Situato nel centro di Londra in un importante area di 220 mila m2 tra il Blackfriars Bridge e la Tate Modern, lo sviluppo di Bankside Yards è destinato a diventare il primo grande progetto di rigenerazione a uso misto del Regno Unito a emissioni zero (figura 1).
Il progetto da 2,5 miliardi di sterline verrà realizzato da un consorzio internazionale e presenterà un mix di appartamenti, uffici, negozi e strutture culturali per una superficie costruita di 130.000 m2 (figura 2). In totale, gli otto edifici in fase di sviluppo forniranno 32.500 m2 di spazi per uffici, circa 30 nuovi bar, ristoranti e negozi, 700 nuove abitazioni e 150 camere d’albergo. Il fulcro della strategia di sostenibilità di questo piano di sviluppo è la rete energetica di quinta generazione, completamente elettrica e a bassa temperatura, che sarà la più grande del Regno Unito (figura 3).
Essa sarà costituita da un sistema ad anello progettato per bilanciare i fabbisogni energetici del sito, fornendo raffrescamento e riscaldamento attraverso la condivisione dell’energia tra gli edifici adiacenti. La temperatura di mandata del circuito sarà compresa tra 20 e 25 °C, a seconda della stagione, con ritorno da 15 a 20 °C. Il sistema soddisferà anche le esigenze termiche di 14 arcate ferroviarie di epoca vittoriana che verranno riqualificate per ospitare negozi, ristoranti e spazi per spettacoli destinati a creare il punto focale di un nuovo percorso commerciale (figura 4).
Nell’ambito di questa strategia di riscaldamento e raffreddamento, ogni edificio potrà estrarre o scaricare l’energia attraverso la rete che attraversa l’area. Le pompe di calore ad acqua previste all’interno degli edifici scambieranno l’energia tramite circuiti bidirezionali di riscaldamento e raffreddamento. Inoltre, sono state anche previste pompe di calore ad aria installate sulle coperture degli edifici provvederanno a integrare il bilancio termico e frigorifero in tutta l’area, ove necessario.
In futuro il sistema di quinta generazione che collega gli edifici potrà essere collegato a una rete di teleriscaldamento esterna. Tutta l’elettricità necessaria per il sito sarà fornita attraverso contratti con fornitori di energia rinnovabile, oltre che da una modesta quantità di pannelli fotovoltaici previsti per soddisfare i requisiti della Greater London Authority. Facciate a elevate prestazioni e impianti ad alta efficienza fanno parte della strategia per minimizzare il consumo di energia.
Una serie di condizioni favorevoli
La posizione dello sviluppo immobiliare nel centro di Londra risulta particolarmente vantaggiosa per l’implementazione di una rete di tipo “ambient loop” in quanto offre l’opportunità di utilizzare il calore che deve smaltito, aspetto particolarmente importante in considerazione dell’effetto “isola di calore” che affligge le grandi città, provocato anche dai gruppi frigoriferi condensati ad aria.
Essendo un’area di tipo “ipermisto”’ è infatti presente una grande varietà di carichi di riscaldamento e raffreddamento anche contemporanei, con lo smaltimento del calore assorbito dagli uffici in concomitanza con le maggiori richieste di acqua calda. Esiste quindi quell’interazione tra i fabbisogni termici e frigoriferi che si adatta a una rete a bassa temperatura.
Grazie all’involucro ad elevato isolamento termico, gli apporti termici endogeni, dovuti all’attività umana e alle apparecchiature, sono sufficienti a fornire il calore necessario. Sfruttando i flussi di energia a bassa temperatura e collegando i diversi edifici a uso misto, risulta possibile bilanciare il fabbisogno energetico dell’intero complesso.
Lo smaltimento del calore per gli uffici si basa su un network di pompe di calore ad aria che sono collegate al sistema ad anello. Il sistema funziona in combinazione con le pompe di calore ad acqua a servizio degli utenti finali per assorbire o smaltire l’energia. I singoli edifici sono dotati di queste pompe di calore ad acqua, mentre per gli edifici per uffici queste sono centralizzate e aggiungono calore alla rete. Le pompe di calore ad aria sono utilizzate quando vi è una richiesta di calore all’interno dell’edificio oppure per smaltire il calore quando necessario.
