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RI-GENERAZIONE ENERGETICA ENERGIA E SOSTENIBILITÀ
Esperienze, idee e scenari di sviluppo

Materiali
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Materiali innovativi per l’efficienza energetica

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L’efficienza energetica di un sistema ra...
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Cosa sono i materiali innovativi (o avanzati ) ?
Sono avanzati quei mate...
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….ma materiali innovativi possono essere anche
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Esempio : Biomateriali ed efficienza energetica
BIORAFFINERIA

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Edilizia

Trasporti

Obiettivi:
-Incremento delle prestazioni
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Settore trasporti:
Il settore dei trasporti è responsabile di circa un t...
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Quali sono le possibili proposte di intervento per il
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Gli obiettivi di efficienza energetica nel settore dei
trasporti possono...
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…ad esempio le industrie automobilistiche stanno sempre più
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Cosa fa ENEA?
E’ impegnata nel programma CLEANSKY
Clean Sky è il

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Italy

AFSIAL è un progetto che mira allo sviluppo e alla dimostrazione
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Settore Edilizia
Negli ultimi anni la domanda di energia primaria è stat...
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Quali sono le possibili proposte di intervento per il
miglioramento dell...
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I materiali avanzati (o innovativi) impiegati in edilizia
derivano spess...
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In edilizia la differenza tra materiale tradizionale e
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Rinforzo di
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De Fazio - Materiali innovativi per l’efficienza energetica

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RI-GENERAZIONE ENERGETICA ENERGIA E SOSTENIBILITÀ
Esperienze, idee e scenari di sviluppo

20 dicembre 2013
Incubatore d’Impresa di Sviluppo Basilicata Metapontum
Metaponto di Bernalda (MT)

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De Fazio - Materiali innovativi per l’efficienza energetica

