Come riusciremo a gestire la svolta energetica nel settore immobiliare?

Piattaforme dimostrative move e NEST (in secondo piano) © Empa

Intervista a Philipp Heer, direttore e-hub Empa

Nei decenni a venire, la svolta energetica giocherà un ruolo di centrale importanza nel settore immobiliare. La piattaforma di ricerca sull’energia dell’Empa studia come ottimizzare la gestione energetica nel singolo edificio nonché in interi quartieri e centri urbani. Il direttore ehub Philipp Heer ci rivela in esclusiva a che punto è l’attuale attività di ricerca e cosa promette il futuro. 

Signor Heer, può presentarci con poche parole introduttive l’Energy Hub?   

L’Energy Hub – che spesso abbreviamo in ehub – è la piattaforma di ricerca sull’energia dell’Empa. Insieme a partner operanti nella ricerca e in ambito economico lavoriamo qui su soluzioni per un approvvigionamento energetico sostenibile. Un approccio di questo tipo comprende tanto la pianificazione quanto l’esercizio di sistemi energetici per il singolo edificio, per interi quartieri e anche per una copertura su scala nazionale. L'attività di ricerca si svolge nelle due piattaforme dimostrative NEST e move. 
 

Ad esempio, su quali progetti si ricerca nell’ehub?

Molti dei progetti riguardano tematiche quali l’integrazione settoriale e la flessibilità del sistema energetico. In sostanza, si tratta di considerare e interconnettere in modo integrativo energia elettrica, calore e mobilità.

Accordare con intelligenza il fabbisogno con le fonti di energia disponibili cela un ottimo potenziale. Un edificio può essere gestito in modo molto più flessibile ed efficiente di quanto non accada oggi nella maggior parte dei casi. Il riscaldamento, ad esempio, non deve essere acceso immediatamente, non appena si verifica una richiesta di calore. Un'ottimale gestione del riscaldamento tiene conto se nel locale sia presente energia solare o calore residuo. A seconda del grado di coibentazione, anche a riscaldamento spento, la temperatura resta confortevole nel locale ancora per due-tre ore. 

Tra l'altro, spesso si dimentica che il sole può non solo servire a produrre energia elettrica o acqua calda, ma anche a riscaldare passivamente un edificio. Soprattutto nel semestre invernale, quando è disponibile meno energia rinnovabile, con un tipo di costruzione «intelligente» e una buona coibentazione, si potrà sfruttare in modo ottimale il calore del sole irraggiato attraverso le finestre e le facciate. Se è vero che in Svizzera una buona coibentazione comporta anche un aumento del fabbisogno di refrigerazione in estate, è altrettanto vero che in quel caso avremo a disposizione una maggiore quantità di energia rinnovabile. Quindi, tirate le somme, un netto miglioramento della sostenibilità. 

Un altro esempio è dato dallo sfruttamento bidirezionale della batteria di auto elettriche: «Vehicle-to-home». Questo approccio dà la possibilità di immagazzinare l'energia dipendente dalle condizioni meteorologiche, ad esempio quella di un impianto fotovoltaico, nella batteria delle auto elettriche per poi utilizzarla in un secondo momento. La parte inutilizzata dell’energia accumulata nella batteria può essere utilizzata per sopperire alle esigenze energetiche degli immobili abitativi e commerciali.
 

In Svizzera, circa il 40% del consumo energetico si registra negli immobili. Dove si nasconde il maggiore potenziale di risparmio?

Non sorprende che la produzione di calore sia responsabile della maggior parte del consumo, il che significa che il maggior potenziale di risparmio risiede effettivamente nel riscaldamento. 

La quota delle opere di ristrutturazione e nuova costruzione si aggira appena intorno all’1%. Anche nel 2050, molti edifici continueranno ad esistere come adesso. Ciò significa che dobbiamo ottimizzare le operazioni soprattutto negli immobili esistenti e semplificare al massimo i lavori di ristrutturazione.

Già adesso ci sono gli strumenti per ridurre notevolmente il consumo in fase di esercizio. Un sistema di regolazione predittiva del riscaldamento permette, ad esempio, di risparmiare il 20% di energia. Al contrario del termostato classico, questo sistema agisce con previdenza e tiene conto di fattori rilevanti come le previsioni meteorologiche, la temperatura esterna e quella interna, il rendimento energetico di pannelli solari e le superfici finestrate. Il tutto senza togliere nulla al comfort, anzi, migliorandolo vista la regolazione ottimale della temperatura.  Altre soluzioni includono l'isolamento termico di facile installazione, come sistemi in materiale espanso a iniezione o pannelli solari integrati per le facciate.

