RISPARMIO ENERGETICO ED ENERGIE RINNOVABILI IN ZOOTECNIA (CORSO REER) prof. Marco Fiala Dip. Ingegneria Agraria - Università Milano prof. Massimo Lazzari Dip. VSA- Veterinaria e Sicurezza alimentare - Università Milano

DI CHE COSA CI OCCUPEREMO 27/03/2017 DI CHE COSA CI OCCUPEREMO PROGRAMMA ARGOMENTO Radiazione solare Consumi energetici e possibilità di impiego Collettore piano Scaldacqua; esempi applicativi Collettore ad acqua; piastre captanti, perdite energetiche Rendimento istantaneo Collettori ad aria. Portata del ventilatore Diagramma di Mollier Gli incentivi Analisi economica

RADIAZIONE SOLARE RADIAZIONE SOLARE Radiazione diretta 27/03/2017 RADIAZIONE SOLARE Radiazione diretta Radiazione diffusa Radiazione Solare Diretta Pireliometro 800-850 W/m2 Radiazione Solare Diffusa Solarimetro 0-300 W/m2 Radiazione Solare Globale Piranometro GHI = 900-1100 W/m2

VARIAZIONI della RADIAZIONE QUANTO VALE? 27/03/2017 VARIAZIONI della RADIAZIONE RADIAZIONE SOLARE (1,35 kW/m2 fuori dall’atmosfera) poco legata alla latitudine molto influenzata da: clima di area; stagioni; orografia Trapani Milano

QUANTO VALE? RADIAZIONE SOLARE 1 Nm3 di CH4 ≈ 10 kWht

85% domestico e terziario, di cui: 10% acqua calda igienico sanitaria DOVE USARLO? 27/03/2017 CONSUMI ENERGETICI 85% domestico e terziario, di cui: 90% riscaldamento 10% acqua calda igienico sanitaria

CONGRUENZA tra SETTORE AGRICOLO ed ENERGIA SOLARE DOVE USARLO? 27/03/2017 OSSERVAZIONE la fascia degli usi termici a bassa temperatura rappresenta una percentuale notevole dei consumi energetici nazionali CONCLUSIONE vi è largo margine per interventi di riduzione delle situazioni di spreco e per l'introduzione di nuove tecnologie. CONGRUENZA tra SETTORE AGRICOLO ed ENERGIA SOLARE La maggiore disponibilità di energia solare si ha in primavera‑estate, periodo in cui in agricoltura si svolgono molte operazioni per le quali risulta possibile il ricorso all'energia solare con conseguenti vantaggi economici non trascurabili. Ne è un esempio pratico le tecniche di essiccazione artificiale del foraggio.

COLLETTORI SOLARI: COSA SONO? 27/03/2017 Dispositivi in grado di raccogliere la radiazione solare, convertirla in calore e trasferirla a un fluido termovettore COLLETTORI SOLARI PIANI (ad acqua, ad aria) Radiazione Solare Globale Fissi Investimenti contenuti (tipo semplificato) Fluido a basse temperature COLLETTORI SOLARI PARABOLICI (a fluido) Radiazione Solare Diretta Dispositivi di puntamento del sole Investimenti elevati Fluido a elevate temperature

ENERGIA SOLARE: COSA E’?

EFFETTO SERRA NEL COLLETTORE COLLETTORE PIANO Entrante Uscente LA RADIAZIONE DEVE ENTRARE E NON USCIRE DAL COLLETTORE Trasparente  < 3 m Opaca  > 5 m

COSA DEVE FARE IL COLLETTORE? COLLETTORE PIANO MASSIMIZZARE IL FLUSSO USCENTE DI CALORE H

COSA DEVE FARE IL COLLETTORE? 27/03/2017 Minimizzare perdite convezione η = 60%

CASO PER INSTALLAZIONE A 50° DI LATITUDINE INCLINAZIONE E AZIMUT COLLETTORE PIANO CASO PER INSTALLAZIONE A 50° DI LATITUDINE

COLLETTORI AD ACCUMULO PRESTAZIONI LIMIATE COSTO BASSO FUNZIONAMENTO SENZA ENERGIA ELETTRICA: SOLUZIONE MIGLIORE PER ABITAZIONI USATE SOLO SALTUARIAMENTE (CASE PER VACANZE, ALPEGGI, ETC) O DOVE I CONSUMI DI ACQUA CALDA SANITARIA SONO RIDOTTI.

