti programmi di ispezione per gli impianti di riscaldamento e condizionamento
• la mobilità elettrica viene sostenuta introducendo requisiti minimi per i parcheggi di determinate dimensioni e altre infrastrutture minime per gli edifici più piccoli
• viene introdotto un programma europeo facoltativo per valutare la «prontezza smart» degli edifici
• si promuovonole tecnologie intelligenti, anche attraverso requisiti relativi all’installazione di sistemi di automazione e controllo degli edifici e di dispositivi che regolano la temperatura a livello di singolo locale
• si tiene conto della salute e del benessere di chi usa gli edifici, ad esempio considerando la qualità dell’aria e la 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 aziendale di un BEMS non è direttamente correlato alla complessità della soluzione. Data la varietà delle esigenze dei clienti e delle infrastrutture degli edifici, possono risultare più redditizi diversi tipi di BEMS. Il grafico qui sotto mostra i diversi livelli di complessità possibili dei BEMS.

Ad esempio, per il proprietario di un singolo edificio che sta appena iniziando a esplorare le opportunità di una gestione energetica più strategica, un BEMS che permetta di visualizzare e generare report sul consumo energetico potrebbe essere l’investimento ideale. D’altra parte, un dirigente che voglia gestire l’energia in un portafoglio immobiliare aziendale potrebbe aver bisogno di un BEMS integrato in grado di gestire un’ampia gamma di apparecchiature, aiutare a velocizzare il lavoro di un team di manutenzione centralizzato e monitorare i progressi verso gli obiettivi di sostenibilità aziendale. In questa situazione, il BEMS più vantaggioso includerebbe funzionalità avanzate in ciascuna delle quattro categorie: visualizzazione e reportistica, rilevamento dei guasti e diagnostica, manutenzione predittiva, miglioramento continuo e ottimizzazione. Inoltre, un BEMS inizialmente implementato con un focus su un particolare edificio o tipo di apparecchiatura, ma scalabile per aumentare la complessità e integrarsi con altri sistemi nel tempo, può generare più valore aziendale e supportare un approccio di investimento graduale.

Roadmap delle offerte BEMS (Casey Talon, 2015)

Struttura dei costi

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

Potenziale di mercato

A causa dell’aumento costante dei costi energetici e della crescente 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 sistemi di gestione energetica degli edifici (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 circa il 10% dei ricavi del settore BEMS, mentre software e servizi si sono divisi quasi a metà i ricavi rimanenti, contribuendo rispettivamente per il 44% e il 46%, come mostra il grafico qui sotto.

Questa categoria di software è lo strumento in grado di trasformare la crescente quantità di dati relativi alle strutture in informazioni utili. Aiuta inoltre gli utenti finali a riconoscere e cogliere le opportunità per migliorare le prestazioni e il comportamento del sistema, con conseguenti risparmi sui costi e miglioramenti aziendali.

La combinazione di tutte e tre le categorie porta a efficienza energetica e capacità di gestione quali efficienza operativa, utilizzo dello spazio, produttività, coinvolgimento degli occupanti e sostenibilità.

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

Mappatura degli stakeholder

Mappa delle parti interessate per i sistemi BEMS (Risultati 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 punta a raddoppiare almeno i tassi di ristrutturazione nei prossimi dieci anni e a garantire che gli interventi portino a una maggiore efficienza energetica e nell’uso delle risorse. La Commissione prevede che entro il 2030 si potrebbero ristrutturare 35 milioni di edifici e creare fino a 160.000 nuovi posti di lavoro "verdi" nel settore edile. Tra le azioni chiave incluse nella strategia della Commissione ci sono:

1. Norme, standard e informazioni più rigorose sul rendimento energetico degli edifici
2. Finanziamenti potenziati, accessibili e più mirati, supportati da assistenza tecnica
3. Creazione di posti di lavoro verdi, formazione e aggiornamento professionale dei lavoratori, nonché attrazione di nuovi talenti
4. L’espansione del mercato dei prodotti e servizi per l’edilizia sostenibile
5. Sviluppo di approcci a livello di quartiere per consentire alle comunità locali di integrare soluzioni rinnovabili e digitali e creare quartieri a energia zero
6. Promuovere la decarbonizzazione del riscaldamento e del raffreddamento, responsabili dell’80% del consumo energetico negli edifici residenziali

