• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
L'Innovazione Energetica nel Mercato Domestico Italiano
 

L'Innovazione Energetica nel Mercato Domestico Italiano

on

  • 846 views

Studio condotto da TEH Ambrosetti e il Politecnico di MIlano per conto di GDF SUEZ Energia Italia. ...

Studio condotto da TEH Ambrosetti e il Politecnico di MIlano per conto di GDF SUEZ Energia Italia.
La presentazione dell'analisi su "energYnnovation: 1° Osservatorio Permanente sugli usi innovativi dell'energia" si è tenuto a Milano il 6 maggio 2013.

www.energYnnovation.it

Statistics

Views

Total Views
846
Views on SlideShare
846
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

CC Attribution License

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    L'Innovazione Energetica nel Mercato Domestico Italiano L'Innovazione Energetica nel Mercato Domestico Italiano Presentation Transcript

    • I nostri valori esigenza impegno audacia coesione L’INNOVAZIONE ENERGETICA NEL MERCATO DOMESTICO ITALIANO OSSERVATORIO PERMANENTE SUGLI USI INNOVATIVI DELL’ENERGIA RAPPORTO 2013 IN COLLABORAZIONE CON www.gdfsuez.it
    • Indice Premessa pag. 3 1. Gli scenari dei consumi domestici e riflessioni del sistema paese. pag. 7 2. Soluzioni innovative al servizio del mercato domestico italiano pag. 19 3. Energy community e sistema elettrico pag. 29 4. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano. Opportunità di crescita e di sviluppo pag. 37 di ALDO CHIARINI, A.D. GDF SUEZ Energia Italia di PAOLO BORZATTA, The European House Ambrosetti di VITTORIO CHIESA, Politecnico di Milano di MAURIZIO DELFANTI, Politecnico di Milano - dipartimento Energia a cura di TEH Ambrosetti e Politecnico di Milano L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 1
    • 2 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Premessa di ALDO CHIARINI, A.D. GDF SUEZ ENERGIA ITALIA L’ innovazione è lo strumento che consente di trovare soluzioni idonee a ottimizzare le risorse, ma devono essere soprattutto utili alla collettività, replicabili e concrete. In altre parole l’innovazione deve essere un’invenzione utile ed utilizzabile. Nel mercato dell’energia l’innovazione trova terreno molto fertile. Infatti le dinamiche della domanda in continua crescita, ovviamente solo nelle economie emergenti, la sostenibilità economica, la gestione degli impatti ambientali e della accettabilità sociale disegnano un quadro di grande complessità ed attualità che taglia trasversalmente strategie industriali, infrastrutturali e geopolitiche in un orizzonte temporale di lungo periodo. La bontà dei sistemi energetici nazionali è una delle determinanti del contesto competitivo cui le imprese fanno riferimento per le loro scelte strategiche: localizzazione, produzione, oltre che un fattore rilevante per la vita sociale dell’intero Paese. Gli impatti energetici determinano la competitività di un nazione. Il mercato dell’energia è attraversato in Europa da trasformazioni imponenti che sono state in grado di modificare sensibilmente gli scenari ed è stato finora raramente guidato da innovazioni introdotte da operatori dell’energia. Le grandi utilities in Europa si trovano però di fronte a dei cambiamenti radicali ed epocali: calo della domanda, crescita delle rinnovabili, avvento della generazione distribuita e quindi devono decidere se cavalcare questi strumenti o morire. Questi cambiamenti possono essere il motore attraverso il quale i grandi operatori energetici si facciano carico delle tematiche legate all’innovazione con un ruolo anche culturale. Il gruppo GDF SUEZ da tempo, attraverso la scelta responsabile che accentua la propria attività, offre soluzioni innovative alle sfide energetiche ed ambientali. Tra l’altro è l’unico operatore energetico con proprio dipartimento industriale che si occupa di efficienza energetica e servizi e persegue questa missione anche attraverso nove centri di ricerca e sviluppo, oltre a 1100 collaboratori dedicati allo studio delle innovazioni energetiche. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 3
    • Lo sviluppo di un Gruppo come il nostro non può quindi prescindere dallo sviluppo del Paese in cui qui opera. È per questo che GDF SUEZ Energia Italia, assumendosi una responsabilità nuova per un operatore energetico nel Paese si fa promotore dell’innovazione energetica anche attraverso la costituzione di una piattaforma multmediale: energYnnovation. Questa piattaforma diventerà una vera e propria borsa delle idee per l’innovazione energetica. In energYnnovation verranno accolti e promossi progetti, spunti, studi e ricerche che parlano di energia. L’osservatorio permanente sugli usi innovativi dell’energia che noi vogliamo promuovere vede due importanti partner: The European House Ambrosetti e il Politecnico di Milano, coi dipartimenti di ingegneria gestionale ed energia. Obiettivo dello studio di quest’anno è stato quello di produrre una 4 base di conoscenza nuova utile e, speriamo, riflessioni strategiche. Il politecnico di Milano analizzerà tre famiglia di soluzioni innovative: • risparmio energetico • la generazione distribuita • la gestione dell’energia Un solo esempio: le pompe di calore esistono da moltissimi anni ma soltanto attraverso l’innovazione possiamo farle scambiare oggi col sottosuolo e quindi abbassare la differenza di temperatura sia nell’estate che nell’inverno rendendole utilizzabili. Quindi l’innovazione è stata applicata a tecnologie che esistono da molto tempo. The European House Ambrosetti ha analizzato due principali scenari: uno scenario andamento dei consumi col business as usual tendenziale uno scenario technology efficent che incorpora gli obiettivi del piano d’azione italiano per l’efficienza energetica L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Il forum e l’osservatorio permanente sugli usi innovativi dell’energia si è svolto a Milano, nel Museo della Scienza e della Tecnologia Leonardo da Vinci, un luogo simbolico dell’innovazione tecnologica. Il forum è stato inoltre diffuso in diretta sui principali social media (in streaming) e ha visto tra i suoi protagonisti principali interlocutori nazionali sul tema banche, istituzione autorità media mondo imprenditoriale, consumatori e si confronteranno in due diverse tavole rotonde. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 5
    • 6 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • 1. Gli scenari dei consumi domestici e riflessioni del sistema paese di PAOLO BORZATTA, (THE EUROPEAN HOUSE AMBROSETTI) Il momento storico che stiamo vivendo è molto particolare: ci troviamo a una svolta epocale della nostra società e sicuramente il tema dell’energia è tra gli argomenti più importanti da trattare. In questa sede, più che parlare di energia è necessario parlare di innovazione energetica. Analizzando i consumi domestici in Italia, le innovazioni tecnologiche e il loro possibile sviluppo, sono stati immaginati i possibili scenari che potrebbero modificare il quadro dei consumi energetici da oggi fino al 2020. Questi scenari tengono conto del trend che caratterizza oggi il mercato energetico italiano, ma anche delle modifiche che potrebbe subire da un’innovazione in grado di modificare profondamente le abitudini e le spese delle famiglie italiane. • scenario ottimistico: crescita dello 0,4% - (44,3 % nel 2020) Questi due dati indicano che il consumo energetico è direttamente proporzionale al PIL. L’innovazione tecnologica è un elemento caratterizzante e se introdotta porta a dei cambiamenti importanti. Ci sono tre tipi di tecnologie che ci interessano: • Tecnologie per il risparmio energetico. • Tecnologie per la gestione intelligente dell’energia. • Tecnologie per la generazione distribuita. Nello scenario tendenziale analizzato (figura 1) i consumi finali nel settore domestico sono cresciuti passando da 35 milioni di tonnellate di MegaTep fino ai 41,5 del 2012. Proseguendo con questo scenario, si possono formulare due ipotesi di crescita media fino al 2020: • scenario pessimistico: crescita dell’1% - (46,9 % nel 2020) L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 7
    • FIGURA 1 Lo scenario tendenziale Consumi finali totali settore domestico (MegaTEP*) 50 46,9 (+12%) 45 44,3 (+7,0%) 40 41,5 35 PIL=+1% 35,1 PIL=+0,4% STORICO (*) Tonnellata equivalente di petrolio 8 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 30
    • FIGURA 2 Gli scenari technology efficient mostrano importanti giacimenti di efficientamento Consumi finali totali settore domestico (MegaTEP*) 45 44,3 (tendenziale) 40 41,5 -26% 35 30,9 (PAEE) 30 -31% 28,7 (prudenziale) -40% 25,1 (ottimistico) 25 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2002 2000 2004 STORICO 20 (*) Tonnellata equivalente di petrolio N.B. Risparmi rispetto a scenario tendenziale; rif. impatto tecnologie eff. energetica L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 9
    • Partendo da questa analisi (che approfondiremo meglio nel capitolo successivo), si è cercato di capire cosa succederebbe se inserissimo queste tecnologie nello scenario tendenziale che abbiamo individuato fino al 2020. Gli scenari possibili sono di tre tipi: 1) Scenario Policy Driven che tiene conto del PAEE, il Piano d’Azione Italiano per l’Efficienza energetica. 2) Scenario efficiente (prudenziale) che tiene conto delle tecnologie innovative. 3) Scenario efficiente (ottimistico) che tiene conto delle tecnologie innovative. Anche solo considerando lo scenario più prudenziale emerge chiaramente una netta diminuzione dei consumi (figura 2). Si passa da un -26% nel primo scenario, al -31% nel secondo, fino ad arrivare al -40% nel caso più “ottimistico” con dei risparmi notevoli per le famiglie italiane e l’intera economia del Paese (figura 3). Analizzando brevemente il settore dei servizi, si può notare che gli effetti positivi di tale scenario sono presenti anche qui. Nel nostro 10 esempio abbiamo preso in esame i costi di ospedali e supermercati che, con questi scenari, vedrebbero diminuire drasticamente le loro spese di manutenzione (figura 4). A questo taglio dei costi ci sarebbe, naturalmente, un valore aggiunto importante che porterebbe in dote un grosso budget da investire su nuove innovazioni tecnologiche e che produrrebbe un ulteriore vantaggio di circa 46/68 miliardi di euro. In ultima analisi - non meno importante - avremmo anche un forte miglioramento dell’impatto ambientale e dal punto di vista geopolitico e geostrategico l’indice di dipendenza energetica diminuirebbe sensibilmente fino al -31% nello scenario più ottimistico. A fronte di tale evidente vantaggio competitivo, è necessario identificare quale strada seguire e analizzare i punti chiave su cui ragionare affinché tale scenario possa essere realizzato con successo nel nostro Paese. Se guardiamo agli ultimi venti o trent’anni, l’Italia ha spesso fatto grandi promesse di miglioramenti che poi non è mai riuscita a mantenere fino in fondo. Cos’è che non rende possibile o potrebbe non rendere possibile il raggiungimento di quei risultati così brillanti? Soffermandoci sui tre punti principali, si sono individuati i seguenti L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 3 Impatti: minori costi Spesa energetica totale per le famiglie (Mld €) +15% 15,8 18,1 -22% 14,2 -39% 11,1 Risparmio cumulato vs. tendenziale al 2020 (Mld €) PAEE OTTIMISTICO TENDENZIALE TENDENZIALE 2012 2020 PAEE 2020 19 29 OTTIMISTICO 2020 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 11
    • FIGURA 4 Impatti: minori costi Spesa energetica settore servizi (Mld €) OSPEDALI 1,4 SUPERMERCATI +14% 1,6 1,4 1,2 -37% 1,0 0,8 -41% 1,2 -35% 1 0,6 0,6 0,2 -37% 0,8 0,4 0,4 0,0 12 +15% Tendenziale 2012 Tendenziale PAEE 2020 2020 Ottimistico 2020 0,2 Tendenziale 2012 Tendenziale 2020 PAEE 2020 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano Ottimistico 2020
    • fattori abilitanti che possono impedire o facilitare l’efficace transizione del sistema a quei risultati positivi: 1) Adozione delle tecnologie e delle filiere industriali - L’energia non è il “core business”. Nonostante quello che diciamo, l’energia pesa relativamente poco nel PIL totale (alcuni punti percentuali), dando dei vantaggi medi per famiglia di 150/240 € l’anno. Questi vantaggi, seppur importanti, possono essere considerati come la “sindrome del dimagrire”: se vogliamo perdere peso dobbiamo fare un piccolo sacrificio oggi per avere un grande beneficio fra alcuni anni. Parafrasando, il piccolo sacrificio che viene richiesto ci permette di averne uno altrettanto piccolo, mentre il grosso del beneficio va poi a qualcun altro: in altre parole l’investimento e il cambiamento richiesti non sono immediatamente visibili. Quello che ci dobbiamo chiedere è “come favorire l’adozione delle soluzioni d’innovazione energetiche e la loro integrazione?”. E ancora: “Quali tecnologie spingere alla luce degli interessi nazionali o piuttosto degli interessi di efficienza e di risultati per il Paese?” - Attitudine all’uso della tecnologia. Gli italiani non sono proprio così amanti della tecnologia. Secondo un’indagine circa 2/3 degli italiani hanno un orientamento “distante dalle tecnologie” (Fonte: Nielsen, 2010). - Complessità degli interventi e difficoltà di integrazione. Per raggiungere i risultati proposti c’è la necessità di sviluppare le filiere industriali che stanno dietro quei risultati che darebbero dei grandi benefici al Paese che si scontro però con le difficoltà di riuscire a svilupparle davvero e soprattutto a integrarle nell’offerta. 2) Politica dell’energia - Autoproduzione. Dirigendoci verso l’autoproduzione (figura 5) abbiamo dei potenziali grandi vantaggi che però presentano una forte discontinuità. Nel 2020 l’autoproduzione potrebbe rappresentare più del 20% della quota totale rispetto al 6% dello scenario tendenziale. - Riduzione dei consumi di gas (e loro import). L’impatto sul Paese è determinato dal modo in cui riusciremo a pilotare L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 13
    • FIGURA 5 Stima indicativa della quota di autoproduzione al 2020 Autoproduzione (% sui consumi e MegaTEP totali) 5,65 6 5 20% 4 2,86 3 2 1 0 25% 3,01 23,0% 15% 10% 9,7% 1,02 2,5% 2012* 5% 6,4% TENDENZIALE 2020 KTEP 0% PAEE 2020 OTTIMISTICO 2020 % CONSUMI N.B. Valori 2012 stimati ricorrendo ai dati ENEA sui comparti fotovoltaico ed eolico; per il calcolo dei valori per i 3 scenari al 2020 è stato ipotizzato un indice di penetrazione dell’autoproduzione quale % dei livelli di autoproduzione prospettati dal Politecnico nello studio tecnologico 14 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 6 Stima del gas non consumato al 2020 Gas risparmiato (MegaTEP al lordo delle perdite) 25 20 15 10 5 0 2013 2014 2015 PAEE 2016 2017 2018 2019 2020 OTTIMISTICO N.B. Valori calcolati rispetto allo scenario tendenziale con riferimento all’impatto delle tecnologie per l’efficienza energetica L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 15
    • questo cambiamento, evitando possibili insuccessi di questo modello teorico. Stiamo parlando di un cambiamento epocale da qualunque punto di vista. Il gas risparmiato (figura 6) sarà molto alto e questo significherà cambiare la politica energetica del Paese, la politica di approvvigionamento, i rapporti di distribuzione, ecc. È indubbio che questi cambiamenti sono importanti, ma è assolutamente necessario saperli gestire in quanto essi ci toccheranno molto da vicino e sarà necessario discutere su fino a che punto è utile spingere l’autoproduzione (anche alla luce degli impatti sui modelli di business) e quali scelte strategiche fare (infrastrutture, bacini di approvvigionamento, ecc) alla luce degli scenari emergenti. 3) Comunicazione al Paese e l’educazione sui temi energetici. Riportando alcuni dati sui secondi di presenza nei telegiornali pri- 16 me time nel 2009, si evince che si è parlato per 28.000 secondi del delitto di Garlasco, 25.000 del delitto di Perugia, 18.000 secondi per l’ondata di caldo, 15.000 secondi sull’energia (temi generici sull’aumento o la diminuzione dei prezzi senza mai andare nello specifico). Troviamo anche una buona presenza di temi come la stagione dei saldi, il nucleare e il referendum. Questo ci dice che purtroppo in Italia si comunica poco il tema dell’energia con il risultato che un argomento così importante è poco compreso dalla gente comune non addetta ai lavori. Prendiamo ad esempio il referendum sul nucleare: non entrando nel merito su cosa sarebbe stato giusto votare, la sensazione diffusa è che molti in Italia non abbiano capito “cosa” stavano votando: ed ovviamente è questa la cosa preoccupante. Il momento storico che stiamo vivendo è molto particolare e ci troviamo a una svolta epocale della nostra società, non soltanto dal punto di vista energetico. Pensate soltanto allo spostamento ovvio da ovest a est. In ballo ci sono tutti i paradigmi della civiltà L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • occidentale. In Italia sembra mancare una strategia generale, che altri Paesi posseggono, che possa aiutarci ad individuare i nostri obiettivi a lungo periodo. Raramente, inoltre, c’è una strategia di settore come quella che si comincia adesso a delineare grazie a un piano energetico di efficientamento. Abbiamo i modelli cognitivi necessari ad affrontare queste sfide? E le nostre élite sono prepa- rate ad affrontare questa transizione? In Francia, Delphine Batho – il Ministro dell’Ecologia, dello Sviluppo Sostenibile e dell’Energia – ha dichiarato (gennaio 2013) che: ”L’anno appena iniziato sarà l’anno della transizione energetica durante il quale i francesi parteciperanno a scelte decisive per il Paese, le scelte sulla politica energetica nazionale”. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 17
    • 18 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • 2. Soluzioni innovative al servizio del mercato domestico italiano di VITTORIO CHIESA, (POLITECNICO DI MILANO) L o studio si è concentrato sul mercato domestico italiano e ha cercato di identificare quali siano le principali soluzioni innovative per il risparmio, l’autoproduzione e la gestione intelligente dell’energia negli edifici che possono rendersi disponibili o sono già disponibili per questo mercato da qui al 2020. I risultati che l’adozione di tali soluzioni a livello domestico potrebbero comportare possono essere stimati in circa 70 TWh di risparmio annuo al 2020 e 80 TWh addizionali di energia autoprodotta annualmente, con un insieme di investimenti che tra pubblico e privato potrebbero arrivare fino a 290 miliardi di euro da qui al 2020. Questo passa attraverso l’adozione di una visione nuova e sistemica che fa riferimento all’integrazione tra risparmio, autoproduzione e gestione intelligente dell’energia a livello di edificio. 2.1 Metodologia Per illustrare la metodologia utilizzata per l’analisi delle soluzioni tec- nologiche mappate si può prendere l’esempio del Controllo Solare, cioè l’insieme di quelle tecnologie che permettono di controllare l’irraggiamento solare che colpisce l’edificio, limitando le dispersioni ed evitando eccessivi surriscaldamenti dell’ambiente durante la stagione estiva. L’analisi ha preso in considerazione una varietà di leve per fare efficienza energetica in questo applicazione: dalla scelta della chiusura vetrata all’introduzione di schermature solari esterne e interne. È stato poi esaminato il tasso di diffusione delle diverse alternative tecnologiche e per ciascuna soluzione è stata analizzata la sua sostenibilità economica in differenti contesti di adozione. Sulla base di queste analisi, è stato possibile ricostruire tre scenari di mercato possibili al 2020: • teorico, sotto l’ipotesi in cui tutti gli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e tutte le nuove costruzioni adottino questa soluzione; • ottimistico, sotto l’ipotesi in cui si realizzi un buon tasso di adozione di tale soluzione negli edifici, con percentuali differenziate L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 19
    • per edifici esistenti ed edifici nuovi; - prudenziale, che prevede da qui al 2020 una diffusione ridotta di tali soluzioni negli edifici. cato rispetto allo scenario ottimistico stimato per il 2020; la seconda evidenzia il grado di convenienza di questi investimenti in assenza di incentivi. 2.2 Analisi delle soluzioni innovative per gli edifici residenziali Concentrandosi sugli edifici di tipo residenziale, a cui si può ascrivere la quota parte di gran lunga maggiore del consumo energetico e del potenziale di efficienza nell’ambito del building, sono state esaminate: • tecnologie per il risparmio energetico; • tecnologie per la gestione intelligente dell’energia; • tecnologia per la generazione distribuita. Nel seguito sono riportati alcuni dei risultati principali contenuti nello studio. Nel primo cluster (figura 8), “Market Exploitation”, si collocano le soluzioni diffuse e sostenibili economicamente; la presenza italiana nella filiera è rilevante, in particolare nelle caldaie a biomassa (ove l’Italia si colloca al primo posto in Europa per numero di installazioni) e nell’illuminazione efficiente. Sulla base delle analisi precedentemente descritte, è stata effettuata una clusterizzazione di tali soluzioni lungo due dimensioni (figura 7): la prima è il grado di penetrazione attuale delle tecnologie sul mer- 20 Nel cluster “Incentives for Adoption” (figura 9), sono raggruppate le soluzioni tecnologiche già in qualche misura diffuse che attualmente non hanno ancora raggiunto in termini generali la sostenibilità economica assoluta e che quindi potrebbero necessitare, in misura diversa da caso a caso, di un incentivo destinato a promuoverne l’adozione sul mercato da parte degli utenti. È il caso delle tecnologie del solare fotovoltaico e termico – che d’altra parte fanno registrare una notevole vicinanza alla condizione di grid parity in particolari L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 7 La mappa delle innovazioni energetiche GRADO DI DIFFUSIONE ATTUALE Tecnologie diffuse e commercializzate ma non sostenibili economicamente. Richiedono incentivi intesi a supportarne l’adozione da parte degli utenti. Tecnologie poco diffuse e non sostenibili economicamente. Richiedono incentivi a sostegno della ricerca, per migliorarne le prestazioni e ridurne i costi. INCENTIVES FOR R&D MARKET EXPLOITATION Tecnologie diffuse e sostenibili economicamente anche in assenza di incentivi. Tecnologie poco diffuse ma sostenibili economicamente alle attuali condizioni di costo. Sono opportunità di business per investitori privati attratti dai volumi che sono in grado di esprimere. CONVENIENZA “ASSOLUTA” INVESTIMENTO INCENTIVES FOR ADOPTION MARKET DEVELOPMENT L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 21
    • FIGURA 8 L’analisi delle soluzioni innovative per gli edifici residenziali Grado di diffusione attuale 40% Illuminazione efficiente 10,1TWh MARKET EXPLOITATION 10% Investimento non sostenibile economicamente in termini “assoluti” 4% ITALIANITÀ DELLA FILIERA ALTA 60 Miliardi di € 50 -50% 50,0 Investimento sostenibile economicamente in termini -150% “assoluti” -100% MEDIA 47,0 BASSA 46,2 40 30 25,2 24,8 20 11,3 10 10,5 12,4 9,2 Caldaie a biomassa Elettrodomestici eff. (Frigo, Lavatr., Lavast.) 12,6 11,2 0 22 Caldaie a biomassa 42,7 TWh Elettrodom. pre-riscaldati (Lavatr., Lavast.) 4,2 1,4 Illumin. efficiente Controllo solare Pompe di calore Fotov. Micro eolico Solare termico 2,6 1,2 Acc. termico Solar cooling Batterie elettroch. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 1,1 Micro cogen. 0,02 Acc. non elettroch.