Circolazione naturale nell’intercapedine diaframma-piastra COLLETTORI CIRCOLAZIONE NATURALE 27/03/2017 Circolazione naturale nell’intercapedine diaframma-piastra Circolazione naturale nelle tubazioni che collegano il collettore al serbatoio

COLLETTORI A PIASTRE CAPTANTI INTERNE 27/03/2017 PIASTRA CAPTANTE basso costo elevata conducibilità termica resistenza alla corrosione facilità di lavorazione Distanza Spessore METALLICA Rame, Alluminio, Acciaio Inox p = 5,0‑6,0 bar Buon contatto

LE PIASTRE CAPTANTI: PRESTAZIONI 27/03/2017 COSTI COSTI

LE PIASTRE IN ALLUMINIO E RAME 27/03/2017 ALLUMINIO Relativamente economico Lavorazioni particolari Buona conducibilità; si corrode Difficile da saldare (praticamente impossibile ad altri metalli) RAME Costo elevato Ottima conducibilità; non si corrode Facile da saldare Alluminio Rame

Elevata superficie di scambio LE PIASTRE ROLL-BOND E INOX 27/03/2017 INOX Spessore < 0,6 mm p = 1,5‑2,0 bar Elevata superficie di scambio coperture inox poliuretano telaio (Al)

(acqua + anticongelanti) LE PIASTRE CAPTANTI NON METALLICHE 27/03/2017 NON METALLICA Polipropilene, Gomma p = 1,5‑2,0 bar Basse temperature Fuido termovettore (acqua + anticongelanti) Radiazione diretta Radiazione diffusa

TUBI DI VETRO SOTTOVUOTO Usati dove si ha poca radiazione solare o dove si richiedono temperature elevate Il fluido termovettore evapora nei tubi di rame e si condensa nello scambiatore tubi di vetro speciale sottovuoto NON HA PERDITE PER CONDUZIONE E CONVEZIONE

PERDITE di ENERGIA A = 1 e E = O Irraggiamento Convezione Conduzione 27/03/2017 PERDITE di ENERGIA Irraggiamento Convezione Conduzione ASSORBANZA (A) frazione di luce visibile assorbita dalla piastra EMITTANZA (E) frazione di energia ri-emessa nella gamma dell'infrarosso SUPERFICIE SELETTIVA IDEALE A = 1 e E = O ELEVATE PRESTAZIONI MIGLIORARE ASSORBIMENTO DELLA RADIAZIONE RIDUCENDO LE PERDITE TERMICHE VERSO L'ALTO Riduzione perdite per convezione = più lastre di copertura Riduzione perdite per irraggiamento = superficie selettiva (assorbe ma non riemette nell’infrarosso)

CONDIZIONI di ESERCIZIO  = f (kr) 27/03/2017 PRESTAZIONI CONDIZIONI di ESERCIZIO temperature del fluido all'ingresso (Tin; °C) e all'uscita (Tout ; °C) del collettore velocità di circolazione del fluido radiazione incidente (I; W/m2) temperatura ambiente (Ta; °C) velocità dei vento < 3 m/s temperatura ambiente < 30 °C insolazione > 600 W/m2 L’efficienza si valuta per differenti temperature di ingresso (Tin) del fluido termovettore, valutando la differenza tra Tin la temperatura ambiente (Ta), tenuto conto del valore dell'insolazione incidente (I) [°C·m2/W]  = f (kr)

PRESTAZIONI Modesto T Elevata I  Alto T Bassa I 27/03/2017 Modesto T Elevata I Collettore con superficie selettiva Collettore convezionale, 2 lastre copertura Collettore convezionale, 1 lastra copertura  Alto T Bassa I Tin = 50°C Ta = 20 °C I = 600 W/m2 (kr = 0,05)

SCHEMA IMPIANTISTICO SOLO ACQUA CALDA SANITARIA CON CIRCOLAZIONE NATURALE TETTO SALA MUNGITURA ACQUA SANITARIA E PER LAVAGGIO IMPIANTO MUNGITURA

SCHEMA IMPIANTISTICO SOLO ACQUA CALDA SANITARIA CON CIRCOLAZIONE NATURALE ACQUA PER PISCINA IN AGRITURISMO ACQUA SANITARIA E PER LAVAGGIO IMPIANTO MUNGITURA

SCHEMA IMPIANTISTICO SOLO ACQUA CALDA SANITARIA CON CIRCOLAZIONE FORZATA E SERBATOIO DI ACCUMULO (PUFFER)

SCHEMA IMPIANTISTICO SOLO ACQUA CALDA SANITARIA CON CIRCOLAZIONE FORZATA E SERBATOIO DI ACCUMULO (PUFFER) ACQUA SANITARIA E PER LAVAGGIO IMPIANTO MUNGITURA ACQUA SANITARIA AGRITURISMO

INTEGRAZIONE IN ABITAZIONI O AGRITURISMI SCHEMA IMPIANTISTICO SCHEMA IMPIANTISTICO INTEGRAZIONE CON IMPIANTO CONVENZIONALE CON CIRCOLAZIONE FORZATA E SERBATOIO DI ACCUMULO (PUFFER) INTEGRAZIONE IN ABITAZIONI O AGRITURISMI

