CEASS L’OLMO Settore Ambiente e Protezione Civile del Comune di Modena Relatori: Ing. Ana Maria Solis Ing. Michele Bocelli Arch. Alessandro Pelligra Collaboratori:

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1 CEASS L’OLMO Settore Ambiente e Protezione Civile del Comune di Modena Relatori: Ing. Ana Maria Solis Ing. Michele Bocelli Arch. Alessandro Pelligra Collaboratori: Geom. Mirko Torri Dott. Angelo Calderara Energia e sostenibilita': il sole a scuola il sole a scuola Modena, 31 ottobre 2012 2° INCONTRO Piano formativo 2012-2013

2 2° INCONTRO – SOMMARIO  Principi generali sull’energia, le sue diverse forme, elementi di contabilità energetica/ambientale  Le fonti rinnovabili (in particolare le installazioni visitabili a Modena)  L’efficienza energetica  Introduzione all’autoanalisi energetica: diagnosi, misurazioni, letture dei consumi…  domande, dibattito…

3 IMPOSTAZIONE DEL CORSO Come suggerisce il celebre slogan “Pensare globale, agire locale”, proponiamo un percorso che affronterà speditivamente i temi di carattere generale, entrando maggiormente nel dettaglio nell’applicazione locale, cioè il contesto scolastico di Modena. 1° Incontro. Motivazioni di un progetto; introduzione alla complessa problematica energetica 2° Incontro. Elementi tecnici sull’Efficienza energetica e sulle fonti rinnovabili 3° Incontro. Esercitazione: proposte ed ideazione di attività didattiche nelle scuole di Modena

4 Usain Bolt Stefano Baldini ENERGIA E POTENZA: è ben chiaro il significato di questi concetti? In un incontro con studenti di 3° media: “quale personaggio sprigiona più energia nella sua prestazione sportiva?” La risposta iniziale è stata corretta dopo un’altra domanda provocatoria: “chi dei due ha dovuto mangiare più piatti di pasta/ali di pollo per ricaricarsi?”

5 CONCETTI BASILARI  Energia: la capacità di un qualcosa di svolgere lavoro.  L'unità di misura “commerciale” è il Kwh (chilovattora), che vale complessivamente sui 16-20 cent nelle nostre bollette domestiche.  E' il quantitativo per tenere accesa una quindicina di lampadine per un'ora, o 4ore un frigorifero, o 20min una lavatrice.  Potenza: esprime la “velocità” con cui si sprigiona energia, o viene compiuto un lavoro.  Per questo argomento faremo riferimento al kW (chilowatt).  Nel concetto di potenza è insito anche quello di “possibilità” di svolgere un determinato lavoro (ad. Es, se non sono allacciato ad una fornitura di almeno 3kW non posso pensare di azionare una lavatrice ed un microonde).

6 Energia cinetica Energia potenziale Energia elastica Energia chimica Energia termica Energia elettrica Energia meccanica Energia potenziale gravitazionale Energia solare Energia animale Energia nucleare Energia elettromagnetica Energia eolica Energia geotermica Energia luminosa Energia sonora

7 PROPOSTE DIDATTICHE, ANZI PROVOCAZIONI “FILOSOFICO-SCIENTIFICHE”  Quante e quali forme di energia conosciamo?  Indaghiamo sulle trasformazioni tipiche dell’energia, fra forme apparentemente equivalenti  Riflettiamo sul fatto che però il flusso delle trasformazioni è irreversibile, e procede “degradando” da forme “pregiate” a meno utili (perdite)  A scala mondiale ma uscendo dalla dimensione umana “moderna”, possiamo dedurre che il Sole rifornisce il ciclo energetico in modo inesauribile?

8 FONTI ENERGETICHE “SOLARI” FOSSILI Nella fotosintesi, l’energia solare è il motore per le trasformazioni da elementi minerali semplici a energia fruibile dagli esseri viventi; nella trasformazione da anidride carbonica ad ossigeno, il carbonio viene sottratto all’atmosfera e “fissato” nel legno.e nel terreno I giacimenti fossili di idrocarburi sono originati dall’intrappolament o di materiale organico nel sottosuolo e nelle profondità marine; si tratta di fonti energetiche NON RINNOVABILI perché la loro ricostituzione prevede il trascorrere di tempi “geologici”.

9 ALCUNE FONTI ENERGETICHE “SOLARI” RINNOVABILI

10 LE TANTE UNITA’ DI MISURA ENERGETICHE In ambito comunicativo/didattico, si ritiene molto utile imparare (ed insegnare) a ragionare in relazione alle diverse unità di misura dell’energia, fra di loro anche “disomogenee”: -Ambito scientifico: J, MJ, kW… -Ambito alimentare: kCal -Ambito commerciale / economico: kWh… €… -Ambito ambientale: TEP (tonnellate equivalenti di petrolio), Kg CO 2 emessa - … -Molto interessante, poi, esprimersi in termini unitari -(kg CO 2 /pro capite, kWh/mq, €/anno, …/ora…)

