Future trends for energy use in buildings : scenarios for energy community and building retrofits

Many new concepts in the energy market and in the building sector are been developed; among those, smart cities and energy communities. These ideas open a wide possibility in building retrofit and in the management of the energy. An energy community is a group of energy users that makes common choices to satisfy its own energy demand and to exploit the advantages of the collective approach. The aim of this study is to propose strategies for retrofits and to understand how to boost and promote the integration of services in a district, following the model of energy community. The case study in exam is an existing neighbourhood in San Giuliano Milanese, MI. After a first analysis in which types of families and buildings are identified, the thesis is divided in two main parts: first, different solutions of retrofit are proposed, then PV panels are integrated, and their performances evaluated. For the retrofits, two sets of building properties for envelope and building services have been analysed; the first set is applied to building refurbishments in 2020-2030, while the second for 2031-2050. Two different scenarios have been created for the district, that differ in the retrofit rates; only global refurbishments have been considered. The outputs of this section are the primary energy of buildings and district and the electricity demand, always at district and building level. The electricity demand has been used in the second part to evaluate the PV panels performances. The installation of photovoltaic is fundamental in the development of an energy community, since it allows energy production on-site. The same retrofit rate scenarios have been applied to the photovoltaics: the potential of the photovoltaic panels could be fully exploited through the integration of an energy storage system. Retrofit strategies and promotion of distributed energy should always be considered by municipalities in the development of the city itself.

Molti nuovi concepts nel mercato energetico e nel settore delle costruzioni stanno venendo sviluppati; tra questi, ci sono i concept di smart cities e di energy communities. Queste idee aprono una grande possibilità in ristrutturazioni di edifici e nella gestione dell’energia. Una energy community è un gruppo di utenze energetiche che seguono scelte comuni per soddisfare la propria richiesta di energia e per sfruttare i vantaggi di un approccio collettivo. Lo scopo di questo studio è di proporre strategie per retrofit e di capire come incentivare e promuovere l’integrazione di servizi all’interno di un quartiere, seguendo il modello di energy community. Il caso studio in esame è un quartiere esistente, in San Giuliano Milanese, MI. Dopo una prima analisi volta a identificare le tipologie di edifici e famiglie all’interno dell’area, la tesi è divisa in due parti: primo, diverse soluzioni di retrofit sono proposte, secondo i pannelli fotovoltaici vengono inseriti, e le loro performance vengono valutate. Per le ristrutturazioni, due set di proprietà dell’edificio per involucro e impianti vengono studiate; il primo caso è applicato agli edifici che vengono ristrutturati nel periodo 2020-2030, mentre il secondo è usato per il 2031-2050. A livello distrettuale, due scenari sono stati creati e differiscono nei retrofit rate; solo ristrutturazioni globali vengono considerate. Gli output di questa sezione sono l’energia primaria e il consumo di elettricità, a livello di edificio e di quartiere. Il fabbisogno di elettricità è stato poi usato nella seconda parte per valutare le performance dei pannelli fotovoltaici. L’installazione del fotovoltaico è fondamentale nello sviluppo di una energy community, perché permette di sfruttare la produzione di energia sul luogo. Gli stessi scenari di retrofit sono applicati nel caso dei pannelli fotovoltaici: il potenziale dei pannelli fotovoltaici può essere sfruttato al massimo con l’integrazione di un sistema di accumulo. Le diverse strategie di retrofit e la promozione di generazione distribuita dovrebbe sempre essere considerata dai comuni nello sviluppo della città stessa.