Lo stesso principio valido per il sistema edificio-impianto di produzione, può essere applicato sia a piccoli insediamenti omogenei di varia natura (residenziale e non residenziale, aziende) sia ad agglomerati territoriali più ampi (paesi, quartieri, distretti industriali). È questo il modello del distretto energetico ad alta efficienza, ovvero di insediamenti in cui, attraverso un mix di soluzioni tecnologiche, è possibile ottimizzare l’interazione tra consumo e generazione locale dell’energia, riducendo i consumi e ricorrendo quanto più possibile alle fonti rinnovabili. La visione integrata del distretto energetico permette di agire sulla minimizzazione dei consumi delle singole utenze, sulla produzione locale ed economica dell’energia e sulla razionalizzazione del sistema dei trasporti. La scelta dei prodotti va operata in base a tecnologie di sistema che consentano la progettazione e la gestione ottimale del sistema stesso (in Figura lo schema di un distretto energetico integrato in cui un ampio insieme di tecnologie sono integrate tra loro sia nella fase di progettazione sia nella fase di gestione).
La minimizzazione dei consumi delle utenze coinvolge tecnologie legate agli edifici residenziali o non residenziali o industriali: materiali per l’involucro, vetri a bassa emissività, serramenti, coperture, riscaldamento e raffrescamento, illuminazione, elettrodomestici, utenze termiche ed elettriche, ciclo dell’acqua e dei rifiuti.
La produzione locale dell’energia presuppone tecnologie di generazione distribuita (cogeneratori, microcogeneratori, sistemi di accumulo, pompe di calore, rete di distribuzione termica ed elettrica, sistemi di dispacciamento e connessione alla rete elettrica nazionale), sistemi basati su fonti rinnovabili (collettori solari, pannelli fotovoltaici, cogeneratori a biomassa, minieolico, solare ad alta temperatura, raffrescamento solare) e sistemi basati sui nuovi vettori (celle a combustibile, combustori per miscele ad alto contenuto di idrogeno).
La razionalizzazione energetica consiste nell’utilizzo di mezzi a basso consumo e basso impatto ambientale (veicoli ibridi o elettrici, alimentati a biocombustibile o a idrogeno) e nell’impiego di tecniche informatiche.
La progettazione ottimale del sistema è uno degli aspetti da cui dipende il successo dell’intervento. Si tratta essenzialmente di tecnologie software (Smart Energy Design) che hanno la capacità di modellare in modo dinamico le utenze, le reti energetiche ed i sistemi di controllo nelle loro interazioni.
La gestione ottimale si fonda su sistemi intelligenti (Ict) che includono gli impianti di controllo delle singole utenze e delle singole sorgenti, i sistemi di diagnostica della rete energetica, i sistemi per la gestione delle emergenze (in particolare black out e capacità di lavorare in isola con possibilità di mitigare le richieste delle utenze) e i sistemi di trasmissione a centrali di controllo remoto (molto importante quando questo servizio è offerto da aziende Esco). Oltre alle tecnologie menzionate, in buona parte già disponibili, ne esistono altre che potrebbero rivelarsi molto utili nella fase della gestione. Si tratta di una serie di funzioni che permettono di far evolvere nel tempo la stessa modalità di gestione del sistema in relazione a variazioni di condizioni esterne come i costi del combustibile o delle tariffe orarie dell’energia elettrica, l’invecchiamento dell’impianto, i nuovi vincoli normativi o le variazioni nel sistema degli incentivi, i cambiamenti
climatici stagionali o annuali. Le tecniche di ottimizzazione evolutiva consentono di calcolare in linea gli indicatori citati in precedenza e di perfezionarli al fine di massimizzare i margini di rendimento e i parametri economici.
Naturalmente esistono diverse tipologie di distretti energetici ed ognuna di esse richiede una specifica architettura energetica che dipende anche da aspetti legati al territorio. In particolare l’approccio del distretto energetico integrato può essere suddiviso essenzialmente su tre livelli: scala unitaria di un grande edificio o una singola utenza importante; scala locale di una area con diverse utenze; scala territoriale con utenze e sorgenti energetiche diffuse su una porzione di territorio.
Nel caso di una grande utenza solitamente si tratta di un grande edificio che ha consumi rilevanti. In questa circostanza l’intervento deve essere concentrato per lo più sulla riduzione dei consumi energetici dell’edificio stesso e sulla perfetta integrazione con fonti rinnovabili (fotovoltaico o collettori solari) e con la rete dei servizi energetici (riscaldamento, raffreddamento, acqua sanitaria, illuminazione), dando luogo ad un progetto di Ecobuilding.
Nel secondo caso, quello di un insediamento locale ed omogeneo, si parla di power park. Gli esempi più interessanti sono quelli legati al terziario, tra cui figurano uffici, centri commerciali, impianti sportivi e termali, grandi alberghi e centri turistici, snodi di trasporto (stazioni, metro, aeroporti, porti), parchi a tema, scuole, ospedali, caserme, uffici postali e catene di ristoro. Altrettanto importanti sono gli insediamenti residenziali come condomini, villaggi turistici, centri abitativi di nuova costruzione e complessi di edilizia popolare.
Altro ambito particolarmente significativo è quello delle aziende (energy farm) la cui razionalizzazione energetica può essere condotta, non soltanto all’interno dello specifico ciclo produttivo sostituendo i macchinari, ma anche al livello di rete energetica attiva con autoproduzione locale. Questo è possibile attraverso l’eventuale sfruttamento delle specificità dell’azienda, come gli scarti di lavorazione, delle aziende vicine e delle caratteristiche del territorio.