    • FIGURA 9 L’analisi delle soluzioni innovative per gli edifici residenziali Grado di diffusione attuale 40% INCENTIVES FOR ADOPTION Investimento non sostenibile economicamente in termini 500% “assoluti” Frigoriferi efficienti 1,4 TWh Lavatrici efficienti 1,08 TWh Lavastoviglie efficienti 1,07 TWh Controllo solare 11,3 TWh Miliardi di € 50 10% Fotovoltaico 12,6 TWh 4% 450% 400% 350% 300% 250% 200% 150% ITALIANITÀ DELLA FILIERA ALTA 60 Solare termico 11,0 TWh 100% 50% MEDIA 50,0 47,0 BASSA 46,2 40 30 25,2 24,8 20 11,3 10 10,5 12,4 9,2 0 Caldaie a biomassa Elettrodomestici eff. (Frigo, Lavatr., Lavast.) 12,6 11,2 Elettrodom. pre-riscaldati (Lavatr., Lavast.) 4,2 1,4 Illumin. efficiente Controllo solare Pompe di calore Fotov. Micro eolico Solare termico 2,6 1,2 Acc. termico Solar cooling Batterie elettroch. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 1,1 Micro cogen. 0,02 Acc. non elettroch. 23
    • contesti di utilizzo ottimale che beneficiano di un’opportuna combinazione di fattori (scambio sul posto, detrazioni fiscali, elevati tassi di autoconsumo) – e degli elettrodomestici ad alta efficienza il cui premium price non è tanto legato al grado di performance tecnica, bensì ad altri fattori, in particolare il design. Il cluster “Incentives for R&D” (figura 10) raccoglie le tecnologie poco o non ancora diffuse e che non sono tuttora sostenibili economicamente in termini assoluti; richiedono incentivi a sostegno della ricerca & sviluppo al fine di migliorarne le prestazioni e ridurne i costi: si annoverano principalmente in questo cluster le soluzioni legate all’accumulo di energia, abilitanti anche il paradigma delle smart grid, e il solar cooling. In questi ambiti è emersa una maggiore debolezza della nostra filiera, a conferma di una presenza italiana più forte nelle tecnologie “mature”, cui fa da contraltare una carenza marcata nei comparti più nuovi nei quali sono in corso soprattutto attività di sperimentazione e ricerca. 24 Infine, nel cluster “Market Development” (figura 11), risulta di grande interesse la tecnologia della pompa di calore, e secondariamente quella della micro-cogenerazione: sono soluzioni con un tasso di penetrazione sul mercato attualmente ancora limitato, ma che mostrano una condizione favorevole in termini di sostenibilità economica e quindi un elevato potenziale in termini di generazione di opportunità di business in una prospettiva di breve periodo. Affinché si concretizzi il consistente potenziale di mercato delle pompe di calore (ancora più interessante se si osserva il buon livello di italianità della filiera che si potrebbe generare), è richiesto il superamento di alcune barriere, quali l’integrazione con adeguati e opportuni sistemi di radiazione del caldo/freddo ed il superamento dell’attuale modalità di tariffazione elettrica. 2.3 Innovazione energetica nel mercato domestico italiano Quando si approccia il tema energetico all’interno degli edifici, si configurano una serie di tecnologie in parte complementari, in parte sostitutive con cui è possibile fare efficienza sulla propria “impronta” L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 10 La mappa delle innovazioni energetiche ITALIANITÀ DELLA FILIERA ALTA 60 Miliardi di € 50 MEDIA 50,0 47,0 BASSA 46,2 40 30 25,2 24,8 20 11,3 10 10,5 12,4 9,2 12,6 11,2 0 Caldaie a biomassa Investimento non sostenibile economicamente in termini “assoluti” Elettrodomestici eff. (Frigo, Lavatr., Lavast.) 500% 450% Accumulo termico 1,04 TWh INCENTIVES FOR R&D Elettrodom. pre-riscaldati (Lavatr., Lavast.) 400% 4,2 1,4 350% Illumin. efficiente 300% Lavatrici con ACS prerisc. 1,3 TWh Controllo solare 250% Pompe di calore Fotov. 200% 150% Micro eolico 100% Lavastoviglie con ACS pre-risc. 1,18 TWh Batterie elettrochimiche 0,2 TWh Solare termico Solar cooling 0,72 TWh 2,6 1,2 Acc. termico Solar cooling Batterie elettroch. 50% 1,1 Micro cogen. 0,02 Acc. non elettroch. 4% Mini/micro eolico 3,0 TWh Accumulo non 0% elettrochimico Grado di 0,01 TWh diffusione attuale L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 25
    • FIGURA 11 L’analisi delle soluzioni innovative per gli edifici residenziali ITALIANITÀ DELLA FILIERA ALTA 60 Miliardi di € 50 MEDIA 50,0 47,0 BASSA 46,2 40 30 25,2 24,8 20 11,3 10 10,5 12,4 9,2 Investimento non sostenibile economicamente in termini “assoluti” Elettrodomestici eff. (Frigo, Lavatr., Lavast.) 500% 450% Elettrodom. pre-riscaldati (Lavatr., Lavast.) 400% 4,2 1,4 0 Caldaie a biomassa 12,6 11,2 350% Illumin. efficiente 300% Controllo solare 250% Pompe di calore 200% Fotov. Micro eolico Solare termico 4% 2,6 1,2 Acc. termico Solar cooling Batterie elettroch. -50% 50% -100% Pompe di calore 38,7 TWh Micro cogenerazione 0,73 TWh 1,1 Micro cogen. 0,02 Acc. non elettroch. Investimento sostenibile economicamente -150% in termini “assoluti” 0% Grado di diffusione attuale 26 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano MARKET DEVELOPMENT
    • energetica. L’approccio più virtuoso non è quindi quello di cercare quale, tra tutte le soluzioni (siano esse quelle per il risparmio, o quelle per la gestione intelligente dell’energia o quelle per la generazione distribuita), possa elevarsi a ricoprire nei prossimi anni il ruolo di killer application, quanto piuttosto quello di adottare una visione sistemica che renda cruciale il tema dell’integrazione tra le diverse soluzioni (figura 12). D’altra parte, deve essere considerato che il mercato italiano è molto frammentato, e questo comporta una difficoltà concreta nella replicabilità di una data soluzione. Una prospettiva interessante, esaminando il problema dal lato dell’utenza, è offerta dal paradigma dei Sistemi Efficienti di Utenza (SEU), ossia sistemi in cui si ha la possibilità di asservire uno o più impianti di produzione di energia elettrica all’unità di consumo di un solo utente finale, che può dunque essere “disaccoppiato” dalla rete con tutti i benefici che ne derivano in termini di fruizione di energia a costi minori. L’estensione dell’impiego dei sistemi efficienti di utenza al caso multi client potrebbe genera- re notevoli opportunità e benefici (a fronte tuttavia di un numero sempre minore di TWh cui si potrebbero scaricare gli oneri di sistema). È questo il caso delle Energy Community, ossia insiemi di utenze che condividono scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti dall’utilizzo dell’energia che singolarmente non sarebbero in grado di conseguire (si pensi ad esempio al condominio come un unico utilizzatore). Si conseguirebbero notevoli benefici derivanti dall’effetto scala e dall’adozione integrata di più tecnologie, legati a una gestione più efficiente dei carichi di rete, riunendo di fatto utenze con profili di consumo differenti in un unico “macro-utente” caratterizzato da una domanda di energia più costante e prevedibile. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 27
    • FIGURA 12 HOME APPLIANCES PRE-RISC. ELETTROD. ILLUMIN. EFF. CONTROLLO SOLARE HOME MANAGEMENT SYSTEM SMART METERING Tecnologie per il RISPARMIO ENERGETICO Tecnologie per la GENERAZIONE DISTRIBUITA POMPE DI CALORE ENERGY COMMUNITY KILLER APPLICATION ? E-MOBILITY TARIFFAZIONE DINAMICA UTENTE SOLARE TERMICO CALDAIE A BIOMASSA FOTOVOLT. SOLAR GOOLUNG ACCUMULO ACCUMULO TERMICO ALTERN. MINI MICRO COGENER. EOLICO 28 ACCUMULO ELETTROCH. Tecnologie per la GESTIONE INTELLIGENTE DELL’ENERGIA L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • 3. Energy Community elettrico di MAURIZIO DELFANTI, (POLITECNICO DI MILANO - DIPARTIMENTO ENERGIA) I n questo capitolo parleremo dei potenziali vantaggi sistemici che sono gli unici in base ai quali si è in grado di giustificare un’esenzione tariffaria o comunque un trattamento differenziato di questa enclave. Il ruolo guida di questa valutazione di carattere sistemico è in capo all’Autorità che ha già fatto un documento di consultazione (D.C.O. 183/13). Dal momento che i vantaggi che si possono avere dal punto di vista dell’utenza sono stati trattati precedentemente, qui tratteremo il tema delle Energy Community, in cui varie utenze e vari produttori hanno a disposizione mezzi di produzione di energia e dei possibili sistemi di accumulo. I Sistemi Efficienti d’Utenza (SEU) e le Reti Private (RP) possono: - funzionare in parallelo alla rete di distribuzione/trasmissione; - scollegarsi dalla stessa rimanendo in “isola” quando serve. Le opportunità che i consumatori ritrovano nello sviluppo di SEU/RP sono: - sfruttamento di fonti energetiche disponibili sul territorio per la produzione locale di EE; - aumento della affidabilità e della continuità della propria attività produttiva; - utilizzo ottimizzato delle infrastrutture elettriche realizzate e gestite dai produttori; - usufruire di un vero servizio energetico ampio ed articolato (progettazione, realizzazione e gestione di impianti, compravendita dell’EE). All’interno di queste Community si possono mettere in campo delle strategie nuove come il dispacciamento in tempo reale di tutte le risorse al proprio interno per modificare il carico e per fornire alla rete un profilo di scambio prevedibile o anche ridurre gli sbilanciamenti (fig. 13). L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 29
    • FIGURA 13 Le Energy Community FER & carico I SEU/RP basati su impianti FER e carichi (industriali e domestici) sfruttano le risorse: • dispacciamento in tempo reale delle risorse di rete  profilo di scambio prevedibile ✔ attraverso funzioni di demand response • fornendo servizi di rete • conseguendo minori perdite per il sistema… …e maggior efficienza nell’utilizzo della rete Carichi industriali Carichi residenziali Rete MT Impianti FER 30 Impianti CHP Impianti FER L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 14 Le Energy Community FER & accumulo, carico I SEU/RP basati sull’insieme di impianti FER, carichi (industriali e domestici) e eventuali sistemi di accumulo sfruttano più efficacemente le risorse locali attraverso algoritmi di ottimizzazione capaci di: • effettuare un dispacciamento in tempo reale delle risorse di rete, mantenendo un adeguato margine di riserva ✔ profilo di scambio prevedibile Demand response (+ accumulo?) ✔ riduzione degli sbilanciamenti • fornire servizi di rete • conseguire minori perdite per il sistema… …e maggior efficienza nell’utilizzo della rete Carichi industriali Carichi residenziali Rete MT Impianti FER Impianti CHP Impianti FER Sistemi di accumulo L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 31
    • Guardando oltre, c’è anche la possibilità di divenire attori positivi per il sistema fornendo servizi alla rete. Non si tratta, quindi, di “consumare meno” ma in questo caso si tratta di “consumare meglio”, mettendo in atto dei provvedimenti che possono essere di giovamento al sistema rimanendo semplici utenti (fig. 14). I servizi sono ovviamente il filo conduttore di questa analisi. Con questa aggregazione di carico, generazione e sistemi di acculo, si riesce ad effettuare un dispacciamento locale delle risorse e questo rende possibile il mantenimento di un profilo prevedibile verso la rete pubblica. Naturalmente non è necessario l’intervento manuale: in altre parole non serve che sia l’uomo ad accendere o spegnere gli elettrodomestici in caso di maggiore o minore presenza di energia rinnovabile, ma vi sono dei sistemi automatici che rendono queste azioni indipendenti dalla volontà dell’operatore. Questo tema molto tecnico trova una straordinaria applicazione nella vita di tutti i giorni in quanto più si riesce a consumare in maniera sincrona l’energia del tetto fotovoltaico con gli elettrodomestici di casa, tanto più si riuscirà 32 a sottrarre energia al flusso principale. Per l’attuale meccanismo con cui in Italia vengono regolate le perdite, questo significa un beneficio facilmente stimabile. Alcuni servizi sono forniti oggi dalla rete di trasmissione dalle unità di grandissima taglia, ma è possibile che in futuro – con le opportune proporzioni – quei servizi che oggi annettiamo uno ad uno alla rete di trasmissione potranno essere forniti da queste iniziative (fig. 15). Senza chiamare in causa gli studi molto (forse troppo) futuristici che preconizzano per il 2050 l’inutilità della rete di trasmissione, vorrei segnalare – tra gli innumerevoli benefici che queste iniziative possono garantire – uno legato alle perdite. Riuscendo a massimizzare la quantità energetica che non interessa la rete primaria, si potrebbero differire anche gli investimenti in rete in quanto essa diventerebbe una rete di trasmissione sempre più leggera. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • FIGURA 15 Profilo di scambio prevedibile e sbilanciamento FER La possibilità di aggregare insieme carico, generazione e sistemi di accumulo consente ai SEU/RP di effettuare un dispacciamento locale delle risorse al fine di mantenere in tempo reale un profilo di scambio prevedibile, all’interfaccia con il gestore della rete pubblica • In fase di programmazione, mediante l’integrazione di previsioni metereologiche e dello stato delle risorse, sarà determinata l’offerta ottimale di produzione • In tempo reale si agirà sulle risorse disponibili (in particolare accumulo) in modo da diminuire/annullare eventuali differenze tra offerta programmata e immissione. Riduzione dei problemi derivanti dall’aleatorietà delle FRNP contribuendo a migliorare la gestione del sistema elettrico e ad ottimizzare le relative attività di dispacciamento con una diminuzione dei costi su MSD. • Riduzione dello sbilanciamento effettivo (differenza tra le immissioni reali e il programma vincolante di immissione)  delibera 281/2012/R/efr • Minori risorse per il bilanciamento Profilo di scambio previsto effettuato sulla base delle previsioni con un giorno di anticipo Profilo di scambio reale sulla base delle misure in tempo reale Profilo di scambio ottimizzato utilizzando le risorse del SSPC/RP L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 33
    • FIGURA 16 SEU/RP: esenzione tariffaria dagli oneri di sistema (fonte: AEEG) Carichi industriali Carichi residenziali Rete MT Anno 2012 • Oneri generali 11,6 mld e • A3 10,6 mld e Impianti FER 34 Impianti CHP Impianti FER L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Utilizzo questa ultima parte del mio intervento per una nota dolente e riguarda principalmente l’esenzione tariffaria degli oneri di sistema. Come va oggi rispetto al complessivo consumo nazionale, la quantità energetica che di fatto è sottratta al pagamento di alcuni oneri. Se per esempio stimassimo che rispetto all’assetto attuale in cui la base imponibile è 264 TWh sottraessimo tutta questa energia per passare a 200 TWh, è ovvio che la bolletta del consumatore ne subiremmo un danno del 4/5% (fig. 16). In definitiva, ad oggi l’implementazione pratica e operativa dei SEU in modello multi-client non è possibile, ciò vale a dire – ad esempio – che un condominio non può utilizzare un impianto fotovoltaico comune a tutti i condomini e sfruttarlo in modo comunitario. In mezzo c’è una regolazione che è in fieri, ma in questo momento è necessario determinare i benefici sistemici e una volta determinati questi reali benefici verso il sistema, si può pensare a nuove regolazioni. Per esempio, gli oneri potrebbero progressivamente essere applicati a quantità inferiori, commisurato agli effetti sistemici e diversificato per le varie iniziative. Il tema potrebbero essere “è opportuna questa sottrazione degli oneri e soprattutto è opportuno giustificarla tecnicamente?”. E ancora “come ripartire questi oneri ed evitare un’eccessiva sottrazione di base imponibile?”. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 35
    • 36 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • L'INNOVAZIONE ENERGETICA NEL MERCATO DOMESTICO ITALIANO OPPORTUNITÀ DI CRESCITA E DI SVILUPPO Osservatorio Permanente sugli usi innovativi dell'energia M ilano, 6 m aggio 2013 © 2013 The European House - Ambrosetti S.p.A. TUTTI I DIRITTI RISERVATI. Questo documento è stato ideato e preparato da TEH-A per GDF SUEZ Energia Italia; nessuna parte di esso può essere in alcun modo riprodotta per terze parti o da queste utilizzata, senza l’autorizzazione scritta di TEH-A. Il suo utilizzo non può essere disgiunto dalla presentazione e/o dai commenti che l’hanno accompagnato.
    • Obiettivi dello studio Produrre una base di conoscenza nuova che: 1. 2. Analizzi le innovazioni tecnologiche in ambito energetico emergenti e in fieri. 3. Valuti le loro potenzialità, i punti di forza/debolezza e le barriere all’ingresso. 4. Stimi gli impatti dell’introduzione delle soluzioni innovative mappate sugli scenari. 5. 38 Delinei le tendenze dei consumi energetici sul mercato retail italiano. Tracci riflessioni strategiche per un’ottimizzazione di sistema a beneficio del sistema Paese.
    • Schema dello studio Studio tecnologico PoliMi Scenario TEH-A 1. Scenari andamento consumi energetici mercato retail in Italia  Tendenziale  Technology efficient 2. Mappatura di sintesi assetto normativo-regolamentare attuale 1. Mappatura soluzioni innovative 2. Identificazione punti di forza e barriere all’adozione in Italia 3. Potenziale di diffusione nel mercato retail in Italia Casi (se rilevanti) Riflessioni strategiche per il sistema Paese 39
    • Schema dello studio Studio tecnologico PoliMi Scenario TEH-A 1. Scenari andamento consumi energetici mercato retail in Italia  Tendenziale  Technology efficient 2. Mappatura di sintesi assetto normativoregolamentare attuale 1. Mappatura soluzioni innovative 2. Identificazione punti di forza e barriere all’adozione in Italia 3. Potenziale di diffusione nel mercato retail in Italia Casi (se rilevanti) Riflessioni strategiche per il sistema Paese 40
    • I. Mappatura ed analisi delle soluzioni innovative per l’energia negli edifici del mercato retail in Italia 41
    • Risparmio energetico – Mappa delle soluzioni Le tecnologie per il risparmio energetico sono quelle che consentono – grazie all’efficienza nelle prestazioni - di ridurre i consumi energetici che si hanno con l’utilizzo delle tecnologie tradizionali alternative. In questa sezione, con riferimento ai vettori termico ed elettrico, saranno presentate quelle con maggior tasso di innovatività e le maggiori possibilità di penetrazione del mercato nell’orizzonte di medio periodo (2020). Installazione pompe di calore Home appliances efficienti Sistemi di illuminazione efficienti Risparmio energetico Sistema di pre-riscaldo elettrodomestici con solare termico Controllo solare (superfici vetrate a controllo solare, sensori, …) Legenda: Soluzioni R&S 42 Soluzioni commercializzate
    • Risparmio energetico – Pompe di calore/1 La pompa di calore è un sistema termodinamico in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa – “sorgente” – a un corpo a temperatura più alta, “pozzo caldo”. È in grado di fornire più energia di quella non rinnovabile impiegata per il suo funzionamento e può produrre energia termica per il riscaldamento e per acqua Pompe di calore a compressione • Alimentate a corrente elettrica • Circa 400.000 unità installate calda sanitaria, oltre a poter assolvere alla funzione di raffreddamento (pompe di calore “ reversibili ” ). Costituiscono ad oggi il 2% circa dello stock di impianti di produzione termica installati negli edifici italiani. Pompe di calore ad assorbimento • Alimentate a gas naturale • Circa 15.000 unità installate SORGENTI UTILIZZATE Aria 83% installato; 7.000 € (20 KWt) Vantaggi: • Disponibilità illimitata • Praticità d’uso • Bassi costi di realizzazione Svantaggi: • Prestazioni a basse temperature Acqua 8% installato; 15.000 € (20 KWt) Terreno 9% installato; 15.000 € (20 KWt) Vantaggi: • Prestazioni costanti ( > aria ) Vantaggi: • Ottime prestazioni Svantaggi: • Disponibilità non illimitata • Necessità opere prelievo/scarico • Vincoli legislativi prelievo/scarico Svantaggi: • Elevati costi di realizzazione • Disponibilità limitata per necessità ampie superfici 43
    • Risparmio energetico – Pompe di calore/2 Punti di forza Barriere all’adozione Elevata efficienza • Pompe a compressione  2,5 < COP/EER < 5 • Pompe a assorbimento  GUE = 1,4-1,5 COP = Coefficient Of Performance; EER = Energy Efficiency Ratio; GUE = Gas Utilization Efficiency Rendimento che risente dell’effetto thermal lift a basse temperature (soprattutto pompe con sorgente aria) . Possibilità di accesso a forme di incentivazione: detrazione fiscale al 55% e conto termico. Elevati costi di installazione per pompe con sorgente geotermica (falda o terreno). Convenienza economica all’installazione (soprattutto le pompe aventi l’aria come sorgente) . Difficoltà di installazione in edifici esistenti (soprattutto per le pompe di calore a compressione e con utilizzo di acqua come pozzo caldo). Esistente 9.0 8.0 6.0 7.3 6.6 7.3 6.2 7.3 6.6 5.2 4.0 4.0 4.3 4.3 10.0 8.0 Nuovo Ospedali Str. ric. 7.3 7.3 6.0 4.0 2.0 Uffici 7.3 4.4 3.2 2.0 Residenziale Pompe di calore ad assorbimento 9.0 2.9 0.0 44 Pompe di calore a compressione c€/kWh 10.0 c€/kWh Costo al kWh risparmiato Sostenibilità economica 0.0 4.9 4.7 3.3 3.0 3.3 2.0 Residenziale Uffici Ospedali Str. ric
    • Risparmio energetico – Pompe di calore/3 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: penetrazione al 2020 delle pompe di calore in circa il 40% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 55% di tutte le nuove costruzioni. Ipotesi: penetrazione al 2020 delle pompe di calore in circa il 30% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 40% di tutte le nuove costruzioni. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 96,7 TWht - 35% fabb. 41,6 TWht – 15% fabb. 28,1 TWht – 10% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 115,0 miliardi di € 49,5 miliardi di € 33,4 miliardi di € Ipotesi: installazione entro il 2020 di pompe di calore in tutti gli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in tutte le nuove costruzioni. Edifici esistenti Nuove installazioni 40 Edifici esistenti 60 82.8 20 0.3 0 Res 4.9 Uff 3.9 30 0.01 0.3 0.07 1.3 Osp Ric 30 25 20 Nuove installazioni 2.9 25 TWh termici 7.0 80 40 Edifici esistenti 35 TWh termici TWh termici 100 Nuove installazioni 34.8 15 10 0.16 2.1 5 0 Res Uff 0.01 0.1 Osp 0.04 0.5 Ric 20 15 23.2 10 5 0.12 1.4 0 Res 0.01 0.1 0.03 0.4 Uff Osp Ric (*) Risparmio derivante dall’installazione di pompe di calore in luogo delle tecnologie, meno efficienti, attualmente in uso. Il valore riportato misura il risparmio annuo a regime (al 2020). 45
    • Risparmio energetico – Sistemi di illuminazione/1 Un sistema di illuminazione artificiale si compone di diversi elementi: sorgenti luminose – che possono essere a incandescenza, a scarica e a stato solido -, convertitori, starter per l ’ avviamento, driver per la regolazione dell’intensità luminosa (starter e driver possono essere manuali o dotati di sensori di presenza/intensità luminosa) e apparecchi di illuminazione per l’alloggiamento delle sorgenti luminose e l’indirizzamento della luce prodotta. Le prestazioni dei sistemi di illuminazione artificiale possono essere valutate secondo tre parametri: • Efficienza luminosa >>> si misura in lumen su watt [lm/W]; il lumen esprime la quantità di energia luminosa rilasciata nell’unità di tempo quindi l ’ indicatore misura la quantità di energia elettrica assorbita trasformata in luce. • Durata >>> è misurata in ore. • Temperatura di colore >>> espressa in gradi kelvin indica la tonalità della luce (scala da calda a fredda). Tipologia sorgente Eff. Lum. [lm/W] Durata [ore] Prezzo per potenza media Incandescenza tradizionale A incandescenza 10 1.000 – 1.500 1 € (40W) Incandescenza alogena A incandescenza 15 - 25 2.000 2 € (20W) Fluorescenza compatta A scarica 50 6.000 – 12.000 5 € (15W) Fluorescenza tubolare A scarica 80 - 90 12.000 – 20.000 8 € (100W) no alimentatore Alogenuri/ioduri metallici A scarica 100 12.000 – 20.000 Sodio alta pressione A scarica 100 10.000 – 12.000 Sodio bassa pressione A scarica 200 10.000 – 12.000 LED A stato solido 50 - 60 25.000 OLED 46 Tecnologia A stato solido 40 € (300W) 50 € (300W) Tecnologia in fase di sviluppo avanzato, valori variabili in base al colore emesso
    • Risparmio energetico – Sistemi di illuminazione/2 Tecnologia Punti di forza Barriere all’adozione • • Maggior costo rispetto a lampade tradizionali; Maggior temperatura di funzionamento rispetto a lampade tradizionali; Maggior delicatezza rispetto a lampade tradizionali. Lampade a incandescenza alogene • • • • Maggior durata rispetto a lampade tradizionali; Più efficienti rispetto a lampade tradizionali; Dimensioni anche molto ridotte; Non presentano problemi con uso discontinuo. Lampade a scarica a fluorescenza • • • • • Elevata efficienza; Lunga durata; Diverse tonalità di colore; Bassi costi di esercizio; Basso sviluppo di calore. • • • • • Costo di acquisto iniziale consistente; Sensibilità delle prestazioni alla temperatura; Controllo ottico limitato; Limitate possibilità di regolazione dell’intensità; Presenza di Mercurio nella lampada. Lampade a scarica a gas • • • • Alta efficienza; Buona durata; Buon rapporto potenza/dimensioni; Adatte a illuminazione pubblica. • • Costo elevato; Bassa resa cromatica (soprattutto quelle a bassa pressione); Non applicabili per usi residenziali; Lampade a LED (OLED) Dimensioni ridotte; Buona robustezza fisica; Lunga durata; Cicli accensione/spegnimento non inficiano la durata; • Non contengono Mercurio; • Elevata efficienza luminosa; • Nuove possibilità di illuminazione di design; • Possibilità di cambiare i colori della luce emessa; • Possibilità di regolazione dell’intensità. • • • • • • • • • Mancanza di standardizzazione degli apparecchi di illuminazione (sistemi di alloggiamento); Prezzo elevato; Rischio di abbagliamento a causa delle piccole dimensioni della lampada. 47
    • Risparmio energetico – Sistemi di illuminazione/3 t Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle sorgenti luminose operando un ’ opportuna distinzione tra: • • • • • Lampade Lampade Lampade Lampade Lampade a a a a a incandescenza alogene scarica a fluorescenza scarica a gas LED OLED R&D 48 c€/kWh Costo al kWh risparmiato Le tecnologie sono in fase di diffusione avanzata ad eccezione dei LED e degli OLED (in fase di sperimentazione avanzata). 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 17 15 15 15 Progetti pilota 9.5 7.5 Esistente FCL = lampade a fluorescenza compatte 1.5 -1 Residenziale FCL 1.5 -1 Uffici FTL Ospedali Str. Ricettive FTL FCL Ampia diffusione Sostenibilità economica Nuovo 9.5 7.5 Commercializzazione Diffusione della Maturità tecnologia FTL = lampade a fluorescenza tubolari Per ogni ambito di installazione è stata considerata l’alternativa più efficiente. Ciò non esclude che anche altre sorgenti luminose siano vantaggiose rispetto al benchmark: il LED, ad esempio, in ambito residenziale ha un costo del kWh risparmiato di 5,5 c€/kWh per edifici esistenti e di 3,5 c€/kWh per nuove costruzioni. L ’ utilizzo medio annuo è stati stimato in: 3.500 h per gli uffici, 6.000 h per gli ospedali e 3000 h annue per le strutture ricettive. Il pay-back time per gli investimenti in illuminazione è: 2-3 anni per la fluorescenza tubolare, 1-2 anni per la fluorescenza compatta e 4-5 anni per il LED.
