Uso efficiente dell’Energia e
Rinnovabili per un ecosistema
metropolitano locale sostenibile
Riccardo Basosi* e Giuseppe Grazzini°
*Centro Studi Sistemi Complessi-Università di Siena
°Dipartimento di Energetica-Università di Firenze
Firenze – 27 Febbraio 2010
IL PROBLEMA ENERGETICO-AMBIENTALE
Fonte: Luca Lombroso - Convegno CasaKyoto®
Non esiste una energia pulita (l’unica energia pulita è
quella che non si usa, cioè risparmiata)
L’energia sulla terra deriva o è derivata prevalentemente
dal sole
Previsione disponibilità energia primaria
mondiale (non rinn.)
Mtoe
12000
2005
10000
Nuclear Energy
8000
?
Coal
6000
Gas
4000
2000
0
1930
Oil
1970
2010
Data source: Oil, Gas, Colin Campbell/ASPO 2005
Coal-, Nuclear Scenario, LBST 2005
2050
2090
Year
Modified original from Massimo Ippolito
January 2007
Accordo e disaccordo sul picco di produzione energia fossile
Data del picco
Sorgente della proiezione
Background
2006-2007
Bakhitari, A.M.S.
Iranian Oil Executive
2007-2009
Simmons, M.R.
Investment banker
After 2007
Skrebowski, C.
Petroleum journal Editor
Before 2005
Deffeyes, K.S.
Oil company geologist
Before 2010
Goodstein, D.
Vice Provost, Cal Tech
Around 2010
Campbell, C.J.
Oil company geologist
After 2010
World Energy Council World
NGO
2010-2020
Laherrere, J.
Oil company geologist
2016
EIA nominal case
DOE analysis/info
After 2020
CERA
Energy consultants
2025 or later
Shell
Major oil company
No visible peak
Lynch, M.C.
Energy economist
LE RISERVE ENERGETICHE
DI NATURA FOSSILE O
FISSILE
RISERVE ACCERTATE
(MILIARDI TEP)
CONSUMO ATTUALE
(MILIARDI TEP)
PETROLIO
135
3.2
GAS
NATURALE
120
1.8
540
2.3
28
0.6
CARBONE
URANIO
DURATA
RISERVE (ANNI)*
42
67
235
40
Consumi di energia primaria, consumi finali ed energia elettrica in Italia
Mtep - %
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1955
Totale fonti energetiche
Consumi
Elettricità
%Elet./Consumi
1965
1975
1985
1995
2005
Consumi finali pro-capite
150
Italia
GJ/abitante
140
Toscana
130
120
110
100
90
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
Finali per fonti 2003
Consumi finali per fonti Toscana
E. Elettrica
19%
Comb. Solidi
5%
Rinnovabili
1%
Petroliferi
41%
Gas nat.
34%
BILANCIO ENERGETICO ITALIANO 2008 (AL NETTO DEI
BUNKERAGGI)
Combustibili, 34 %
Energia Elettrica
(usi obbligati, 19%)
Trasporti, 30 %
Agricoltura, 2%
Calore ad alta T,
20%
Industria, 30%
Calore a media T,
6%
Commercio, 4%
Calore a bassa T,
25%
Residenziale, 34%
Distribuzione Domanda/Offerta dell’Energia in
funzione della qualità degli Usi Finali
L’elettricità è associata convenzionalmente a T > 1000 C°
LE PERDITE ENERGETICHE DEL SISTEMA ELETTRICO
ITALIANO
Petrolio
Carbone
Gas
Centrali
termoelettriche
Usi finali
Energia
elettrica
prodotta
(40% T)
Energia
utilizzata
(50%, 20%T)
P
P
Domanda di
energia
primaria
(100% T)
Energia persa in
centrale (60% T)
Energia elettrica persa
negli usi (50%, 20%T))
Georeferenziazione
del fabbisogno termico
LA DIFFUSIONE DEGLI SCALDABAGNO
Elettrico
7.000.000
Gas
3.000.000
Gas
Centralizzato
1.500.000
Solare Termico
50.000-100.000
EVOLUZIONE DEI CONSUMI SPECIFICI
ELETTRODOMESTICI
EVOLUZIONE DEI CONSUMI SPECIFICI PER
RISCALDAMENTO DOMESTICO
Dalla classe G alla classe A in 10 mosse
Dalla classe G alla classe A in 10 mosse
Le 10 mosse sono:
1. Diagnosi dell’edificio e monitoraggio strumentale
2. Isolamento termico delle pareti e della copertura
3. Isolamento del pavimento e degli impianti termoidraulici
4. Isolamento delle finestre
5. Isolamento dei vetri
6. La ventilazione meccanica controllata
7. Solare termico
8. Pompa di calore e geotermia
9. Fotovoltaico
10.Domotica
Risultato:
Una casa certificata, calda e silenziosa.
