Friburgo (Germania) – Città solare Friburgo è la città solare tedesca per eccellenza, una città con circa 210.000 abitanti ai piedi della Foresta Nera che è campione solare tra le città tedesche con più di 100.000 abitanti. Il titolo di campione solare è conferito, ogni anno, in base alla potenza fotovoltaica installata per abitante e al metraggio dei collettori solari termici per abitante. Il titolo di città campione è il risultato di un tenace impegno del Comune di Friburgo e dei suoi cittadini. Tutto è cominciato 25 anni fa con la costruzione della prima casa solare tedesca a Freiburg-Tiegnen da parte della Freiburger Stadtbau GmbH, la società che gestisce l’edilizia popolare. Considerando le norme sul risparmio energetico di allora, la casa per 12 famiglie costruita nel 1978, grazie al suo forte isolamento termico, è stata una delle energeticamente più efficienti. Sul tetto della casa sono stati installati due collettori solari con tubi a sottovuoto, uno a sostegno dell’impianto di riscaldamento, l’altro per la produzione di acqua calda sanitaria. Fino ad oggi i due collettori hanno funzionato ininterrottamente. La casa solare di Freiburg-Tiengen è stata non solo un progetto dimostrativo di grande interesse internazionale, ma indica anche l’inizio dell’evoluzione di Friburgo come città solare. Pochi anni dopo, nel 1981, è stato fondato l’Istituto Fraunhofer per l’Energia Solare (ISE) e, in seguito, si sono aggiunti altri istituti di ricerca che, oggi, sono organizzati nel Forschungsverbund Sonnenenergie (FVS), un consorzio per l’energia solare. Negli anni novanta è nato il quartiere VAUBAN, un quartiere prevalentemente residenziale, che sorge sull’area militare recuperata e urbanisticamente valorizzata. Il regolamento edilizio prescrive per i nuovi edifici uno standard energetico più elevato di quello che impone la normativa nazionale. Il quartiere è a soli 10 minuti di bicicletta dal centro città. In prossimità del quartiere Vauban è in fase di realizzazione il quartiere solare “Am Schlierberg”. “Ecologia” ed “Efficienza energetica” sono i criteri alla base del suo concetto. Il quartiere solare sarà completato da un grande complesso, la cosiddetta „Barca solare“ (Sonnenschiff) che, dopo l’ultimazione, ospiterà uffici ed altre abitazioni. L’ultimo acquisto è il Solar Info Center (SIC), un centro d’informazione privato, di cui possono servirsi tutti coloro che intendono a realizzare impianti solari. Il centro sorge su un terreno nei pressi dell’aeroporto che il Comune ha potuto acquistare a condizioni favorevoli. 1 I cittadini di Friburgo possono oggi contribuire attivamente alla politica energetica comunale scegliendo la corrente elettrica della società regionale “badenova” che fornisce elettricità con un’alta percentuale di energia pulita. Su iniziativa del Comune e con fondi europei è stata creata anche una guida che informa i cittadini sulla produzione, sui punti vendita e sugli installatori specializzati di impianti solari nella regione. Quest’anno (2004), si sono svolti a Friburgo due importanti avvenimenti internazionali del solare: EuroSun2004, congresso europeo sull’energia solare e INTERSOLAR, la più importante manifestazione fieristica del solare in Europa. Il quartiere solare “Am Schlierberg” Il quartiere solare “Am Schlierberg” dell’architetto Rolf Disch sorge a sud del centro storico di Friburgo ed è stato costruito secondo i criteri di “ecologia” e di “efficienza energetica”. In bicicletta, il centro città è raggiungibile in soli 10 minuti. Nelle immediate vicinanze si trovano tutti i servizi per la vita quotidiana: supermercati, panetterie, farmacia, studi medici, ecc. Case che producono più energia di quella che consumano Nel quartiere solare „Am Schlierberg“ la visione di un’architettura solare ed ecologica è già divenuta realtà. Il progetto comprende 50 case a schiera immerse nel verde, di cui 47 già realizzate, che producono più energia di quella consumata dagli abitanti, per questa ragione sono