Geotermia a Bassa Entalpia

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Presentazione sulla Geotermia a Bassa Entalpia, Criteri di Dimensionamento e Caso di Studio

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Geotermia a Bassa Entalpia

  1. 1. Convegno/Seminario ‘’Nuove tecniche nell’edilizia’’1Ing Felicetto MASSA “Nuove tecnologie costruttive ed impiantistiche finalizzate al risparmio energetico” La Geotermia a Bassa Entalpia Ing. Massa Felicetto Dottore di Ricerca Università Degli Studi di Cassino Monte San Giovanni Campano 19 Giugno 2010
  2. 2. Evoluzione domanda mondiale di energia primaria 1970-2030 2030 16.8002Ing Felicetto MASSA Attuale 12.200
  3. 3. SITUAZIONE NELL’UE3 FONTE: LIBRO VERDE UE, 2000Ing Felicetto MASSA CONSUMO PRODUZION AUMENTO IN E INTERNA DELL IN CALO IMPORTAZIO AUMENTO NI NETTE LIBRO VERDE 3 PILASTRI E TABELLA DI MARCIA 20-20-20 Sicurezza approvvigionamenti Produzione del 20 % del TRASPORTI INDUSTRIA RESIDENZIALE E fabbisogno energetico con TERZIARIO 41% Fonti rinnovabili 31% 28 % ROAD MAP al 2020 Sostenibilità ambientale Efficienza energetica: risparmio di energia primaria del 20% Competitività Emissioni CO2: riduzione del 20%
  4. 4. Consumi di Energia Primaria in Italia negli Edifici SETTORE Consumi Petr Gas Carb Elettric Cosumi finali di energia nel settore terziario (Mtep) olio (%) one ità (%) (%) (%) 30 25 Trasporti 44.650 97% 1% - 2% 20 MTep4 15 Industria 41.020 19% 40% 12% 29% 10Ing Felicetto MASSA 5 Residenziale 43.410 11% 55% 4% 30% 0 e Terziario Totale 144.10 48% 29% 5% 18% Carbone Legna GPL Gasolio Energia elettrica Gas 0 Totale Dati MiSE (Bilancio sintetico 2007) (Fonte ENEA Dossier Ecobuilding) Cosumi finali di energia nel settore residenziale 30 25 20 MTep 15 10 5 0 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 Carbone Legna GPL Gasolio Energia elettrica Gas Totale Usi finali dell’energia settore non residenziale (Fonte: ENEA, GME)
  5. 5. SOMMARIO  SORGENTI ALTERNATIVE ALL’ARIA  ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA5Ing Felicetto MASSA NEL TERRENO  GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA  GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA  CRITERI DI PROGETTAZIONE  RESA DELLE POMPE DI CALORE  CARATTERISTICHE DELLE SONDE  COSTI DI ISTALLAZIONE  CASO DI STUDIO  INCENTIVI  CONCLUSIONI
  6. 6. Sorgenti Alternative all’aria6 Le principali sorgenti alternative all’ariaIng Felicetto MASSA sono:  Acque (superficiali e sotterranee)  Terreno  Recupero termico  Energia atmosferica (ad esempio il solare termico)
  7. 7. Temperatura del Terreno  La temperatura del terreno è direttamente proporzionale alla profondità: quanto più si penetra7 nel suolo, tanto maggiore sarà ilIng Felicetto MASSA calore. Nell’Europa centrale si registra un gradiente medio di 3°C ogni 100 m. Oggi si ritiene che all’interno della Terra, più precisamente nel nucleo, si raggiungano temperature di circa 5000 - 6000°C. Questo calore immagazzinato è inesauribile. Le tecnologie oggi disponibili consentono praticamente ovunque di trasformare questa fonte di energia proveniente dal terreno, assolutamente ecologica e priva di effetti sul clima, in calore utilizzabile.
  8. 8. GEOTERMIA Geos = terra Thermos = calore ad Alta Entalpia (Larderello) Geotermia A Bassa Entalpia Gradiente termico normale (3 C / 100 m)8 sonda geotermica / pompa di caloreIng Felicetto MASSA Classificazione delle risorse geotermiche in base alla temperatura L’Italia è posta su una zona ad alto flusso di calore.
  9. 9. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA9Ing Felicetto MASSA E stato a Larderello, in Toscana, che nel 1904 per la prima volta si è prodotta elettricità a partire dallacqua calda di origine vulcanica. La centrale di Larderello è ancora oggi la più grande centrale mondiale di energia geotermoelettrica.
