Workshop energia sostenibile ITI Petralia Soprana
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Conferenze ingg. Albanese e Ernandes sull'energia sostenibile tenuta al Workshop dell'ITI di Petralia Soprana

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Workshop energia sostenibile ITI Petralia Soprana Workshop energia sostenibile ITI Petralia Soprana Presentation Transcript

  • La sostenibilità energetica a casa nostra: Opportunità e Prospettive Petralia Soprana, Istituto Tecnico Industriale, 27 Marzo 2010
  • Energia: “capacità di compiere lavoro” Ad ogni attività umana è associato “apparente” CONSUMO e/o PRODUZIONE di energia
  • CONSUMI ENERGETICI di un’abitazione TERMICI ELETTRICI
  • ENERGIA ELETTRICA Da dove arriva? STATO ATTUALE: GENERAZIONE CENTRALIZZATA Energia proveniente da centrali di produzione Trasportata a grandi distanze Fornita alle utenze mediante reti elettriche
  • ENERGIA ELETTRICA Da dove arriva? Generazione CENTRALIZZATA VANTAGGI Fornitura costante Prezzi di produzione contenuti SVANTAGGI Inquinamento concentrato Perdite di energia nel trasporto Impatto paesaggistico Reddito concentrato nelle mani di pochi
  • ENERGIA ELETTRICA Da dove potrebbe arrivare? AUSPICABILE STATO FUTURO: GENERAZIONE DISTRIBUITA Tutti producono energia per: Soddisfare i propri bisogni Contribuire a soddisfare i bisogni degli altri
  • ENERGIA ELETTRICA Da dove potrebbe arrivare? Generazione DISTRIBUITA SVANTAGGI: Costo specifico di produzione elevato Forte dipendenza dalle condizioni meteorologiche VANTAGGI: Vantaggi per le utenze Opportunità di lavoro (ricerca, progettazione, installazione, manutenzione) Redistribuzione del reddito
  • ENERGIA ELETTRICA Generazione distribuita ALCUNE STRADE PRATICABILI FOTOVOLTAICO MINIEOLICO Energia del sole Energia dal vento
  • FOTOVOLTAICO
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Radiazioni solari TRASFORMATE in corrente elettrica continua mediante un elemento La CELLA FOTOVOLTAICA Un insieme di celle (solitamente 36) sono collegate in serie tra loro per formare dei MODULI FOTOVOLTAICI Un insieme di moduli sono collegati in parallelo tra loro per formare un GENERATORE FOTOVOLTAICO
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Utilizzatori Generatore fotovoltaico SCHEMA DI Inverter IMPIANTO Rete elettrica Gruppo di misura
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Tecnologie di produzione più accessibili (economicamente): SILICIO MONOCRISTALLINO SILICIO POLICRISTALLINO SILICIO AMORFO
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Tecnologie di produzione più accessibili (economicamente): Monocristallino Policristallino Amorfo
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Tecnologie di produzione più accessibili (economicamente): RENDIMENTO CELLA VANTAGGI SVANTAGGI Silicio Costo elevato 16 – 20% Alto rendimento Monocristallino Produzione complessa Silicio Minore costo 12 – 16% Minore rendimento Policristallino Semplice fabbricazione Basso costo Silicio Flessibile 8% Basso rendimento Amorfo Buon rendimento con irraggiamento diffuso
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Requisiti per l’installazione: IRRAGGIAMENTO ADEGUATO Stima radiazione solare: •Valori tabellati •Mappe a colori Radiazione solare alle diverse latitudini nei mesi dell’anno Stima producibilità annua per kWp
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Requisiti per l’installazione: ESPOSIZIONE A SUD (per captare più energia) INCLINAZIONE (~ latitudine del sito di installazione)
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Al variare di: CONDIZIONI ATMOSFERICHE CONSUMI UTENZE ORA DEL GIORNO Le utenze vengono alimentate dall’impianto o dalla rete elettrica o da entrambi
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Energia prodotta dall’impianto MAGGIORE di quella assorbita dall’utenza Il surplus viene fornito alla rete elettrica
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Energia prodotta dall’impianto MINORE di quella assorbita dall’utenza Il deficit viene fornito dalla rete elettrica
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Potenza assorbita dalle utenze nulla Tutta l’energia prodotta viene immessa in rete
