Ing. Pier Angelo Gualco A.I.C.A. – S.T. Piemonte - Liguria

Presentazione sul tema: "Ing. Pier Angelo Gualco A.I.C.A. – S.T. Piemonte - Liguria"— Transcript della presentazione:

1 Ing. Pier Angelo Gualco A.I.C.A. – S.T. Piemonte - Liguria
RECUPERO E RISPARMIO ENERGETICO

2 INTRODUZIONE L’energia ai giorni nostri permea tutto quello che ci circonda, molto più che in passato. La richiesta energetica è in costante aumento, come testimoniano i recenti black-out dell’estate ’05 causati da una incapacità di soddisfare i picchi di domanda. Oggigiorno le fonti da cui si trae energia sono di vari tipi, e possono essere classificate in 2 grandi categorie: Fossili Rinnovabili Le seconde sono le uniche che possono produrre energia con un inquinamento praticamente nullo, anche se sotto il profilo dei costi andrebbe fatta una disamina ben più mirata nei vari casi.

3 INTRODUZIONE Raffronto tra offerta di energia primaria nel Mondo ed in Italia (fonte International Energy Agency 2005) Nel Mondo In Italia

4 INTRODUZIONE Raffronto tra le tipologie di energia rinnovabile in Italia (Fonte ENEA)

5 INTRODUZIONE Si prevede che entro il 2030 le fonti rinnovabili arriveranno a coprire tra il 18% ed il 22% del fabbisogno energetico, con un aumento della potenza installata nei vari campi, con l’obiettivo di ridurre l’utilizzo dell’elettricità tramite un insieme di tecnologie informatiche per la gestione degli impianti, l’aumento dell’isolamento degli edifici, il passaggio a sistemi di riscaldamento centralizzati funzionanti con biocarburanti o biocombustibili. Per quanto riguarda anche gli scenari globali, occorre contrastare il ricorso ad energie a basso costo ma altamente inquinanti, quali l’impiego del carbone, che rischiano di aggravare il riscaldamento globale, imponendo limiti alle emissioni di CO2 e utilizzando politiche nazionali ed internazionali per opporsi all’impiego di detto combustibile.

6 INTRODUZIONE Per uscire dalla dipendenza dal petrolio, utilizzando le fonti rinnovabili e l’efficienza energetica, sono stati identificate le seguenti motivazioni: La riduzione dell’impatto sul clima; La sicurezza della fornitura di energia sul lungo periodo; L’incentivo di essere una nazione all’avanguardia; Il rafforzamento nella competizione economica internazionale; Lo sviluppo di risorse energetiche da biomasse per diminuire la dipendenza da fonti esterne.

7 INTRODUZIONE Una delle fonti più efficiente e veloce da installare nel nostro territorio è quella solare, affiancata alla generazione di energia attraverso biomasse derivanti sia da alcuni scarti industriali che da produzioni agricole apposite. Con l’emanazione dell’ultima finanziaria, il Governo sta incentivando la costruzione di impianti fotovoltaici ad uso domestico e soprattutto industriale (visto le elevate superfici utili di cui le imprese dispongono), i quali potrebbero funzionare ad elevate efficienze grazie all’ottimale incidenza dei raggi solari dell’Italia in generale (nonché della nostra zona).

8 INTRODUZIONE La presenza diffusa sul territorio di questi microgeneratori ridurrebbe il consumo di combustibili fossili nei periodi di maggior richiesta di elettricità, in quanto ogni impianto è interconnesso con la rete di distribuzione nazionale. Perciò nel momento in cui la corrente elettrica prodotta non venisse utilizzata in loco verrebbe automaticamente venduta alla rete di distribuzione nazionale e pagata dallo Stato attraverso finanziamenti in conto energia (quindi un tot di € per KW immesso in rete fisso per un periodo di tempo determinato).

9 LEGISLAZIONE E NORMATIVA

10 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Nel gennaio di quindici anni fa entrò in vigore la legge 10/91 contenente le “norme per l’attuazione del piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia”. Era un’ottima legge, e poneva l’Italia all’avanguardia, in Europa, riguardo al contenimento dei consumi energetici nell’ambiente costruito; introduceva, fra l’altro, la certificazione energetica degli edifici, i piani energetici comunali, l’obbligo delle fonti rinnovabili negli edifici pubblici. L’aspettativa era grande. Ci si accorse presto, però, che aveva due difetti che la resero lettera morta: era piena di articoli che recitavano “…entro 180 giorni sarà emanato..” questo o quello dei decreti attuativi che rendevano operativa la legge, e di fatto non erano previste sanzioni per chi la disattendeva.

11 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Fu così che si dovette aspettare più di due anni perché fosse dato alla luce il decreto attuativo DPR 412/93 che conteneva le “norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia”. Poi, in pratica, il nulla. Le speranze si riaccesero nel dicembre 2002, quando fu pubblicata la direttiva europea 2002/91/CE sul rendimento energetico nell’edilizia. Venivano concessi tre anni per adottarla (la scadenza era il 4 gennaio 2006), e rappresentava una grande opportunità per una svolta nella politica di contenimento dei consumi energetici negli edifici. L’aspetto forse più interessante era il fatto che non riguardava solo il riscaldamento, ma anche la produzione di acqua calda, l’illuminazione, la ventilazione e il condizionamento estivo.