SCHEMA IMPIANTISTICO INTEGRAZIONE CON IMPIANTO CONVENZIONALE CON CIRCOLAZIONE FORZATA, SERBATOIO DI ACCUMULO E RECUPERATORE CALORE MUNGITURA (PUFFER)

SCHEMA IMPIANTISTICO INTEGRAZIONE CON IMPIANTO CONVENZIONALE CON CIRCOLAZIONE FORZATA, SERBATOIO DI ACCUMULO E RECUPERATORE CALORE MUNGITURA (PUFFER)

Oggi costa 0,20 Euro/kWh elettrico – previsto scendere a 0,06 Euro/kWh SOLARE TERMICO AD ALTA TERMPERATURAPER PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA Oggi costa 0,20 Euro/kWh elettrico – previsto scendere a 0,06 Euro/kWh

COLLETTORI AD ARIA Aria (Ta) Aria Aria (Tout) Aria (Ta) Aria 27/03/2017 Aria (Ta) Aria Aria (Tout) Aria (Ta) Aria Aria (Tout)

COLLETTORE ad ARIA (assorbitore poroso) COLLETTORE AD ARIA AD ASSORBIMENTO POROSO 27/03/2017 COLLETTORE ad ARIA (assorbitore poroso)

ESSICCATOIO A PLATEA PER FORAGGI 27/03/2017 T = AMBIENTE U% = ALTA ΔT = 1-2 °C U% = ALTA ΔT = 6-12 °C U% = BASSA

PORTATA ARIA, POTENZA VENTILATORE 27/03/2017 PORTATA ARIA, POTENZA VENTILATORE PORTATA MASSICA Qm (kg/s) PORTATA VOLUMICA Qv (m3/s) Qm =  · Qv P = p · Qv (W) P = g  H · Qm (W) 0,80 < mp < 0,94 e 0,60 < mv < 0,80

con p misurata in (Pa) W = 31,1 kW 27/03/2017 ESEMPIO di CALCOLO Calcolare la potenza del motore elettrico azionante un ventilatore centrifugo caratterizzato da portata Qv = 80000 m3/h e in grado di garantire una prevalenza H = 100 mmH2O. Si consideri un rendimento complessivo mv = 0,7 Qv = 80000 m3/h = 22,2 m3/s H = 100 mmH2O = 100 · 9,81 Pa  1000 Pa = 0,1 mH2O · (1000/1,24) = 80,6 maria POTENZA MOTORE con p misurata in (Pa) W = 31,1 kW con p in (mH2O) W = 31,1 kW con p in (maria) W = 31,1 kW

DIAGRAMMA di MOLLIER per L’ARIA UMIDA 27/03/2017 DIAGRAMMA di MOLLIER per L’ARIA UMIDA

DIAGRAMMA di MOLLIER per L’ARIA UMIDA: ESEMPIO 27/03/2017 DIAGRAMMA di MOLLIER per L’ARIA UMIDA: ESEMPIO C A B 10,2 10,2 1,0 11,2 14,7 4,5 16,5 6,3

LA MIA TESI DI LAUREA: 1981 VA ANCORA!!! TETTO SOLARE TORRE DA FIENO CONDOTTO ARIA CALDA

FIENILI SOLARI: SCHEMI 27/03/2017 FIENILI SOLARI: SCHEMI

ESSICCAZIONE in DUE TEMPI (1) FIENILI SOLARI: SCHEMI 27/03/2017 ESSICCAZIONE in DUE TEMPI (1)

FIENILI SOLARI: ESSICCAZIONE ROTOBALLE CONDOTTI ARIA COLLETTORI SOLARI AD ARIA ESSICCATOIO ROTOBALLE

FIENILI SOLARI: ESSICCAZIONE RISO

DIMENSIONAMENTO SOLARE TERMICO LOCALITA’ LODI INCLINAZIONE AZIMUT 1434 kWh/anno

SOLARE AD ACQUA ACS FAMIGLIA T ACQUA RETE T UTILIZZO BOLLITORE CONS GIORN. PANNELLI 5 m2 CALDAIA PRESENTE DIMINUZIONE CONSUMI 78% RISPARMIO 250 EURO/ANNO

CONVIENE SPECIE SE SI RIESCE A INSTALLARE IN PROPRIO SOLARE AD ACQUA ACS FAMIGLIA INVESTIMENTO MOLTO VARIABILE DA 4-8000 EURO TEMPO RITORNO CON 55% DETRAZIONE IRPEF = 4-8 ANNI (SENZA 8-16 ANNI) CONVIENE SICURAMENTE AGLI IDRAULICI E AI TERMOTECNICI : 2 ANNI DI SOLE SOLO PER IL FISSAGGIO DEI PANNELLI SUL TETTO + 1 ANNO DI SOLE PER LA RELAZIONE TECNICA CONVIENE SPECIE SE SI RIESCE A INSTALLARE IN PROPRIO

