SCELTE ENERGETICHE SOSTENIBILI: risparmio, impianti, finanziamenti

SCELTE ENERGETICHE SOSTENIBILI:

risparmio, impianti, finanziamenti

EAMS – Agenzia Energetica della Provincia di Massa CarraraMassa - V.le Democrazia 17 - Tel. 0585-8956224 Fax 0585-8956219

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Gianfranco CastrovinciDirettore Generale EAMS

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• Nascita dell’Agenzia– Progetto Europeo E.I.E. (European Intelligent Energy)– Partners Europei (Malaga, Pazardijk)– Soci– Capitale iniziale disponibile (circa 500.000,00 € per tre anni)

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Scopi dell’Agenzia Energetica

• Risparmio energetico ed uso razionale dell’energia• Promozione e diffusione di tecnologie più avanzate ed

efficienti (in particolare uso di fonti rinnovabili)• Miglioramento dei costi della bolletta energetica• Miglioramento della qualità dell’ambiente• Aumento del livello di sicurezza degli impianti

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Problemi connessi all’attuale uso dell’energia

• Velocità nel consumo dei combustibili fossili• Localizzazione dei giacimenti in aree geopoliticamente

instabili• Costo dell’energia• Combustibili fossili principali responsabili del degrado

ambientale• Fragilità ed unicità del nostro pianete• Situazione italiana

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Situazione provinciale

Produzione di energia:• 36,6 MW Idroelettrico [222,8 TJ pari a 62 GWh e 5.300

Fabbisogno energetico provinciale:• 14.310 TJ (342.000 Tep)

Incremento dei consumi:• 11,3 % in 8 anni• 20,8 % in 13 anni

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Soluzioni

• Risparmio energetico • Uso razionale dell’energia• Utilizzo sempre maggiore di fonti di energia rinnovabile

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Fonti di energia rinnovabile• SOLE• Solare

– Fotovoltaico– Termico

• Biomasse • Eolico• Idroelettrico• Onde e correnti marine • Geotermico• Gravitazionale

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Fonti di energia rinnovabile

• Differenze con combustibili fossili– Virtualmente inesauribili– Impatto ambientale trascurabile relativamente ai rilasci– Impiego temporaneo del territorio ed assenza di elementi

irreversibili– Caratteristica “nazionale” della produzione– Indipendenza da Paesi geopoliticamente instabili

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Flusso disponibile delle energie rinnovabili

A LIVELLO MONDIALE

• SOLARE = 15.000 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale• EOLICO = 40 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale• BIOMASSE = 9 VOLTE il fabbisogno mondiale attuale

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Limiti attuali delle fonti rinnovabili

• Dispersione e densità di energia• Discontinuità della generazione• Disponibilità temporale limitata• Costi

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Differenza traDifferenza trasolare termico e solare solare termico e solare

fotovoltaicofotovoltaico• Solare termico: i raggi del sole producono calore• Solare fotovoltaico: i raggi del sole producono

energia elettrica

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ENERGIA SOLARE

ENERGIA ENERGIA TERMICA ELETTRICA

può essere trasformata in

SOLARE SOLARE TERMICO FOTOVOLTAICO

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SoleSole

• Sorgente praticamente illimitata di energia:Sorgente praticamente illimitata di energia:– 795 * 10795 * 101515 kWh annui sulla Terra (15.000 volte kWh annui sulla Terra (15.000 volte

superiore del fabbisogno mondiale di energia)superiore del fabbisogno mondiale di energia)– 47 * 1047 * 101212 kWh annui in Italia (fabbisogno annuo circa kWh annui in Italia (fabbisogno annuo circa

250 * 10250 * 1099 kWh) kWh)• Risorsa energetica nazionaleRisorsa energetica nazionale

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SoleSole• Impatto ambientale praticamente nullo:Impatto ambientale praticamente nullo:

– Tecnologie costruttive poco inquinantiTecnologie costruttive poco inquinanti– Nessuna emissione durante l’esercizioNessuna emissione durante l’esercizio– Decommissioning senza particolari problemiDecommissioning senza particolari problemi

