Le soluzioni ibride futuristiche rendono possibile l'alloggiamento a zero emissioni di carbonio

Reinvenzione. Può sembrare un termine ottuso, drammatico o esagerato, ma è esattamente ciò di cui l'industria immobiliare ha bisogno per raggiungere gli obiettivi di zero emissioni di carbonio nei prossimi due decenni.

Secondo il Center for Climate and Energy Solutions, il riscaldamento dell'acqua rappresenta circa il 18% del consumo energetico di una casa e il riscaldamento dell'aria è la spesa maggiore nella maggior parte delle case, fino al 50% delle bollette energetiche nei climi più freddi.

D'altra parte, il raffreddamento di una casa rappresenta quasi il 6% di tutta l'elettricità prodotta negli Stati Uniti e costa ai proprietari di case più di 29 miliardi di dollari all'anno. Così combinati, il riscaldamento e il raffreddamento delle case producono 441 milioni di tonnellate di anidride carbonica all'anno.

Il paese ha assunto enormi impegni per cambiare questi numeri, ma i sistemi convenzionali non produrranno ciò che è necessario per raggiungere zero emissioni nette entro il 2050. Quindi, produttori, designer e leader del settore stanno sfondando con tecnologie e idee che stanno producendo risultati impressionanti.

Uno di questi esempi è Dandelion Energy, poiché ha identificato e sta realizzando l'opportunità per le proprietà di sostenibilità stabili, convenienti e affidabili delle pompe di calore geotermiche. La sua proposta unica sta sfruttando le dimensioni del suo principale investitore, Lennar, offrendo allo stesso tempo finanziamenti ai clienti.

"Il riscaldamento è davvero la più grande fonte di emissioni di carbonio", ha affermato Michael Sachse, CEO di Dandelion Energy. “L'aria condizionata è elettrificata, ma il riscaldamento dipende dal gas naturale, a volte dal propano e da altri combustibili. È un grosso problema che non è stato davvero risolto”.

Sachse stima che 700,000 case negli Stati Uniti utilizzino il geotermico per il riscaldamento e il raffreddamento, ma è stato uno sviluppo molto locale e accidentale che richiede a più parti interessate di progettare un sistema. Ciò offre a Dandelion l'opportunità di renderlo più ampiamente disponibile con una soluzione one-stop applicando sia i dati che il software al problema con il monitoraggio abilitato WiFi.

Mentre l'efficienza e la tecnologia sono allettanti per i proprietari di case, Sachse si rende conto che anche l'economia deve avere un senso, motivo per cui ha introdotto il finanziamento come parte della soluzione.

"Ogni volta che investi in qualcosa che riduce il consumo di energia, spendi di più in anticipo e poi realizzi quel vantaggio nel tempo, rendendolo un prodotto perfetto da finanziare", ha affermato. “Abbiamo lavorato su soluzioni hardware per ridurre i costi e rendere le soluzioni più efficienti, più comode e più facili da installare. Ad esempio, stiamo esaminando la quantità di loop di terra da inserire, che può essere il costo maggiore".

L'azienda attualmente opera a New York, nel Connecticut e nel Massachusetts, dove più di tre milioni di case funzionano con riscaldamento a propano o pellet e non sono mai state collegate alla rete del gas. In quella regione, il tipico sistema a pompa singola per una casa di 2,000 piedi quadrati costerebbe circa $ 40,000.

Ma questo è solo il prezzo dell'adesivo. Ci sono enormi risparmi da realizzare. In primo luogo, ci sono gli incentivi da parte dei governi statali e locali, che si sommano ai risparmi energetici a lungo termine. Sachse afferma che incentivi e sconti potrebbero ridurre il costo quasi della metà a $ 21,000.

Con costi esorbitanti di riscaldamento e raffreddamento, le soluzioni di Dandelion sono interessanti perché possono aiutare i proprietari di case a risparmiare fino all'80% sul riscaldamento e il 30% sulle bollette del raffreddamento, contribuendo nel contempo a ridurre le emissioni di carbonio fino all'80%.

Non solo il proprietario della casa ne trae vantaggio, ma anche la catena di approvvigionamento. Con la legge sulla riduzione dell'inflazione recentemente introdotta, il proprietario della casa e l'installatore di terze parti ricevono entrambi un credito d'imposta del 30% per 10 anni. Inoltre, la legge offre anche uno sconto del produttore nazionale per un ulteriore 10%, quindi la terza parte potrebbe ottenere fino al 40% di credito.

Nello spirito di reinventare il processo, Sachse afferma che Dandelion Energy vuole creare un modello di leasing per ridurre i costi iniziali per i proprietari di case che potrebbero non beneficiare di crediti d'imposta. Attraverso un programma di locazione, la società sarebbe proprietaria del circuito di terra in collaborazione con un gruppo di capitali, che il proprietario della casa potrebbe affittare con l'opportunità di acquistare.

