Lo sviluppo della tecnologia Fresnel nel Mercato Italia

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1 Lo sviluppo della tecnologia Fresnel nel Mercato Italia Cesare Fera Presidente Fabbrica Energie Rinnovabili Alternative Solare termodinamico: un opportunità per l industria italiana Roma, 16 Luglio 2009

2 La società Settori di sviluppo Le Sedi Eolico: 54MW installati Milano Fotovoltaico Albisola (SV) Mini idroelettrico Vada (LI) Innovazione Solare termodinamico Sviluppo tecnologia Sviluppo industriale Noto (SR)

3 Crescita % di crescita costante 30 MW installati 250 Investimenti Fatturato 25 Potenza Istallata (MW), Investimenti (M ) Situazione ad oggi: - 4 M di fatturato - 30 M di investimento, - 14MW istallati - 40MW in costruzione - 500MW in autorizzazione Fatturato del Gruppo FERA (M )

4 Sviluppo del mercato delle rinnovabili Potenza Istallata nel mondo (GW) 200,0 Eolico 180,0 Fotovoltaico 160,0 Solare Termodinamico 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, Sviluppo tecnologia Eolico Fotovoltaico Solare termodinamico Numeri dell eolico: Fatturato: 37 Miliardi di Euro Crescita mercato: 30% anno (1000 GW nel 2020) Occupazione: 400 mila addetti Distribuzione occupazione: 20% Germania 20% USA Paesi Produttori 15% Spagna 3% Italia Numeri del Fotovoltaico: Fatturato: 25 Miliardi di Euro Crescita mercato: (120 GW nel 2020) Occupazione: 170 mila addetti Distribuzione occupazione: 40% Germania 25% Giappone Paesi Produttori 17% Spagna 2% Italia Le curve di sviluppo del mercato seguono lo stesso trend per le diverse tecnologie I numeri mostrano che i paesi che per primi hanno investito in tecnologia sono adesso in prima linea in termini di occupazione e fatturato Il solare termodinamico si trova oggi nella stessa situazione dell eolico 15/20 anni fa pertanto offre ancora possibilità al nostro paese di giocare un ruolo da protagonista nello sviluppo del rinnovabile

5 Tecnologie CSP Specchio parabolico nel cui punto focale è posizionato un motore Stirling. Impianti stand alone 8% 3% Tot: 550MW 1% Specchi piani che inseguono il sole convogliano la radiazione solare su un unico tubo fisso ricevitore lineare. I raggi solari sono convogliati da centinaia di eliostati in un punto focale sulla cima di una torre 88% I concentratori parabolici convogliano i raggi solari su un ricevitore situato nella linea focale dei collettori che inseguono il sole

6 Sviluppo e Innovazione Holding FERA Ufficio Project management Ufficio Tecnico Ufficio Ambiente Ufficio Sviluppo e Innovazione Amministrazione Costruzioni e realizzazioni Zefiro Energia s.r.l Solare termodinamico Solo Rinnovabili MIX rinnovabile Obiettivi a breve termine per CSP Sistemi idrogeno Sviluppare una tecnologia di solare a concentrazione cost competitive per la produzione di energia elettrica Realizzare il prototipo dimostrativo (circa 1MWe) rappresentativo di un impianto industriale Obiettivi a Lungo termine per CSP Coinvolgere gruppi industriali italiani per creare una supply chain nazionale Esportare la tecnologia Coprire almeno 100 MW del mercato CSP entro il 2014

7 La Tecnologia FRESNEL Semplicità tecnologica Componenti ottenibili localmente Specchi quasi piani Struttura leggera poco invasive nel terreno Alta resistenza al vento Alta ottimizzazione del terreno Bassa spaziatura tra gli specchi Investimento contenuto Semplicità componenti Applicazioni diversificate Produzione elettrica con potenze da 1MWel a costi competitivi Solar Cooling Demineralizzazione Trigenerazione per piccoli impianti Calore

8 Schema di processo Turbina a vapore Collettore solare: zona di surriscaldamento G Generatore Accumulo di alta temperatura Condensatore Collettore solare: zona riscaldamento e evaporazione Separatore Accumulo cambio fase Connessione al ciclo di raffreddamento Accumulo bassa temperatura Pompa Deareatore Pompa per il condensato Pompa Preriscaldatore di bassa pressione Utilizzo dell acqua come fluido termovettore Assenza di scambiatore prima della turbina Tubo ricevitore non evacuato Utilizzo di un concentratore secondario Sistema a due fasi a pressione bar Evaporazione a C Surriscaldamento a 450 C

