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Massa – 20 novembre 2007
SCELTE ENERGETICHE
SOSTENIBILI:
risparmio, impianti, finanziamenti
Gianfranco Castrovinci
Direttore Generale EAMS
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EAMS
• Nascita dell’Agenzia
–
–
–
–
Progetto Europeo E.I.E. (European Intelligent Energy)
Partners Europei (Malaga, Pazardijk)
Soci
Capitale iniziale disponibile (circa 500.000,00 € per tre anni)
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Scopi dell’Agenzia Energetica
• Risparmio energetico ed uso razionale dell’energia
• Promozione e diffusione di tecnologie più avanzate ed
efficienti (in particolare uso di fonti rinnovabili)
• Miglioramento dei costi della bolletta energetica
• Miglioramento della qualità dell’ambiente
• Aumento del livello di sicurezza degli impianti
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Problemi connessi all’attuale
uso dell’energia
• Velocità nel consumo dei combustibili fossili
• Localizzazione dei giacimenti in aree geopoliticamente
instabili
• Costo dell’energia
• Combustibili fossili principali responsabili del degrado
ambientale
• Fragilità ed unicità del nostro pianete
• Situazione italiana
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Situazione provinciale
Fabbisogno energetico provinciale:
• 14.310 TJ (342.000 Tep)
Incremento dei consumi:
• 11,3 % in 8 anni
• 20,8 % in 13 anni
Produzione di energia:
• 36,6 MW Idroelettrico [222,8 TJ pari a 62 GWh e 5.300
Tep]
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Soluzioni
• Risparmio energetico
• Uso razionale dell’energia
• Utilizzo sempre maggiore di fonti di energia rinnovabile
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Fonti di energia rinnovabile
• SOLE
• Solare
– Fotovoltaico
– Termico
• Biomasse
• Eolico
• Idroelettrico
• Onde e correnti marine
• Geotermico
• Gravitazionale
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Fonti di energia rinnovabile
• Differenze con combustibili fossili
– Virtualmente inesauribili
– Impatto ambientale trascurabile relativamente ai rilasci
– Impiego temporaneo del territorio ed assenza di elementi
irreversibili
– Caratteristica “nazionale” della produzione
– Indipendenza da Paesi geopoliticamente instabili
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Flusso disponibile delle energie
rinnovabili
A LIVELLO MONDIALE
• SOLARE = 15.000 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale
• EOLICO = 40 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale
• BIOMASSE = 9 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale
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Limiti attuali delle fonti
rinnovabili
•
•
•
•
Dispersione e densità di energia
Discontinuità della generazione
Disponibilità temporale limitata
Costi
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Differenza tra
solare termico e solare
fotovoltaico
• Solare termico: i raggi del sole producono calore
• Solare fotovoltaico: i raggi del sole producono
energia elettrica
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ENERGIA SOLARE
può essere trasformata in
ENERGIA
TERMICA
SOLARE
TERMICO
ENERGIA
ELETTRICA
SOLARE
FOTOVOLTAICO
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Sole
• Sorgente praticamente illimitata di energia:
– 795 * 1015 kWh annui sulla Terra (15.000 volte
superiore del fabbisogno mondiale di energia)
– 47 * 1012 kWh annui in Italia (fabbisogno annuo circa
250 * 109 kWh)
• Risorsa energetica nazionale
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Sole
• Impatto ambientale praticamente nullo:
– Tecnologie costruttive poco inquinanti
– Nessuna emissione durante l’esercizio
– Decommissioning senza particolari problemi
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Sole
• Eventuali problemi
– Accumulatori elettrochimici per impianti stand-alone
– Superfici occupate
• Unico vero problema: costi elevati
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Grandezze fondamentali
• Irraggiamento: potenza istantanea della
radiazione solare che colpisce una superficie
piana ortogonale ai raggi [W/m2]
– Costante solare = 1.367 W/m2
• Effetto “filtro” dell’atmosfera terrestre
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Grandezze
fondamentali
• A seguito di detti fenomeni, sulla superficie
terrestre la costante solare si riduce ad un
valore massimo di 1.000 W/m2, anche a causa
di altri fattori
• Insolazione: energia media giornaliera resa
disponibile dai raggi solari [kWh/m2 giorno]
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Grandezze fondamentali
• Dipende da:
– Latitudine (Bolzano = 3,5 kWh/m2 giorno;
Trapani = 5,5 kWh/m2 giorno)
– Condizioni meteorologiche
– Angolo di inclinazione delle superfici
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Aspetti tecnologici
• Cella
– Si, GaAs, CuInSe2, CdTe
– Lato 8 – 15 cm; spessore
300 mm
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• Modulo da 36 celle: 50 W, 17 V, h = 13%
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Utilizzo finale
• V ed I continua e variabile
con l’irraggiamento
• Soluzioni:
– Sistema di
condizionamento della
potenza (convertitori cc/cc
– inverter)
• Caso di utenze isolate
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Valutazione ambientale
• Conoscendo:
– Producibilità di 1 kW = 1.300 kWh/anno
– Energy pay-back time = 5 anni
– Vita media impianto = 25 anni
• Si ricava:
– Vita efficace = 25 – 5 = 20 anni
– kWh prodotti = 20 * 1.300 = 26000 kWh
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Valutazione ambientale
• Tenuto conto:
– per produrre 1 kWh elettrico = 0,25 kg
combustibile fossile
• Risparmio di combustibile fossile:
– 25.000 * 0,25 = 6.250 kg
• Risparmio di CO2:
– 15.600 kg
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Benefici
• Benefici in termini di emissioni
• Benefici in termini di consumo di
materie prime
• Risorsa energetica nazionale
• Benefici economici
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COLLETTORE SOLARE
E’ COSTITUITO DA:
• un assorbitore metallico (in
rame, alluminio o acciaio) che
incorpora anche i tubi di
passaggio del fluido vettore;
• una lastra in vetro o in
plastica con buona
trasparenza alle radiazioni
emesse dal sole ed elevata
opacità a quelle emesse
dall’assorbitore;
• un pannello di materiale
isolante, posto sotto
l’assorbitore;
• un involucro di
contenimento per proteggere
i componenti di cui sopra e
limitare le dispersioni termiche
del pannello.
