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Quartiere Rosenstein di Stoccarda

Il quartiere Rosenstein di Stoccarda convince con un concetto di riscaldamento, raffrescamento ed energia elettrica orientato al futuro e implementa il principio dell’accoppiamento dei settori. Si utilizzano fra l’altro una pompa di calore di grandi dimensioni, un impianto di cogenerazione e un impianto fotovoltaico.

Quartiere Rosenstein di Stoccarda. Foto: © Holger Leicht/Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Städtebau, Steffen Schmid

Un moderno quartiere residenziale con sistema energetico innovativo di Viessmann

L’impresa Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Städtebau sta realizzando lo sviluppo e la costruzione di 500 appartamenti nel “quartiere Rosenstein” di Stoccarda. Questi appartamenti riceveranno riscaldamento, raffrescamento ed elettricità da un sistema energetico polivalente di Viessmann.

La prima fase di costruzione è stata realizzata nel 2017 sul sito dell’ex azienda farmaceutica Haidle & Maier, il cosiddetto “Schmidtgen-Areal”, nel nuovo quartiere Rosenstein di Stoccarda. Il terreno edificabile sulla Nordbahnhof-/Eckartstrasse copre circa 8.600 m². Qui sono state costruite 125 unità abitative con una superficie abitativa totale di circa 11.400 m², secondo lo standard di casa ad alta efficienza energetica KfW 55 [KfW, Kreditanstalt für Wiederaufbau, Istituto di credito per la ricostruzione].

L’area nelle immediate vicinanze della stazione ferroviaria a lunga percorrenza S21 si trova nel cimitero Pragfriedhof, simile a un parco, nelle immediate vicinanze del nuovo quartiere Europaviertel e della cosiddetta “area di sviluppo Rosenstein”, le aree liberate dai binari ferroviari. Da lì è possibile raggiungere a piedi in pochi minuti lo Schlossgarten (Giardino del castello). La Stadtbahn (metropolitana leggera) si ferma vicino al quartiere e porta i residenti in pochi minuti direttamente allo Schlossplatz (Piazza del castello), proprio nel centro urbano della capitale del Bundesland.

Il concorso di architettura indetto nella primavera del 2012 per la prima parte del progetto è stato vinto dallo studio Ackermann+Raff di Stoccarda e Tubinga. Sull’ex sito Staiger (angolo Nordbahnhof-/Friedhofstrasse), che confina direttamente a sud, l’impresa Siedlungswerk ha progettato una seconda fase di costruzione, che lo studio KBK Architekten GmbH Belz Lutz di Stoccarda ha realizzato in qualità di vincitore di un secondo concorso di architettura, con inizio dei lavori nel 2018.

Caldaia a gas a condensazione Vitocrossal 300 (a sinistra) e impianto di cogenerazione Vitobloc 200. Foto: © Holger Leicht/Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Städtebau, Steffen Schmid

Concetto energetico perfettamente coordinato

Gli edifici residenziali del quartiere Rosenstein sono stati costruiti come case ad efficienza energetica 55 (EnEV 2014) in conformità alle direttive di finanziamento della Banca KfW (lstituto di Credito per la Ricostruzione) e sono progettati per un fabbisogno di energia primaria compreso tra 27,4 e 31,5 kWh/m2 di superficie riscaldata all’anno. Per raggiungere questi valori, il committente e i progettisti energetici hanno optato per un concetto di riscaldamento, raffrescamento ed elettricità orientato al futuro, con componenti di Viessmann perfettamente coordinati, ovvero un concetto di riscaldamento che va di pari passo con un bilancio energetico favorevole e un uso ridotto di combustibili fossili con emissioni minime di CO2

Per il moderno quartiere residenziale si è optato per il principio dell’accoppiamento settoriale: oltre a un accumulatore termico con ghiaccio sotto forma di ghiaccio come fonte di energia primaria per il riscaldamento e il raffrescamento, sono presenti una pompa di calore di grandi dimensioni, una caldaia a condensazione a gas, un impianto di cogenerazione (CHP) e un impianto fotovoltaico che forniscono al complesso edilizio riscaldamento, raffrescamento ed elettricità. Qui è possibile muoversi in città senza possedere un’auto, poiché i residenti utilizzano un sistema di car sharing con veicoli elettrici. L’elettricità necessaria per ricaricare le auto elettriche è prodotta direttamente nel quartiere tramite unità di cogenerazione e moduli fotovoltaici.