  10. 10. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA Geotermia ad alta entalpia (energia elettrica) Barriere allo sviluppo o Tecnologia matura e in generale economicamente competitiva,10 richiede elevati investimentiIng Felicetto MASSA o Situazione mondiale: risorse ingenti, limiti di disponibilità di tecnologie e capitali o UE: le risorse migliori per la generazione elettrica già in corso di sfruttamento. Buone prospettive per impieghi termici Usi diretti del calore geotermico in Italia o Riscaldamento individuale e di quartiere, o serre, o itticoltura, o usi industriali, o usi termali, ...
  11. 11. GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA: MAGGIORI PRODUTTORI AL MONDO11Ing Felicetto MASSA Fonte: “EU and Worldwide Geotherrmal Energy Inventory” – pubblicato su “Systèmes Solaires n. 170 – Geothermia Barometer, 12/2005
  12. 12. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (SCHEMA) Le pompe di calore geotermiche ACQUA sono un’applicazione “a SANITARI12 bassa entalpia” e consentono di ACQUAPAVIMENTO SANITARI RADIANTEIng Felicetto MASSA utilizzare a fini energetici ACCUMULO DI qualunque tipo di sottosuolo. Il PAVIMENTO ACQUA POMPA DI RADIANTE CALORE terreno assume la funzione 80 - 130 m ACCUMULO DI di un serbatoio termico al quale ACQUA POMPA DI CALORE cedere o dal quale estrarre calore a SONDA seconda delle necessità dell’utenza GEOTERMICA e delle condizioni climatiche. SONDA GEOTERMICA A differenza degli impianti geotermici ad 1 Sonda Geotermica acqua di falda o di pozzo, i nuovi impianti Verticale geotermici non utilizzano acqua, ma sono alimentati da sonde o spirali di tubi di polietilene in circuito chiuso 2 Pompa di Calore immerse nel terreno. 3 Accumulo
  13. 13. Risorse p.d.c. geotermiche: Temperature del terreno  Il terreno assorbe circa la metà dell’energia incidente del sole13Ing Felicetto MASSA  Il terreno riduce le variazioni di temperatura  P.d.c. più efficienti  La variazione di temperatura diminuisce con la profondità  Trascurabile sotto 15 m  Le temperature locali del terreno dipendono dal clima, dalle coperture del terreno e nevose, inclinazione, propietà del suolo ecc
  14. 14. Pompa di calore raffreddata ad acqua14  Pompa di calor Acqua-ariaIng Felicetto MASSA  Reversibile  Da 3,5 a 35 kW di potenza frigorifera  Unità multiple per grandi edifici  Il calore in esubero dopo la compressione può essere utilizzato per fornire acqua calda attraverso il desurriscaldatore
  15. 15. Terreno come sorgente termica15Ing Felicetto MASSA
  16. 16. La pompa di calore geotermica  Il funzionamento di una pompa di calore reversibile in modalità di raffrescamento è del tutto simile al16 ciclo frigorifero raffreddato ad acqua. Bisogna peròIng Felicetto MASSA porre attenzione al dimensionamento della macchina, quando deve operare sia in raffrescamento che in riscaldamento.  La resa sarà pressochè simile, in valore assoluto, ma bisogna dimensionare lo scambiatore nella condizione più gravosa  L’impiego ottimale delle pompe di calore si ottiene riducendo il più possibile la differenza fra il livello termico all’utilizzazione (lato impianto) e lato sorgente  scelta di impianti a bassa temperatura  scelta di sorgenti alla temperatura più elevata fra quelle disponibili
  17. 17. Conducibilità e diffusività termica al variare dell’umidità e della densità a secco17Ing Felicetto MASSA  Conducibiità Termica - In altri termini, la conducibilità termica è una misura dellattitudine di una sostanza a trasmettere il calore e dipende solo dalla natura del materiale  Diffusività Termica - Dà informazioni su quanto rapidamente il calore si diffonde allinterno del corpo
  18. 18. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (CARATTERISTICHE PRINCIPALI) I moderni impianti geotermici, quindi, si distinguono da quelli della prima generazione per le seguenti caratteristiche principali:18Ing Felicetto MASSA o nessun utilizzo di acque di falda, bensì circolazione chiusa di un fluido intermedio (acqua semplice o glicolata secondo le condizioni climatologiche) entro le sonde immerse nel terreno collegate alla pompa di calore. o Circuito degli utilizzi di tipo idronico nella maggior parte dei casi, per alimentazione di pavimenti radianti (per solo riscaldamento o riscaldamento e raffreddamento), o di termoconvettori (per solo riscaldamento), o diventilconvettori (per riscaldamento e raffreddamento). In tutti e tre i casi si tratta di terminali a bassa temperatura. I sistemi quindi sono del tipo acqua-acqua. sviluppo di pompe di calore ad alta efficienza, dedicate al solo riscaldamento,o anche al riscaldamento e raffreddamento del tipo acqua-acqua,progettate per funzionare con le basse temperature consentite dal terreno.