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SoleSole

• Eventuali problemiEventuali problemi– Accumulatori elettrochimici per impianti stand-aloneAccumulatori elettrochimici per impianti stand-alone– Superfici occupateSuperfici occupate

• Unico vero problema: costi elevatiUnico vero problema: costi elevati

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Grandezze fondamentaliGrandezze fondamentali• Irraggiamento: potenza istantanea della Irraggiamento: potenza istantanea della

radiazione solare che colpisce una superficie radiazione solare che colpisce una superficie piana ortogonale ai raggi [W/mpiana ortogonale ai raggi [W/m22]]– Costante solare = 1.367 W/mCostante solare = 1.367 W/m22

• Effetto “filtro” dell’atmosfera terrestreEffetto “filtro” dell’atmosfera terrestre

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Grandezze Grandezze fondamentalifondamentali

• A seguito di detti fenomeni, sulla superficie A seguito di detti fenomeni, sulla superficie terrestre la costante solare si riduce ad un valore terrestre la costante solare si riduce ad un valore massimo di 1.000 W/mmassimo di 1.000 W/m22, anche a causa di altri , anche a causa di altri fattorifattori

• Insolazione: energia media giornaliera resa Insolazione: energia media giornaliera resa disponibile dai raggi solari [kWh/mdisponibile dai raggi solari [kWh/m22 giorno] giorno]

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Grandezze fondamentaliGrandezze fondamentali

• Dipende da:Dipende da:– Latitudine (Bolzano = 3,5 kWh/mLatitudine (Bolzano = 3,5 kWh/m22 giorno; giorno;

Trapani = 5,5 kWh/mTrapani = 5,5 kWh/m22 giorno) giorno)– Condizioni meteorologicheCondizioni meteorologiche– Angolo di inclinazione delle superficiAngolo di inclinazione delle superfici

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Aspetti tecnologiciAspetti tecnologici

• CellaCella

– Si, GaAs, CuInSeSi, GaAs, CuInSe22, CdTe, CdTe

– Lato 8 – 15 cm; spessoreLato 8 – 15 cm; spessore300 300 mm

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• Modulo da 36 celle: 50 W, 17 V, Modulo da 36 celle: 50 W, 17 V, = 13% = 13%

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Utilizzo finaleUtilizzo finale

• V ed I continua e variabile V ed I continua e variabile con l’irraggiamentocon l’irraggiamento

• Soluzioni:Soluzioni:– Sistema di Sistema di

condizionamento della condizionamento della potenza (convertitori cc/cc potenza (convertitori cc/cc – inverter)– inverter)

• Caso di utenze isolateCaso di utenze isolate

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Valutazione ambientaleValutazione ambientale

• Conoscendo:Conoscendo:– Producibilità di 1 kW = 1.300 kWh/annoProducibilità di 1 kW = 1.300 kWh/anno– Energy pay-back time = 5 anniEnergy pay-back time = 5 anni– Vita media impianto = 25 anniVita media impianto = 25 anni

• Si ricava:Si ricava:– Vita efficace = 25 – 5 = 20 anniVita efficace = 25 – 5 = 20 anni– kWh prodotti = 20 * 1.300 = 26000 kWhkWh prodotti = 20 * 1.300 = 26000 kWh

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Valutazione ambientaleValutazione ambientale

• Tenuto conto:Tenuto conto:– per produrre 1 kWh elettrico = 0,25 kg per produrre 1 kWh elettrico = 0,25 kg

combustibile fossilecombustibile fossile• Risparmio di combustibile fossile:Risparmio di combustibile fossile:

– 25.000 * 0,25 = 6.250 kg25.000 * 0,25 = 6.250 kg• Risparmio di CORisparmio di CO22::

– 15.600 kg 15.600 kg

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BeneficiBenefici

• Benefici in termini di emissioniBenefici in termini di emissioni• Benefici in termini di consumo di Benefici in termini di consumo di

materie primematerie prime• Risorsa energetica nazionaleRisorsa energetica nazionale• Benefici economiciBenefici economici

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COLLETTORE SOLAREE’ COSTITUITO DA:• un assorbitore metallico (in

rame, alluminio o acciaio) che incorpora anche i tubi di passaggio del fluido vettore;

• una lastra in vetro o in plastica con buona trasparenza alle radiazioni emesse dal sole ed elevata opacità a quelle emesse dall’assorbitore;

• un pannello di materiale isolante, posto sotto l’assorbitore;

• un involucro di contenimento per proteggere i componenti di cui sopra e limitare le dispersioni termiche del pannello.

