ALERR Foundation Agenzia Lucchese Energia Recupero Risorse

1. 21 NOVEMBRE 2007 PARCO APUANE - SERAVEZZA RELATORE : Ing. Francesco Girardi ALERR FoundationAgenzia Lucchese Energia Recupero Risorse FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI E POSSIBILITA’ DI DIFFUSIONE SUL TERRITORIO LUCCHESE

2. Le fonti di energia rinnovabile non dipendono dai combustibili • Le fonti di energia rinnovabili sono : • idroelettrica • biomassa • energia solare • energia dalle maree • energia dalle onde • energia eolica A tale proposito si deve ricordare che il 99% dell’energia presente sul nostro pianeta proviene dall’esterno e soprattutto dal sole, sottoforma di radiazione Le riserve di combustibile (“interne”) sono limitate e sono sempre più care (e non solo economicamente…)

3. Rinnovabili per vocazione?!?

4. Obiettivi da protocollo di Kyoto

5. ENERGIA TERMICA : emissioni di CO2 complessive tipiche di una città di 100.000 ab. (anni 1991/2003) 3 TonnellateEquivalentiPetrolio= 1 Tonnellata CO2

6. ENERGIA TERMICA : consumi % combustibili

7. Impieghi di fonti rinnovabili nelle regioni italiane, in kTEP (=1000 TEP) (2003)

9. Energia Eolica Sfruttata fin dall'antichità per la navigazione e il pompaggio dell'acqua. Il primo esempio di mulino eolico compare nel 644 a.c. In Persia In Europa fanno la loro prima apparizione intorno al 1200.

10. Energia Eolica Una torre eolica ha lo scopo di estrarre l'energia cinetica del vento per convertirla in energia meccanica o elettrica. E' fondamentale l'attenta progettazione fluidodinamica del profilo alare delle pale del generatore. Gliaerogeneratoripossonoesseresuddivisi per caratteristiche: Di funzionamento • A portanza (forza sollevamento) • A resistenza (attrito) • Sopravento • Sottovento Costruttive • Ad asse verticale • Ad asse orizzontale

11. Energia Eolica Impianti ad asse orizzontale Impianti ad asse verticale

12. Energia Eolica L'installazionediunatorreeolicanecessitadialmeno un anno diraccoltadatimediantel'utilizzodiunatorreanemologicasulsitoritenutoidoneo. Dalleinformazioniraccolteverràindividuatailtipo e la tagliadell'aerogeneratoredainstallare. Il costodiquestatecnologiasiattestaintorno a 1000 euro/kWp per igrandiimpianti. L'Alerr ha sviluppato la Caratterizzazioneeolicadellaprovinciadi Lucca con la collaborazionedi LAMMA e ENEA.

13. Mini eolico da 400 W a 20 kW IL DIAMETRO DEI ROTORI È DI CIRCA 2-2,5 m E HANNO UNA POTENZA DI PICCO DI 1,5-1,6 kW. SONO MACCHINE AD ASSE ORIZZONTALE, A TRE PALE (DI SOLITO IN FIBRA DI VETRO E NON ORIENTABILI) E CON TORRE DI SOSTEGNO TUBOLARE CON ALTEZZE VARIABILI DA 9 A 32 m. LA VELOCITÀ MINIMA DEL VENTO NECESSARIA AL FUNZIONAMENTO DI QUESTE MACCHINE È DI 3 m/s. LA VELOCITÀ MASSIMA DI FUNZIONAMENTO È DI 55 m/s. IL FUNZIONAMENTO PUÒ SUPERARE LE 6.000 ORE ALL’ANNO.

14. Energia da biomasse Con il termine biomassa solitamente si indica un vasto insieme di materiali di natura vegetale estremamente eterogenea. Ø colture energetiche (dedicate) sia arboree che erbacee (ad esempio, Short Rotation Forestry); Ø residui agricoli, agroindustriali, artigianali, industriali, civili (esempi: paglia, sansa di oliva, legna vecchia, vinacce, buccette, gusci di frutta secca, stocchi di mais, lolla di riso, particolari frazioni di rifiuti urbani (RU) e di rifiuti assimilabili agli urbani (A)); Ø residui forestali, legna da ardere, altri prodotti ligneo-cellulosici puri.