  19. 19. GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (CARATTERISTICHE PRINCIPALI) Queste macchine sono spesso isolate internamente per contenere il rumore del compressore e delle pompe di19 cui sono dotate. elevata efficienzaIng Felicetto MASSA energetica e stabilità delle rese per l’intera stagione di riscaldamento/raffreddamento, senza subire le influenze della temperatura esterna poiché la temperatura del fluido che circola nelle sonde geotermiche o nei campi geotermici è costante nel corso delle stagioni. sistemi sviluppati soprattutto per abitazioni residenziali o piccole attività light commercial, quindi con potenze di riscaldamento/raffreddamento fino a circa 40 - 50 kW.
  20. 20. REGIMI DI FUNZIONAMENTO DELLA PDC GEOTERMICA20Ing Felicetto MASSA
  21. 21. PERIODO FREDDO pompa di calore ev. cond. alle utenze 12°C 45°C21Ing Felicetto MASSA ventilconvettore 7°C 38°C dalla falda 12° pozzo falda
  22. 22. PERIODO CALDO pompa di calore cond. ev. alle utenze 12°C 7°C22Ing Felicetto MASSA ventilconvettore 25°C 12°C cond. ev. dalla falda 12° pozzo falda
  23. 23. Resa delle pompe di calore23Ing Felicetto MASSA
  24. 24. I COMPONENTI DI IMPIANTO Sonda Geotermica Verticale Pompa di Calore Accumulo24Ing Felicetto MASSA un evaporatore : assorbendo calore dalla sorgente fredda fa evaporare il fluido refrigerante; un compressore : comprime il gas elevandone la temperatura T e la pressione P; un condensatore : la cui funzione è quella di riportare il fluido da vapore a liquido / cedendo calore una valvola di espansione : che abbassa la P e T del fluido refrigerante chiudendo così il ciclo.
  25. 25. Tipi di connessione a terra25 Verticale Orizzontale Acqua di faldaIng Felicetto MASSA  Terreno roccioso  Più terra utilizzata  Acquifero+Iniezione  Più costoso  Meno costoso  Il sistema meno costoso  Minore terra usata  Piccoli edifici  Regolazione  Alta efficienza  Temp. variabili  Sporcamento • Anche con acqua superficiale e scambiatori a colonna
  26. 26. CONFRONTO DEI DIVERSI SISTEMI26Ing Felicetto MASSA
  27. 27. Sistemi a circuito chiuso verticali Escludendo situazioni riconducibili a fenomeni di27 anomalie idrogeologiche, laIng Felicetto MASSA temperatura dei sottosuoli in Italia, nella maggioranza dei casi si attesta nell’intervallo 12-14°C, con oscillazioni, di solito periodiche, fino a 4-5 °C. Per i motivi appena descritti gli scambiatori geotermici verticali producono l’efficienza migliore tra le diverse soluzioni disponibili per i sistemi a pompa di calore.
  28. 28. Sistemi a circuito chiuso orizzontali I campi geotermici orizzontali prevedono la disposizione di28 spirali o serpentine di tubi aIng Felicetto MASSA limitata profondità (1,5 – 3,0 metri) ma su un’ampia estensione di terreno
  29. 29. VANTAGGI ECONOMICI RISPARMIO DATO DA UN SISTEMA GEOTERMICO NEL CICLO DI RISCALDAMENTO RISPETTO AGLI IMPIANTI TRADIZIONALI A COMBUSTIONE29Ing Felicetto MASSA Quidi il risparmio è: •del 68% rispetto al GPL •del 60% rispetto al Gasolio •del 55% rispetto al Gas Metano Rendimenti confermati da molti organismi internazionali tra cui l’EPA (ente americano per la protezione ambientale).
  30. 30. Richiesta dati preliminari per studio di fattibilità impianto geotermico  Temperatura [K] della sorgente fredda: stratigrafia terreno, T30 acqua prelevata, …Ing Felicetto MASSA  Tipo di impianto Riscald./Raffresc. (pannelli radianti, aria, f. coil)  Fabbisogno termico dell’utenza per riscaldamento (kWh/m2)  Potenza di Riscaldamento (kW)  Potenza di Raffreddamento (kW)  Acqua sanitaria: temperatura boiler e di utilizzo acqua calda
  31. 31. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST A COSA SERVE Il test di risposta del terreno ad una sollecitazione termica misura sul campo la conducibilità termica equivalente del terreno in cui le sonde verranno31 inserite. Una misura accurata è garanzia di ottimizzazione dei costi diIng Felicetto MASSA installazione ed esercizio, ma soprattutto dell’efficienza dell’impianto. COME SI MISURA La prova va eseguita imponendo al sistema sonda geotermica- terreno, a mezzo di resistenze elettriche, un flusso termico controllato e costantemente misurato. La prova viene condotta su una sonda pilota che al termine del test sarà parte integrante del campo sonde previsto.
