Gli usi finali dell’energia e la razionalizzazione dei Confindustria Efficienza energetica e fonti rinnovabili come fattori di competitività per l’impresa Modena,11 ottobre 2007 Gli usi finali dell’energia e la razionalizzazione dei consumi nell’industria Prof. Ing. Cesare Boffa

La razionalizzazione dei consumi e l'aumento di efficienza negli usi finali (U.F.) dell'energia sono risultate le azioni di gran lunga più efficaci, dagli anni '70 ad oggi, per far fronte alla “crisi energetica”. FONTE: C.E.C. Action Plan fon Energy Efficiency: Realizing the Potential – COM(2006)545 final (ottobre 2006)

Le previsioni al 2030 confermano che l’aumento dell’efficienza negli usi finali continuerà ad avere un ruolo dominante per la “sostenibilità dello sviluppo” Emissioni di CO2 evitate per tipologia di intervento secondo lo scenario alternativo IEA (valori percentuali) FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006)- Scenarios and strategies to 2050

Industrial energy use in the Baseline Scenario FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Consumi energetici industriali a seguito degli interventi di razionalizzazione Elaborazioni su fonte IEA 2006

Risparmi di energia a seguito degli interventi di razionalizzazione Elaborazioni su fonte IEA 2006

CO2 emission reduction in the Map scenario in the OECD and non OECD, 205029 FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Tecnologie per la cogenerazione Motori elettrici Produzione e distribuzione di vapore Tecnologie esistenti per produzione di materie di base Innovazioni di processo per produzione materie di base Sostituzione di combustibili Cattura e stoccaggio CO2

Share of industry in global CO2 emission reductions relative to Baseline in the Map scenario, 2050 FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Metalli ferrosi iniezione di carbone polverizzato direct casting smelt reduction Minerali non metallici attuali tecnologie macinatura altri materiali CCS Petrolchimica steam craking produzione di aromatici metanolo biopolimeri Chimica inorganica ammoniaca membrane (vedasi oltre)

Membrane I processi di separazione assorbono fino al 40% del totale dell’energia consumata dall’industria chimica e sono responsabili del 50% dei costi di esercizio Filtrazioni (Micro/ultra/nano) Osmosi inversa Elettrodialisi Separazione in fase gassosa

Global technology prospects for coal injection Global technology prospects for plastic waste injection FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for smelt reduction Global technology prospects for CO2 capture in blast furnaces and DRI plants Global technology prospects for smelt reduction FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for direct casting Global technology prospects for kiln improvements FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for blended cement and geopolymers Global technology outlook for biomass feedstocks and biopolymers FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for energy efficient drying technologies Global technology prospects for inert anodes and bipolar cell design in primary aluminium production FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospect for membranes Global technology prospects for black liquor gasification FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for CHP systems FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Ultimate yields of steam crackers with various feddstocks (kg of product per tonne of feedstock) FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy and CO2 saving for bio-based polymers FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy consumption in pulp and paper production (top 10% of performes) FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Steam system efficiency measures FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy efficiency of various cement-clinker production technologies FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

CHP Utilizzo diretto dell’energia termica quale calore di processo distillazione, coking, hydroheating nelle raffinerie di petrolio produzione di ammoniaca ed etilene nell’industria chimica uso per essiccazioni Utilizzo diretto di energia termica e frigorifera: nell’industria alimentare produzione di margarina, di vegetali, prodotti caseari ecc.

Piccola cogenerazione Miglioramento delle prestazioni dei piccoli generatori a motori alternativi Microturbine 1.4 MW   43% Celle a combustibile 25-50 kW

Comparison of conventional and fuel-cell CHP systems FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

TECHNOLOGY PLATFORM 2006 UE 25 SMART GRIDS TECHNOLOGY PLATFORM 2006 UE 25 RETI ESISTENTI - centrali di grandi dimensioni - flussi unidirezionali di potenza - dispacciamento e controllo da unità centrale - nessuna partecipazione del consumatore SMART GRIDS - accolgono flussi bidirezionali di potenza - consentono:  la gestione della generazione distribuita  la gestione delle fonti rinnovabili di energia (produzione variabile nel tempo)  la ottimizzazione delle azioni di gestione della domanda  l'ottimizzazione della gestione degli accumuli - partecipazione multilaterale nel bilanciamento in tempo reale tra domanda ed offerta di energia FONTE: European Smart Grids Technology Platform – Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future – Directorate General for Research Sustainable Energy System C.E.C. (2006)

motori elettrici compressori industriali pompe ventilatori 50 % dei consumi  consumi - 15 ÷ 30% tempi di ritorno < 2 anni motori a super conduttori magneti permanenti nuove tecnologie nuovi processi (nuove membrane per processi di separazione) nuovi sistemi di controllo

Motori elettrici > 60% di consumi elettrici industriali > 30% di tutti gli usi elettrici Motore, compressore, pompa o ventilatore consumi  29%  $ + 20% Ritorno < 2 anni alti fattori di carico Nuovi motori super conduttori a magnete permanente con rotore di rame a riluttanza motori ibridi (induzione e sincrono) Pompe e compressori controlli per velocità variabile nuovi lubrificanti gestione Controlli accumuli controllati controlli di pressione e temperatura controlli centralizzati con aria compressa

Global energy efficiency estimates for emerging motor technologies FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Pompa di calore COP 5 energia termica a 35 °C, ~ 5 kW Acqua di acquifero a 12 °C, 0,2l/s Energia termica ~ 4 kW Pompa di calore COP 5 energia termica a 35 °C, ~ 5 kW energia elettrica 1 kW

Pathways toward cost-competitiveness for industrial technologies FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Significatività dei dati statistici e possibili incongruenze

(vettori) SCHEMA TIPO A: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici

SCHEMA TIPO B: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici

SIGNIFICATIVITA' DEI DATI STATISTICI SUGLI USI FINALI DELL'ENERGIA: PROBLEMI tep (toe) qualità dell'energia livelli termici E.T. distribuzione temporale E.E. perdite virtuali statistiche perdite di distribuzione ricicli internazionali nuove tecnologie teleriscaldamento cogenerazione recupero del contenuto energetico dei prodotti utilizzati (biogas da discariche, inceneritori) fonti non commercializzate formalmente legna da ardere e scarti vegetali 20 Mt  5 Mtep (pci) 3 Mtep ( caldaie) 0.5 Mtep ( camini)

PROPOSTE L.C.A. nelle statistiche per rispondere in modo corretto ad esigenze sempre più sentite ISTAT  congruenza con le serie storiche (autoproduzione) Esempio: come mettere correttamente a bilancio nelle statistiche energetiche (italiane) l'energia utilizzata per impianti solari termici o fotovoltaici prodotti (es. da ditte italiane) con componenti realizzati in altri paesi (es. Cina), con materiali prodotti localmente e non come confrontare l'energia prodotta da questi impianti solari elettrica f() termica f(T) con quella (elettrica + termica + meccanica ecc.) utilizzata per realizzare gli impianti e tener conto dei risvolti ambientali connessi

CONCLUSIONI Esistono tecnologie che possono “fare la differenza” nel prossimo futuro Nessuna di queste tecnologie da sola può incidere sufficientemente Occorre l’intera gamma di tecnologie  costi (+) per consumatori 2400 109 U.S. $  costi (-) combustibile  costi (-) minori investimenti 3000 109 U.S. $