11 ALCUNI ESEMPI DI CONVERSIONE (equivalenze energetiche) 1kWh = 3,6 MJ Infatti 1 kWh = 3.600 kW s = 3.600 kJ = 3,6 MJ -1TEP = 41,8 GJ = 11.611 kWh = 11,6 MWh -parliamo di ENERGIA PRIMARIA, partendo dall’assunto che 1 ton di petrolio genera per combustione 4,18 x 10 10 J -1TEP = 5,3 MWh el -L’energia elettrica è un VETTORE energetico: in buona parte viene prodotta da una conversione di energia primaria da fonte fossile. Il fattore di conversione in questo caso è stato assunto pari al 46%. Si tratta di un valore di efficienza: da 100kWh di energia “chimica” ottengo 46 kWh di energia elettrica. Si tratta di un coefficiente che tiene conto di “medie” territoriali, che aumenta man mano che aumenta la quota di rinnovabili e l’efficienza delle centrali termoelettriche. -Vedi esempio / esercizio 1

12 BENESSERE TERMICO E RELATIVI COSTI Il benessere termoigrometrico è un concetto di per sé soggettivo, essendo percepito diversamente da ogni soggetto. Alcuni studi hanno cercato di “oggettivizzarlo”, pervenendo ad alcune considerazioni di carattere generale e di guida alla buona progettazione. Convezione e Irraggiamento Temperatura operante Umidità assoluta e relativa Concetti chiave che spiegheremo brevemente (salvo successivi approfondimenti):

13 Nel nostro ambito scolastico, al cospetto di edifici progettati secondo criteri in parte superati, ci si deve accontentare di livelli di benessere “accettabili” ed a costi piuttosto sostenuti. COSTI UNITARI PER RISCALDAMENTO

14 BILANCIO TERMICO DEGLI EDIFICI I fattori che entrano in gioco nel bilancio energetico termico di un edificio sono essenzialmente: PER TRASMISSIONE: il calore che fluisce attraverso le pareti della scatola, in virtù del fatto che la temperatura interna è > di quella esterna. La resistenza termica è quella caratteristica fisica tipica di ogni componente dell’involucro edilizio. Tipicamente i nostri edifici, realizzati in epoca in cui si era meno sensibili al risparmio energetico, hanno una bassa resistenza termica. PER VENTILAZIONE: per la salubrità degli spazi occorre il ricambio fra aria viziata interna, che è stata riscaldata, con aria fresca esterna, che dovrà essere riscaldata mediante una “spesa” energetica. Fondamentale per la salute, necessario il buonsenso. PERDITE

15 BILANCIO TERMICO DEGLI EDIFICI APPORTO SOLARE: In pratica l’effetto del sole che entra in aula; soprattutto nelle mezze stagioni, si tratta di un contributo molto importante. GUADAGNI / APPORTI GRATUITI APPORTI INTERNI: L’effetto del calore metabolico delle persone presenti nella stanza, ma anche la dispersione termica delle apparecchiature. Questo fattore assume valori preponderanti negli uffici. Importante evidenziare che nella stagione calda gli apporti gratuiti sono in realtà fattori indesiderati, anche se attualmente non c’è alcuna intenzione di dotare di impianti di condizionamento le aule scolastiche.

16 EFFICIENZA IMPIANTI TERMICI A monte dell’energia termica fornita ad un edificio per riscaldarlo sta (ovviamente) un consumo di energia primaria superiore. In altre parole, non tutta l’energia chimica che sprigiono con la combustione del metano va a beneficio del nostro comfort. Una parte, magari piccola, verrà inevitabilmente dispersa. Diminuire al minimo questa parte è lo scopo di chi persegue l’efficienza energetica dell’impianto. Convenzionalmente, l’efficienza “globale” stagionale (  g ) di un impianto si compone di 4 elementi:  p : efficienza di generazione  d : efficienza di distribuzione  e : efficienza di emissione  r : efficienza di regolazione Personalmente aggiungerei un’”efficienza di utilizzo”, che potremmo chiamare…  ut

17 EFFICIENZA IMPIANTI TERMICI Vediamo ora i singoli contributi  p : efficienza di generazione: è il rapporto fra quanta energia “chimica” (gas) entra nell’impianto e quanto calore viene sviluppato e trasmesso all’acqua, vettore del calore.   d : efficienza di distribuzione: quanto del calore fornito all’acqua arriva a destinazione? Quanto invece viene disperso durante il viaggio, irradiato dalle tubazioni?  e : efficienza di emissione: quanto del calore emesso dal mio terminale (radiatore, ventilconvettore, pavimento radiante etc) contribuisce al nostro benessere? Quanto invece non coglie nel segno, ad esempio stratificando presso il soffitto?  r : efficienza di regolazione: è il rapporto fra il mio obiettivo di comfort (19-20°C) e quanto invece sono portato a “sballare”, raggiungendo talora addirittura temperature eccessive.  ut : efficienza di utilizzo: in realtà è un’invenzione personale, ma suggerisce la misura di un rapporto fra energia impiegata per scaldare le strutture e la reale necessità di farlo.

18 EFFICIENZA IMPIANTI TERMICI

19 Reale comportamento dell’ “organismo” edificio

20

21 Report temperature rilevate

22 EFFICIENZA ENERGETICA NELL’ILLUMINAZIONE Tratto da pubblicazione:

23 INTRODUZIONE ALLA DIAGNOSI ENERGETICA In cosa si differenzia dalla Certificazione Energetica Esempi di Diagnosi redatte da “Ingegneri Riuniti” Attività proposta da Bando Ministeriale “Sole a Scuola”

24 Messaggio pubblicitario semi-subliminale http://www.imagineyourenergyfuture.eu/blog/ Per saperne di più, venite all’” ENERGY DAY ”, 24 nov 2012 Piazza Grande