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Corso « Clean Energy Project Analysis » Stato delle tecnologie energetiche pulite © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005. Casa con sistema.

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1 Corso « Clean Energy Project Analysis » Stato delle tecnologie energetiche pulite © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Casa con sistema solare passivo Foto: McFadden, Pam DOE/NREL Foto: Nordex Gmbh Impianto eolico

2 Produzione energia elettrica con residui legnosi Obiettivo Aumentare la conoscenza in merito allefficienza energetica e alle tecnologie energetiche rinnovabili Aumentare la conoscenza in merito allefficienza energetica e alle tecnologie energetiche rinnovabili Mercati Applicazioni tipiche Energia solare FV e termica © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Foto: Warren Gretz, NREL PIX Foto: Vadim Belotserkovsky

3 Definizioni Efficienza energetica Usare meno risorse energetiche soddisfando la stessa domanda energetica Energia rinnovabile Usare risorse naturali rinnovabili per soddisfare la domanda energetica Casa con sistema solare passivo Foto: Jerry Shaw © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Tecnologie energetiche Pulite ConvenzionaleEfficiente Domanda di energia Efficiente & Rinnovabile

4 Ragioni per lutilizzo di energie pulite Ambientali Ambientali Cambiamento climatico Inquinamento locale Economiche Economiche Minori costi gestionali Diminuzione combustibili fossili Sociali Sociali Più occupazione Minore utilizzo di denaro pubblico Aumento della domana energetica (x3 entro il 2050) Energia eolica: costi energia Anni Fonte: National Laboratory Directors per il Ministero dellEnergia USA (1997) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Costi energia (US¢/kWh)

5 Caratteristiche comuni delle tecnologie energetiche pulite Rispetto alle tecnologie convenzionali: Rispetto alle tecnologie convenzionali: Costo iniziale generalmente più elevato Costi di gestione più bassi Ecologicamente più pulite Spesso più economiche rispetto alla vita dellimpianto © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

6 Costi totali di un sistema che genera o che consuma energia Costo totale Costo totale + Costi annuali combustibile e O&M + Maggiori costi di revisione generale + Costi di decomissioning + Costi di finanziamento + ecc. costo dacquisto =costo dacquisto © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

7 Tecnologie rinnovabili per la produzione di energia elettrica © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

8 Tecnologie ed applicazioni eoliche Necessitano di vento buono Necessitano di vento buono (>4 m/s a 10 m) Aree costiere, creste, pianure Applicazioni: Applicazioni: Rete isolata In parallelo Southwest Windpower, NREL PIXPhil Owens, Nunavut PowerWarren Gretz, NREL PIX © Minister of Natural Resources Canada 2001 – In isola Vento Pala del rotore Torre Altezza Gondola con trasmissione e generatore

9 Mercato energia eolica © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Installazione annuale mondiale turbine eoliche MW Potenza installata nel mondo (2003): MW (~20,6 milioni di case rif. a kWh/casa/anno e 30% capacity factor) Germania: MW Spagna: MW USA: MW Danimarca: MW MW entro il 2007 (previsione) Fonte: Associazione danese costruttori turbine eoliche, BTM Consult, Associazione mondiale energia eolica, Renewable Energy World

10 Piccole applicazioni e tecnologie idroelettriche Tipi progetto: Tipi progetto: Serbatoi Fiumi Applicazioni: Applicazioni: In parallelo Rete isolata In isola Turbina Francis © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Diga Spillamento Bacino Condotta Forzata Linea Elettrica Generatore Turbina Diffusore Centrale Corrente COMPONENTI IMPIANTO IDROELETTRICO

11 Mercato del piccolo idroelettrico 19% dellenergia elettrica utilizzata nel mondo è generata da grandi e piccole centrali idroelettriche 19% dellenergia elettrica utilizzata nel mondo è generata da grandi e piccole centrali idroelettriche Mondo: Mondo: MW già sviluppati (taglia impianti < 10 MW) Previsioni: da a MW entro il 2020 Cina: Cina: MW esistenti (taglia imp.< 25 MW) MW sviluppati Ulteriori MW econom. fattibili Europa: Europa: MW sviluppati Ulteriori MW econom. fattibili Canada: Canada: MW già sviluppati Ulteriori MW economicamente fattibili Fonte: ABB, Renewable Energy World e International Small Hydro Atlas Piccolo impianto idroelettrico © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

