Efficienza energetica e integrazione delle rinnovabili nei cicli produttivi

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1 Efficienza energetica e integrazione delle rinnovabili nei cicli produttivi Mario Motta Dipartimento di Energia, Politecnico di Milano Efficienza energetica: scenari, casi d'eccellenza e opportunità Camera di Commercio di Como, 1 dicembre 2011

2 Il contesto Rivoluzione nel contesto normativo (a) direttiva 2010/31/CE EPBD recast (b) legislativo n.28/2011 (attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili); Nuove opportunità (01/11/11): Nuovi TEE (Certificati bianchi): linee guida per la definizione dei criteri e delle modalità per il rilascio dei titoli di efficienza energetica

3 Il contesto normativo- 2010/31/EU EPBD recast Obiettivo: entro il 2020 tutti i nuovi edifici dovranno essere ad energia quasi zero (nearly zero energy buildings) «edificio a energia quasi zero»: edificio ad altissima prestazione energetica, il cui fabbisogno energetico (molto basso o quasi nullo) deve essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili; Vale anche per gli edifici industriali. Il ruolo guida del settore pubblico viene ulteriormente rafforzato. Entro il 2018, tutti i nuovi edifici pubblici dovranno essere ad energia quasi zero

4 Indice di prestazione energetica e contributo FER UNI TS (di prossima pubblicazione) Fabbisogno effettivo di energia termica Sistema convenzionale (caldaia a gas) Fabbisogno di energia primaria Edificio Sistema solare con caldaia ausiliaria Fabbisogno di energia primaria (contributo energia da fonte rinnovabile)

5 Il contesto normativo - Dlgs n.28/2011 Pacchetto clima Obiettivo: entro il 2020, il 17% del consumo nazionale finale lordo dovrà provenire da fonte rinnovabile Consumo finale lordo calcolato come somma di: del consumo finale lordo di elettricità da fonti energetiche rinnovabili; del consumo finale lordo di energia da fonti rinnovabili per il riscaldamento e il raffreddamento; del consumo finale di energia da fonti energetiche rinnovabili nei trasporti. Regionalizzazione dell obiettivo nazionale: Burden sharing

6 Il contesto normativo - Dlgs n.28/2011 Art Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili negli edifici (anche industriali) di nuova costruzione e negli edifici esistenti sottoposti a ristrutturazioni rilevanti Allegato 3 - Sono fissati i valori minimi di copertura percentuale dei consumi previsti per: acqua calda sanitaria (50%); somma di acqua calda sanitaria, riscaldamento e raffrescamento il 20 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 31 maggio 2012 al 31 dicembre 2013; il 35 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 1 gennaio 2014 al 31 dicembre 2016; il 50 per cento quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è rilasciato dal 1 gennaio 2017.

7 BURDEN SHARING REGIONALIZZAZIONE DELL OBIETTIVO NAZIONALE SULLE FONTI RINNOVABILI (PACCHETTO CLIMA ) 1 IL METODO: LA DEFINIZIONE E QUANTIFICAZIONE DEGLI OBIETTIVI REGIONALI % QUOTA REGIONALE CONSUMI DA FONTI RINNOVABILI FER Elettriche FER Termiche FER Trasporti Consumi elettrici Consumi termici Consumi trasporti CALCOLO DEL VALORE DI PARTENZA Media (TERNA) Media (ENEA) Media (ENEA) 2 IL PERCORSO PROPOSTO DAL MISE PER REGIONE LOMBARDIA Fonte: Dott. Mauro Mario Fasano, Motta DG mario.motta@polimi.it Ambiente, Energia e Reti Regione Lombardia

8 AZIONE CLIMA EUROPEA ENTRO IL 2020 Declinazione a livello nazionale degli obiettivi europei STATO RINNOVABILI 17% dei consumi energetici al 2020 RISPARMIO ENERGETICO -20% dei consumi energetici al 2020 CO 2eq -13% al 2020 (su base 2005) COGENTE (con ripartizione regionale) DRIVER (non cogente) COGENTE (nazionale) Burden sharing STATO-REGIONI REGIONE RINNOVABILI???% dei consumi energetici al 2020 (IN BASE AD UNA CERTA DATA, ALLE POTENZIALITA E VOCAZIONI)

9 BILANCIO ENERGETICO CONSUMI DI ENERGIA NEGLI USI FINALI IN LOMBARDIA NEL 2009 RIPARTIZIONE VETTORI e SETTORI Fonte: Sistema Informativo Regionale Energia e Ambiente

10 FONTI ENERGETICHE RINOVABILI

11 FONTI RINOVABILI RIPARTIZIONE FONTI L energia prodotta da fonti energetiche rinnovabili, sia elettriche sia termiche, nel 2009 ammonta a circa 1,9 MTep, pari a circa il 7,7% dell energia finale lorda consumata in Lombardia. 0,1% 7,7% 1,7% 3,4% 7,9% Idroelettrico dei consumi energetici 45,5% Fotovoltaico Solare termico Rifiuti Biomasse Biogas TLR 36,3% Geotermia (PdC) 4,5% Biocarburanti Fonte: SIRENA, Sistema Informativo Regionale Energia Ambiente 0,3% 0,3%

