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The public buildings sector represents one of the most intensive items of EU energy consumption; the application of retrofit solutions in existing buildings is a crucial way to reduce its impact. To facilitate the knowledge of the energy performance of the existing non-residential buildings and the choice of the more adequate actions, Public Administrations (PA) should have the availability of proper tools. Within the Italian project “POI 2007-13”, a database and a decision support tool, for easy use, even to a non-technical user, have been developed. A large set of data, obtained from the energy audits of 151 existing public buildings located in four regions of South of Italy have been analysed, elaborated and organized in a database. This has been used to identify the best architectures of two ANNs and to train them. The first ANN provides the actual energy performance of any building; the second ANN assesses key economic indicators. A decision support tool, based on the use of these ANNs is conceived for a fast prediction of the energy performance of buildings and for a first selection of energy retrofit actions, which can be applied.

Buildings energy consumption depends on several parameters, such as climate, envelope typologies, occupant behavior, intended use, etc.; assessment of the energy performance of a building requires substantial input data describing constructions, environmental contexts, thermo-physical properties, geometry, control strategies and several other parameters influencing the thermal balance. In the last years, several numerical approaches dedicated to building simulation have been tested developing specialized software. On the other hand, simplified building models permit the evaluation of indoor conditions and heating/cooling loads with a good level of accuracy and without excessive computational costs or user expertize. The authors tried to establish a set of simple correlations to permit a fast preliminary assessment of heating energy demand for office buildings. Data employed to build the correlations come from detailed dynamic simulations performed in TRNSYS 17 environment; these models were build according to the legal limits of Italian standards and laws concerning low energy requirements. The authors identified specific locations for different Italian climatic zones and simulated three models with different shape factors (S/V = 0.24, 0.5 and 0.9). The obtained results allowed to determine simple and direct correlations among heating energy demand, Heating Degree Days and S/V values.

Degree-days (DD) are a climatic indicator that can be used in the assessment and analysis of weather related to energy consumption of buildings. Essentially, degree-days are a summation of the differences between the outdoor temperature and some reference (or base) temperature over a specific time period. In literature, different method can be used for determining the DD value and generally the choice depends on the availability of climatic data of each location. In this paper, after a review and comparison of the most common approaches used to determine DD, the Italian procedure was deeply analyzed. The application of Italian technical rules is based on weather data calculated on a monthly time series monitored before 1994. The obsolescence of the used weather data leads to an incorrect assessment of energy performances. Taking into account the climatic change that in the last years has affected Italy land, the aim of the paper is to assess the impact of new DD values in calculating energy demand of buildings. For these reasons, in this paper the authors recalculated DD of some Italian cities, considering the average monthly temperatures of the last decade. Data were extracted from Meteonorm 7, one of the most popular software for the statistical processing of climate data. Furthermore, other datasets were generated considering future scenarios defined by IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). A comparison with the official DD issued by current legislation and new DD recalculated with more recent data highlighted how climate change have affected the calculation of this parameter

L’Unione Europea mira ad orientare il mercato verso una crescente domanda di prodotti e servizi ecoefficienti ed eco-sostenibili. Le PMI, per essere competitive sul mercato, hanno la necessità di superare il gap tecnologico e di competenze che spesso le caratterizza ed avviare processi produttivi eco-orientati. In tale contesto nasce il Centro di Ricerca Italo-Maltese per la Sostenibilità Ambientale e le Fonti Rinnovabili (CRIM-SAFRI), che si propone di offrire una significativa opportunità di crescita e sviluppo per il tessuto produttivo dell’area del Mediterraneo, contribuire a ridurre i consumi energetici, le emissioni di gas serra e di altre sostanze inquinanti connessi ai processi produttivi e favorire la penetrazione nel mercato di prodotti e servizi a basso impatto energetico - ambientale. La Life Cycle Assessment sarà uno degli strumenti principali impiegati a supporto delle attività del Centro.

Existing street lighting systems in most of Sicilian cities are often inappropriate due to the obsolescence of light sources and luminaires and of unsuitable light control systems unable to provide efficient on-off and dimming strategies. Improvement of energy efficiency in street lighting systems can be one of the key actions adopted by Public Administration in developing Sustainable Energy Action Plan in the framework of the “Covenant of Majors” activities. As a task of FACTOR 20 project a set of planning options have been analysed and proposed for Sicilian cities. Particularly, street lighting efficiency projects have been studied for representative case studies. A detailed survey of the public lighting systems in the city of Comiso (RG) allowed to know and represents current and design performance figures such us installed power, luminance and illuminance levels in roads categories, electricity consumption, switching and dimming schedules. To do this many lighting simulations have been performed. Several scenarios have been proposed. The results obtained show that high improvements of the lighting quality are foreseeable together with large energy and economic saving. The proposed methodological approach can be applied in most of Sicilian and South Italy cities.

