Confindustria
Efficienza energetica e fonti rinnovabili come fattori di
competitività per l’impresa
Modena,11 ottobre 2007
Gli usi finali dell’energia e la
razionalizzazione dei
consumi nell’industria
Prof. Ing. Cesare Boffa
La razionalizzazione dei consumi e l'aumento di efficienza negli usi finali (U.F.)
dell'energia sono risultate le azioni di gran lunga più efficaci, dagli anni '70 ad
oggi, per far fronte alla “crisi energetica”.
FONTE: C.E.C. Action Plan fon Energy Efficiency: Realizing the Potential – COM(2006)545 final (ottobre
2006)
Le previsioni al 2030 confermano che l’aumento dell’efficienza negli
usi finali continuerà ad avere un ruolo dominante per la “sostenibilità
dello sviluppo”
Emissioni di CO2 evitate per tipologia di intervento secondo lo scenario alternativo IEA
(valori percentuali)
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006)- Scenarios and strategies to 2050
Industrial energy use in the Baseline Scenario
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Consumi energetici industriali a seguito degli interventi di
razionalizzazione
OECD (Mtoe)
Transition economies (Mtoe)
1200
Developing countries (Mtoe)
World (Mtoe)
1000
800
600
400
200
0
Coal
Oil
Elaborazioni su fonte IEA 2006
Gas
Electricity
Heat
Biomass
Risparmi di energia a seguito degli interventi di razionalizzazione
OECD (Mtoe)
%
Transition economies (Mtoe)
Developing countries (Mtoe)
350
World (Mtoe)
300
250
200
150
100
50
0
-50
Coal
Oil
Elaborazioni su fonte IEA 2006
Gas
Electricity
Heat
Biomass
CO2 emission reduction in the Map scenario in the OECD and non OECD, 205029
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
• Tecnologie per la cogenerazione
• Motori elettrici
• Produzione e distribuzione di vapore
• Tecnologie esistenti per produzione di materie di
base
• Innovazioni di processo per produzione materie di
base
• Sostituzione di combustibili
• Cattura e stoccaggio CO2
Share of industry in global CO2 emission reductions relative to
Baseline in the Map scenario, 2050
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Metalli ferrosi
iniezione di carbone polverizzato
direct casting
smelt reduction
Minerali non metallici attuali tecnologie
macinatura
altri materiali
CCS
Petrolchimica
steam craking
produzione di aromatici
metanolo
biopolimeri
Chimica inorganica
ammoniaca
membrane (vedasi oltre)
Membrane
I processi di separazione assorbono
fino al 40% del totale dell’energia
consumata dall’industria chimica e
sono responsabili del 50% dei costi
di esercizio
Filtrazioni (Micro/ultra/nano)
Osmosi inversa
Elettrodialisi
Separazione in fase gassosa
Global technology prospects for coal injection
Global technology prospects for plastic waste injection
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospects for CO2 capture in blast furnaces and DRI plants
Global technology prospects for smelt reduction
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospects for direct casting
Global technology prospects for kiln improvements
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospects for blended cement and geopolymers
Global technology outlook for biomass feedstocks and biopolymers
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospects for energy efficient drying technologies
Global technology prospects for inert anodes and bipolar cell design in
primary aluminium production
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospect for membranes
Global technology prospects for black liquor gasification
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Global technology prospects for CHP systems
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Ultimate yields of steam crackers with various feddstocks (kg of product per
tonne of feedstock)
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Energy and CO2 saving for bio-based polymers
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Energy consumption in pulp and paper production
(top 10% of performes)
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Steam system efficiency measures
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Energy efficiency of various cement-clinker production technologies
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
CHP
• Utilizzo diretto dell’energia termica quale calore di
processo
– distillazione, coking, hydroheating nelle raffinerie di
petrolio
– produzione di ammoniaca ed etilene nell’industria
chimica
– uso per essiccazioni
• Utilizzo diretto di energia termica e frigorifera:
– nell’industria alimentare produzione di margarina, di
vegetali,
– prodotti caseari ecc.
