Fra’ Sole. Non poteva che chiamarsi così il progetto di sostenibilità che coinvolge l’intero complesso monumentale di Assisi. Acqua, rifiuti ed energia sono gli elementi chiave per ridurre i consumi e migliorare l’impatto ambientale dovuto al passaggio, negli anni, di milioni di pellegrini. I soggetti promotori del progetto sono la Custodia generale del Sacro Convento, Arpa Umbria e Sisifo, una società di consulenza strategica per la resilienza e la sostenibilità nell’ottica della circular economy.
«Sul tema energetico gli studi sono stati molto approfonditi», conferma a YouBuild Giuseppe Lanzi, amministratore unico di Sisifo. «Siamo già passati a fonti rinnovabili al 100% con Erg. Sugli infissi, poi, vogliamo applicare delle pellicole fotovoltaiche». Ecco tutte le novità sul progetto di Assisi.
Domanda. Quando e come è nato il progetto Fra’ Sole?
Risposta. Con Fra’ Sole stiamo entrando nel terzo anno di attività. Quasi nel quarto, se consideriamo anche la lunga fase di studio. Questo progetto nasce da un incontro fortunato del sottoscritto con il professore Walter Ganapini, all’epoca il direttore dell’Arpa Umbria, e Frà Mauro Gambetti, ingegnere nonché attuale padre custode del Sacro Convento. È nato tutto da una provocazione: migliorare la raccolta differenziata all’interno del Sacro Convento. Abbiamo così iniziato a studiare le attività del convento e ci siamo resi conto che, da quando era subentrato Padre Gambetti, erano già state svolte una serie di attività importanti per la riqualificazione della struttura, ma mancava ancora un quadro d’insieme. Grazie al know how di Walter Ganapini abbiamo approfondito i dati. Ci siamo detti: perché non realizzare allora un progetto strutturato? Per prima cosa è stato firmato un protocollo d’intesa, anomalo e molto originale, tra Sisifo (un’azienda), la Custodia del Sacro Convento (ente ecclesiastico) e Arpa Umbria (ente governativo). Per andare a lavorare su un immobile in territorio italiano, ma di proprietà del Vaticano. Dopo aver raccolto i dati, li abbiamo presentati al ministero dell’Ambiente, che ha dato il patrocinio al progetto.
D. Di che cosa si occupa Sisifo?
R. Oggi Sisifo è una società di consulenza sui temi della sostenibilità e della resilienza. Su questo fronte è in grado di gestire progetti complessi: per esempio, è stata ideatrice e coordinatrice di Bio4Expo, in occasione di Expo 2015, oppure di Fra’ Sole, progetto di sostenibilità del Sacro Convento di Assisi. Ci siamo occupati della sostenibilità di eventi nazionali e internazionali, ma abbiamo lavorato anche con autorità religiose, sia con papa Francesco e con papa Benedetto, sia con il Dalai Lama. I nostri clienti fanno parte di quel mondo che viene normalmente definito Circolar Economy. O meglio, attualmente, Bio Economy.
D. Per la riqualificazione del complesso monumentale di Assisi, da che cosa siete partiti?
R. In primis, ci siamo resi conto che la raccolta differenziata aveva delle problematiche. Abbiamo rinnovato l’intero sistema di differenziazione, con l’apporto di bidoni personalizzati negli uffici. Allo stesso tempo, insieme al Cic (Consorzio italiano compostatori) abbiamo progettato un piccolo impianto di compostaggio utile per la selva e il grande uliveto proprietà del Sacro Convento. Ma anche per l’orto curato dai frati. Allo stesso tempo abbiamo iniziato a far loro formazione per coinvolgerli e renderli responsabili delle attività sostenibili. Sul fronte della riduzione dell’impatto ambientale, abbiamo anche inserito degli erogatori di acqua, in modo da eliminare l’uso della plastica. E, fatto ancora più interessante, sono state trovate delle antiche cisterne interrate rimesse in funzione.
D. Quali interventi edilizi ha subito la struttura del Sacro Convento?
R. Una premessa: la basilica superiore e la basilica inferiore non hanno né riscaldamento né raffrescamento. All’interno bisogna mantenere il microclima che ha permesso agli affreschi di Giotto di mantenersi fino a oggi. Nella parte del Convento, invece, la miglioria fondamentale è consistita nel cambio dei serramenti, là dove è stato possibile. Si tratta di modernissimi infissi, ma con un aspetto antiquato, approvato dalla Soprintendenza.
