Il Solare Termodinamico in Italia Tecnologia e competitività

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1 Il Solare Termodinamico in Italia Tecnologia e competitività 1 Viale Monza, Milano

2 L Associazione ANEST, Associazione Nazionale per l Energia Solare Termodinamica, nasce nel settembre 29 per iniziativa di alcuni importanti operatori italiani interessati al mercato del solare termodinamico. Al momento l associazione raggruppa circa 25 imprese associate. A livello europeo ANEST è associazione partner di ESTELA (EuropeanSolar Thermal ElectricityAssociation), associazione europea per il solare termodinamico, con la quale condivide obiettivi e strategie. ANEST è un associazione senza scopo di lucro. OBIETTIVI GENERALI Concorrere alla promozione e utilizzazione della fonte solare a concentrazione Promuovere la ricerca e lo sviluppo tecnologico finalizzato all utilizzo della risorsa sole e all uso razionale dell energia Contribuire al dibattito sulla formazione di nuovi assetti normativi e tariffari nel settore della produzione, distribuzione e vendita dell energia da impianti CSP (Concentrating Solar Power) Rappresentare presso le istituzioni pubbliche le esigenze dell associazione e degli associati 2 Viale Monza, Milano

3 Associati Gennaio Viale Monza, Milano

4 Presidenza e Consiglio Direttivo Consiglio Direttivo: Giuseppe Farchione (Tesoriere), Innova Energy Solutions Gianluigi Angelantoni, Archimede Solar Energy Antonio Bee, Costruzioni Solari Armando Giacomi, Enel Green Power Cesare Fera, Fabbrica Energia Rinnovabili Alternative Lorenzo Di Persico, Falck Renewables Stefano Domenicali, Ingeteam Presidenza: Luciano Lucatello, Reflex Francesco Orioli, Soltigua Giovanni Fragasso, Teknosolar Italia 2 Marco Baresi, Turboden Angelo Arcese, KT Kinetics Technology Gianluigi Angelantoni, Presidente Archimede Solar Energy Cesare Fera, Vice Presidente Fabbrica Energie Rinnovabili Alternative Segreteria Generale: Paolo Pasini, Segretario Generale Micol Lusetti, Assistente Segreteria Generale Viale Monza, Milano 4

5 Deleghe particolari a Consiglieri Marco Baresi, Turboden Rapporti UE Armando Giacomi, Enel Green Power Innovazione e ricerca Augusto Maccari, Archimede Solar Energy Comitato Tecnico (Coordinatore) Paolo Martini, Archimede Solar Energy Strategie di mercato Francesco Orioli, Soltigua Settore termico ed efficienza energetica (Coordinatore) Antonino Toro, F.E.R.A. Settore termico ed ibridazione impianti Viale Monza, Milano 5

6 CSP: la tecnologia CSP, Concentrating Solar Power, è l espressione inglese che indica la tecnologia solare termodinamica. Scopo della tecnologia solare termodinamica è convertire l energia solare in energia termica a temperatura media ed elevata. L energia termica può essere: - utilizzata in diverse applicazioni (solar cooling, dissalazione, trigenerazione, processi industriali, ecc.) - trasformata in energia elettrica attraverso una turbina a vapore o una turbina ORC Per creare energia termica a temperatura medio-elevata i raggi solari vengono concentrati in un punto focale attraverso superfici riflettenti (specchi o superfici in alluminio che seguono costantemente la posizione del sole). Esistono quattro soluzioni per la riflessione: sistemi parabolico-lineari e sistemi linear Fresnel, che sono concentratori lineari, e ricevitori centrali (a torre) e dish-stirling, che sono concentratori puntuali. 6 Viale Monza, Milano

7 Come Funziona un impianto CSP Impianti a collettori parabolici lineari La radiazione viene concentrata tramite collettori lineari parabolici sul fuoco della parabola su cui è posto un tubo ricevitore. L inseguimento avviene su un solo asse di rotazione con un conseguente sfruttamento parziale della radiazione solare. Tecnologia maggiormente consolidata. Campo di applicazione attuale: 5-3 MWe Impianti a Torre La radiazione viene concentrata mediante specchi piani (eliostati) su un ricevitore nel quale il fluido (Sali fusi, acqua) viene riscaldato anche fino ad oltre 1 C L inseguimento avviene su due assi di rotazione con un ottimale sfruttamento della radiazione solare. Campo di applicazione attuale: 1-1 MWe Viale Monza, Milano 7