9 Progetto FREeSuN Industria 2015: Efficienza Energetica Obiettivo: Sviluppo della tecnologia Fresnel Realizzazione di un impianto dimostrativo da 1 MWe entro il 2011 Pianificazione Aprile 09 Ottobre 09 Agosto 10 Novembre 10 Giugno 11 Kick off Realizzazione prototipo Fine sperimentazione Inizio costruzione Start up impianto Partners industriali Coordinamento progetto e dimensionamento impianto Sviluppo controllo impianto tracking system Sviluppo superfici riflettenti Sviluppo coating assorbitore Sviluppo struttura portante per gli specchi Sviluppo tubo assorbitore Enti di ricerca pubblici Studio termofluidodinamico Sviluppo modelli matematici di simulazione impianto Studio sistema di stoccaggio e composizione coating Studio ottica per le superfici riflettenti Valutazione tecnico economica dell impianto Sviluppo struttura portante

10 La Filiera del CSP Produzione componenti Progettazione, Integrazione tecnologia Ingegneria Costruzione Gestione operativa, manutenzione Proprietà impianto Trading Energia prodotta Produttori di componenti Specchi, tubi assorbitori, carpenteria, piping, macchine, turbine, coltrollo Società di Ingegneria Solare FERA Società veicolo Società Energetica Distrib. Collaborazioni già attive Automation service SI.TE.CO Xeliox Marcegaglia (IMAT) Almeco Sdi automazione Turbocoating CNR ITAE UNI Catania Poli Milano UNI Firenze UNI Genova Fraunhofer Solo Rinnovabili L avvio della filiera è avvenuto con l inizio del progetto FREESUN (industria 2015) La compagine di aziende è destinata ad aumentare qualora l attività, già avviata, assuma carattere fortemente operativo

11 Business plan e obiettivo a lungo termine MW Installati MW Cumulati Piano industriale Nei prossimi 4/5 anni il mercato crescerà fino a 15GW di cui 3GW nei paesi che cominciano oggi a sviluppare la tecnologia Obiettivo del piano industriale è quello di coprire almeno 3% (100MW) di questo mercato entro il 2014 con le seguenti ricadute: 500M di fatturato >400 posti di lavoro Esportazione di tecnologie di generazione energia rinnovabile

12 Il genio Italico nel CSP Archimede di Siracusa (III sec. A.C.) è il primo utilizzatore industriale di CSP. L episodio a cui si associa il nome di Archimede è l attacco alla città di Siracusa da parte della flotta romana capitanata dal console Marcello, durante la seconda guerra punica ( a.c.). Archimede avrebbe utilizzato specchi ustori indirizzando il raggio riflesso contro le quinqueremi romane a una distanza di un tiro d arco. Si sarebbe trattato di specchi esagonali, composti da numerosi e piccoli specchi elementari. Per seguire lo spostamento del sole mantenendo il fuoco, Archimede avrebbe utilizzato corde e pulegge. Leonardo da Vinci ( ), nel periodo fiorentino e milanese, dedica agli studi sull ottica e le proprietà focali di sfere e paraboloidi i disegni delle macchine e degli utensili per la molatura di specchi concavi con raggio focale di 6 metri e 60 metri (Codice Atlantico). Questi studi sono incentrati sulle proprietà ustorie e sono finalizzati alla creazione di una macchina per la fusione e saldatura del bronzo. Le prime realizzazioni di specchi concavi risalgono al XVI sec., grazie al contributo di Ettore Ausonio, matematico e costruttore di strumenti ottici a Venezia. Galileo Galilei ( ) si dedicò allo studio degli specchi di Ausonio e all ottica della concentrazione si dedicarono altri illustri matematici del XVII sec. (Bonaventura Cavalieri, Cartesio e Keplero). I primi prototipi destinati alla commercializzazione risalgono al XIX secolo. John Ericsson ( ) riprende gli esperimenti di Mouchot e introduce l acqua come fluido vettore. Aubrey Eneas ( ) costruisce grandi concentratori troncoconici per azionare, con il vapore prodotto dalla trasformazione termodinamica, pompe idrauliche di irrigazione. Frank Shuman ( ) realizza in Egitto, nel 1912, il più grande impianto solare dell epoca: circa 1200 mq di collettori solari per un impianto di pompe da irrigazione della potenza complessiva di 55 cavalli, a funzionamento continuo grazie a un sistema di accumulo termico ad acqua calda. Giovanni Francia ( ) che realizza un sistema in grado di trasformare il calore a bassa temperatura dei raggi solari a terra in vapore a elevate pressioni e temperature. Francia utilizza campi specchi cosiddetti di tipo Fresnel. Con l impianto installato a Sant Ilario (Genova) nel 1965, Francia introduce fondamentali innovazioni sia nell architettura generale degli impianti, sia nelle componenti (i cinematismi degli specchi, le celle antirraggianti o a nido d ape, i ricevitori, le caldaie, ecc.).

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