prof. ing. Maurizio Fauri Nuove tecnologie e metodi per l efficienza energetica

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1 Nuove tecnologie e metodi per l efficienza energetica

2 Anomalie della temperatura terrestre dal 1880 al C +1 +2

3 Correlazione temperatura CO 2 Correlazione tra la concentrazione di CO 2 e la temperatura nel corso degli ultimi anni Previsione al 2050 senza restrizioni al consumo di combustibile fossile Concentrazione di CO 2 Temperatura Concentrazione di CO 2 (al 2006)

4 Temperature in continua crescita Rispetto alla media delle temperature ,28 C in più a marzo 16 1,34 C in più a febbraio 16 1,13 C in più a gennaio 16 1,10 C in più a dicembre 15 1,02 C in più a novembre 15 1,06 C in più ad ottobre 15

5 Domanda mondiale di energia Domanda mondiale di energia ed emissioni di CO 2 con le attuali politiche energetiche (previsione dell Agenzia dell Energia Internazionale (IEA) senza cambiamenti) [Mtep] +47% [Gt] +45% 12,271 14,896 18, Domanda mondiale di energia (Milioni di tonnellate eq. di petrolio) Emissioni di CO 2 (Miliardi di tonnellate)

6 Produzione e consumo Fonti rinnovabili Efficienza energetica e/o Fonti rinnovabili Efficienza energetica Produzione Trasporto Consumo

7 Consumi mondiali pro-capite Tep (tonnellate equivalenti di petrolio) (1 tep 7 barili di petrolio)

8 Consumi mondiali pro-capite Tep (tonnellate equivalenti di petrolio) 2014

9 Quanto vale l energia? L energia contenuta nella batteria di un telefono cellulare è pari a circa 1 Wh e corrisponde al sollevamento di un peso di 360 kg ad un metro di altezza da terra (circa 7 damigiane di vino buono ) 1 Wh = 7 damigiane sollevate di 1 metro 1 m

10 Quanto vale l energia? L energia contenuta in un litro di benzina è pari a volte quella contenuta nella batteria di un telefono cellulare 1 litro benzina = 10 kwh = damigiane sollevate di 1 metro 1 m

11 Sprechi energetici Mediamente oltre un terzo dell energia primaria viene sprecata per poter essere utilizzata Esempi di scarsa efficienza: - 7% lampade a incandescenza - 33% mezzi a combustione interna - 42% centrali termoelettriche Perdite per trasformazione 33% 6% Altri usi Industria 17% Residenziale 16% Terziario 9% Trasporti 19% Valori medi europei

12 Efficienza energetica 100 Unità Energia primaria Centrale termoelettrica Percentuali di consumo europee medie Perdite per trasformazione 33% Residenziale 16% Terziario 9% 6% Altri usi Industria 17% Trasporti 19% 13 Unità Energia utile

13 Emissioni di CO 2 [Gt] Scenari IEA 450 e 550 Concentrazione CO 2 in atmosfera in PPM Scenario 550Scenario % 54% Efficienza energetica Concentrazione 550 PPM 18% 30 23% 14% 9% Rinnovabili e biocarburanti Nucleare CCS* Concentrazione 450 PPM *Carbon capture and storage

14 Scenario mondiale Scenario mondiale IEA 450 per l abbattimento delle emissioni di CO 2 Gt CO 2 Abbattimento Efficienza Rinnovabili Biocarburanti Nucleare Cattura CO 2 Totale

15 Esempio di efficienza energetica Comune del Veneto con abitanti Edifici comunali Consumo attuale gas Risparmio annuo gas Percentuale risparmio Emissioni evitate CO 2 [m 3 /anno] [m 3 /anno] [%] [t/anno] Municipio ,7 Materna S. Agnese ,9 Materna Maraga ,3 Elem. Don Milani ,6 Media M. Polo ,7 Elem. Zanella ,1 Elem. S. Francesco ,2 Materna Andersen ,2 Media Frank ,6 Materna Piaget ,1 Elem. Manzoni ,8 Totale ,2