In futuro si tratterà poi di tenere conto anche dei progressi in fatto di elettromobilità. Oltre che per il modello «vehicle-to-home», a cui accennavo sopra, la batteria del veicolo elettrico potrà essere utilizzata anche per il «vehicle-to-grid», ossia l’immissione dell’energia immagazzinata nella rete elettrica. Il maggiore potenziale qui è da ricercarsi soprattutto nell’accumulo di energia rinnovabile, ad esempio l'energia solare prodotta durante la giornata e utilizzabile di sera. Le tecnologie e una normativa disciplinante in questo campo, oggi, sono ancora in fase di sviluppo.
 

Quali sono in generale le aspettative attuali nei confronti dell’elettromobilità, la quale è talvolta anche oggetto di critiche?

La circolazione individuale motorizzata si sta spostando fortemente verso veicoli a propulsione elettrica. Per gli autocarri la tendenza è più verso l’idrogeno e il gas sintetico. 

Ad essere criticata è soprattutto la produzione delle batterie, in cui confluisce effettivamente  energia grigia. Tuttavia, questa è sproporzionata rispetto all’impatto ecologico della mobilità classica dei veicoli a benzina o diesel. L’accumulo intermedio di elettricità solare tramite il modello Vehicle-to-grid è anche più ecologico se confrontato al prelievo di elettricità da carbone dalla rete.

Nel complesso, possiamo dire che l’elettromobilità dà un grande contributo ad un sistema energetico sostenibile.  Per questo, la tecnologia si sta espandendo e necessita di una relativa infrastruttura di ricarica adeguata. Negli immobili esistenti, l'allacciamento elettrico spesso non è progettato in tal senso. C’è dunque bisogno di una gestione energetica intelligente. La svolta sociale dimostra che ci devono essere delle soluzioni.

Colonnine di ricarica in un immobile commerciale. © Livit SA

Come riusciremo ad emanciparci dalle fonti di energia fossili?

Quest’impresa è attualmente ancora difficile perché sono necessari maggiori incentivi per lo sviluppo e l’utilizzo di nuovi sistemi e tecnologie.

In Europa, la Svizzera detiene il primato per il consumo di gasolio per riscaldamento negli edifici1. In progetti di risanamento, quando si è sotto pressione sulle tempistiche, si reinstalla spesso un impianto di riscaldamento a gasolio. A fronte dell’obiettivo net zero, dobbiamo abbandonare il petrolio fossile e optare piuttosto per soluzioni quali le pompe di calore, impianti di riscaldamento a gas – se alimentato da gas sintetico o biogas – o altre alternative come i sistemi di riscaldamento a legna/pellet e le fonti di calore di scarto. 

Ciò che rappresenta una sfida assai impegnativa è portare energia rinnovabile dal giorno alla notte, così come dall’estate all’inverno. In estate abbiamo molta acqua di scioglimento, i serbatoi sono pieni, l’acqua di fiume produce più energia ed è disponibile più energia solare. 

In inverno importiamo invece energia, soprattutto gas ed elettricità da centrali a carbone. L’impronta di CO2 dell’energia utilizzata è dunque circa dieci volte maggiore che in estate. Dobbiamo quindi portare energia rinnovabile prodotta d’estate in inverno. Alle batterie non si può ricorrere, visto che queste perdono troppa energia in un periodo di tempo più lungo (qualunque lasso superiore ad una settimana). 

Ci sarebbe l'accumulo termico mediante sonde geotermiche. Per far funzionare la pompa di calore, però, ci vuole ancora elettricità. A questo punto entrano in gioco tecnologie come il modello Power-to-Gas, che permette di immagazzinare pressoché senza perdite l’elettricità prodotta in eccedenza durante l’estate, convertendola in gas sintetico. I costi di questa soluzione, tuttavia, sono ancora molto alti e gli incentivi ridotti. Ma proprio di concetti come questi c’è bisogno su grande scala se vogliamo emanciparci dalle fonti di energia fossili. 

Una nota molto positiva è che l’infrastruttura del gas esistente è notevole e gli impianti di riscaldamento a gas che utilizzano biogas e gas in surplus non sono una cattiva opzione.

Non c’è dubbio che il fabbisogno di elettricità sia in aumento. Come lo si potrà coprire in modo sostenibile?