  32. 32. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST Il test ha una durata minima di 72 ore, e permette di misurare costantemente la potenza scambiata dalla sonda con il terreno.32Ing Felicetto MASSAUna prima fase di misurazione senza l’utilizzodelle termoresistenze permette di valutare latemperatura media del terreno indisturbato,valutandone così l’influenza delle eventualifalde.
  33. 33. PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST Una volta misurata la potenza totale fornita al fluido termovettore attraverso le resistenze33 elettriche e la pompa, e note le temperature diIng Felicetto MASSA ingresso e di uscita delle sonde, si può determinare il coefficiente di scambio termico per unità di lunghezza della sonda.
  34. 34. GEOSONDE: DIMENSIONAMENTO34Ing Felicetto MASSA
  35. 35. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO IN BASE ALLA POTENZA RICHIESTA35Ing Felicetto MASSA
  36. 36. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO ORIZZONTALE IN BASE ALL’ALTEZZA DELLO SCAVO E DEL PASSO36Ing Felicetto MASSA
  37. 37. GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA PER DIVERSI TIPI DI TERRENO E DI COP37Ing Felicetto MASSA • Il diametro di perforazione varia tra 100 – 350 mm • Distanza tra le sonde 8-10 m per limitare fenomeni di saturazione termica • Costo di installazione sonde estremamente variabile, indicativamente compreso tra i 40 €/m e i 100 €/m in condizioni sfavorevoli • Il costo dipende anche dalla lontananza della sede di chi le realizza Fonte: www.geothermal-Energy.ch / Geotermia.org
  38. 38. CARATTERISTICHE DEI TERMINALI AMBIENTE In questi impianti, basati sul riscaldamento a bassa temperatura, è indispensabile che i terminali siano progettati per38 assicurare un’efficienza quanto piùIng Felicetto MASSA elevatae la distribuzione del calore migliore possibile. Il modello di termoconvettore utilizzato in questo impianto è stato progettato proprio con tale finalità; la regolazione della quantità di calore emesso
  39. 39. SONDE: FASI DI REALIZZAZIONE La trivellazione Per il campo sonde è stata usata la trivellazione ad acqua con39 incamiciatura completa. OgniIng Felicetto MASSA sonda è già preformata e dotata di un peso in ghisa per facilitare la discesa nel foro. L’operazione di iniezione con cemento e bentonite conferisce elasticità alla perforazione – evitando che qualsiasi cambiamento di assetto del terreno (dall’assestamento al movimento sismico) possa intaccare la struttura della sonda - e garantisce che non vi possa essere comunicazione tra le falde superficiali e profonde.
  40. 40. SONDE VERTICALI : FASI DI REALIZZAZIONE Le sonde sono collegate in parallelo alle pompe di calore40Ing Felicetto MASSA con un insieme di tubazioni e raccordi interrati sotto le fondazioni. La necessità di posare le sonde geotermiche prima di qualsiasi altra struttura edile, pur con qualche oggettiva difficoltà di realizzazione, ha permesso di realizzare l’impianto sfruttando gli unici spazi messi a disposizione dal progetto architettonico.
  41. 41. SONDE: COSTI DI REALIZZAZIONE  Il costo attuale, in Italia, varia tra 50 e 80 €/m in rapporto, soprattutto, al tipo di terreno e alla quantità delle41Ing Felicetto MASSA perforazioni.  Ciò significa che scambiare un kW può costare da 500 a 2.400 €.  Questo costo è comprensivo delle tubazioni (fino alla centrale),del riempimento con il cls bentonilico, degli scavi per ipercorsi orizzontali e del loro riempimento.  Nei paesi dove questa tecnologia è più diffusa il costo medio èattualmente di circa 30-35 €/m (300-700 €/kW).
  42. 42. SONDE: VITA MEDIA PREVISTA E RELATIVE PRESSIONI PER TUBAZIONI IN POLIETILENE IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA42Ing Felicetto MASSA PE-XA –POLIETILENE RETICOLATO AD ALTA PRESSIONE PE 100 – POLIETILENE NON RETICOLATO
  43. 43. SCHEMA43Ing Felicetto MASSA
  44. 44. PRESTAZIONI POMPE DI CALORE GEOTERMICHE A livello mondiale, l’efficienza delle singole unità installate è descritta dal COP (Coefficient of Performance) per quanto riguarda l’utilizzo come fonte di riscaldamento, e dal EER (Energy Efficiency Ratio) per il44 raffrescamento.Ing Felicetto MASSA In Europa, invece, si usa COPh (heating) e COPc (cooling). Efficienza sistema = energia prodotta/energia impiegata Varia da 3 a 6. Più è alto il risultato, maggiore è l’efficienza. L’unica energia impiegata è quella del compressore.