16 Qualità degli impianti Scarsa Elevata Direzioni di azione Risparmio energetico ed economico basato sul miglioramento di tre fattori distinti Contratto di fornitura CONSUMI MEDI CONSUMI RIDOTTI Qualità degli impianti (e delle strutture) Sistema di gestione (e di manutenzione) CONSUMI ELEVATI CONSUMI MEDI Assente Ottimo Sistema di gestione Contratto di fornitura dell energia

17 Scarso Elevato Paradosso del Colosseo Qualità degli impianti CONSUMI MEDI CONSUMI RIDOTTI CONSUMI ELEVATI CONSUMI MEDI Assente Ottimo Modello di comportamento

18 Scarsa Elevata Settori di intervento Qualità degli impianti Sistema gestione Strutture e impianti su quali intervenire per il miglioramento dell efficienza energetica Involucro edilizio Illuminazione Riscaldamento ambientale Condizionamento ambientale Trasporti Motori e azionamenti elettrici Aria compressa Riscaldamento di processo Refrigerazione di processo

19 Interventi di efficienza in edilizia Sistema impianto: impianto di riscaldamento e/o raffrescamento; sostituzione boiler acs con boiler a pompa di calore; sostituzione pompe di circolazione; contabilizzazione del calore e valvole termostatiche; rifacimento impianto illuminazione condominiale; Sistema edificio: coibentazione pareti esterne; coibentazione sottotetto; sostituzione infissi; Produz. energia da fonti rinnovabili: solare termico; fotovoltaico.

20 Interventi di efficienza in edilizia Isolamento termico Copertura Chiusure verticali Chiusure orizzontali Ponti termici

21 Esempio di efficienza energetica Interventi di efficienza per un edificio Isolamento ultimo solaio (sottotetto) Costo intervento (IVA escl.): Risparmio energetico: m 3 /anno (13%) Risparmio economico: /anno Tempo di ritorno: 4,9 anni Sostituzione della caldaia Costo intervento (IVA escl.): Risparmio energetico: m 3 /anno (6%) Risparmio economico: /anno Tempo di ritorno: 6,7 anni Tutti gli interventi Costo interventi (IVA escl.): Risparmio energetico: m 3 /anno (19%) Risparmio economico: /anno Tempo di ritorno: 5,4 anni

22 Esempio di interventi migliorativi CONDOMINIO n.1 Padova Anno di costruzione 1966 Numero unità 10 Numero piani riscaldati 3 Superficie riscaldata Serramenti mq in legno con vetro singolo Impianto riscaldamento e ACS tipologia: centralizzato anno di installazione: 1994 combustibile: gas metano potenza installata: 165 kw CONSUMI Consumo medio [kwh, mc] Costo medio [ /anno] Energia elettrica kwh Gas metano mc

23 Esempio di interventi migliorativi Descrizione intervento Costo [ ] Risparmio energetico [%] Risparmio economico [ ] Tempo di ritorno (senza detrazione) [anni] Rifacimento impianto termico: - installazione caldaia a condensazione - contabilizz. del calore per ogni utenza % ,88 Isolamento esterno con capotto % ,18 Isolamento sottotetto % ,92 Sostituzione infissi con vetrocamera % ,87 Solare termico + contabilizzatori acs (copertura fabbisogno 50%) % ,55 Fotovoltaico (5 kw) % ,50

24 Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Riscaldamento ambientale Installazione di corpi scaldanti a bassa temperatura (riscaldamento a pavimento) e di caldaie ad alto rendimento (a condensazione) Installazione di adeguati sistemi di regolazione (sonde esterne per la regolazione delle caldaie, valvole di termoregolazione) Qualità degli impianti Uso di pannelli solari per acqua calda sanitaria Coibentazione di tubi, valvole e flange Utilizzo di recuperatori di calore dell aria espulsa per ventilazione Recupero del calore dai gruppi frigoriferi per la climatizzazione Installazione di impianti di cogenerazione o trigenerazione