15. COME VIENE UTILIZZATA? Attraverso dei processi di trasformazione a carico di frazioni più fermentescibili : digestione anaerobica, digestione aerobica, pirolisi, fermentazione alcolica,… Da essi si ricavano dei combustibili (biodiesel, bioetanolo, metano, ecc.) che verranno successivamente utilizzati in impianti per la produzione di energia elettrica e/o energia termica. Attraverso combustione diretta : di scarti (p.es. paglia, cippati,…) ricavati dalla lavorazione del legno Da essi si ricavano calore da immettere in reti di distribuzione centralizzate cittadine e/o vapor acqueo da far espandere in turbine

16. Biomasse fermentescibili Bovini da latte circa 420 capi Vdig = 720 m3 Cogeneratore 70kWe Investimento circa 270.000 €

17. Cogenerazione da biomasse energia termica + energia elettrica

18. BENEFICI ECONOMICI • Dipendono molto dall’opportunità di reperire in prossimità della “stufa” o “caldaia” materie prime

19. BENEFICI AMBIENTALI • La biomassa è un combustibile, l'anidride carbonica che emette quando brucia è pari a quella assorbita dalla pianta durante la sua crescita prima di essere tagliata e può essere riassorbita da una nuova pianta che cresce in modo da creare un ciclo ad “eccesso di CO2” nullo.

20. Energia Geotermica Consiste nel calore endogeno liberato da attività di isotopiche in profondità. Conosciuta sin dall'antichità (terme). Prima applicazione fatta dal Principe Piero Ginori Conti a Larderello nel 1904: si accendono 5 lampadine. Attualmente in Toscana sono presenti 32 centrali per 790 Mwp, con una produzione annua pari a 5400 GWh

21. Energia Geotermica Applicazioni principali Produzione energia elettrica: pozzi ad alta entalpia Svantaggi • emissione di CO2,acido solfidrico e acido borico in atmosfera • rischio di subsidenza Teleriscaldamento, pozzi a bassa entalpia Piancastagnaio, acqua a 92 °C, 250.000mq di serre Ferrara, acqua a 102°C, teleriscaldamento cittadino

22. Geotermia a scala casalinga

23. Pompe di calore geotermiche (terra-aria)

24. MICRO-IDROELETTRICO PER PRODURRE ELETTRICITÀ DALL'ACQUA (flussi fluviali) • La variabilità dei costi di investimento è una caratteristica sia dei grandi che dei piccoli impianti idroelettrici, in quanto è legata all’entità delle opere civili necessarie alla realizzazione dello sbarramento e delle opere di adduzione. Per queste ragioni, in Italia, il costo unitario di investimento può variare tra 1.500 e 2.500 €/kW installato. I costi operativi sono in genere compresi tra il 2% e il 3% del costo di investimento, per un numero di ore equivalenti di produzione pari a circa 3.700. Sotto queste ipotesi il costo di produzione è compreso tra 4,5 e 11 c€/kWh (Fonte ENEA).

25. Applicazioni mini-idro Se si ha la disponibilità di un corso d'acqua, tali impianti servono a produrre energia sia per utenze isolate (le aree montane difficilmente raggiungibili o non servite della rete nazionale, piccole comunità locali, fattorie o alberghi isolati) che utenze collegate alla rete. Un altro settore di applicazione è quello del recupero energetico nelle applicazioni idrauliche. Ogni volta che ci si trova di fronte a sistemi di tipo dissipativo, quali sono ad esempio punti di controllo o di regolazione della portata con presenza di salti (vasche di sconnessione, sfioratori, paratoie,…), è possibile installare una turbina per il recupero energetico della corrente. Problemi : • Inserimento ambientale (ricerca di idonei salti, canali larghi,etc) • Inserimento urbano • DMV