  45. 45. VANTAGGI ECO-AMBIENTALI  Indipendenza : energia indigena e rispettosa dell’ambiente45  ECOLOGICO : Riduzione generale delle emissioni di CO2Ing Felicetto MASSA e delle altre emissioni in atmosfera (NOx, CO, PM) nessun uso del gasolio o del metano per la caldaia, non sono quindi necessari serbatoio o collegamenti alla rete del gas.  Duratura : inesauribile alla dimensione dell’era umana  Disponibilità : permanentemente disponibile, non dipende dalle condizioni climatiche  Universalità : utilizzabile su tutti i terreni di tutti i paesi del mondo  Discrezionalità : l’istallazione richiede uno spazio minimo di superficie
  46. 46. GEOTERMIA46Ing Felicetto MASSA
  47. 47. Considerazioni sui progetti con pompe di calore geotermiche Scambio termico con il terreno,47  Più economiche quando: Edificio commercialeIng Felicetto MASSA  E’ richiesto sia il riscaldamento che il raffrescamento  Sussistono forti variazioni stagionali di temperatura  Sono installazioni in nuove costruzioni o retrofit impianti di climatizzazione  Per il riscaldamento: bassi costi di energia elettrica con alti costi di gasolio e/o gas naturale Installazione di p.d.c. geotermica  Per il raffrescamento: alti costi di energia elettrica ed alte tariffe elettriche nelle ore di punta  Disponibilità di tecnologie di trivellazione e di scavo  Variabilità del costo del sistema di scambio termico con il terreno  Fattibilità economica da valutare anche in base all’applicazione dell’utente finale Foto: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)
  48. 48. Esempi: Australia, Germania e Svizzera Installazioni in edifici residenziali48  Case con grandi volumetrieIng Felicetto MASSA  Costo iniziale più elevato  Ammortamento più lungo dei sistemi tradizionali  Benefici ambientali e di comfort  Gli incentivi delle società elettriche di distribuzione possono costituire un fattore importante
  49. 49. Esempi: GB e Stati Uniti Impianti in siti commerciali49  Tempi corti di ammortamento (< 5 anni)Ing Felicetto MASSA  Possibili problemi per disponibilità di terreno  Minor utilizzo di spazi interni  Controlli semplici e distribuiti  Ridotto rischio di atti vandalici  Consumi ridotti durante la tariffa elettrica di picco  Riscaldamento di integrazione non necessario
  50. 50. Pompe di calore e industria Il 30-40% dei consumi energetici finali dei paesi50Ing Felicetto MASSA sviluppati sono legati all’industria:  quasi il 70-80% dei consumi energetici industriali è calore di processo;  più del 60% del calore nell’industria è a livelli termici inferiori a 300°C; tra il 20-30% del calore è invece con temperature inferiori ai 150°C; Tecnologia particolarmente adatta al recupero termico del calore scartato da processi industriali è la pompa di calore;
  51. 51. Impianti in edifici pubblici51  Tempi di ammortamento più lunghiIng Felicetto MASSA accettati  Più aperti a sistemi innovativi  Carichi termici e frigoriferi simultanei
  52. 52. Progettazione di un edificio scolastico Dati Geometrici Edificio ottimizzato52Ing Felicetto MASSA Superficie 4055,90 esterna (m2) Volume lordo(m3) 14.096,00 S/V(m-1) 0,288
  53. 53. CASO DI STUDIO Fabbisogno energetico annuo Il fabbisogno energetico annuo per un edificio di questa tipologia è pari a 82.368 kWh53Ing Felicetto MASSA Costi di alimentazione della caldaia Per calcolare il costo della produzione di energia termica pari a 82.368 kWh iniziamo con i costi unitari delle fonti: Elettricità 0,17 /kWh GPL al litro 0,80 Gasolio al litro 0,98 Metano m3 0,70 pertanto i costi annui di alimentazione caldaia sono pari a: € 11.880 caldaia gpl € 10.269 caldaia gasolio € 8.024 caldaia metano mentre il costo di alimentazione della pompa di calore è di soli € 3.435
  54. 54. CASO DI STUDIO Altri costi di esercizio delle caldaie tradizionali Per calcolare con precisione il vantaggio economico di un impianto geotermico dobbiamo tenere conto adi altri costi di esercizio degli impianti tradizionali quali:54Ing Felicetto MASSA Consumo di corrente della caldaia da 40 kW = 50 € Manutenzione annua della caldaia 50 € Spazzacamino 50 € Estraendo calore dalla falda freatica il COP della pompa di calore è pari a 5,3 mentre da geotermia pura è pari 4,9. Il COP globale del sistema - che tiene conto degli assorbimenti dei diversi apparati - è pari 4,8 e 4,3 rispettivamente. Nei nostri calcoli abbiamo utilizzato un valore prudenziale del COP pari a 4
