Rivista Environnement

CONSEGUENZE E PROSPETTIVE

Ottimizzazione energetica e utilizzo di fonti rinnovabili locali in un contesto storico alpino.

L'ESEMPIO DI GRAND VILLA

di Chiara Bertolin

Il villaggio di Grand Villa, a Verrayes.

La Valle d'Aosta presenta a tutt’oggi una forte dipendenza dai combustibili fossili e consumi di energia non razionali ed efficienti: il Piano Energetico Ambientale della Valle d’Aosta fa emergere, in particolare, come il 40% di questi consumi sia imputabile al settore edilizio. Proprio in questo settore la ricerca nel campo della razionalizzazione dell’uso dell’energia sta portando al raggiungimento di standard di consumo molto bassi, quasi nulli o addirittura negativi se si considerano le tecnologie in grado di sfruttare, ottimizzandole, le fonti energetiche rinnovabili disponibili sul territorio. Negli edifici di nuova costruzione, ai quali già la legge 373/1976 e la legge 10/1991 hanno imposto di rispondere a specifici requisiti di prestazione energetica, è più semplice raggiungere buoni risultati, in quanto si è maggiormente liberi da vincoli legislativi, tecnologici ed operativi. Tuttavia, la legislazione vigente (con il D.Lgs. 192/2005 ed i successivi D.Lgs. 311/2006 e 115/2008) estende a tutti gli edifici esistenti l’obbligo di raggiungere determinati standard nell’efficienza energetica, in quanto senza il risanamento del patrimonio edilizio costruito non è possibile pensare di ridurre significativamente le emissioni di gas climalteranti e, di conseguenza, rispettare gli impegni presi con il Protocollo di Kyoto. In questo contesto gli edifici storici sono posti, per ora, in una sorta di limbo: essi sono, infatti, esclusi dall’applicazione del D.Lgs. 192/20051 “quando il rispetto delle prescrizioni implicherebbe un’alterazione inaccettabile del carattere o aspetto con particolare riferimento ai caratteri storici ed artistici”. Tale affermazione porta a riflettere su alcune questioni fondamentali. Gli edifici tradizionali, infatti, sono frutto una logica progettuale guidata dalla necessità di economizzare le risorse e rispettare l’ambiente, in alcuni casi anche a discapito del comfort dell’uomo: è possibile, oggi, mantenendo il medesimo spirito sostenibile e nel rispetto dei caratteri storici ed artistici degli edifici, migliorare loro prestazioni? Se sì, in quale misura e a quali condizioni? I nuclei edilizi storici, inoltre, sono stati concepiti con principi bioclimatici in modo da utilizzare, senza moderne tecnologie e, forse, con una maggiore sensibilità ed attenzione, le risorse locali (acqua, sole, ecc.). Valutando le potenzialità offerte dalle risorse rinnovabili presenti sul territorio e nel rispetto dell’equilibrio dell’ecosistema è ancora possibile ipotizzare un sistema autarchico a scala-villaggio in grado di soddisfare i fabbisogni locali e di ridurre la dipendenza dalle fonti fossili? Lo studio sulla Grand Villa di Verrayes (effettuato nell’ambito di una tesi di laurea in architettura presso il Politecnico di Milano) ha voluto affrontare questi temi in quanto rappresentano questioni inderogabili ed urgenti. Da un lato, infatti, non è più possibile rimandare o ignorare le problematiche legate ad un utilizzo responsabile delle risorse ed alla consapevolezza dei costi economici ed ambientali dell’energia. Dall’altro è indispensabile che il miglioramento della qualità ambientale e la riduzione dei consumi siano non solo compatibili, ma anche interconnessi con gli obiettivi di conservazione e di valorizzazione del patrimonio storico, evitando incoerenze e ricercando, invece, le possibili sinergie. Grand Villa era (ed è tuttora) oggetto di studio nell’ambito del progetto Leader Plus “Grand Villa valore comune”, che si sta occupando di incentivare progetti di recupero e valorizzazione all’interno del villaggio cercando forme di mantenimento dell’insediamento rurale che sappiano coniugare lo sviluppo con la salvaguardia del mondo agricolo. Esso rappresenta, dunque, un laboratorio ideale per lo studio della sostenibilità degli interventi di recupero in un contesto storico. Nell’ottica di una riqualificazione globale del villaggio è stato proposto un metodo per studiare non solo il massimo rendimento economico con un’ottimizzazione energetica del patrimonio costruito, ma anche la valorizzazione delle specificità locali in accordo con le risorse rinnovabili e non rinnovabili presenti sul territorio. La metodologia proposta e sintetizzata nel seguente schema è funzionale all’integrazione dell’approccio storico e bioclimatico per l’analisi e la riqualificazione del patrimonio edilizio. L’analisi storico-critica costituisce uno strumento in grado di documentare il valore storico dei manufatti architettonici esistenti e di guidare ogni tipo di intervento da realizzare sul manufatto stesso. A tale scopo, il primo approccio all’analisi del villaggio è volto all’implementazione del censimento dell’architettura rurale valdostana, in quanto questo nucleo edilizio non risultava ancora schedato dall’Ufficio Catalogo dell’architettura minore. Unitamente a ciò sono stati rilevati in campo e sistematizzati in una scheda energetica i caratteri utili per determinare il fabbisogno teorico di energia e sono state indagate, ove possibile, le prestazioni termiche degli involucri edilizi esistenti utilizzando la termografia all’infrarosso. A completamento dell’analisi energetica dell’edificio esistente è stato redatto per ogni edificio un primo attestato di qualificazione energetica che descrive l’efficienza del medesimo allo stato di fatto. A partire dalla situazione (critica) dei fabbricati esistenti sono stati ipotizzati diversi interventi di retrofit energetico volti a migliorare le prestazioni del sistema edificio-impianto. In particolare, sono stati considerati diversi scenari per poter quantificare la riduzione progressiva di fabbisogno di energia per il riscaldamento e la produzione di acqua calda degli edifici:
• lo Scenario 1 prevede la realizzazione di un intervento di retrofit energetico parziale sull’involucro (che esclude interventi di isolamento delle murature degli edifici) e di ottimizzazione dell’impianto;
• lo Scenario 2 prevede la realizzazione di un intervento di retrofit energetico totale sull’involucro, di ottimizzazione dell’impianto e l’impiego di tecnologie a fonti rinnovabili (solare termico) per la produzione di acqua calda sanitaria.