12 Impatto EE e FER fonte: GSE Impatto FER Impatto EE

13 Interventi di Efficienza Energetica nell industria: case study Misure di EE classiche che hanno PBT compatibile con interessi di PMI e un gruppo di operatori che le implementano Esempio: da Check-up Energetico di Energy Ch-It Settore azienda: Stampaggio gomma Produzione: Giornaliera 8 ore/giorno; Settimanale: 5 g/settimana Energia Elettrica: Cons. annuo circa kwh/ Costo medio: circa 0,16 /kwh Gas Metano Consumo annuo: NP/3.800

14 Interventi di Efficienza Energetica nell industria: case study Esempio: da Check-up Energetico di Energy Ch-It ottimizzazione circuito e eliminazione perdite AC, per compressore da 7kW, 1840 ore anno di funzionamento, fattore di carico 60% consumo stimato 7739 kwh risparmi 10% pari a 773kWh, 125

15 Interventi di Efficienza Energetica nell industria: case study Esempio: da Check-up Energetico di Energy Ch-It ottimizzazione circuito e eliminazione perdite AC, verifica pressioni di mandata e riduzione per compressore da 7kW, 1840 ore anno di funzionamento, risparmi 5% pari a 386kWh, 65

16 Interventi di Efficienza Energetica nell industria: case study Esempio: da Check-up Energetico di Energy Ch-It Ottimizzazione circuito e eliminazione perdite AC, Verifica pressioni di mandata e riduzione Illuminazione: Installazione di sensori di presenza, timer ed interruttori fotosensibili Utilizzo azionamenti elettrici ad alta efficienza (EFF1 e EFF2) Coibentazione tubazioni impianti meccanici

17 IL RUOLO DELLE FONTI RINOVABILI: QUALE SVILUPPO AL 2020? ELETTRICHE TERMICHE Incremento Ipotesi allo studio ktep 500 Incremento FER IDROELETTRICO BIOMASSE EE BIOGAS EE BIOLIQUIDI FV RIFIUTI EE SOLARE TERMICO BIOMASSA TH BIOGAS TH POMPE DI CALORE RIFIUTI TH Il potenziale previsto nel Piano per una Lombardia Sostenibile è stato quasi raggiunto. Entro il 2020 si prospetta un nuovo potenziale che prevede il FV produrre almeno GWh

18 Il ruolo delle FER: quale sviluppo al 2020 IPOTESI DI SCENARIO RINNOVABILI 15,8% dei consumi energetici al ,6 MTEP 23,1 MTEP Quota di FER raggiungibile Scenario di consumo finale da centrare per raggiungere gli obiettivi Incremento atteso + 60% MAGGIORI POTENZIALITA FER TERMICHE Incremento atteso +100% Raddoppio del contributo tep FER ELETTRICHE FER TERMICHE BIOCARBURANTI

19 Interventi che sfruttino il potenziale FER in Lombardia Sostituzione di coperture di edifici industriali con coperture che integrino PV e isolante termico

20 Esempi di interventi che sfruttino il potenziale FER in Lombardia Sostituzione di coperture di edifici industriali con coperture che integrino PV e isolante termico Sistemi DEC e sistemi DEC + pompa di calore per processi industriali

21 Esempi di interventi che sfruttino il potenziale EE&FER in Lombardia Sostituzione di coperture di edifici industriali con coperture che integrino PV e isolante termico Sistemi DEC e sistemi DEC + pompa di calore per processi industriali Sistemi solari termici

22 Applicazione sistemi DEC Vantaggi: Riduzione della potenza elettrica installata Riduzione dei consumi di energia elettrica Possibilità di utilizzare calore di scarto a bassa temperatura Deumidificazione resa possibile senza portare l aria al di sotto del punto di rugiada Ideale per il recupero di energia ad elevata efficienza Massima igiene (nessun pericolo legionellosi, alcuni materiali essiccanti sono antibatterici)

23 Caso caseificio in provincia di Brescia E stato selezionato il processo di stagionatura per i seguenti motivi: richiede trattamento dell aria all interno del magazzino il fabbisogno è costante sul giorno, sulla settimana e sull anno allo stato attuale vengono già utilizzate unità di trattamento dell aria per perseguire gli scopi del processo Magazzino: pianta rettangolare (50 m x 40 m), altezza 10 m, m 3 complessivi di volume. L aria all interno del magazzino deve essere mantenuta costantemente ad una temperatura di 17,5 C, con valori di umidità che possono oscillare tra il 75 e l 82 %. Il fabbisogno energetico corrispondente è stato stimato con l ausilio di un software di simulazione dinamica degli edifici. I risultati sono riassunti in tabella.

