FUTURE ENERGY GAMEMateriale di supporto per il

Indice

Introduzione ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2Il gioco didattico digitale ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3Suggerimenti didattici per l’uso durante le lezioni ����������������������������������������������������������������������������������4

Dispendio di tempo �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4Riferimenti al piano di studi ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 4Scenario d’impiego ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5Domande chiave ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6

Spiegazioni dei concetti ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������7-16

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IntroduzioneIl gioco interattivo Future Energy Game è stato svilup-pato ed utilizzato presso il Padiglione Svizzera in occa-sione dell’Esposizione mondiale EXPO 2017 ad Astana, Kazakistan� Al termine dell’esposizione è stato miglio-rato e messo a disposizione per l’impiego nella scuola secondaria di secondo grado (liceo, scuola professio-nale)�

Questo testo di supporto contiene una descrizione del gioco Future Energy Game, una proposta per l’impiego didattico e un glossario�

Figura: Schermata iniziale Future Energy Game (sinistra) e interfaccia di gioco interattiva (destra)

Il Future Energy Game sensibilizza, con il gioco, le pos-sibilità personali di ridurre il fabbisogno energetico in un edificio, contribuendo ad un ridimensionamento dell’impronta di CO2� Con lo slogan «Manage Your Fu-ture Energy and Save the Environment», le giocatrici e i giocatori possono sperimentare da soli con quale comportamento e misure edili è possibile raggiunge-re gli obiettivi climatici svizzeri 2050 (una riduzione dell’emissione di CO2 pari all’85% e un abbattimento del fabbisogno energetico del 50% ).

1� Indicazione per il cambiamento di atteggiamento (desiderato) dei giocatori� Sono possibili massimo quattro stelle�

2� Indicazione del credito a disposizione per le misure di ristrutturazione (espresso in unità monetaria arbitraria)� Periodicamente si aggiunge al capitale di partenza un importo fisso di 10.000,- UM�

3� Indicazione del fabbisogno energetico (termico ed elettrico) attuale�

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4. Grafico CO2: indica la curva dell’emissione di CO2 da oggi fino al 2050. Il grafico viene aggiornato dopo aver adottato una misura di ristrutturazi-one�

5. Le misure scelte vengono visualizzate in/sulla casa�

6. Misure relative al comportamento personale7� Misure relative all’isolamento dell’edificio8� Misure relative al riscaldamento9� Misure relative all’approvvigionamento elettrico

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Il gioco didattico digitaleNel Future Energy Game (FEG) le giocatrici e i giocato-ri diventano proprietari di un immobile vecchio che richiede interventi di ristrutturazione� Obiettivo del gioco è di ristrutturare l’immobile in un lasso di tempo che va da oggi al 2050 (4 minuti di gioco) per abbattere il fabbisogno energetico e dunque l’emissione di CO2 fino all’obiettivo prefissato. Bisogna sostituire l’impi-anto di riscaldamento, coibentare le facciate e sceg-

liere il fornitore di energia elettrica� A ciò si aggiungono cambiamenti delle abitudini che vanno dall’aerazione rapida alla doccia al posto del bagno, fino alla riduzi-one della superficie abitabile.

Il Future Energy Game e il materiale di supporto posso-no essere scaricati dal sito:www�future-energy-game�ch

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Suggerimenti didattici per l’uso durante le lezioni

Dispendio di tempo

Per l’introduzione dell’argomento, le spiegazioni sull’uso del Future Energy Game, per l’analisi dei risultati ed una discussione finale dovrebbero essere previste almeno 2-3 lezioni. Il tema del Future Energy Game può tuttavia anche essere ulteriormente approfondito (ad es� accorpando tutte le materie)�

Riferimenti al piano di studi

Istituto professionale L’impiego del Future Energy Game è consigliato se inse-rito nel piano di studi degli istituti professionali nell’am-bito della lezione di cultura generale� I riferimenti al pi-ano di studi sugli argomenti del Future Energy Game possono essere consultati nella sezione «Società» alle voci «Ecologia» e «Tecnologia»�

In concreto, il piano di studi quadro per la lezione di cultura generale propone, in relazione al Future Energy Game, le definizioni chiave rilevanti quali «Emissioni/immissioni», «Energie rinnovabili», «Combustibili fossi-li», «Clima», «Circuiti», «Sostenibilità», «Bilanci ecologi-ci», «Ecosistemi», «Risorse», «Sostanze nocive», «Effetto serra» e «Compatibilità ambientale»�

LiceoSulla base del piano di studi quadro per le scuole che prevedono un esame di maturità, l’adozione del Future Energy Game appare indicato nelle materie geografia, biologia, chimica e filosofia. Secondo il piano di studi quadro, nelle diverse materie si propongono vari punti di collegamento per una discussione sugli argomenti del Future Energy Game:

RLP 94. Geografia (estratto): la gestione consapevole dell’ambiente rappresenta l’obiettivo principale della lezi-one di geografia. […] In passato l’uomo doveva adeguar-si ampiamente al suo habitat. Oggi lo plasma in misu-ra massiccia, tuttavia riuscendo spesso a rilevare solo in modo carente le conseguenze delle sue azioni. È pertanto necessario un confronto sui cambiamenti dell’ambiente causati dall’uomo.