Consumi finali per settori, Firenze 2004
Agricoltura.
0.03%
Firenze 2004
Domestico.
31.59%
Trasporti .
46.14%
Industria.
4.94%
Terziario.
17.30%
Previsioni di richiesta nel PIER
5 000.0
4 500.0
4 000.0
3 500.0
ktep
3 000.0
2 500.0
Solidi
Liquidi
2 000.0
Gassosi
1 500.0
1 000.0
500.0
0.0
1995
2000
2005
2010
2015
2020
Parametri significativi, Provincia di Firenze
e Regione Toscana
Tabella 1.1 Parametri significativi Provincia di Firenze e Regione Toscana al 2007
Provincia
Regione
Quota % media della
Provincia su totale
regionale
Superficie [kmq]
Popolazione
residente
3 514
22 992
15.28%
970 414
363 8211
26.67%
PIL
[in milioni di euro]
29 819
85 409
34.91%
Consumi di energia
elettrica
[in milioni di kWh]
4 461
20 897
21.35%
Vendita carburanti
[kilo in tonnellate]
269.922
1 002
26.94%
Emissioni di CO2
[milioni di t/anno]
8.3
36
23.06%
Quota % della
Provincia su totale
regionale
~25.00%
PEAP Firenze Energia Idroelettrica
Santerno
Santerno
Senio
Senio
Lamone
Lamone
Sieve
Sieve
Marina
Marina
Marinella
Marinella
Fosso Reale
Borro Sieci
Fosso Reale
Mugnone
Borro Sieci
Mugnone
Vicano di Pelago
Orme
Pesa
Resco
Chiesimone
Cesto
Elsa
AREA DI STUDIO
Vicano di S.Ellero
Vingone
Fosso delle Marnia
Lame
Greve
Egola
Vicano di Pelago
Vicano di S.Ellero
Vingone
Orme
Fosso delle Marnia
Lame
Resco
Chiesimone
Greve
Egola
Pesa
Cesto
Elsa
RETICOLO IDROGRAFICO
SEMPLIFICATO
PEAP Firenze Energia Idroelettrica
Santerno
RISULTATI
IL POTENZIALE LORDO INSTALLABILE NEI BACINI DELLA
PROVINCIA DI FIRENZE È DI CIRCA 43.6 MW,
CORRISPONDENTE AD UNA CAPACITÀ DI PRODUZIONE
LORDA PARI A CIRCA 83.7 GWh ANNUI.
Senio
Lamone
< 500
500 - 1000
1001 - 5000
5001 - 9999
> 10000
Sieve
Marina
Marinella
Fosso Reale
Mugnone
Sieci
Vicano di Pelago
PER COMPLETARE L’ANALISI DELLA POTENZIALITÀ
IDROENERGETICA DELLA PROVINCIA DI FIRENZE,
OCCORRE TENERE CONTO DELLA CAPACITÀ PRODUTTIVA
DELL’ASTA DELL’ARNO NEL TRATTO FIORENTINO. A TALE
SCOPO SI FA RIFERIMENTO AL PIANO ENERGETICO
AMBIENTALE COMUNALE DI FIRENZE (PEAC) CHE, CON
UNA METODOLOGIA DI LAVORO DIFFERENTE DA QUELLA
ADOTTATA NEL PRESENTE STUDIO, HA VALUTATO UN
POTENZIALE IDROENERGETICO LORDO INSTALLABILE DI
CIRCA 3.5 MW, PER UNA PRODUZIONE IDROENERGETICA
POTENZIALE LORDA ANNUA PARI A CIRCA 20.2 GWh.
