L’attività svolta rientra nella Ricerca di Sistema ELTEC/ELCITER, intitolata “Elettrotecnologie innovative per il settore civile e terziario”. L’obiettivo generale dell’attività del 2001, avviata nel 2000, è costituito dalla determinazione di scenari di diffusione delle elettrotecnologie ritenute più promettenti nel settore della climatizzazione degli edifici. Lo studio svolto nel 2000, è illustrato nei rapporti CESI SFR-A0/028352 [1] e SFR-A0/043242 [2]. Gli obiettivi specifici dell’attività del 2001 sono i seguenti: 1) Costruire una base razionale di analisi della potenzialità di diffusione dell’elettrotecnologia risultata più promettente nello studio svolto lo scorso anno (pompa di calore) per il settore residenziale, in relazione: – alle caratteristiche quantitative e qualitative del parco immobiliare residenziale italiano (età costruttiva degli edifici, dimensioni, modalità d’uso) suddividendole per aree climatiche rappresentative del territorio nazionale – alle principali tipologie impiantistiche esistenti e fonti energetiche impiegate – ad ipotesi di evoluzione al 2006 – alla individuazione ed alla caratterizzazione di indicatori di convenienza ambientale, energetica, ed economica rispetto ad impianti di tipo convenzionale (caldaie) che influenzano la diffusione di soluzioni a pompa di calore nel settore residenziale. 2) Determinare scenari di diffusione al 2006 di impianti di climatizzazione a pompa di calore e gli effetti derivanti dagli scenari così determinati in termini di energia primaria, impatto ambientale (emissioni locali e globali) ed economici (costi per gli utenti). Attività svolta nel primo semestre 2001 Le attività illustrate nel rapporto del primo semestre (CESI SFR-A1/018174), sono relative al conseguimento del primo obiettivo e sono così articolate: Analisi del parco edilizio residenziale italiano – Individuazione delle fonti disponibili per l’analisi del parco edilizio residenziale italiano e quantificazione allo stato attuale e con proiezione al 2006 delle unità immobiliari complessive. L’analisi è stata effettuata utilizzando dati ISTAT (censimento 1991 e annuario statistico 1997), indicatori trimestrali dell’edilizia e altre informazioni reperite nella rete internet. – Suddivisione del parco edilizio attuale e del parco edilizio stimato per il 2006 in zone climatiche omogenee in relazione al riscaldamento invernale. A tale scopo, sono state tenute a riferimento le

Zone Climatiche stabilite dalla legge 10/91 e dal decreto 412/93, le quali, pur non costituendo insiemi omogenei sotto il profilo geografico, sono state ritenute più congruenti con gli obiettivi dello studio. – Per ogni area climatica si è proceduto alle seguenti ulteriori suddivisioni: alloggi occupati e non occupati, dimensioni dell’unità immobiliare (monofamiliare, piccolo, medio e grande edificio), riscaldati e non riscaldati, età di costruzione, tipologie di impianto (autonomo, centralizzato, ecc.). – Stima del numero di impianti termici. È stata effettuata un’indagine con riferimento al mercato degli impianti di riscaldamento convenzionali per stimare il numero di impianti che potranno essere realizzati in edifici di prossima costruzione e in edifici esistenti (in sostituzione dei vecchi impianti). È stata inoltre svolta una indagine sulla consistenza della diffusione di condizionatori e di pompe di calore. – Ripartizione delle principali fonti energetiche utilizzate per riscaldamento. Risultati principali Partendo dal dato del censimento 1991 (complessivamente 24.7 milioni di alloggi tra occupati e non occupati), al 2001 vengono stimati circa 26.8 milioni di alloggi con un incremento di circa l’8% stimato per il periodo 1991-2001; per il 2006 è stato stimato un ulteriore incremento del 4%, ed un numero totale di alloggi pari a 27.8 milioni. La suddivisione per zone climatiche al 2006 ha dato i seguenti risultati: – Zona A/B 2 milioni – Zona C 5.4 milioni – Zona D 7 milioni – Zona E/F 13.4 milioni TOTALE 27.8 milioni Gli alloggi occupati, che vengono considerati ad uso residenziale stabile, risultano circa l’80 % del totale. Gli alloggi riscaldati e occupati risultano pari a circa il 90 % del totale degli alloggi occupati. Gli alloggi occupati sono così suddivisi per le fasce di età costruttiva: – antecedente al 1945: ≈25 % del totale 2001 – periodo 1946-1971: ≈40 % del totale 2001 – successivo al 1971: ≈35 % del totale 2001 Gli impianti di nuova realizzazione sono stati stimati in circa 700.000 impianti/anno, comprensivi delle installazioni in nuovi alloggi e della sostituzione di vecchi impianti. Circa la diffusione di condizionatori e pompe di calore, i dati disponibili sono meno articolati ed hanno permesso, solo una stima delle unità di condizionamento vendute ogni anno nel settore domestico (circa 400.000) e la percentuale di ripartizione tra Nord e Sud.