    • Risparmio energetico – Sistemi di illuminazione/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di illuminazione efficiente in tutti gli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in tutte le nuove costruzioni Ipotesi: penetrazione al 2020 dei sistemi di illuminazione in circa l’85% degli edifici che attualmente hanno sistemi inefficienti e in circa il 90% di tutte le nuove costruzioni Ipotesi: penetrazione al 2020 dei sistemi di illuminazione in circa il 55% degli edifici che attualmente hanno sistemi inefficienti e in circa il 70% di tutte le nuove costruzioni RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 13,8 TWhe – 17% fabb. 11,7 TWhe – 15% fabb. 7,9 TWhe – 10% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 2,1 miliardi di € 1,8 miliardi di € 1,2 miliardi di € Nuove installazioni 10 10 8 6 11.0 4 0.09 1.2 2 0 Res Nuove installazioni Edifici esistenti 12 0.9 TWh elettrici TWh elettrici 12 Edifici esistenti 0.004 0.2 0.03 0.4 Uff Osp Ric 7 8 6 Nuove installazioni 8 0.8 TWh elettrici 14 Edifici esistenti 9.2 4 2 0.09 0 1.0 Res Uff 0.003 0.17 Osp 0.03 0.34 Ric 0.6 6 5 4 3 6.2 2 0.07 1 0.7 0 Res Uff 0.002 0.11 Osp 0.02 0.22 Ric (*) Risparmio derivante dall’installazione di lampade fluorescenti compatte in ambito residenziale e ricettivo, e di lampade fluorescenti tubolari negli uffici e negli ospedali in luogo dei sistemi di illuminazione, meno efficienti, attualmente in uso. Il valore riportato misura il risparmio annuo a regime (al 2020) . 49
    • Risparmio energetico – Home appliances/1 Gli elettrodomestici che consentono un risparmio energetico rispetto agli standard di mercato sono detti elettrodomestici bianchi. Sono utilizzati – ad eccezione di quelli per la refrigerazione che trovano applicazione anche in ambito industriale – principalmente in ambito residenziale e sono responsabili di circa il 35% della bolletta elettrica annuale delle famiglie italiane. Un indice per misurare l’efficienza energetica di un elettrodomestico è l’EEI (Energy Efficiency Index), che è espresso in percentuale e misura il consumo dell’elettrodomestico rispetto a un elettrodomestico standard (con caratteristiche predefinite). Apparecchi del “freddo” Apparecchi del “lavaggio” Sono destinati alla conservazione degli alimenti e comprendono: Utilizzati per il lavaggio e l ’ asciugatura di biancheria e stoviglie e comprendono: • I frigoriferi (diffusione 98%; EEI = 56%) >>> offerta: 26% classe A, 65% classe A+, 9% classe A++ • Le lavatrici (diffusione 79%; EEI = 70%) >>> offerta: 36% classe A, 59% classe A-10% + A-20%, 5% classe A-30% • Le lavastoviglie (diffusione 40%)>>> offerta: 90% classe A, 9% classe A-10% + A-20%, 1% classe A-30% Elettrodomest ico Incremento % prezzo medio vs base Investiment o addizionale [€] Risparmio annuo [kWh elettrici] Risparmio annuo [€] Frigorifero A++ / A 45 % 250 170 28,9 Lavatrice A-30% / A 125 % 390 72 12,2 Lavastoviglie 50 Classe di efficienza considerata/ba se A-30% / A 105 % 410 93 15,8
    • Risparmio energetico – Home appliances/2 Tecnologia Frigoriferi efficienti Punti di forza Barriere all’adozione EEI migliore tra gli elettrodomestici efficienti Economicità nell’adozione in nuove costruzioni Lavatrici efficienti • Discreto EEI Lavastoviglie efficienti • Buon EEI • 81.0 72.0 60 c€/kWh Costo al kWh risparmiato Premiun price ingiustificato in relazione ai risparmi conseguibili Soluzione insostenibile in assenza di incentivi Sostenibilità economica 70 Esistente 50 39.0 17.0 12.5 Nuovo 45.0 37.0 30 10 Premiun price ingiustificato dal punto di vista analitico, in relazione ai risparmi conseguibili Soluzione più lontana da sostenibilità senza incentivi • 80 20 Premiun price ingiustificato dal punto di vista analitico in relazione ai risparmi conseguibili • 90 40 • • • • 17.0 17.0 0 Frigorifero A++ Lavatrice Lavastoviglie AA-30% 30% Benchmark Il maggior prezzo degli elettrodomestici ad alta efficienza energetica ad uso residenziale dipende fortemente da elementi che prescindono dalle prestazioni energetiche del prodotto. Il premium price dipende da: maggiori funzionalità, maggiore affidabilità, da un’associazione forte all’identità di brand. L ’ elevato costo del kWh risparmiato sconta quindi questo effetto, con le tecnologie di efficienza energetica negli elettrodomestici bianchi che sono più mature e vicine alla convenienza economica di quanto il grafico lasci intendere. 51
    • Risparmio energetico – Home appliances/3 Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli elettrodomestici efficienti in ambito residenziale: • • • Frigoriferi efficienti Lavatrici efficienti Lavastoviglie efficienti Le tecnologie sono in commercio e si stanno diffondendo con diversi gradi di penetrazione. R&D FRIGORIFERI 1 2 3 4 5 6 L’etichetta riporta: 1. Fornitore e modello 2. Classe energetica 3. Consumo annuo di energia 4. Volume scomparti per la conservazione degli alimenti 5. Volume congelatore 6. Emissioni di rumore aereo 4 Ampia Maturità diffusione Commercializzazione LAVASTOVIGLIE LAVATRICI 1 2 3 5 6 7 52 Progetti pilota L’etichetta riporta: 1. Fornitore e modello 2. Classe energetica 3. Consumo annuo di energia 4. Consumo annuo acqua (l/anno) 5. Capacità di carico nominale 6. Classe efficienza della centrifuga 7. Le emissioni di rumore aereo (lavaggio/centrif.) Diffusione della tecnologia 1 2 3 4 5 6 7 L’etichetta riporta: 1. Fornitore e modello 2. Classe energetica 3. Consumo annuo di energia 4. Consumo annuo acqua (l/anno) 5. Classe efficienza asciugatura 6. Capacità nominale (copertistandard/ ciclo standard) 7. Le emissioni di rumore aereo
    • Risparmio energetico – Home appliances/4 SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: penetrazione al 2020 di elettrodomestici efficienti in circa il 50% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 60% di tutte le nuove costruzioni Ipotesi: penetrazione al 2020 di elettrodomestici efficienti in circa il 30% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 40% di tutte le nuove costruzioni RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 7,05 TWhe – 9% fabb. 3,56 TWhe – 4% fabb. 2,15 TWhe – 2% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 67,6 miliardi di € 34,2 miliardi di € 20,7 miliardi di € Ipotesi: installazione entro il 2020 di elettrodomestici efficienti in tutti gli edifici esistenti e in tutte le nuove costruzioni 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 Edifici esistenti Edifici esistenti 0.17 0.13 2.64 2.01 0.11 1.99 TWh elettrici TWh elettrici Nuove installazioni 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Nuove installazioni Edifici esistenti 0.11 0.08 1.3 Frigorifero Residenziale 1.0 0.07 1.0 Lavatrice Lavastoviglie Residenziale Residenziale TWh elettrici SCENARIO 1 - TEORICO 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 Nuove installazioni 0.1 0.1 0.05 0.6 0.6 0.7 Frigorifero Lavatrice Lavastoviglie Residenziale Residenziale Residenziale (*) Risparmio derivante dall’installazione di elettrodomestici efficienti in luogo di quelli con classe di efficienza inferiore attualmente in uso. Il valore riportato misura il risparmio annuo a regime (al 2020). 53
    • Risparmio energetico – Pre-riscaldo elettrodomestici/1 All’interno della categoria degli elettrodomestici bianchi si sta allargano sempre più l’offerta di home appliances che hanno un doppio ingresso per l’acqua utilizzata durante i cicli di lavorazione: uno per l’acqua fredda e uno per l’acqua calda. Questa caratteristica, unita ad un software in grado di gestire in maniera intelligente il pescaggio e il mix dell’acqua a diverse temperature, consente di azzerare, o di abbattere considerevolmente, l’utilizzo della resistenza elettrica posta all’interno degli elettrodomestici per portare l’acqua alla temperatura necessaria ad attivare il ciclo di funzionamento, con un conseguente abbattimento nei consumi di energia elettrica da parte degli stessi. Il costo del kWh risparmiato è tanto maggiore, quanto più efficiente è il modo in cui si produce l’acqua calda sanitaria. Lavatrici con ingresso ACS • • Lavastoviglie con ingresso ACS Soluzione integrata in lavatrici di fascia alta e classe A-30% o A-20% Consente un risparmio medio di energia elettrica consumata del 50% rispetto a soluzioni tradizionali • • Soluzione integrata in lavastoviglie di fascia alta e classe A-30%, A-20% o A-10% Consente un risparmio medio di energia elettrica consumata del 35% rispetto a soluzioni tradizionali Elettrodomesti co Incremento % prezzo medio vs A-30% Investimento addizionale [€] Risparmio annuo [kWh elettrici] Risparmio annuo [€] Lavatrice A-30% ACS / A 11 % 70 108 18,5 Lavastoviglie 54 Classe di efficienza considerata/base A-30% ACS / A 10 % 80 126 23,7
    • Risparmio energetico – Pre-riscaldo elettrodomestici/2 Tecnologia Lavatrici con ingresso ACS Lavastoviglie con ingresso ACS Punti di forza • • • Barriere all’adozione Consentono di ottenere significativi risparmi extra rispetto ai relativi prodotti sostitutivi comparabili dal punto di vista della classe di efficienza Discreta offerta di modelli a catalogo delle marche più importanti Prodotti associati a concetti di risparmio sostenibile che li rendono appetibili per utenze poco attente agli aspetti tecnici Stato evolutivo della tecnologia • • • Premium price ingiustificato dal punto di vista analitico, in relazione ai risparmi conseguibili durante il ciclo di vita della tecnologia Soluzione più lontana da sostenibilità senza incentivi Politiche di marketing poco aggressive nel pubblicizzare i prodotti con doppio ingresso per l’acqua e i relativi risparmi conseguibili t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli elettrodomestici che usano acqua pre-riscaldata, operando un’opportuna distinzione tra: • Lavatrici con ingresso ACS • Lavastoviglie con ingresso ACS Le tecnologie sono in fase di commercializzazione anche se con un grado di diffusione ancora limitato. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia 55
    • Risparmio energetico – Pre-riscaldo elettrodomestici/3 Sostenibilità economica 80.0 60.0 59.4 Esistente 40.0 35.6 39.0 17.0 17.0 10.0 0.0 Lavatrice A30% con ACS 56 Nuovo Benchmark 30.0 20.0 Il maggior prezzo degli elettrodomestici con doppio ingresso per acqua fredda e acqua calda sanitaria per uso residenziale li allontana, allo stato attuale, dalla soglia di sostenibilità. 70.0 50.0 c€/kWh Costo al kWh risparmiato 70.0 Lavastoviglie A30% con ACS In realtà il prem ium price è legato a due fattori: • All’applicazione della tecnologia sui soli elettrodomestici ai vertici della gamma • All’immagine green di questo tipo di prodotti che spesso sono quelli con migliori classi di efficienza. Gli elettrodomestici che utilizzano acqua preriscaldata sono pertanto più maturi e vicini alla convenienza economica di quanto il grafico lasci intendere.
    • Risparmio energetico – Pre-riscaldo elettrodomestici/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di elettrodomestici efficienti che utilizzano acqua pre-riscaldata (**). Ipotesi: installazione entro il 2020 di elettrodomestici efficienti che utilizzano acqua pre-riscaldata (**) nel 40% degli edifici attualmente sprovvisti e in circa il 55% di tutte le nuove costruzioni. Ipotesi: installazione entro il 2020 di elettrodomestici efficienti che utilizzano acqua pre-riscaldata (**) nel 30% degli edifici attualmente sprovvisti e in circa il 40% di tutte le nuove costruzioni. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 6,04 TWhe – 8% fabb. 2,47 TWhe – 3% fabb. 1,85 TWhe – 2% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 49,6 miliardi di € 20,4 miliardi di € 15,1 miliardi di € 0.19 3.02 0.15 2.69 Lavatrice Residenziale Lavastoviglie Residenziale 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.10 1.2 Edifici esistenti Nuove installazioni 0.08 1.1 1.2 TWh elettrici 3.40 3.20 3.00 2.80 2.60 2.40 Edifici esistenti Edifici esistenti TWh elettrici TWh elettrici Nuove installazioni 1.0 0.08 0.8 0.9 0.6 Nuove installazioni 0.06 0.8 0.4 0.2 0.0 Lavatrice Residenziale Lavastoviglie Residenziale Lavatrice Residenziale Lavastoviglie Residenziale (*) Risparmio derivante dall’adozione di elettrodomestici efficienti e che consentono il collegamento diretto all’ACS e un suo utilizzo efficiente, in luogo di quelli con classe di efficienza inferiore attualmente in uso. Il valore riportato misura il risparmio annuo a regime (al 2020). (**) Il riscaldamento dell’ACS attraverso il collegamento a un impianto solare termico è la soluzione più efficiente in termini di risparmi complessivi; risparmi più contenuti sono ottenibili utilizzando ACS riscaldata con altre modalità. 57
    • Risparmio energetico – Controllo solare/1 Le tecnologie per il controllo solare sono quelle che consentono di controllare l’irraggiamento solare che colpisce l ’ involucro edilizio e ne determina una variazione di temperatura. Controllare l’irraggiamento solare consente di aumentare l’efficienza energetica dell’edificio: sarà richiesto, infatti, un minor utilizzo di energia per il Chiusure vetrate Rappresentano la parte trasparente e dell’involucro edilizio e sono composte da: Schermatura solare semitrasparente Infissi  la parte opaca • Legno  bassa trasmittanza termica, costo elevato • PVC  media trasmittanza, rischio deformazione • Metallo  alta trasmittanza, rischio deformazione Vetro  la parte trasparente , tipicamente multistrato • Vetri standard  alta trasmittanza, bassi costi • Vetri a controllo solare  riducono i carichi termici da radiazione solare e possono essere: riflettenti o selettivi • Vetri basso emissivi  riducono gli scambi radiativi con un sottile film metallico consentendo, secondo la posizione del film, guadagno o filtro solare 58 raffrescamento in estate ed il riscaldamento in inverno. Esamineremo le chiusure vetrate, in gran parte responsabili dell’inerzia termica degli edifici, e i sistemi di schermatura solare esterni agli edifici, capaci di ridurre la quantità di radiazione in grado di raggiungerli. Sono appendici dell’involucro che consentono di schermare la radiazione solare e si distinguono in: Esterne  applicate alla parte esterna dell’edificio impediscono alla radiazione solare di colpire l’involucro • Fisse  possono essere orizzontali, verticali o a griglia e hanno costi più contenuti • Mobili  orizzontali o verticali, possono essere orientate in base alle esigenze garantendo sempre l’irraggiamento ottimale; hanno costi più elevati Interne  applicate alla parte interna delle chiusure vetrate; sono tende in tessuto o tende a lamelle impacchettabili e orientabili. Hanno un’efficienza inferiore rispetto alle schermature esterne e anche costi di installazione minori.
    • Risparmio energetico – Controllo solare/2 Tecnologia Vetri riflettenti a controllo solare Punti di forza Barriere all’adozione • • Riduzione fattore solare Blocco visibilità dall’esterno ed effetti cromatici • • • • Costi elevati Riflessione verso l’interno e abbagliamento Obbligo di ricorso alla luce artificiale Aumento consumi per riscaldamento in inverno Vetri basso emissivi • Flessibilità di utilizzo come filtro o guadagno solare Emissività estremamente ridotta • Costi elevati Schermature esterne • Soluzione che consente di minimizzare l’irradiazione nel periodo estivo e di massimizzarla in inverno • • Costi di installazione per edifici esistenti Manutenzione per schermature mobili 20 15 23.7 20.7 15.3 14.3 10 9.0 5 Res. 10.4 7.3 6.7 7.3 Uff. Osp. 14.4 14 7.3 12 esistente nuovo benchmark c€/kWh 22.9 Presenza incentivi 16 32.0 25 0 Sostenibilità economica Assenza incentivi 30 c€/kWh Costo al kWh risparmiato 35 • 8 7.3 7.3 7.3 6 4.7 4 3.1 2 Ric. 10.7 10.3 9.0 10 0 2.3 1.7 Res. 1.0 Uff. Osp. Ric. 59
    • Risparmio energetico – Controllo solare/3 Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle chiusure vetrate e delle schermature solari, operando un’opportuna distinzione tra: • • • • Vetri tradizionali (doppi o tripli) Vetri a controllo solare Vetri basso emissivi Schermature solari Tutte le tecnologie sono in fase di commercializzazione. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Evoluzione chiusure vetrate - materiali trasparenti ad elevata innovazione Diffusione della tecnologia Tra i componenti dell’involucro edilizio, i materiali trasparenti hanno fatto riscontrato il maggior tasso d’innovazione negli ultimi anni e svariati prodotti, originariamente rivolti ad altri impieghi, potrebbero trovare, nel breve periodo, applicazione nel settore edile: • Aerogel >>> materiale costituito da particelle di silice, costituito da una struttura porosa aperta trasparente, in grado di fornire ottime performance sia dal punto di vista ottico che energetico. Ha valori di conduttività migliori di quelli di normali vetri e comportamento trasparente simile al vetro (anche se inficiato da fenomeni di scattering – riflessione dei raggi solari incidenti). A causa dei problemi di scattering e distorsione dello spazio esterno, si presta poco a sostituire le tradizionali finestre, mostrandosi adatto ad applicazioni per il daylighting e per sistemi solari passivi e attivi. • Materiali trasparenti isolanti (TIM) >>> materiali che utilizzano delle strutture geometriche per limitare le dispersioni termiche per convezione ed irraggiamento, sono applicati nell’intercapedine di un vetrocamera, realizzando un sistema trasparente complesso. Sono soggetti a trasformazioni fisiche e chimiche irreversibili che ne alterano le prestazioni e i problemi principali dei TIM sono: effetto foto-degradante (ingiallimento della struttura) e stress igrotermici (aggressione di umidità e sostanze inquinanti). I TIM non consentono la visione dello spazio esterno, e sono adatti per applicazioni di daylighting o nei sistemi solari attivi o passivi. • Vetri elettrocromici >>> vetri capaci di variare le proprie caratteristiche ottiche in base ad un piccolo voltaggio fornito, agiscono sul controllo dello spettro solare ma non consentono il miglioramento delle prestazioni termiche. Vantaggi: trasmittanza e fattore solare modificabili dall’utente garantendo comunque trasparenza. Svantaggi: durabilità e tempi di transizione lunghi. 60
    • Risparmio energetico – Controllo solare/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di vetri a controllo solare sistemi di schermature solari esterne (**) in tutti gli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in tutte le nuove costruzioni. Ipotesi: installazione entro il 2020 di vetri a controllo solare sistemi di schermature solari esterne (**) nel 35% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e nel 50% di tutte le nuove costruzioni. Ipotesi: installazione entro il 2020 di vetri a controllo solare sistemi di schermature solari esterne (**) nel 10% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e nel 30% di tutte le nuove costruzioni. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 34,3 TWht – 13% fabb. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 12,4 TWht – 5% fabb. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 3,9 TWht – 2% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 157,6 miliardi di € 56,2 miliardi di € Edifici esistenti Edifici esistenti 17,2 miliardi di € 14.0 12.0 28.8 0.108 2.43 Res Uff 0.006 0.140 Osp 0.02 0.55 Ric Nuove installazioni 4.0 3.5 1.2 10.0 8.0 6.0 4.0 Edifici esistenti TWh termici 2.3 TWh termici TWh termici Nuove installazioni 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 10.1 0.054 0.851 2.0 0.0 Res 0.003 0.049 0.012 0.192 Uff Osp Ric Nuove installazioni 0.7 3.0 2.5 2.0 1.5 2.9 1.0 0.032 0.5 0.243 0.0 Res Uff 0.002 0.014 Osp 0.007 0.055 Ric (*) Risparmio annuo a regime (al 2020) considerando l’adozione congiunta di vetri a controllo solare e di sistemi di schermatura solare esterni all’edificio. (**) Nella presente simulazione si considerano schermature solari esterne agli edifici mobili e controllate da sensori per l’ottimizzazione delle prestazioni. 61
    • Generazione distribuita – Mappa delle soluzioni Le tecnologie per la generazione distribuita sono quelle che consentono di produrre autonomamente e in modo efficiente l ’ intera quota o una quota parte dell’energia necessaria all’utenza. In questa sezione, con riferimento ai vettori termico ed elettrico, saranno presentate quelle con maggior tasso di innovatività e le maggiori possibilità di penetrazione del mercato nell’orizzonte di medio periodo (2020). Sistemi di accumulo con batterie elettrochimiche Micro cogenerazione e trigenerazione Sistemi di accumulo con celle a idrogeno, aria compressa, ... Sistemi di accumulo dell’energia termica Generazione distribuita Solare termico Solar cooling Fotovoltaico Legenda: 62 Soluzioni R&S Caldaie a biomassa Mini-eolico e microeolico Soluzioni commercializzate
    • Generazione distribuita – Fotovoltaico/1 Gli impianti fotovoltaici sfruttano la radiazione solare per produrre energia elettrica ad uso delle utenze residenziali o terziarie. Per questa tipologia di utenze, che necessitano di impianti che vanno da pochi kW di potenza nominale fino a centinaia di kW, le applicazioni maggiormente indicate sono: le installazioni su tetto e il fotovoltaico integrato in architettura (BIPV – Building Integrated PhotoVoltaic). Il BIPV, a causa dei costi molto elevati se paragonati a quelli delle installazioni su tetto, ha una diffusione marginale e dei margini di crescita attesi nel medio breve periodo non significativi, pertanto ci concentreremo sulle installazioni su tetto. Le principali alternative tecnologiche presenti per le installazioni su tetto sono: Impianti con moduli tradizionali Impianti con moduli a film sottile Impianti con moduli a wafer di silicio mono o policristallino, o di prima generazione. Tecnologia matura e ampiamente diffusa nel mercato con tassi di installazioni nell’intorno dell’80%. Le celle hanno buoni rendimenti intorno al 13-18% - ma i margini di miglioramento sono limitati (il 25% sarà raggiungibile al 2050) Impianti con moduli a film sottile, o di seconda generazione. Si caratterizzano in base alla tecnologia delle celle: Telluro di Cadmio, Silicio amorfo, Diseleniuro di indio e rame. Tecnologie che ad oggi hanno tassi di installazione nell ’ intorno del 20% e rendimenti ancora limitati rispetto ai moduli tradizionali (4,5%-11%). attualmente Impianti a concentrazione Impianti con pannelli a concentrazione (CPV), che utilizzano specchi e lenti per convogliare e aumentare il flusso luminoso in un unico punto dove viene inserita una cella fotovoltaica specializzata ad alto rendimento. Hanno alti rendimenti ma dovendo inseguire il sole devono essere dotati di costosi sistemi di traking. 63
    • Generazione distribuita – Fotovoltaico/2 Punti di forza Barriere all’adozione Costo degli impianti in forte decrescita, in molte aree è già possibile costruire impianti in grid-parity Cessazione dell’attuale sistema incentivante che allontana l’investimento dalla condizione di sostenibilità Possibilità di abbinamento con sistemi di accumulo per accrescere la quota in autoconsumo Presenza di alternative che stanno raggiungendo un grado di maturità tecnologica e presenza sul mercato significativi Forte expertise maturata negli anni di mercato “drogato” dagli incentivi Filiera in buona parte estera, e probabile spostamento degli interessi verso altri paesi con mercati incentivati Sostenibilità economica 17.0 15.0 15.0 9.9 15.0 9.3 10.4 5.0 assenza incentivi utilizzo incentivi benchmark 0.0 -5.0 -3.3 -5.3 -4.3 -4.7 -10.0 Res . 64 15.0 10.9 10.0 c€/kWh Costo al kWh autoprodotto 20.0 Uff. Osp. Ric. I valori del costo al kWh autoprodotto variano in base alla localizzazione geografica dell’impianto, con una varianza positiva o negativa di circa il 5%. I valori presentati rappresentano la media su scala nazionale.