SOLARE AD ACQUA 100 VACCHE IN LATTAZIONE BOLLITORI TOT 1200 LITRI 40 m2 PANNELLI 63% COPERTURA RISPARMIO 3500 EURO/ANNO

SOLARE AD ACQUA 100 VACCHE IN LATTAZIONE SOLARE AD ACQUA ACS FAMIGLIA INVESTIMENTO MOLTO VARIABILE DA 25-40000 EURO TEMPO RITORNO CON 55% DETRAZIONE IRPEF = 3-6 ANNI (SENZA 6-12 ANNI) CONVIENE SPECIE SE SI RIESCE A INSTALLARE IN PROPRIO. INCIDONO MENO LE SPESE TECNICHE.

AUTORIZZAZIONI PER SOLARE TERMICO

GLI INCENTIVI Programma nazionale per enti pubblici e aziende municipali del gas Finanziamenti regionali, provinciali e comunali Detrazione IRPEF del 55% in 3 anni (Finanziaria 2007) IVA agevolata al 10%

Detrazione fiscale del 55% in 3 anni GLI INCENTIVI Detrazione fiscale del 55% in 3 anni 27 febbraio 2007 – Pubblicato il decreto del Ministero dell’Economia e Sviluppo Economico che detta le disposizioni attuative di quanto disposto dalla Finanziaria 2007 NEWS Chi può richiedere la detrazione fiscale Persone Fisiche Enti e soggetti titolari di redditi in forma associata (rif. Art.5) Soggetti titolari di reddito di impresa

Detrazione fiscale del 55% in 3 anni GLI INCENTIVI Detrazione fiscale del 55% in 3 anni Spese Ammissibili Tutti i componenti dell’impianto Solare Termico anche quelli in integrazione con impianti di riscaldamento Opere idrauliche e murarie per la realizzazione Prestazioni professionali anche per la redazione dell’Attestato di Certificazione Energetica o dell’Attestato di Qualificazione Energetica Cumulabilità delle agevolazioni Le detrazioni non sono cumulabili con agevolazioni previste da altre disposizioni di legge nazionali per i medesimi interventi Sono compatibili con la richiesta di Titoli di Efficienza Energetica

Detrazione fiscale del 55% in 3 anni GLI INCENTIVI Detrazione fiscale del 55% in 3 anni Cosa bisogna fare per richiedere la detrazione Acquisire l’asseverazione di un tecnico abilitato che attesti la rispondenza dell’intervento ai requisiti richiesti Trasmettere all’ENEA entro 60 giorni dalla fine dei lavori copia: dell’attestato di certificazione o di qualificazione energetica della scheda informativa relativa agli interventi realizzati Data limite per la trasmissione: 29 febbraio 2008 Effettuare i pagamenti mediante bonifico bancario o postale dal quale risulti: la causale del versamento, il codice fiscale del beneficiario della detrazione il numero di partita IVA o il codice fiscale del beneficiario del bonifico Conservare la documentazione certificato energetico, ricevuta informatica, fatture e ricevuta del bonifico Disponibili modelli e form per produrre la documentazione necessaria

ANALISI ECONOMICA

ANALISI ECONOMICA

ANALISI ECONOMICA Supponiamo di non andare in ferie!!!!! E di sfruttare l’energia solare per 365 310 218

senza detrazioni con IVA 10,9 18,0 20,2 11,4 ANALISI ECONOMICA Supponendo che il costo complessivo dell’impianto A CIRCOLAZIONE FORZATA sia di 4000 Euro + IVA (10%) = 4400 EURO. Quali saranno i tempi di ritorno degli investimenti? CI SARA’ DIFFERENZA TRA I SOGGETTI CHE POSSONO SCARICARE L’IVA E LE PERSONE FISICHE. QUESTE ULTIME COMPUTERANNO IL COSTO IVA COMPRESA, MENTRE I PRIMI NO. INOLTRE CI SARA’ DIFFERENZA SE SI E’ NELLA SITUAZIONE DI INSTALLAZIONE DI IMPIANTO A SOSTITUZIONE DI UN ESISTENTE O DI UNA NUOVA INSTALLAZIONE (DOVE PER QUESTE PICCOLE POTENZE NON ESISTE ANCORA L’OBBLIGO ENON ESISTE DERTAZIONE) gasolio metano metano Cond. GPL senza detrazioni con IVA 10,9 18,0 20,2 11,4 senza detrazioni senza IVA 9,9 16,4 18,3 10,4 con detrazioni con IVA 4,9 8,1 9,1 5,1 con detrazioni senza IVA 4,5 7,4 8,3 4,7