In questo contesto c’è una contesa per la superficie del tetto. Questo spazio dovrà alloggiare il refrigeratore della pompa di calore, un impianto solare, collettori termici oppure una terrazza per i residenti? Quando si tratta di energia, a dominare è l’impianto solare. Anche impianti solari/fotovoltaici integrati nella facciata possono comunque risultare validi. 

Un approccio isolato, in futuro, non sarà più sufficiente. Piuttosto si tratterà di creare degli incentivi per un’installazione di impianti fotovoltaici più grandi possibili in modo che la comunità possa approfittare del surplus di energia che questi produrrebbero e che sarebbe reimmesso nella rete. Anche nel 2050 non avremo il problema dell’eccesso di energia rinnovabile oltre l’anno. È quindi opportuno produrne la maggiore quantità possibile a livello locale e convertire quella eccedente dell’estate in idrogeno e gas sintetico.  
 

Quali innovazioni digitali hanno già ora un grande impatto?

Anche se non lo considererei esattamente un’innovazione digitale, il contattore intelligente, o smart meter, comporta comunque un grande potenziale di risparmio. Il contatore non deve più essere letto in modo analogico: lo smart meter raccoglie i dati di misurazione in forma digitale e invia valori precisi al quarto d'ora al gestore della rete di distribuzione una volta al giorno. Sulla base di questi dati, si può analizzare il grado di utilizzo della rete e incrementare l’efficienza del sistema.

Entro il 2028, gran parte degli immobili dovrà essere dotata di contatori intelligenti per legge, il che avrà sicuramente un effetto positivo. Esistono inoltre start-up che hanno messo a punto dei dispositivi di misurazione dell'energia con cui è possibile visualizzare i valori di consumo individuali. Un sensore di questo tipo può essere semplicemente installato in casa ma sarà l’utente stesso a doversene occupare, il che rappresenta un ostacolo. L’infrastruttura di base che rende questi dati di misurazione immediatamente visibili a tutti non esiste ancora.

In ambito termico, la nostra spin-off Empa Viboo utilizza termostati digitali che controllano la valvola di riscaldamento grazie ai loro algoritmi predittivi. L’installazione è semplice ed è possibile sia per radiatori che per sistemi di riscaldamento a pavimento e a soffitto. In questo modo si potrà risparmiare una discreta quantità di energia senza sacrificare il comfort. 

Radiatore per riscaldamento con valvola classica

Le innovazioni da Lei citate sono molto promettenti. Dove vede gli ostacoli in sede di implementazione?

Gli ostacoli maggiori sono rappresentati dai costi e dal know-how. Le nuove tecnologie e i nuovi concetti come il Power-to-Gas e il vehicle-to-grid necessitano di un know-how adeguato e bisogna sviluppare dei business case per consentirne una migliore diffusione.

In Svizzera, un’ora di lavoro è molto costosa e anche questo costituisce un ostacolo. All’Empa lavoriamo anche su soluzioni per mitigare questo aspetto. Stiamo creando algoritmi che sono in grado di confrontare la produzione di calore tra gli immobili o di suggerire misure di ristrutturazione specifiche sulla base di quanto appreso. Questa sarebbe una grande conquista in fatto di innovazione. Ciò a cui stiamo attualmente assistendo con ChatGPT potrebbe trovare spazio anche nel settore immobiliare in riferimento ai dati di misurazione in una fase successiva.  

Un’altra difficoltà è data dal fatto che ogni edificio è unico. Non esiste un modello applicabile universalmente.
 

E quali sono le opportunità?

La più grande opportunità è che siamo un Paese estremamente innovativo. Anno dopo anno, siamo campioni d’innovazione a livello mondiale in diversi settori. Quelli dell’energia e dell’edilizia, tuttavia, sono molto indietro. Una grande opportunità è anche quella di dare una spinta alla digitalizzazione in questi settori. Qui vedo ancora molto potenziale. 

In questo contesto ci viene sicuramente in aiuto il fatto che la Svizzera è integrata nel sistema dell’UE. In solitaria sarebbe difficile agire. I vantaggi derivano dal trovare soluzioni comuni, ad esempio nella promozione dell’economia dell’idrogeno promossa dalla Commissione Europea. In ogni caso, in qualità di Paese importatore, dipendiamo dall’estero e continueremo a farlo anche in futuro. 

Prima si è accennato all’intelligenza artificiale; quali sono i cambiamenti che questo tipo di tecnologie potrà indurre nell’edilizia e nella gestione di edifici?