12 LEGISLAZIONE NORMATIVA
La Certificazione energetica degli edifici, resa obbligatoria non solo per quelli nuovi ma anche per quelli esistenti, è finalizzata ad individuare norme più restrittive sulle caratteristiche dell’involucro, al fine di renderlo più performante dal punto di vista energetico. Il tutto è finalizzato al conseguimento di due obiettivi strategici: ridurre in modo decisivo il consumo energetico nel settore edilizio (non solo il nuovo ma anche l’esistente) creare delle opportunità, con un mercato di componenti e sistemi per l’efficienza energetica e per lo sfruttamento delle fonti rinnovabili in grado di affiancarsi con dignità agli altri settori dell’economia.

13 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Il Dlgs.192/2005 indubbiamente introduceva elementi nuovi rispetto alla legislazione precedente, ferma praticamente al 1991 con la legge 10, ma la prova su strada aveva dimostrato fin dall’inizio alcune incongruenze e perfino alcuni errori che rendevano di fatto inapplicabili alcune sue parti. I decreti attuativi avrebbero dovuto avere due scopi: completare il Dlgs.192/05 e modificarne alcuni punti introducendo gli auspicati correttivi, sviluppando l’elemento che aveva suscitato forti perplessità nel campo di applicazione della certificazione energetica degli edifici. In base al testo del D.lgs. 192/2005 con tutte le modifiche ed integrazioni introdotte dal D.lgs 311/2006 entrato in vigore dal , la certificazione energetica viene comunque applicata negli edifici esistenti con gradualità: dal 1 luglio 2007 per i passaggi di proprietà di interi edifici di grosse dimensioni, e al 1 luglio 2009 per le singole unità immobiliari.

14 LEGISLAZIONE NORMATIVA
In attesa dell’emanazione delle linee guida per la certificazione energetica, prevista entro la fine dell’anno, il decreto introduce un documento che anticipa la certificazione, l’attestato di qualificazione energetica, documento che però non viene rilasciano da un soggetto indipendente come previsto chiaramente dalla Direttiva 2002/91/CE ma dal Direttore dei lavori. Nel vecchio D.lgs192/2005, il solare termico era obbligatorio per gli edifici pubblici o a uso pubblico: veniva così ripresa, anche se con maggiore enfasi, una norma già presente nella legge 10/1991, ma quasi mai applicata. Nel D.lgs 311/2006, invece, il 50% dell’energia termica primaria necessaria per la produzione di acqua calda sanitaria deve essere prodotto con un impianto solare termico di qualità ed efficienza certificata, conformemente alla normativa europea.

15 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Nel caso di edifici di nuova costruzione, pubblici e privati, e di ristrutturazione degli stessi, è obbligatoria l’installazione di impianti fotovoltaici, che grazie alla semplificazione apportata, rendono l’iter burocratico per la realizzazione di un impianto fotovoltaico più snella. Il pacchetto di leggi e decreti che il nuovo Governo ha emanato e che trova riscontro principalmente nel D.lgs 192/2005 modificato dal D.lgs. 311/2006 fissa essenzialmente 2 tipi di obblighi: obbligo di certificazione energetica degli edifici obbligo di allegare agli atti della documentazione concernente la certificazione energetica (o l’attestato di qualificazione energetica). E’ sotto questa ottica che si sta sempre più sviluppando il concetto di CASA PASSIVA, che mira a ridurre al minimo le dispersioni di calore e a sfruttare tutti gli apporti dall’esterno, al fine di ridurre la dipendenza dalle normali fonti energetiche.

16 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Tali obblighi devono essere rispettati nei seguenti casi: nuove costruzioni di edifici realizzati in forza di permesso di costruire o denuncia di inizio attività richiesta o presentata dopo l’ 08/10/2005; interventi di ristrutturazione su edifici esistenti effettuati in forza di permesso di costruire o Denuncia di Inizio Attività richiesta o presentata dopo l’ 08/10/2005; L’applicazione degli obblighi previsti è TOTALE qualora l’intero edificio sia oggetto di intervento di ristrutturazione integrale. L’applicazione degli obblighi previsti è LIMITATA AL SOLO AMPLIAMENTO, qualora risulti un aumento della volumetria di entità superiore al 20% dell’esistente. L’applicazione è limitata al rispetto di SPECIFICI PARAMETRI E LIVELLI PRESTAZIONALI, nel caso di interventi non rientranti nelle due fattispecie sopra elencate, e nel caso di nuove installazioni o ristrutturazioni di impianti termici in edifici esistenti.