Piccola cogenerazione
• Miglioramento delle prestazioni dei piccoli generatori a
motori alternativi
• Microturbine
1.4 MW   43%
• Celle a combustibile
25-50 kW
Comparison of conventional and fuel-cell CHP systems
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
SMART GRIDS
TECHNOLOGY PLATFORM 2006
UE 25
RETI ESISTENTI SMART GRIDS
-
centrali di grandi dimensioni
flussi unidirezionali di potenza
dispacciamento e controllo da unità centrale
nessuna partecipazione del consumatore
accolgono flussi bidirezionali di potenza
consentono:
 la gestione della generazione distribuita
 la gestione delle fonti rinnovabili di energia
(produzione variabile nel tempo)
 la ottimizzazione delle azioni di gestione della
domanda
 l'ottimizzazione della gestione degli accumuli
- partecipazione multilaterale nel bilanciamento in
tempo reale tra domanda ed offerta di energia
FONTE: European Smart Grids Technology Platform – Vision and Strategy for Europe’s Electricity
Networks of the Future – Directorate General for Research Sustainable Energy System C.E.C. (2006)
MOTORI ELETTRICI
motori elettrici
industriali
compressori
pompe
ventilatori
50 % dei consumi
 consumi - 15 ÷ 30%
tempi di ritorno < 2 anni
motori a
super conduttori
magneti permanenti
nuove tecnologie
nuovi processi (nuove membrane per processi di separazione)
nuovi sistemi di controllo
Motori elettrici
> 60% di consumi elettrici industriali
> 30% di tutti gli usi elettrici
Motore, compressore, pompa o ventilatore
consumi  29%
 $ + 20%
Ritorno < 2 anni alti fattori di carico
Nuovi motori
super conduttori
a magnete permanente
con rotore di rame
a riluttanza
motori ibridi (induzione e sincrono)
Pompe e compressori
controlli per velocità variabile
nuovi lubrificanti
gestione
Controlli
accumuli controllati
controlli di pressione e temperatura
controlli centralizzati con aria compressa
Global energy efficiency estimates for emerging motor technologies
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
energia termica
a 35 °C, ~ 5 kW
Pompa di
calore
COP 5
energia elettrica
1 kW
Acqua di
acquifero
a 12 °C, 0,2l/s
Energia termica
~ 4 kW
Pathways toward cost-competitiveness for industrial technologies
FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050
Significatività dei dati statistici
e possibili incongruenze
Settore primario
giacimenti
naturali
Oli minerali
Gas Naturale
Carboni
Uranio
Gravità
Geotermica
Solare diretto
Biomasse
Vento
Onde
Maree
Industria dell’energia
trasformazione nei
vettori energetici
Utenti finali
Centrali elettriche
Raffinerie
Trattamenti dei gas
Cokerie
Centrali termiche
Teleriscaldamenti
Perdite di
trasformazione
distribuzione
(vettori)
Movimento
Riscaldamento
Raffrescamento
Concentrazione
Separazione
Fusione
Illuminazione
Comunicazione
Perdite di
distribuzione
SCHEMA TIPO A: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici
Impieghi non energetici
Energia contenuta nei
prodotti importati
Elettricità importata
Vettori
Elettricità
Benzina
Gasolio
Olio
Agricoltura
Industria
Combustibile
Gas Metano
G.P.L.
Idrogeno
Carboni
Coke
Vapore
Residenze
domestiche
Servizi
Acqua Calda
Acqua Fredda
Biogas
Biocombustibili
C.D.R.
Gas Tecnici
Trasporti
Combustibili di recupero
da rifiuti
BUNKERAGGI
Consumi interni e
perdite di conversione
Perdite di
distribuzione
Perdite di trasformazione
negli usi finali
SCHEMA TIPO B: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici
SIGNIFICATIVITA' DEI DATI STATISTICI SUGLI USI FINALI DELL'ENERGIA:
PROBLEMI
−
−
−
−
−
−
tep (toe)
• qualità dell'energia
livelli termici
E.T.
distribuzione temporale E.E.
• perdite virtuali statistiche
perdite di distribuzione
ricicli internazionali
nuove tecnologie
• teleriscaldamento
• cogenerazione
recupero del contenuto energetico dei prodotti utilizzati (biogas da
discariche, inceneritori)
fonti non commercializzate formalmente
legna da ardere e scarti vegetali
20 Mt 
5 Mtep (pci)
3 Mtep ( caldaie)
0.5 Mtep ( camini)
PROPOSTE
L.C.A. nelle statistiche
per rispondere in modo corretto ad esigenze
sempre più sentite
ISTAT  congruenza con le serie storiche (autoproduzione)
Esempio:
 come mettere correttamente a bilancio nelle statistiche energetiche
(italiane)
 l'energia utilizzata per
- impianti solari termici o fotovoltaici prodotti (es. da ditte
italiane)
- con componenti realizzati in altri paesi (es. Cina), con
materiali prodotti localmente e non
 come confrontare l'energia prodotta da questi impianti solari
elettrica f()
termica f(T)
 con quella (elettrica + termica + meccanica ecc.) utilizzata per
realizzare gli impianti
 e tener conto dei risvolti ambientali connessi
CONCLUSIONI
Esistono tecnologie che possono “fare la
differenza” nel prossimo futuro
Nessuna di queste tecnologie da sola può
incidere sufficientemente
Occorre l’intera gamma di tecnologie
 costi (+) per consumatori
2400 109 U.S. $
 costi (-) combustibile
 costi (-) minori investimenti 3000 109 U.S. $