David Maruna, vicepresidente delle nuove costruzioni presso Certificazione perla, un programma di standardizzazione domestica per prestazioni più elevate, ha collaborato con Dandelion e ha certificato le sue installazioni.

"Il dente di leone fa così tanto in casa, può anche avere un impatto enorme nella transazione immobiliare, il che è un vantaggio per il consumatore", ha affermato. “Considerando i rischi per la salute negativi della combustione del gas naturale all'interno di una casa e il vantaggio di un approccio completamente elettrico alla costruzione di case come piani cottura a induzione e bollette energetiche estremamente basse, dovremmo spingere gli OEM come Dandelion a portare più tecnologia geotermica su scala sul mercato”.

Sam Calisch, capo dei progetti speciali del gruppo di ricerca senza scopo di lucro Ricablare l'America, scrive in un blog che il 98% delle famiglie statunitensi taglierebbe le emissioni di carbonio installando una pompa di calore. Aggiungendo che se ogni singola casa familiare del paese adottasse le pompe di calore, la riduzione annuale totale delle emissioni sarebbe di almeno 160 milioni di tonnellate entro il 2032, pari a togliere 32 milioni di auto dalla strada.

Le pompe di calore elettriche non solo possono riscaldare le case e l'acqua in modo più efficiente rispetto agli apparecchi a combustibili fossili, ma possono funzionare particolarmente bene per i climi freddi, fornendo abbastanza calore a temperature fino a -15°F. E mentre il nome è ingannevole, la pompa di calore funziona anche per rinfrescare in modo efficiente le case, un sostituto ideale per le 18,000 unità di climatizzazione centralizzate installate nelle case degli Stati Uniti ogni settimana.

Nonostante la difficoltà nel segnalare e monitorare il consumo di energia, i ricercatori concordano sul fatto che oggi una pompa di calore potrebbe produrre meno emissioni rispetto a un apparecchio a gas ad alta efficienza in quasi tutte le famiglie americane, anche negli stati con reti prevalentemente alimentate a gas e carbone.

Come accennato, il recente Inflation Reduction Act ha reso il riscaldamento e il raffrescamento geotermico più convenienti e accessibili, offrendo crediti d'imposta e altri incentivi per promuovere la tecnologia delle pompe di calore. Inoltre, è stato approvato il Defense Production Act per accelerare la produzione, che garantirebbe una migliore sicurezza energetica e creerebbe posti di lavoro.

Inoltre, il consulente scientifico edile Steve Easley rapporti nel Journal of Light Construction che, mentre incredibilmente controverso, i divieti di gas, propano e gasolio da riscaldamento nelle nuove costruzioni stanno spuntando in tutto il paese. Il suo articolo descrive in dettaglio l'efficacia e l'efficienza del passaggio all'elettrificazione, con le pompe di calore al centro.

È ora di andare in verticale

Combinare l'HVAC in un'unica soluzione a pompa di calore che è notevolmente più efficiente è un ottimo esempio dell'integrazione verticale e del design creativo necessari per ridurre sufficientemente le emissioni di carbonio.

Un'altra soluzione recente che fornisce un percorso verticale simile è Aris Idronica, una soluzione all-in-one per HVAC e acqua calda che utilizza una pompa di calore aria-acqua che estrae energia dall'aria e la trasferisce direttamente nell'acqua.

"Siamo entrambi proprietari di case che hanno visto un problema e hanno trovato una soluzione", ha detto Helene Cornell, che è co-fondatrice con il suo partner Robert Benjamin.

Il prodotto in fase pilota sta ancora generando dati per ottenere le certificazioni necessarie per il mercato statunitense sul suo sistema a circuito chiuso che funge da batteria ad acqua per riscaldare l'acqua calda in inverno e raffreddare l'acqua in estate senza limitazioni.

"La nostra tecnologia è di origine aerea e la geotermica è di origine terrestre", ha affermato Benjamin. "Mentre la geotermia nei climi freddi ha storicamente superato la fonte aerea, dato il cambiamento del clima, nella maggior parte dei casi la fonte aerea può ora offrire un migliore potenziale di ROI".

Questa soluzione a zero emissioni di carbonio fonde le pompe di calore con l'idronica per una migliore efficienza energetica, un flusso di energia reversibile ed elimina anche i gruppi di tubazioni del refrigerante.

"Un sistema idronico che utilizza un tubo d'acqua da ¾" può trasportare 3,500 volte più energia di un condotto d'aria da 8 x 10", conferendogli una capacità energetica molto elevata, questo può tradursi in una riduzione del 70-80% dei costi energetici rispetto all'aria condizionata centralizzata legacy sistema per esempio”, ha detto. "A causa della meccanica limitata e dell'integrazione verticale, il prodotto richiede poca manutenzione e ha una lunga durata."