chiamate Plusenergiehäuser®. Le falde dei tetti, esposte verso sud, sono interamente ricoperte da pannelli fotovoltaici che producono energia elettrica. Le case diventano così vere e proprie centrali che forniscono energia senza inquinare e per i proprietari rappresentano anche una fonte di guadagno. Le case possiedono un isolamento termico molto efficiente ed un impianto di ventilazione che consente di riscaldare l’aria fredda invernale con quella calda dell’aria esausta. Rispetto ad una casa convenzionale, una casa solare di questo tipo richiede solo un decimo dell’energia per suo riscaldamento. Al riscaldamento contribuisce anche il sole che in inverno penetra dalle finestre esposte a sud, mentre, in estate, il tetto solare e i balconi ombreggiano le finestre e, pertanto, le temperature rimangono sempre in un intervallo gradevole. Rolf Disch Il sistema costruttivo delle case consiste in telai di legno ed elementi di tamponatura, anche in legno, con uno spesso strato di isolamento termico esternamente rivestito con doghe di legno. Le finestre sono dello stesso tipo usato negli edifici passivi (U < 1,0 W/m2K). I balconi sono costruzioni metalliche montate, come elementi indipendenti, davanti alle facciate sud in modo tale da non creare ponti termici. 2 Ogni famiglia ha a disposizione un annesso per attrezzi da giardinaggio, biciclette e motorini. Materiali naturali e un design esigente creano un ambiente abitativo affascinante e salubre. Al benessere abitativo contribuisce anche la luminosità degli ambienti illuminati dalla luce del giorno che penetra ampiamente nelle case. Rolf Disch La Barca solare Il quartiere solare di Friburgo è ancora in espansione. Un grande complesso solare, denominato Sonnenschiff (Barca solare), è stato iniziato nel febbraio 2003 ed è attualmente in costruzione. Dopo l’ultimazione dei lavori ospiterà uffici ed altre abitazioni. Il complesso si inserisce così nel concetto ecologico del quartiere solare. Rolf Disch La „Barca solare“ offre quasi 5.000 metri quadrati per il settore terziario e 1.500 metri quadrati per quello residenziale. Il complesso si estende su una lunghezza di quasi 150 metri e ha tre piani. Sul tetto sono previsti dei penthouse e dei giardini. Il piano interrato è riservato al parcheggio di automobili. L’edificio sarà totalmente alimentato da energie rinnovabili. La produzione di calore per il riscaldamento e per l’acqua calda sanitaria, nonché quella di corrente elettrica avverrà in una centrale di cogenerazione e si baserà esclusivamente su biomassa (legna) abbondantemente disponibile nella vicina Foresta Nera. Sul tetto del complesso è prevista l’installazione di impianti fotovoltaici che immetteranno l’elettricità prodotta nella rete. I materiali da costruzione sono stati scelti in base alla loro qualità ambientale, come per esempio quelli privi di PVC. Heliotrop® Non lontano dal quartiere solare, in posizione dominante, si erge l’Heliotrop® dell’architetto Rolf Disch, un edificio solare a forma cilindrica che gira su se stesso seguendo il percorso del sole. Il nome greco significa “esposto al sole”. L’edificio è una costruzione lignea composta da moduli standardizzati e quindi realizzata con un materiale rigenerabile. Il telaio dei piani si sviluppa attorno ad una colonna centrale con un’altezza di 14 metri che contiene le installazioni elettriche e la scala a chiocciola. La pianta dei piani ha forma di poligono a 18 facce. I piani con i locali abitativi e lavorativi sono tutti collegati tra loro dalla scala e possono essere 3 suddivisi con pareti divisorie ed elementi d’arredo posti in concomitanza con i segmenti del poligono. La terrazza sul tetto offre una bella vista panoramica sui nuovi quartieri di Friburgo e sui monti della Foresta Nera. Sulla terrazza del tetto è stato installato un impianto fotovoltaico (potenza nominale 6,6 kWp) la cui inclinazione è regolata automaticamente secondo la posizione del sole. L’impianto produce da cinque a sei volte più energia