Alberto Poggio L’energia : problemi e sfide POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica Torino, lunedì 16 febbraio 2009 Percorso Ricerca-azione 2008.

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1 Alberto Poggio L’energia : problemi e sfide POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica Torino, lunedì 16 febbraio 2009 Percorso Ricerca-azione 2008 / 09 IYPE - Pianeta Terra: come salvarlo? L’impegno di Governi, Organizzazioni Internazionali e Società civile CORSO DI FORMAZIONE PER DOCENTI E GENITORI

2 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 2 Petrolio : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

3 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 3 Petrolio : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review" 1996∙10 12 bbl1051 2007∙10 9 bbl1234 Escluse sabbie bituminose

4 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 4 Petrolio : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

5 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 5 Gas naturale : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

6 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 6 1996∙10 12 m 3 144 2007∙10 12 m 3 177 Gas naturale : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

7 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 7 Gas naturale : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

8 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 8 Carbone : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

9 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 9 Energia nucleare : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

10 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 10 Energia idroelettrica : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

11 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 11 Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy Energia totale : consumi mondiali

12 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 12 Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy Energia totale : mix delle fonti

13 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 13 Riserve vs consumi : fonti fossili Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy 10 9 tepanni 10 9 tep

14 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 14 Riserve vs consumi : petrolio & gas naturale Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

15 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 15 Prezzi delle fonti fossili (a valori correnti) Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

16 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 16 Prezzi delle fonti fossili (a valori 2007) Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

17 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 17 Prezzo del petrolio : storia recente 1973 IV guerra Arabo-Israeliana 1990 – 1991 I guerra del Golfo 1979 – 1980 Rivoluzione Iraniana 2003 II guerra del Golfo Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

18 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 18 Prezzo del petrolio : esempio dicembre 2010 (www.theice.com)

19 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 19 Ciclo del carbonio vs CO 2 in atmosfera

20 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 20 Concentrazione di CO 2 in atmosfera

21 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 21 Incremento di temperatura della terra

22 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 22 Cambiamento climatico : territorio e cibo

23 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 23 Cambiamento climatico : correnti oceaniche

24 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 24 Mix energetico nazionale Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy petrolio carbone gas naturale idroelettrico nucleare

25 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 25 Consumi nazionali di fonti fossili Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

26 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 26 Gli usi dell’energia ? ? conversioni forniture Misuratore Contatore Energia elettrica Combustibili … utente Energia elettrica Energia termica Energia frigorifera … impieghi finali reti Contatore M M

27 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 27 impieghi finaliconversioniforniture … in sintesi Acquisti di:  energia elettrica  combustibili  energia termica  … Produzione locale di:  energia termica  energia frigorifera  energia elettrica Fabbisogni di  energia elettrica  energia termica  energia frigorifera  combustibili efficienzarendimentocosto Parole chiave Gli usi dell’energia

28 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 28 Uso razionale dell ’ energia Obiettivi  riduzione dei costi unitari dell’energia acquistata  ottenimento di servizi aggiuntivi (rilievo e analisi consumi) impieghi finaliconversioniforniture Azioni  contrattazione delle forniture sul mercato libero dell’energia

29 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 29 efficienza Rendimento, consumo specifico, efficienza spesa 1 effetto utile  sistema energetico sistema energetico perdite 1 -   per ogni sistema energetico è possibile definire una spesa ovvero l’energia che deve essere fornita al sistema per ottenere l’effetto utile ovvero l’energia nella forma voluta  la differenza tra spesa ed effetto utile è pari alle perdite durante le conversioni energetiche  si definisce rendimento del sistema energetico il rapporto tra l’effetto utile e la spesa  l’inverso del rendimento è il consumo specifico ovvero la spesa necessaria per ottenere un’unità di effetto utile ?

30 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 30 Uso razionale dell ’ energia Obiettivi  incremento dei rendimenti energetici di conversione  riduzione dei consumi di combustibili fossili e delle emissioni di CO 2  riduzione dei costi unitari dell’energia utilizzata impieghi finaliconversioniforniture Azioni  impiego di generatori di calore e gruppi frigoriferi ad alto rendimento  cogenerazione, trigenerazione  generazione di energia con fonti rinnovabili (solare termico e fotovoltaico, biomasse, minidroelettrico, …)

31 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 31 Uso razionale dell ’ energia Obiettivi  incremento dell’efficienza degli impieghi finali  riduzione dei consumi energetici  riduzione dei costi complessivi dell’energia utilizzata impieghi finaliconversioniforniture Azioni  monitoraggio e analisi dei consumi energetici  impiego di apparecchiature e macchinari ad alta efficienza  realizzazione di involucri edilizi a basso consumo energetico  gestione “razionale” degli impianti energetici (raccordo con la programmazione delle attività …)