RLP 94. Biologia (estratto): comprendere la natura sig-nifica anche avere la capacità di riconoscerla in tutti i suoi microsistemi. Si tratta di registrare le biocenosi con le sue interazioni e gli effetti degli interventi dell’uomo. L’apprendimento durante la lezione di biologia ha come obiettivo un comportamento responsabile nei confronti della natura.

RRLP 94. Chimica (estratto): la lezione di chimica mostra in che modo l’attività dell’uomo si integra ed interferisce nei cicli materiali e negli equilibri della natura. Essa chia-risce le conseguenze di produzione e consumo di beni in merito all’impatto ambientale e mostra la necessità di limitare l’influenza dell’uomo sull’ambiente.

RLP 94: Fisica (estratto): la lezione di fisica propone una discussione, sulla base di esempi, di possibilità e limiti dell’azione fisico-tecnica e riflette i rischi correlati, anche da un punto di vista etico. Essa invita ad esaminare problemi socialmente rilevanti delle applicazioni tecniche e a collegare un punto di vista professionale con altre con-siderazioni. Durante la lezione di fisica deve diventarci chi-ara la nostra responsabilità nei confronti dell’ambiente e delle generazioni future.

RLP 94: Filosofia (estratto): nell’età adolescenziale gli stu-denti fanno nuove esperienze. È proprio ora che si pongo-no domande pressanti che non rientrano né nell’ambito della conoscenza in generale né di discipline specifiche. Si tratta di quesiti esistenziali che derivano ad esempio dal confronto con la propria identità, con la scienza e la tecnica o la società e l’ambiente.

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Scenario d’impiego

Una sequenza di lezioni con il Future Energy Game può essere strutturata nel modo seguente:

Il tavolo degli esperti Tavolo di lezione

Procedura La classe viene innanzitutto suddivisa in quattro grup-pi con rispettivamente almeno quattro studenti� Ad ogni gruppo viene assegnato uno dei quattro settori�

1. Fase di elaborazione: gli studenti elaborano il loro argomento sulla base del materiale autodidattico e tramite ricerche su Internet� Per poter capire i vari nes-si, possono nuovamente giocare il Future Energy Game�

2. Il tavolo degli esperti: è importante che gli stu-denti abbiano assoluta padronanza dell’argomento, perché nella fase successiva dovranno spiegare ciò che hanno imparato ai compagni di classe�Allo scopo gli studenti creano un tavolo di esperti sullo stesso argomento, in cui discutono le domande sol-levate preparando così la spiegazione successiva del tema: essi stabiliscono come comunicare le conoscen-ze in modo efficace, quali strumenti adottare e come suddividere il tempo� Pensano inoltre anche ad un compito o a domande per verificare le conoscenze, che li aiuteranno a verificare il loro successo nella spie-gazione� Il docente li supporta, osserva e corregge gli errori di concetto�

3. Fase di comunicazione: gli studenti formano nuovi gruppi in modo che in ognuno di essi vi sia un membro di ciascun tavolo di esperti� In cerchio gli studenti tras-mettono ora l’argomento preparato�

Istruzioni per il puzzle di gruppoIl puzzle di gruppo è una sorta di lezione di gruppo, adatta ad ogni livello d’istruzione�

PreparazionePer la preparazione il docente elabora il materiale au-todidattico� Allo scopo possono essere utilizzati con-cetti descritti nel glossario dalla fisica del clima e altre risorse adeguate al grado di formazione�

Gli argomenti del materiale autodidattico viene suddi-viso in quattro settori e contrassegnato da colori di-versi:

• «Approvvigionamento di corrente»• «Riscaldamento»• «Isolamento dell’edificio»• «Comportamento»

1� Introduzione dell’argomento2� Istruzioni sull’uso del gioco (Future Energy Game

da giocare in gruppi in classe)3� Elaborazione tematica con il metodo del puzzle di

gruppo (v� istruzioni)4. Valutazione / discussione finale

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Figura: lezione di gruppo secondo il metodo del puzzle di gruppo

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Domande chiave

Gruppo di esperti «Approvvigionamento di corrente» 1� Come viene «prodotta» l’energia elettrica in una

centrale idroelettrica� Come funziona un genera-tore elettrico?

2� Come funziona una cella solare al silicio?3� Come funziona un accumulatore (sull’esempio di

una batteria al piombo)?