    • Generazione distribuita – Fotovoltaico/3 t Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle tecnologie fotovoltaiche, operando un’opportuna distinzione tra: • Impianti con moduli tradizionali • Impianti con moduli a film sottile • Impianti con pannelli a concentrazione R&D Le tecnologie hanno diversi gradi di maturità ma sono tutte in fase di commercializzazione. Progetti pilota Commercializzazione Ampia diffusione Diffusione della Maturità tecnologia Building I ntegrated P hotoVoltaic (BIPV) il futuro a medio-lungo termine del fotovoltaico Il futuro a medio-lungo termine del fotovoltaico potrebbe essere legato alla sua integrazione in architettura, in sostituzione di elementi quali tegole, vetrate, facciate, coperture impermeabili. Negli ultimi anni questo comparto ha fatto registrare degli importanti tassi di crescita, nonostante i prodotti abbiano dei costi elevati e il mercato delle installazioni sia ancora in uno stadio embrionale (circa il 5% del totale degli impianti installati nel regime del quinto conto energia). Il costo delle installazioni integrate in architettura è ancora doppio rispetto a quello delle installazioni degli impianti su tetto, anche se in particolari condizioni essi risultano comunque sostenibili economicamente: • L’installazione di tegole fotovoltaiche su una abitazione monofamiliare al Sud Italia per un impianto da 3 kW, richiede un investimento che può raggiungere i 15.000 € e garantisce una produzione annua media lungo la vita utile dell’impianto di circa 3.350 kWh elettrici; l’investimento richiede, in regime di incentivi, circa 10 anni per ripagarsi (*) • L’installazione di un sistema solar roof da 700 kW di potenza sul tetto di un edificio terziario, quale un ospedale, richiede un investimento che può raggiungere i 2,5 mln € e garantisce una produzione annua media lungo la vita utile, pari a circa 780.000 kWh elettrici; l’investimento richiede, in regime di incentivi, poco meno di 10 anni per ripagarsi (*) (*) in assenza di incentivi il BIPV è più lontano dalla grid-parity rispetto alle installazioni tradizionali su tetto. Sarà dunque richiesto un’importante sforzo in ricerca per rendere questa tecnologia più matura ed efficiente ed abbattere di conseguenza i costi e i prezzi di vendita 65
    • Generazione distribuita – Fotovoltaico/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti fotovoltaici su tutte le superfici coperte degli edifici esistenti che ancora non hanno un impianto fotovoltaico e in tutti i nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti fotovoltaici in circa il 20% delle superfici coperte degli edifici esistenti che ancora non hanno un impianto fotovoltaico e nel 50% dei nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti fotovoltaici in circa il 5% delle superfici coperte degli edifici esistenti che ancora non hanno un impianto fotovoltaico e nel 25% dei nuovi edifici. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 56,6 TWhe – 70% fabb. 13,6 TWhe – 17% fabb. 5,2 TWhe – 7% fabb. VOLUME COMPLESSIVO DEL MERCATO VOLUME COMPLESSIVO DEL MERCATO VOLUME COMPLESSIVO DEL MERCATO 112,5 miliardi di € 27,1 miliardi di € Edifici esistenti Nuove installazioni Edifici esistenti 40.0 30.0 46.6 20.0 10.0 0.20 3.5 0.0 Res 5.0 2.8 Uff 0.007 0.12 Osp 0.03 0.46 Ric 8.0 6.0 4.0 9.8 2.0 0.0 Res 3.0 2.0 3.3 1.0 0.1 0.7 0.003 0.03 0.01 0.1 Uff Osp Ric (*) Risparmio annuo conseguibile a regime qualora si verificassero le ipotesi presentate 66 Nuove installazioni 1.6 4.0 10.0 TWh elettrici TWh elettrici 50.0 Edifici esistenti 12.0 5.8 TWh elettrici 60.0 14.0 10,3 miliardi di € Nuove installazioni 0.05 0.2 0.0 Res 0.002 0.01 0.007 0.03 Uff Osp Ric
    • Generazione distribuita – Mini/micro-eolico/1 Gli impianti mini o micro-eolici generano energia elettrica sfruttando la forza del vento che mette in movimento una serie di pale calettate ad un perno centrale (mozzo) che trasmette il moto ad un generatore elettrico. Il principio di funzionamento è il medesimo dei grandi impianti eolici, le differenze principali stanno nella dimensione e nelle caratteristiche costruttive: Impianti micro-eolici o domestici Impianti mini-eolici o commerciali Taglia fino a 20 kW Aerogeneratore cilindrico/a spirale e asse verticale Ventosità necessaria: 2 m/s Costo “chiavi in mano”: • 5.000 €/kW per impianti sino a 10 kW • 3.500/4.000 €/kW per impianti sino a 20 kW • • • • Taglia compresa tra 20 e 200 kW Aerogeneratore tripala e asse orizzontale Ventosità necessaria: almeno 3 o 4 m/s Costo “chiavi in mano”: • 2.700 €/kW per impianti nell’intorno dei 100 kW • • • • La diffusione del mini e micro-eolici al 2012 è di 490 impianti e la distribuzione per taglia mostra come circa l’85% siano entro gli 80 kW di potenza Il trend di crescita delle installazioni ha portato a raggiungere a fine 2012 la quota di 23 MW di potenza installata Numero impianti 23 25 MW 20 13 15 10 5 0 0.5 1.8 2008 2009 4 350 300 250 200 150 100 50 0 330 86 0-50 2010 2011 2012 30 51-80 45 81-100 101-200 Taglia [kW] 67
    • Generazione distribuita – Mini/micro-eolico/2 Punti di forza Barriere al’adozione Buona sostenibilità economica dell’investimento, soprattutto per installazioni micro-eoliche in ambito residenziale. Il costo della tecnologia è ancora elevato e la tecnologia non si può considerare matura o in fase avanzata di commercializzazione. Si vive una fase di stallo in attesa di verificare l’evoluzione del mercato. Presenza sistema incentivante per favorirne l’adozione. Lentezza nell’approvazione dei progetti. Filiera per gran parte composta – anche nella ricerca e produzione di componenti – da aziende italiane. Scarsa bancabilità dei progetti per assenza track record. Ottime potenzialità di risparmio a livello paese per le caratteristiche di ventosità del territorio. Scarso supporto istituzionale alla diffusione della tecnologia; spesso sono state privilegiate altre fonti (FV). Sostenibilità economica c€/kWh Costo al kWh autoprodotto 20 15 Bolletta 10 LEC (*) 5 Borsa 0 10 20 60 100 200 Taglia [kW] (*) Il LEC (Levelized Electricity Cost) è il costo unitario di produzione costante sull'intera vita operativa dell'impianto. 68 Il grafico mostra la variazione del costo del kWh autoprodotto al variare della taglia degli impianti. Per dare un evidenza del risparmio ottenibile con l’autoproduzione, i valori del LEC sono dunque confrontati col prezzo dell’energia elettrica per il consumatore finale (Bolletta) e con il prezzo dell’energia elettrica alla borsa dell’energia (Borsa).
    • Generazione distribuita – Mini/micro-eolico/3 Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli impianti micro e mini-eolici, operando un’opportuna distinzione tra: • Impianti micro-eolici o domestici • Impianti mini-eolici o commerciali La tecnologia è in fase preliminare di commercializzazione e non ha ancora un’ampia diffusione. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia Le possibilità di integrazione architettonica del mini/micro-eolico La più recente frontiera di sviluppo tecnologico nel mini eolico è la possibilità di impiego di mini aerogeneratori integrati in un edificio, e convenzionalmente indicati con l’acronimo BAWT (Building-Augmented Wind Turbines). Con questo termine si indicano genericamente quattro tipologie di impianti eolici “integrati”: i) quelli ove la turbina è posta sulla sommità dell’edificio, costituendo un ideale prolungamento del tetto o della copertura; ii) quelli ove la turbina è posta in adiacenza all’edificio, costituendo un ideale prolungamento delle sue pareti laterali; iii) quelli dove la turbina è completamente in- tegrata nell’edificio (fra i diversi corpi di cui è costituito – ad esempio se si tratta di uno stabile condominiale complesso – o in un condotto – ad esempio analogo alla tromba delle scale – appositamente creato nel corpo e comunicante con l’esterno), iv) quelli che costituiscono una combinazione dei precedenti. L’interesse per questo tipo di soluzioni è che l’edificio stesso va a sostituire la torre dell’impianto eolico al contempo senza sottrarre aree destinate ad altri usi. E’ tuttavia chiaro che, considerando le problematiche ambientali ed architettoniche, lo sviluppo di questo tipo di soluzioni richiede la progettazione di aerogeneratori ad hoc, in grado di sfruttare venti ad elevata turbolenza e notevole frequenza di raffiche e sufficientemente silenziose da non alterare il rumore di fondo delle aree urbane. 69
    • Generazione distribuita – Mini/micro-eolico/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO Ipotesi: Installazione al 2020 di impianti mini e micro-eolici (taglia max. 200 kW) in ogni edificio esistente e in tutti i nuovi edifici presente nelle aree del paese dove la velocità del vento è almeno pari alla velocità di cut-in (*) RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE ** Ipotesi: Installazione al 2020 di impianti mini e micro-eolici (taglia max. 200 kW) nel 10% degli edifici esistenti e nel 20% circa dei nuovi edifici presente nelle aree del paese dove la velocità del vento è almeno pari alla velocità di cut-in (*) SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: Installazione al 2020 di impianti mini e micro-eolici (taglia max. 200 kW) nel 5% degli edifici esistenti e nel 15% circa dei nuovi edifici presente nelle aree del paese dove la velocità del vento è almeno pari alla velocità di cut-in (*) RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE** RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE** 26,8 TWhe – 33% fabb. 3,3 TWhe – 4% fabb. 1,4 TWhe – 2% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 108,6 miliardi di € 13,2 miliardi di € 5,6 miliardi di € Nuove installazioni Edifici esistenti Nuove installazioni Edifici esistenti 2.4 22.7 0.13 1.2 Res 0.014 0.1 0.03 0.2 Uff Osp Ric 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.5 2.5 Res 0.03 0.1 Uff 0.003 0.01 Osp 0.006 0.02 Ric TWh elettrici 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0 Nuove installazioni TWh elettrici TWh elettrici Edifici esistenti 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.3 1.0 0.02 0.1 Res 0.002 0.004 0.004 0.008 Uff Osp Ric (*) Velocità di cut-in: 2 m/s per impianti di taglia inferiore a 20 kW e 4 m/s per gli impianti di taglia compresa tra 20 e 200 kW. Il valore sconta il fatto che molte zone con caratteristiche di ventosità adatte ad ospitare gli impianti si trovano in aree dove è impossibile l’installazione. (**) Risparmio annuo ottenibile a regime nel caso di completa installazione del potenziale indicato. 70
    • Generazione distribuita – Micro cogenerazione/1 La cogenerazione (o CHP – Combined Heat and Power) prevede la generazione ed il consumo simultaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica ed energia termica), partendo da un’unica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato. I sistemi di cogenerazione garantiscono rendimenti dell’85% IMPIANTO DI COGENERAZION Energia Energia dei E termica combustibil e (risc., ACS) i sistemi di distribuzione sull’utilizzo di combustibile primario, con conseguenti risparmi di combustibile utilizzato di circa il 35-40% rispetto ai sistemi convenzionali di produzione separata. Si parla invece di impianti di trigenerazione laddove l ’ energia termica generata venga in parte utilizzata per produrre energia frigorifera. Energia dei combustibili IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE E sistemi di distribuzione Energia elettrica Energia frigorifera Energia elettrica Per installazioni in ambito residenziale si considerano gli impianti di micro cogenerazione (con potenze inferiori a 50 kWe), mentre per installazioni nel terziario si considerano Motori a combustione interna Energia termica Microturbine a gas impianti di micro cogenerazione ma anche impianti di piccola cogenerazione (con potenze comprese entro 1 MWe). Le tecnologie principali sono: Motori Stirling Celle a combustibile 71
    • Generazione distribuita – Micro cogenerazione/2 Punti di forza Barriere all’adozione Elevati rendimenti sull’utilizzo di combustibile primario. Complessità delle procedure autorizzative a cui è necessario sottostare per installare e utilizzare impianti di micro cogenerazione. Possibilità di utilizzo per soddisfare contemporaneamente i bisogni elettrici e termici (caldo + eventualmente freddo). Scarsa maturità tecnologica e affidabilità di alcune delle tecnologie (motori Stirling e celle a combustibile). Buona sostenibilità economica se l’impianto è utilizzato per un numero elevato di ore all’anno. Elevati costi se comparate con tecnologie che assolvono la medesima funzione e ritorni sull ’ investimento lunghi se utilizzata per un numero limitato di ore. 72 Sostenibilità economica 12.9 12.0 11.2 10.0 c€/kWh Costo al kWh autoprodotto 14.0 9.0 8.0 8.8 7.6 7.3 7.4 7.3 6.0 6.0 4.0 8.6 7.3 Esistente 5.0 Benchmark 2.0 0.0 Res. Uff. Osp. Str. ric Nuovo I valori del costo al kWh autoprodotto sono calcolati considerando le tecnologie più utilizzate in ambito residenziale (motori Stirling o motori a combustione interna alimentati a gas) e ipotizzando un numero di ore annue di funzionamento dell’impianto elevato. La sostenibilità della tecnologia sembra essere vicina anche se, soprattutto per le taglie di impianto più piccole, la scarsa maturità della tecnologia e il suo costo elevato scoraggiano i potenziali utenti.
    • Generazione distribuita – Micro cogenerazione/3 Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli impianti di micro cogenerazione, operando un’opportuna distinzione in base alle tecnologie: • • • • t Motori a combustione interna Microturbine a gas Motori Stirling Celle a combustibile Le tecnologie sono in stadi evolutivi differenti ma iniziali R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia Sistema di incentivazione della piccola e micro cogenerazione La piccola (< 1 MW) e micro (< 50 kW) cogenerazione può essere assimilata alla cogenerazione ad alto rendimento, e quindi veder riconosciuto il medesimo sistema incentivante, qualora fornisca un risparmio di energia primaria. Dal 1° Gennaio 2011 un impianto di cogenerazione è ad alto rendimento se ha un PES (Primary Energy Saving) equivalente a 0 per gli impianti di piccola e micro cogenereazione e del 10% per gli impianti di taglia superiore. Il PES è una misura in percentuale dell’efficienza nella produzione combinata di energia elettrica e termica con un impianto di cogenerazione, rispetto alla produzione separata e con sorgenti tradizionali della medesima quantità di energia. Il quadro normativo relativo ai sistemi di cogenerazione ad alto rendimento si completa poi con il Decreto Ministeriale del 5 Settembre 2011, che definisce i meccanismi incentivanti per la cogenerazione ad alto rendimento. L’incentivo si basa sul sistema dei Titoli di Efficienza Energetica che vengono riconosciuti per un periodo di 10 anni per gli impianti di produzione e di 15 anni per gli impianti abbinati al teleriscaldamento. Al valore base del Certificato Bianco è inoltre applicato un coefficiente moltiplicativo (K), differenziato per cinque scaglioni di potenza per tener conto dei diversi rendimenti medi degli impianti e delle potenzialità di sviluppo della piccola cogenerazione (< 1 MW), cui è assegnato un generoso coefficiente di 1,4. 73
    • Generazione distribuita – Micro cogenerazione/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti di micro cogenerazione in tutti gli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in tutte le nuove costruzioni Ipotesi: penetrazione al 2020 degli impianti di micro cogenerazione in circa il 3% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 7% di tutte le nuove costruzioni RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 40,7 TWhe – 50% fabb. Ipotesi: penetrazione al 2020 degli impianti di micro cogenerazione in circa il 1% degli edifici che attualmente ne sono sprovvisti e in circa il 4% di tutte le nuove costruzioni 1,03 TWhe – 1% fabb. 0,54 TWhe – 0,6% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 60,4 miliardi di € 1,5 miliardi di € 0,78 miliardi di € 0.80 Edifici esistenti 0.04 0.16 2.5 Uff 0.03 0.42 Osp 0.08 1.3 Ric 0.40 0.60 0.50 0.40 0.30 0.68 0.01 0.20 0.10 0.18 0.00 Res Uff 0.002 0.03 Osp 0.006 0.09 Ric TWh elettrici 34.1 Res Nuove installazioni Nuove installazioni 0.70 2.2 TWh elettrici 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 Edifici esistenti Edifici esistenti TWh elettrici Nuove installazioni 0.02 0.30 0.20 0.34 0.10 0.006 0.1 0.00 Res Uff 0.001 0.017 Osp 0.003 0.05 Ric (*) Il valore riportato misura il risparmio annuo a regime (al 2020) derivante dall’installazione di impianti di micro cogenerazione in ambito residenziale e terziario. 74
    • Generazione distribuita – Caldaie a biomassa/1 Le caldaie a biomassa utilizzano un combustibile solido di origine legnosa per soddisfare il fabbisogno termico di un’utenza sia per il riscaldamento dei locali che per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS). Sono adatte sia per applicazioni residenziali (laddove un impianto da 20 kWth è adatto per i fabbisogni di un appartamento da 100 m2) che per installazioni nel Caldaie a legna/cippato • • • • terziario (dove le dimensioni degli impianti si aggirano nell’intorno dei 200 kWth e possono funzionare in parallelo ad altre modalità di generazione di energia termica). Le tipologie principali presenti sul mercato sono due e si differenziano per il combustibile utilizzato: Caldaie a pellet Adatte per impianti con alta percentuale di utilizzo Potere calorifico di 3,5 kWh/kg Prezzo combustibile di circa 110 €/t Integrazione difficoltosa con impianti esistenti • Adatta anche per impianti con bassa percentuale di utilizzo • Potere calorifico di 4,5 kWh/kg • Prezzo combustibile di circa 200 €/t • Permettono l’integrazione con impianti esistenti Le installazioni nel nostro paese fanno hanno fatto segnare un trend di crescita costante nell’ultimo decennio portando l’attuale base installata a circa 1,7 mln di unità. Il costo medio di installazione oscilla tra 650 e 780 €/kW Installazioni nell'anno 300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 75
    • Generazione distribuita – Caldaie a biomassa/2 Punti di forza Barriere all’adozione Possibili difficoltà nell’integrazione con gli impianti esistenti. Tecnologia sostenibile economicamente anche in assenza di incentivi, ma che gode di un sistema incentivante che la fa scendere ben al di sotto dei valori di benchmark di acquisto dell’energia dalla rete. Possibile concorrenza di soluzioni più efficienti dal punto di vista economico e alimentate a fonti rinnovabili. Tecnologia adatta a “seconde case”. Necessità approvvigionamento e gestione del combustibile. 76 Sostenibilità economica 12 8 8 9.0 8.3 6 5.8 7.1 utilizzo incentivi 7.3 6 assenza incentivi benchmark 4 5.8 5 4.8 4 7.3 5.5 4.7 7.3 5.8 4.8 3 2 2 0 7 9.6 9.0 c€/kWh 10 c€/kWh Costo al kWh autoprodotto Tecnologia matura e con ampia diffusione commerciale. 1 Res. caldaia a Res. caldaia legna/cippato a pellet 0 Uffici Ospedali Strutture ricettive
    • Generazione distribuita – Caldaie a biomassa/3 t Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle caldaie a biomassa, operando un’opportuna distinzione tra: • Caldaie a legna/cippato • Caldaie a pellet La tecnologia è matura e presenta un grado di diffusione elevato nel mercato. R&D Progetti pilota Ampia Maturità diffusione Commercializzazione Diffusione della tecnologia Caldaie a pellet per il riscaldamento e ACS – installazioni tipo Di seguito sono presentati due casi di installazione di caldaie a pellet per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria in contesti residenziali tipici italiani: un’abitazione privata da 100 metri quadri, e una palazzina da sei appartamenti. Gli esempi sono stati scelti per mostrare come gli investimenti siano ampiamente sostenibili anche in assenza di incentivi. POTENZA NOMINALE IMPIANTO 20kWth (appartamento 100 m2) 100 kWth (palazzina 6 appartamenti) Rendimento termico 86-91% 88-95% Costo di investimento 600 €/kWth 400 €/kWth Costo di gestione 15 €/kWth*anno 10 €/kWth*anno Costo di approvvigionamento della materia prima 50 €/kWth*anno (*) 48 €/kWth*anno (*) LEC – Levelized Energy Cost 0,09 €/kWhth 0,073 €/kWhth (*) Si prevede un funzionamento di 1.300 ore equivalenti all’anno; prezzo di acquisto pellet pari a 210 €/ton 77
    • Generazione distribuita – Caldaie a biomassa/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di caldaie a biomassa in tutti gli edifici esistenti che ne sono sprovvisti e in tutti i nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di caldaie a biomassa nel 20% circa degli edifici esistenti che ne sono sprovvisti e nel 35% circa di tutti i nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di caldaie a biomassa nel 14% degli edifici residenziali esistenti che ne sono sprovvisti e dei nuovi edifici. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 204,7 TWht – 76% fabb. 45,5 TWht – 17% fabb. 28,7 TWhe – 10% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 219,6 miliardi di € 48,8 miliardi di € VOLUME COMPLESSIVO MERCATO Edifici esistenti 45.0 16.8 Nuove installazioni Nuove installazioni Edifici esistenti 5.9 40.0 30.0 35.0 175.0 30.0 25.0 20.0 36.8 15.0 10.0 0.84 Res 9.1 Uff 0.028 0.3 Osp 0.224 2.4 Ric 2.4 25.0 Twh termici 200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Nuove installazioni TWh termici TWh termici Edifici esistenti 30,8 miliardi di € 0.29 1.9 5.0 0.0 Res Uff 0.01 0.06 Osp 0.08 0.50 Ric 20.0 15.0 10.0 24.5 5.0 0.12 1.3 0.0 Res Uff 0.004 0.04 Osp 0.03 0.34 Ric (*) Risparmio annuo conseguibile a regime considerando un utilizzo delle caldaie a biomassa per la produzione di acqua calda sanitaria (ACS) e per il riscaldamento degli ambienti. 78
    • Generazione distribuita – Solare termico/1 Gli impianti solari termici sono costituiti da pannelli che producono acqua calda sfruttando l’energia del sole. La radiazione solare riscalda un liquido che circola all’interno dei pannelli, il quale trasferisce poi il calore assorbito a un serbatoio di accumulo d’acqua, permettendo un risparmio sui consumi di gas o di energia elettrica. Una prima classificazione può essere fatta in base alla tecnologia utilizzata: Collettori scoperti >Tubi plastici esposti direttamente alla radiazione solare per il riscaldo del liquido Collettori piani vetrati > Radiazione assorbita da collettore piano metallico e trasferita al liquido che scorre in condotti nella parte posteriore. Il vetro impedisce la dispersione della radiazione riflessa. Collettori sottovuoto > Tubazioni con liquido coperte da materiale assorbitore racchiuse in condotti di vetro sottovuoto. Range Efficienza kWth / kWirr 0 – 30 °C >60% per 0°<Δt<10°C >40% per 10°<Δt<15°C >20% per 15°<Δt<25°C 0 – 150 °C >60% per 0°<Δt<45°C >40% per 45°<Δt<90°C >20% per 90°<Δt<125°C Costo [€/m2 ] 75 / 100 300 / 400 100% 90% Inatallazione tecnologia 2012 Tecnologia Range Temp. Funzionam. ΔT (TfluidoTamb) °C 0.5 8.0 % % 80% 70% 60% 50% 40% 91.5 % 30% 20% 10% 0% 0 – 220 °C >60% per 0°<Δt<100°C >40% per 100°<Δt<160°C >20% per 160°<Δt<190°C 400 / 550 Collettori non vetrati Collettori sottovuoto Collettori piani vetrati Una seconda classificazione può essere fatta in base alla modalità di collegamento con gli impianti idraulici: Impianti a circolazione naturale (11% nuove install.) Il pannello solare è posto sotto al serbatoio. La circolazione del liquido avviene grazie al processo convettivo (salita del liquido caldo) e gravitazionale (discesa del liquido freddo). Impianti a circolazione forzata (89% nuove install.) Un sistema di pompe garantisce la circolazione del liquido termovettore dal collettore, al serbatoio di accumulo e agli impianti idraulici. 79
    • Generazione distribuita – Solare termico/2 Punti di forza Barriere all’adozione Progressiva riduzione dei costi di produzione commercializzazione della componentistica degli impianti e Possibili extra costi nel caso di utilizzo per riscaldamento dovuti all’allaccio con il sistema esistente Possibilità di accesso a forme di incentivazione che riducono sensibilmente il costo al kWh autoprodotto Gli incentivi non sono sufficienti a far rientrare l’investimento nella soglia di accettabilità nel caso di utilizzo combinato per produzione di riscaldamento e ACS Possibilità di accoppiamento ad impianti di solar cooling per la produzione del freddo L’abbinata col solar cooling non è ancora conveniente per impianti di piccole taglie 80 Sostenibilità economica 19.2 15.0 c€/kWh Costo al kWh autoprodotto 20.0 assenza incentivi 12.1 10.0 9.0 Res . AC S Res. ACS + Risc. 10.2 utilizzo incentivi 7.3 5.4 5.0 0.0 9.6 9.5 9.0 7.3 benchmark 4.3 Ter . AC S 5.1 Ter. ACS + Risc. I valori del costo al kWh autoprodotto variano in base alla localizzazione geografica dell’impianto, con una varianza positiva o negativa di circa il 5%. I valori presentati rappresentano la media su scala nazionale. Gli incentivi sono ancora necessari – e in alcuni casi insufficienti – a spostare l’investimento oltre la soglia di sostenibilità.