Schema della metodologia proposta per l'integrazione dell'approccio storico e bioclimatico nell'analisi degli edifici.

Dall’analisi statistica degli interventi effettuati sull’involucro edilizio si possono evincere importanti considerazioni. Nel grafico riportato viene evidenziato il fabbisogno annuo di energia primaria relativo all’involucro edilizio espresso in kWh/m2a:
• allo stato di fatto (PEH);
• dopo un intervento di ottimizzazione parziale dell’involucro (PEH1);
• dopo un intervento di ottimizzazione totale dell’involucro in cui è stato utilizzato un isolante a prestazione non particolarmente elevata (fibra di legno) con uno spessore ridotto (6 cm) (PEH2b1);
• dopo un intervento di ottimizzazione totale dell’involucro in cui è stato utilizzato un isolante più performante (isolante riflettente multistrato) (PEH2b9).

Immagini termografiche relative ad un edificio esistente di Grand Villa: è possibile osservare la notevole dispersione termica attraverso la muratura in pietra non isolata.

Si può osservare come, dalla situazione assai critica dello stato di fatto (fabbisogno di energia primaria medio dei 104 edifici analizzati: 480 kWh/m2a), attraverso un intervento di ottimizzazione parziale dell’involucro il fabbisogno dell’edificio venga ridotto del 35% (media edifici: 315 kWh/m2a), rimanendo comunque assai elevato (considerando che il consumo medio del parco edilizio europeo è di circa 90/120 kWh/m2a!). Realizzando un cappotto interno in fibra di legno dallo spessore contenuto è possibile abbassare notevolmente il fabbisogno di energia (media edifici: 90 kWh/m2a, ovvero una riduzione dell’81% rispetto allo stato di fatto). Ottimizzando ulteriormente l’intervento di miglioramento delle prestazioni delle murature perimetrali con un isolante altamente performante, infine, è possibile portare l’edificio al raggiungimento delle migliori classi energetiche (media edifici: 49 kWh/m2a, equivalente ad una riduzione del fabbisogno dell’edificio del 90% rispetto allo stato di fatto). Parallelamente allo studio sulle potenzialità offerte da un’ottimizzazione energetica del tessuto edilizio sono state valutate le disponibilità di fonti rinnovabili presenti nel territorio per capire se (e in che misura) esse potevano colmare la domanda di energia del villaggio. In particolare sono state valutate come risorse effettivamente utilizzabili:
• l’energia solare: come è possibile osservare dalla figura allegata, infatti, il percorso del sole in estate ed in inverno non viene mai ostacolato dai rilievi che disegnano l’orizzonte;
• la biomassa legnosa, valutata in base ad un censimento dei boschi di proprietà del Comune di Verrayes ed al tasso di incremento annuo della superficie boscata per la quantificazione della biomassa producibile;
• la risorsa geotermica, determinata attraverso l’individuazione delle tipologie di natura del suolo prevalenti ed alle relative proprietà termiche;
• il biogas: dal momento che nel comprensorio di Grand Villa sono presenti numerosi allevamenti bovini è stata valutata e quantificata la possibilità di ottenere biogas dalla digestione anaerobica dei residui animali.