elettrica di quella consumata nell’edificio. I pannelli fotovoltaici proteggono inoltre la terrazza dal sole e dalla pioggia. La colonna centrale è ancorata su una piattaforma girevole azionata da un motore elettrico. Il meccanismo consente di orientare la parte vetrata del cilindro, in inverno, verso il sole, mentre in estate verso il lato opposto. I vetri a tre lastre possiedono una capacità 2 Rolf Disch termoisolante U di 0,5 W/m K. La parte non vetrata del cilindro è termicamente ancora più efficiente (U = 0,12 W/ m2K). Con il movimento rotatorio del cilindro cambia anche la visuale che si può godere dai singoli locali. Tutti gli ambienti sono riscaldati dal sole. Il fabbisogno termico residuo è coperto da collettori a tubi sottovuoto inseriti orizzontalmente nei parapetti e da uno scambiatore di calore interrato. Il Heliotrop® di Friburgo è un prototipo in cui si sono installati, a titolo sperimentale, vari sistemi di riscaldamento, come per esempio i soffitti radianti a lamelle di rame utilizzabili anche per il raffrescamento estivo. Un altro sistema è il serbatoio solare che fa da supporto al sistema di ventilazione con recupero di calore quando si ha bisogno di un post-riscaldamento. Questo sistema in estate assume anche la funzione di impianto di climatizzazione e rafforza quindi l’effetto raffreddante del sistema dei soffitti radianti. L’acqua piovana raccolta è usata per lavare piatti e fare il bucato. I rifiuti organici e i fecali sono compostati in un impianto a secco, mentre le acque di scarico vengono depurate in un impianto di fitodepurazione. Con queste misure l’edificio contribuisce al risparmio delle risorse ed è integrato nel ciclo naturale delle acque. Rolf Disch Il concetto dell’Heliotrop® ha dimostrato la fattibilità di unire tecnologie innovative, elevato comfort abitativo e tutela ambientale. Fino ad oggi sono stati costruiti altri due edifici di questo tipo: la torre solare dell’azienda Hansgrohe e l’Heliotrop® mobile della Swissbau di Basilea. 4 Il quartiere Vauban Il quartiere VAUBAN di Friburgo sorge in prossimità del QUARTIERE SOLARE. Il quartiere prende nome da quello di una caserma usata dall'esercito francese fino al 1992. Quando i francesi lasciarono libera l’area della caserma, gli urbanisti comunali e molti cittadini videro l'occasione per creare su quest'area un nuovo quartiere residenziale. L'area dista dal centro città solo 2 km circa e confina con una zona Forum Vauban verde destinata allo sport e allo svago. L'area, di 38 ha, venne quindi comprata dal Comune di Pianta del quartiere VAUBAN Friburgo per trasformarla in un quartiere residenziale destinato ad ospitare differenti gruppi sociali. Secondo il piano di sviluppo urbanistico, il quartiere dovrebbe offrire, alla fine, alloggi per 5.000 abitanti e 600 posti di lavoro. Già all’inizio del recupero urbanistico, dieci dei vecchi fabbricati militari furono offerti dal Comune all'Organizzazione degli Studenti e ad un altro gruppo di studenti che li hanno ristrutturati ecologicamente e trasformati in alloggi per 600 studenti. La rimanente area è stata lottizzata per facilitare la realizzazione di differenti tipologie abitative ed architettoniche. I lotti sono venduti dal Comune principalmente a privati e a gruppi locali che si obbligano a realizzare case energeticamente efficienti in prossimità del centro città. Dopo lunghi dibattiti, il Consiglio comunale decise la demolizione degli edifici di minore pregio, solo la mensa della caserma è destinata ad essere trasformata in un centro civico. Lo sviluppo del quartiere Vauban è strettamente collegato all'attività del FORUM VAUBAN, un’associazione senza fine di lucro costituita nel 1994 da alcuni cittadini sensibili ai problemi ambientali ed energetici che vedevano nel recupero e nella riqualificazione dell'area militare un'occasione unica per realizzare un quartiere residenziale modello. Dal 1995 il FORUM organizza gruppi di lavoro, campagne d'informazione e altre manifestazioni