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CIRCOLAZIONE NATURALE

È una circolazione che avviene senza aiuto di pompe.Il fluido vettore riscaldandosi all’interno dei pannelli diventa più leggero del fluido contenuto nei serbatoi. Può pertanto attivare una circolazione naturale uguale a quella con cui funzionano i vecchi impianti a termosifoni.Naturalmente affinché una simile circolazione possa avvenire i serbatoi di accumulo devono essere posti più in alto dei pannelli, come indicato nei due schemi a lato.

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CIRCOLAZIONE FORZATA

È una circolazione che avviene con l’aiuto di pompe, attivate solo quando nei pannelli il fluido vettore si trova ad una temperatura più elevata rispetto a quella dell’acqua contenuta nei serbatoi d’accumulo. Ovviamente in questi impianti non ci sono vincoli per l’ubicazione dei serbatoi. Lo schema a lato riporta i principali componenti di un impianto solare con funzionamento a circolazione forzata.

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ABITAZIONI CIVILI Comfort elevato 75 l/(persona/giorno)Comfort medio 50 l/(persona/giorno)Comfort basso 35 l/(persona/giorno)Lavatrice 10-20 l/(1 lavaggio giorno)Lavastoviglie 10-20 l/(1 lavaggio giorno)

PENSIONI E AGRITURISMOLivello elevato 75 l/(persona/giorno)Livello medio 50 l/(persona/giorno)

HOTEL E RISTORANTIComfort elevato 75 l/(persona/giorno)Comfort medio 50 l/(persona/giorno)Comfort basso 35 l/(persona/giorno)

FABBISOGNO GIORNALIERODI ACQUA CALDA A 45°C

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SUPERFICI NETTE PANNELLI PIANICORRELATE AL FABBISOGNO GIORNALIERO

DI ACQUA CALDA A 45°C

Italia Nord 1,2 m2 per fabbisogno 50 l/giornoItalia Centro 1,0 m2 “ “ “ “Italia Sud 0,8 m2 “ “ “ “

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RISPARMIO ENERGETICO-ECONOMICO

Esempio per famiglia di 4 persone:• 5 m2 di pannelli solari termici con rendimento 85%• Serbatoio con capacità pari a 300 l• Insolazione media 1300 kWh/m2 all’anno• Produzione acqua calda con:

- scaldabagno elettrico: 2980 kWhelettrici/anno- caldaia a metano: 3312 kWhtermici/anno- impianto ibrido solare/metano:

3800 kWh/anno da collettori 663 kWh/anno da caldaia

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RISPARMIO ENERGETICO-ECONOMICO

Esempio per famiglia di 4 persone:• Circa 3800 kWh prodotti dai pannelli in un anno con un risparmio economico di circa 400 euro all’anno• Costo impianto: circa 4000 euro• Circa 10 anni per ammortizzare l’impianto contro i 30 anni di vita utile dell’impianto• Accordo volontario Settoriale Regione Toscana Finanziamento a fondo perduto: circa 600 euro circa 8.5 anni per ammortizzare costo d’impianto

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RISPARMIO ENERGETICO-AMBIENTALE

Esempio per famiglia di 4 persone:• Emissioni di CO2:

- 1 kWhelettrico 0,60 kg di CO2

- 1 kWhtermico 0,25 kg di CO2

• Scaldabagno: 1.788 kg di CO2 all’anno

• Caldaia: 828 kg di CO2 all’anno• Ibrido: 166 kg di CO2 all’anno

Emissioni evitate: 1622 kg rispetto scaldabagno

662 kg rispetto caldaia

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ALCUNE INSTALLAZIONI SUL NOSTRO TERRITORIO

Aulla – 9 mqAulla – 9 mq

Mulazzo – 4 Mulazzo – 4 mqmq

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