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Potenza prodotta nulla Le utenze vengono alimentate dalla rete
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Contratto con la rete: VENDITA DELL’ENERGIA (indicato per impianti di grossa taglia) SCAMBIO SUL POSTO (indicato per impianti di piccola taglia) SCAMBIO SUL POSTO Bilancio a fine anno tra energia prodotta dall’impianto ed energia consumata dall’utenza
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Energia prodotta < Energia consumata Esempio: Energia prodotta 3000 kWh/anno Energia consumata 3200 kWh/anno Differenza: 3200 – 3000 = 200 kWh/anno L’utente deve pagare, alla società che fornisce il servizio, l’importo relativo a tale energia
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Energia prodotta > Energia consumata Esempio: Energia prodotta 3200 kWh/anno Energia consumata 3000 kWh/anno Differenza: 3200 – 3000 = 200 kWh/anno Quantità considerata, come energia prodotta, nel bilancio degli anni successivi
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico OVVERO: Se nell’anno successivo produco 2900 kWh devo sommargli i 200 kWh di surplus dell’anno precedente N.B. Il surplus viene restituito all’utente come energia. L’utente non riceve una retribuzione in termini economici ma energetici
  • FOTOVOLTAICO Conto energia Incentivo sul totale dell’energia PRODOTTA dall’impianto Accreditato per 20 anni Prescinde dalla modalità di scambio con la rete REQUISITI: Potenza dell’impianto maggiore di 1 kWp Impianto GRID CONNECTED (collegato alla rete elettrica) Componenti ed impianti conformi ai requisiti di cui all’art. 4 ed alle norme tecniche richiamate nell’Allegato 1 al D.M. 19 febbraio 2007
  • FOTOVOLTAICO Conto energia Incentivo sul totale dell’energia PRODOTTA dall’impianto Accreditato per 20 anni Prescinde dalla modalità di scambio con la rete Potenza Impianto Impianto con Impianto non nominale parzialmente integrazione integrato dell’impianto integrato architettonica (euro/kWh) (kW) (euro/kWh) (euro/kWh) 1≤ P ≤ 3 0,384 0,422 0,470 3< P ≤ 20 0,365 0,403 0,442 P > 20 0,346 0,384 0,422 IMPIANTI CHE ENTRANO IN ESERCIZIO NEL 2010
  • FOTOVOLTAICO Impianto non integrato
  • FOTOVOLTAICO Impianto parzialmente integrato
  • FOTOVOLTAICO Impianto con integrazione architettonica
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Consumo medio annuo energia elettrica ~ 3 MWh/anno Spesa annua legata a tale consumo ~ 540 €/anno Alle nostre latitudini Impianto al silicio monocristallino Rendimento modulo ~ 16% Superficie captante ~ 15 m2 (rettangolo di 5x3m) Potenza necessaria per coprire tali consumi ~ 2,5 kWp Costo per la realizzazione dell’impianto 11000 €
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico Bilancio economico: Entrata media annua: •Conto energia ~ 1300 €/anno •Risparmio bollette ~ 550 €/anno Uscita media annua: Assicurazione + Spese manutenzione ~ 130 €/anno Tempo di ritorno dell’investimento: ~ 9 – 10 anni (solo entrate conto energia) ~ 6 – 7 anni (entrate conto energia + risparmio bollette) Ricavo investimento al 20o anno ~ 12000 €
  • ENERGIA ELETTRICA Fotovoltaico VANTAGGI COMPLESSIVI AMBIENTALI: Fonte energetica pulita e rinnovabile Impatto ambientale minimo ECONOMICI: Mancato pagamento delle bollette Guadagni del conto energia
  • GRAZIE PER L’ATTENZIONE
  • MINIEOLICO
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico Sistema eolico di piccola taglia Sfrutta il vento per produrre energia elettrica ENERGIA CINETICA DEL VENTO ENERGIA MECCANICA DELLA TURBINA ENERGIA ELETTRICA Denominazione MINI utilizzata per differenziare questa tecnologia dai grandi impianti che costituiscono le centrali eoliche
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico IMPIANTO COSTITUITO DA: Sistema di conversione dell’energia cinetica del vento in energia meccanica Generatore elettrico Dispositivi elettronici di controllo Palo di sostegno
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico CARATTERISTICHE Dimensioni ridotte Semplicità d'installazione e poca manutenzione Impianti ottimali per inserimento presso insediamenti preesistenti, come ad esempio: - Zone residenziali - Agriturismi - Aziende agricole - Porti turistici e commerciali - Villaggi -Camping - Strutture alberghiere - Aree industriali Costi contenuti (variano in base al tipo di tecnologia)