L’IA rende tutto più facile e favorisce i processi di automatizzazione. Il lavoro ripetitivo viene eliminato e i processi di pianificazione continua richiederanno solamente un'attività di controllo.  Grazie all’intelligenza artificiale si potrà inoltre trasmettere molto know-how a specialisti ancora poco esperti. Diventiamo più veloci ed efficienti e il potenziale di errore diminuisce. 

L’IA sarà d’aiuto, ad esempio, in fase di messa in funzione, rilevando la parametrizzazione dei sistemi alla prima accensione. In fase di funzionamento, un sistema di domotica adattativo  e potenziato dall'intelligenza artificiale può adeguare automaticamente l'edificio a nuove circostanze, come un posto vacante o un cambio di inquilino. Questo rientra nell’ambito della così detta «predictive maintenance», la manutenzione predittiva che comprende la notifica automatica di intervalli di manutenzione,  le sostituzioni, le regolazioni del sistema o il suggerimento di misure di ristrutturazione. 

In sintesi, l'intelligenza artificiale è certamente in grado di aiutare molto i singoli attori dei settori edilizio ed energetico, creando valore aggiunto.
 

Come potrebbe presentarsi lo scenario futuro tra 50 anni? 

L’umanità si sarà emancipata del tutto dai combustibili fossili. Saranno disponibili svariate tecnologie per la produzione di energia coordinate fra loro. L'attività di pianificazione si estenderà al di là dei confini dell’immobile arrivando a livello di quartiere o città. I cosiddetti sistemi energetici decentralizzati permetteranno la fornitura e l’utilizzo di energia proveniente da fonti diverse.

Noi ci impegniamo fermamente affinché in sede di pianificazione si tenga conto già oggi degli immobili limitrofi. Più edifici di diversa tipologia sono interconnessi, più conveniente e sostenibile risulterà la soluzione scelta. In realtà non è necessario un impianto di riscaldamento per ogni edificio, non è una soluzione efficiente. 

La tendenza è quindi quella di crearsi una rete. Finora molte cose non sono state prese in considerazione, ma più passa il tempo, più dovremo ripensare i limiti procedurali per fronteggiare la scarsità di risorse e di energia. In questo processo, si tratterà di chiarire i sistemi di proprietà nonché quelli di fatturazione e remunerazione. 
 

Malgrado le rendite di tali sistemi energetici decentralizzati, non ci si deve forse aspettare un aumento dei costi? 

Le soluzioni energetiche odierne sono orientate all’efficienza dei costi e al comfort, non alla sostenibilità. Volgendo adesso la prospettiva verso la sostenibilità, generalmente i costi aumenteranno. E questo è necessario se vogliamo raggiungere gli obiettivi climatici stabiliti. Un’opzione in questo senso sarebbe anche una politica di incentivi finanziari. Se il prezzo del CO2 aumenta, installare una pompa di calore o una stazione di ricarica elettrica sarà vantaggioso a breve o lungo termine. 

A che punto siamo oggi, rispetto a 60 anni fa, quando fu fondata Livit?

Ci troviamo ad un punto di svolta, ora molte cose stanno improvvisamente accadendo più velocemente. Il riscaldamento globale e lo scioglimento dei ghiacciai procedono a ritmo più veloce ma anche altri sviluppi, come la già accennata IA. Rispetto a 60 anni fa, pertanto, oggi dobbiamo confrontarci con questioni del tutto diverse.

Per quanto riguarda l'energia, siamo molto più dipendenti di prima dal sistema energetico e in futuro lo saremo ancora di più. Un blackout elettrico prolungato ha addirittura un peso maggiore nell'indice dei disastri rispetto a un'altra pandemia. Se la corrente venisse a mancare per una settimana, ci troveremmo in una situazione assai difficile dal momento che tutto dipende dall'elettricità. 
 

Per concludere: in sintesi, quali sono per Lei le innovazioni più promettenti che ci aspettano?

Negli immobili, la ricarica bidirezionale con la mobilità elettrica avrà un ruolo di primo piano così come l’idrogeno e il gas sintetico come vettori energetici. Se si imporrà un’infrastruttura per l’idrogeno, questo potrà essere utilizzato per produrre calore ed energia elettrica, come nel caso del gas naturale, ma in modo più sostenibile. 

Nell’ambito della digitalizzazione, molto promettente è la domotica intelligente in grado di consentire uno scambio di energia mediante la comunicazione tra immobili diversi. A questo scopo, delle interfacce sicure e standardizzate costituiranno la base per un uso efficiente e sostenibile dell'energia a livello locale.
 

La ringraziamo di questa chiacchierata molto interessante!

¹ Fonte: www.swissinfo.ch