The LIFE+ Programme is the European Union’s funding instrument for the environment. The general objective of LIFE+ is to contribute to the implementation, updating and development of EU environmental policy and legislation by co-financing pilot or demonstration projects with European added value. In the framework of LIFE+, the project “Forwarding demonstrative ACTions On a Regional and local scale (FACTOR20) to reach EU targets of the European Plan 20/20/20” was founded by European Commission. FACTOR20 is aimed to define a set of tools to support the planning of regional and national policies for the reduction of greenhouse gas emissions and for the reduction of energy consumption. The knowledge of the existing building allow to quantify energy consumption of an urban area and to highlight what are the main energy problems on which to intervene. One of these tools is the definition of a new building regulation schema that identifies the best practices to improve the energy efficiency, to reduce the GHG emissions and to promote the use of RES. The authors, in order to assess the applicability and the effectiveness of some key actions proposed in the new building regulation plan schema, have performed a detailed dynamic analysis of energy consumptions related to typical building structures strongly representative of Sicilian context. The simulations, carried out by using TRNSYS17, have permitted to assess the actual energy consumptions and then to compare the new energy performances induced by the application of some key retrofit actions. In this way it was possible to identify which retrofit action is more convenient from the point of view of energy and environmental; also the designer have an indication to the designer on the priorities of retrofit actions.

The ever increasing problems related to air pollution and the difficulties for power lines to reach inaccessible areas are pushing to find new solutions for powering telecommunications equipments (TLC). The renewable energy systems, although relatively expensive, have the required characteristics. The purpose of this work is to find a solution based on a low power wind turbine to serve a real telecommunication site located near Palermo, the main city of Sicily (Italy).

U-value of glazed elements is often a critical issue because these components, due to their small thickness and to the poor resistance of the glass and frame materials, cause very relevant heat fluxes. This paper presents an investigation on the thermal properties of a particular glazed component: the glassblock. Generally standard glassblocks have high U- values in comparison to the maximum values allowed by energy efficiency standards for glazed surfaces. This paper reports a summary of possible solutions that could improve the performances of the glassblock. A set of new configurations of the glassblock has been defined by schematic models and their overall thermal resistance has been assessed by the means of Finite Element software. The resulting performances are presented in terms of the global thermal transmittance of the modified glassblocks, also considering the effects of sealing and mortar. The paper also shows some significant potential improvements to address new production lines.

Among renewable energy sources wind energy is having an increasing influence on the supply of energy power. However wind energy is not a stationary power, depending on the fluctuations of the wind, so that is necessary to cope with these fluctuations that may cause problems the electricity grid stability. The ability to predict short-term wind speed and consequent production patterns becomes critical for the all the operators of wind energy. This paper studies several configurations of Artificial Neural Networks (ANN), a well-known tool able to estimate wind speed starting from measured data. The presented ANNs, t have been tested through data gathered in the area of Trapani (Sicily). Different models have been studied in order to determine the best architecture, minimizing statistical error. Simulation results show that the estimated values of wind speed are in good accord with the values measured by the anemometers.

The paper shows the energy and environmental analysis of a solar low Concentrating Photovoltaic-Thermal (CPVT) system, installed on the roof of the Energy Department building at University of Palermo (Italy). LCA methodology was applied to assess the whole life-cycle of the selected Functional Unit. Data survey from the producing company regarding the consumption of energy sources and of materials were developed. The assessment allowed to identify the steps and the system components addressing the highest energy and environmental impacts. Energy and environmental benefits and drawbacks related to the CPVT system. The research was developed within the National Relevant Research Programme (PRIN 2008) ‘‘Definition of innovative criteria for the environmental oriented design and production of Energy Using Products in the civil sector”.