26. Dal grande …al piccolo

27. Distributori e società di vendita di energia al dettaglio Precisi obblighi anche per gli operatori del settore : - astenersi da attività che possano impedire la richiesta e la prestazione dei servizi energetici o ostacolare lo sviluppo dei relativi mercati; - garantire la disponibilità al cliente finale e la promozione di diagnosi energetiche competitive sotto il profilo dei prezzi; - effettuate autonomamente di misure di miglioramento dell'efficienza energetica; - comunicare a richiesta le informazioni statistiche aggregate sui loro clienti finali alle autorità o agenzie competenti. Misure finanziarie ed incentivi Gli Stati membri devono eliminare le misure che impediscono o limitano inutilmente o in modo sproporzionato l'uso di strumenti finanziari a fini di risparmio energetico nel mercato dei servizi energetici. Essi devono altresì sopprimere i sistemi di incentivi nelle tariffe per la trasmissione e la distribuzione, che aumentano inutilmente il volume di energia distribuita o trasmessa. Sono fatti salvi i fondi per sovvenzionare la fornitura di programmi di miglioramento dell'efficienza energetica e di altre misure di miglioramento dell'efficienza energetica e per promuovere lo sviluppo di un mercato di dette misure.

28. Anche l’Italia c’è :CERTIFICATI VERDI • Certificazione di produzione che il Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN) emette a favore dei produttori di energia rinnovabile in ragione di 50MWh/anno • Definiscono ufficialmente ed univocamente la quantità di energia rinnovabile prodotta da ciascun impianto. • I produttori e gli importatori di energia elettrica, a decorrere dal 2001, hanno l'obbligo di immettere nel sistema elettrico nazionale, nell'anno successivo, una quota di energia prodotta da impianti da fonti rinnovabili pari al 2% della loro produzione(o importazione) . • Essi potranno adempiere a questo obbligo costruendo e gestendoimpianti alimentati da fonti rinnovabili oppure acquistandocertificati verdi dalle aziende che ne dispongono. • Il prezzo dei certificati è determinato dall'incontro tra la domanda e l'offerta degli stessi

29. TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (TEE) • Ogni distributore di energia ( elettrica o gas) ha l’obbligo di determinare la riduzione del consumo energetico attraverso iniziative specifiche. Gli effetti di tali iniziative sono attestati dai Titoli di Efficienza Energetica; • Le iniziative possono essere anche promosse da ESCO; • I TEE sono negoziabili e il mancato raggiungimento dell’ obiettivo di cui sopra è sanzionato ;

30. Delibera AEEG n.70/2005(Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas) • installazione di dispositivi e soluzioni impiantistiche per la valorizzazione delle fonti rinnovabili presso gli utenti finali con produzione di TEE in base al RSL (t.e.p/anno/W) calcolato • Impiego di impianti alimentati a biomassa per la produzione di calore • Impiego di pannelli solari per la produzione di acqua calda • Uso del calore geotermico a bassa entalpia e del calore da impianti cogenerativi, geotermici o alimentati da prodotti vegetali e rifiuti organici e inorganici, per il riscaldamento di ambienti e per la fornitura di calore in applicazioni civili • Impiego di impianti fotovoltaici di potenza elettrica inferiore a 20 kW • ….

31. FINANZIARIA 2007 : DETRAZIONI FISCALI PER INCENTIVARE LO SFRUTTAMENTO DELLE FONTI RINNOVABILI E L’EFFICIENZA ENERGETICA 55 per cento di detrazione fiscale in tre anni Il finanziamento previsto nella Finanziaria per le installazioni effettuate nel 2007 riguarda : • pannelli solari per la produzione di acqua calda per usi domestici o industriali e per la copertura del fabbisogno di acqua calda in piscine, strutture sportive, case di ricovero e cura, istituti scolastici e università : fino 60 mila euro

32. ALTRI CONTRIBUTI PER L’EFFICIENZA ENERGETICA • riduzione del fabbisogno energetico totale, efficienza del condizionamento estivo e dell’illuminazione, per i nuovi edifici o complessi di edifici, di volume superiore a 10.000 metri cubi: 55% di contributo • sostituzione di frigoriferi, congelatori e loro combinazioni con analoghi apparecchi di classe energetica non inferiore ad A+: detrazione 20% in unica rata, fino a 200 euro • efficienza della illuminazione interna ed esterna di esercizi commerciali: ulteriore deduzione del 36% dal reddito d’impresa • acquisto o sostituzione di motori elettrici ad alta efficienza: detrazione 20% in rata unica, fino a 1500 euro

33. ENERGIA FOTOVOLTAICA : NATURALE COME IL …SOLE !!! FOTOVOLTAICO OBBLIGATORIO SUI NUOVI EDIFICI Permesso di costruire nuovi edifici subordinato alla installazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica, nella misura di almeno 0.2 kW per ciascuna unità abitativa compresa nell’edificio FORMIDABILE STRUMENTO PER LO SVILUPPO DEL SETTORE !!!