  55. 55. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA Per calcolare il risparmio ottenibile nei 20 anni di vita dellimpianto va sottratto dal costo di alimentazione della caldaia (per ciascuna fonte energetica) il costo di azionamento della pompa di calore.55 Per tenere conto della crescita dei prezzi, senza per questo complicareIng Felicetto MASSA eccessivamente i calcoli, abbiamo suddiviso i ventanni di esercizio dellimpianto in quattro quinquenni. Per ciascuno è calcolato il risparmio specifico determinato dalla dinamica dei prezzi assunta pari al 2% per ogni fonte (GPL, gasolio, metano, energia elettrica). Abbiamo poi calcolato il risparmio medio e moltiplicato per cinque anni al fine di calcolare il risparmio totale di ciascun quinquennio. Prendiamo ad esempio la prima colonna della tabella seguente , relativa ai primi cinque anni di vita dellimpianto: riprendendo i risultati del calcolo del costo di alimentazione della caldaia - vedi appena più sopra - e sottraendo il costo di alimentazione della pompa di calore otteniamo i valori riportati nella prima colonna.
  56. 56. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA Infatti: € 11.880 - 3.435 = 8.445 utilizzando una caldaia gpl56 € 10.269 - 3.435 = 6.834 utilizzando una caldaia gasolioIng Felicetto MASSA € 8.024 - 3.435 = 4.589 utilizzando una caldaia metano Dopo aver moltiplicato la media di questi tre valori per 5 anni abbiamo aggiunto gli altri costi di esercizio pari a € 100 per anno, aumentati del 20% ad ogni quinquennio. La base è pari a € 100 in luogo dei 150 totali in quanto anche limpianto geotermico necessita di un intervento di verifica annuale del costo di € 50.
  57. 57. RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA57Ing Felicetto MASSA Ovviamente i risparmi ottenibili con linstallazione di un impianto geotermico - la cui pompa di calore è azionata elettricamente - crescono allaumentare del tasso medio di crescita dei costi delle fonti energetiche. Mentre nellesempio qui sopra abbiamo considerato una crescita media del 2% annuo, la tabella qui accanto mostra la relazione tra tasso di crescita dei costi e risparmi ottenibili, calcolati con la stessa metodologia utilizzata nellesempio precedente e per lo stesso impianto di 82.368 kWh/anno
  58. 58. INVESTIMENTI ED ONERI FIGURATIVI Dobbiamo ora confrontare i risparmi ottenibili con linvestimento richiesto, oneri finanziari ed altri fattori necessari a rendere precisa e realistica lanalisi economica dellimpianto geotermico.58 Prezzo - inclusa perforazione - della pompa di calore modello S37 della IDMIng Felicetto MASSA (ditta tedesca leader europeo del settore) è pari a € 55.803 Lavori civili accessori quali la nuova sistemazione del giardino rovinato dalla perforatrice € 1.000 Costi burocratici per autorizzazione comunale € 500 Un intervento allanno di controllo e manutenzione dellimpianto per 20 anni a € 50 cada per i primi 5 anni e crescita del 20% ogni quinquennio, per un totale pari a € 1.340 Totale investimento e manutenzione = € 58.643
  59. 59. EXTRA INVESTIMENTO E MANUTENZIONE Extra investimento e manutenzione Per calcolare quanto devo spendere in più, rispetto ad una59 caldaia tradizionale, per installare un impianto geotermico vaIng Felicetto MASSA sottratto il costo di acquisto e installazione di un impianto tradizionale di pari potenza ovvero: € 4.000 macchinari € 3.000 approntamento locale caldaia e allacciamenti € 1.000 serbatoio carburante € 2.000 canna fumaria ricavando che linvestimento maggiore richiesto per linstallazione e lesercizio di un impianto geotermico rispetto ad uno tradizionale è pari a: € 58.643 - 9.000= € 47.643