Interazione altamente efficiente di tutti i componenti

Nel seminterrato del complesso residenziale si trova una centrale di riscaldamento, il cui cuore è costituito da un impianto di cogenerazione Vitobloc EM 50/81. L’impianto di cogenerazione funziona secondo il principio della produzione combinata di calore ed elettricità: un motore dalla lunga durata di vita e alimentato a gas naturale produce calore ed elettricità in un processo accoppiato. Qui avviene la conversione di energia meccanica in elettricità che è utilizzata come energia di azionamento per la pompa di calore Vitocal 350-G per il riscaldamento e il raffrescamento. L’energia termica, invece, è assorbita attraverso uno scambiatore di calore Vitotrans 200 accoppiato all’impianto di cogenerazione e utilizzata per il riscaldamento degli ambienti o per la produzione dell’acqua calda sanitaria.

Durante i picchi di carico, ad esempio nelle fredde giornate invernali, l’impianto è supportato da una moderna caldaia a condensazione a gas Vitocrossal 300 con una potenza di 605 kW. La perfetta interazione di tutti i componenti consente di produrre direttamente nel quartiere stesso il calore per il riscaldamento e parte del fabbisogno energetico di elettricità. Questo riduce i costi energetici e permette di essere meno dipendenti dai fornitori pubblici di energia.

Innovativo sistema ad accumulo termico con ghiaccio

All’estremità meridionale del primo lotto costruzione del complesso residenziale è stato installato nel suolo un accumulatore termico con ghiaccio basato sulla tecnologia Viessmann. Il blocco di cemento, lungo circa 17 metri, largo 9 e profondo 6, è riempito con circa 800 m³ di acqua e funge da accumulatore di energia a lungo termine per la pompa di calore: durante il periodo di riscaldamento, la pompa di calore estrae energia dall’accumulatore a ghiaccio finché l’acqua all’interno non congela quasi completamente. Qui si sfrutta la cosiddetta energia di cristallizzazione che si libera quando l’acqua congela in ghiaccio. Questo processo rende disponibile la stessa quantità di energia necessaria per riscaldare un litro d’acqua da 0 °C a 80 °C. L’energia così prodotta è immessa nel riscaldamento a pavimento degli edifici residenziali durante la stagione di riscaldamento.

In modalità di rigenerazione avviene il nuovo scongelamento del ghiaccio. Questo cambiamento dello stato di aggregazione può essere ripetuto tante volte quanto si vuole e la tecnologia è quasi esente da manutenzione. Al termine del periodo di riscaldamento, si forma in modo mirato del ghiaccio, che è disponibile come fonte di freddo per raffrescare l’edificio nelle giornate più calde. In estate, si possono sfruttare le temperature esterne notturne più basse per raffreddare l’acqua nell’accumulatore o l’edificio stesso attraverso i cosiddetti assorbitori d’energia d’aria/solari.

I sistemi ad accumulo termico con ghiaccio di Viessmann non necessitano di autorizzazioni e possono essere utilizzati anche nelle aree di tutela idrogeologica. L’utilizzo dell’energia di cristallizzazione e la combinazione delle tre fonti energetiche, ovvero aria ambiente, radiazione solare e suolo, garantiscono un’elevata efficienza.