34. “conto energia” • Decreto Ministeriale 19/2/2007 : incentivazione del fotovoltaico (impianti connessi in rete), secondo il principio del “conto energia” • Incentivi variabili da 0.36 a 0.49 €/kWh in base al tipo d’integrazione architettonica possibile • Ritorno dell’investimento: intorno a 7-11 anni

35. Energia dal sole: termico e fotovoltaico L'energia solare è la fonte di energia primaria per eccellenza. Ogni anno il sole irradia sulla terra 19.000 miliardi di tep (tonnellate equivalenti petrolio) mentre la domanda annua di energia è di circa 8 miliardi di tep. Tutta l' energia che oggi utilizziamo ha origine dall'irradiamento solare, compresi i combustibili fossili. L’energia solare può essere utilizzata sia in modo diretto (solare termico) che in modo indiretto (solare fotovoltaico).

36. Irraggiamento solare in Italia MJ/mq 1kWh = 3,6 MJ = 860 kCal MESI

37. Solare termico Efficienza dei collettori solari termici In Italia ogni m2 consente di risparmiare circa 50 kg di petrolio ed evitare l’immissione in atmosfera di 180 kg di CO2 • rendimento di tre tipi di collettori di prestazioni e costo molto diversi • in gomma sintetica senza vetro • piano con un vetro • a tubi sotto vuoto Irraggiamentodecrescente

38. Solare termico Collettori solari • Insolazione media Italia : 500-1000 kWh/m2 • Rendimento di conversione : 60 – 80 % • Ritorno dell’investimento : 3 – 5 anni

39. Solare termico di prima generazione Sono i primi ad essere stati installati, costano poco e servono quasi esclusivamente per l’acqua calda sanitaria. Poiché si raffreddano facilmente nel serbatoio viene posta una resistenza elettrica per sopperire alle carenze energetiche e di efficienza.

40. Solare termico integrato Schema di funzionamento Esempio d’installazione

41. Solare termico sottovuoto (ultima generazione) 1)Massimo rendimento da tubi sottovuoto in cui circola un liquido con alto calore specifico; 2) Possibilità di utilizzo con diverse inclinazioni del tetto.

42. Energia dal sole: fotovoltaico L'effetto fotovoltaico consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica. E’ noto fin dal secolo scorso, quando si scoprì che era possibile trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica tramite una cella elettrolitica senza passare per processi termodinamici. La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954 negli Stati Uniti, quando i laboratori Bell realizzarono la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino.

43. Energia dal sole: fotovoltaico

44. Energia dal sole: fotovoltaico

45. Energia dal sole: fotovoltaico • Il fotovoltaico offre enormi vantaggi : • Completamente rispettoso dell’ambiente • Sfrutta una forma d’energia molto delocalizzata il che permette di produrre energia là dove serve • Non dipende da alcuna forma primaria di energia • Produce una forma di energia di tipo “nobile” Il costo dipende dal metodo di produzione (crescita cristallina)

46. Delibera AEEG n. 90 del 13/4/2007in attuazione del Decreto 19/2/2007 • Presentazione del progetto preliminare agli ENTI deputati alle autorizzazioni per la costruzione, la connessione in rete e all’esercizio dell’impianto FV (Comune – ENEL – Provincia) • Vengono fissate precise cadenze temporali per effettuare le varie presentazioni e le modalità con cui effettuarle • L’ENEL deve rispondere entro 30 gg dalla presentazone del progetto preliminare con un preventivo di connessione dettagliato di tutte le voci previste per rendere sicura e a norma la connessione dell’impianto alla rete di distribuzione locale • Il GSE (Gestore dei Servizi Elettrici) interviene dopo la realizzazione dell’impianto e il suo collaudo e ne verifica la rispondenza a normative tecniche europee (CEI - UNI ) : • Se l’impianto è realizzato secondo gli standard tecnici e di sicurezza elencati dal Ministero, dall’ AEEG, dall’ENEL allora viene riconosciuta la tariffa incentivante all’energia prodotta dall’impianto FV

47. Ultimissima frontiera:solare a concentrazione Concentratori solari fotovoltaico con o senza solare termico Concentratori solari fotovoltaico + solare termico