Gli esperti possono introdurre le seguenti domande chiave nell’elaborazione del loro argomento:

Gruppo di esperti «Isolamento dell’edificio» 1� Cosa si intende in fisica per trasmissione di calore

(3 meccanismi)?2� Come sono strutturati i materiali impiegati per la

coibentazione degli edifici, ad es. lastre isolanti in lana minerale (Flumroc)�

3� Cos’è una casa passiva? Cos’è lo standard Minergie in Svizzera?

Gruppo di esperti «Comportamento» 1� Cosa si intende per comportamento in psicologia

ed etica (morale) in filosofia?2� Cosa intendeva il filosofo Immanuel Kant con «Im-

perativo categorico»?3� Come si può valutare il comportamento dell’uo-

mo, ad es� lo spreco di risorse (elevate pretese di spazio abitativo, seconde case, mezzi di trasporto, ecc�) o l’attenzione ecologica (riduzione della su-perficie abitativa per uso personale, la temperatu-ra nell’ambiente, rinuncia all’auto, ai viaggi in aer-eo, ecc�) con l’aiuto dell’imperativo categorico?

Gruppo di esperti «Riscaldamento» 1� Come sono costruiti i moderni impianti di riscalda-

mento a gasolio, gas o pellet?2� Come funziona un collettore solare (energia solare

termica) per produrre acqua calda o integrare il ri-scaldamento?

3� Quali vantaggi presenta una pompa di calore rispetto agli impianti di riscaldamento convenzion-ali e come funziona?

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Spiegazioni dei concettiIl glossario è codificato con diversi colori:

Schwarz: Grundwissen Rot: Wird von der Expertengruppe «Stromversorgung» bearbeitet�Blau: Wird von der Expertengruppe «Heizung» bearbeitet�Grün: Wird von der Expertengruppe «Gebäudeislation» bearbeitet�Magenta: Wird von der Expertengruppe «Verhalten» bearbeitet�

Accumulatore, batteria ricaricabileBatteria ricaricabile, accumulatore ricaricabile per energia elettrica. Esempi: accumulatore al piombo, nichel-cad-mio, nichel-idruro metallico, litio-ioni, litio-polimeri�Un parametro importante è la densità energetica espressa in Joule per chilogrammo o in wattora per chilo-grammo (accumulatore al piombo: 30 Wh/kg, accumulatore al litio-polimeri: fino a 260 Wh/kg). Un accumulatore presenta un numero limitato di cicli di carica, generalmente 1�000� Questo parametro impor-tante subisce continui miglioramenti. L’accumulatore al piombo inventato oltre 150 anni fa viene usato ancora oggi nelle batterie di avviamento delle auto� Anche se presenta una densità energetica paragonabilmente bassa, è l’unico accumulatore completamente riciclabile e quindi ecologico�

L’anidride carbonica (biossido di carbonio) CO2Il CO2 è un gas incombustibile, incolore e inodore a basse concentrazioni� Il CO2 in qualità di componente dell’aria è un importante gas dell’atmosfera ad effetto serra. Soprattutto per la combustione di vettori energetici fossili si è registrato un aumento della percentuale di CO2 nell’atmosfera da 280 ppm all’inizio dell’industrializ-zazione (1780) a quasi 400 ppm di oggi (2017), con tendenza all’aumento (> curva di Keeling). Questo aumento intensifica l’effetto serra, causa del riscaldamento globale.

Aerazione rapidaArieggiare correttamente, ovvero aprendo completamente le finestre 3-5 volte al giorno per 5 minuti. La po-sizione a ribalta delle finestre è inutile e spreca soltanto energia! La regolare ventilazione evita danni da umidità, aumenta la durata di vita dell’appartamento e dell’arredamento� Inoltre l’aerazione rapida regolare evita danni alla salute�

Abbandono del nucleareA maggio 2017 è stata approvata in Svizzera una nuova legge sull’energia tramite referendum popolare, che prevede il passaggio dalla produzione di energia in centrali nucleari allo sfruttamento delle fonti energetiche rin-novabili. Nel 2019 sarà staccata per prima la centrale nucleare di Mühleberg vicino Berna. Quindi seguiranno le centrali nucleari di Beznau, Gösgen e Leibstadt. Entro il 2050 si dovrebbe concludere il passaggio a fonti di ener-gia completamente rinnovabili� L’abbandono del nucleare in Svizzera è una conseguenza diretta della catastrofe nel 2011 della centrale nucleare di Fukushima (Giappone) in seguito ad uno tsunami (maremoto)�

BatteriaUna batteria è un accumulatore elettrochimico di energia che generalmente non si lascia ricaricare� Un esempio importante è la pila alcalino-manganese (pila alcalina) con una tensione elettrica di 1,5 Volt. Fu inventata attorno al 1960 ed è un’evoluzione della pila a zinco-carbone usata ancora oggi e notevolmente meno performante.

