intervento introduttivo della giornata
Ennio Macchi
Dipartimento di Energia - Politecnico di Milano
Premessa
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• Non sono temi nuovi: da sempre si trasporta l’energia e la
si accumula, generalmente in modo smart
• uno spettro molto ampio e diversificato di applicazioni e di
tecnologie (logica conseguenza del tema scelto):
• Fonti energetiche (fossili e rinnovabili)
• Vettori energetici (“puliti” e non)
• Gas clima-alteranti
• Utilizzi (civili, terziari, industriali, mobilità)
• Trasporto (grandi distanze e quantità) e distribuzione (capillare,
piccole distanze)
• Stoccaggio (annuale, stagionale, giornaliero, minuti, secondi, ma
anche > 1000 anni, per CCS) di ogni dimensione
Impossibile fare una sintesi in 20 minuti, la giornata si preannuncia varia
e interessante, con scenari e idee che sembrano prospettare una futura
rivoluzione tecnologica
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Perché non parlo solo di rinnovabili:
I consumi di energia italiani ripartiti per fonte
Ruolo prevalente dei combustibili fossili : ≈ 85%
Fonte prevalente: petrolio: 41%
Ruolo marginale del carbone: 7.4%
Rinnovabili: ≈ 10%, in crescita (… se piove)
Importazione significativa di energia elettrica: ≈ 5%
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Perché non parlo di rinnovabili:
Previsioni IEA per il futuro (scenario “di riferimento”)
Differenze rispetto all’Italia: > carbone
presenza nucleare
< gas
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Non sono temi nuovi:
da sempre si trasporta l’energia e la si accumula
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• Le fonti energetiche di gran lunga più importanti, quelle su cui si è
basato (e continuerà a basarsi, per molti decenni) lo sviluppo
dell’umanità, i combustibili fossili, sono “facili” da trasportare e
accumulare: vero per solidi e liquidi, un po’ meno vero per il gas
naturale
• Ricordo solo:
• tre acronimi fondamentali per la valorizzazione dei giacimenti quando
non è attraente la soluzione gasdotto (LNG, CNG, GTL)
• La difficoltà del GN a competere con i derivati del petrolio nel settore
della mobilità, nonostante gli indubbi vantaggi
• l’importanza strategica degli accumuli di GN (il diagramma di
consumo “a vasca di bagno”)
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Dal sito STOGIT
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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Non sono temi nuovi:
da sempre si trasporta l’energia e la si accumula
• La fonte rinnovabile più importante (l’idroelettrica) si presta ad essere
accumulata, ma non si trasporta (purtroppo, questo comporta
formidabili sprechi: progetto INGA...).
• Non solo per accumuli “naturali (della fonte idrica)”, ma del vettore
energia elettrica, con sistemi di pompaggio-turbinaggio
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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terzo mercoledì del mese di dicembre (TERNA)
esempio di uso smart dell’accumulo idro
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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CAES:
un possibile concorrente ai sistemi di pompaggio
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L’elettricità e il calore prodotto da biomassa sono
pregiati, perché è energia “dispacciabile”
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• La seconda fonte rinnovabile per importanza (biomassa) si trasporta e
si accumula, meno facilmente dei combustibili fossili (e non sempre è
razionale farlo, meglio utilizzarle in loco, filiera corta), può essere
convertita in vettori energetici (elettricità, calore, biocombustibili)
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Diversamente dai combustibili fossili, dalle biomasse,
dall’energia idroelettrica, dall’energia geotermica…
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• Le altre fonti rinnovabili importanti (eolico, solare) non possono essere
né trasportate, né accumulate direttamente. E’ possibile trasportarle
e accumularle tramite vettori energetici (elettricità, fluidi termovettori,
combustibili sintetici)
• Ad oggi, il ruolo fondamentale nell’accumulo e nel trasporto
dell’energia elettrica prodotta da sole e vento è svolto dalla rete
elettrica e dalle centrali “dispacciabili”.