per promuovere lo sviluppo del quartiere. Carsten Sperling Carsten Sperling Gruppo Vauban 94 Il concetto di quartiere socio-ecologico è nato proprio dal lavoro dei gruppi, aperti a tutta la cittadinanza. I fondi finanziari del FORUM derivano dalle quote associative, da donazioni, da servizi pagati e da contributi pubblici. Negli anni 1997-1999, l’Unione Europea, nell’ambito del programma LIFE, ha concesso al FORUM un sostegno finanziario per la coordinazione del progetto "Realizzazione del quartiere sostenibile Vauban". Gruppo "Buntspecht" Il FORUM collabora strettamente con il gruppo consigliare comunale per il quartiere Vauban, in cui si discutono le questioni dello sviluppo del quartiere, prima del voto nel Consiglio comunale. Molti suggerimenti da parte della popolazione sono stati 5 pertanto direttamente discussi e votati nel Consiglio comunale. Un altro compito di massima importanza del FORUM consiste nell'individuazione dei futuri abitanti del quartiere. Per il loro impegno esemplare e la cooperazione con la cittadinanza, la città di Friburgo e il FORUM VAUBAN sono stati scelti dal Governo tedesco per presentare il lavoro svolto, come "best practice", alla conferenza mondiale dell'abitare HABITAT II ad Istanbul. Il FORUM e l'iniziativa residenziale S.U.S.I. hanno ricevuto anche il "Premio Ambiente" del Comune di Friburgo. Questi avvenimenti hanno ulteriormente accresciuto l'interesse della cittadinanza nei confronti del progetto. Carsten Sperling Edifici passivi lungo il ruscello Il palazzo “Abitare & Lavorare” Il palazzo “Wohnen & Arbeiten ” (Abitare & Lavorare) progettato dallo studio di architettura idArchitektur e realizzato nell’anno 1998/99, sorge sull’area del quartiere Vauban. L’edificio a quattro piani ospita 16 alloggi, uno studio tecnico collettivo, gli uffici di una casa editrice e il laboratorio di un artista. Le superfici delle abitazioni variano tra 36 m2 e 170 m2. Il fabbricato è composto da una struttura primaria racchiusa nell’involucro termico e una struttura secondaria che comprende le scale e i Common + Gies corridoi esterni sul lato nord e i balconi su quello sud Facciata verso Sud che si trovano all’esterno del volume coibentato. Le superfici destinate al lavoro possono essere suddivise secondo le esigenze degli utilizzatori e due alloggi adiacenti possono essere riuniti in un’unica abitazione. Entro i limiti consentiti dalle installazioni, gli abitanti possono scegliere la disposizione delle cucine e dei bagni secondo le loro esigenze. La superficie riscaldata dell’edificio è di 1396 m2. Il volume servito dall’impianto di ventilazione è di 3699 m3. Il forte isolamento termico e il recupero del calore dall’aria in uscita, conferiscono all’edificio lo standard energetico di un edificio passivo: il fabbisogno di calore ammonta a 13,2 kWh/(m2a). Questo fabbisogno termico è coperto da un impianto di cogenerazione (gas naturale) con una potenza termica di 14,5 kWt che fornisce all’edificio anche corrente elettrica. Il sistema di cogenerazione non è l’unica fonte di calore. Nel periodo tra aprile e settembre, l’acqua calda sanitaria è prodotta al 100% da collettori solari con una superficie complessiva di 54 m2. Sul tetto è stato installato un impianto fotovoltaico con una potenza di 3,47 kWp. Common + Gies Si è preferito conferire il calore ai singoli ambienti tramite Facciata verso Nord radiatori e non con l’aria onde evitare turbolenze e fastidiose correnti d’aria. L’impianto di ventilazione asporta principalmente l’aria esausta. Il flusso d’aria è costante, ma regolabile dagli abitanti stessi. In inverno, l’aria fresca passa per uno scambiatore di calore e viene riscaldata da quella in uscita. In estate, quando si possono aprire le finestre, non 6 viene immessa aria fresca nei locali, l’aria consumata viene però asportata comunque. Common + Gies Su consiglio dell’Istituto Fraunhofer per Sistemi Solari (ISE), la superficie vetrata sul lato sud copre il 47% dell’area totale della facciata ed