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Centrale atomica (centrale nucleare)In una centrale nucleare l’energia prodotta nelle barre di moderazione (U-235) dalla fissione nucleare viene uti-lizzata per riscaldare l’acqua (principio ad immersione). Il vapore acqueo prodotto fluisce in una classica turbina che da parte sua aziona un generatore elettrico che produce energia elettrica e lo convoglia nella rete (figura).

1� Curva del reattore2� Elemento di combustibile

nucleare3� Barre di controllo4. Pompe di circolazione5. Motori delle barre di

comando6. vapore7� acqua di alimentazione8� Turbina ad alta pressione9� Turbina a bassa pressione10� generatore11� eccitatore12� condensatore13� acqua fredda14. preriscaldamento15. Pompe di acqua di

alimentazione16. pompa dell’acqua fredda17� recinzione in calcestruzzo

(o scatola)18� connessione alla rete

elettrica

BiomassaProdotti animali e vegetali con i quali è possibile produrre energia termica o elettrica, oppure che fungono da surrogato della benzina�

Cambiamento climaticoLe oscillazioni climatiche hanno spesso cause naturali� Da alcuni decenni, la temperatura media globale aumen-ta a tal punto che questo surriscaldamento non può essere più riconducibile a cause naturali. Dal 1906 al 2005 la temperatura è aumentata in media mondiale di 0,74°C, principalmente a partire dal 1970. La causa è soprat-tutto l’aumento di gas nell’atmosfera che influiscono sul clima, come l’anidride carbonica CO2, il metano CH4 o il gas esilarante N2O. Questi intensificano il naturale effetto serra. Il principale gas serra antropogenico (derivato dall’azione dell’uomo) è l’anidride carbonica (CO2)� Esso viene prodotto dalla combustione di vettori energetici fossili (carbone, petrolio, benzina)�

Calore, temperatura, energia internaLa temperatura (in gradi Celsius o Kelvin) è una misura fisica che descrive la condizione termica (stato termodi-namico) di un corpo: È «più caldo» o «più freddo»; meglio: ha una temperatura superiore o inferiore� Per questo si definisce la temperatura come grandezza di stato. A confronto, il calore (in Joule) è una grandezza di processo che descrive il processo di riscaldamento di un corpo� Il calore deve essere alimentato ad un corpo dall’esterno per riscaldarlo, dunque per aumentare la sua temperatura o la sua cosiddetta energia interna� Il calore viene sottratto ad un corpo durante il raffreddamento, esso diventa più freddo, la sua temperatura scende e di con-seguenza anche la sua energia interna� L’energia interna è l’energia cinetica totale di tutti gli atomi e le molecole contenuti in un corpo fisico.

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Classi di efficienza energeticaLa classe di efficienza energetica è una scala di valutazione dell’etichetta energetica europea per gli apparecchi elettrici, come ad esempio i frigoriferi� Questa etichetta è pensata per promuovere la vendita di apparecchi elettrici a basso consumo energetico. Si distinguono le classi A+++, A++, A+, A fino a G-.

Collettore solareCon i collettori solari viene sfruttato il calore del sole per produrre acqua e supportare il riscaldamento� In Svizzera si realizzano ogni anno circa 4.000 impianti per la produzione di acqua calda sanitaria e/o a supporto del riscaldamento. Il potenziale della termia solare è enorme. Se tutti gli edifici esistenti venissero risanati dal punto di vista energetico, con i collettori solari si potrebbe coprire l’intero fabbisogno di calore delle abitazioni svizzere�

CorrenteIl concetto ha un doppio significato. In questo caso si definisce l’energia elettrica prodotta da una centrale idro-elettrica�

Centrale idroelettricaUna centrale idroelettrica è una centrale, che trasforma l’energia cinetica dell’acqua corrente in energia elettrica� L’acqua aziona una turbina collegata ad un generatore elettrico che ruota in contemporanea�

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Curva di KeelingLa «curva di Keeling» accanto mostra l’evoluzione della concentrazione di CO2 nell’atmosfera terrestre dal 1947 al 2016, misurata a Mauna Loa, alle Hawaii. Essa presenta da un lato la naturale oscillazione della concentrazione di CO2 legata alle stagioni (introduzione), dall’altro il forte aumento antropogenico (derivato dalle attività dall’uomo) da 320 a 400 µmol CO2 / mol di aria in 70 anni�

Traction de CO2 dans l’air sec = Percentuale di CO2 in aria asciuttaEn écart à la moyenne annuelle = Differenze dalla media annualeVariation saisonnière = Variazione mensileMois = MesiAnnée = Anno