Vicano di S.Ellero
Vingone
Marnia
Fosso delle Lame
Orme
Greve
Egola
Resco
Chiesimone
Pesa
Cesto di Lucolena
Elsa
PRODUZIONE IDROELETTRICA
POTENZIALE [MWh/anno]
Valutazione delle Potenzialità della Risorsa
Eolica nel territorio della Provincia di Firenze
Individuazione e georeferenziazione delle aree a “vocazione eolica”
Tematismi georeferenziati utilizzati
- Aree inopportune allo sviluppo di siti eolici (linee guida regione toscana)
- Aree protette nazionali e regionali, sir, sic, zps
- Uso del suolo e pendenze
- Carte tecniche regionali ed ortofoto
- Viabilità
- Reti di trasporto dell’energia elettrica
Vincoli utilizzati per la definizione delle aree:
- Zone con eccessiva pendenza
- Zone con copertura ad alto fusto
- Zone con eccessiva distanza dalle strade
- Zone con eccessiva distanza da elettrodotti at e mt
- Zone vicine ad agglomerati urbani o case isolate
Dati anemologici utilizzati
- ZONE CON VELOCITÀ MEDIE ANNUE DEL VENTO >5 m/s A 77 m S.L.S. RICOSTRUITE
DAL la.M.M.A. (Laboratorio meteorologico e di modellistica ambientale della regione
toscana) sulla base delle stime ottenute attraverso i modelli rams-calmet
PEAP Firenze Energia Eolica
29 aree con potenziale da
430 a 536 MW
PEAP Firenze Energia Solare
FIRENZUOLA
PALAZZUOLO SUL SENIO
MARRADI
Legenda
BARBERINO DI MUGELLO
SCARPERIA
E < 250
LE VALUTAZIONI INDICANO UNA POTENZIALITÀ
DI INSTALLAZIONE DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI,
NEI DUE SCENARI, RISPETTIVAMENTE DI 214.2
MW (77.1 MW SU EDIFICI CIVILI E 137.1
MW SU EDIFICI INDUSTRIALI) E DI 21.4
MW (7.7 MW SU EDIFICI CIVILI E 13.7 MW SU
EDIFICI
INDUSTRIALI),
PER
UNA
PRODUCIBILITÀ
POTENZIALE
ALL’ANNO
RISPETTIVAMENTE DI CIRCA 250 GWh E 25
GWh.
250 < E < 500
VICCHIO
BORGO SAN LORENZO
SAN PIERO A SIEVE
500 < E < 750
SAN GODENZO
750 < E < 1000
E > 1000
CALENZANO
DICOMANO
VAGLIA
LONDA
SESTO FIORENTINO
FIESOLE PONTASSIEVE
CAMPI BISENZIO
SIGNA
VINCI
FUCECCHIO
CERRETO GUIDI
FIRENZE
RUFINA
PELAGO
RIGNANO SULL'ARNO
BAGNO A RIPOLI
LASTRA A SIGNA
SCANDICCI
MONTELUPO FIORENTINO
IMPRUNETA
REGGELLO
EMPOLI
INCISA IN VAL D'ARNO
SAN CASCIANO IN VAL DI PESA
MONTESPERTOLI
FIGLINE VALDARNO
GREVE IN CHIANTI
CASTELFIORENTINO
TAVARNELLE VAL DI PESA
CERTALDO
MONTAIONE
GAMBASSI TERME
BARBERINO VAL D'ELSA
PRODUZIONE SOLARE FOTOVOLTAICA
TEORICA NETTA [Mwh/anno] NELLO
SCENARIO 2
PEAP Firenze Energia Solare
(termica)