L’industria, il sistema dei trasporti e l’edilizia sono i tre principali macro settori economici che più determinano un consumo di energia: In Italia, in particolare, ben il 30% dell’energia elettrica e il 40% di quella termica vengono impiegate nel settore civile d’utenza [1]. La necessità di ridurre i consumi energetici, determinata da sempre più restrittivi vincoli di natura ambientale e dal crescente costo dell’energia, gioca un ruolo importante nel modificare i canoni di progettazione e le modalità di manutenzione energetica degli edifici. Da ciò discende anche la crescente attenzione della comunità scientifica internazionale verso il concetto di Edificio ad Energia Netta Zero (EENZ), generalmente definito come un edificio che produce tutta l’energia primaria di cui necessita nell’arco di un anno solare [2]. La decisione del Consiglio dell’UE che precisa gli obiettivi della direttiva sul rendimento energetico degli edifici (EPBD), prescrive che entro la fine del 2020 tutte le nuove costruzioni debbano essere " a bilancio energetico netto o quasi nullo"[3]. Il concetto di Edificio ad Energia Netta Zero costituisce il tema di ricerca del Programma dell’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) SHC Task 40/ECBS Annex 52 “Towards Net Zero Energy Solar Buildings (NZEB)”. In questo lavoro il gruppo di ricerca del Dipartimento dell’Energia dell’Università degli Studi di Palermo insieme al Gruppo Loccioni, società di Building Automation, si pone l’obiettivo di valutare le performance energetiche dell’edificio scelto come caso studio italiano in seno alla Sub Task B del programma dell’IEA. È stato proposto come caso studio italiano l’edificio chiamato Leaf House (LH), sito in Angeli di Rosora (Ancona) di proprietà della società partner del progetto di ricerca prima indicato.

Si propone un nuovo metodo che consente di utilizzare l’immagine fotografica di ostacoli ombreggianti per valutarne l’effetto oscurante nei confronti della radiazione solare diretta incidente su di una superficie. Il metodo proposto è simile a quello che prevede l’impiego del diagramma cilindrico dei percorsi solari, calcolati in funzione dell’azimuth e dell’altezza solare, e la sovrapposizione su di esso del poligono raffigurante l’oggetto ostruente costruito in base alle coordinate cilindriche dei suoi punti più significativi. La nuova procedura prevede invece la sovrapposizione sulla fotografia del percorso solare opportunamente trasformato secondo le regole della prospettiva. E’ così possibile tracciare direttamente sulla foto la posizione assunta dal sole agli orari richiesti per qualunque giorno dell’anno e località, utilizzando a tale scopo la conoscenza di un numero estremamente limitato di dati, peraltro facilmente reperibili. Le porzioni del percorso intercettate dal contorno degli ostacoli rappresentati nell’immagine fotografica indicano le fasce orarie durante le quali il punto della superficie ricevente risulta ombreggiato. Viceversa i restanti tratti del percorso solare evidenziano la presenza della componente diretta radiazione. Sono presentati, inoltre, i risultati del confronto tra i dati calcolati e quelli sperimentali condotti presso il Dipartimento di Ricerche Energetiche e Ambientali (DREAM) di Palermo.

La diffusione commerciale dei dispositivi fotovoltaici presenta negli ultimi anni un trend di crescita significativa a livello internazionale. Numerose ricerche sono state svolte al fine di incrementare l’efficienza di conversione elettrica dei pannelli fotovoltaici e tra le soluzioni indagate è stato sperimentato l’impiego di materiali a cambiamento di fase (MCF) per ridurre i picchi di temperatura di funzionamento. Nel lavoro è stato sviluppato un algoritmo di calcolo in grado di fornire l’andamento temporale della temperatura di un pannello fotovoltaico accoppiato a materiale a cambiamento di fase (Sistema PV-MCF). La determinazione della distribuzione di temperature che interessano un sistema PV-MCF è stata affrontata con il metodo delle differenze finite in geometria monodimensionale. Sono state definite le equazioni di conservazione dell’energia per ogni punto nodale in cui è stato discretizzato il sistema fisico, differenziandole per i nodi “interni” e per i nodi “superficiali”. Le equazioni alle differenze finite sono state formulate esplicitamente rispetto alla variabile temporale e sono state codificate in un apposito software. Il confronto con alcune soluzioni analitiche largamente impiegate nella bibliografia di settore ha permesso di verificare la correttezza e la validità dell’approccio sviluppato.