17 LEGISLAZIONE NORMATIVA
Tipologie di interventi e di atti Obblighi di certificazione e di allegazione a far data da: 02/02/2007 01/07/2007 01/07/2008 01/07/2009 Edifici di nuova costruzione, con pratiche edilizie presentate dopo il 08/10/2005 X Edifici esistenti al 08/10/2005, con superficie > 1000mq, per ristrutturazione integrale dell’involucro edilizio Edifici esistenti al 08/10/2005, con superficie > 1000mq, per demolizione e ricostruzione Edifici di nuova o vecchia costruzione con superficie > 1000mq, se l’atto di trasferimento oneroso riguarda l’intero immobile Edifici di nuova o vecchia costruzione con qualunque superficie, se l’atto di trasferimento oneroso riguarda l’intero immobile Edifici di nuova o vecchia costruzione con qualunque superficie, se l’atto di trasferimento oneroso riguarda singole unità immobiliari

18 A PROPOSITO DI ENERGIA Come fare per utilizzare al meglio l’energia?
USO RAZIONALE DELL’ENERGIA FONTI RINNOVABILI RISPARMIO ENERGETICO

19 FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA

20 Solare Termico Fotovoltaico Biomasse FONTI RINNOVABILI Teleriscaldamento Cogenerazione

21 FOTOVOLTAICO

22 FOTOVOLTAICO La tecnologia solare fotovoltaica si fonda sulla proprietà di alcuni materiali semiconduttori, come il silicio, di convertire l'energia delle radiazioni solari in corrente elettrica. L'elemento base di un impianto è la cosiddetta cella fotovoltaica. Quando la luce del Sole colpisce la cella, si crea una corrente elettrica continua, paragonabile a una debole pila. Più celle assemblate e collegate tra loro in serie formano un'unica struttura, il modulo fotovoltaico, elemento base del pannello fotovoltaico. Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie, costituiscono una stringa; più stringhe, collegate a loro volta, generalmente in parallelo, costituiscono un generatore fotovoltaico.

23 FOTOVOLTAICO Oltre al pannello fotovoltaico in sé, per realizzare un impianto di produzione di energia elettrica (grande o piccolo che sia) sono anche necessari i seguenti dispositivi: l' inverter, trasforma l'energia elettrica da corrente continua a corrente alternata rendendola idonea alle esigenze delle comuni apparecchiature elettriche (lampade, elettrodomestici, alimentatori, computer...); misuratori di energia, sono dispositivi che servono a controllare e contabilizzare la quantità di energia elettrica prodotta e scambiata con la rete.

24 FOTOVOLTAICO Gli impianti fotovoltaici possono essere:
Autonomi quando non sono integrati in una rete elettrica, quindi producono da soli la totalità della richiesta energetica (con o senza batterie di accumulo). Connessi alla rete che hanno la particolarità di lavorare in regime di interscambio con la rete elettrica locale. Negli impianti connessi alla rete quando la luce non c'è o non è sufficiente è la rete elettrica che garantisce l'approvvigionamento dell'energia elettrica necessaria, fungendo da batteria di capacità infinita. Se l'impianto solare produce più energia di quella richiesta dall'utenza, tale energia può essere immessa in rete. In questo caso si parla di "cessione delle eccedenze" all'azienda elettrica locale. E' importante sapere che l'incentivo statale in conto energia può essere richiesto solamente per impianti connessi alla rete.

25 SCHEMA IMPIANTI FOTOVOLTAICI AUTONOMI
FOTOVOLTAICO SCHEMA IMPIANTI FOTOVOLTAICI AUTONOMI

26 SCHEMA IMPIANTI FOTOVOLTAICI CONNESSI ALLA RETE
FOTOVOLTAICO SCHEMA IMPIANTI FOTOVOLTAICI CONNESSI ALLA RETE

27 FOTOVOLTAICO Per quanto riguarda l’installazione delle celle fotovoltaiche, sono attualmente impiegati due sistemi: Fissi quando sono posizionati in funzione del massimo irraggiamento, ma che presentano rendimenti ridotti nelle ore del mattino e in quelle serali, in quanto l’angolo di incidenza dei raggi solari non risulta ottimale per lo sfruttamento dell’energia. Con inseguitori solari che hanno la funzione di variare l’orientamento delle celle, in modo da aumentare il rendimento, sfruttando meglio l’incidenza dei raggi solari sui pannelli, e trasformando cosi una maggiore quantità di energia solare in energia elettrica.

28 FOTOVOLTAICO

29 FOTOVOLTAICO Una modalità ottimale di impiego, già diffusa in alcuni Paesi europei, è l'integrazione dei pannelli fotovoltaici in facciate e tetti degli edifici: questa soluzione permette di produrre energia e insieme garantire l'isolamento termico della costruzione.

30 FOTOVOLTAICO La potenza nominale di un impianto fotovoltaico si misura con la somma dei valori di potenza nominale di ciascun modulo fotovoltaico di cui è composto il suo campo, e l'unità di misura più usata è il chilowatt picco (simbolo: kWp). Negli impianti su terreno o tetto piano, infatti, è prassi comune distribuire geometricamente il campo su più file, opportunamente sollevate singolarmente verso il sole, in modo da massimizzare l'irraggiamento captato dai moduli. In entrambe le configurazioni di impianto, ad isola o connesso, l'unico componente disposto in esterno è il campo fotovoltaico, mentre regolatore, inverter e batteria sono tipicamente disposti internamente in locali tecnici predisposti.

31 SUDDIVISIONE DEGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI
FOTOVOLTAICO SUDDIVISIONE DEGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Piccoli impianti Potenza < 20 kWp Medi impianti Potenza Tra 20 e 50 kWp Grandi impianti Potenza > 50 kWp Questa classificazione è stata in parte dettata dalla stessa normativa italiana del Conto energia.

32 FOTOVOLTAICO Gli impianti per la produzione di energia elettrica mediante tecnologia fotovoltaica presentano diversi vantaggi, tra i quali i più significativi sono: assenza di qualsiasi tipo di emissioni inquinanti; risparmio dei combustibili fossili; estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 20 anni); costi di manutenzione ridotti al minimo; modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).