Le fonti energetiche sono costituite dal metano, gasolio, GPL, energia elettrica. Nelle nuove abitazioni il metano copre l’86 %, il gasolio il 10 %, l’energia elettrica il 3 %, con forti disomogeneità territoriali dovute allo sviluppo della rete di distribuzione del metano. Definizione di Indicatori di Convenienza Gli indicatori di convenienza sono costituiti da coefficienti numerici, calcolati con formulazioni matematiche semplificate, che tengono in considerazione i vari aspetti che possono favorire od ostacolare la diffusione di impianti a pompa di calore per il riscaldamento invernale rispetto ad impianti convenzionali a combustione. Vengono proposti i seguenti indicatori, il cui range di variazione è compreso tra 0 e 1: – Indicatore ambientale. A determinare il valore di questo indicatore contribuiscono: �¾ Le emissioni di gas serra (CO 2 ) e di inquinanti (SO 2 , NO x ) prodotte dalle due tipologie di impianto (pompa di calore, caldaia) in relazione alle prestazioni dell’impianto e alla fonti energetiche utilizzate (energia elettrica, metano, gasolio). �¾ Il luogo di emissione (nel luogo di utilizzo per gli impianti a combustione, nelle centrali di produzione di energia elettrica per la pompa di calore). – Indicatore energetico. Il suo valore è determinato in funzione dell’energia primaria (TEP) richiesta dalle due tipologie di impianto (pompa di calore, caldaia), determinata, a sua volta, in relazione alle prestazioni degli impianti ed alle fonti energetiche utilizzate (energia elettrica, metano, gasolio). – Indicatore di convenienza economica. Esso esprime il livello di convenienza economica da parte dell’utente, di impianti a pompa di calore rispetto ad impianti convenzionali a combustione; il suo valore è basato sulle due seguenti componenti: �¾ Entità del tempo di ritorno dell’investimento di impianti a pompa di calore, espresso come rapporto tra gli extra-costi di impianti a pompa di calore ed il risparmio sui costi di esercizio per il riscaldamento invernale rispetto ad impianti a combustione. �¾ Esigenza di condizionamento estivo tipica delle diverse zone climatiche considerate, espressa in funzione della media delle temperature massime interne giornaliere. Tale aspetto assume una forte rilevanza in quanto la pompa di calore si giustifica, in gran parte dei casi, solo se richiesto anche il condizionamento estivo. Per i valori di emissioni per unità di energia prodotta, rendimento del parco di produzione dell’energia elettrica sono state adottate il Rapporto ambientale ENEL 1999, la circolare MICA 219/f del 1992, rapporti EPA (Environmental Protection Agency). Per le tariffe elettriche e dei combustibili sono stati adottati i valori riportati sul sito internet ENEL, mentre per i combustibili sono stati utilizzati valori medi nazionali.

Attività svolta nel secondo semestre del 2001 Per il secondo semestre del 2001 è stato svolto il programma di lavoro, relativo al conseguimento del secondo obiettivo. Il programma svolto è articolato nelle seguenti fasi: – Selezione di un numero di moduli abitativi tali da rappresentare in forma sufficientemente esaustiva le caratteristiche dell’edilizia residenziale del territorio nazionale, tenendo a riferimento i risultati dell’analisi svolta nel primo semestre 2001. – Quantificazione con metodo analitico dei fabbisogni termici, dei consumi di energia dovuti al riscaldamento per ognuno dei moduli abitativi selezionati. Per ogni modulo verrà considerata la suddivisione in zone climatiche e le soluzioni impiantistiche poste a confronto (pompa di calore e convenzionale). Per la determinazione dei fabbisogni termici e dei consumi di energia viene applicato il modello matematico di simulazione TÆRMICA, impiegato nello studio svolto lo scorso anno [2]. – Calcolo degli indicatori specifici per ognuno dei moduli abitativi selezionati 1 . Per la valutazione della potenzialità di diffusione di pompe di calore nel residenziale, si è ritenuto più adeguato agli obiettivi del lavoro, utilizzare l’indicatore pesato sulla convenienza economica dell’intervento e sulla consistenza della domanda di condizionamento estivo. Non è stata quindi elaborata una formulazione che esprimesse un Indicatore Globale di convenienza, come previsto nel programma di lavoro iniziale. Gli altri indicatori relativi all’impatto ambientale e all’energia primaria, elaborati nel semestre precedente, mantengono un valore che potrà essere quantificato in termini di incentivo alla diffusione di questa elettrotecnologia, a seguito di interventi di carattere politico, finalizzati a incentivare le soluzioni impiantistiche meno “energivore” e con minor impatto ambientale. – Determinazione di due scenari realistici di diffusione di impianti a pompa di calore corrispondenti ad un arco di tempo di 5 anni (numero di impianti per zona climatica e per l’intero territorio). – Per ognuno degli scenari di diffusione di impianti a pompa di calore vengono determinati: �¾ L’incremento dei consumi complessivi di energia elettrica dovuti all’impiego di pompe di calore �¾ La differenza in termini di: – energia primaria utilizzata, – emissioni di gas serra (CO 2 ) e dei principali inquinanti su scala globale determinata dall’uso di impianti a pompa di calore rispetto agli impianti convenzionali a combustione. 1 L’impostazione di calcolo di questi due apporti è stata modificata rispetto alla versione contenuta nel precedente rapporto (SFR-A0/043242).

Il risparmio di energia primaria stimato su base nazionale è significativo, dell’ordine dei 9.000 tep per l’anno 2002 e via, via crescente in base al tipo di scenario; i corrispondenti valori cumulati nei cinque anni di valutazione dello scenario, portano a valori di circa 70.000 tep nello scenario A e circa 51.000 tep nello scenario B. L’impatto ambientale complessivo è molto favorevole in termini di CO 2 , non conveniente per le altre sostanze inquinanti (SO 2 , NO x ), anche se va ricordato che queste emissioni, prodotte nelle centrali termoelettriche, potrebbero ulteriormente ridursi per effetto del costante miglioramento della tecnologia connessa al ciclo di produzione dell’energia elettrica. Inoltre, le emissioni di centrale avvengono di norma fuori dai centri abitati e i sistemi di abbattimento degli inquinanti sono più affidabili e controllabili.