  1. 1. RI-GENERAZIONE ENERGETICA ENERGIA E SOSTENIBILITÀ Esperienze, idee e scenari di sviluppo Materiali innovativi energetica per Piero De Fazio ENEA C.R. Trisaia 20 dicembre 2013 Incubatore d’Impresa di Sviluppo Basilicata Metapontum Metaponto di Bernalda (MT) l’efficienza
  2. 2. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Cosa è l’efficienza energetica? L’efficienza energetica di un sistema rappresenta la capacità del sistema stesso di sfruttare l’energia che gli viene fornita per soddisfare il suo fabbisogno. Minori sono i consumi relativi al soddisfacimento di un determinato fabbisogno, migliore è l’efficienza energetica del sistema. In modo più intuitivo per efficienza energetica si può intendere l’attitudine all’utilizzo dell’energia nel modo migliore, in particolare negli “usi finali”: l’industria, i trasporti, l’agricoltura, le infrastrutture e le case in cui viviamo.
  3. 3. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Cosa sono i materiali innovativi (o avanzati ) ? Sono avanzati quei materiali che possiedono proprietà meccaniche, termiche, chimiche, elettriche superiori rispetto ai materiali tradizionali presentando livelli prestazionali elevati derivanti da particolari e inedite conformazioni chimico fisiche. I materiali avanzati contribuiscono a realizzare soluzioni più efficienti in termini di risparmio di risorse energetiche e materiali nell’intero ciclo di vita attraverso la capacità di : 1) utilizzare minori quantità di materie prime; 2) produrre energia pulita o assorbire agenti inquinanti; 3) garantire durabilità e affidabilità nel tempo.
  4. 4. Materiali innovativi per l’efficienza energetica ….ma materiali innovativi possono essere anche materiali naturali ( organici o inorganici) magari anche noti ma le cui applicazioni risultano essere esse stesse innovative. Fibre di basalto, Fibre di canapa Fibra di bambù
  5. 5. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Esempio : Biomateriali ed efficienza energetica BIORAFFINERIA BIOMATERIALI Campi Applicativi: Edilizia sostenibile - miglioramento delle prestazioni termiche, acustiche, ignifughe, strutturali ed ambientali Efficienza energetica studio di materiali e soluzioni innovative per la riduzione del calore trasmesso per convezione e conduzione Esempio: laterizi ad prestazioni energetiche elevate Vantaggi: economici, sociali e ambientali - Contributo al raggiungimento degli obiettivi climatici, energetici e di crescita con un un aumento del livello di comfort ed una riduzione delle fatture energetiche per i cittadini; - Creazione di nuova occupazione per lo sviluppo di tecnologie per la realizzazione di nuovi materiali eco-edili
  6. 6. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Edilizia Trasporti Obiettivi: -Incremento delle prestazioni meccaniche e delle capacità termiche dell’involucro edilizio; -maggiore sostenibilità ambientale; Obiettivi: - sviluppo delle tecnologie di giunzione per materiali e componenti innovativi per i mezzi di trasporto
  7. 7. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Settore trasporti: Il settore dei trasporti è responsabile di circa un terzo del consumo totale di energia finale, secondo solo al settore civile, e il 95% dell’energia utilizzata è di origine petrolifera. Il trasporto stradale, sia di passeggeri che merci, ha raggiunto quasi il 94% dei consumi finali. Il trasporto marittimo incide per circa il 3%, quello aereo quasi per il 2% e quello ferroviario poco più dell’1%. (fonte ENEA)
  8. 8. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Quali sono le possibili proposte di intervento per il miglioramento della efficienza energetica? Promozione di modalità alternative al trasporto su strada Elettrificazione dei trasporti su gomma Ottimizzazione dell’esercizio attraverso l’impiego di Sistemi di trasporto intelligenti Ottimizzazione dei cicli di marcia dei veicoli stradali … e i materiali?
  9. 9. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Gli obiettivi di efficienza energetica nel settore dei trasporti possono essere raggiunti riducendo il consumo di combustibile fossile per km percorso . Ciò è possibile o incidendo sulle modalità di trasporto o agendo sui mezzi di trasporto sostituendo i materiali tradizionali con materiali alternativi, più leggeri in grado però di garantire le stesse performances in termini di caratteristiche di sicurezza….
  10. 10. Materiali innovativi per l’efficienza energetica …ad esempio le industrie automobilistiche stanno sempre più investendo sui materiali compositi e su leghe di alluminio che opportunamente trattate consentono di raggiungere resistenze comparabili a quelle dell’acciaio a fronte di un peso specifico di circa 1/3. Sono state messe a punto schiume di alluminio particolarmente leggere in grado di coniugare la sostenibilità economica con quella ambientale Quali sono le problematiche principali? Messa a punto di tecnologie di giunzione adeguate.
  11. 11. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Cosa fa ENEA? E’ impegnata nel programma CLEANSKY Clean Sky è il programma più ambizioso mai lanciato per la ricerca aeronautica in Europa. La sua missione è quella di sviluppare tecnologie innovative per aumentare significativamente l- i alloys tructure based on innovative le prestazioni ambientali degli aeromobili e del trasporto aereo, con conseguente diminuzione di carburante. Obiettivo: aeromobili meno rumorosi e più efficiente, AFSIAL Advanced Fuselage and wing S AL
  12. 12. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Italy AFSIAL è un progetto che mira allo sviluppo e alla dimostrazione di una soluzione che combina leghe di Al-Cu-Li e tecnologie avanzate di assemblaggio come la saldatura Laser e saldatura ibrida laser-TIG. Inoltre, è indagata la possibilità di effettuare saldature, da ambo i lati, mediante tecnica di split-laser. In aeronautica la fusoliera e ali con pannelli irrigiditi, sono responsabili in media per il 50% del peso complessivo di aeromobili. Al fine di ottenere le proprietà del pannello richiesto e una riduzione di peso significativa, la strategia del progetto è di combinare i materiali più adatti con il processo di saldatura ottimizzato e un design appropriato (FEM).
  13. 13. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Settore Edilizia Negli ultimi anni la domanda di energia primaria è stata soddisfatta per l’84% da combustibili fossili, petrolio 41%, gas naturale 36% , carbone e altri solidi 7%, e per la parte rimanente da fonti rinnovabili e dalle importazioni di energia elettrica (rispettivamente 11% e 5%). A fronte dei minori consumi nell'industria e nei trasporti derivanti dalla crisi economica e dal blocco del commercio mondiale, gli usi civili hanno visto incrementare il loro valore principalmente a causa della variabilità climatica. I consumi relativi al riscaldamento, al raffrescamento e all’acqua calda sanitaria, rappresentano più del 2o% del consumo primario nel Paese (fonte ENEA)
  14. 14. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Quali sono le possibili proposte di intervento per il miglioramento della efficienza energetica? Smart Cities e riqualificazione urbana Si stima che sul suolo nazionale esistano circa 2.000.000 di abitazioni in precario stato di conservazione, che necessitano di essere demolite e ricostruite o recuperate; ampie aree urbane in cui insistono complessi di edifici che hanno ormai concluso il proprio ciclo di vita e sono dunque destinate a sostanziale riqualificazione: un processo di “riqualificazione integrata” per le Smart Cities. ……. e i materiali?
  15. 15. Materiali innovativi per l’efficienza energetica I materiali avanzati (o innovativi) impiegati in edilizia derivano spesso da processi di trasferimento tecnologico da altri settori industriali caratterizzati da forti spinte all’innovazione (quali il settore aeronautico, automobilistico) in cui la ricerca nel campo di materiali con prestazioni sempre più elevate costituisce una condizione imprescindibile per la realizzazione di prodotti e sistemi più efficienti. Generalmente in edilizia le innovazioni sono assorbite in tempi più lunghi che in altri settori (sia dal punto di vista della produzione industriale che di progetto). Affinché tali materiali siano acquisiti nella comune prassi costruttiva sono quindi necessari processi di adattamento e di verifica delle prestazioni in condizioni d’uso che tendono a ritardarne la diffusione, anche a causa di difficoltà tecnico operative legate all’impiego e all’assenza di normative specifiche.
  16. 16. Materiali innovativi per l’efficienza energetica In edilizia la differenza tra materiale tradizionale e materiale innovativo risiede principalmente nelle capacità prestazionali dei materiali, e non solo in una particolare o inedita conformazione fisico-chimica per cui anche materiali tradizionali “innovati” nelle loro prestazioni (ad esempio ai calcestruzzi ad alte prestazioni) sono da considerarsi “avanzati” a tutti gli effetti.
  17. 17. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
  18. 18. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Rinforzo di malte, calcestruzzi Resitenza alle abrasioni Resistenza al fuoco Resistenza alla corrosione Fibra di Basalto Isolamento acustico Isolamento termico
  19. 19. Materiali innovativi per l’efficienza energetica Cosa fa ENEA - Rinforzo strutturale Efficienza energetica Automotive Piping - Qualifica materiali; Ricerca e Sviluppo di componenti per edilizia ad alto valore tecnologico ed energetico (laterizi,malte rinforzate, tessuti per rinforzo strutturale) Ricerca e Sviluppo di materiali compositi fibrorinforzati Filiera per la lavorazione della fibra di basalto Eco materiali : Fibra di basalto Trasferimento tecnologico Regione Basilicata
  20. 20. Grazie per l’attenzione piero.defazio@enea.it

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