12 Applicazioni e tecnologie fotovoltaiche (FV) Foto: Tsuo, Simon DOE/NREL Foto: Strong, Steven DOE/NREL Sistema FV domestico Sistema di pompaggio FV Sistema FV ad integrazione arch. © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Campo Fotovoltaico Inverter FV Batteria Elettricità Impianto FV centralizzato Contatore Energia distribuita Rete Elettrica

13 Il mercato del fotovoltaico © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Installazioni fotovoltaiche annuali nel mondo MW p Potenza installata nel mondo (2003): MW p (~1,2 milioni di case. Dato riferito a kWh/casa/anno) 32% di incremento nelle spedizioni nel 2003 Fonte: PV News

14 Cogenerazione Produzione simultanea di due o più tipi di energia da una singola fonte energetica (anche detta: cogenerazione) Produzione simultanea di due o più tipi di energia da una singola fonte energetica (anche detta: cogenerazione) © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Combustibile 100 unità Macchina produzione energia Caldaia Recupero Generatore Calore + gas di scarico 70 unità Gas di scarico 15 unità Calore 55 unità Energia elett. 30 unità Carichi Termici Carichi Elettrici Efficienza recupero termico (55/70) = 78,6% Efficienza totale ((30+55)/100) = 85,0%

15 Cogenerazione Applicazioni, combustibili, tecnologie © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Foto: Gaz Metropolitan Foto: Rolls-Royce plc Motore endotermico per produzione energia Applicazioni moltepliciVari combustibili utilizzabili Varie tecnologie disponibili Foto: Gretz, Warren DOE/NREL Biomassa per cogenerazione Photo Credit: Gaz Metropolitan Ciclo produzione biogas dadiscarica Captazione biogas Filtro Compressore Raffred. Vapore Processo Energia elettrica Torcia

16 Cogenerazione Applicazioni © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Edifici singoli Edifici singoli Commercio e industria Commercio e industria Edifici multipli Edifici multipli Teleriscaldamento (es. comunità) Teleriscaldamento (es. comunità) Processi industriali Processi industriali Cogenerazione per teleriscaldamento, Svezia Foto: Urban Ziegler, NRCan Microturbina in una serra Foto: Urban Ziegler, NRCan Cogen. Municipio di Kitchener

17 Cogenerazione Combustibili © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Rinnovabili Rinnovabili Residui legnosi Gas da discarica Biogas Bioprodotti agricoli Bagasse Colture appositamente coltivate, ecc. Fossili Fossili Gas naturale Gasolio Carbone, ecc. Energia geotermica Energia geotermica Idrogeno Idrogeno Foto: Joel Renner, DOE/ NREL PIX Geyser geotermico Foto: Warren Gretz, DOE/NREL Biomassa per cogenerazione

18 Cogenerazione Apparecchiature e tecnologie © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Unità frigorifere Unità frigorifere Chiller a compressione Chiller ad assorbimento Pompe di calore, ecc. Unità produzione energia Unità produzione energia Turbogas Turbogas ciclo combinato Turbina vapore Motore endotermico Cella a combustibile, ecc. Unità termiche Unità termiche Caldaia / Forno / Riscaldatore Recupero calore a perdere Pompa di calore, ecc. Foto: Rolls-Royce plc Turbogas Foto: Urban Ziegler, NRCan Gruppo frigorifero

19 Cogenerazione Il mercato © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Crescita prevista: 10 GW/anno 247 GW Mondo Cogen. per sostituzione impianti a carbone 0,5 GW Sud Africa Magg. alimentazione a bagasse per zuccherifici 4,1 GW India Energia distribuita associata ad installaz. isolate 2,8 GW Brasile Forti incentivi per le rinnovabili 4,9 GW G.B. In aumento la cogenerazione municipale 11 GW Germania 30% dellelettricità prodotta con cogenerazione 65 GW Russia Cogeneraz. maggiormente alimentata a carbone 32 GW Cina Rapida crescita, grazie al supporto politico 67 GW USA Principalmente cartiere e industrie petrolifere 12 GW Canada CommentiPotenzaRegione Fonte: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE

20 Energia rinnovabile Tecnologie per riscaldamento e reffreddamento © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

21 Riscaldamento a biomassa Tecnologie ed applicazioni Cippato legnoso Impianto di riscaldamento Edifici singoli e/o teleriscaldamento Foto: Wiseloger, Art DOE/NREL Foto: Oujé-Bougoumou Cree Nation © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Combustione controllata di legno, scarti agricoli, RSU ecc. per generare calore Combustione controllata di legno, scarti agricoli, RSU ecc. per generare calore

22 Mondo: Mondo: La combustione di biomassa costituisce l11% dellenergia primaria totale (EPT) del mondo Oltre 20 GW t di impianti di riscaldamento controllati Paesi in via di sviluppo: Paesi in via di sviluppo: Per cucinare e riscaldare Non sempre sostenibile Africa: 50% dellEPT India: 39% dellEPT Cina: 19% dellEPT Paesi industrializzati: Paesi industrializzati: Riscaldamento, energia elettrica, forni a legna Finlandia: 19% dellETP Svezia: 16% dellETP Austria: 9% dellETP Danimarca: 8% dellETP Canada: 4% dellETP USA: 68% di tutte le rinnovabili Mercato del riscaldamento a biomassa © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Fonte: Ingwald Obernberger con dati dalla Camera di Commercio Agricoltura e Foreste, Austria meridionale Foto: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST Camera di combustione Fonte: Statistiche IEA – Renewables Information 2003, Renewable Energy World 02/ Nuove installazioni di piccola taglia (<100 kW) a biomassa Impianti riscald. in Austria

23 Riscaldamento solare dellaria Tecnologie ed applicazioni Collettori senza vetro per preriscaldamento aria Collettori senza vetro per preriscaldamento aria Laria calda viene riscaldata attraversando piccoli fori nella piastra metallica assorbente (Solarwall TM ) Laria calda viene riscaldata attraversando piccoli fori nella piastra metallica assorbente (Solarwall TM ) Un ventilatore fa circolare laria riscaldata dentro ledificio Un ventilatore fa circolare laria riscaldata dentro ledificio © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Diffusore murale Ventilatore Pannello solare perforato Aria esterna

24 Preriscaldamento dellaria di ventilazione per edifici con grandi necessità daria esterna Preriscaldamento dellaria di ventilazione per edifici con grandi necessità daria esterna Impianti dessiccazione Impianti dessiccazione Costo competitivo per nuovi edifici e grandi ristrutturazioni Costo competitivo per nuovi edifici e grandi ristrutturazioni Edificio industriale Foto: Conserval Engineering Impianto solare per essiccazione Foto: Conserval Engineering © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Mercato riscaldamento solare dellaria

25 Riscaldamento solare di acqua Tecnologie ed applicazioni Collettori vetrati e non vetrati Collettori vetrati e non vetrati Accumulo acqua (serbatoi e piscine) Accumulo acqua (serbatoi e piscine) Edifici commerciali/pubblici e piscine Acquacoltura – Allevamento di salmoni © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

26 Riscaldamento solare di acqua Il mercato Più di 30 milioni di m 2 di collettori installati nel mondo Più di 30 milioni di m 2 di collettori installati nel mondo Europa: Europa: 10 milioni di m 2 di collettori in funzione Crescita annua del 12% Germania, Grecia ed Austria i mercati più attivi Obiettivo: 100 milioni di m 2 entro il 2010 Forte mercato mondiale per il riscaldamento di piscine Forte mercato mondiale per il riscaldamento di piscine Nelle Barbados più di sistemi Nelle Barbados più di sistemi Foto: Chromagen Edifici residenziali Edifici residenziali e piscine © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Fonte: Renewable Energy World, Oak Ridge National Laboratory