Pompa di calore Vitocal Foto: © Holger Leicht/Siedlungswerk GmbH Wohnungs- und Städtebau, Steffen Schmid

Gestione intelligente delle fonti di energia

Una gestione intelligente delle fonti di energia garantisce l’interazione affidabile ed efficiente dell’accumulatore termico con ghiaccio, degli assorbitori d’energia solare/d’aria e della pompa di calore. Ciò significa che ha luogo una valutazione continua di tutti i dati rilevanti dell’impianto. I risultati costituiscono la base di un sistema di reporting creato da un team di esperti e trasmesso al gestore dell’impianto. Tenendo conto delle esigenze individuali, si ottimizzano ad esempio le prestazioni della pompa di calore. Il risultato è il minor consumo possibile di energia elettrica e un fattore di prestazione annuale altrettanto interessante.

Grazie alle raccomandazioni di intervento, è possibile sfruttare al meglio il potenziale dell’impianto e risparmiare sui costi operativi.

Energia solare gratuita grazie all’energia solare termica e al fotovoltaico

Su quattro dei sette edifici del primo lotto di costruzione, sui tetti piani sono stati installati i cosiddetti assorbitori d’energia solare/d’aria. In estate, l’impianto di 351 metri quadrati immette l’energia solare nell’accumulatore a ghiaccio congelato e lo scongela nuovamente, in modo che possa essere rigenerato per il periodo di riscaldamento. La rigenerazione avviene sempre quando l’assorbitore è più caldo dell’accumulatore a ghiaccio, quindi anche in una mite giornata invernale.

Gli assorbitori d’energia solare/d’aria sono collettori aperti, non vetrati. Questi sfruttano il calore dell’aria ambiente e della radiazione solare, che si utilizza per la rigenerazione dell’accumulatore a ghiaccio e come fonte di calore diretta per la pompa di calore. Gli assorbitori d’energia solare/d’aria non vetrati sono adatti in modo particolare per il sistema ad accumulo termico con ghiaccio perché forniscono energia al sistema anche quando la temperatura dell’aria è bassa e in assenza di radiazione solare. Utilizzano continuamente il calore ambientale gratuito: di notte quello dell’aria ambiente e di giorno, in aggiunta, quello della radiazione solare.

Altre due superfici piane del tetto sono utilizzate per produrre energia elettrica con l’ausilio di un impianto fotovoltaico di 408 metri quadrati. In tal modo, utilizzando l’energia solare si possono risparmiare circa 260 tonnellate di CO2 all’anno. Questo corrisponde a due milioni di chilometri di automobili all’anno.

L’impianto fotovoltaico fornisce energia elettrica anche per la ventilazione, gli ascensori e l’illuminazione dell’edificio, oltre che per il parco auto costituito da veicoli elettrici. 

Concetto innovativo di mobilità

Dopo l’abitazione, la mobilità è un altro bisogno umano fondamentale. Nell’ambito della rete di ricerca “Schaufenster Elektromobilität” sulla mobilità elettrica “LivingLab BWe mobil” promosso dalla Repubblica Federale Tedesca, l’impresa Siedlungswerk ha quindi sviluppato un concetto di mobilità individuale per il nuovo quartiere residenziale.

L’offerta di condivisione di veicoli elettrici direttamente nel luogo di residenza offre nuove opzioni di mobilità e costituisce un’alternativa ecologica al possesso di un’automobile. A tale scopo, l’energia elettrica prodotta nel quartiere si immagazzina prima nel sistema di batterie e quindi la si consegna alle utenze nelle abitazioni in base alle necessità o la si utilizza per ricaricare i veicoli elettrici, con un effetto positivo sul bilancio energetico e sulle emissioni di CO2. Infatti, i veicoli elettrici non riducono solo il livello di rumorosità, ma riducono anche le emissioni inquinanti. 

L’innovativo concetto di mobilità come parte essenziale del quartiere residenziale urbano ha ricevuto un’accoglienza positiva e ha attirato l’attenzione a livello nazionale. In questo modo, è stato possibile creare nuove cooperazioni e dimostrare come l’elettromobilità possa essere una componente significativa di un concetto energetico globale efficiente.

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