è quindi un po’ più grande di quella consigliata per gli edifici passivi. Con questa soluzione si è potuto migliorare l’illuminazione naturale dei locali, perché la facciata è ombreggiata da balconi e da grandi alberi che però diminuiscono anche il rischio di surriscaldamento estivo. Solamente le finestre del terzo piano e quelle esposte verso est e ovest sono state dotate di tende parasole. Facciata verso Ovest Camera di Commercio Un esempio di climatizzazione interamente solare lo rappresenta l’impianto installato nella sede della Camera di Commercio (IHK) di Friburgo, un edificio costruito nel 1992. Nell’attico del palazzo si trovano due sale di riunioni, una per 100 persone e un’altra più piccola usata anche come caffetteria. La sala grande ha una 2 3 ISE superficie di 148 m ed un volume di 585 m , quella più 2 La sala per conferenze piccola ha una superficie di 65 m ed un volume di 250 m3. Ambedue i locali sono illuminati da ampie vetrate; le finestre della sala grande sono esposte verso est e ovest, quelle della caffetteria verso est, ovest e sud. In estate pertanto, le tende a lamelle regolabili davanti alle finestre rimangono sempre abbassate e diminuiscono l’illuminazione naturale. Originariamente, ciascuna delle due sale aveva un impianto di ventilazione con recupero di calore, ma senza raffreddamento e condizionamento dell’aria. Le temperature estive erano di conseguenza spesso insopportabili, con punte superiori ai 30°C e un’umidità relativa superiore al 50%. In considerazione del fatto che i maggiori apporti solari coincidevano con il maggiore fabbisogno di raffreddamento, si è deciso di realizzare un progetto pilota di climatizzazione solare ad assorbimento. L’impianto è stato ideato, e poi monitorato, dall’ISE, (Istituto Fraunhofer per l’Energia Solare) con sede a Friburgo. Per motivi economici ed architettonici, si è disposto, per ambedue le sale, un solo impianto con una portata massima di 10.200 m3/h; 2.400 m3/h per la sala piccola e 7,800 m3/h per quella più grande. I calcoli dimostrarono che sarebbe stato possibile climatizzare i due locali (secondo la norma DIN 1946, parte II, che determina i limiti di temperatura e umidità dell’aria) interamente con l’energia solare usando un collettore con una superficie lorda di 100 m2. La particolarità del concetto è la rinuncia ad un preriscaldamento dell’aria in inverno e all’uso di un serbatoio d’acqua in cui immagazzinare il surplus di calore in estate. Con questa rinuncia si è potuto semplificare l’impianto. La figura 1 illustra lo schema dell’impianto realizzato che è stato messo in funzione nel giugno del 2001. 7 ISE I collettori solari ad aria sul tetto dell’edificio La figura accanto mostra l’impianto solare ad aria sul tetto dell’edificio, articolato in quattro file parallele a 25 m2. All’inizio di ogni fila c’è un collettore dotato di un filtro in cui l’aria entra e viene filtrata. Due file sono esposte verso est e due verso ovest, la loro inclinazione è di soli 15°. Grazie a questa disposizione, la costruzione di supporto risultava essere più semplice e si è potuta perciò montarla in soli due giorni. La resa termica dei collettori è di poco inferiore rispetto a quella ottenibile con un’inclinazione di 30° e un esposizione verso sud. Il funzionamento dell’impianto è stato monitorato nell’ambito del progetto ASODECO. Nella sala e nella caffetteria sono stati collocati 40 sensori che misurano la temperatura e l’umidità ogni minuto. La figura 3 riporta i dati registrati nel periodo tra luglio 2001 e gennaio 2002. L’asse x riguarda l’umidità (kg vapore/kg aria secca); l’asse y la temperatura dell’aria in uscita. Le curve uniscono i punti di uguale umidità relativa. Il campo di comfort igrotermico, stabilito dalla DIN 1946, parte II, è delimitato dalla linea rossa. I punti blu rappresentano i valori effettivamente osservati. Hotel Victoria Hotel Victoria L’hotel Victoria di Friburgo è un albergo ad emissioni zero. L’edificio principale è stato costruito