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico CARATTERISTICHE Potenze disponibili: da poche centinaia di Watt fino a 200 kW Possibili installazioni: Micro sistemi per applicazioni non connesse alla rete elettrica (poche centinaia di watt) Sistemi per applicazioni residenziali in ambito rurale e semiurbano (qualche chilowatt) Mini centrali di produzione di energia costituite da uno o più aerogeneratori (fino a 200 kW)
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico ESISTONO SOSTANZIALMENTE DUE TIPOLOGIE DI IMPIANTI IMPIANTI AD ASSE ORIZZONTALE IMPIANTI AD ASSE VERTICALE
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico IMPIANTI AD ASSE ORIZZONTALE Tripala Multipala Bipala
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico IMPIANTI AD ASSE VERTICALE
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico ASSE VERTICALE ASSE ORIZZONTALE Vento di avviamento 2-3 m/s 3-4 m/s Velocità massima Non ci sono limiti Tra i 15 e i 25 m/s sopportata Per piccole potenze Rumore Quasi nullo (< 1,5 kW) assimilabile a quello del vento Capta il vento da Si deve allineare Direzione del vento ogni direzione perpendicolarmente alla istantaneamente direzione Costi Elevati Contenuti
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico CARATTERISTICHE DEL SITO VELOCITÀ DEL VENTO Velocità media annuale: almeno 4 m/s (14,5 km/h) per garantire una producibilità adeguata Per la stima della ventosità: Campagne anemometriche di misurazione Serie storiche di dati Atlante Eolico Stimare la distribuzione di velocità del vento è indispensabile per valutare le potenzialità di produzione annua di energia elettrica
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico Mappa eolica a 25 m s.l.m. CARATTERISTICHE DEL SITO VELOCITÀ DEL VENTO Territorio italiano: discreta velocità media del vento Valori ottimali: Centro Sud, Isole, Coste, Rilievi IMPORTANTE: ALTEZZA installazione Minima consigliata: 10 metri
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico CARATTERISTICHE DEL SITO Presenza di edifici e altri manufatti può interferire con il vento Installazione su tetti o terrazze: Solo per generatori eolici micro (inferiori a 2 kW) Attenzione ad eventuali vibrazioni trasmesse all'edificio
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico GLI INCENTIVI STATALI D.M. del 18 dicembre 2008 Impianti Mini Eolici connessi alla rete elettrica con Potenza tra 1 e 200 kW Sistema di incentivazione Tariffa fissa onnicomprensiva: 0,30 € per kWh Prodotto ed immesso in rete per i primi 15 anni Vendita nel libero mercato o al GSE oppure Meccanismo di Scambio sul Posto dal 16° al 20° anno
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico Esempio: Impianto da 1,5 kW Costo: circa 6000 € Vita utile: circa 20 anni Produzione annua media stimata: 2550 kWh/anno Ricavi da tariffa fissa onnicomprensiva: 0,30 € per kWh prodotto (fino al 15° anno): 770 €/anno Ricavi da scambio sul posto (dal 16° al 20° anno): 0,18 € per kWh prodotto: 460 €/anno Costi di manutenzione: 100 €/anno Tempo di ritorno: circa 9 anni Ricavo dell’investimento al 20° anno: circa 5800 €
  • ENERGIA ELETTRICA Minieolico VANTAGGI COMPLESSIVI DEL MINIEOLICO Fonte energetica pulita e rinnovabile Grande disponibilità di spazi e terreni adatti all'installazione (non modifica la destinazione d’uso) Impatto ambientale minimo Indipendenza energetica Poca manutenzione Risparmio energetico ed economico
  • SOLARE TERMICO
  • ENERGIA TERMICA Come viene generata principalmente? Scaldacqua elettrici: Energia elettrica convertita in calore attraverso una resistenza: definita strage termodinamica Caldaie a gas: Energia chimica della combustione del gas convertita in calore
  • ENERGIA TERMICA Come farlo con fonti rinnovabili? Solare termico: Conversione diretta dell’energia solare in calore Caldaie a biomassa: Energia chimica di combustione della biomassa (legna, pellets) convertita in calore Energia geotermica: Si sfrutta la temperatura costante del sottosuolo
  • ENERGIA TERMICA Solare termico Energia solare impatta sul pannello Riscalda un fluido, detto termo vettore Quest’ultimo riscalda l’acqua