  60. 60. ONERI FINANZIARI FIGURATIVI Per avere un valutazione precisa della convenienza dellinvestimento, su un orrizonte temporale di 20 anni, ovvero per sapere quanto effettivamente guadagno con un investimento in tecnologie geotermiche, dobbiamo confrontarlo con un investimento finanziario standard.60 Per valutare il guadagno effettivo dobbiamo allora sottrarre dal risparmio dellaIng Felicetto MASSA bolletta energetica il mancato guadagno di un investimento alternativo a basso coefficiente di rischio. Uno strumento standard di gestione del risparmio a basso rischio è in grado di offrire un rendimento annuo lordo del 2,5% da cui va dedotto il 20% di tasse. Tale confronto va fatto sul maggior costo - macchinari e consumi - di un impianto geotermico rispetto ad un impianto tradizionale. La domanda cui vogliamo rispondere è infatti: quanto conviene spendere di più in un impianto geotermico rispetto ad impianto tradizionale? Dunque la remunerazione del capitale, corrispondente agli extra-costi dellimpianto geotermico ammonta a: 47.643 € capitale x 0.025 rendimento del 2,5% annuo x 0.80 meno 20% di tasse x 20 anni Totale = € 19.049
  61. 61. GUADAGNO 20 ANNI DI ESERCIZIO Guadagno netto in 20 anni di esercizio € 156.728 Risparmio totale (energia e manutenzione)61 € 47.643 Extra investimento e manutenzioneIng Felicetto MASSA € 19.049 Oneri finanziari figurativi =€ 92.828 Guadagno totale Simple Payback 47643/4589 (Rispetto al metano)= 10 anni
  62. 62. INCENTIVI62Ing Felicetto MASSA
  63. 63. INCENTIVI63Ing Felicetto MASSA
  64. 64. INCENTIVI64Ing Felicetto MASSA
  65. 65. INCENTIVI65Ing Felicetto MASSA
  66. 66. INCENTIVI :PRESTAZIONI66Ing Felicetto MASSA
  67. 67. FAQ 35: Sito ENEA 35. D - Voglio installare in casa mia un condizionatore con funzione anche di pompa di calore. Posso accedere alle detrazioni fiscali di cui al decreto del 19 febbraio 2007? R - Lintervento dal 1/1/2008 è agevolato dallart. 1 c. 5 del citato "decreto67 edifici" che ammette a detrazione la "sostituzione" di impianti di climatizzazioneIng Felicetto MASSA invernale con impianti dotati di pompe di calore ad alta efficienza e con impianti geotermici a bassaentalpia con contestuale messa a punto ed equilibratura del sistema di distribuzione del calore. Il predetto articolo non precisa tuttavia se la sostituzione debba essere totale o anche solo parziale ma la risoluzione 458/E del 1° dicembre 2008 dellAgenzia delle Entrate, basandosi sulla mancanza di un esplicita citazione della parola "parziale" sul testo dellart. 1 c. 5 del decreto, ha interpretato che il beneficio si intende limitato alla sola sostituzione integrale di impianti di climatizzazione invernale con pompe di calore ad alta efficienza, purché ovviamente la pompa di calore abbia prestazioni non inferiori a quelle prescritte dallallegato I al D.M. 6/8/09. Viene così esclusa - secondo lAdE - la possibilità di sostituire solo parzialmente un impianto termico esistente con un impianto a pompa di calore al contrario di quanto invece può avvenire se limpianto preesistente viene sostituito parzialmente con una caldaia a condensazione.
  68. 68. FAQ 37: Sito ENEA D - Sto ristrutturando un immobile rurale precedentemente non accatastato e riscaldato solo con un caminetto e una stufa a legna. Posso fruire delle detrazioni se metto infissi a norma e installo una caldaia a condensazione?68 R - Si ritiene che non sia possibile perché un edificio, per fruire delle detrazioni,Ing Felicetto MASSA deve essere esistente e avere un impianto di riscaldamento funzionante. Un edificio si considera esistente se risulta accatastato o se almeno è stata presentata domanda di accatastamento e se viene pagata lICI, se dovuta. Inoltre si ritiene che un impianto di riscaldamento, per essere considerato tale, debba rispondere alla definizione di cui al punto 14 dellallegato A al D. Lgs. 192/05, reperibile sul nostro sito e che qui si riporta integralmente: "Impianto termico è un impianto tecnologico destinato alla climatizzazione estiva ed invernale degli ambienti con o senza produzione di acqua calda per usi igienici e sanitari o alla sola produzione centralizzata di acqua calda per gli stessi usi, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolazione e di controllo; sono compresi negli impianti termici gli impianti individuali di riscaldamento, mentre non sono considerati impianti termici apparecchi quali: stufe, caminetti, apparecchi per il riscaldamento localizzato ad energia radiante; tali apparecchi, se fissi, sono tuttavia assimilati agli impianti termici quando la somma delle potenze nominali del focolare degli apparecchi al servizio della singola unità immobiliare è maggiore o uguale a 15 kW."