nell’Ottocento, a cui si sono aggiunti nel Novecento diversi ampliamenti. Il fabbisogno energetico dell’hotel è elevato: i consumi medi annuali ammontano a 210.000 kWh di energia elettrica e 450.000 kWh termici. Il consumo elettrico corrisponde a quello di 60 famiglie e il consumo di energia termica a quello di 15 villette. Ogni cliente consuma circa 30 kWh a ogni pernottamento. L’albergo mira pertanto alla riduzione dei consumi energetici alla produzione di energia da fonti rinnovabili. Energia termica Il calore per il riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria è fornito da una caldaia (potenza 300 kW) alimentata da biomassa (pellet). Il consumo annuale è di circa 90 tonnellate di legna. I pellet stoccati in un silo vengono scaricati nella caldaia automaticamente. Alla produzione d’acqua calda sanitaria contribuisce una batteria di collettori solari con una superficie di 30 m2 collocata sul tetto. L’acqua calda destinata alle docce e per lavarsi è prodotta esclusivamente da quest’impianto. Energia elettrica Sul tetto è stato installato anche un impianto fotovoltaico con una potenza di 7,6 kW che produce annualmente circa 7.000 kWh di corrente elettrica coprendo così circa un quarto dell’elettricità consumata nelle camere, ma questa è però solo una piccola parte dell’intero consumo elettrico. L’albergo partecipa pertanto ad una centrale eolica (potenza 1,3 Megawatt) e contribuisce così alla produzione di energia verde. Questa partecipazione consente di coprire annualmente 100.000 kWh dei consumi elettrici con energia verde. Il 8 resto dell’energia elettrica si compra ad un prezzo leggermente più elevato rispetto a quella normale da una società che fornisce corrente verde. Per il futuro si prevede anche la partecipazione ad una centrale idroelettrica. Varie tecnologie ad alta efficienza contribuiscono a limitare i consumi elettrici. I minibar delle camere consumano il 30 per cento di meno rispetto ad apparecchi convenzionali. L’illuminazione artificiale interna ed esterna è regolata da timer e in rapporto all’illuminazione naturale. L’intero consumo energetico è controllato da un sistema informatico che consente un continuo monitoraggio dei consumi e dei costi. Acqua Tutte le docce sono dotate di perlatori e le vasche da bagno hanno una forma anatomica. Grazie a queste due misure si è potuto ridurre del 30 per cento il consumo d’acqua da parte dei clienti. Gli sciacquoni dei wc possiedono un tasto “stop” e contengono sei litri d’acqua invece di nove come quelli vecchi. Mobilità Per la durata del loro soggiorno, i clienti dell’albergo ricevono gratuitamente un biglietto per i mezzi di trasporto pubblici che consentono di esplorare tutta la regione. Per escursioni nei dintorni della città sono disponibili anche biciclette. Pasti L’albergo offre solo la camera e la prima collazione. Il latte è di produzione locale, la carne degli insaccati e gli altri prodotti provengono da aziende agricole biologiche della regione. Anche il miele proviene dalla Foresta Nera. Rifiuti Nell’albergo si pratica rigorosamente la raccolta differenziata dei rifiuti e si cerca di limitare la loro quantità. Non si usano mini-confezioni (gel, sapone, ecc.) e lattine. La carta igienica, gli asciugamani di carta, i tovaglioli, ecc. sono tutti di carta riciclata. Qualità ambientale La gestione dell’albergo si orienta alle norme di qualità ambientale dell’Unione Europea e partecipa al sistema EMAS (Environmental Managment and Auditing Scheme). Il monitoraggio dei consumi energetici viene eseguito insieme all’Agenzia regionale per l’energia di Friburgo. L’albergo ha già ricevuto diversi premi per il suo esemplare impegno in merito alla tutela dell’ambiente. MiniWatt.it MiniWatt.it è un servizio d’informazione sull’efficienza energetica, risparmio energetico, edifici a basso consumo energetico ed edifici passivi. www.miniwatt.it Redazione Via Spinosa, 4/C - 46047 Porto Mantovano (MN) Tel.: +39 (0)376 39 07 22 e-mail: [email protected] 9