  • ENERGIA TERMICA Solare termico Impianto solare termico: converte la radiazione solare in energia termica e la accumula per un uso successivo. Impianto complessivamente composto da: Pannello che riceve l'energia solare Circuito in cui transita il fluido termo-vettore (antigelo) Serbatoio per accumulare l'energia termica
  • ENERGIA TERMICA Solare termico In base alle modalità di circolazione del liquido termo-vettore all’interno del circuito, i collettori solari si dividono in: COLLETTORI A CIRCOLAZIONE NATURALE COLLETTORI A CIRCOLAZIONE FORZATA
  • ENERGIA TERMICA Solare termico COLLETTORI A CIRCOLAZIONE NATURALE Si sfrutta la convezione: il liquido, riscaldandosi, diventa più leggero e tende a salire Quello più freddo invece, più pesante, scende Non c’è consumo elettrico Serbatoio: necessariamente sopra i pannelli Non adatto per temperature notturne troppo basse
  • ENERGIA TERMICA Solare termico COLLETTORI A CIRCOLAZIONE FORZATA Circolazione del liquido termo-vettore attraverso una pompa Meno vincoli per l'ubicazione dei serbatoi Consigliato per le zone con temperature rigide (meno dispersioni)
  • ENERGIA TERMICA Solare termico Componente principale dell’impianto solare termico: il PANNELLO Obiettivi: Raccogliere più energia solare possibile Ridurre al massimo le dispersioni termiche
  • ENERGIA TERMICA Solare termico TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI Piani vetrati: dispersioni ridotte, buon rendimento per ogni condizione esterna. Tipologia più diffusa È costituito da: Lastra di vetro Assorbitore Serpentina Isolante termico
  • ENERGIA TERMICA Solare termico TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI Piani vetrati
  • ENERGIA TERMICA Solare termico TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI Sottovuoto: dispersioni minimizzate, ottime prestazioni anche con basso irraggiamento e basse temperature. Più costosi
  • ENERGIA TERMICA Solare termico TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI Sottovuoto
  • ENERGIA TERMICA Solare termico TIPOLOGIE DI PANNELLI SOLARI Scoperti: poco costosi, circola nel pannello direttamente l’acqua. Uso esclusivamente con temperatura esterna superiore a 20 °C (stagionale)
  • ENERGIA TERMICA Solare termico REQUISITI PER L’INSTALLAZIONE (analoghi ai pannelli fotovoltaici): IRRAGGIAMENTO DEL SITO SIGNIFICATIVO ESPOSIZIONE A SUD (per captare più energia) INCLINAZIONE OTTIMALE (circa la latitudine del sito di installazione)
  • ENERGIA TERMICA Solare termico CONSIDERAZIONI ECONOMICHE Tempi di ritorno: dai 3 ai 6 anni, in base all’ubicazione e al tipo di impianto Vita utile: 15-20 anni INCENTIVO Detrazione irpef: 55% del costo complessivo dell’impianto in 3 anni
  • ENERGIA TERMICA Solare termico VANTAGGI COMPLESSIVI DEL SOLARE TERMICO Fonte energetica pulita e rinnovabile Impatto ambientale minimo Risparmio energetico ed economico Mancata emissione di CO2 ed altri inquinanti Indipendenza energetica Bassi oneri di realizzazione e smaltimento Alto rendimento termico
  • CONCLUSIONI
  • OPPORTUNITÀ La generazione distribuita di energia potrebbe comportare vari effetti, su diversi comparti della nostra società: AMBIENTE (migliore qualità) SALUTE (maggiore benessere) ECONOMIA (maggiore equità: redistribuzione del reddito, assenza di monopoli)
  • OPPORTUNITÀ La generazione distribuita di energia potrebbe comportare vari effetti, su diversi comparti: LAVORO (nuovi posti: impresa, progettazione, installazioni, manutenzione) EQUILIBRI GEOPOLITICI (fonti rinnovabili equamente distribuite su tutto il globo)
  • ATTENZIONE Allo stato attuale, la generazione esclusivamente distribuita di energia non è realizzabile per diversi motivi: Fonti aleatorie Problemi per l’accumulo di energia Scetticismo diffuso Pochi investimenti Interessi economici delle grosse aziende nel settore energetico
  • ATTENZIONE Quindi, è in ogni caso necessario: Ridurre i consumi Diversificare le fonti Avere fonti di produzione stabili
  • PROSPETTIVE Pertanto è opportuno: Non promuovere la singola tecnologia o la singola fonte energetica ma Cambiare l’intero sistema di produzione e consumo Diversificando fonti e modalità di produzione
  • GRAZIE PER L’ATTENZIONE