Diffusione di sistemi di utilizzo dell’energia rinnovabile elettrica e termica in ambito civile Francesco Mancini Università La Sapienza di Roma

Presentazione sul tema: "Diffusione di sistemi di utilizzo dell’energia rinnovabile elettrica e termica in ambito civile Francesco Mancini Università La Sapienza di Roma"— Transcript della presentazione:

1 Diffusione di sistemi di utilizzo dell’energia rinnovabile elettrica e termica in ambito civile Francesco Mancini Università La Sapienza di Roma francesco.mancini@uniroma1.it

2 Impianti per produzione energia elettrica da fonte rinnovabile Potenze installate – Anni 2000-2012

3 Impianti per produzione energia elettrica da fonte rinnovabile Produzione Italia – Anni 2000-2012

4 Impianti per produzione energia elettrica da fonte rinnovabile Produzione EU15 – Anni 2000-2012

5 Quote copertura fabbisogni energetici da fonte rinnovabile Anno Consumi effettivi StimeVar.% 2005345.993 2006352.676 2007354.505 2008353.560 2009333.296 2010342.933357.087-4% 2011346.368358.858-3% 2012336.249360.629-7% 2013325.952362.401-10% 2014 364.172 2015 365.943 2016 367.715 2017 369.486 2018 371.257 2019 373.029 2020 374.800

6 Impianti da fonte rinnovabile Potenze e ore equivalenti – Anno 2012 MWh Idraulica182002531 Eolica79701580 Solare163501325 Geotermica7727324 Bioenergie38003799 TOTALE49104

7 Impianti da fonte rinnovabile Potenze e ore equivalenti – Anno 2013 (stima) MWh Idraulica182002531 Eolica90041580 Solare199271325 Geotermica7727324 Bioenergie47753799 TOTALE54691

8 Offerta, domanda e prezzi 21 aprile 2013 - domenica Costo basso nelle ore centrali della giornata Domanda < 30 GW

9 Offerta, domanda e prezzi 2 giugno 2013 - festivo Costo quasi nullo nelle ore centrali della giornata Domanda < 30 GW

10 Offerta, domanda e prezzi 16 giugno 2013 - domenica Costo quasi nullo nelle ore centrali della giornata Domanda < 30 GW

11 Offerta, domanda e prezzi 9 febbraio 2014 - domenica Costo quasi nullo di notte e nel primo pomeriggio Domanda < 30 GW

12 Offerta, domanda e prezzi 29 aprile 2013 – lavorativo Picco di costo ore 21 Domanda  35 GW

13 Offerta, domanda e prezzi 27 maggio 2013 – lavorativo Picco di costo ore 9 Domanda  40 GW

14 Diagramma di fabbisogno nel giorno di punta del mese di dicembre 2013

15 Impianti a fonte rinnovabile per produzione energia elettrica Scenari per il futuro

16 Problematiche attuali e possibili sviluppi 1.Obiettivi 2020 già raggiunti per le rinnovabili elettriche 2.Larga disponibilità di energia elettrica 3.Difficoltà nella gestione del sistema elettrico 1.Rimodulazione degli obiettivi 2.Nuovi servizi/utenze alimentati da energia elettrica 3.Moderare l’aleatorietà dell’offerta di energia con una domanda «non rigida»

17 Nuovi servizi/utenze alimentati da energia elettrica Pompe di calore per il riscaldamento Pompe di calore per la produzione di acqua calda sanitaria Rinnovabili termiche (aerotermica, idrotermica, geotermica) e rinnovabili elettriche insieme Energia caldaia : pompa di calore = 1 : 0,6 Costi di gestionecaldaia : pompa di calore = 1 : 0,8 Scaldabagni elettrici Cucine elettriche Mobilità elettrica

18 Moderare l’aleatorietà dell’offerta di energia con una domanda «non rigida» Accumulo dell’energia presso l’utente (per la gestione dei picchi di produzione) Accumuli di acqua calda sanitaria Accumuli di energia termica o frigorifera Utenze ad attivazione differita (per la gestione dei picchi di produzione) Accumuli di acqua calda sanitaria Accumuli di energia termica o frigorifera Lavatrici Lavastoviglie ……altre utenze Utenze disattivabili (per la gestione dei vuoti di produzione) Accumuli di acqua calda sanitaria Accumuli di energia termica o frigorifera Lavatrici Lavastoviglie …..altre utenze