32 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 32 inter cooler acqua olio fumi acqua calda motore gas naturale energia elettrica 80  90°C  motori a ciclo Otto (ad accensione comandata)  taglie caratteristiche 100 kWe  10 MWe  rendimento elettrico 30  42%  rapporto di cogenerazione 1,0  1,3  applicazioni per cogenerazione di acqua calda presso utenze civili, industriali e impianti di teleriscaldamento 60  70°C Esempio alternatore Cogenerazione impieghi finaliconversioniforniture

33 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 33 Cogenerazione impieghi finaliconversioniforniture 1,73 MW 1,15 MW1 MW CALDAIE CENTRALI TERMOELETTRICHE MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA combustibili combustibile calore inutilizzato e perdite COGENERAZIONE PRODUZIONE SEPARATA combustibili perdite rete elettrica 2,63 MW 0,48 MW 2,84 MW1,29 MW calore inutilizzato e perdite 4,13 MW 1,98 MW Totale : 0,14 MW 0,11 MW risp. energetico -1,50 MW -36% risp. energetico -1,50 MW -36% Esempio

34 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 34 Le fonti rinnovabili Idraulica Geotermica Moto ondoso e maree Solare Biomasse Biogas e gas da depurazione parte biodegradabile rifiuti Eolico impieghi finaliconversioniforniture

35 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 35 Fonti rinnovabili Elaborazione dati Terna 2005 Biomasse e rifiuti (parte biodegradabile) Elaborazione dati Terna 2005 Italia (1997-2005) : Produzione lorda di energia elettrica (TWh) rifiuti urbani (parte biodegradabile) biomasse solide da colture e residui agroindustria biogas da colture e residui agroindustria biogas da discarica e fanghi fotovoltaico eolico biomasse e rifiuti (parte biodegradabile) geotermia idro (apporti naturali) impieghi finaliconversioniforniture Le fonti rinnovabili

36 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 36 trazione produzione termica cogenerazion e produzione elettrica molitura esterificazione digestione anaerobica gestione patrimoni forestali colture energetiche residui agricoli e da agroindustria legno biodiesel biogas bioolio grezzo Energia da biomasse impieghi finaliconversioniforniture

37 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 37 impianti termici di medie dimensioni stufe, piccoli impianti termici attività forestalisegherie La filiera del legno agricoltura, verde pubblico cippatura colture energetiche legna da ardere scarti potature, residui legnosi centrali termoelettriche, impianti di teleriscaldamento cippato pellettizzazione pellet vagliatura ~ 35 €/MWh 125 €/t ~ 60 €/MWh 250 €/t ~ 30 €/MWh 65 €/t ~ 25 €/MWh 55 €/t impieghi finaliconversioniforniture

38 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 38 Produzione termica a legna Caldaie a griglia mobile caldaia cippato acqua calda impieghi finaliconversioniforniture

39 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 39 Provincia di Torino : consumi energetici Consumi di gas naturale (2005) Consumi di energia elettrica (2005)

40 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 40 Illuminazione domestica Lampade ad incandescenza Lampade fluorescenti compatte impieghi finaliconversioniforniture

41 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 41 Illuminazione pubblica impieghi finaliconversioniforniture Potenze disponibili Efficienza luminosa Durata media Vantaggi Svantaggi o criticità 50 ÷ 1.000 W 32 ÷ 60 lm/W 6.000 ÷ 8.000 ore elevata durata bassa efficienza luminosa tossicità del mercurio emissione non regolabile 50 ÷ 1.000 W 95 ÷ 150 lm/W 12.000 ÷ 20.000 ore elevata efficienza elevata durata emissione regolabile durata di vita condizionata da qualità del servizio (V, f) bassa resa cromatica 85 ÷ 120 lm/W 6.000 ÷ 10.000 ore elevata efficienza elevata durata ottima resa dei colori costo elevato (3/4 volte > Na-AP) 50 ÷ 2.000 W Vap. Mercurio Vap. Sodio (AP) Joduri metallici CORPIILLUMINANTICaratteristiche

42 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 42 Illuminazione pubblica impieghi finaliconversioniforniture 33.000 lm 13.000 lm 2,5 volte Potenza costante Vap. Mercurio Vap. Sodio (AP) Mercurio  Sodio Alta Pressione un esempio di efficienza energetica

43 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 43 Illuminazione pubblica impieghi finaliconversioniforniture - 40 % Vap. Mercurio Vap. Sodio (AP) Mercurio  Sodio Alta Pressione un esempio di risparmio energetico 13.000 lm Flusso luminoso costante

44 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 44 Edifici a basso consumo impieghi finaliconversioniforniture

45 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 45 Prima regola: controllare i consumi !!! Esempio reale : programmazione ventilazione fabbricati -15% intervento gestionale

46 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica L’energia : problemi e sfide Alberto Poggio ::: Unesco, Torino ::: 16 febbraio 2009 ::: 46 Alberto Poggio SISTEMI PER L’ENERGIA E L’AMBIENTE alberto.poggio@polito.it T 011 090 4485 F 011 090 4599 … grazie per l’attenzione POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica Torino, lunedì 16 febbraio 2008