    • Generazione distribuita – Solare termico/3 Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione del solare termico, operando un’opportuna distinzione tra: • • • t Impianti con collettori scoperti Impianti con collettori piani vetrati Impianti con collettori sottovuoto La tecnologia è in fase di commercializzazione e per i collettori piani vetrati e sottovuoto si assiste a un progressivo aumento di efficienza. I collettori scoperti stanno entrando nelle fase di obsolescenza. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia diffusione Diffusione della Maturità tecnologia Il conto termico – un’opportunità per il solare termico in ambito retail? Il Conto Termico, firmato il 28 Dicembre 2012 e in vigore a partire da Gennaio 2013, stabilisce l’introduzione di incentivi sul modello del Conto Energia applicabili a installazioni di piccole dimensioni di impianti di produzione di energia termica da fonti rinnovabili richiesti da soggetti privati. Gli impianti solari termici sono tra le soluzioni incentivabili e la struttura dell’incentivo è riassunta in tabella. Il mercato del solare termico potrà beneficiare in Taglia Tariffa Incentivo Anni di maniera importante del nuovo strumento di dell’impianto incentivante annuo fruizione supporto che copre sino al 40% in media (m2) annua totale(€) dell’investimento. Alcune perplessità sono legate 3 170 €/m2 510 2 al totale di spesa ammessa per l’incentivazione: 900 mln € di cui 200 mln € riservati alla Pubblica 5 170 €/m2 850 2 Amministrazione. Considerando il totale degli interventi ammissibili (che comprende, fra l’ altro 40 170 €/m2 6.800 2 caldaie a biomassa e pompe di calore), il 100 55 €/m2 5.500 5 contingente potrebbe essere raggiunto in breve tempo, non garantendo un effettivo sviluppo del 500 55 €/m2 27.500 5 mercato italiano. 81
    • Generazione distribuita – Solare termico/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti solari termici in tutti gli edifici esistenti che attualmente ne sono sprovvisti e in tutti i nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti solari termici in circa il 20% degli edifici esistenti che attualmente ne sono sprovvisti e nel 35% dei nuovi edifici. Ipotesi: installazione entro il 2020 di impianti solari termici in circa il 5% degli edifici esistenti che attualmente ne sono sprovvisti e nel 15% dei nuovi edifici. RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 53,1 TWht – 20% fabb. 11,5 TWht – 4% fabb. 3,8 TWht – 1,4% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 120,5 miliardi di € 25,4 miliardi di € 8,8 miliardi di € Nuove installazioni Edifici esistenti Edifici esistenti 12.0 40.0 30.0 20.0 48.0 10.0 0.085 1.85 0.0 Res 4.0 0.9 Uff 0.005 0.085 Osp 0.02 0.34 Ric 8.0 6.0 10.1 4.0 2.0 0.03 0.4 0.0 Res Uff 0.002 0.02 Osp 0.007 0.07 Ric (*) Risparmio annuo conseguibile a regime con i mix di installazioni indicati nelle ipotesi 82 Nuove installazioni 0.4 3.5 TWh elettrici TWh termici 50.0 Edifici esistenti 10.0 2.7 TWh termici 60.0 Nuove installazioni SCENARIO 3 - PRUDENZIALE 3.0 2.5 2.0 1.5 3.4 1.0 0.5 0.01 0.13 0.0 Res 0.0007 0.006 Uff Osp 0.003 0.02 Ric
    • Generazione distribuita – Solar Cooling/1 Gli impianti per il solar cooling permettono di sfruttare il calore catturato dai collettori solari termici per attivare un ciclo termodinamico finalizzato al raffrescamento degli ambienti. Permettono dunque di sfruttare l’energia solare quando è maggiormente disponibile: in estate. Sono in genere installati in abbinata ad impianti solari termici e la diffusione attuale in Italia è piuttosto limitata: 28 impianti per 3,2 MW di potenza installata. Impianti a ciclo chiuso Impianti a ciclo aperto Formati da macchine termiche “chiller” che, alimentati da una sorgente termica, producono acqua refrigerata. Tipologie d’impianto: • Sistemi ad adsorbimento  prevede come fluido termovettore l’utilizzo di gel a base di silice o acqua e zeolite • Sistemi ad assorbimento  prevede come fluido termovettore l’utilizzo di acqua combinata con bromuro di litio, cloruro di litio o ammoniaca. Dessicant Evaporative Cooling (DEC) producono aria condizionata sfruttando un processo di deumidificazione e raffreddamento evaporativo. Adsorbimento > sviluppo industriale Assorbimento > diffusione commerciale Tipologie d’impianto: • DECs  sistemi con rotore essicante di tipo solido • DECi  sistemi con rotore essicante di tipo liquido DECs > R&S DECi > sviluppo industriale Taglia media impianti di solar cooling in Italia 150 Diffusione delle tecnologie per il solar cooling in Italia 7%7% kW 86% 100 50 0% 10%20%30%40%50%60%70%80%90%100% Assorbimento Adsorbimento DECs DECi 0 Ass. Ads. DECi Totale 83
    • Generazione distribuita – Solar Cooling/2 Barriere all’adozione Progressiva riduzione dei costi di produzione e commercializzazione soprattutto delle soluzioni di piccola e media taglia Costo “chiavi in mano” dell’impianto superiore tra le 2 e le 5 volte rispetto ad un impianto di climatizzazione tradizionale, in funzione delle caratteristiche dell’edificio Possibilità di accoppiamento con installazione di impianti solari termodinamici con conseguente accesso a forme di incentivazione: detrazione 55% e conto termico Tecnologia non ancora matura in tutte le sue declinazioni, soprattutto per applicazioni di dimensioni ridotte Tecnologia più efficiente dei sistemi di climatizzazione tradizionali, che riesce ad accoppiare il momento di massima produzione e fruizione Convenienza dell’investimento solo per impianti di grandi taglie Costo al kWh autoprodotto Punti di forza 84 Sostenibilità economica LEC Residenziale [c€/kWh] (*) LEC terziario [c€/kWh] (*) Benchmark [c€/kWh] 19,0 10,4 9,0 / 7,3 (Residenziale / Terziario) (*) Il LEC (Levelized Electricity Cost) è il costo unitario di produzione costante sull'intera vita operativa dell'impianto
    • Generazione distribuita – Solar Cooling/3 Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli impianti di solar cooling, operando un ’ opportuna distinzione in base alla natura dell’impianto: • • • • Sistemi ad assorbimento Sistemi ad adsorbimento Sistemi DECs Sistemi DECi R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia diffusione Diffusione della Maturità tecnologia La tecnologia è matura ma non ancora diffusa per taglie di impianto medio-piccole. Esempio di installazione di un impianto di solar cooling in una struttura ospedaliera L’impianto è formato da 69 collettori solari sottovuoto, con una superficie totale di 230 m2, che alimentano una macchina ad assorbimento a miscela acqua/bromuro di litio con potenza pari a 70 kW frigoriferi. Sulla superficie esterna, orientata a SudOvest, sono stati installati i collettori e i bollitori di accumulo: due da 1.500 litri per accumulo inerziale di freddo, due bollitori per l’acqua calda sanitaria da 2.000 litri e quattro per accumulo solare da 2.000 litri. Il sistema permette di utilizzare l’ energia termica raccolta in diversi modi, a seconda delle necessità. In estate, quando negli accumulatori si raggiungono gli 85°C, l’acqua calda viene spillata per alimentare la macchina ad assorbimento. L’ acqua refrigerata viene conservata negli appositi serbatoi a una temperatura di circa 7°C e prelevata, quando serve, dalle utenze. Nelle altre stagioni, l’impianto viene utilizzato come integrazione energetica per produrre circa 80 MWh termici, che altrimenti dovrebbero essere prodotti da caldaie tradizionali. Il sistema per buona parte dell’anno copre il 32% del fabbisogno di acqua calda sanitaria, con un risparmio di oltre 50.000 m3 di gas. Il vantaggio più evidente è nei risparmi di energia elettrica per il raffrescamento degli ambienti, con i consumi che vengono abbattuti del 70%. 85
    • Generazione distribuita – Solar Cooling/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling in tutti gli edifici residenziali e terziari (uffici, ospedali e strutture ricettive) sul territorio italiano Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling nel 2% degli edifici residenziali e nel 3% di edifici terziari sul territorio italiano Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling nell’1% degli edifici residenziali e nel 2% di edifici terziari sul territorio italiano RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 37,5 TWht – 14% fabb. 0,76 TWht – 0,2% fabb. 0,4 TWht – 0,1% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 135,1 miliardi di € 2,75 miliardi di € 1,4 miliardi di € Ambito Ambito Ambito TWh termici TWh termici TWh termici Residenziale 36,00 Residenziale 0,72 Residenziale 0,36 Uffici 1,08 Uffici 0,03 Uffici 0,02 Strutture ospedaliere 0,03 Strutture ospedaliere 0,001 Strutture ospedaliere 0,0005 Strutture ricettive 0,36 Strutture ricettive 0,01 Strutture ricettive 0,007 (*) Nell’ipotesi di installazione di superficie captante di dimensioni medie pari a 4 m2 per edifici di tipo residenziale e di 40 m2 per edifici non residenziali. 86
    • Generazione distribuita – Accumulo termico/1 Gli accumuli termici sono sistemi in grado di immagazzinare l’energia termica prodotta in eccesso, e consentono di disaccoppiare la produzione di energia dal suo utilizzo. Gli accumuli termici sono possibili sia per il caldo che per il freddo, ma in questa sezione tratteremo gli accumuli di freddo che sono i più innovativi e, per valutare la loro convenienza economica, li considereremo in abbinamento ad Accumuli di freddo di lungo periodo (*) Accumuli latenti sorption Funzionano con un sorbente allo stato condensato che fissa un gas Adsorption Fissaggio di un gas alla superficie di un’altra sostanza Accumuli chimici Sfruttano l’energia assorbita/rilasciata dalla rottura/formazione di legami molecolari elettrochimici elettromagnetici Absorption Penetrazione di un gas in un solido/liquido o di un liquido in un solido termochimici un impianto di solar cooling. Gli accumuli di freddo si caratterizzano per la durata di tempo nella quale riescono a garantire il mantenimento dell’accumulo in: sistemi di accumulo di lungo periodo (o stagionali) e sistemi di accumulo di breve periodo. Accumuli di freddo di breve periodo (*) Accumuli sensibili Energia termica accumulata innalzando la temperatura di un materiale Stato liquido Tipicamente viene utilizzata l’acqua per la sua economicità e le sue capacità termiche Stato solido Accumuli a cambiamento di fase o PCM (Phase Change Materials) Energia termica accumulata con cambiamento di fase Solido-liquido Liquido-gas Solido-solido (*) Nell’analisi della sostenibilità economica e del potenziale di diffusione e risparmio considereremo gli accumuli di breve periodo e in particolare quelli a PCM. 87
    • Generazione distribuita – Accumulo termico/2 Punti di forza Barriere all’adozione Riduzione del costo operativo dell’impianto di solar cooling. Costo addizionale dei serbatoi per l’accumulo del freddo che non rende ancora sostenibile la loro adozione. Riduzione della raffreddamento. taglia di equipaggiamento per il Costo al kWh autoprodotto Possibilità di disaccoppiare la produzione e la fruizione del freddo con vantaggi sul consumo complessivo di energia per la produzione del freddo. 88 Tecnologia ancora commercializzazione. in fase preliminare di Dimensione dei serbatoi per il freddo può rendere difficoltosa l’installazione in ambito residenziale. Sostenibilità economica LEC Residenziale [c€/kWh] (*) LEC terziario [c€/kWh] (*) Benchmark [c€/kWh] 53,1 29,2 9,0 / 7,3 (Residenziale / Terziario) (*) Il LEC (Levelized Electricity Cost) è il costo unitario di produzione costante sull'intera vita operativa dell'impianto
    • Generazione distribuita – Accumulo termico/3 Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle soluzioni per l’accumulo del freddo, operando un’opportuna distinzione tra: • Accumuli di freddo di lungo periodo • Accumuli di freddo di breve periodo sensibili • Accumuli di freddo di breve periodo PCM La tecnologia è matura ma non ancora diffusa per taglie di impianto medio-piccole. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia Approfondimento sui PCM – Phase Change M aterials I PCM (Phase Change Materials) sono materiali a cambiamento di fase che vengono utilizzati per l'accumulo di calore latente, e si distinguono in due categorie: PCM organici e PCM inorganici. PCM organici: sono materiali organici che possono fondere e solidificare più volte senza ingenerare fenomeni di degradazione del calore latente di fusione nel tempo, e inoltre non sono corrosivi. Si possono identificare due differenti tipologie: • Cere paraffine (*)  i principali vantaggi sono la sicurezza, l’affidabilità, la riciclabilità ed il basso costo • Non paraffini  hanno uno spettro di temperature di utilizzo più ampio, a fronte di maggiore instabilità e maggiori costi PCM inorganici: sono materiali inorganici che garantiscono un maggior calore latente di fusione rispetto ai PCM organici a fronte però di fenomeni di degradazione nel tempo più marcata. Si possono identificare due differenti tipologie: • Sali idrati (*)  i principali vantaggi sono l’elevato calore latente per unità di volume unito a costi inferiori rispetto alle paraffine • Metallici  materiali più lontani dall’utilizzabilità a causa del loro eccessivo peso, sebbene avrebbero caratteristiche estremamente interessanti dal punto di vista della conduttività termica. (*) materiali più interessanti dal punto di vista commerciale e sui quali si sta concentrando maggiormente la ricerca. 89
    • Generazione distribuita – Accumulo termico/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling con accumulo del freddo (**) in tutti gli edifici residenziali e terziari (uffici, ospedali e strutture ricettive) sul territorio italiano Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling con accumulo di freddo (**) nel 2% degli edifici residenziali e nel 3% di edifici terziari sul territorio italiano Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di solar cooling con accumulo di freddo (**) nell’1% degli edifici residenziali e nel 2% di edifici terziari sul territorio italiano RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 54,1 TWht – 20% fabb. 1,1 TWht – 0,4% fabb. 0,56 TWht – 0,2% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 216,7 miliardi di € 4,4 miliardi di € 2,2 miliardi di € Ambito Ambito Ambito TWh termici TWh termici TWh termici Residenziale 52, 0 Residenziale 1,04 Residenziale 0,52 Uffici 1,56 Uffici 0,05 Uffici 0,03 Strutture ospedaliere 0,04 Strutture ospedaliere 0,001 Strutture ospedaliere Strutture ricettive 0,52 Strutture ricettive 0,015 Strutture ricettive 0,0007 0,01 (*) Nell’ipotesi di installazione di superficie captante di dimensioni medie di 4m2 per edifici di tipo residenziale; 40m2 per edifici non residenziali. (**) Si è considerata l’ipotesi di utilizzo di serbatoi PCM per l’accumulo del freddo 90
    • Generazione distribuita – Batterie elettrochimiche/1 Le batterie elettrochimiche sono sistemi per l’accumulo di energia elettrica il cui principio di funzionamento fa riferimento alla reazione di ossidoriduzione. Sarà qui analizzato il loro utilizzo per lo storage dell’energia prodotta da impianti fotovoltaici. Sono classificabili in base alla coppia di elettrodi, al tipo di elettrolita e alle caratteristiche costruttive e consentono: • il time-shift di energia, ossia l’acquisto di energia nelle ore in cui il prezzo è basso per rivenderla o utilizzarla nelle ore in cui il prezzo è più alto; • il differimento di investimenti di rete e la gestione delle congestioni. • L’accumulo di energia prodotta dagli impianti FER non programmabili, garantendo all’utilizzatore un profilo di generazione complessivo regolare e prevedibile; Accumulo FER Time shift Differimento investimenti Sodio-zolfo (NaS) X X X Sodio-cloruri metallici (Na/NiCl) X X X Ioni di litio (Li/ion) X Piombo-acido (Pb/acido) X X Redox a circolazione elettrolita al vanadio (VRB) X X Tipo di batteria X X 91
    • Generazione distribuita – Batterie elettrochimiche/2 Punti di forza Barriere all’adozione Tecnologia abilitante per l’adozione di modelli sistemici di efficienza energetica (es. smart grid, ecc.) ed accoppiabile a qualsiasi fonte energetica rinnovabile per l’accumulo. Elevati costi d’investimento che al momento frenano l’adozione. Tecnologie di base consolidate e diffuse in diversi ambiti, con produttori che sono colossi multinazionali. Scarsa affidabilità e sicurezza della soluzione. Tecnologia che consente di gestire i carichi di rete e potrebbe quindi essere supportata con opportuni interventi dal policy maker per favorirne la diffusione. Possibili problemi ambientali legati allo smaltimento delle unità installate nel caso di diffusione massiva della tecnologia. Costo al kWh autoprodotto Sostenibilità economica 92 Tipo di batteria LEC [c€/kWh] (*) Sodio-zolfo (NaS) 38,9 Sodio-cloruri metallici (Na/NiCl) 70,3 Ioni di litio (Li/ion) 60,3 Piombo-acido (Pb/acido) 83,2 Redox a circolazione elettrolita al vanadio (VRB) Benchmark [c€/kWh] 43,3 19,0 / 16,0 (Residenziale / Terziario ) (*) Il LEC (Levelized Electricity Cost) è il costo unitario di produzione costante sull'intera vita operativa dell'impianto
    • Generazione distribuita – Batterie elettrochimiche/3 t Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione delle batterie elettrochimiche, operando un’opportuna distinzione tra: • Batterie piombo-acido • Batterie sodio-zolfo (o nichel) • Batterie al litio • Batterie VRB La tecnologia è matura ma ancora in fase di commercializzazione preliminare. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia Sensitività della tecnologia alla integrazione con installazioni di impianti fotovoltaici residenziali L’esempio mostra una casistica di installazione di un impianto fotovoltaico da 3 kW alle attuali condizioni di costo dei componenti, senza incentivi, e con un autoconsumo del 30%. L’IRR è lontano dalla soglia di accettabilità del 4%. Se in queste condizioni si aggiungesse una batteria elettrochimica da 6 kWh, aumentando l’autoconsumo fino a valori nell’intorno del 70%, il costo della tecnologia per rendere sostenibile l’investimento dovrebbe ridursi sensibilmente, come mostrato dal grafico sottostante. 6.0% 5.0% 4.0% Soglia di accettabilità IRR 3.0% 2.0% Sud 30 anni 1.0% Centro 30 anni 0.0% Nord 30 anni -1.0% -2.0% -3.0% 3000 2600 2200 1800 1400 Costi attuali Ioni di litio Piombo avanzate 4500 € 2900 € Costo [€/kW] 93
    • Generazione distribuita – Batterie elettrochimiche/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo per tutti gli impianti fotovoltaici attualmente installati e per tutti gli impianti che verranno installati Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo per il 8% degli impianti di taglia compresa tra 0 e 20 kW e per il 2% di impianti tra 20 e 200 kW Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo per il 3% degli impianti di taglia compresa tra 0 e 20 kW e per l’1% di impianti tra 20 e 200 kW RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 4,44 TWhe – 5% fabb. 0,25 TWhe – 0,3% fabb. 0,1 TWhe – 0,1% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 25,6 miliardi di € 1,4 miliardi di € 0,55 miliardi di € Nuove installazioni Impianti esistenti Impianti esistenti 2.5 0.25 0.97 2 1.5 1 0.5 1.22 0.83 0.2 0.15 0.1 0.05 0.097 0 0 Residenziale Terziario 0.08 0.11 Residenziale 0.019 0.016 Terziario TWh elettrici 1.42 TWh elettrici TWh elettrici Nuove installazioni Impianti esistenti 3 Nuove installazioni 0.042 0.06 0.04 0.02 0.036 0.009 Residenziale Terziario 0.008 0 (*) Nell’ipotesi di installazione cumulata al 2020 di 13 GW di impianti di taglia compresa tra 0 e 200 kW con la seguente distribuzione della potenza: 7% di impianti tra 0 e 3 kW, 35% di impianti tra 3 e 20 kW e 58% di impianti tra 20 e 200 kW 94
    • Generazione distribuita – Accumulo alternativo/1 I sistemi per l’accumulo di energia non elettrochimici utilizzabili nel prossimo futuro in ambito residenziale o • I sistemi di accumulo chimico  accumulo in celle a combustibile a idrogeno: terziario per lo storage dell’energia prodotta da quando è necessario accumulare energia elettrica impianti fotovoltaici sono: è possibile produrre idrogeno attraverso l’elettrolisi dell’acqua. L’idrogeno prodotto viene stoccato • I sistemi di accumulo meccanico  aria compressa sotto forma di gas compresso o liquido o – attraverso assorbimento su solidi a bassa pressione. Compressed Air Energy Storage): il principio di Per applicazioni stazionarie vengono utilizzate funzionamento prevede la compressione dell’aria pressioni da 350 a 700 bar. La tecnologia può ed il successivo stoccaggio all’interno di un utilizzare o un sistema composto di elettrolizzatore serbatoio (naturale o artificiale); l’aria compressa (EL) e cella a combustibile (FC) distinte o un viene poi riscaldata ed espansa all’interno di una elettrolizzatore rigenerativo (che agisce, invertendo turbina a gas collegata a un generatore. i poli, sia da EL che da FC). Questo approccio La compressione e successivo stoccaggio dell’aria permette inoltre una diretta integrazione della avvengono durante le ore di basso carico (prezzo), generazione distribuita da fonti rinnovabili con la viceversa quando è necessario produrre energia mobilità a zero impatto ambientale. accumulo di (CAES elettrica per coprire i picchi di domanda l ’ aria accumulata viene fatta espandere in una camera di combustione dove agisce come comburente del carburante (gas naturale), per poi espandersi all’interno di una turbina che aziona un generatore. 95
    • Generazione distribuita – Accumulo alternativo/2 Tecnologia Accumulo meccanico ad aria compressa (CAES) Accumulo chimico in celle a combustibile a idrogeno Punti di forza • • • • • • Barriere all’adozione Buona sostenibilità economica se confrontata con quella delle batterie elettrochimiche Elevata capacità ed efficienza Possibile applicazione nel medio termine per il terziario. Elevata efficienza unita ad un basso impatto ambientale. Dimensionabili anche per impianti di piccole dimensioni e adatte all’utilizzo residenziale. Possono essere anche alimentate da gas naturale consentendo una fruizione continua. • • • • La scala delle soluzioni attualmente in commercio è di ordini di grandezza superiori a quelli per uso domestico. I serbatoi per lo stoccaggio dell’aria compressa sono di grandi dimensioni anche per applicazioni di piccola taglia. Prodotti in fase di ingegnerizzazione avanzata ma non ancora disponibili commercialmente per applicazioni di tipo residenziale. Problemi ancora non completamente risolti relativi alla sicurezza di questi dispositivi. Costo al kWh autoprodotto Sostenibilità economica Tipo di batteria Accumulo meccanico ad aria compressa (CAES) Accumulo chimico in celle a combustibile a idrogeno LEC [c€/kWh] (*) 14,0 (*) 40,0 Benchmark [c€/kWh] 16,0 / 19,0 (Terziario / Residenziale) (*) Il LEC (Levelized Electricity Cost) per l’accumulo meccanico ad aria compressa è riferito ad accumuli di grande taglia (> 1MW). La tecnologia infatti non è al momento applicabile per accumuli di piccola taglia. 96
    • Generazione distribuita – Accumulo alternativo/3 Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione dei sistemi di accumulo non elettrochimici, operando un’opportuna distinzione tra: t • Accumulo di aria compressa - CAES • Accumulo in celle a combustibile a idrogeno Entrambe le tecnologie sono in fase di ingegnerizzazione avanzata, ma la loro applicabilità - e la conseguente diffusione – agli impianti residenziali e terziari non è ancora certa. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia Celle a combustibile a idrogeno – il futuro della mobilità green? Da anni molte case automobilistiche stanno sostenendo importanti progetti di ricerca legati all’utilizzo delle celle a combustibile a idrogeno per equipaggiare le proprie autovetture e garantire una mobilità green. Nel mondo e anche in Italia sono in corso diversi progetti pilota di utilizzo dei mezzi alimentati a idrogeno per il trasporto pubblico. L’idrogeno viene vista come principale fonte alternativa alle auto elettriche ma ad oggi gli svantaggi sono superiori ai vantaggi conseguibili. Le auto a idrogeno non emettono sostanze inquinanti ma solo vapore, di contro il processo di estrazione dell’idrogeno è comunque legato all’utilizzo di combustibili fossili. Un secondo vantaggio rispetto alle auto elettriche è rappresentato da una maggiore autonomia e da minori tempi per il rifornimento. A ciò fa da contraltare l’assenza pressoché totale di una rete di rifornimento che andrebbe “creata” da zero con l’inevitabile coinvolgimento dei governi e degli attori interessati alla diffusione. Le barriere all’adozione descritte, unite alla scarsa maturità delle celle a combustibile che fa inevitabilmente lievitare i relativi costi, fanno sì che la diffusione massiva dell’auto a idrogeno sia ancora lontana nel tempo; nel medio periodo sembra dunque decisamente in vantaggio l’auto elettrica rispetto all’auto a idrogeno. 97
    • Generazione distribuita – Accumulo alternativo/4 SCENARIO 1 - TEORICO SCENARIO 2 - OTTIMISTICO SCENARIO 3 - PRUDENZIALE Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo non elettrochimico per tutti gli impianti fotovoltaici attualmente installati e per tutti gli impianti che verranno installati Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo non elettrochimico per lo 0,5% degli impianti di taglia compresa tra 0 e 20 kW e per l’1% di impianti tra 20 e 200 kW Ipotesi: installazione entro il 2020 di sistemi di accumulo non elettrochimico per lo 0,025% degli impianti di taglia compresa tra 0 e 20 kW e per lo 0,5% di impianti tra 20 e 200 kW RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* RISPARMIO ANNUO CONSEGUIBILE* 4,44 TWhe – 5% fabb. 0,03 TWhe – 0,03% fabb. 0,016 TWhe – 0,02% fabb. VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO VOLUME COMPLESSIVO MERCATO 6,3 miliardi di € 0,041 miliardi di € 0,022 miliardi di € Residenziale Impianti esistenti 1.42 TWh elettrici 2.5 0.97 2 1.5 1 1.22 0.83 0.5 0 Residenziale Terziario TWh elettrici 3 0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000 Terziario Residenziale 0.0108 0.0092 TWh elettrici Nuove installazioni 0.0046 0.0054 Impianti esistenti Nuove installazioni 0.010 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0.000 Terziario 0.0048 0.0042 0.0032 0.0038 Impianti esistenti Nuove installazioni (*) Nell’ipotesi di installazione cumulata al 2020 di 13 GW di impianti di taglia compresa tra 0 e 200 kW con la seguente distribuzione della potenza: 7% di impianti tra 0 e 3 kW, 35% di impianti tra 3 e 20 kW e 58% di impianti tra 20 e 200 kW 98
    • Gestione dell’energia – Mappa delle soluzioni Le tecnologie per la gestione intelligente dell’energia sono quelle che consentono di massimizzare i risparmi economici legati all’utilizzo dell’energia: (I) consentendo di ottimizzare l’utilizzo delle tecnologie per il risparmio energetico; (II) consentendo di massimizzare il valore dell’energia autoprodotta. In questa sezione saranno presentate quelle con maggior tasso di innovatività e le maggiori possibilità di penetrazione del mercato nell’orizzonte di medio periodo (2020). Home Management System Tariffazione dinamica* (borsa dell’energia e sistemi di arbitraggio per lo scambio efficiente di energia con la rete**) Smart Metering Gestione intelligente dell’energia Energy Community*** E-mobility (*) Oggi in Italia, con solo due fasce di prezzo, non si ha una vera tariffazione dinamica. (**) i sistemi di arbitraggio sono ad oggi limitati dalla scarsa diffusione dei sistemi di Soluzioni R&S accumulo e da un sistema di tariffazione e negoziazione del prezzo dell’energia ceduto alla rete non ancora pronti . (***) bloccate dalla normativa che prevede un contatore per ogni utenza. Legenda: Soluzioni commercializzate 99
    • Gestione dell’energia – Home Management System/1 L’Home Management System (HMS) è un sistema in cui un apposito software gestisce device intelligenti, Un sistema di Home Management System integrato con elettrodomestici intelligenti e un sistema di principalmente elettrodomestici quali lavatrice, lavastoviglie, Smart Metering evoluto asciugatrice, frigorifero e forno, rendendoli capaci di: informativo bidirezionale tra la rete elettrica e il sistema casa, consentirebbe un flusso con vantaggi per entrambi: risparmi in bolletta per il • Ricevere segnali provenienti dal sistema elettrico, tramite la comunicazione con lo smart consumatore e una gestione efficiente dei carichi di rete per il gestore. meter, e regolare il proprio funzionamento, nel rispetto consumatore. I sistemi di HMS e gli elettrodomestici intelligenti sono in fase >>> Ad esempio, l ’ elettrodomestico intelligente è di commercializzazione nei cataloghi dei principali operatori di messo nelle condizioni di poter valutare, a fronte di mercato, ma affinché la loro diffusione aumenti sarebbe una richiesta proveniente della rete elettrica (ad necessario: dei «vincoli» definiti dal esempio un arresto), se essa possa essere portata a termine senza incorrere in eventi dannosi. • Uno smart meter «evoluto», installato presso le utenze, capace di comunicare con l’HMS e di gestire • Elaborare e presentare all’utente una stima del tariffe multi-orarie. consumo di energia, in funzione del programma di lavoro impostato dall’utente. • Uno standard di comunicazione che, mediante la definizione di un protocollo, regoli lo scambio informativo fra rete elettrica e HMS necessario . 100
    • Gestione dell’energia – Home Management System/2 Punti di forza Barriere all’adozione Possibilità di risparmi in bolletta per il consumatore, dati da comportamenti virtuosi di utilizzo dell’energia . Assenza di uno smart meter evoluto e di tariffe multiorarie che consentirebbero – mantenendo comportamenti virtuosi – di ottenere sensibili risparmi in bolletta. Tecnologia che permette di integrare in un’unica piattaforma il controllo di tutti le home appliances efficienti. Scarsa diffusione degli elettrodomestici intelligenti, in grado di dialogare con l’HMS. Tecnologia commercialmente presente sul lato dell’offerta. Assenza di uno standard di comunicazione che, mediante la definizione di un protocollo, regoli lo scambio informativo fra rete elettrica e HMS. Immagine dell’HMS legata a un concetto di gestione “green” dell’energia. Assenza di una normativa che promuova direttamente l’adozione dell’HMS . Stato evolutivo della tecnologia t Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione dei sistemi di home management system: • Home Management System La tecnologia è commercializzata ma la sua scarsa diffusione a livello paese dipende in gran parte dalla scarsa diffusione/maturità delle tecnologie con le quali si interfaccia: smart meter e home appliances efficienti. R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione Diffusione della tecnologia 101
    • Gestione dell’energia – Home Management System/3 Sensitività della tecnologia alla struttura della tariffa multioraria In questo esempio mostriamo come la limitata adozione di sistemi di Home Management System da parte di una famiglia italiana sia fortemente correlata all’attuale struttura della tariffa multioraria. 2.700 kWh) • Presenza di una tariffa bioraria con due fasce di prezzo: F1 (fascia giornaliera) e F23 (fascia notturna) con una differenza del 10% nel prezzo dell’energia Considerando le seguenti ipotesi: • consumo medio di energia elettrica di una famiglia italiana pari a 2.700 kWh/anno • prezzo dell’energia elettrica pari a 17 c€/kWh (relativo ad una potenza impegnata di 3 kW e ad un consumo di Si possono confrontare due scenari: SCENARIO CONSUMI FASCIA F1 CONSUMI FASCIA F23 BOLLETTA ANNUA [€] Base 60 % 40 % 441 Virtuoso 10 % 90 % 418 Supponendo che lo scenario virtuoso preveda la presenza affiancata di un sistema di Home Management System e l’utilizzo di elettrodomestici intelligenti, i vantaggi in bolletta sarebbero contenuti (23 €/anno) a fronte di un extra costo d’acquisto della soluzione integrata stimabile in 100 €/anno 102 (sulla vita utile). Per ripagare il differenziale in un tempo pari a 12 anni sarebbe necessario un delta tra le tariffe F1 ed F23 del 30%.