33 FOTOVOLTAICO BENEFICIO ECONOMICO Risparmio sulla bolletta
Incentivo statale erogato per 20 anni dal GSE In base all’energia Prodotta (Gestore Servizi Elettrici) Risparmio sulla bolletta elettrica in base alla Potenzialità da coprire per proprie utenze

34 FOTOVOLTAICO Il proprietario di un impianto fotovoltaico al quale sia stato concesso l' incentivo in conto energia ha la possibilità di recuperare il capitale speso per la realizzazione dell' impianto durante gli anni di funzionamento dello stesso. Queste caratteristiche rendono particolarmente interessante la scelta, per coprire il capitale necessario alla realizzazione di un impianto fotovoltaico, con un finanziamento bancario.

35 FOTOVOLTAICO I dati emersi a seguito dell’avvio del meccanismo di finanziamento del solare fotovoltaico in conto energia fanno emergere alcuni fatti evidenti: La maggior parte delle domande presentate, circa il 60%, si riferisce ad impianti di potenza inferiore a 20kW, evidenziando un forte interesse dei piccoli utenti verso questa tecnologia, il 40% si riferisce ad impianti con potenze tra 20 e 50 kW e solo l’2% è rivolta a grandi impianti con potenza superiore a 50kW. Si è evidenziato però che in termini di potenza e non di impianti, ben il 61% della potenza ammessa si riferisce a impianti fra 20 e 50 kW, il 26% si riferisce a impianti fra 50 e kW e solo il 13% a impianti fra 1 e 20 kW. Occorre precisare comunque che le domande ammesse, non rappresentano impianti realizzati, ma semplici “intenzioni” di realizzare detti impianti.

36 FOTOVOLTAICO Raffronto tra domande ammesse in termini di numero e di potenza cumulata Per numero Per potenza cumulata

37 FOTOVOLTAICO Infatti, il raffronto tra domande e impianti realizzati, porta ad evidenziare questa situazione: delle domande ammesse per la classe kW, hanno dato inizio ai lavori ben il 52% del totale, hanno finito i lavori il 13% e sono entrati in esercizio il 7%; delle domande ammesse per la classe kW, hanno dato inizio ai lavori solo il 3% del totale, hanno finito i lavori l’1% e sono entrati in esercizio l’1%; delle domande ammesse per la classe 50 – kW, hanno dato inizio ai lavori il 5% del totale, hanno finito i lavori il 2% e sono entrati in esercizio il 2%. A prescindere dai tempi tecnici e burocratici più brevi per la realizzazione degli impianti più piccoli (da 1 a 20 kW), dai dati emergono certamente alcune interessanti novità che evidenziano un sorprendente ribaltamento nei rapporti fra le diverse classi di potenza degli impianti realmente realizzati.

38 Raffronto tra impianti ammessi e impianti iniziati
FOTOVOLTAICO Raffronto tra impianti ammessi e impianti iniziati Ammessi Iniziati

39 SOLARE TERMICO

40 SOLARE TERMICO Il solare termico è una tecnologia usata ormai da decenni per la produzione dell'acqua calda sanitaria e per uso riscaldamento, per essiccazione, sterilizzazione, dissalazione e cottura cibi. Applicazioni di questo tipo sono testimoniate fin dal Inizialmente trovarono ampio spazio le tecnologie ad alta temperatura per la produzione di vapore (concentratori parabolici), che non si affermarono, nonostante continue riduzioni dei costi, a causa delle espansioni successive dei combustibili fossili (carbone prima, petrolio poi). Lo sfruttamento dell’energia del sole mediante collettori termici solari costituisce una tra le tecniche di riscaldamento di un fluido, l’acqua, alternative all’uso dei combustibili fossili. Attualmente la tecnologia dei collettori solari è pienamente sviluppata e, per una realtà industriale che deve affrontare costi energetici in continua crescita, costituisce una possibile soluzione a supporto del fabbisogno energetico a integrazione degli impianti di generazione di acqua calda di processo richiedendo investimenti economicamente giustificati.

41 SOLARE TERMICO Il recupero di energia mediante l’impiego di collettori solari dipende, innanzi tutto, dalla disponibilità complessiva di energia solare, che in Italia corrisponde a un irraggiamento medio annuo compreso tra e kWh/mq, equivalente al contenuto energetico di circa litri di gasolio o di metri cubi di metano. Comunemente un impianto solare, a seconda del collettore impiegato, delle dimensioni e del posizionamento, consente di trasformare in calore fino al 75% dell’irraggiamento globale, dato dalla somma di quello diretto e di quello diffuso. In Italia un impianto a collettori solari fornisce il massimo rendimento, ovviamente nei mesi centrali dell’anno, con i collettori orientati verso sud e inclinati di 30° rispetto al piano orizzontale.

