I fari indicano la strada. E la via più semplice non è sempre la migliore. Questo vale anche per la combinazione e la gestione di varie fonti energetiche sostenibili e per gli elementi del tetto e della facciata del Campus suissetec. Stefan Aerni e René Klemenz accompagnano il progetto di costruzione a Lostorf dallo scorso autunno per conto del committente. Assumono il ruolo di consulenti e garantiscono la qualità, che comprende anche il monitoraggio della costruzione nel rispetto delle norme. Stefan Aerni è responsabile dell’involucro edilizio e del fotovoltaico, René Klemenz della produzione di energia, dell’approvvigionamento di calore e della tecnica della costruzione in generale. Entrambi sono specialisti esperti nei rispettivi settori. Grazie alla loro attività accessoria d’insegnamento hanno un forte legame da molti anni con il Campus suissetec che conoscono a fondo.
Questo articolo vuole illustrare su quanto lavoro mentale e forza innovativa si basa il concetto energetico del futuro parco edifici. È stato redatto in stretta collaborazione con Stefan Aerni e René Klemenz.
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Requisiti della rete di riscaldamento locale
Durante la progettazione si è dovuto tenere conto di una serie di dipendenze e specifiche per servire tutti gli utilizzatori e le loro diverse esigenze con la produzione di calore ed elettricità; in una configurazione paragonabile a una rete di riscaldamento locale che alimenta un piccolo quartiere – e con l’obiettivo di raggiungere il più possibile l’autoapprovvigionamento con le energie rinnovabili e la neutralità delle emissioni di CO2.
Da un lato abbiamo le costruzioni esistenti che risalgono agli anni ‘80, con l’ala della scuola, dei laboratori e delle officine e i due edifici alberghieri. La loro ristrutturazione – beninteso con un isolamento termico «moderno» e una facciata attiva – sarà affrontata negli anni successivi alla nuova costruzione. Quest’ultima, chiamata dagli insider scherzosamente anche «cubo energetico», soddisferà già lo standard Minergie A. È caratterizzata da un involucro edilizio compatto, attivo e ad alto rendimento energetico e dispone di un impianto di cogenerazione a base di biomassa e di pannelli fotovoltaici sul tetto e sulla facciata.
Nel progettare il concetto era essenziale configurare i sistemi in sintonia tra loro, sia ora che in futuro. Ossia, quando si procederà più avanti con il risanamento degli edifici esistenti. Si è poi dovuto tenere conto anche della vicina scuola media, che suissetec rifornisce di calore attraverso una rete di riscaldamento. Per questo utilizzatore resta indispensabile poter usufruire di un livello di temperatura elevato.
Hybridbox® come elemento centrale
Dopo aver esaminato diverse varianti, per l’approvvigionamento di calore è stato scelto un concetto che prevede differenti generatori di calore in sintonia tra loro. L’elemento centrale è una Hybridbox®. Nella stessa confluiscono centralmente tutte le informazioni sul fabbisogno energetico attuale (calore, raffreddamento ed elettricità). Essa produce calore e raffreddamento e può produrre o utilizzare elettricità a seconda delle necessità. Con le sue sei pompe di calore che possono essere attivate a cascata e una centrale termo-elettrica a blocco, copre le diverse esigenze che cambiano dinamicamente. Inoltre, consente di reagire rapidamente alla volatilità dei prezzi dell’elettricità: se sono alti, l’elettricità è generata dalla centrale termo-elettrica a blocco, mentre se sono bassi, si inserisce la pompa di calore e la centrale termo-elettrica a blocco commuta in modalità standby. In base alla disponibilità di elettricità rinnovabile dell’impianto fotovoltaico, la corrente può essere utilizzata in modo ottimale dalla pompa di calore. D’altra parte, l’elettricità può anche essere generata esattamente nel momento in cui è più necessaria (elettricità invernale): una produzione di calore ottimizzata con la massima economicità.
Biogas da produzione locale
Il carico di base della produzione di calore è assicurato dal riscaldamento esistente, alimentato con cippato di legna, che è perfettamente integrato nel nuovo sistema energetico. Per il carico di punta in inverno e per le alte temperature impostate che gli edifici esistenti richiedono anche in estate per la preparazione dell’acqua calda, il sistema energetico è stato integrato con una caldaia a gas per carichi di punta. Questa funziona già oggi esclusivamente a biogas. Il sistema consente di coprire il fabbisogno di calore con la pompa di calore dell’Hybridbox® e la caldaia a gas, in particolare in estate, quando l’elettricità dell’impianto di cogenerazione calore-forza non può essere utilizzata direttamente sul sito.
In futuro, il gas proverrà da un impianto di biogas messo a disposizione da un fornitore esterno locale. Tra l’altro, anche gli scarti di cucina della mensa del campus saranno convogliati in questo impianto, per cui si chiude un altro cerchio.
Il concetto descritto mostra come può essere configurato un approvvigionamento energetico sicuro per tutto l’anno, in particolare per quanto riguarda l’elettricità invernale, grazie all’accoppiamento settoriale.
Energia solare dal tetto e dalla facciata
Per quanto riguarda l’involucro edilizio, si utilizzano materiali conformi agli standard per una costruzione sana ed ecologica. Così, ad esempio, il legno per la costruzione dell’edificio proviene dal bosco circostante di Soletta; per le fondamenta e le pareti si utilizza un calcestruzzo ecologico.
Come noto, il compito impegnativo dell’isolamento degli edifici è sempre quello di tenere conto simultaneamente delle idee architettoniche e di una sufficiente luce diurna. Componenti come le grandi finestre o gli elementi costruttivi leggeri in policarbonato trasparente pongono sfide di tipo energetico che, ove possibile, sono compensate in altri punti sull’edificio. Ad esempio, con un isolamento abbondante del tetto, che a sua volta lascia spazio di manovra agli elementi trasparenti della facciata.
Oltre al tetto piano, anche la facciata sarà dotata di sistemi fotovoltaici. Poiché si tratta di una facciata attiva, essa fornisce elettricità in modo affidabile anche nei giorni invernali in cui c’è molta neve. La superficie utile del fotovoltaico sul tetto del nuovo edificio è di 1630 metri quadrati e di 590 metri quadrati sulla facciata. La potenza massima dell’intero impianto fotovoltaico sarà di ben 320 kilowatt.
Il tutto è completato da una batteria ad alta capacità, ultimo tassello del mosaico per rendere il Campus suissetec il più possibile autosufficiente e neutrale al 100% dal punto di vista delle emissioni di CO2.
Testo: Marcel Baud
Foto: Patrick Lüthy