  69. 69. NORMATIVA D.Lgs. 11 Febbraio 2010 N. 22  l provvedimento “Riassetto della normativa in materia di ricerca e coltivazione delle risorse geotermica”, adottato69Ing Felicetto MASSA su proposta del ministro dello Sviluppo economico, Claudio Scajola, di concerto con il ministro per l’Ambiente, Stefania Prestigiacomo, recepisce gli indirizzi formulati dalla Conferenza delle Regioni. Il suo obiettivo è semplificare le regole per ottenere le autorizzazioni in questo settore, in modo da rendere più facile lattuazione di progetti per lo sfruttamento della geotermia a fini energetici. Il calore del sottosuolo rappresenta infatti una risorsa preziosa di cui dispongono diverse regioni italiane, tra cui Lombardia, Veneto, Emilia Romagna, Toscana, Lazio, Campania, Calabria, Sicilia.
  70. 70. IL POTENZIALE DELLA GEOTERMIA Il potenziale della geotermia “Questa energia, di cui l’Italia è ricca, con tale provvedimento verrà70 utilizzata maggiormente non solo per la produzione di elettricità, maIng Felicetto MASSA anche come fonte diretta di calore per il riscaldamento”, ha detto Scajola ricordando che “la geotermia, fonte rinnovabile seconda in Italia solo all’energia idroelettrica, ha un grande potenziale di sviluppo e consentirà di raggiungere più facilmente l’obiettivo del 25% di energia prodotta da fonti pulite”. Attualmente con la geotermia si producono 5 miliardi di chilowattora l’anno, sufficienti ai bisogni di elettricità di oltre un milione e mezzo famiglie, corrispondenti a circa 6 milioni di persone. Oggi questa risorsa rappresenta il 10% delle fonti rinnovabili italiane e si prevede che possa così raddoppiare, contribuendo a ridurre la dipendenza energetica nazionale dall’estero e a contenere le emissioni di gas serra.
  71. 71. Pompe di calore: energia rinnovabile71  La Direttiva 2009/28/CE ha stabilito che le pompe diIng Felicetto MASSA calore accoppiate a sorgenti termiche naturali (aria, terreno, acqua di falda, acqua superficiale) sono sistemi alimentati da fonti rinnovabili, per la quota parte di energia che viene scambiata con la sorgente stessa SPF = Seasonal Performance Factor
  72. 72. NORMATIVA EUROPEA72Ing Felicetto MASSA
  73. 73. Conclusioni  Le PDCG forniscono riscaldamento, raffreddamento ed acqua calda73Ing Felicetto MASSA  Il terreno attenua le variazioni di temperatura e permette di ottenere rendimenti più elevati per le PDCG  Il costo delle PDCG è più elevato ma i costi gestionali sono inferiori  Le zone che necessitano sia di caldo che di freddo sono le più promettenti  Ricorrendo alla geotermia si può ricavare dal sottosuolo il 75% del o fabbisogno di calore a basso costo. E tutto ciò con tempi di ammortamento inferiori a 7 anni e con emissioni di CO2 fino al 75% inferiori rispetto ai sistemi a combustibili tradizionali.
  74. 74. CONCLUSIONI : EMISSIONI E NORME ANTINCENDIO I moderni impianti geotermici offrono come si è visto svariate e interessanti caratteristiche74 per l’utente finale, soprattutto efficienza energetica,Ing Felicetto MASSA silenziosità, pulizia con assenza di emissioni, nessun vincolo per quanto riguarda provvedimenti antincendio ecc. E’ importante però che essi vengano scelti con competenza, sia per le pompe di calore, sia per le trivellazioni e l’installazione delle sonde geotermiche e, non ultimo, per i terminali d’ambiente e i loro sistemi di regolazione.
  75. 75. CONCLUSIONI: INDUSTRIALI • Le pompe di calore rappresentano una soluzione efficiente in grado di garantire risparmio energetico e riduzione dei costi sia nelle applicazioni del terziario sia nella applicazioni industriali75 • Le pompe di calore geotermiche in particolare rappresentano la tecnologia in grado di garantire le migliori prestazioni energeticheIng Felicetto MASSA in assoluto • Nell’ambito industriale l’utilizzo dei reflui termici abbinato alle pompe di calore può consentire grande efficienza e risolvere problemi tecnici • La ricerca deve affiancare l’industria sia nello sviluppo di nuovi prodotti sia nella definizione di soluzioni tecniche ottimale per specifiche situazioni
  76. 76. GRAZIE PER L’ATTENZIONE76Ing Felicetto MASSA f.massa@unicas.it

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