42 SOLARE TERMICO La curva caratteristica di rendimento del collettore è funzione del rendimento ottico (per effetto della riflessione del vetro di copertura l’irraggiamento solare non viene totalmente assorbito) e della cessione di calore per irraggiamento e convezione. Poiché l’impiego dell’energia solare termica non solo migliora il rendimento dell’impianto di produzione di calore per i processi industriali ma permette anche un significativo risparmio energetico, sono state sviluppate nuove applicazioni destinate ai processi produttivi industriali nell’ottica del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni inquinanti. L’impiego dei sistemi solari termici per i processi industriali a bassa e media temperatura costituisce una considerevole integrazione al fabbisogno di calore con conseguente interessante riduzione dei costi di gestione.

43 UTILIZZO ENERGIA SOLARE TERMICA
SOLARE TERMICO UTILIZZO ENERGIA SOLARE TERMICA Collettori Piani Per riscaldamento acqua Collettori piani Ad aria Concentratori Per calore Di processo

44 SOLARE TERMICO Il dispositivo base, "il collettore solare“, è costituito da un corpo nero assorbente entro il quale può scorrere un fluido (con la funzione di captare l'energia irradiata dal sole attraverso la superficie scura e trasferirla sotto forma di energia termica al fluido) e una copertura selettiva trasparente sulla parte esposta al sole (con la funzione di limitare le dispersioni per irraggiamento verso l'ambiente esterno), tutto racchiuso in un un contenitore opportunamente isolato sulle pareti laterali e sulla parete opposta a quella di ricezione della radiazione I Collettori Solari vengono connessi tra loro in serie e parallelo in modo da riuscire a produrre consistenti quantità di acqua calda con temperatura crescente a partire da 50°C.

45 IMPIANTO SOLARE TERMICO
In un impianto solare termico le principali componenti sono: il pannello solare vero e proprio, generalmente posizionato sulle coperture dei fabbricati; il serbatoio di accumulo dell'acqua calda, di dimensione adeguata al fabbisogno dell’utenza; una pompa per la circolazione dell'acqua e una centralina elettronica (nei sistemi a a circolazione forzata); i collegamenti idraulici ed elettrici per il funzionamento dell’impianto stesso; un eventuale generatore termico tradizionale di supporto e/o integrazione.

46 IMPIANTO SOLARE TERMICO
SCHEMA DI UN IMPIANTO SOLARE TERMICO

47 COGENERAZIONE

48 COGENERAZIONE La cogenerazione è la produzione combinata di elettricità e calore. Dal punto di vista del rendimento energetico in un impianto convenzionale di produzione di energia elettrica risulta che circa il: • 35% dell'energia si trasforma in energia di tipo elettrico; • 65% viene disperso sotto forma di calore. Nell'impianto di cogenerazione il calore prodotto dalla combustione viene recuperato per produrre calore impiegato poi in altri usi. La cogenerazione consente di raggiunge una efficienza superiore all’ 80% e una diminuzione delle emissioni della CO2.

49 COGENERAZIONE Gli impianti di cogenerazione trovano applicazione anche all’interno di complessi industriali. Gli impianti consentono di aumentare l’efficienza di utilizzo delle fonti energetiche, raggiungendo un rendimento termo-elettrico complessivo vicino all’80%. L’impiego di impianti di cogenerazione è una componente chiave delle strategie energetiche nazionali e non per ridurre l’inquinamento atmosferico ed il riscaldamento del globo terrestre. La cogenerazione consiste nella produzione simultanea di energia elettrica e termica: il vantaggio essenziale consiste nel fatto che il consumo totale di energia primaria, necessaria per la produzione congiunta di energia elettrica e termica, è inferiore a quello necessario per la produzione dello stesso ammontare energetico con processi di trasformazione separati, mediante centrali elettriche tradizionali e/o caldaie.

50 RENDIMENTI ENERGETICI SISTEMI TRADIZIONALI
COGENERAZIONE RENDIMENTI ENERGETICI SISTEMI TRADIZIONALI

51 RENDIMENTI ENERGETICI COGENERAZIONE

52 COGENERAZIONE In una centrale elettrica tradizionale solo una quota dell’energia primaria del combustibile è convertita in energia elettrica, ed il resto viene perso come calore, ad un basso livello termico dissipato nell’ambiente. Con la cogenerazione distribuita si hanno inoltre minori perdite di trasmissione e di distribuzione, evitando così la costruzione di grandi centrali ad elevato impatto ambientale e rafforzando peraltro il sistema elettrico nazionale e limitando i danni conseguenti ad eventuali black-out, i quali possono causare ingenti perdite economiche ai cicli produttivi industriali. Grazie ai progressi significativi che la tecnologia correlata agli impianti ha fatto nel corso degli ultimi anni, la cogenerazione a livello europeo è riconosciuta come una delle “migliori tecniche disponibili”.

53 COGENERAZIONE Inoltre, è possibile, mediante l’inserimento di un gruppo assorbitore, utilizzare l’energia termica prodotta dall’impianto di cogenerazione per ottenere acqua refrigerata. In questo caso l’impianto è definito di “trigenerazione” in quanto da un’unica fonte (ed un unico impianto) si ottengono tre forme di energia: elettrica, termica e frigorifera. In questo modo si soddisfano le richieste interne di un’impresa, sia migliorando la qualità della vita nel posto di lavoro, che diminuendo costi economici ed ambientali gravanti sulla collettività e di conseguenza sull’impresa stessa a causa di un potere d’acquisto diminuito dei consumatori a seguito di una maggiore pressione fiscale. Oltre ai lati positivi sovraesposti, la cogenerazione presenta molti altri vantaggi:

54 COGENERAZIONE Eliminazione della caldaia e dei conseguenti costi di gestione, manutenzione ed ammortamento. Garanzia di continuità del servizio perché il calore è prodotto in cogenerazione in centrale termoelettrica. Garanzia di sicurezza contro rischi di esplosione ed incendio perché non si distribuisce combustibile bensì acqua calda. Eliminazione dei vincoli, derivanti da motivi di sicurezza, imposti per legge alle centrali termiche tradizionali.