FIRENZUOLA
PALAZZUOLO SUL SENIO
Legenda
MARRADI
E < 250
LE VALUTAZIONI INDICANO UNA POTENZIALITÀ
DI INSTALLAZIONE DI IMPIANTI SOLARI
TERMICI, NEI DUE SCENARI, DI 286.6 MW
(180.0 MW SU EDIFICI CIVILI E 106.6 MW
SU EDIFICI INDUSTRIALI) E DI CIRCA 28.6
MW (18.0 MW SU EDIFICI CIVILI E 10.6 MW SU
EDIFICI INDUSTRIALI) PER UNA PRODUCIBILITÀ
POTENZIALE ALL’ANNO RISPETTIVAMENTE DI
335.3 GWh E DI 33,5 GWh.
BARBERINO DI MUGELLO
SCARPERIA
250 < E < 500
500 < E < 750
VICCHIO
BORGO SAN LORENZO
SAN PIERO A SIEVE
750 < E < 1000
E > 1000
CALENZANO
SAN GODENZO
DICOMANO
VAGLIA
LONDA
SESTO FIORENTINO
FIESOLE PONTASSIEVE
CAMPI BISENZIO
SIGNA
VINCI
FUCECCHIO
CERRETO GUIDI
FIRENZE
RUFINA
PELAGO
RIGNANO SULL'ARNO
BAGNO A RIPOLI
LASTRA A SIGNA
SCANDICCI
MONTELUPO FIORENTINO
IMPRUNETA
REGGELLO
EMPOLI
INCISA IN VAL D'ARNO
SAN CASCIANO IN VAL DI PESA
MONTESPERTOLI
FIGLINE VALDARNO
GREVE IN CHIANTI
CASTELFIORENTINO
TAVARNELLE VAL DI PESA
CERTALDO
MONTAIONE
GAMBASSI TERME
BARBERINO VAL D'ELSA
PRODUZIONE SOLARE TERMICA
TEORICA NETTA [Mwh/anno] NELLO
SCENARIO 2
Potenze installabili da Biomasse Forestali e coltivazioni
arboree in Provincia di Firenze, e nelle Comunità Montane
Tabella 3.9 Potenze termiche ed elettriche installabile nei diversi contesti provinciali
Potenza
elettrica
minima
[MWe]
Potenza
termica
minima
[MWt]
Potenza elettrica
con ipotesi SRF
[MWe]
Potenza termica con
SFR
[MWt]
Provincia Firenze
11.5
19.2
17.9
29.8
CM Mugello
3.9
6.4
6.0
10.0
CM
Montagna
Fiorentina
2.3
3.9
3.6
6.0
Area Chianti
3.1
5.2
4.9
8.1
Bacino
Potenzialità delle Rinnovabili in Provincia di Fi
Potenza installata, installabile e
intervalli di potenzialità per le FER
ATTUALE
INSTALLATO
PROVINCIA FI
Potenza installata per
Energia elettrica da
eolico (Mwe)
Potenza installata per
Energia elettrica da
idroelettrico (Mwe)
Potenza installata per
Energia elettrica da
fotovoltaico (Mwe)
Potenza installata per
Energia elettrica da
biomasse e biogas
(Mwe)
Potenza installata per
Energia elettrica da
geotermia (Mwe)
totali
OBIETTIVI
PIER
REGIONALI
OBIETTIVI PIER SCOSTAMENTO
SU PROVINCIA FI PROVINCIA FI
(quota 25%)
RISPETTO
OBIETTIVI PIER
(quota 25%)
POTENZIALITà PREVISTE DA
PEAP FI (VALORE MINIMO E
VALORE MAX)
0,00
301,800
75,45
75,45
450
536
14,90
417,900
104,48
89,58
47,1
47,1
1,45
151,3
37,83
36,38
21,4
214
0,00
171,800
42,95
42,95
11,80
18,00
0,00
911,000
227,75
227,75
0
0,00
16,35
1042,80
260,70
244,35
530,30
815,10
LINEE GUIDA di un possibile PIANO ENERGETICO
nel settore TRASPORTI
Orientamento su 7 obiettivi strategici





ridurre l'intensità di energia a pari condizioni di mobilità
ridurre l'intensità di trasporto a pari condizioni di crescita economica
ridurre la crescita della domanda di trasporto
sostituire la mobilità con l'accessibilità
sostituire l'offerta di trasporto ecovora (vorace di ambiente ed energia)
con quella più eco-compatibile
 combinare i processi di dematerializzazione (dell'economia e del
trasporto) e la carrying capacity (sostenibilità) dell'ambiente
 incorporare la dimensione ambientale nelle politiche di trasporto locali
e regionali
Distribuzione dei consumi energetici tra i vari vettori; Firenze 2003
aereo. 4.5%
collettivo.
4.4%
moto. 6.7%
Trasporti Firenze 2003
merci. 32.0%
treni. 0.2%
auto privata.