    • Gestione dell’energia – Home Management System/4 Tariffe Multiorarie Spinte Tariffe Multiorarie Attuali SCENARIO 1 SCENARIO 2 Abilitazione Standard Non Abilitazione Standard SCENARIO 3 Le due principali barriere all’adozione dei sistemi di Home Management System sono: la mancanza di uno standard di comunicazione tra l’HMS e la rete elettrica, e l’assenza di tariffe multiorarie spinte. Incrociando questi due fattori possiamo ipotizzare tre scenari di diffusione dei sistemi di Home Management System nell’orizzonte temporale di medio periodo del 2020: Per ognuno dei tre scenari si può quindi ipotizzare la diffusione dei sistemi di Home Management System e il volume di mercato associato: POTENZIALE SCENARIO 1 SCENARIO 2 SCENARIO 3 Numero di HMS 10.800.000 4.300.000 0 Mld di € 5,4 2,1 - L’abilitazione dello standard di comunicazione è condizione necessaria affinché si sblocchi il mercato degli HMS in Italia. Qualora avvenisse, il potenziale di diffusione sarebbe estremamente interessante, con lo scenario 1 che vedrebbe sistemi di HMS installati nel 30% circa delle unità residenziali presenti nel nostro paese - e una buona copertura dell’installato di home appliances intelligenti al 2020 – e lo scenario 2 che vedrebbe comunque concretizzarsi il 10% circa di installazioni potenziali. 103
    • Gestione dell’energia – Smart Metering/1 Lo Smart Meter è un contatore elettronico installato presso operazioni di telelettura e gestione da remoto delle l’utenza operazioni domestica che consente una comunicazione bidirezionale col sistema elettrico, fornendo in real time contrattuali e migliorare le attività di manutenzione. all’utenza informazioni di vario tipo sul proprio profilo di consumo. Rappresenta, di fatto, l’interfaccia tra la rete e Per estendere le potenzialità dell’AMI e i benefici a l’utenza. Attualmente in Italia sono presenti 37 milioni di vantaggio Smart Meter per il monitoraggio dei consumi elettrici, mentre verificassero alcune evoluzioni nella componente di smart non esistono sistemi di metering evoluti per il gas. Si colloca meter, che gli consentissero di sfruttare pienamente le all’interno di un ’ infrastruttura più complessa (Advanced potenzialità delle altre soluzioni «smart» con cui essa si M etering I nfrastructure - AMI) composta da: interfaccia: • un concentratore di dati, installato presso le cabine • capacità previsionale «locale», grazie alla quale secondarie, che raccoglie le informazioni provenienti da un ciascuno smart meter supporta il gestore di rete fornendo cluster di smart meter e le invia alla piattaforma di le previsioni di consumo dell’utenza. gestione. • una piattaforma di Meter Data Management, installata dei consumatori bisognerebbe che si • capacità di gestione di tariffe multi-orarie, che oggi risulta limitata a tre. presso il DSO, che permette di effettuare previsioni sulla • capacità di comunicazione con l’Home Management domanda e di automatizzare i processi di telelettura dei System, per cui lo smart meter fornisce informazioni profili, autodiagnostica dei guasti e manutenzione. provenienti dal sistema elettrico in termini di prezzo L’Advanced Metering Infrastructure, ad oggi, porta benefici solo al gestore di rete perché consente di: automatizzare le 104 dell’energia e stato della rete, oltre alle informazioni relative ai consumi.
    • Gestione dell’energia – Smart Metering/2 Punti di forza Barriere all’adozione Tecnologia consolidata e ampiamente diffusa. Attualmente manca uno sviluppo tecnologico che consenta allo smart meter di avere un ruolo attivo come interfaccia tra la rete e l’HMS. Possibilità di controllo del profilo di consumi e della bolletta in real time. Scarsa diffusione lato domestico di sistemi di HMS. Punto nevralgico di giunzione tra due paradigmi smart: quello domestico con l’HMS e quello di rete con tariffazioni dinamiche e gestione ottimale dei carichi. Assenza di tariffazione multioraria e borsa dell’energia che renderebbe centrale lo smart meter come interfaccia evoluta tra l’utenza e la rete. Stato evolutivo della tecnologia Il grafico mostra lo stato evolutivo e di diffusione degli Smart Meter, operando un’opportuna distinzione tra: t • Smart Meter standard • Smart Meter evoluti La differenza di posizionamento delle due tecnologie sulla curva evolutiva dipende dalle funzionalità che sono in grado di offrire. La tecnologia standard, ampiamente diffusa, ha un elevato grado di maturità, mentre quella con funzionalità evolute rappresenta il futuro a brevemedio termine. Diffusione della tecnologia R&D Progetti pilota Commercializzazione Ampia Maturità diffusione 105
    • Gestione dell’energia – Smart Metering/3 La diffusione di sistemi di AMI e, di conseguenza, di Smart Metering evoluti è legata a doppio filo alle scelte dei gestori della rete di distribuzione (DSO) in merito all’adozione dei Demand Response Management Systems (DRMS). L’interesse di ciascun DSO verso gli smart meter evoluti può essere pertanto misurato in funzione della complessità di previsione dei carichi, da cui deriva la necessità di dotarsi di un DRMS. In relazione alla diffusione dei DRMS, possiamo individuare due scenari di diffusione degli smart meter evoluti: Diffusione DRMS SI NO SCENARIO 1 SCENARIO 2 Per i due scenari si può quindi ipotizzare la diffusione degli Smart Meter evoluti e il volume di mercato associato: POTENZIALE SCENARIO 1 SCENARIO 2 Numero di Smart Meter evoluti 35.500.000 0 Mld di € 1,8 – 2,5 (*) - Lo scenario 1 comprende la ristretta cerchia di DSO (otto) caratterizzati da un elevato grado di complessità di previsione dei carichi, per i quali risulta pertanto maggiore la probabilità di implementazione del DRMS e l’installazione presso le utenze di smart meter evoluti. (*) La forchetta dei prezzi è stata stimata ipotizzando un prezzo unitario degli smart meter evoluti compreso tra 50 e 70 € 106
    • Gestione dell’energia – Tariffazione dinamica/1 Parlando di Smart Meters e di sistemi per l’Home Management System è emerso che uno dei driver più importanti per una loro diffusione massiva potrebbe essere lo sviluppo – lato rete – di un sistema di tariffazione multioraria con significative differenze di prezzo tra le varie fasce orarie, che consentirebbe all’utente <<smart>> di ottenere risparmi significativi in bolletta. Ipotizzando un utente in grado di: • Autoprodurre una quota parte dell’energia necessaria ai propri consumi (ad esempio con un impianto fotovoltaico o con un micro cogeneratore) e risparmiarne una parte con l’utilizzo di tecnologie evolute (ad esempio sistemi di illuminazione o chiusure vetrate efficienti). • Immagazzinare l’energia prodotta in eccedenza attraverso sistemi di accumulo. • Gestire in maniera intelligente i consumi utilizzando sistemi di HMS e Smart Meters. possiamo infatti notare come il grado di ottimizzazione dei risparmi ottenibili sia abbastanza limitato, a causa della poca dinamicità del sistema di tariffazione. Sulla base di queste ipotesi è possibile provare a delineare due scenari per il futuro dettati dall’evoluzione tecnologica e tariffaria lato rete: SCENARIO 1 SCENARIO 2 Introduzione di tariffe multiorarie che permettano significativi risparmi gestendo in maniera intelligente i consumi. Introduzione di tariffe multiorarie molto spinte e della possibilità per gli utenti di accesso alla borsa dell’energia attraverso l’utilizzo di sistemi di arbitraggio. 107
    • Gestione dell’energia – Tariffazione dinamica/2 SCENARIO 1 Introduzione di tariffe multiorarie che permettano significativi risparmi gestendo in maniera intelligente i consumi Nello scenario 1 non ci sarebbero significative differenze rispetto alla situazione attuale dal punto di vista dei consumi complessivi, ma probabilmente si modificherebbe il profilo orario di richiesta di energia, con uno spostamento della domanda verso le fasce orarie più vantaggiose per l’utente. Per beneficiare in modo completo di questa innovazione l’utente dovrebbe: • possedere uno Smart Meter evoluto in grado di gestire tariffe multiorarie e di comunicare in anticipo le previsioni di consumo (in modo da evitare problemi di congestione della rete). • possedere sistemi di Home Management System in grado di dialogare con lo Smart Meter per recepire i profili tariffari, di proporre all’utente – sulla base dell’utilizzo 108 programmato per la giornata, o medio, delle appliances – dei piani giornalieri di utilizzo incrociando il costo dell’energia acquistata in rete con quello dell’energia autoprodotta, di gestire il complesso delle appliances efficienti in accordo col piano scelto dall’utente. • possedere home appliances efficienti in grado di essere governati dal sistema di Home Management System. Nel complesso lo scenario 1 sembra realizzabile nel medio periodo e porterebbe vantaggi a chi intendesse proporsi come system integrator innovativo per le utenze residenziali e terziarie.
    • Gestione dell’energia – Tariffazione dinamica/3 SCENARIO 2 Introduzione di tariffe multiorarie molto spinte e della possibilità per gli utenti di accesso alla borsa dell’energia attraverso l’utilizzo di sistemi di arbitraggio. Lo scenario 2 introdurrebbe invece una profonda discontinuità rispetto al paradigma attuale di interazione tra utenza – residenziale e terziaria – e rete: l’utente sarebbe infatti in grado di comprare e vendere l’energia accedendo direttamente alla borsa. • La rete dovrebbe essere in grado di sopportare carichi in repentino cambiamento e per questo dovrebbe essere sviluppata introducendo sistemi di accumulo in grado di normalizzarne i flussi e sistemi di sensori per il controllo dei carichi L’applicabilità è sicuramente più lontana perché richiederebbe profonde modifiche innanzitutto sul lato della rete: • Dovrebbe essere installato un sistema di Demand Response Management (DRMS) in grado di fornire al gestore della rete: previsioni di produzione degli impianti FER connessi in Media e Bassa Tensione (comunicazione con Smart Inverter), previsioni di domanda (comunicazione con Advanced Metering Infrastructure), previsioni di carico della rete di trasmissione e previsioni di mercato (comunicazione con Transmission Layer System), e previsioni sullo stato della rete (comunicazione con Distribution Layer System). • La borsa dell’energia dovrebbe essere aperta a soggetti non qualificati e dovrebbe essere in grado di fornire quotazioni dell’energia a breve termine, consentendo l’offerta di una tariffazione multioraria molto spinta. 109
    • Gestione dell’energia – Tariffazione dinamica/4 SCENARIO 2 Introduzione di tariffe multiorarie molto spinte e della possibilità per gli utenti di accesso alla borsa dell’energia attraverso l ’ utilizzo di sistemi di arbitraggio. Le modifiche dovrebbero essere profonde anche sul lato delle utenze perché, oltre ai requisiti espressi per lo scenario 1, dovrebbero dotarsi di: • • Smart meter evoluti in grado di gestire le tariffe multiorarie aggiornando i dati in real time, e di garantire una comunicazione bidirezionale tra l’utente e la rete Home management system evoluti che, oltre a gestire il piano di funzionamento delle appliances efficienti, includano: I. 110 un sistema di arbitraggio che consenta di comprare e vendere in real time energia dalla rete; II. III. un software che stimi in real time la convenienza dell’acquisto di energia dalla rete rispetto all’utilizzo di energia autoprodotta e la convenienza di immagazzinare l’energia in eccesso in un sistema di accumulo rispetto alla vendita in rete; un software programmabile dall’utente che gli consenta di adattare i consumi alle proprie abitudini ottimizzando i risparmi Lo scenario 2 rimane dunque lontano da un’immediata applicabilità, ma può rappresentare uno spunto di riflessione su possibili traiettorie di sviluppo del sistema di gestione complessiva dell’energia.
    • Gestione dell’energia – Energy Community/1 Le Energy Community sono insiemi di utenze che decidono di fare scelte energetiche comuni al fine di massimizzare i risparmi derivanti da un utilizzo dell’energia. Dal punto di vista normativo sono definiti Sistemi Efficienti d’Utenza (SEU) e sono stati introdotti dal Dlgs 115/08 (come modificato dal Dlgs 56/10) e definitivi come sistemi aventi tutti i seguenti requisiti: • Sono costituiti da uno o più impianti di produzione di energia elettrica, sullo stesso sito, direttamente connessi, per il tramite di un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, all’unità di consumo di un solo cliente finale (persona fisica o giuridica); • Sono impianti alimentati da fonti rinnovabili oppure in assetto cogenerativo ad alto rendimento ed hanno una potenza complessivamente non superiore a 20 MWe; • Possono essere anche nella titolarità di un soggetto diverso dal cliente finale; • Il sistema è realizzato all’interno di un’area di proprietà o nella disponibilità del medesimo cliente. Per come definiti i SEU sono esclusi dal novero delle reti elettriche, si tratta di fatto di sistemi caratterizzati dalla presenza di un unico cliente finale e un unico produttore eventualmente terzo. 111
    • Gestione dell’energia – Energy Community/2 Le Energy Community ad oggi sono pressoché 1. L’effetto scala  L’unione di più utenze fa si inesistenti nonostante siano notevoli i vantaggi che il SEU possa raggiungere dimensioni di potenziali derivanti da una loro adozione: scala 1. L'esenzione tariffaria  L'energia auto- tecnologie consumata mediante i SEU è esente dalle commercializzate o sostenibili per il singolo addizionali tariffarie che gravano sull'energia utente residenziale: elettrica che transita pubblica (corrispettivi attraverso di la rete trasmissione • rendano che accessibili attualmente non alcune sono Impianti per l’autoproduzione come gli impianti micro eolici. e distribuzione, di dispacciamento e a copertura degli oneri generali di sistema). che • 3. Sistemi di accumulo non elettrochimici. Gestione più efficiente dei carichi di rete I SEU consentono di fare quasi coincidere prezzi di produzione e costi di consumo, facendo utenze con profili di consumo differenti risparmiare la quasi totalità degli oneri che si (utenze residenziali, terziarie, ecc.) definendo pongono nel mezzo e consentendo quindi al di fatto un “macro-utente” con una domanda produttore di valorizzare la produzione a un valore di energia più costante e prevedibile e più alto di quello dell'energia immessa in rete e al caratterizzata da meno picchi della domanda consumatore di averne un risparmio sul costo. 112  Le energy community potrebbero riunire delle singole utenze.
    • Gestione dell’energia – Energy Community/3 Di seguito sono riportate le principali barriere alla diffusione delle Energy Community: 1. Limitazione ad un singolo cliente finale: rende difficilmente applicabile il modello in • maniera diretta a contesti multi-cliente (centri commerciali, aeroporti, complessi condominiali, distretti industriali…). 2. Limitazioni nella localizzazione: impone che l’impianto sia installato • • necessariamente in un’area nella «completa disponibilità» problema interpretativo su forme di proprietà quali «locazione» o «usufrutto». 3. Limitazione dell’unicità del punto di connessione con la rete pubblica: rischio imprenditoriale da parte del • «produttore» e /o «dell’utente finale» per eventuali inadempienze della controparte. 4. Limitazione al sistema dello scambio sul posto: Lo scambio sul posto è tuttora applicabile solo • agli impianti di potenza non superiore 200 kW (Art. 17, D.M. 18 dicembre 2008). 5. Scarico degli oneri di rete sugli altri utenti: Gli appartenenti alla energy community non • sono tenuti alla corresponsione delle addizionali tariffarie; gli oneri vanno dunque a gravare maggiormente su chi rimane connesso alla rete di distribuzione tradizionale. 113
    • Gestione dell’energia – Energy Community/4  Applicazione SEU ad un contesto condom iniale, con im pianto fotovoltaico da 20 K W al servizio delle utenze condom iniali e private Caso impianto 20 kWp Di seguito il calcolo del pay back time dell’impianto al variare della percentuale di energia autoconsumata. I ritorni sull’investimento sono piuttosto lunghi, anche nei casi di autoconsumo totale dell’energia prodotta. • Utenze interconnesse: condominiale + 15 utenze abitative • Consumo annuo totale : 66.000kWh; 20 kW Nord 1.000 kWh/kWp Producibilità Centro 1.200 kWh/kWp Sud 1.400 kWh/kWp Altri costi (O&M, assicurazione) 350 €/anno Vita utile impianto 20 anni Costo di acquisto dell’energia 0,19 €/kWh dalla rete Tasso annuo di inflazione Tasso di incremento annuo del prezzo dell’energia Decadimento annuo delle prestazioni dei moduli Area di installazione 114 20 18 16 Anni Ipotesi 14 Nord 12 Centro 10 Sud 8 1% 1% 0,80% Condominiale 6 100% 80% 50% 20% Percentuale energia autoconsumata
    • Gestione dell’energia – E-mobility/1 Di seguito sono riportate le principali barriere alla diffusione delle Energy Community: 1. Limitazione ad un singolo cliente finale: rende difficilmente applicabile il modello in • maniera diretta a contesti multi-cliente (centri commerciali, aeroporti, complessi condominiali, distretti industriali…). 2. Limitazioni nella localizzazione: impone che l ’ impianto • • sia installato necessariamente in un’area nella «completa disponibilità» problema interpretativo su forme di proprietà quali «locazione» o «usufrutto». 3. Limitazione dell’unicità del punto di connessione con la rete pubblica: rischio imprenditoriale da parte del • «produttore» e /o «dell’utente finale» eventuali inadempienze della controparte. 4. per Limitazione al sistema dello scambio sul posto: Lo scambio sul posto è tuttora applicabile solo • agli impianti di potenza non superiore 200 kW (Art. 17, D.M. 18 dicembre 2008). 5. Scarico degli oneri di rete sugli altri utenti: Gli appartenenti alla energy community non • sono tenuti alla corresponsione delle addizionali tariffarie; gli oneri vanno dunque a gravare maggiormente su chi rimane connesso alla rete di distribuzione tradizionale. 115
    • Gestione dell’energia – E-mobility/2 A seguito dell’analisi delle stime sulla diffusione dei veicoli elettrici elaborate da diversi studi è emerso che il potenziale nazionale della mobilità elettrica al 2020 si attesta fra i 2 ed i 3,8 milioni di autovetture, se si considerano le sole tipologie EV e PHEV. La distanza fra i due valori è determinata da una serie di fattori di stima, che di fatto influenzano l ’ interesse all’adozione dei veicoli elettrici, quali, ad esempio, i tassi di penetrazione delle differenti tecnologie (sia elettriche che non) ed i provvedimenti normativi volti a promuovere la diffusione, nonché dell’infrastruttura di ricarica. la capillarità Si pensi, ad esempio, a quanto possa incidere l’evoluzione dei sistemi di accumulo sulla diffusione dei veicoli elettrici: l’evoluzione in maturità della tecnologica potrebbe portare, da un lato, a un significativo aumento dell’efficienza e della vita utile delle batterie, dall’altro a una significativa riduzione dei costi per il loro acquisto. La combinazione di questi fattori contribuirebbe a spostare la diffusione dell’e-mobility verso lo scenario ottimistico. 2020 E 3.800.000 PESSIMISTICO 116 SCENARI DI DIFFUSIONE OTTIMISTICO 1,8 mln 2.000.000
    • Gestione dell’energia – E-mobility /3 La diffusione delle auto elettriche ipotizzata precedenza negli scenari ottimistico e pessimistico in comporterebbe un aumento significativo del consumo annuo di elettricità pari nel 2020 a: SCENARI DI DIFFUSIONE CONSUMO ELETTRICITA’ AL 2020 INVESTIMENTI PER INSTALLAZIONE PUNTI DI DISTRIBUZIONE OTTIMISTICO 7,6 TWh 3 Mld € PESSIMISTICO 4,0 TWh 1,2 Mld € Il raggiungimento dei volumi di richiesta di energia elettrica ipotizzati al 2020 a seguito della diffusione dell’e-mobility comporterebbe importanti implicazioni sul sistema elettrico: • Aumento del numero di punti di prelievo che ciascun gestore delle reti di distribuzione deve servire, in una porzione di rete di per sé già critica (se si considera che le autovetture elettriche avranno parti- -colare diffusione concentrazione). • in contesti urbani ad alta Riduzione della prevedibilità dei carichi con una conseguente maggiore probabilità di sbilanciamenti fra domanda ed offerta all’interno del sistema. 117
    • II. Considerazioni finali sulle soluzioni innovative per l’energia negli edifici del mercato retail in Italia 118
    • Criteri di prioritizzazione delle tecnologie Sarà introdotta una metodologia che consenta di definire una scala di priorità tra le tecnologie nell’orizzonte di riferimento dell’analisi: il 2020. In prima battuta considereremo i seguenti indicatori: • La sostenibilità economica della tecnologia. Costruiremo quattro matrici (che riflettano gli scenari ottimistico e prudenziale per i segmenti residenziale e terziario) nelle quali le tecnologie saranno posizionate in base alla sostenibilità e alla maturità. • Il potenziale di risparmio energetico conseguibile. • Il grado di complementarietà con le altre tecnologie. In seconda battuta, per gli scenari ottimistici, forniremo un quadro delle ricadute economiche sul paese incrociando: • I volumi di mercato associati al risparmio energetico. • L’italianità della filiera. La scala di priorità potrà essere utile: • Agli operatori per identificare i comparti con un potenziale più elevato e per identificare le soluzioni di integrazione tra le tecnologie maggiormente promettenti. SOSTENIBILIT A’ • La maturità e lo stato di diffusione della tecnologia. Tech A Tech B MATURITA’ La dimensione del bullet indicherà il potenziale di risparmio energetico conseguibile in funzione anche del grado di complementarietà con altre tecnologie. • Al policy maker per identificare le soluzioni con elevato potenziale ma bassa sostenibilità economica. 119
    • Prospects – chiavi di lettura/1 per (II) il costo benchm ark di acquisto del kWh dalla l’autoproduzione ed il risparmio di energia in ambito rete. Il centro dell’asse è rappresentato da quelle residenziale soluzioni Per proporre un e quadro terziario globale delle utilizzeremo soluzioni una matrice cui adozione richiede investimento tridimensionale con le seguenti caratteristiche: la e gestione pari un al costo costo di di approvvigionamento “ tradizionale ” dell’energia. Nella Sull’asse orizzontale è riportata la convenienza parte destra dell’asse – caratterizzate da valori «assoluta» in percentuali negativi – si trovano le tecnologie che tecnologie innovative per l ’ autoproduzione o il consentono un “risparmio” economico per l’adottatore risparmio di energia. È calcolata come il rapporto perché fanno risparmiare un kWh di energia con un percentuale tra: • costo (di investimento e gestione) inferiore rispetto a a sostenere l’investimento quello di acquisto del medesimo kWh dalla rete. (I) la differenza tra il costo necessario per risparmiare Nella parte sinistra sono posizionate le tecnologie per le un kWh energetico (sia esso termico o elettrico) e il quali, allo stato attuale, il costo da sostenere per il loro corrispondente costo di acquisto dalla rete; impiego è superiore rispetto a quanto consentono di far risparmiare in virtù del mancato acquisto di energia. NOTA: il calcolo è presentato in assenza di sistemi di incentivazione in modo da offrire un riferimento “assoluto” della convenienza di una determinata tecnologia. Gli incentivi spostano la convenienza assoluta dell’investimento verso la parte destra dell’asse, rispetto alla posizione iniziale senza incentivi. 120
    • Prospects – chiavi di lettura/2  Sull’asse verticale è riportata la maturità delle tecnologie innovative per l’autoproduzione o il risparmio di energia. L’estremo inferiore dell’asse indica tecnologie in fase embrionale di R&D mentre l’estremo superiore indica tecnologie mature e sulla soglia del declino. L’asse orizzontale separa dunque le tecnologie in fase di ricerca o ingegnerizzazione (sezione inferiore), da quelle in fase di commercializzazione (sezione superiore). NOTA: per ogni tecnologia è stata considerata l’alternativa con il maggior potenziale di diffusione nel breve-medio periodo (2020). Se pensiamo ai sistemi di illuminazione efficiente in ambito residenziale, ad esempio, i valori riportati si riferiscono a lampade a fluorescenza compatte, non a lampade a LED. il terzo asse, che è rappresentato per semplicità dalla dimensione delle bolle che contraddistinguono le tecnologie innovative per l’autoproduzione o il risparmio di energia, riporta infine il “valore dell’installato”. L’unità di misura è la prestazione energetica, ovvero la quantità di energia (misurata in TWh a seconda dei casi elettrici o termici) che l’adozione di una determinata tecnologia consente di risparmiare annualmente rispetto ai consumi di quella “ standard ” di riferimento, ovvero la quantità di energia prodotta nel caso delle soluzioni di generazione da fonte rinnovabile. NOTA: per rendere più immediata la lettura, le tecnologie che consentono risparmi in TWh elettrici hanno una bolla di colore verde, quelle che consentono risparmi in TWh termici hanno una bolla di colore arancione. 121
    • Prospects – chiavi di lettura/3 Tecnologia matura La “distanza” dal centro dell’asse verticale misura qualitativamente lo sforzo in ricerca e sviluppo necessario a portare una tecnologia alla commercializzazione (se si trova nella sezione inferiore) o il grado di diffusione sul mercato (se si trova nella sezione superiore). Fotovoltaico 12,6 TWh Frigoriferi efficienti 1,4 TWh Lavatrici Lavastovigl efficienti ie efficienti 1,08 TWh 1,07 TWh Lavatrici con ACS pre-risc. 1,3 TWh 500% 450% 400% 350% Lavastoviglie con ACS pre-risc. 1,18 TWh 300% 250% 200% Batterie elettrochimiche 0,2 TWh Accumulo termico 1,04 TWh 100% 50% Solar cooling 0,72 TWh -50% Mini/micr o eolico 3,0 TWh Accumulo non elettrochimico 0,01 TWh La “distanza” dal centro dell’asse orizzontale di una determinata tecnologia, offre una misura immediata sia della “necessità” o meno sia dell’eventuale “peso” in termini di c€/kWh che dovrebbe avere un sistema di incentivazione per essere efficace. Illuminazione efficiente 10,1 TWh Pompe di calore 38,7 TWh Solare termico 11,0 TWh Controll o solare 19,3 TWh 150% Caldaie a biomass a42,7 TWh -100% Convenienza “assoluta” investimento -150% Micro cogenerazione 0,73 TWh La dim ensione della bolla sintetizza due valori: l’efficienza della tecnologia rispetto alle alternative e la sua attrattività per il mercato. Tecnologia giovane Risparmio elettrico Risparmio termico 122 Tecnologie per il risparmio energetico Tecnologie per la generazione distribuita