55 TIPOLOGIE DEI SISTEMI DI COGENERAZIONE
motori alternativi, a ciclo Otto o Diesel, da cui viene recuperato il calore del circuito di raffreddamento del motore e dell’olio a bassa temperatura (da 50° a 90° C) e quello dei gas di scarico ad alta temperatura (circa °C);

56 TIPOLOGIE DEI SISTEMI DI COGENERAZIONE
turbine a gas, in cui i gas, prodotti dalla combustione di aria compressa e gas naturale, si espandono in una turbina a gas (turbogas) la cui rotazione aziona un alternatore per la produzione di energia elettrica. Il calore elevato dei volumi di gas di scarico viene recuperato e utilizzato mediante scambiatori di calore per produrre acqua calda.

57 TELERISCALDAMENTO

58 TELERISCALDAMENTO Il teleriscaldamento è un mezzo semplice, pulito, economico e sicuro per riscaldare un insieme di immobili localizzati in una data area. Teleriscaldamento vuol dire trasporto a distanza di calore ad uso riscaldamento e acqua calda sanitaria. Il calore, recuperato dai fumi di scarico della turbina a gas sotto forma di acqua calda, è trasportato attraverso tubazioni interrate fino ad uno scambiatore di calore situato presso l'utente; l'utente paga il riscaldamento a contatore in base al consumo effettuato, come per l'energia elettrica, l'acqua e il gas. Il teleriscaldamento è adatto sia per fabbricati di nuova costruzione sia per quelli esistenti. In questo secondo caso è sufficiente sostituire la caldaia con uno scambiatore di calore allacciato alla rete di teleriscaldamento, senza dover effettuare modifiche al preesistente impianto interno di riscaldamento.

59 TELERISCALDAMENTO Come illustrato in precedenza nella cogenerazione oltre all’energia elettrica viene prodotta contemporaneamente energia termica che può esser impiegata per produrre acqua calda per uso civile trasportata agli utenti mediante una rete di tubazioni detta rete di Teleriscaldamento. Nei caso di cogenerazione abbinata a teleriscaldamento la produzione combinata di energia elettrica e termica consente di ottimizzare i costi di esercizio e ridurre drasticamente la quantità di emissioni nocive nell’atmosfera. Negli impianti degli utenti al posto della caldaia (autonoma o centralizzata) viene inserito uno scambiatore di calore allacciato alla rete di teleriscaldamento, con appositi sistemi di contabilizzazione. L’utente pertanto paga il calore in base al consumo effettuato, così come accade per l'energia elettrica, l'acqua o il gas.

60 SISTEMA COGENERAZIONE / TELERISCALDAMENTO

61 Particolare di posa delle tubazioni per teleriscaldamento

62 Ipotesi di sviluppo della rete

63 Ipotesi di sviluppo della rete
L’ipotesi proposta prevede la realizzazione di una rete principale di distribuzione ad anello chiuso, che si snoda per una lunghezza ipotetica di circa 4 km nel centro cittadino. Da questo anello saranno derivati i molteplici stacchi necessari per alimentare le sottostazioni di scambio termico per l’allacciamento degli impianti termici esistenti nei fabbricati che intenderanno usufruire di questo servizio. La rete sarà costituita da una coppia di tubazioni (di mandata e ritorno), corredate di tutte quelle apparecchiature, valvole di intercettazione, sfiati e drenaggi necessari per ottimizzarne la gestione. La distribuzione del calore alle utenze finali avverrà tramite l’installazione di una sottocentrale di scambio termico, costituita essenzialmente da uno scambiatore di calore idoneo alla volumetria da riscaldare e alla destinazione d’uso dell’edificio, e dalle apparecchiature di regolazione e controllo e contabilizzazione.

64 Ipotesi di sviluppo della rete
Per quanto riguarda i combustibili, il gas potrà essere utilizzato per una quota parte, ma prevedendo anche l’impiego di fonti alternative quali ad esempio le biomasse, che consentono di incidere positivamente sull’impatto ambientale e sul ritorno economico dell’operazione. Al fine di massimizzare il rendimento, si è previsto un funzionamento continuativo del cogeneratore nell’arco delle 24 ore, abbinando un serbatoio d’accumulo dell’acqua calda prodotta in eccesso durante il periodo notturno di spegnimento degli impianti utilizzatori, con la funzione di sopperire ai consumi di punta giornalieri. In aggiunta sono previsti generatori di calore a combustibili alternativi, da utilizzarsi in caso di emergenza o comunque a compensazione anch’essi dei picchi di richiesta di energia termica da parte delle utenze.