Un cambio generazionale
Inizialmente, la rete di teleriscaldamento doveva essere di terza generazione, ma nel 2017-18, durante la seconda fase del processo di pianificazione, il cliente ha deciso di passare a una rete “ambient loop” completamente elettrica. La società svedese incaricata della progettazione, Sweco, ha beneficiato del background scandinavo e del know-how acquisito nella realizzazione di reti di questo tipo, ad esempio quella sviluppata e gestita da E.On nella città di Lund, una delle prime di questo tipo, che collega più edifici a uso misto e che utilizza il calore espulso dai processi di raffreddamento come principale fonte termica.
Molteplici sono state le ragioni principali per passare direttamente a una rete “ambient loop”. In primo luogo le reti di terza e quarta generazione ad alta temperatura presentano elevate perdite di calore che possono essere ridotte soltanto grazie all’abilità del team di facility management, se dotato delle conoscenze per mettere a punto il sistema. Con una rete a bassa temperatura si riducono le perdite, risparmiando immediatamente dal 30 al 40% di energia termica, e il coefficiente di prestazione delle pompe di calore ad aria risulta superiore di circa il 30%. Inoltre, utilizzando reti con elevate temperature dell’acqua calda, qualsiasi forma di calore di scarto deve essere aumentata di temperatura. Ad esempio, se si intende sfruttare il calore di scarto da un trasformatore, che fornisce acqua a 20 °C, essa dovrebbe essere portata a circa 60 °C.
Con una rete “ambient loop” il calore di scarto può invece essere assorbito immediatamente, senza bisogno di energia aggiuntiva per aumentare la temperatura dell’acqua ed eliminando l’impatto ambientale in termini di carbonio incorporato relativo all’apparecchiatura necessaria per aumentare la temperatura. Nel complesso, l’efficienza energetica potrebbe quindi essere dal 50 al 60% più elevata rispetto a quella di una rete di terza e quarta generazione con un considerevole risparmio gestionale.
La temperatura della rete può variare a seconda della stagione, con mandata di 25 °C in inverno e di 20 °C in estate. Una serie di serbatoi di accumulo sarà collocata in varie centrali tecniche dislocate nel sito e la rete stessa fungerà anch’essa da accumulo termico. Nei progetti futuri si prevede di utilizzare il terreno per l’accumulo termico, opzione che in questo caso non è stata considerata conveniente a causa dell’elevato costo di investimento. Con i prezzi dell’energia in aumento, tuttavia, le condizioni per questa opzione potrebbero diventare più favorevoli.
Verso la rete di sesta generazione
La prima fase del progetto è stata completata alla fine del 2022 con la consegna di un edificio per uffici di 19 piani chiamato Arbor (figura 5) che si sviluppa sopra le arcate ferroviarie riqualificate. L’Arbor è stato progettato per essere un edificio a emissioni zero a servizio di imprese sostenibili e ottenere la certificazione BREEAM Excellent. La costruzione della torre residenziale di 48 piani e degli altri edifici è iniziata quest’anno.
L’intero sistema dovrebbe essere completato e messo in servizio nel 2027. Inizialmente, l’edificio Arbor utilizzerà le pompe di calore ad aria per soddisfare le richieste di riscaldamento e raffreddamento in modo autonomo e sarà poi collegato alla rete energetica man mano che la costruzione del sito procede. Con una rete “ambient loop” risulta relativamente facile integrare in modo graduale i vari componenti.
Le pompe di calore ad aria possono essere installate nei singoli edifici ed essere connesse alla rete una volta che questa è attiva e funzionante. Il team del progetto ha sviluppato una strategia di soft landing per garantire una transizione graduale quando ciascun edificio sarà completato e avrà luogo il collegamento alla rete ambientale. Inizialmente si potranno verificare alcuni problemi, dato che i tecnici si troveranno a dover gestire un sistema di tipo nuovo che richiede un approccio diverso e quindi comporta una curva di apprendimento.
La rete di quinta generazione è stata progettata per utilizzare i dati operativi in modo da migliorare le prestazioni e ottimizzare l’efficienza energetica nel corso del tempo. Ad esempio, il sistema di controllo della temperatura integrerà elementi come le previsioni meteorologiche, quindi potrà regolare il riscaldamento o il raffreddamento in base alle temperature previste anziché reagire alle condizioni contingenti.
Nel giro di pochi anni, una volta acquisite le informazioni, il sistema si potrà così trasformare in una rete di sesta generazione “data driven”, con un aumento significativo dell’efficienza e del risparmio energetico, nonché del contributo alla decarbonizzazione e alla riduzione dell’impatto dell’effetto isola di calore.