• Come noto, non solo l’elettricità prodotta da sole e vento non
viene penalizzata economicamente per questa necessità di
“aiuto”, ma gode anzi di tariffe fort(issimament)e incentivate
Da questo punto di vista, l’utilizzo di sistemi termici e termodinamici
presenta importanti vantaggi rispetto ai sistemi fotovoltaici, perché è
molto più facile accumulare calore rispetto all’energia elettrica
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Accumulo termico ad alta temperatura
(impianto Archimede)
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Perché sono oggi e soprattutto saranno in futuro così
importanti il trasporto e l’accumulo dell’energia?
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• Per il ruolo sempre crescente delle fonti rinnovabili non programmabili
(sole e vento) (quando il loro contributo cresce percentualmente
…tutto diventa più difficile)
• Per il possibile graduale passaggio verso la DG (Distributed
Generation) (rinnovabili e non)
• Perché con l’avvento dei mercati elettrici competitivi, l’energia elettrica
ha un valore molto variabile nel tempo, conviene accumulare
l’elettricità quando vale poco e cederla quando vale molto
• Perché l’uso razionale degli accumuli può consentire importanti
risparmi energetici (in particolare nella climatizzazione)
IN SINTESI:
PERCHE’ L’UNICA VERA RISPOSTA A LUNGO TERMINE
ALL’AUMENTO DI CONCENTRAZIONE DI CO2 SONO I SISTEMI A
EMISSIONE (QUASI) NULLA
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Un possibile scenario futuro:
la generazione distribuita
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Micro-tri-cogenerazione da GN (idrogeno) + fonti rinnovabili
DISTRIBUITA
MOTORI
TG
Sottostazioni
Fuel
cell
MOTORI
Motori
BATTERIE
Utenze
Commerciali
Volani
FUEL CELL
Utenti residenziali
Turbina a Gas
Utenze Industriali
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Utenze
Commerciali
Un prototipo da 30 kWel installato nel nuovo laboratorio
MCG del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano
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Un possibile scenario futuro:
autovetture “ZEV” per la “mobilità sostenibile “?
• Se le auto elettriche avessero una diffusione significativa,
aumenterebbe la domanda elettrica
• Se le auto a idrogeno avessero una diffusione significativa, servirebbe
un’infrastruttura dell’idrogeno
• In Italia il consumo di prodotti petroliferi per la mobilità è enorme (la
potenza media, su 8760 ore/anno) 55.000 MW
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Le fonti rinnovabili non si trasportano (l’elettricità sì) e
sono più economiche in siti lontani dall’utenza
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EGS = Enhanced/Engineered Geothermal Systems
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
CCS: Gli accumuli futuri di più grande capacità?
Sleipner A
Sleipner
0
T
500
m
CO 2 Injection W ell
1000
m
CO 2
Utsir a
For mation
1500
m
Sleipner Øst
Production and Injection
Wells
2000
m
0
2500
m
500
m
1000
m
Heimdal Formation
Soltanto l’acquifero salino Utsira, sotto al Mare del Nord può ospitare
600 miliardi di tonn. CO2: tutte le emissioni del Nord Europa di 300 anni di produzione
di energia elettrica (da IEA, www.ieagreen.org.uk)
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1500
m
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Le otto domande.
nel 2020, in Italia, vedremo:
1. …. cantieri operativi nella realizzazione di centrali elettronucleari?
2. …. moderne centrali a carbone “pulito” (oltre a Torvaldaliga ) e
carbone “sostenibile” (con CCS)?
3. …. una significativa quota di energia elettrica importata da impianti
solari termodinamici nei deserti africani?
4. …..qualche (quale?) tecnologia da fonte rinnovabile raggiungere la
competitività economica e non richiedere quindi incentivi?
5. … il rendimento medio annuo delle centrali a ciclo combinato
raggiungere il 60%?
6. …..un’applicazione diffusa delle celle a combustibile?
7. ….centinaia di migliaia di microcogeneratori operativi nelle cucine
italiane?
8. …..un impatto significativo sul settore elettrico delle nuove tecnologie
per la “mobilità sostenibile “?
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