Docciarsi invece di fare il bagnoQuando si fa un bagno si consuma più del doppio dell’acqua necessaria a fare una doccia� Per un bagno in una vasca piena sono necessari 120 litri di acqua, per una doccia «soltanto» 70 litri ca� Oltre al consumo di acqua, anche il fabbisogno energetico è molto maggiore per un bagno� Per riscaldare 100 litri (100 kg) di acqua da 10°C a 50°C, sono necessari 4,6 kWh di energia. 1 chilowattora (kWh) di energia elettrica costa oggi ca� 20 centesimi (CHF 0,20)�

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Emissione di CO2, emissioni di CO2 (antropogeniche, ovvero derivate dalle attività dell’uomo)Il CO2 deriva dalla combustione di fonti energetiche fossili (carbone, petrolio, gas naturale) durante il riscalda-mento oppure nel motore dell’auto, è oggi presente nell’atmosfera con una percentuale di circa 0,04% (> curva di Keeling) e contribuisce per il 20% circa al naturale effetto serra. In media il CO2 viene eliminato dall’atmosfera solo dopo 120 anni� Il CO2 contribuisce per circa il 60% all’effetto serra antropogenico. A livello mondiale nel 2009 l’emissione di CO2 antropogenica è stata di circa 3.1·1013kg, l’emissione naturale 5.5·1014kg� A questi valori si contrappone, tuttavia, un consumo naturale quasi di pari entità (fotosintesi, legame di organismi che produ-cono calcare). Oggi è scientificamente indiscusso che vi è un’influenza statisticamente significativa sul clima delle emissioni di CO2 derivate dall’attività dell’uomo� L’essere umano è responsabile del riscaldamento globale� Per-tanto le misure di tutela del clima sono oggi urgenti e inderogabili� Oltre all’anidride carbonica, anche il metano e l’ossido di azoto sono gas con un forte effetto serra.

Energia geotermicaSi definisce così l’energia accumulata sotto forma di calore sotto la superficie terrestre solida, che ha origine principalmente da una decomposizione di elementi radioattivi presenti in natura. Già a 15 metri sotto la super-ficie, la temperatura del terreno resta costante tutto l’anno. A 5.000 metri di profondità si registra, in Svizzera, una temperatura di ca. 200°C.

Effetto serra, gas serraL’effetto serra descrive l’effetto dei gas serra quali l’anidride carbonica CO2, il metano CH4, il gas esilarante N2O e soprattutto il vapore acqueo H2O nell’atmosfera alla temperatura sul suolo. L’effetto serra produce un aumento di questa temperatura�L’effetto nasce dal fatto che l’atmosfera è pressoché trasparente per l’irradiazione ad onda corta che arriva dal sole, meno per l’irradiazione infrarossa ad onda lunga emessa dalla superficie terrestre calda e dall’aria riscal-data. I gas serra intensificano questo effetto. Il riscaldamento della serra in un vivaio sotto l’effetto dei raggi del sole non si basa su questo effetto serra.

Energia eolicaBei Windenergieanlagen treibt der Wind die Flügel der Anlage an, die dann wiederum diese mechanische Ener-Negli impianti ad energia eolica, il vento aziona le pale dell’impianto che a sua volta trasformano questa energia meccanica in energia elettrica con un generatore�

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Fabbisogno energetico, consumo energeticoPer coprire il fabbisogno di corrente, carburante ed energia termica sono utilizzate diverse fonti�Dal 1950 il consumo complessivo di energia ha subito un’impennata (cfr. grafico)

Facciata (coibentazione o isolamento termico)La coibentazione delle facciate di un edificio è usata per ridurre il raffreddamento delle superfici riscaldate. Fin negli anni ‘60 le facciate degli edifici venivano a malapena coibentate. In quel periodo il costo del petrolio diventò accessibile e sostituiva il carbone come carburante� Il petrolio costava molto meno di oggi� Soltanto dopo la crisi del 1972/73 (quando il prezzo del petrolio triplicò), cambiò la consapevolezza di architetti e costruttori� Gli involucri degli edifici nuovi venivano coibentati (isolamento). La barriera idrofuga evitava che il vapore acqueo presente nell’aria calda interna condensasse e si trasformasse in acqua nel materiale isolante�

Fonti energetiche fossiliCome fonte di energia per i riscaldamenti vengono usate soprattutto energie fossili, carbone, gas naturale e petrolio� In fase di combustione si producono CO2 e altri gas ad effetto serra. La combustione di fonti energe-tiche fossili è la principale sorgente della produzione antropogenica (derivata dalle attività dall’uomo) del gas ad effetto serra CO2 e quindi il principale motivo del cambiamento climatico (v� curva di Keeling)� I vettori energetici fossili usati oggi quali petrolio, gas naturale, carbone, ma anche sabbie petrolifere e scisti bituminosi sono mis-cele di idrocarburi formatesi da sostanze organiche decomposte (esseri viventi preistorici)� Questi processi di trasformazione hanno impiegato milioni di anni� Per questo, nei periodi rilevanti per l’uomo non possono rifor-marsi nuove energie fossili. Questo significa che i vettori di energia fossile non sono rinnovabili� Mantenendo il consumo invariato si stima, oggi, che il petrolio disponibile sarà sufficiente per i prossimi 40-50 anni e il gas naturale per altri 70 anni� Le riserve di carbone, invece, basteranno per circa 200 anni ancora� La combustione soprattutto della lignite inquina molto più del petrolio o del gas�

Altre energie rinnovabili

Teleriscaldamento

Elettricità

Gas

Carburanti

Combustibili di petrolio

Rifiuti industriali

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Obbligo di leggeNegli edifici, più che altrove, è possibile risparmiare fonti energetiche fossili (petrolio, gas) (molto di più che su strada)� Con misure di ristrutturazione energetica si può ridurre sensibilmente l’emissione di CO2� Per il risana-mento energetico degli edifici esistenti, in Svizzera non esiste un obbligo al riguardo a livello federale, nemmeno un «obbligo di legge». Secondo l’art. 89, comma 4 della Costituzione, per le «misure che riguardano il consumo di energia negli edifici» sono responsabili soprattutto i cantoni. La Confederazione interviene solo in via sussid-iaria (di supporto e coadiuvante). Con il programma per gli edifici partito all’inizio del 2010 in collaborazione tra la Confederazione e i cantoni, vengono definiti incentivi mirati a favore di un risanamento volontario degli edifici esistenti, laddove la qualità non corrisponda almeno allo standard Minergie�

Impronta ecologica (ecological footprint)L’impronta ecologica di un essere umano (introdotta da Mathis Wackernagel nella sua dissertazione) fornisce informazioni di quanto terreno e acqua una persona ha bisogno per soddisfare il suo fabbisogno di risorse e neutralizzare i suoi rifiuti. Al momento l’impronta ecologica dell’uomo è talmente grande che avremmo bisogno di 1,5 volte la superficie della terra.L’impronta di CO2 è parte dell’impronta ecologica� La nostra impronta di CO2 è cresciuta considerevolmente negli ultimi anni e risulta essere, ad oggi, oltre la metà (ca. 55%) dell’impronta ecologica. L’impronta di CO2 raggruppa la quantità di CO2 causata dal nostro stile di vita� Questo contempla, ad esempio, la combustione di fonti fossili per la produzione di energia e di merce� Nel calcolo dell’impronta ecologica questa quantità viene ricalcolata in quantità di terra necessaria per legare le emissioni di CO2�

LED, Light emitting diode, diodo luminosoUn LED è un componente semiconduttore che si illumina nella zona infrarossa, visibile ed ultravioletta dello spettro elettromagnetico, ad esempio un cristallo misto di fosfuro di gallio e arseniuro di gallio� Dopo la sua sco-perta (1962), i LED venivano usati principalmente nell’elettronica come spie luminose e lampade segnaletiche. Grazie all’evoluzione tecnica, lo sfruttamento della luce è migliorato sempre più e i LED sono usati oggi come lampade, sostituendo le tradizionali lampade a incandescenza� Grazie al rendimento luminoso 10 volte migliore, i LED si riscaldano meno rispetto alle lampade a incandescenza�

Impianto fotovoltaicoUn impianto fotovoltaico è in grado di trasformare l’energia solare in energia elettrica con un rendimento di ca� il 20%. Attualmente questa tecnologia rappresenta circa lo 0,04% della produzione di corrente in Svizzera. Il po-tenziale della corrente solare da fotovoltaico è considerevole: entro il 2050 la Svizzera potrebbe produrre circa il 20% del fabbisogno attuale di energia elettrica con il fotovoltaico.

Modalità stand-by (esercizio di messa a disposizione o attesa)La modalità di stand-by è una condizione di un dispositivo tecnico in cui la funzione vera e propria è disattivata, ma può essere rapidamente riattivata in qualsiasi momento� Per mantenere la condizione di stand-by è richiesta energia (ovviamente meno rispetto al regolare funzionamento)�

Pompa di caloreUna pompa di calore è una macchina termodinamica (termotecnica) che assorbe energia termica con un la-voro meccanico (motore elettrico) da un «serbatoio» a bassa temperatura (l’ambiente) e la eroga, insieme ad un’energia motrice meccanica, sotto forma di calore utile con una temperatura superiore, ad es� ad una casa da riscaldare� Poiché una pompa di calore preleva «gratis» una parte dell’energia dall’ambiente, il suo rendimento è superiore al 100%, ad es. 300-400%. Se la prestazione meccanica del motore elettrico è ad es. di 1 kW, una pompa di calore eroga con il 300% di rendimento 3 kW di potenza termica alla casa da riscaldare. Il principio della pompa di calore si adotta anche nel frigorifero (pompa del freddo)�

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Riscaldamento a gasolioCon riscaldamento a gasolio si definisce un impianto in cui il calore viene prodotto bruciando gasolio, ad esem-pio gasolio ultra leggero� Con esso vengono generalmente prodotti calore ed acqua calda� Poiché durante la combustione del gasolio viene condensato anche vapore acqueo nell’aria, il calore della condensa può essere ulteriormente sfruttato. Il grado di rendimento delle caldaie moderne è pertanto leggermente superiore al 100% (ad es. 110%). Il petrolio è un combustibile che contiene carbonio, la cui combustione accelera il cambiamento climatico� Nell’ambito della svolta energetica viene pertanto auspicato un passaggio dai riscaldamenti a gasolio al calore prodotto da fonti di energia rinnovabile� Lo stato attuale della tecnica consente un approvvigionamento quasi esclusivo da energia solare, eolica e/o idrica� Agli impianti di riscaldamento esistenti viene aggiunto un mix di energie da fotovoltaico, piccoli impianti eolici e/o piccoli impianti idroelettrici nonché impianti solari termici�

Riscaldamento a gasUn riscaldamento a gas è un impianto che funziona con gas combustibili, quasi sempre gas naturale (metano CH4)� In un impianto di riscaldamento centrale, il calore prodotto durante la combustione viene trasferito ad un vettore, ovvero acqua o aria� Una pompa di circolazione trasporta il vettore negli ambienti da riscaldare� Oltre a ciò è possibile produrre anche acqua calda sanitaria� I moderni riscaldamenti a gas o gasolio sfruttano anche il calore a condensazione presente nei gas di scarico, in particolare nel vapore acqueo, e presentano dunque un rendimento leggermente superiore al 100% (generalmente del 110%).

RisanamentoIl risanamento energetico o termico definisce l’ammodernamento di un edificio per ridurre il consumo di energia in merito a riscaldamento, acqua calda e aerazione� Le misure possibili sono l’isolamento delle pareti perimetrali, l’isolamento del tetto, l’isolamento delle pareti esterne della cantina, la sostituzione dei serramenti, la sostituz-ione del riscaldamento, la coibentazione del soffitto della cantina, l’installazione di un impianto termico solare per la produzione di acqua calda e/o a supporto del riscaldamento e di impianti di aerazione con recupero di calore (ventilazione controllata dell’ambiente abitato). Per evitare danni statici, un edificio sottoposto a risana-mento energetico deve essere sempre contemplato complessivamente� In questo modo è possibile anche ap-purare quali misure presentano il miglior rapporto costo-prestazione� Molte misure possono essere combinate�

Riscaldamento a pelletUn riscaldamento a pellet è un riscaldamento in cui la caldaia brucia pellet di legno (piccoli cilindretti realizzati con trucioli di legno e segatura)� Gli impianti centralizzati odierni a pellet come fonte di energia rinnovabile per-fettamente funzionanti e, messi a confronto con impianti a gasolio e gas, raggiungono un grado di rendimento di oltre il 90%.

Serramenti (finestre isolanti a più strati)Il vetro isolante a più strati, altrimenti definito vetrata termoisolante o vetrata isolante, è un elemento per fine-stre composto da almeno due lastre di vetro� Tra le lastre vi è un’intercapedine sigillata che funge sia da isola-mento termico che acustico� Il telaio del serramento è realizzato in legno oppure in PVC�

Società a duemila WattLa Società a 2000 Watt è un modello politico-energetico, che è stato sviluppato nell’ambito del programma No-vatlantis presso il Politecnico Federale di Zurigo (ETH)� Secondo questa visione, il fabbisogno energetico di ogni persona non dovrebbe superare 2.000 Joule al secondo oppure 24 kWh al giorno di potenza da 2.000 Watt. In Svizzera al momento il fabbisogno energetico ammonta

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Temperatura ambienteCon temperatura ambiente, temperatura dell’aria o temperatura interna viene definita la temperatura general-mente presente in ambienti abitati� Essa viene misurata nell’aria ambiente�La temperatura ambiente ideale dipende dalla funzione della stanza. Per la cucina e la camera da letto è suffici-ente una temperatura compresa tra 16 e 18°C. Per evitare la formazione di muffa, la temperatura ambiente non deve scendere al di sotto di 16°C. Con una riduzione della temperatura ambiente, ad esempio generalmente a 20°C, è possibile risparmiare molta energia e ridurre l’emissione di CO2 in misura massiccia (riscaldamenti a gasolio o gas)�

Standard della casa passivaUna casa passiva è un edificio che, grazie all’ottima coibentazione e all’impiego di scambiatori di calore per evitare perdite termiche di ventilazione, generalmente rendono superfluo un riscaldamento per l’edificio. Una casa passiva non deve superare un fabbisogno termico di 15 chilowattora (contenuto energetico di ca. 1,3 litri di gasolio da riscaldamento) per metro quadro in un anno� Il fabbisogno termico massimo ammesso è di 10 W/m² e deve essere introdotto dall’aerazione anche nelle giornate invernali più rigide� Il fabbisogno energetico non deve superare 120 kWh per metro quadro e anno� Queste case si chiamano «passive» perché la maggior parte del calore necessario proviene da fonti «passive» quali l’irradiazione del sole, il calore emesso dalle persone e i dispositivi elettrici� Le misure di ristrutturazione e risanamento possono trasformare in casa passiva anche un edificio esistente.