65 Ipotesi di sviluppo della rete
Volumetria da riscaldare circa 1’100’000 mc Energia totale da produrre circa 48‘000'000 kwh Potenza termica necessaria circa 19’000 kw Potenzialità termica recuperata dai cogeneratori circa 30% Potenza termica delle caldaie circa 70% Potenza elettrica prodotta dai cogeneratori circa 5’500 kw

66 Ipotesi di sviluppo della rete
A completamento della centrale risulta essenziale per il corretto funzionamento dell’impianto l’installazione dei seguenti sistemi: Il sistema di accumulo dell’acqua calda prodotta, costituito da due serbatoi coibentati aventi ciascuno idonea capacità; il sistema di pompaggio per la circolazione del fluido termovettore all’interno della rete di teleriscaldamento, dotato di pompe ad alta efficienza e controllate tramite inverter; il sistema di smaltimento del calore prodotto dai cogeneratori ma non recuperabile all’interno della rete di teleriscaldamento; - il sistema di trasformazione elettrica per adattare la tensione prodotta a quella delle linee di distribuzione da asservire.

67 BIOMASSE

68 BIOMASSE La valorizzazione energetica delle biomasse rimane uno dei punti di riferimento per individuare un percorso, che veda nella riduzione delle emissioni dei vari gas ad effetto serra, la strategia vincente. Risulta infatti, grazie al bilancio tra l’energia prodotta attraverso le biomasse e l’assorbimento del carbonio atmosferico e l’emissione di anidride carbonica dall’uso delle biomasse a fini energetici, possibile considerare quali fonti rinnovabili le biomasse stesse. Pensando di individuare fra i vari obiettivi la tutela del territorio, si può ragionevolmente pensare di inserire l’impiego delle biomasse come una possibile prospettiva sia sul piano energetico che su quello della riduzione delle emissioni.

69 BIOMASSE Se poi, non meno importante, si pensa di individuare un obiettivo sociale nella logica strategia delle biomasse con occasioni interessanti di attività socialmente utili, credo sia quanto mai importante esplorare e intensificare detto settore che sembra dare coinvolgimento anche di giovani. Al fine però di definire programmi e progetti efficaci, risulta importante e necessario conoscere lo stato dell’arte effettivo del mercato, che seppur in fase di sviluppo è ancora poco noto, cercando di sgombrare il campo dai pregiudizi e/o barriere che ostacolano l’uso delle biomasse. Si può pensare che la piena e corretta valorizzazione delle biomasse, come recita il rapporto 2003 dell’”ITABIA” (Italian Biomass Association): “ … … sul nostro territorio darà i suoi migliori frutti se tutti gli attori coinvolti nel processo, a livello nazionale, regionale e locale si muoveranno in maniera sinergica col fine comune di affrontare la problematica dello sviluppo delle biomasse … …”

70 BIOMASSE Le biomasse avranno sicuramente un ruolo importante nella lotta ai cambiamenti climatici e daranno un notevole contributo allo sviluppo delle energie rinnovabili. Perché questo avvenga nel modo più sostenibile possibile, esiste la necessità di assicurare il mantenimento della biodiversità, in quanto l’utilizzo della biomassa potrebbe aumentare la pressione sugli ecosistemi. In altre parole, una ottimizzazione di tutti i processi legati all’utilizzo della biomassa, potrà contribuire alla riduzione dei gas serra.

71 BIOMASSE I principali impieghi delle biomasse a fini energetici sono la produzione di energia (bioenergia) e la sintesi di carburanti (biocarburanti). Le biomasse utilizzate provengono di solito da apposite coltivazioni o da colture oleaginose. Possono anche essere costituite da scarti di attività agricole e/o industriali, come la legna da ardere, i residui agricoli e forestali, gli scarti dell'industria agroalimentare, i reflui degli allevamenti e i rifiuti urbani. L'uso di questi materiali come fonti energetiche consente allo stesso tempo di eliminare i rifiuti delle attività umane e di produrre energia elettrica, riducendo la dipendenza dalle fonti di natura fossile, come il petrolio.

72 BIOMASSE Altri indiscutibili vantaggi delle biomasse sono la loro abbondanza, la facile reperibilità, il basso costo, la rinnovabilità. Dal punto di vista ambientale, non contribuiscono all'effetto serra, hanno basso tenore di zolfo e, quindi, non contribuiscono alla produzione di piogge acide. Inoltre, la fine del loro ciclo costituisce un potenziale fertilizzante. I processi di conversione in energia delle biomasse possono essere ricondotti a due grandi categorie: processi termochimici e processi biochimici.

73 BIOMASSE I processi termochimici si fondano sull'azione del calore, che permette le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia in energia. Le biomasse impiegate per i processi di conversione termochimica sono la legna e tutti i suoi derivati, i più comuni sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico e gli scarti di lavorazione. I processi di conversione biochimica permettono, invece, di ricavare energia per reazione chimica dovuta al contributo di enzimi, funghi e micro-organismi, che si formano nella biomassa in particolari condizioni. Le biomasse più idonee per questo processo sono le colture acquatiche, alcuni sottoprodotti colturali, i reflui zootecnici, alcuni scarti di lavorazione e alcune tipologie di reflui urbani e industriali.