Grand Villa: analisi statistica degli interventi effettuati sull'involucro edilizio.

È interessante notare come la risorsa animale possa rappresentare un trait d’union tra il passato e il presente come fonte per la produzione di energia termica. Un tempo, infatti, con la cohabitation, nei mesi invernali veniva condivisa la stalla con il bestiame per trarre beneficio dal calore metabolico prodotto dal medesimo. Ora, invece, può essere impiegato il biogas proveniente dai reflui zootecnici attraverso un impianto per la produzione combinata di calore ed elettricità. Ma in realtà, pur nel cambiamento di tecnologie, resta il fatto che l’energia viene gestita in un ciclo che si chiude a livello locale, e quindi non provoca impatti territoriali né sul luogo, né altrove. Si recupera cioè in chiave contemporanea quell’equilibrio con l’ambiente che ha sempre caratterizzato il mondo agricolo tradizionale. Per un utilizzo ottimale ed integrato di queste fonti sono state valutate le possibili soluzioni tecnologiche da applicare al sistema villaggio, in particolare:
• un impianto di cogenerazione a biogas per la produzione di energia elettrica e termica;
• una pompa di calore geotermica a sonde verticali che utilizza l’energia elettrica prodotta dal cogeneratore per la produzione di calore;
• una caldaia a cippato per l’integrazione alla produzione di energia termica.

Grand Villa: studio della risorsa solare – individuazione del percorso solare e confronto tra l'orizzonte reale e quello elaborato da PVGis.

Il calore prodotto da questi sistemi viene distribuito alle singole abitazioni attraverso una rete di teleriscaldamento ed un sistema di scambiatori di calore. Il sistema solare termico viene, invece, utilizzato in modo diffuso nel villaggio per la produzione di acqua calda sanitaria. Sono stati, infine, valutati i differenti scenari di soddisfacimento della domanda di energia del sistema-villaggio con i sistemi ipotizzati e le risorse disponibili sul territorio. È emerso come le risorse locali riescano a soddisfare da sole la domanda di energia dell’intero villaggio solamente nel caso in cui l’involucro degli edifici sia fortemente ottimizzato: Grand Villa, sia nel caso di un utilizzo permanente che nel caso di un’occupazione parziale risulterebbe, altrimenti, fortemente dipendente dai combustibili fossili. Quali sono, dunque, i limiti e le potenzialità del metodo applicato e delle soluzioni ipotizzate per la creazione di un approccio integrato nella riqualificazione del patrimonio storico valdostano? Innanzitutto, è da evidenziare come le risorse locali costituiscano una ricchezza culturale da cui è opportuno attingere nel rispetto dell’equilibrio ecosistemico e nella tutela del patrimonio vernacolare. Nell’effettuare le scelte future nell’ambito della pianificazione per riabitare una montagna storicamente abitata si rivela, dunque, indispensabile conciliare la valorizzazione delle risorse con una notevole ottimizzazione energetica degli edifici in modo tale da ipotizzare forme di sviluppo sostenibili. Solo attraverso una riduzione significativa dei consumi iniziali è, infatti, possibile utilizzare in modo ottimale le risorse disponibili sul territorio ripristinando, in alcuni casi, il sistema autarchico che regolava i ritmi di vita del villaggio di un tempo. Sono da sottolineare, tuttavia, alcuni limiti e difficoltà nell’applicazione del metodo e nell’attuazione dello studio condotto: la realizzazione degli interventi di ottimizzazione energetica a scala edificio, ad esempio, è subordinata all’utilizzo finale di quest’ultimo, come evidenziato da una valutazione economica della fattibilità degli interventi effettuata su alcuni edifici di Grand Villa nell’ambito di questo studio. Gli interventi a scala villaggio, che offrono notevoli prospettive in quanto consentono di utilizzare diverse fonti di energia rinnovabile in un sistema centralizzato atto a soddisfare i fabbisogni di tutto il nucleo edilizio, necessitano di una condivisione degli obiettivi di riqualificazione sostenibile da parte degli abitanti del nucleo edilizio e delle autorità competenti per poter avviare un ingente investimento a larga scala. Si rivelano, dunque, necessari, ulteriori approfondimenti e sperimentazioni concrete: il metodo proposto ed applicato a questo studio è stato, infatti, pensato per essere ripetibile in altri contesti analoghi per la valutazione di una riqualificazione sostenibile sia a scala edilizia che urbanistica, con l’obiettivo di valutarne via via i limiti e le potenzialità e di formare uno sguardo sempre più consapevole per affrontare gli interventi di recupero in modo integrato, “parce que l’aujourd’hui descend de l’hier et que le demain est le fruit du passé. Un passé qui ne doit pas paralyser le présent, mais l’aider à être différent dans la fidélité et neuf dans le progrès” (J. Le Goff).