24 Fabbisogni e costi del caseificio analizzato Tipologia fabbisogno Unità di misura Valore Riscaldamento ambienti MWh/a 840 Condizionamento estivo MWh/a 807 Ricambi aria (media) volumi/h 4 Fabbisogno per climatizzazione Vettore Unità di Costo (IVA misura esclusa) olio combustibile /kg 0,042 energia elettrica /kwh 0,14 Costo energetico

25 Dimensionamento impianto Grandezza Taglia Unità di misura Potenza elettrica cogeneratore 125 kw Potenza termica cogeneratore 225 kw Chiller assorbimento 30 kw Unità di trattamento aria m 3 /h

26 Analisi economica Parametro Valore Unità di misura Costo d investimento sistema di trigenerazione Costo di manutenzione annuo sistema di trigenerazione Costo d investimento sistema convenzionale Costo di manutenzione annuo sistema convenzionale Indicatore Valore Unità di misura Risparmio annuo energia MWh primaria Risparmio annuo % percentuale energia primaria 28 Ore annue di ore funzionamento a pieno carico equivalenti Risparmio economico annuo conseguibile rispetto al sistema convenzionale Beneficio netto annuo (risparmio energetico annuo meno costi di manutenzione aggiuntivi) Tempo di ritorno 3,7 a dell investimento Valore complessivo dell investimento

27 Valutazione generale di alcune utenze specifiche Sottosettore Fabbiso gno di calore Fabbiso gno di freddo Fabbiso gno aria trattata Fabbiso gno energia elettrica Contin uità Altre note Ospedali, alto alto alto alto buona RSA Caseario alto alto alto alto buona Valutazi one comples siva Salumi medio alto alto alto buona Farmace utico alto alto alto alto buona requisiti stringen ti

28 Fabbisogno termico industria EU Fonte: l industria consuma circa il 30 % dell energia totale in EU25 ll 70% è energia termica tale energia è utilizzata a diversi livelli di temperatura

29 Settori industriali uso energia termica in italia Italian potential (energy) by sectors Transport 14% Textile 25% Food and beverage 44% Chemicals 15% Paper 2% Fonte: IEA Task 33/IV

30 Esempi applicazioni ST: Settore alimentare Centro Latte Stasi (Bari) Settore industriale e processo: caseificio (preriscaldamento acqua di processo) Capacità installata: 78,4 kw (112 m2) Collettori: piani vetrati Accumulo/superficie: 54 l/m2 Fonte: CAMAL IEA task 33

31 Esempi applicazioni FER industria: Settore alimentare I.L.C. Mandara (Caserta) Settore industriale e processo: caseificio (preriscaldamento acqua di processo e di lavaggio) Temperatura richiesta: 80 C Fonte: Costruzioni Solari Capacità installata: 39,9 kw (57 m2) Collettori: piani vetrati Calore solare: 912 kwh/m2 a Frazione solare: 31% Fonte: Costruzioni Solari IEA task 33

32 Esempi applicazioni FER industria: Settore alimentare Lavaggio cassette (Ferrara) Settore industriale e processo: acqua calda per lavaggio cassette frutta e verdura Temperatura richiesta: 48 C Fonte: Costruzioni Solari Capacità installata: 47,6 kw (68 m2) Collettori: a tubi sottovuoto con CPC Calore solare: 552 kwh/m2 a Frazione solare: 50% Fonte: Kloben IEA task 33

33 Conclusioni DLg 28/11 e EPBD recast premono per un cambio di paradigma nell uso dell energia nel settore industriale Saranno necessarie in misura sempre crescente: classiche misure EE, introduzione di tecnologie più efficienti (es. DEC), integrazione di soluzioni FER Lombardia: potenziale più alto per FER Termiche (crescita 50%), buona la prospettiva per elettriche (25%) Soluzioni a più alto potenziale: solare termico e pompe di calore

34 Fonte: Kloben Settore vino e bevande Fratelli Rizzi (Verona) Settore industriale e processo: enologico (acqua calda e riscaldamento ambienti) Temperatura richiesta: C Capacità installata: 42 kw (60 m 2 ) Collettori: a tubi sottovuoto con CPC Calore solare: 517 kwh/m 2 a Frazione solare: 20% (riscaldamento) Frazione solare: 70% (acqua calda) Fonte: Kloben IEA task 33

35 Settore chimico Consorzio Mario Negri Sud (Chieti) Fonte: Costruzioni Solari Settore industriale e processo: farmaceutico (lavaggio apparecchiature laboratorio e riscaldamento ambienti) Capacità installata: 101 kw (144 m 2 ) Collettori: piani vetrati Calore solare: 769 kwh/m2 a Frazione solare: 30% Fonte: Costruzioni Solari IEA task 33