(Commissione europea)

Iniziativa «Smart Finance for Smart Buildings»

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

1. Un uso più efficace dei fondi pubblici
2. Maggiore assistenza per creare un portafoglio di progetti
3. Riduzione dei rischi tramite sovvenzioni dell’UE

(Commissione europea)

Programmi di finanziamento dell’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 (di cui 13,3 miliardi dedicati al miglioramento dell’efficienza energetica negli edifici pubblici e residenziali), ovvero circa 2,5 miliardi di euro all’anno.
2. European Local ENergy Assistance (ELENA): Gestito dalla Banca europea per gli investimenti, sostiene i promotori privati e pubblici nello sviluppo e nel lancio di investimenti sostenibili su larga scala nel settore energetico (superiori a 30 milioni di euro), compresi quelli nel trasporto sostenibile. ELENA copre fino al 90% dei costi di sviluppo del progetto.
3. Assistenza allo sviluppo dei progetti - Orizzonte 2020 (PDA H2020): Aiuta i promotori pubblici e privati a sviluppare progetti modello nel campo dell’energia sostenibile, concentrandosi su investimenti energetici di piccole e medie dimensioni da almeno 7,5 milioni di euro fino a 50 milioni di euro, coprendo fino al 100% dei costi ammissibili di sviluppo del progetto. I settori interessati includono la riqualificazione degli edifici, le fonti energetiche rinnovabili (FER) negli edifici, il teleriscaldamento/teleraffreddamento, l’illuminazione stradale a basso consumo energetico e il trasporto urbano pulito.

(Commissione europea)

Fattori di supporto

1. Dopo la pandemia, si presta maggiore attenzione al consumo energetico nel settore edilizio.
2. Cresce la pressione normativa per ridurre gli sprechi energetici negli edifici.
3. Politiche e strategie governative per promuovere l'uso di tecnologie intelligenti nel risparmio energetico domestico.
4. Maggiore coinvolgimento collettivo grazie all’adozione di interfacce intuitive che facilitano il monitoraggio e il controllo.

Contesto cittadino

Il contesto locale, comprese la legislazione e le condizioni culturali, influisce sul tipo di BEMS ideale per ogni città e sugli adeguamenti al modello standard che potrebbero rendersi necessari. I fattori chiave da considerare quando si pianifica un approccio sono:

1. Caratteristiche della città: il clima e la geografia della città influenzano la combinazione di sistemi BEMS che si possono implementare. Un clima caldo offre grandi opportunità per la produzione di energia solare fotovoltaica, ma comporta anche delle sfide, dato che il raffreddamento meccanico è molto diffuso. Quindi, un sistema energetico flessibile aiuta a bilanciare domanda e offerta.
2. Politica, politiche e normative: Bisogna sviluppare misure politichespecifiche che incoraggino le ristrutturazioni efficienti dal punto di vista energetico e, al contempo, penalizzino le azioni che aumentano il consumo energetico. Per scegliere politiche che si adattino bene al contesto locale, è necessario fare uno studio approfondito dei programmi di riqualificazione vecchi ed esistenti e avere una panoramica del patrimonio edilizio.
3. Risultati economici: bisognerebbe sviluppare strumenti di finanziamento su misura per specifici segmenti di mercato, che offrano fonti di finanziamento semplici e commercialmente interessanti per le ristrutturazioni profonde. Bisognerebbe mettere in atto interventi di riqualificazione energetica profonda degli involucri edilizi esistenti, ad esempio la riduzione dell’imposta sugli immobili per gli edifici ad alta efficienza energetica, 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 nella domanda di elettricità che mette sotto enorme pressione la rete di distribuzione e richiede costosi interventi di potenziamento senza uno spostamento del carico e una riduzione dei picchi. Bisogna prestare attenzione a garantire un equilibrio tra il mantenimento dello stile di vita in città e l’attuazione di misure di efficienza energetica, preservando al contempo il patrimonio culturale e l’unicità di ogni edificio.

(Sharing Cities Smart Booklet - Sistema di gestione sostenibile dell’energia)

Dati e standard

• Norma ISO 50001 sui sistemi di gestione dell'energia (norma ISO)