D. Per quanto riguarda il tema energetico?
R. Sul tema energetico gli studi sono stati ancora più approfonditi. Siamo già passati a fonti rinnovabili al 100% con Erg. Sugli infissi, poi, vogliamo applicare delle pellicole fotovoltaiche. Infine, siamo arrivati da poco a firmare un accordo con Terna per cui il Sacro Convento sarà modernizzato con un impianto di trigenerazione (cogenerazione che, oltre a produrre energia elettrica, consente di utilizzare l’energia termica recuperata dalla trasformazione termodinamica anche per produrre energia frigorifera, ndr). Tra gli obiettivi che ci siamo posti per la fine dell’anno c’è la redazione di un disciplinare tecnico su come organizzare un progetto di sostenibilità di questo tipo. Una vera e propria pubblicazione scientifica con i risultati raggiunti alla chiusura degli interventi.
Terna per gli interventi di efficientamento energetico del Convento di Assisi
L’intervento ad Assisi passa anche attraverso la collaborazione Terna, la società che gestisce e distribuisce l’energia elettrica in Italia. Come spiegano Daniele Calcinai (Project Management & Service Terna Energy Solutions) e Tiziano Pochesci e Matteo Tulli (Ingegneria dell’Offerta, Terna Energy Solutions).
Domanda. In cosa consistono gli interventi che Terna realizzerà all’interno del Convento di Assisi?
Calcinai. Il progetto proposto si compone di una serie di interventi che congiuntamente, una volta implementati, permetteranno di ottimizzare al massimo i consumi e l’efficienza energetica del polo monumentale permettendo al Complesso di Assisi di diventare un esempio di sostenibilità sia per i residenti che per i pellegrini. L’ambito progettuale si articola in tre settori d’intervento: un impianto di micro-trigenerazione ad alto rendimento, una stazione di ricarica per mobilità elettrica e un sistema di monitoraggio e diagnostica avanzata dei principali vettori energetici. L’impianto di micro-trigenerazione da 50 kWe sarà esercito ad inseguimento del carico termico in maniera da massimizzare il rendimento globale di macchina in assetto combinato heat and power. Nei mesi invernali il calore reso disponibile dai circuiti di raffreddamento del motore endotermico e dai fumi di scarico sarà impiegato per il riscaldamento degli ambienti interni e per la produzione di acqua calda sanitaria, mentre nei mesi estivi il calore sarà utilizzato per la produzione di acqua refrigerata mediante ciclo ad assorbimento con potenzialità pari a 70 kWf.
D. E per quanto riguarda il progetto di mobilità?
Calcinai. La stazione di mobilità elettrica sarà composta da due Evse (Electric vehicle supply equipment), una da 7,4 kW e una da 22,0 kW, da due prese ognuna, che permetteranno, grazie al
funzionamento Smart Charging, di massimizzare l’autoconsumo dell’energia prodotta dal micro-trigeneratore negli orari in cui la richiesta di carico elettrico sarà bassa, fornendo al complesso monumentale un’infrastruttura adeguata rispetto alla crescente diffusione di mobilità elettrica. Il sistema di monitoraggio e diagnosi Diana permetterà di monitorare e storicizzare i principali vettori energetici consumati o trasformati dagli impianti all’interno del convento francescano. In particolare, saranno monitorate le utenze elettriche e le varie diramazioni termiche dell’impianto di distribuzione dei fluidi climatizzanti. L’obiettivo è creare un sistema puntuale di contabilizzazione dell’energia attraverso la piattaforma di diagnostica avanzata Diana al fine di determinare i profili di consumo dei vari vettori e, successivamente, diagnosticare eventuali criticità o malfunzionamenti tramite gli indicatori di performance. Un progetto di sostenibilità che porrà il Complesso Monumentale di Assisi in una posizione di avanguardia rispetto alla transizione energetica in atto nel Paese.
D. In precedenza, di che tipo erano gli impianti esistenti? E come migliorerà adesso la parte energetica dell’edificio rispetto al passato?
Pochesci e Tulli. In passato il complesso era dotato di tre caldaie tradizionali a metano da circa 700 kWt ciascuna, sia per il riscaldamento che per la produzione di acqua calda sanitaria. Dall’inverno 2018 due di queste macchine sono state destinate a una funzione di backup, a seguito dell’allaccio alla rete di teleriscaldamento comunale con uno scambiatore di calore da 1,2 MWt e all’ausilio di alcune sottostazioni termiche secondarie interne. Inoltre, tutte le pompe idrauliche dei circuiti termici dell’impianto sono state sostituite con delle pompe a inverter con contemporanea coibentazione di tutti i tratti caldi e freddi della distribuzione termica. Oggi tutti i radiatori negli ambienti interni sono stati dotati di valvole termostatiche a regolazione manuale ed è prevista a breve l’installazione di nuove valvole automatizzate asservibili al sistema di monitoraggio, controllo e registrazione dei consumi Diana. L’acqua calda sanitaria viene prodotta principalmente da una caldaia a condensazione di recente installazione, da 60 kWt di potenza, che è coadiuvata da pannelli solari termici nel periodo estivo. Mentre precedentemente si faceva ricorso a una delle caldaie da 700 kW usata anche per il riscaldamento. La gestione della produzione di Acs e il suo utilizzo nel corso della giornata avviene tramite l’ausilio di un accumulo da 3 mila litri, data la forte variabilità giornaliera della domanda. Alle spalle dell’attuale centrale termica, in una piccola zona non coperta, è posizionato un chiller frigo da circa 290 kWf in fase di sostituzione con uno a più elevato Cop e maggior potenza nominale per via di nuovi locali da refrigerare nelle prossime stagioni estive. Il sistema di distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica si origina subito a valle del punto di consegna in media tensione (Mt) a 20 kV dell’ente distributore locale.