Standard MinergieLo standard Minergie descrive le proprietà di un edificio a basso consumo energetico in Svizzera. Dal 1998 sono stati certificati oltre 40.000 edifici. Requisiti principali dello standard Minergie sono un buon involucro isolato dell’edificio, un approvvigionamento energetico altamente efficiente e da fonti rinnovabili ed un ricambio di aria controllato. L’indice Minergie determina la qualità energetica dell’edificio. Esso segnala quanta energia (finale) deve essere introdotta nell’edificio. Per le abitazioni di nuova costruzione esso ammonta a 55 kWh/m2 ed anno (energia finale specifica).

Superficie abitativaCon superficie abitativa si definisce la superficie base di tutti gli ambienti che fanno parte di un appartamento. La superficie abitativa disponibile per ogni individuo in Svizzera è sensibilmente aumentata negli ultimi decenni, con un conseguente incremento del consumo di energia. Una riduzione della superficie abitativa utilizzata com-porta un massiccio risparmio di energia�

Sonda geotermicaUna sonda geotermica è un sistema a tubi chiuso, riempito con un fluido vettore a circolazione (acqua con antigelo) (figura 12). Generalmente viene installata in un foro verticale nel terreno. Con la sonda geotermica viene catturato il calore presente nel terreno e successivamente convogliato allo scambiatore di una pompa di calore�

Tumbler (Elvetismo, espressione svizzera)Asciugabiancheria con il quale possono essere asciugati in breve tempo (tipo 2 ore) gli indumenti umidi (bi-ancheria) con aria calda� Hanno la forma e le dimensioni di una grande lavatrice� Questi apparecchi consumano molta energia; inutilmente perché la biancheria può asciugare anche all’aria� Si osservi che gli asciugabiancheria moderni a condensazione sono dotati di una pompa di calore e consumano molto meno energia dei vecchi apparecchi�

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Valore U (Valore k)Nella tecnica edile, l’isolamento termico, ad esempio di materiale ad uno o più strati che forma la parete di un edificio, viene valutato per il suo isolamento termico. Laddove ha un ruolo non solo la conduttività termica attraverso questo strato di materiale, bensì anche il meccanismo di trasmissione del calore su questo strato attraverso il flusso di calore (convezione) dell’aria interna ed esterna. Il valore U, il cosiddetto coefficiente di trasmittanza termica (prima valore k), indica quanto calore un edificio fa passare all’esterno e rappresenta dunque una misura dell’isolamento termico della parete di un edificio. Minore il valore U, migliore è la coibentazione. L’unità del valore U è il Watt per metro quadro e per Kelvin (ovvero °C).

Trasmissione di caloreEsistono tre meccanismi di trasmissione del calore: convezione (flusso termico, ad es. in aria o acqua), conduz-ione termica (ad es� in una barra di rame) e irradiazione termica (ad es� irradiazione di infrarossi del sole)� I tre meccanismi possono essere spiegati chiaramente con un termos. Nel 1893 il fisico scozzese Sir James Dewar (1842-1923) individuò il contenitore isolante quasi ideale che prese il suo nome. In esso la trasmissione di calore è ridotta al minimo grazie ad un materiale a bassa trasmissione termica (vetro o acciaio al cromo-nichel), per la sua struttura a doppia parete con una intercapedine di vuoto che impedisce al flusso di calore (convezione) di passare dall’interno verso l’esterno e grazie alle due pareti interne a specchio (sottile strato d’argento), che impediscono il passaggio del calore per irradiazione�

Vettori energetici nucleari: uranio e plutonio, deuterioDurante la fissione dell’uranio-235 o del plutonio-238, vengono liberate energia termica e radiazioni ionizzanti (radioattività)� L’energia termica viene sfruttata per produrre energia elettrica («corrente»)� Anche durante la fusione di nuclei di atomi leggeri, ad esempio di deuterio H2 in elio He4 si produce (moltissima) energia�

Vettori di energia rinnovabiliI vettori di energia rinnovabili, ad es� l’irradiazione solare, la potenza idrica (in realtà energia idrica), la potenza eolica (in realtà energia eolica), energia geotermica o biomassa: durante lo sfruttamento delle energie rinnov-abili, l’energia da irradiazione o cinetica viene sfruttata direttamente e trasformata in energia elettrica oppure termica