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CIRCOLAZIONE NATURALE
È una circolazione che avviene
senza aiuto di pompe.
Il fluido vettore riscaldandosi
all’interno dei pannelli diventa
più leggero del fluido contenuto
nei serbatoi. Può pertanto
attivare una circolazione
naturale uguale a quella con
cui funzionano i vecchi impianti
a termosifoni.
Naturalmente affinché una
simile circolazione possa
avvenire i serbatoi di accumulo
devono essere posti più in alto
dei pannelli, come indicato nei
due schemi a lato.
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CIRCOLAZIONE FORZATA
È una circolazione che
avviene con l’aiuto di pompe,
attivate solo quando nei
pannelli il fluido vettore si
trova ad una temperatura più
elevata rispetto a quella
dell’acqua contenuta nei
serbatoi d’accumulo.
Ovviamente in questi impianti
non ci sono vincoli per
l’ubicazione dei serbatoi. Lo
schema a lato riporta i
principali componenti di un
impianto solare con
funzionamento a circolazione
forzata.
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FABBISOGNO GIORNALIERO
DI ACQUA CALDA A 45°C
ABITAZIONI CIVILI
Comfort elevato
Comfort medio
Comfort basso
Lavatrice
Lavastoviglie
75 l/(persona/giorno)
50 l/(persona/giorno)
35 l/(persona/giorno)
10-20 l/(1 lavaggio giorno)
10-20 l/(1 lavaggio giorno)
PENSIONI E AGRITURISMO
Livello elevato
Livello medio
75 l/(persona/giorno)
50 l/(persona/giorno)
HOTEL E RISTORANTI
Comfort elevato
Comfort medio
Comfort basso
75 l/(persona/giorno)
50 l/(persona/giorno)
35 l/(persona/giorno)
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SUPERFICI NETTE PANNELLI PIANI
CORRELATE AL FABBISOGNO GIORNALIERO
DI ACQUA CALDA A 45°C
Italia Nord
Italia Centro
Italia Sud
1,2 m2
1,0 m2
0,8 m2
per fabbisogno 50 l/giorno
““
““
““
““
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RISPARMIO
ENERGETICO-ECONOMICO
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Esempio per famiglia di 4 persone:
• 5 m2 di pannelli solari termici con rendimento 85%
• Serbatoio con capacità pari a 300 l
• Insolazione media 1300 kWh/m2 all’anno
• Produzione acqua calda con:
- scaldabagno elettrico: 2980 kWhelettrici/anno
- caldaia a metano: 3312 kWhtermici/anno
- impianto ibrido solare/metano:
3800 kWh/anno da collettori
663 kWh/anno da caldaia
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RISPARMIO
ENERGETICO-ECONOMICO
Esempio per famiglia di 4 persone:
• Circa 3800 kWh prodotti dai pannelli in un anno con un
risparmio economico di circa 400 euro all’anno
• Costo impianto: circa 4000 euro
• Circa 10 anni per ammortizzare l’impianto contro i 30 anni di
vita utile dell’impianto
• Accordo volontario Settoriale Regione Toscana
 Finanziamento a fondo perduto: circa 600 euro
 circa 8.5 anni per ammortizzare costo d’impianto
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RISPARMIO
ENERGETICO-AMBIENTALE
Massa – 20 novembre 2007
Esempio per famiglia di 4 persone:
• Emissioni di CO2:
-
1 kWhelettrico  0,60 kg di CO2
-
1 kWhtermico  0,25 kg di CO2
• Scaldabagno: 1.788 kg di CO2 all’anno
• Caldaia: 828 kg di CO2 all’anno
• Ibrido: 166 kg di CO2 all’anno
Emissioni evitate:
1622 kg rispetto scaldabagno
662 kg rispetto caldaia
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ALCUNE INSTALLAZIONI SUL NOSTRO
TERRITORIO
Aulla – 9 mq
Mulazzo – 4 mq