D. E per quanto riguarda gli impianti esistenti?
Pochesci e Tulli. Il complesso monumentale è alimentato da un sistema di distribuzione dell’energia elettrica puramente radiale in bassa tensione (Bt), servito da un solo punto di consegna bidirezionale dell’energia e da una cabina secondaria di trasformazione media-bassa tensione. In tale maniera, i diversi montanti trifase e monofase in partenza da power center principale alimentano i diversi quadri locali a varie destinazioni d’uso (centrale termica, uffici, sale convegni, alloggi e similari). La realizzazione dei nuovi impianti di autoproduzione dell’energia elettrica e termica per il Sacro Convento consentirà, tra i vari benefici economici, energetici e ambientali, di ridurre notevolmente il consumo di energia primaria, sia essa sotto forma di energia elettrica o gas naturale, nell’arco dell’intero ciclo di vita delle nuove opere. Ciò deriva dal passaggio da una produzione separata dei vettori energetici (energia elettrica, calore e freddo) ad una di tipo congiunta, la quale permette di ottenere rendimenti equivalenti di trasformazione considerevolmente migliori dei precedenti. Tale miglioramento dell’efficienza si traduce in un risparmio di energia primaria (anche detto Pes, Primary energy saving) pari a circa il 21% su base annua rispetto all’attuale ammontare globale dei consumi del complesso monumentale e ad un abbattimento di emissioni di CO2 equivalenti di almeno 35 tonnellate/anno. Lo stesso impianto di trigenerazione si sposerà perfettamente con la riconversione del parco auto a servizio della comunità verso veicoli di tipo full-electric, in conseguenza del massimo sfruttamento dell’energia elettrica prodotta all’interno del complesso.
D. Il sistema migliorerà anche la classe energetica del Convento?
Pochesci e Tulli. L’insieme di interventi messi in campo per il Sacro Convento migliorerà la prestazione energetica dell’edificio lato produzione di energia, sopperendo a una buona parte di
fabbisogno di energia elettrica, calore e raffrescamento delle utenze del Convento. Il contributo della trigenerazione quindi gioca un peso importante nella determinazione della classe energetica, la cui determinazione tuttavia porta in conto numerosi altri fattori, che esulano dal perimetro della trigenerazione, tra cui anche eventuali interventi eseguiti sull’involucro edilizio o i rendimenti delle macchine precedentemente installate, e mantenute come back-up, nell’assetto attuale. Vista la difficoltà a intraprendere azioni migliorative sull’involucro del convento, per via degli stringenti vincoli architettonici a cui è sottoposto l’edificio, e vista la globalità delle considerazioni da fare per il calcolo della classe energetica, non è stato possibile determinare puntualmente il nuovo posizionamento. Resta chiaro che il miglioramento dell’utilizzo dell’energia apportato dal sistema di trigenerazione contribuirà in modo significativamente positivo alla determinazione della nuova classe energetica, mentre il sistema di monitoraggio energetico tramite piattaforma avanzata Diana concorrerà a individuare le aree maggiormente critiche per poter circoscrivere quegli interventi maggiormente utili all’ulteriore miglioramento delle prestazioni energetiche.
D. Ci sono in programma ulteriori interventi sull’involucro edilizio che possono combinarsi all’azione del trigeneratore per un migliore efficientamento energetico?
Calcinai. Al momento sono stati esclusi interventi sull’involucro edilizio, eventuali interventi mirati all’ulteriore miglioramento delle prestazioni energetiche del complesso monumentale potranno essere valutati successivamente alla rielaborazione post-monitoraggio degli indici di performance che saranno puntualmente restituiti dal sistema di diagnosi avanzata Diana per ogni utenza monitorata. Con il monitoraggio termico ed elettrico delle principali grandezze fisiche (Potenze, Energie e Temperature dei vettori climatizzanti) sarà possibile individuare eventuali criticità o malfunzionamenti nell’utilizzo dell’energia e discriminare l’imputazione della criticità. Individuata l’inefficienza nel sistema si potranno valutare eventuali interventi per il miglioramento delle performance energetiche che potranno riguardare interventi sugli impianti o sull’involucro edilizio.