Allo scopo di valutare la possibilità di sfruttare l’energia eolica anche in zone fortemente urbanizzate recentemente la Comunità Europea ha posto tra le sue priorità scientifiche la redazione di atlanti eolici a piccola scala. Al fine di fornire dati che possano condurre ad una corretta valutazione eolica di centri urbani, nel seguente lavoro vengono analizzate le caratteristiche del regime anemometrico dell'area urbana di Palermo, registrate da un rete di monitoraggio automatica afferente al Dipartimento di Ricerche Energetiche ed Ambientali (DREAM) e composta da quattro stazioni meteo. Dopo un esame statistico preliminare, in cui le serie temporali della velocità del vento sono state divise e analizzate per andamenti stagionali, sono state impiegate le distribuzioni di densità di probabilità (PDF) Weibull e Gamma per descrivere la distribuzione frequenziale della velocità del vento rilevata. Per ogni centralina e per ogni periodo temporale sono state calcolate le distribuzioni, i parametri di scala e di forma e la loro stima è stata effettuata utilizzando gli stimatori di massima verosimiglianza. La bontà di adattamento ai dati reali delle funzioni di probabilità così desunte è stata valutata da due classici test statistici: Kolmogorov-Smirnov e Anderson-Darling. Infatti una corretta valutazione dei fattori di scala e di forma può consentire una accurata analisi energetica ed economica della risorsa microeolica.

A new five-parameters model to describe the relation between the electric current and the voltage for a photovoltaic module is experimentally validated on the field, with variable conditions of operative temperature and solar irradiance. The electrical parameters of the one diode equivalent circuit are found by solving an equations system based on the data commonly issued by manufacturers in standard test conditions. To verify the capability of the new model to fit PV panel characteristics, the model was tested on two different panels comparing the results both with the data issued by manufacturers and with the results obtained using the five- parameters model already proposed by other Authors. The comparison shows that the new model is able to reproduce with very good precision the I-V curve issued by manufactures. Furthermore, the reliability of the proposed model was assessed performing an experimental validation connecting a PV panel to several different electrical resistances. The simultaneous measurement of the silicon temperature, air temperature, wind speed and direction, solar irradiance and voltage drop across the load, has permitted to verify a very good correspondence between the measured and the calculated data.

The paper presents an application of the Life-Cycle Assessment (LCA) to the planning and environmental management of an ‘‘eco-industrial cluster.’’ A feasibility study of industrial symbiosis in southern Italy is carried out, where interlinked companies share subproducts and scraps, services, structures, and plants to reduce the related environmental impact. In particular, the research focuses on new recycling solutions to create open recycling loops in which plastic subproducts and scraps are transferred to external production systems. The main environmental benefits are the reduction of resource depletion, air emissions, and landfilled wastes. The proposed strategies are also economically viable and they suggest cost abatement for the involved companies. This research shows the need for a multidisciplinary approach to data processing and to complexity managing of the investigated systems. In this context, life-cycle thinking is required to be promoted throughout the economy, as well to be as a part of all decisions on products and other criteria such as functionality, health, and safety. The Life-Cycle Assessment approach can be assumed as a methodology for influencing decision makers to make sustainable choices.

Lo sfruttamento intensivo della risorsa solare può contribuire sensibilmente alla riduzione delle emissioni di gas clima alteranti. La crescita e la diffusione di impianti solari dipendono anche dalla capacità dell'industria di costruire e mettere in commercio collettori solari di nuova concezione ad alta efficienza energetica. Il presente lavoro descrive la realizzazione e la messa a punto di un circuito di prove sperimentali, presso il Dipartimento di Ricerche Energetiche ed Ambientali dell'Università di Palermo, relativo ad un impianto solare costituito da collettori solari parabolici lineari a debole concentrazione caratterizzati dal fatto di riunire in un’unica tecnologia chiamata CPVT (Concentrating Photovoltaic and Thermal) un collettore solare termico ed un pannello fotovoltaico, riducendo allo stesso tempo i costi di produzione rispetto ai normali collettori. Al fine di verificare le prestazioni energetiche dei concentratori solari gli autori stanno realizzando un banco prova costituito da strumentazione ed apposito circuito idraulico atti a rilevare le grandezze energetiche pertinenti il sistema e contemporaneamente i parametri ambientali. Si misureranno infatti: l’intensità della radiazione solare globale, temperatura del fluido termo vettore in ingresso ed in uscita dai concentratori, temperatura del fluido all'ingresso e all'uscita del serbatoio di accumulo, portata massica del fluido termovettore, temperatura dell'aria ambiente, velocità e direzione del vento nelle vicinanze dei concentratori solari. Poiché non esistono normative vigenti per la caratterizzazione dell'efficienza dei concentratori solari di tipo CPVT si è pensato di adattare le norme UNI EN 12975-2 per i collettori solari alle nostre esigenze.