27 Riscaldamento solare passivo Tecnologie ed applicazioni Genera dal 20 al 50% del riscaldamento ambiente richiesto durante linverno Genera dal 20 al 50% del riscaldamento ambiente richiesto durante linverno Alto rendimento solare grazie alle finestre ad orientamento equatoriale ad alta efficienza Alto rendimento solare grazie alle finestre ad orientamento equatoriale ad alta efficienza Accumulo del calore allinterno della struttura delledificio Accumulo del calore allinterno della struttura delledificio Utilizzo dellombreggiamento per ridurre i carichi termici estivi Utilizzo dellombreggiamento per ridurre i carichi termici estivi © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Inverno Estate Foto: Fraunhofer ISE (dal sito web Siemens Research and Innovation) Riscald. solare passivo in un condominio

28 Mercato del riscaldamento solare passivo La tecnologia solare passiva è luso efficiente delle finestre – pratica standard ai giorni nostri La tecnologia solare passiva è luso efficiente delle finestre – pratica standard ai giorni nostri Per le nuove costruzioni aumento dellinvestimento quasi nullo Per le nuove costruzioni aumento dellinvestimento quasi nullo Finestre ad alta efficienza Orientamento degli edifici Ombreggiamento appropriato Costo competitivo per i nuovi edifici e le ristrutturazioni Costo competitivo per i nuovi edifici e le ristrutturazioni Edificio commerciale Foto: DOE/NREL Gretz, Warren © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Edificio residenziale Foto: DOE/NREL

29 Pompe di calore geotermiche Tecnologie ed applicazioni Riscaldamento e raffreddamento acqua ed ambienti Riscaldamento e raffreddamento acqua ed ambienti Ciclo a compressione alimentato elettricamente Ciclo a compressione alimentato elettricamente Calore preso dalla terra in inverno e dissipato sotto terra in estate Calore preso dalla terra in inverno e dissipato sotto terra in estate Circuito orizzontale Circuito verticale © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

30 Mercato delle pompe di calore geotermiche Edifici commerciali, pubblici ed industriali Foto: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Pompa di calore residenziale Mondo: Mondo: unità installate Potenza totale MW t Crescita annuale del 10% USA: installazioni ogni anno USA: installazioni ogni anno Svezia, Germania e Svizzera i maggiori mercati europei Svezia, Germania e Svizzera i maggiori mercati europei Canada: Canada: Più di unità residenziali Più di unità commerciali ed industriali 435 MW t installati

31 Altre tecnologie commerciali pulite Combustibili: etanolo e biodiesel Combustibili: etanolo e biodiesel Sistemi di refrigerazione efficienti Sistemi di refrigerazione efficienti Motori a velocità variabile Motori a velocità variabile Utilizzo luce solare e sistemi efficienti di illuminazione Utilizzo luce solare e sistemi efficienti di illuminazione Recupero calore ventilazione Recupero calore ventilazione Altre Altre Foto: David and Associates DOE/NREL Foto: Robb Williamson/ NREL Pix Luce solare ed illuminazione efficiente Combustibile da scarti agricoli © Minister of Natural Resources Canada 2001 – Refrigerazione efficiente per pista di pattinaggio

32 Tecnologie pulite emergenti Energia termoelettrica solare Energia termoelettrica solare Energia termoelettrica oceanica Energia termoelettrica oceanica Energia da correnti marine Energia da correnti marine Energia da correnti oceaniche Energia da correnti oceaniche Energia dalle onde marine Energia dalle onde marine ecc. ecc. Foto: Gretz, Warren DOE/NREL Foto: Sandia National Laboratories DOE/NREL Centrale termoelettrica solare con concentratori Centrale termoelettrica solare a concentrazione su torre © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.

33 Esistono opportunità economicamente praticabili Esistono opportunità economicamente praticabili Molti i casi di successo Molti i casi di successo Mercati crescenti Mercati crescenti Le risorse rinnovabili e le opportunità per una maggiore efficienza energetica sono disponibili e vanno sfruttate Le risorse rinnovabili e le opportunità per una maggiore efficienza energetica sono disponibili e vanno sfruttate Foto: Michael Ross Renewable Energy Research Foto: Price, Chuck Parks Canada Sistema ibrido eolico e FV (Arctico a 81°N) Telefono FV Foto: Nordex Gmbh Installaz. turbina eolica 600 kW © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2005.Conclusioni

34 Domande?


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