74 (digestione anaerobica,
BIOMASSE BIOMASSA Molto Carbonio (C) Poca Acqua (H2O) Molto Azoto (N) Molta Acqua (H2O) Alcune specie vegetali Utilizzo Diretto (combustione) Pirolisi Processo di Trasformazione (digestione anaerobica, Fermentazione, Processo di Trasformazione Energia Termica Energia Elettrica Biogas (65%metano 35% CO2) Biocombustibili

75 Biomassa SECCA Biomassa UMIDA

76 BIOMASSE Concentrazione territoriale (t/ha) Biomassa
Stima di produzione Biomasse Biomassa Concentrazione territoriale (t/ha) Coltivazioni apposite oleagginose (colza, girasole ecc) 1 t di olio / ha / anno Coltivazioni apposite ligneo-cellulosiche (mais, canna, ecc) 3-15 t / ha / anno Scarti da colture erbacee (mais, riso, grano ecc) 2-5 t / ha / anno Materiale legnoso derivante da potature 1 – 4 t / ha / anno Produzione dalle siepi e filari 2 -3 t / 100mt / anno

77 RISPARMIO ENERGETICO

78 RISPARMIO ENERGETICO L’efficienza energetica rappresenta la principale ricetta per rispondere alla doppia sfida posta oggi al settore energetico mondiale: ridurre la dipendenza da combustibili fossili e abbattere conseguentemente l’impatto ambientale del settore energetico. Il piano d’azione recentemente presentato dalla Commissione Europea indica in ambito UE l’obiettivo di riduzione al 2020 del 20% dei consumi energetici attuali; si stima che una analoga percentuale di riduzione possa essere l’obiettivo per l’Italia. Applicare tra il 2007 ed il 2020 soltanto le misure ad oggi economicamente convenienti consentirebbe di attuare un risparmio energetico pari ad 83 TWh/anno nel 2020. Come riportato nel diagramma seguente, si nota come circa l’80% di settori di applicazione sia concentrato nell’industria e nel terziario, che pertanto rappresentano i soggetti da sensibilizzare maggiormente in questa razionalizzazione dei consumi energetici.

79 DISTRIBUZIONE DEL POTENZIALE ECONOMICAMENTE CONVENIENTE
RISPARMIO ENERGETICO DISTRIBUZIONE DEL POTENZIALE ECONOMICAMENTE CONVENIENTE

80 RISPARMIO ENERGETICO EFFICIENZA ENERGETICA
produrre gli stessi prodotti e servizi con meno energia minor impatto sull’ambiente minori costi (per le aziende e per il sistema Italia)

81 RISPARMIO ENERGETICO Le tecnologie rilevanti ai fini dell’efficienza energetica individuate ad ora sono: GENERAZIONE DI ENERGIA ELETTRICA COGENERAZIONE/TRIGENERAZIONE CLIMATIZZAZIONE COIBENTAZIONE E/O ALTRI INTERVENTI EDILI MOTORI ELETTRICI/INVERTERS SISTEMI DI PROPULSIONE RIFASAMENTO ILLUMINAZIONE ELETTRODOMESTICI ICT/AUTOMAZIONE (BUILDING AUTOMATION)

82 RISPARMIO ENERGETICO Alcune Applicazioni con Particolari Ritorni per il Settore Industriale COGENERAZIONE / TRIGENERAZIONE EDIFICI INDUSTRIALI / UFFICI Coibentazione Riscaldamento / Condizionamento Illuminazione MOTORI ED INVERTERS RIFASAMENTO

83 RISPARMIO ENERGETICO Motori elettrici asincroni trifase in BT
Una possibilità di contribuire al risparmio energetico è l’impiego di motori ad alta efficienza sia nel caso di nuove installazioni che nel caso di sostituzione di motori esistenti, che in virtù del maggiore rendimento consentono di ridurre i consumi elettrici in maniera proporzionale alle ore di funzionamento. Questo consente inoltre di ammortizzare in breve tempo i costi di acquisto di detti motori, in quanto come si vede nel grafico, il costo d’acquisto del motore stesso rappresenta solamente una minima parte rapportata al consumo di energia elettrica durante il periodo di vita del motore stesso. I motori ad alta efficienza sono suddivisi in due classi, denominate eff1 (la migliore) ed eff2, per le quali sono stabiliti i rendimenti minimi che devono assicurare.

84 RISPARMIO ENERGETICO

85 EFFICIENZA DEI MOTORI ELETTRICI IN FUNZIONE DELLA POTENZA
RISPARMIO ENERGETICO EFFICIENZA DEI MOTORI ELETTRICI IN FUNZIONE DELLA POTENZA

86 RISPARMIO ENERGETICO Il programma valutato dalla Commissione Europea (CE) permette di aiutare le aziende a risparmiare energia elettrica nel campo degli azionamenti eletrici per tutti quelli che si adopereranno per attuare un piano di efficienza energetica sostenibile.

87 RISPARMIO ENERGETICO RIFASAMENTO
Oggi in Italia se si consuma energia reattiva Q per più del 50% dell’energia attiva P consumata si paga una penale al distributore per il disturbo provocato alla rete e le perdite generate. Parecchie aziende pagano, ed a volte senza saperlo, salate penali in bolletta per il reattivo consumato. Con l’installazione di condensatori di rifasamento si ha in moltissimo casi un ritorno a breve. Diffondere maggiore conoscenza sui dati tecnici relativi al rifasamento, i costi e i benefici economici che ne derivano e i relativi tempi di ritorno dell’investimento, favorisce comunque un effettivo risparmio energetico.