19 Analisi della prestazione energetica di un nZEB per l’EXPO 2015: il Palazzo Italia NEMESI STUDIO PROGER BMS Aspetti energetici DE SANTOLI MANCINI ROSSETTI

20 Analisi della prestazione energetica di un nZEB per l’EXPO 2015: il Palazzo Italia La progettazione del Padiglione Italia è stata orientata al raggiungimento di elevati standard prestazionali dal punto di vista energetico ed ambientale. Particolare attenzione è stata dedicata al contenimento dei consumi energetici dell’edificio, orientando la progettazione su tre direttrici fondamentali: esaltazione del comportamento passivo dell’involucro edilizio; utilizzo di sistemi impiantistici ad alta efficienza; impiego di impianti per lo sfruttamento di energia termica rinnovabile (geotermica) e di impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica da fonte solare. L’obiettivo è ridurre al minimo il prelievo di energia dalle reti esterne, configurando la struttura come nZEB (nearly Zero Energy Building)

21 Analisi della prestazione energetica di un nZEB Energia utile Le pareti opache costituenti l’involucro edilizio hanno valori di trasmittanza termica molto bassi (0,167 ÷ 0,227 W/m 2 K) ed elevati valori dello sfasamento (> 11,5 ore) Tetto verde La trasmittanza termica dei componenti finestrati è pari a 1,3 W/m 2 K, mentre la trasmittanza termica del solo vetro varia da 0,8 a 1,1 W/m 2 K. Protezione delle superfici trasparenti, consistenti nella schermatura esercitata dalla doppia pelle e nella filtrazione della radiazione solare esercitata dai vetri scelti.

22 Analisi della prestazione energetica di un nZEB Involucro ed energia utile Importanza relativa delle stagioni invernale ed estiva Sovrapposizione delle stagioni L’edificio è a Milano; nel sud Italia? Rapporto tra i fabbisogni di climatizzazione estiva (conteggiati dalla certificazione) e di illuminazione (non conteggiati). I fabbisogni di energia utile nella stagione invernale sono pari a 4,2 kWh/m 3 contro i 21,3 kWh/m 3 della stagione estiva (14,4 kWh/m 3 dopo la correzione, -32%).

23 Analisi della prestazione energetica di un nZEB Sistemi impiantistici ed energia primaria Pompe di calore geotermiche: in inverno energia rinnovabile. OK Pompe di calore geotermiche: in estate rinnovabile?? Come si considerano sistemi con rendimento maggiore dell’unità? Stagione invernale Utile 4,2 kWh/m 3 Primaria 2,3 kWh/m 3 Stagione estiva Utile 14,4 kWh/m 3 Primaria 9,8 kWh/m 3

24 Analisi della prestazione energetica di un nZEB Impianti fotovoltaici, energia rinnovabile e primaria Impianto fotovoltaico 150 kWp Copertura dei fabbisogni e surplus Come si considera il surplus? Come si gestisce un surplus? L’accumulo locale è premiato in qualche modo? Stagione invernale Utile 4,2 kWh/m 3 Primaria 1,3 kWh/m 3 Stagione estiva Utile 14,4 kWh/m 3 Primaria 5,5 kWh/m 3 Surplus Primaria 1,4 kWh/m 3 Edificio medio a Roma Primaria solo inverno 30 kWh/m 3

25 Analisi della prestazione energetica di un nZEB Conclusioni chiarire in una definizione unica i limiti della stagione invernale ed estiva, al fine di evitare sovrapposizioni tra le due stagioni; includere nell’analisi degli edifici tutti gli usi energetici, anche attraverso una valutazione semplificata; in particolare i fabbisogni energetici per l’illuminazione; è importante considerare che la protezione passiva realizzata dall’involucro ha una efficacia molto maggiore nei Paesi in cui la stagione invernale è più importante; la definizione di energia rinnovabile non appare completa; non è chiara l’interpretazione da dare ai contributi di tutti i sistemi impiantistici di generazione caratterizzati da un rendimento superiore all’unità; appare, inoltre, fondamentale un aggiornamento frequente del rendimento dei sistemi elettrici nazionali; non è ben specificato come conteggiare eventuali surplus mensili di produzione di energia ai fini della prestazione energetica dell’edificio; non sono previsti obblighi o premi per l’installazione di sistemi di accumulo dell’energia.

26 Fonti GSE - http://www.gse.ithttp://www.gse.it GME - www.mercatoelettrico.orgwww.mercatoelettrico.org TERNA - http://www.terna.ithttp://www.terna.it Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas - http://www.autorita.energia.it http://www.autorita.energia.it