Scenari per la copertura dei fabbisogni termici degli edifici (riscaldamento e ACS) con pompe di calore

Abstract

Le molteplici problematiche legate all’inquinamento e ai cambiamenti climatici hanno portato i principali Paesi europei a modificare le proprie politiche energetiche attuali al fine di avviare un graduale processo di decarbonizzazione e di transizione energetica, con l’obiettivo di ridurre di almeno il 55% le emissioni di gas serra e di raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. In Italia il Piano Nazionale integrato Energia e Clima (PNIEC) ha individuato le principali politiche e misure volte a perseguire gli obiettivi in ambito energetico e climatico entro il 2030, promuovendo la transizione verso un’economia ad impatto climatico zero entro il 2050, come stabilito nel Green Deal europeo. In questo contesto le pompe di calore rappresentano una delle tecnologie più efficaci al fine di raggiungere gli obiettivi prefissati in ambito europeo e nazionale. In questo elaborato, dopo una breve presentazione sulle varie tipologie di pompe di calore attualmente operative constatandone l’efficacia in termini di efficienza energetica e sostenibilità ambientale, si sono ipotizzati vari scenari di parziale copertura dei fabbisogni di riscaldamento e produzione ACS (acqua calda sanitaria) tramite pompe di calore. In particolare, considerando gli obiettivi al 2030 e al 2050 del PNIEC (versione 2019 e 2024), si sono quantificate le quote di contributo rinnovabile ERES per ogni regione italiana, partendo da dati di fabbisogni per il settore residenziale e terziario forniti dal GSE. Analizzando i file meteo di ciascun capoluogo di regione si sono stimate per ogni regione le prestazioni medie stagionali (seasonal performance factor, SPF) di una pompa di calore aria-aria e di una pompa di calore aria-acqua selezionate come esempio. Si sono quindi calcolate, a livello regionale, le necessarie potenze installate e l’uso di energia elettrica associato.

The multiple issues related to pollution and climate change have led the main European countries to modify their current energy policies in order to start a gradual decarbonization process and energy transition, with the final goal of reducing greenhouse gas emissions by 55% at least and achieving climate neutrality by 2050. In Italy the National Integrated Energy and Climate Plan (PNIEC) has identified the main policies and measures aimed at pursuing energy and climate goals by 2030, promoting the transition to a zero-climate impact economy by 2050, as established in the European Green Deal. In this context, heat pumps represent one of the most effective technologies in order to reach the European and national goals set. In this paper, after a brief introduction of the different heat pump types currently existing, pinpointing the effectiveness in terms of energy efficiency and environmental sustainability, various scenarios of partial coverage of heating needs and DHW (Domestic Hot Water) production through heat pumps were studied. In particular, considering the 2030 and 2050 PNIEC’s goals (2019 and 2024 papers), the shares of renewable ERES contribution were calculated, starting from requirements data for the residential and tertiary sector provided by the GSE. By analyzing the weather files of the main cities of each region, the average seasonal performances (Seasonal Performance Factor) of an air to air and of an air to water heat pump, chosen as a practical example, were estimated for each region. The necessity in terms of power installation and the associated electricity use were therefore calculated.