Il sistema è anche in grado di caricare in modo molto efficace il livello aumentando il tempo di ricarica della batteria termica invece di aumentare il picco di assorbimento di elettricità durante la notte anche se si è verificato un calo di 20 gradi della temperatura esterna ed è stata mantenuta la temperatura ottimale per il comfort interno.

"Lo stiamo reinventando in modo diverso rispetto a un semplice prodotto o soluzione hardware", ha affermato Benjamin. “Oltre a sviluppare un prodotto migliore, abbiamo creato qualcosa che è un installatore diverso e una forza lavoro diversa. Non ci sono abbastanza installatori HVAC ed è lento da imparare, rendendo quasi impossibile raggiungere gli obiettivi di carbonio.

L'azienda vuole creare la propria base di installatori da un ampio pool di idraulici autorizzati e appaltatori generali che diventeranno installatori Aris certificati per rendere più conveniente e meno complicato l'elettrificazione di una casa e la sostituzione dell'HVAC e dello scaldabagno, che tradizionalmente sarebbe prendere tre squadre addestrate separate.

Attualmente, Aris Hydronics si sta concentrando sulle regioni nord-occidentali del Pacifico, dove molte case non dispongono di un sistema di raffreddamento sufficiente o dispongono di sistemi obsoleti. Sottolinea che nell'area di Portland le persone stanno scoprendo la necessità di aria condizionata, dove oltre il 70% delle case non disponeva di un raffreddamento adeguato anche se le temperature record di 100 gradi hanno colpito la regione lo scorso anno.

In quella zona climatica, Aris Hydronics registra un risparmio energetico totale del 45% per l'anno rispetto a una casa tradizionale con scaldabagno a gas, caldaia a gas e aria condizionata centralizzata. Benjamin ammette che in ambienti con clima più freddo, un confronto con un sistema a gas potrebbe offrire risparmi inferiori al 45% a seconda delle fluttuazioni dei costi dell'elettricità e del gas naturale.

Mentre i costi energetici in corso diminuiranno, l'investimento di capitale deve ancora avere un senso. Quindi, Aris Hydronics sta cercando di entrare a un prezzo competitivo in un normale sistema HVAC, puntando a un prezzo di $ 17,000 per un retrofit completo del sistema.

"Questo ci porterebbe a meno di una sostituzione di un forno a gas, aria condizionata e scaldabagno, senza sconti", ha detto.

Un altro aspetto unico del prodotto è il suo design artistico. Cornell dice che può sembrare un'opera d'arte, senza i tradizionali mini split o condotti con prese d'aria.

"Alcuni sembreranno opere d'arte che possono essere completamente personalizzabili e aggiornabili", ha detto. “Ogni stanza in cui entri ne sei orgoglioso. Inoltre, ti stai sbarazzando del gas e non soffia aria in tutta la casa. Tutto dall'inizio alla fine è super silenzioso, devi essere a un paio di piedi dall'unità per sapere che è accesa.

Tenere il passo con il codice edilizio

Brett Webster, è un manager nella pratica degli edifici presso la società di ricerca globale RMI e sta lavorando su come innovare in tutti i sistemi meccanici di combinazione elettrica specifici per il retrofit residenziale. La maggior parte delle soluzioni che sta incontrando sono di produttori europei e combinano le funzioni dei sistemi di riscaldamento, raffreddamento, ventilazione e acqua calda sanitaria, che potrebbero creare opportunità per una maggiore efficienza e costi inferiori.

Alcuni di questi sistemi includono la società svedese Systemair con il suo prodotto Genius e le società italiane Clivet e Nilan che offrono anche soluzioni ibride.

Mentre queste innovazioni all'avanguardia potrebbero rappresentare un enorme vantaggio per gli obiettivi di riduzione delle emissioni di carbonio degli Stati Uniti, Webster sottolinea che non esiste uno standard di test negli Stati Uniti per le soluzioni multifunzione.

"Se provi a isolarli per testare i singoli sistemi, a volte non sono all'altezza degli standard prestazionali", ha affermato.

Aggiunge che l'attuale mercato europeo dei sistemi multifunzione è orientato verso nuove abitazioni in stile casa passiva ad altissime prestazioni, dove il fabbisogno energetico è così basso che l'efficienza dei sistemi meccanici non è l'obiettivo primario.

"La modifica di questi sistemi per dare priorità all'efficienza e lo sviluppo di uno standard di test statunitense per loro potrebbe aiutare a realizzare il loro potenziale per far avanzare gli obiettivi di decarbonizzazione negli Stati Uniti", ha affermato.

Proprio come aziende come Netflix si stanno reinventando per il nuovo mondo, anche l'edilizia abitativa deve fare lo stesso.

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• Fonte: https://www.forbes.com/sites/jennifercastenson/2022/12/28/futuristic-hybrid-solutions-make-zero-carbon-housing-possible/