    • Prospects – chiavi di lettura/4 Tecnologia matura INCENTIVES FOR ADOPTION SELF SUBSTAINABLE Fotovoltaico 12,6 TWh Caldaie a biomass a42,7 TWh Frigoriferi efficienti 1,4 TWh Lavatrici Lavastovigl efficienti ie efficienti 1,08 TWh 1,07 TWh Lavatrici con ACS pre-risc. 1,3 TWh 500% 450% 400% 350% Lavastoviglie con ACS pre-risc. 1,18 TWh 300% Accumulo termico 1,04 TWh INCENTIVES FOR R&D 250% 200% Batterie elettrochimiche 0,2 TWh Solare termico 11,0 TWh Controll o solare 19,3 TWh 150% 100% 50% Solar cooling 0,72 TWh Illuminazione efficiente 10,1 TWh Pompe di calore 38,7 TWh -50% Mini/micr o eolico 3,0 TWh Convenienza “assoluta” investimento -100% -150% Micro cogenerazion e 0,73 TWh Accumulo non elettrochimico 0,01 TWh BUSINESS OPPORTUNITY Tecnologia giovane 123
    • Prospects – scenario ottimistico mercato residenziale Tecnologia matura INCENTIVES FOR ADOPTION Fotovoltaico 12,6 TWh Frigoriferi efficienti 1,4 TWh Lavatrici Lavastoviglie efficienti efficienti 1,08 TWh 1,07 TWh Lavatrici con ACS pre-risc. 1,3 TWh 500% 450% 400% Accumulo termico 1,04 TWh 350% Lavastoviglie con ACS pre-risc. 1,18 TWh 300% 250% 200% Batterie elettrochimiche 0,2 TWh Solare termico 11,0 TWh Controllo solare 19,3 TWh SELF SUBSTAINABLE Caldaie a biomass a42,7 TWh Pompe di calore 38,7 TWh Illuminazione efficiente 10,1 TWh Convenienza “assoluta” investimento 150% 100% 50% Solar cooling 0,72 TWh -50% Mini/micr o eolico 3,0 TWh Accumulo non elettrochimico 0,01 TWh Risparmio elettrico INCENTIVES FOR R&D Tecnologie per il risparmio energetico 124 -150% Micro cogenerazione 0,73 TWh BUSINESS OPPORTUNITY Risparmio termico Tecnologie per la generazione distribuita -100% Tecnologia giovane
    • Prospects – scenario prudenziale mercato residenziale Tecnologia matura INCENTIVES FOR ADOPTION Caldaie a biomass a26,9 TWh Fotovoltaico 4,9 TWh SELF SUBSTAINABLE Frigoriferi efficienti 0,8 TWh Lavatrici Lavastovigli efficienti e efficienti 0,7 TWh 0,65 TWh Lavatrici con ACS pre-risc. 0,98 TWh 500% 450% 400% Accumulo termico 0,52 TWh INCENTIVES FOR R&D 350% Lavastoviglie con ACS pre-risc. 0,86 TWh 300% 250% 200% Solare termico 3,8 TWh Controll o solare 5,9 TWh 150% Batterie elettrochimiche 0,08 TWh 100% Solar cooling 0,36 TWh Risparmio elettrico Pompe Illuminazione di calore efficiente 26,1 6,8 TWh TWh 50% -50% Mini/micr o eolico 1,3 TWh Micro cogenerazione 0,36 TWh Accumulo non elettrochimico 0,007 TWh BUSINESS OPPORTUNITY Risparmio termico Tecnologie per la generazione distribuita -100% -150% Convenienza “assoluta” investimento Tecnologia giovane Tecnologie per il risparmio energetico 125
    • Prospects – scenario ottimistico mercato terziario Tecnologia matura INCENTIVES FOR ADOPTION Fotovoltaico 1,0 TWh Controll o solare 1,2 TWh Batterie elettrochimiche 0,04 TWh Solar cooling 0,04 TWh 500% 450% 400% 350% 300% 250% 200% Accumulo termico 0,06 TWh 150% 100% Solare termico 0,1 TWh 50% Micro cogenerazione 0,31 TWh SELF SUBSTAINABLE Caldaie a biomass a2,8 TWh Illuminazione efficiente 1,6 TWh Pompe di calore 2,9 TWh Convenienza “assoluta” investimento -50% -100% -150% Mini/micro eolico 0,3 TWh Accumulo non elettrochimico 0,02 TWh INCENTIVES FOR R&D Risparmio elettrico Tecnologie per la generazione distribuita Tecnologie per il risparmio energetico 126 BUSINESS OPPORTUNITY Risparmio termico Tecnologia giovane
    • Prospects – scenario prudenziale mercato terziario Tecnologia matura INCENTIVES FOR ADOPTION Fotovoltaico 0,3 TWh Controll o solare 0,35 TWh 500% 450% 400% 350% 300% Batterie elettrochimiche 0,02 TWh Solare termico 0,08 TWh Solar cooling 0,03 TWh 250% 200% 150% Accumulo termico 0,04 TWh 100% Micro cogenerazione 0,18 TWh Risparmio elettrico INCENTIVES FOR R&D 50% SELF SUBSTAINABLE Caldaie a biomass a1,8 TWh Illuminazione efficiente 1,1 TWh Pompe di calore 2,0 TWh -50% -100% -150% Mini/micro eolico 0,1 TWh Accumulo non elettrochimico 0,01 TWh BUSINESS OPPORTUNITY Risparmio termico Tecnologie per la generazione distribuita Tecnologie per il risparmio energetico Convenienza “assoluta” investimento Tecnologia giovane 127
    • Ricadute per il paese – chiavi di lettura Per fornire un quadro delle ricadute economiche che gli (I) ALTA è detenuto da aziende italiane; investimenti in tecnologie per l’autoproduzione ed il risparmio di energia in ambito residenziale e terziario potrebbero avere per filiere dove più del 60% del mercato (II) MEDIA per filiere dove una percentuale sul paese ci baseremo sugli scenari ottimistici e utilizzeremo compresa tra il 30% e il 60% del una classificazione basata su due drivers: mercato è detenuto da aziende italiane; • Sull’asse verticale è misurato il volume d’affari (III) BASSA per filiere dove meno del 30% del complessivo generato dall’installazione delle tecnologie mercato è detenuto da aziende necessarie a raggiungere il potenziale di risparmio italiane. indicato per il 2020. categorie le imprese sono ordinate secondo • Sull’asse orizzontale invece è riportata una valutazione qualitativa dell’italianità della filiera All’interno il complessivo volume che delle di tre mercato potrebbero generare in modo decrescente. collegata a ogni singola tecnologia. Per semplificare la lettura abbiamo identificato tre categorie di italianità: NOTA: grazie ai prospects si possono individuare le tecnologie sostenibili e quelle che avrebbero bisogno di un sistema di incentivi per raggiungere la soglia di sostenibilità. Grazie a questa seconda classificazione invece è possibile valutare quali sarebbero le ricadute per il paese se si decidesse di incentivare una delle tecnologie analizzate, in termini di volume d’affari che investirebbe il mercato interno. 128
    • Ricaduta italiana – residenziale, scenario ottimistico 129
    • Ricaduta italiana – residenziale, incentives for adoption 130
    • Ricaduta italiana – residenziale, incentives for R&D 131
    • Ricaduta italiana – residenziale, self substainable 132
    • Ricaduta italiana – residenziale, business opportunity 133
    • Ricaduta italiana – terziario, scenario ottimistico 134
    • Ricaduta italiana – terziario, incentives for adoption 135
    • Ricaduta italiana – terziario, incentives for R&D 136
    • Ricaduta italiana – terziario, self substainable 137
    • L’integrazione tra le tecnologie – caso paradigmatico Per misurare i benefici derivanti dall’utilizzo integrato di più tecnologie per la generazione distribuita, la gestione intelligente e il risparmio d’energia, proponiamo un confronto tra due scenari differenti di installazione in una città del sud Italia. SCENARIO A1 Utenza SCENARIO B Energy community (condominio da 15 famiglie) • Tecnologia 1 SCENARIO A2 • • • Energy community (condominio da 15 famiglie) Impianto Fotovoltaico da 20 kW installato su tetto e con componenti di alta qualità made in EU. Producibilità annua di 28.000 kWh Investimento iniziale 46.000 € Autoconsumo al 30% • • • • • Tecnologia 2 • • Tecnologia 3 PBT • 12 anni Due automobili elettriche di piccola taglia Investimento iniziale 40.000€ 11 anni • • Impianto Fotovoltaico da 20 kW installato su tetto e con componenti di alta qualità made in EU. Producibilità annua di 28.000 kWh Investimento iniziale 46.000 € (vedi Autoconsumo al 100% tecnologia 2) Batteria elettrochimica al piombo acido tradizionale opportunamente dimensionata per l’impianto fotovoltaico Investimento iniziale 20.000€ Due automobili elettriche di piccola taglia in regime di car sharing tra le 15 famiglie. Investimento iniziale 40.000€ 10 anni Il calcolo del tempo di pay-back dell’investimento mostra chiaramente come nello scenario B il risparmio derivante dal mancato acquisto dell’energia dalla rete (grazie all’accumulo) e l’utilizzo efficiente dell’energia autoprodotta (grazie ad esempio utilizzando automobili elettriche) più che compensino il delta nell’investimento iniziale. 138
    • Schema dello studio Studio tecnologico PoliMi Scenario TEH-A 1. Scenari andamento consumi energetici mercato retail in Italia  Tendenziale  Technology efficient 2. Mappatura di sintesi assetto normativo-regolamentare attuale 1. Mappatura soluzioni innovative 2. Identificazione punti di forza e barriere all’adozione in Italia 3. Potenziale di diffusione nel mercato retail in Italia Casi (se rilevanti) Riflessioni strategiche per il sistema Paese 139
    • Gli scenari di studio A. Scenario tendenziale 1. Andamento consumi finali settore retail in assenza di interventi (business as B. Technology efficient 2. Incorpora d’Azione usual). gli obiettivi Italiano Energetica 2011 del per – Piano l’Efficienza PAEE (policy driven). 3. Include le valutazioni dell’impatto delle tecnologie mappate dallo studio tecnologico del Politecnico Milano (rif. scenario prudenziale ottimistico). 140 e scenario
    • Schema dei flussi di lavoro  Per ognuna delle tecnologie mappate nello scenario  I tassi di penetrazione (prudenziale e ottimistico) tecnologico dello studio, il Politecnico ha elaborato tassi calcolati sono stati utilizzati come input di modello per di calcolare gli scenari “technology efficient” del blocco B a penetrazione prudenziali e scenario teorico di penetrazione. A. TENDENZIALE Scenario di riferimento (As is) ottimistici e uno complemento dello scenario policy driven (rif. al PAEE). B. TECHNOLOGY EFFICIENT 1. Policy driven (PAEE) 2. Scenario ottimistico PoliMi 3. Scenario prudenziale PoliMi 141
    • Metodologia/1  Perimetro di riferimento:   Ambiti  di applicazione: edifici mercato ODEX (Efficienza energetica dei settori oggetto di analisi). Vettori energetici: energia elettrica e energia termica.  Indice Parametri e obiettivi politico-normativi . retail (residenziale e servizi*).  Geografia: Italia.  Orizzonte temporale: 2020 (e eventuali ulteriori proiezioni al 2030).   Variabili di input del modello: Output del modello: Indici macroeconomici e di statistica nazionale (PIL e indici prezzi al consumo, popolazione,  Consumi finali  Spesa (per famiglia e bolletta energetica nazionale)   Risparmio (valorizzato in termini di consumi e temperatura e clima).  Indici tecnologici (innovazione e sua penetrazione – competizione fra fonti). (*) Uffici, strutture ricettive, strutture ospedaliere 142 spesa).
    • Metodologia/2  Per elaborare le previsioni di domanda energetica è stata  utilizzata la stessa metodologia adottata dalla Banca Stimata la curva dei consumi tendenziale, si elaborano scenari di efficienza che internalizzano varie previsioni Mondiale:  Di fatto si sottraggono alla crescita tendenziale  Procedura bootstrap* sui dati passati che consente stimata i guadagni annuali di efficienza previsti dalle di definire il trend  varie previsioni Internalizza le variabili di input del modello (PIL e indici prezzi al consumo,  popolazione, internalizzate le previsioni elaborate dal Politecnico temperatura e clima)  Consente di sviluppare analisi di sensitività sulle variabili chiave definendo per ciascuna di esse un Nello scenario “technology efficient” sono stimate e nella sezione studio tecnologico  A complemento d’analisi si presenta una ripartizione dei consumi finali per usi. coefficiente di elasticità βi (*) Tecnica statistica di ricampionamento con reimmissione per approssimare la distribuzione campionaria di una statistica (cfr. slide sucessive) 143
    • Metodologia/3  Ognuno degli scenari delineati è stato declinato in termini di:  Consumi finali stimati in base alle ipotesi di partenza per ogni scenario  Ripartizione per funzione d’uso (es. riscaldamento, illuminazione, …) 144  Quota di autoproduzione attesa (in base alle stime effettuate da ENEA e PoliMi)
    • Metodologia/4– Procedura bootstrap  Sono modelli stocastici generali che spiegano come si generano i dati di una serie storica y1, y2,…, yn . Può essere così formulato: Y t =f(t)+u t  Secondo l’approccio classico alle serie storiche, si suppone che esista una legge di evoluzione temporale del fenomeno, rappresentata da f(t), stimabile in vari modi.  Quello usato nel presente studio è un modello dei minimi quadrati, che minimizza la somma dei quadrati della distanza fra i dati osservati e la curva della funzione.  La procedura bootstrap consente di approssimare media e varianza di uno stimatore attraverso il ricampionamento dei dati. 145
    • Mappatura normativa di sintesi  Direttive comunitarie ad oggi analizzate :  Efficienza energetica: da Direttiva 2004/8/CE a Direttiva 2012/27/UE (attraverso; 2010/30/UE, 2009/125/CE e 2006/32/CE)  Direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica  ISO 50001 (Energy Management Requirements with guidance for use)  Normativa italiana: • Legge 10/91 (contenimento del consumo • PAEE 2007 e 2011 + PAN 2010 energetico) e D. Lg. 19 agosto 2005 n. 192,  Schemi di incentivazione vigenti a livello nazionale • titoli di efficienza energetica • detrazione fiscale del 50% per interventi di efficientamento in edilizia • fondo rotativo Kyoto • conto termico 146 Systems –
    • Normativa Unione Europea DIRETTIVE  La struttura normativa europea in materia di Efficienza  Negli anni precedenti è da notare la Direttiva ha 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell'edilizia mostrato la debolezza annunciata e legata alla non che sostituisce dal 1 febbraio 2012 la equivalente obbligatorietà delle prescrizioni Direttiva 2002/91/CE Energetica  pur essendo abbastanza articolata Il 25 ottobre 2012 è stata infatti approvata la Direttiva 2012/27/UE, che modifica le Direttive 2009/125/CE e 2010/30/UE e abroga le Direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE, apportando significativi correttivi. NORME ISO A queste – che sono norme prescrittive - vanno aggiunte le norme tecniche, la più rilevante della quali appare essere la ISO 50001 (Energy Management Systems – Requirements with guidance for use). 147
    • Normativa italiana/1 LEGGI E DECRETI  L’impianto normativo italiano parte da lontano con la  La Direttiva 2002/91/CE per esempio è stata recepita Legge 10/91, rivolta al contenimento del consumo energetico in edilizia e di portata innovativa anche a 192, entrato in vigore l ’ 8 ottobre 2005 al quale livello internazionale  solo dal Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n. mancano però ancora alcuni provvedimenti attuativi Negli anni successivi c ’ è stato un significativo  Il mancato recepimento della Direttiva successiva rallentamento del legislatore, che si è esplicitato anche (2010/31/UE) mette poi a rischio l’Italia di sanzioni da nei ritardi con cui sono state recepite le Direttive parte della Commissione Ue europee, spesso accompagnati da ancora maggiori ritardi nella definizione dei decreti attuativi. 148
    • Normativa italiana/2 PIANI DI AZIONE PER L’EFFICIENZA ENERGETICA  L’obbligo di presentazione di Piani di Azione in  Il Piano è stato quindi rivisitato e aggiornato con il PAEE ottemperanza alla Direttiva 2006/32/CE ha dato origine 2011, che da seguito alle azioni inizialmente previste nel al PAEE 2007, che delinea programmi e misure per PAEE 2007. raggiungere gli obiettivi dettati dall’Europa. NORME ISO E UNI  Anche in Italia sono previste alcune norme tecniche che (Gestione dell'energia - Società che forniscono servizi affiancano le leggi prescrittive; le più importanti, legate energetici (ESCO) - Requisiti generali e lista di controllo agli operatori della filiera dell’efficienza sono, oltre alla per la verifica dei requisiti) e la UNI CEI 11339:2009 già citata ISO 50001 (che in Italia ha sostituito la UNI (Gestione dell’energia - Esperti in gestione dell’energia - CEI EN 16001:2009), la UNI CEI 11352:2010. Requisiti generali per la qualificazione). 149
    • Normativa italiana/3 – PAEE 2011  Il Piano d’Azione sull’efficienza energetica è strumento di riduzione/pianificazione dei consumi energetici nazionali  Il PAEE identifica inoltre misure di miglioramento dell’efficienza energetica a livello settoriale: per il raggiungimento dell’obiettivo di riduzione del 20% dei consumi di energia primaria al 2020 (Strategia 2020  Nel residenziale: prestazioni energetiche degli edifici (involucri ed impianti) e consumi degli apparecchi UE). (elettrodomestici e sorgenti luminose) → previsti Target di risparmio 9,6% della media dei consumi finali 1,4 Mtep di risparmi aggiuntivi al 2020 rispetto al di energia 2001-2005, al 2016 (obiettivo aggiuntivo: -  target 2016. 14,0% al 2020).  Nel terziario: prestazioni energetiche degli edifici, I risparmi energetici al 2020 includono le previsioni condizionamento efficiente, illuminazione pubblica e di risparmio settoriali stabilite dal Piano d’Azione degli interni → risparmio aggiuntivo al 2020: 0,45 Nazionale per le Energie Rinnovabili del 2010 Mtep, di cui oltre il 70% imputabile agli interventi (PAN).  su illuminazione e all’impiego di condizionatori efficienti. 150
    • Normativa italiana/4 INCENTIVAZIONE  In Italia è attualmente in vigore un sistema di prestiti a tassi agevolati, istituito dalla Legge incentivazione basato su quattro pilastri: Finanziaria 2007 (27 Dicembre 2006, n. 296) e  attivato dalla Circolare applicativa del 16 Febbraio Titoli di Efficienza Energetica o Certificati 2012: 25 Mld. per microgenerazione diffusa, 15 Mld. Bianchi (previsti dai D.M. 20/7/04 elettricità e D.M. per sostituzione di motori elettrici e 130 Mld. per gli 20/7/04 gas e successive modificazioni).  Detrazione fiscale del 50% (55% prima del 26/6/2012) per interventi di efficientamento in edilizia (verrà interrotto al 30 giugno 2013).  usi finali. Fondo Rotativo “Kyoto” per la concessione di  Conto termico, che riguarda le rinnovabili termiche e gli interventi di efficienza energetica nelle pubbliche amministrazioni (Decreto 28 dicembre 2012, Incentivazione della produzione di energia termica da fonti rinnovabili ed interventi di efficienza energetica di piccole dimensioni). 151
    • Scenario tendenziale – Ipotesi del modello/1 TASSI VARIAZIONE PIL ALLA BASE DEL MODELLO    Abbiamo elaborato un modello che ipotizza un tasso annuale di crescita demografica dello 0,6% e di crescita delle famiglie dello 0,3% (in linea con i trend degli ultimi 15 anni) Abbiamo internalizzato i dati sui trend climatici, ipotizzando una temperatura annuale pari alla media delle temperature degli ultimi 20 anni Abbiamo testato il modello su tassi di crescita differenti a partire da diverse ipotesi di crescita del PIL:   152 Scenario TERNA: crescita media PIL periodo 2012-2020 = +0,8% Nostri scenari (calcolati sulla base di regressioni ad hoc)  Scenario alto → crescita media PIL periodo 20122020 = +1,0%  Scenario base → crescita media PIL periodo 20122020 = +0,4%  NB: Per le elaborazioni successive allo scenario tendenziale, alla luce degli ultimi dati macro-economici disponibili e delle previsioni a medio periodo rilasciate da IMF e Banca Mondiale, si è tenuto conto dello scenario prudenziale da noi calcolato, con crescita media del PIL prevista dello 0,4% Scenario alto Scenario Base 2012 -2,0% -2,0% 2013 -1,0% -1,0% 2014 1,0% 0,5% 2015 1,0% 1,0% 2016 2,0% 1,0% 2017 2,0% 1,0% 2018 2,0% 1,0% 2019 2,0% 1,0% 2020 2,0% 1,0%
    • Scenario tendenziale – Ipotesi del modello/2 Tassi di variazione popolazione alla base del modello 65.000.000 63.837.114 STORI CO Scenario alto 64.000.000 63.000.000 62.000.000 62.283.137 61.000.000 60.000.000 Scenario basso 60.626.442 59.000.000 58.000.000 57.000.000 56.000.000 56.923.524 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 55.000.000 153
    • Scenario tendenziale Consumi finali totali .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) 48.000 STORICO 46.942 Δ consumi scenario alto vs. base al 2020=+6% 46.000 44.000 41.450 44.332 42.000 40.000 38.000 Δ consumi Scenario 36.000 2012-2020 Alto* (media PIL= +1%) 34.000 Base* 32.000 (media PIL=+0,4%) +12,2% +7,0% (*) Ipotesi che introducono una crescita negativa al 2014 con ripresa successiva, cfr. slide 114 154 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 30.000
    • Scenario tendenziale – sensitività Consumi finali totali al 2025 .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) 55.000 PREVISIONALE 52.089 Δ consumi scenario alto vs. base al 2020=+11.5% 50.000 46.722 45.000 40.000 Δ consumi Scenario 41.450 2012-2025 Alto* +25,7% (media PIL= +1%) (media PIL=+0,4%) +12,7% 2024 Base* 35.073 2018 35.000 2025 2023 2022 2021 2020 2019 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 30.000 155
    • Scenario tendenziale Consumi finali per settore residenziale e terziario .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) STORICO +5,6 % Scenario Residenziale base (PIL:+0,4%) Residenziale +6,3 alto % (PIL=+1,0%) Δ ‘12’20 +5,7% +11,7% Servizi base (PIL: +0,4%) Servizi (PIL: +1,0%) 156 +6,6% +13,2 %
    • Scenario tendenziale Consumi finali per vettore energetico termico e elettrico .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) Scenario STORICO 27.946 +6,0% Δ ‘12’20 Elettrico base (PIL:+0,4 %) +0,9% Elettrico alto (PIL=+1,0 %) 13.504 +5,7% +5,8% Termico base (PIL: +0,4%) +9,9% Termico alto (PIL: +1,0 %) +16,4% 157
    • Scenario tendenziale – Ripartizione utilizzi/1 Residenziale (2012) Entertainment Cucina 6% 5% Lavastoviglie 1% Lavatrice Frigorifero 3% Servizi (2012) Altri Usi 2% Apparecchi Altri usi elettronici 2% 9% Processi 8% Climatizzazio ne 6% 4% Illuminazione 3% Riscaldament o 56% Freddo 3% Acqua Calda Sanitaria 8% 158 Riscaldamento 68% Illuminazione 14% Acqua Calda Sanitaria 2%
    • Scenario tendenziale – Ripartizione utilizzi/2 Entertainmen t Lavastoviglie 5% 1% Lavatrice 3% Frigorifero Illuminazione 3% Cucina Altri Usi 2% 6% Entertainment 5% Riscalda mento 68% Altri Usi 2% Frigorifero 4% Illuminazione 4% N.B. In rosso le voci variate Riscalda mento 56% Freddo 3% Apparecchi elettronici 9% 2012 Acqua Calda Sanitaria 2% Apparecchi elettronici 9% Altri usi 2% Processi 8% Lavatrice 3% Acqua Calda Sanitaria 7% Climatizzazione 6% Illuminazione 14% Cucina 6% Servizi Altri usi 2% Processi 8% 4% Acqua Calda Sanitaria 8% Lavastoviglie 1% Residenziale Climatizzazione 6% Riscalda mento 55% Freddo 4% Riscaldamento 68% Illuminazione 14% 2020 Acqua Calda Sanitaria 2% 159
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /1 Spesa energetica totale per le famiglie Miliardi di € Var. spesa (Δ) 2012-2020: +14,6% N.B. valutazioni fatte applicando al costo dell’energia elettrica e al gas il trend decennale storico osservato 160
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /2 Spesa energetica per famiglia* €/mese 25.2 21.5 21.0 20.1 27.7 28.0 23.3 28.1 23.2 29.3 28.6 23.4 23.8 30.0 24.1 30.7 24.5 31.4 24.9 32.2 25.3 Variazion e 20122020 32.9 25.6 2020 2019 2018 2017 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2016 termico +1,2% +10,2% CAGR spesa termica elettrico CAGR spesa elettrica Δ spesa elettrica totale 21.2 +2,0% Δ spesa termica totale +17,4%  Spesa storica (dati 2011; fonte AEEG)  (*) Famiglia standard ISTAT: 2,4 persone Elettrico = 21,17 €  Termico=27,65 € 161
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /3 Ripartizione spesa media mensile per il settore residenziale al 2020 % sul totale Altri Usi 5% Cucina 11% Entertainment 9% Riscalda mento 48% Lavastoviglie 2% Lavatrice 5% Frigorifero 8% Illumina zione 7% 162 ACS 5% * (*) Acqua calda sanitaria
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /4 Spesa energetica settore servizi: focus ospedali e supermercati Miliardi di € OSPEDALI 1.50 Δ 2012-2020: +14,3% 1.45 1.40 1.35 1.30 1.25 1.26 1.28 1.30 1.32 1.34 1.37 1.39 1.44 1.41 1.20 1.15 1.10 1.05 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 1.00 2012 Δ 2012-2020: +13,9% SUPERMERCATI 163
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /5 Spesa energetica per posto letto nel settore ospedaliero* Variazione €/mese 20122020 CAGR spesa elettrica +3,6% Δ spesa elettrica totale +33,1% CAGR spesa termica +4,4% Δ spesa termica totale +40,8%  Spesa storica (dati 2011; fonte AEEG)  Elettrico = 286,37 €  Termico=124,42 € (*) Posti letto in Italia al 2012: 205.596. Si assume che al 2020 si registrerà un calo dei posti letto del 2,2% all’anno (=172.437 posti letto al 2020) secondo il tasso registrato dal trend storico decennale 164
    • Scenario tendenziale – Costi energetici /6 Ripartizione spesa media mensile per il settore servizi al 2020: focus ospedali e supermercati % sul totale OSPEDALI SUPERMERCATI Riscaldamento 15% Lavanderia 23% Riscaldamento 2% Altro 7% Ventilazione 4% ACS** 6% Climatizzazione 18% Sterilizzazione 3% Cucina 18% Climatizzazione e ventilazione 11% 165 ACS** 0% Illuminazione 24% Illuminazione 14% (*) Dati sulla spesa delle strutture ricettive e degli uffici non disponibili (**) Acqua calda sanitaria Refrigerazione 55%
    • Scenario tendenziale – Considerazioni /1  Rispetto al periodo temporale in analisi:   Il PIL è la variabile che maggiormente influenza l’andamento delle (residenziale e curve servizi) dei con consumi elevata  retail dei servizi mostra tassi di crescita superiori. elasticità  hanno 0,45 milioni TEP di consumi finali aggiuntivi). popolazione Il settore residenziale pesa sui consumi retail per oltre il 65% del totale; a fronte di questo il settore (0,45=per ogni punto di PIL di crescita maggiore, si variabile A livello di ripartizione: Il vettore termico è preponderante (circa 70% del totale) e con i tassi di crescita più elevati sia mostrando nell’ipotesi di ripresa della crescita economica un’elasticità significativa (per ogni punto % in più di (scenario alto) che di dinamiche di ridotta attività popolazione i consumi aumentano di circa 0,41  (scenario basso). La – pur milioni di TEP) – non risulta fattore altrettanto importante (in assenza di “ shock ” il trend demografico è di crescita poco significativa).  Anche nell’ipotesi di crescita economica bassa (PIL medio=+0,4% nel periodo 2012-2020) i consumi finali totali supererebbero il massimo storico registrato nel periodo pre-crisi. 166  Allo scenario tendenziale è associato un orizzonte una spesa media per famiglia nel settore residenziale in crescita sia sul versante termico sia sul versante elettrico.