25 Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Involucro edilizio Isolamento delle superfici opache (pareti esterne, coperture, sottotetti, ecc.) Spessore isolante Costo Tempo di ritorno da 6 a 20 cm da 10 a 80 /mq da 6 a 12 anni Qualità degli impianti Isolamento delle superfici trasparenti (vetri, serramenti, ecc.) Sistema gestione Contratto di fornitura

26 Schermature solari In estate: l ombra protegge la finestra Facciata sud In inverno: calore e luce entrano senza problemi

27 Interventi di efficienza in edilizia Distribuzione della temperatura per tipologie diverse di corpi scaldanti

28 Interventi di efficienza in edilizia Energia geotermica

29 Interventi di efficienza in edilizia Pompa di calore

30 Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Recupero calore La necessità di mantenere determinati livelli di umidità comporta un periodico ricambio dell aria ambiente con aria esterna più secca, ma anche più fredda, che dunque deve essere riscaldata Qualità degli impianti Un sistema di recupero calore permette lo scambio di calore tra l aria espulsa e l aria in ingresso, che pertanto viene preriscaldata gratuitamente Recupero calore con impiego di pompe di calore integrate nelle unità di trattamento aria: dopo il tradizionale recupero di calore statico, le pompe di calore sono in grado di spingere oltre il recupero termico, sottraendo all aria espulsa un ulteriore considerevole quantità di calore

31 Sistema di controllo per la contabilizzazione del calore per ogni singolo appartamento con impianto di riscaldamento centralizzato a colonne montanti

32 Edifici a energia quasi zero Lottizzazione residenziale ( mc) Soluzione tecnica Installazione [ ] Costi Gestione [ /anno] Emissioni CO 2 [t/anno] 1 Centrale termica a gas metano , , Centrale termica mista (gas metano e biomassa - cippato) Centrale termica mista (gas metano e biomassa - pellet) Tempo di ritorno [anni] , , , , , ,0 4 Impianto geotermico , , ,9 5 6 Impianto geotermico con pannelli fotovoltaici Isolamento rinforzato con impianto geotermico e pannelli fotovoltaici , , , , ,0 7 Impianto di cogenerazione 440,000, , ,8 Polo Tecnologico per l Energia srl Trento

33 Edifici a energia quasi zero Lottizzazione residenziale ( mc) Costo installazione e gestione [ ] Isolam + Geotermia + Fotovoltaico t CO Tempo [anni] Polo Tecnologico per l Energia srl Trento

34 Modello di comportamento Consumi elettrici medi annuali pro-capite fino a [kwh/ab. anno] x 5,5 [kwh/ab. anno] x 5 x 7 Livello di qualità degli impianti Casa Ufficio Banca Il miglioramento del sistema di gestione non implica solitamente costi di investimento elevati (per es. modifica dei comportamenti) Assente Ottimo Comportamento (anno 2007/08) 1 - Biblioteca di Silistra (Bulgaria), risparmio del 29% 2 - Banca Credit Agricole (Francia), risparmio del 27% 3 - Ag. per la protez. dell ambiente (Austria), risparmio del 25%

35 Conclusioni Vasto ventaglio di interventi di efficienza energetica con elevate possibilità di risparmio economico ed energetico Mancanza di soluzioni standard facilmente applicabili con ripetitività Possibilità di forme contrattuali innovative basate sulla prestazione energetica Per impianti esistenti, economie elevate con il miglioramento del sistema di gestione/comportamento Per impianti nuovi, economie elevate con l incremento della qualità degli impianti Ulteriori benefici economici con; - contratti prestazionali (E.S.Co.) - titoli di Efficienza Energetica (Certificati bianchi) - conto termico - ecc..

36 Conclusioni Il vincolo non è tecnico, né economico, ma culturale e necessità di un cambio radicale di mentalità mozziconi all anno per le strade di Roma (18 milioni di cicche al giorno)

37 Conclusioni Non si può risolvere un problema con la stessa mentalità che lo ha generato Albert Einstein