52.3%
Veicoli di trasporto a Firenze
•
•
•
•
•
Il rapporto veicoli/popolazione nella Provincia di Firenze è di circa 0.76 veicoli per
abitante. I veicoli immatricolati nella Provincia sono così ripartiti:
Automobili: 615 177
Ciclomotori: 64 150 e Motocicli: 82 118
Autobus: 1 741, di cui circa 1 300 sono utilizzati per il trasporto pubblico urbano ed
extraurbano nell’aera metropolitana di Firenze.
Veicoli merci: 70 043
Il traffico stradale annuale nell’area fiorentina è costituito da due macro-categorie:
a) il traffico intra-comunale, causato da tutti gli spostamenti che hanno origine e
destinazione all’interno dei territori comunali, e b) il traffico inter-comunale,
dovuto invece agli spostamenti, sia in entrata ed in uscita, tra le aeree esterne ai
confini dei vari comuni. Chiaramente il traffico inter-comunale di maggiore entità è
costituito dagli spostamenti da e per la città di Firenze. A loro volta queste due
macrocategorie possono essere divise in spostamenti sistematici ed in spostamenti
erratici.
Auto private e Fattore di Occupazione
• il fattore di occupazione (LF) delle auto a Firenze è limitato a 1,3 persona
per veicolo, contro l’ 1,4 che rappresenta invece il dato medio nazionale
per il traffico urbano.
• Questa situazione non fa altro che aumentare il già alto impatto
ambientale delle automobili.
Un semplice esempio può rendere più lampante questa considerazione.
• Attualmente lo spostamento di 12 persone nella Provincia di Firenze,
richiede l’utilizzo di 9 automobili, con un consumo chilometrico per
persona trasportata di circa 2,29 MJ (vedi tabella Energia Locale). Se l’LF
venisse portato a 2, questo comporterebbe una riduzione del 47%
dell’energia necessaria per la movimentazione delle persone con una
riduzione del 47% delle quantità di emissioni prodotte.
Mobilità e Informazione
Una risposta univoca alla attuale motivazione che
spinge la richiesta di mobilità non c'è. Tuttavia molti
spostamenti sono di tipo sistematico e dovuti ad
esigenze di lavoro e per ottemperare a pratiche
burocratiche che potrebbero essere drasticamente
ridotte attraverso un uso spinto delle reti telematiche,
tramite il telelavoro e la certificazione delle
trasmissioni per via elettronica. Ciò avrebbe anche una
ricaduta economica spingendo lo sviluppo di aziende
legate alla loro realizzazione, manutenzione e gestione.
Sviluppo delle reti infrastrutturali della piana e della loro
interconnessione
•Favorire in ogni modo l’uso della bicicletta potenziando la rete di piste ciclabili
•Realizzazione di linee tramviarie intercomunali e integrazione con le linee
ferroviarie esistenti
•Possibile sviluppo di collegamenti tra le reti con l'uso di filobus bimodali
L'abbattimento delle emissioni di sostanze inquinanti calcolabile in base alla differenza
di emissioni tra un autobus nuovo ( Euro 4) a gasolio ed i nuovi tipi bimodali è superiore
al 30%
Vantaggi conseguibili
l’energia elettrica può essere generata a partire da fonti rinnovabili o in
cogenerazione;
• si annullano le emissioni inquinanti in loco;
• riduzione dei costi di manutenzione rispetto al motore diesel
convenzionale.
•
•
•
•
•
•
•
si rende possibile il recupero energetico in frenata e in discesa;
il consumo energetico specifico, secondo dati del Comune di Milano e di ENEA, è uguale per
il filobus e per il tram;
le emissioni e i consumi energetici evitati sono quindi uguali a quelli del tram;
i filobus sono i mezzi di trasporto collettivo più silenziosi in assoluto.
nelle realizzazioni bimodali (oggi predominanti) si può evitare la linea aerea di captazione
elettrica nelle zone di alto pregio architettonico;
i filobus ha inoltre una maggior libertà di spostamento in tutte quelle situazioni (sorpassi,
lavori in corso etc.) in cui l’alimentazione soltanto dalla linea bloccherebbe il mezzo. Si hanno
le prestazioni in salita e in frenata dei mezzi su gomma (rampe più corte nei
sottoattraversamenti – minore necessità di confinare la linea rispetto ai pedoni)
Grado di
avanzamento
nello sviluppo
di azioni di
sostenibilità
energetica