    • Scenario tendenziale – Considerazioni /2  Riguardo gli utilizzi:  Il riscaldamento è preponderante in entrambi i  settori (residenziale e terziario).  l’illuminazione (14%) su cui si possono avere significativi guadagni di efficienza. Nel settore residenziale il peso complessivo di elettrodomestici bianchi ed entertainment è pari al  Sul periodo considerato non si attendono variazioni sostanziali a livello di mix di utilizzi finali (invarianza 13%. Considerando Nel settore servizi tra gli usi elettrici spicca l’illuminazione e gli altri usi obbligati, il peso dell’elettricità supera il 18% degli delle abitudini di consumo) in modo particolare per quanto riguarda il settore residenziale. usi finali. 167
    • Scenario technology efficient – Ipotesi del modello  Alle ipotesi dello scenario tendenziale sono stati aggiunti  Per lo scenario ottimistico sono stati considerati i i guadagni di efficienza previsti dal PAEE al 2020 e risparmi dagli scenari di penetrazione delle tecnologie mappate previste dal PAEE aggiuntivi dei anche dalle tecnologie dal Politecnico (rif. scenario tecnologico prudenziale e scenario tecnologico ottimistica)  Nello scenario prudenziale sono state aggiunti i guadagni di efficienza ottenibili tramite le tecnologie non considerate dal PAEE 168  NB: Per le elaborazioni lo scenario tendenziale è calcolato sulla base di una crescita media del PIL prevista dello 0,4% sul periodo di tempo considerato
    • Scenario technology efficient – tecnologie considerate/1 Inteventi Tecnologie indicate nel PAEE Tecnologie studiate dal PoliMi Adeguamento alla direttiva 2002/91/CE e attuazione D.Lgs. 192/05 Isolamento termico involucro, pompe di calore, caldaie a gas a 4 stelle, razionalizzazione controlli impianti termici, mini-generazione Pompe di calore, minicogenerazione Sostituzione lampade GLS con CFL Lampade a fluorescenza Sistemi di illuminazione efficienti Sostituzione Lavastoviglie con apparecchiature di classe A+ Lavastoviglie classe A+ Lavastoviglie classe A-30% Sostituzione frigoriferi e congelatori Frigoriferi classe A+ e A++ Frigoriferi classe A++ Sostituzione lavabiancheria Lavabiancheria classe A superlativa Lavabiancheria classe A-30% Installazione di pannelli solari termici per acqua calda Solare termico Solare termico 169
    • Scenario technology efficient – tecnologie considerate/2 Inteventi Tecnologie studiate dal PoliMi Impiego condizionatori efficienti Condizionatori autonomi o centralizzati Solar cooling, pompe di calore Impiego di impianti di riscaldamento efficienti Pompe di calore, impianti co-generativi impianti a co-integrazione di energia solare Pompe di calore e minicogenerazione Camini termici e caldaie a legna Camini termici e caldaie a legna Caldaie a biomassa Decompressione gas naturale, impianti fotovoltaici Tecnologie di decompressione/fotovoltaico Impianti fotovoltaici Erogatori acqua Basso Flusso (EBF) EBF Non considerato Preriscaldo del lavaggio Non considerato Preriscaldo lavatrice, Preriscaldo lavastoviglie Controllo solare Non considerato Tecnologie controllo solare Accumulo energia elettrica e termica 170 Tecnologie indicate nel PAEE Non considerato Accumulo con batterie elettrochimiche e sistemi d’accumulo
    • Scenario technology efficient Consumi finali totali .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) Δ Scenario consumi 2012-2020 Tendenzial e PAEE -25,5% Prudenzial e -30,7% Ottimistico (*) calcolati sullo studio tecnologico del PoliMI +7,0% -39,4% N.B. Nelle slide successive lo scenario technology efficient prudenziale non viene più considerato data la similarità al PAEE 171
    • Scenario technology efficient Consumi finali per settore .000 tonnellate equivalenti petrolio (TEP) RESIDENZIALE SERVIZI 35.000 35.000 28.863 30.000 25.000 24.345 25.000 20.000 15.000 17.301 15.000 10.000 10.000 5.000 5.000 - 15.469 8.512 15.071 10.728 7.815 PAEE Scenario Poli Ottimistico Δ ‘12-’20 PAEE Ottimistico Scenario Tendenziale Δ ‘12-’20 Tendenziale +9,4% Tendenziale +2,6% PAEE -15,2% PAEE -43,5% Ottimistico 172 -34,4% Ottimistico -48,1% 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 2000 20.000 22.353 26.379 30.000
    • Scenario technology efficient Consumi finali per vettore energetico .000 tonnellate equivalenti petrolio ELETTRICO TERMICO 35.000 30.000 25.000 27.946 20.000 13.629 15.000 9.417 10.000 5.000 13.504 10.121 8.080 PAEE Ottimistico Scenario 2020 2018 2016 2014 2012 2010 2008 2006 2004 2002 2000 - Tendenziale Δ ‘12-’20 Scenario Δ ‘12-’20 Tendenziale +1,0% Tendenziale +9,9% PAEE -30,3% PAEE -23,2% Ottimistico -40,1% Ottimistico -39,0% 173
    • Scenario technology efficient – Utilizzi residenziale 2020 /1 Technology efficient 174
    • Scenario technology efficient – Utilizzi servizi 2020 /2 Technology efficient 175
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/1 Spesa energetica totale per le famiglie Miliardi di € 20.0 18.0 Variazione 20122020 spesa totale 16.0 14.0 12.0 Δ spesa (tendenziale) +14,6% Δ spesa (PAEE) -10,1% Δ spesa (Ottimistico) 10.0 -29,7% 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 2012 2013 2014 2015 Tendenziale 2016 PAEE 2017 2018 2019 2020 Ottimistico N.B. valutazioni fatte applicando al costo dell’energia elettrica e al gas il trend decennale storico osservato 176
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/2 Spesa energetica totale per le famiglie Miliardi di € Risparmio cumulato vs. tendenzial e 20122020 (Mld €) +14,6 - 10,1 15.8 - 29,8 18.1 14.2 Tendenzial e 11.1 - Tendenziale 2020 PAEE 2020 19,4 Ottimistico Tendenziale 2012 PAEE 28,4 Ottimistico 177
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/3 Spesa energetica per famiglia* €/mese PAEE €30 OTTIMISTICO €30 €25 €25 €20 €20 elettrico termico (*) Famiglia standard ISTAT: 2,4 persone 178 elettrico termico 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2020 2019 2018 2017 2016 €2015 €2014 €5 2013 €5 2012 €10 2011 €10 2010 €15 2009 €15
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/4 Ripartizione spesa media mensile per il settore residenziale al 2020 % sul totale PAEE OTTIMISTICO Altri Usi 5% Entertainment 9% Altri Usi 4% Entertainment 7% Cucina 11% Cucina 9% Lavastoviglie 1% Lavastoviglie 2% Riscaldamento 47% Lavatrice 3% Frigorifero 6% Lavatrice 5% Frigorifero 9% Illuminazione 7% ACS * 5% Riscaldamento 56% Illuminazione 5% ACS* 9% (*) Acqua calda sanitaria 179
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/5 Spesa energetica settore servizi: focus ospedali e supermercati Miliardi di € OSPEDALI SUPERMERCATI 1.6 +13,7% -36,8% -41,0% 1.4 +14,3% 1.2 1 -34,9% 0.8 0.6 0.4 1.26 -37,3% 1.44 0.82 0.79 0.2 0 Tendenziale Tendenziale PAEE 2020 Ottimistico 2012 2020 2020 180
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/6 Ripartizione spesa media mensile per il settore ospedaliero al 2020 % sul totale PAEE OTTIMISTICO Riscaldament o 20% Lavanderia 19% Sterilizzazion e 3% * ACS 7% Cucina 17% Illuminazione 22% Climatizzazio ne e ventilazione 12% (*) Acqua calda sanitaria 181
    • Scenario technology efficient – Costi energetici/7 Ripartizione spesa media mensile per il settore supermercati al 2020 % sul totale PAEE Climatizzazio ne estiva 17% Riscaldament o 3% Altro 7% ACS* 1% OTTIMISTICO Riscaldamento ACS 3% 1% Ventilazione 4% * Ventilazione 4% Altro 8% Climatizzazione estiva 16% Refrigerazion e 54% Illuminazione 14% Refrigerazione 54% Illuminazione 14% (*) Acqua calda sanitaria 182
    • Scenario technology efficient – Impatto ambientale/1 Emissioni C02 Milioni tonnellate/anno N.B. Variazioni calcolate rispetto allo scenario tendenziale 183
    • Scenario technology efficient – Impatto ambientale/2 Risparmio da riduzione emissioni di CO2 Mld. € N.B. Variazioni calcolate rispetto allo scenario tendenziale; riferimento alla generazione con gas (ipotesi di riduzione di questa fonte) 184
    • Scenario technology efficient – Impatto ambientale/3 Risparmi cumulati 2012-2020 Milioni tonnellate C02/anno PAEE Miliardi € Ottimistico - 5.7 6 5 -50.0 4.6 4 -100.0 3 -150.0 -200.0 -250.0 2 1 -184.9 -227.2 - PAEE Ottimistico 185
    • Indice di dipendenza energetica Indice di dipendenza energetica* del settore retail % 90% 80% 70% - 19% 60% - 31% 50% 40% 78% 30% 59% 47% 20% 10% 0% Tendenziale PAEE Ottimistico (*) Quota di import necessaria per soddisfare i consumi finali settore retail; i dati sono stati calcolati applicando il mix di fonti 2012 186
    • Scenario technology efficient – Considerazioni/1  Tutti gli scenari technology efficient mostrano un  Sul settore residenziale lo scenario ottimistico PoliMi drastico calo dei consumi per i due segmenti considerati – residenziale e terziario – sia per elettricità significativo  diventa chiave l’incentivazione all’utilizzo che per termico.  evidenzia un potenziale teorico di ulteriore efficienza delle tecnologie abilitanti e disponibili. Dalle simulazioni risulta evidente una forte potenzialità di efficienza nel segmento dei servizi  Sia il vettore elettrico che quello termico potrebbero tornare su consumi di fine anni ‘90 / inizio anni 2000 (applicazione delle tecnologie PAEE) con ulteriori margini di efficienza potenziali (scenario ottimistico PoliMi).   Nel confronto tra termico e elettricità, l’efficienza ottenibile nel primo caso è nettamente superiore, con un deciso scostamento tra la previsione legata al PAEE e lo scenario ottimistico presentato a favore di quest’ultimo  questo è dovuto ad un potenziale tecnologico stimato maggiore nel termico, dove le tecnologie sono più consolidate e potenzialmente mature. La valorizzazione del potenziale di efficienza può tradursi in un sostanziale miglioramento della competitività economica (a parità di “output” prodotto si ottiene una maggiore produttività grazie all’efficientamento dell’input energetico). 187
    • Scenario technology efficient – Considerazioni/2  Al calo dei consumi sono associati benefici rilevanti su:   interezza, il calo della domanda che ne risulta Costi della bolletta energetica (tra il -16 e il - potrebbe generare una situazione critica. 30% almeno per le famiglie).  Se il potenziale di efficienza venisse espresso nella sua Riduzione degli impatti ambientali e costi associati (a parità di mix di generazione).  Diventa importante così un diverso approccio alla regolazione:  Gli obiettivi (anche di policy) sono significativi (a partire dal contenimento dei consumi termici) ed è possibile che  Meno importante la copertura delle punte.  Più attenzione alla gestione degli investimenti e siano sovrastimati i risparmi conseguiti in questi primi quindi ai costi di capitale rispetto ai costi variabili e anni (difficile fare un’analisi contraffattuale); per contro alla copertura dei costi legati al futuro assetto del le potenzialità tecnologiche sono concrete  il tema sistema energetico. critico è il recepimento di tali tecnologie da parte dei consumatori.  Dal punto di vista regolamentare sarà poi utile cercare una approccio che consenta di disaccoppiare i ricavi dalla quantità di energia venduta. 188
    • Scenario technology efficient – Considerazioni/3 La diffusione delle tecnologie abilitanti diventa un  fattore chiave per la diffusione dell’efficienza.  questa diffusione è da una parte favorita dalle  dall’altra esiste il rischio di una limitata diffusione ricadute positive che una maggiore efficienza ha dovuta ad uno scarso interesse verso l’aumento sulla spesa. dell’efficienza da parte dei rivenditori, legato alla conseguente riduzione della domanda. 189
    • 190 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Cifre chiave*  7-8 miliardi di investimenti lordi all’anno, nel periodo 2013-2015 presenza in circa 50 paesi. 138.200 collaboratori in tutto il mondo, di cui 60.050 nel settore dell’elettricità e del gas, 78.150 nel settore dei servizi energetici 800 ricercatori ed esperti in 7 centri R&D * Dati pro forma al 30/06/2013, comprendenti SUEZ Environnement consolidata con il metodo del patrimonio netto al 1/1/2012. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 191
    • Tre attività chiave ELETTRICITÀ GAS NATURALE SERVIZI ENERGETICI No.1 Produttore Indipendente di Elettricità (IPP) al mondo. No.2 Acquirente di gas naturale in Europa. No.1 Produttore di energia elettrica da fonte non nucleare al mondo. No.3 3 importatore di GNL al mondo. No.1 per fornitura di servizi per l’efficienza energetica e ambientale al mondo. No.1 per rete di trasmissione e distribuzione di gas naturale in Europa. 186 reti di riscaldamento e raffrescamento nel mondo. 117 GW di capacità elettrica istallata*. 1300 siti in tutto il mondo. Portafoglio di approvvigionamenti di 1.208 TWh. 7.2 GW di capacità elettrica in costruzione.* * Comprende il 100% della capacità degli impianti di GDF SUEZ al 30/06/2013, indipendentemente dall’attuale holding rate 192 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Giro d’affari, forza lavoro e capacità installata per area geograCAPACITÀ € 82 miliardi giro d’affari nel 2012 138.200 collaboratori 117 GW installati // 7,2 GW in costruzione* Nota: dati pro forma al 30/06/2013, comprendenti SUEZ Environnement consolidata con il metodo del patrimonio netto al 1/1/2012. * Comprende il 100% della capacità degli impianti di GDF SUEZ, L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 193
    • Un mix equilibrato per la produzione di energia elettrica Capacità installata di GDF SUEZ ELETTRICITÀ 117 GW di capacità elettrica installata. 7.2 GW in costruzione, di cui l’80% nelle zone in rapida crescita: Mexico and Latin America; Middle East, Turkey and Africa; South-East Asia. 4% Altro Gas naturale 3 60% Eolico 1% 117 GW Biomassa e biogas 14% Idroelettrico 5% Nucleare 13% Carbone * Comprende il 100% della capacità degli impianti di GDF SUEZ, indipendentemente dall’attuale holding rate. ** Inclusi gli impianti di pompaggio. 194 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • La priorità alle energie rinnovabili 6,5 GW della capacità totale 1 installata. Capacità installata in energie rinnovabili di GDF SUEZ, al 31 Dicembre 2012* 4,7 GW in costruzione ~15% el parco d di produzione. 50% ncremento della i capacità nelle rinnovabili tra il 2009 e il 2015. 12,004 MW Idroelettrico** 3,373 MW Eolico U na presenza internazionale: Europa (Francia, Belgio, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Romania, Regno Unito), America Latina (Brasile, Cile, Costa Rica, Panama, Perù), Nord America, Australia, Sud-Est Asiatico. 99 MW Fotovoltaico 1,061 MW Biomassa e biogas * Comprende il 100% della capacità degli impianti di GDF SUEZ, indipendentemente dall’attuale holding rate. ** Esclusi gli impianti di pompaggio. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 195
    • Grande esperienza in servizi energetici specializzati GDF SUEZ offre soluzioni innovative a lungo termine per il settore industriale, terziario e delle infrastrutture e per i clienti residenziali: Competenza nelle attività energetiche del Gruppo: nucleare, co-generazione, gestione delle utilities, ingegneria. Efficienza energetica e ambientale approccio customer based, monitoraggio dei bisogni energetici, outsourcing delle attività secondarie, assistenza a livello industriale. Promozione delle energie rinnovabili (biomasse, solare, eolico, geotermico). Servizi per i clienti residenziali soluzioni per l’efficienza energetica che combinano l’impiego di energie da fonti rinnovabili e un migliore isolamento delle abitazioni. Attività correlate HVAC, reti di distribuzione elettrica e reti di illuminazione. 196 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • Italia: un mercato chiave per GDF SUEZ con posizioni di rilievo in tutte le attività del Gruppo e grandi ambizioni. ELETTRICITÀ GAS NATURALE 4,7 GW di capacità elettrica installata in Italia.* 4,6 miliardi di m3 di gas venduti. 20,5 TWh di energia elettrica prodotta. ** Oltre 1,3 millioni di clienti gas/dual-fuel. 2,4 TWh venduti ai clienti finali in un portfolio elettrico di recente costituzione. SERVIZI ENERGETICI Leader nel mercato dell’efficienza energetica e ambientale in Italia. ltre1000 clienti principali O (PA, aziende, PMI) nel settore dei servizi energetici. 50.000 Utenze Private e 3.300 Condomini. 45 uffici Presenza capillare in Italia 13.000 impianti gestiti. 1,9 milioni di tonnellate/ anno di vapore venduto a clienti industriali. Proseguimento dell’integrazione dell’Energy Management 2,4 Umilioni di utenti dei servizi ambientali. * La capacità elettrica installata di 4,7 GW comprende 4,4 GW di GDF SUEZ Energia Italia e 340 MW di Cofely Italia. ** 18,6 TWh prodotti da GDF SUEZ Energia Italia e 1,9 TWh prodotti da Cofely Italia L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 197
    • GDF SUEZ Energia Italia GDF SUEZ ENERGY EUROPE raggruppa le attività italiane del Gruppo nel settore dell’energia, operando con il brand “GDF SUEZ”. PRODUZIONE ENERGY MANAGEMENT 4,4 GW di capacità elettrica installata.* 18,6 TWh in produzione* 33 TWh di elettricità. 4,6 miliardi di m3 di gas VENDITEGAS & POWER** 2,5 miliardi di m3 di gas naturale venduto in Italia. 2,4 TWh di energia elettrica venduta. Oltre 1,3 milioni di clienti. 600 COLLABORATORI * Dati al 31/12/2012, consoshare * Dati al 31/12/2012, consoshare ** Vendite ai clienti finali ** Vendite ai clienti finali 198 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano
    • GDF SUEZ Energia Italia: ambizioni di medio/lungo periodo GDF SUEZ ENERGY EUROPE  Consolidamento della presenza come operatore leader lungo la filiera energetica. Miglioramento del mix energetico di produzione per aumentare la competitività sul mercato in linea anche con gli obiettivi ambientali di Gruppo. Crescita nel core business delle vendite con l’obiettivo di raggiungere 2 milioni di clienti. Impegno e presenza sull’innovazione dei servizi al cliente in ottica “Smart Energy”, proponendosi come operatore leader per lo sviluppo delle “città del futuro”. Eccellenza operativa e gestionale nei core business per cogliere tutte le opportunità del mercato energetico in evoluzione. L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano 199
    • 200 L’innovazione energetica nel mercato domestico italiano