8 Come Funziona un impianto CSP Impianti Linear Fresnel La radiazione viene concentrata tramite collettori piani disposti su più file (7-15) parallele a livello del suolo che, ruotando assialmente, riflettono i raggi solari sul tubo ricevitore fisso L inseguimento avviene su un solo asse di rotazione con un conseguente sfruttamento parziale della radiazione solare. Campo di applicazione attuale: 1-1 MWe Impianti Dish La radiazione è concentrata sul fuoco del paraboloide, dove è anche alloggiato il motore termico che opera ad elevate temperature (anche oltre 1 C) L inseguimento avviene su due assi di rotazione con un ottimale sfruttamento della radiazione solare Campo di applicazione attuale:,1-1mwe Viale Monza, Milano 8

9 CSP: Vantaggi Tecnologici L applicazione più diffusa e rilevante per il CSP è attualmente la produzione di energia elettrica attraverso cicli termodinamici a vapore, analoghi alle tradizionali centrali termoelettriche, dove l energia termica richiesta dal ciclo è prodotto concentrando l energia solare anzi che bruciando un combustibile fossile. Uno dei vantaggi principali che presenta la tecnologia CSP è rappresentato dalla possibilità di accumulare l energia termica raccolta dal campo solare e di produrre energia elettrica anche in assenza di radiazione solare. La possibilità di accumulare l energia termica raccolta dal campo solare consente di programmare la produzione di energia elettrica quando si presenta la necessità anche in assenza del sole (analogamente ai tradizionali impianti termoelettrici), superando così l intrinseca aleatorietà tipica della maggior parte delle fonti rinnovabili Viale Monza, Milano 9

10 La leadership Tecnologica Italiana A partire dall inizio di questo secolo, grazie al forte impulso dato da ENEA e raccolto da diversi altri centri e istituti di ricerca e dalle imprese nazionali, è stato possibile produrre una serie di importanti innovazioni che hanno consentito al sistema Italia di acquisire una posizione di leadership su diversi aree tecnologiche. Innovazioni nella componentistica e nella progettazione del campo solare Sistemi di concentrazione di nuova concezione Pannelli riflettenti innovativi Sistemi di interconnessione innovativi Miglioramento automazione, sistemi di controllo processo e sicurezza Miglioramenti nel layout del campo solare Tecnologia a collettori parabolici lineari a sali fusi Semplificazione impiantistica Riduzione dimensioni accumulo Maggiore efficienza Turbogeneratori ORC (OrganicRankineCycle) per impianti solari termodinamici e ibridi di piccola media taglia (fino a 1 MW e ) Alta efficienza del ciclo termodinamico (fino al 25% con sorgenti termiche a 3 C) Capacità di adattarsi velocemente e facilmente a variazioni di carico Semplicità nelle procedure di avviamento Funzionamento a carico parziale fino al 1% della potenza nominale 1 Viale Monza, Milano

11 Mercato Globale La pipeline per il CSP a livello mondiale è stimata al 215 in 12 GW L'International Energy Agency prevede che il CSP contribuirà per il 28% alla generazione da fonti rinnovabili entro il 26. (Il più alto potenziale di crescita) Viale Monza, Milano GENARAL WORLD PERSPECTIVE SAUDI: 24GW ( ) source :KACARE.GOV USA: 15GW (213-22) source: SEIA -NREL ITALY: 6MW ( ) source: ANEST MOROCCO: 2GW ( ) source: MASEN TUNISIA: 5MW -(213-22) source: STEG CHINA: 3GW -(213-22) source: NDRC LATAM: 1GW (213-22) source: CEPAL UAE: 1GW (213-22) source: MASDAR INSTITUE KUWAIT: 1GW (213-22)-source: KISR INDIA: 2GW (213-22) source: JNNSM SOUTH AFRICA: 5MW (213-22) source: REFIT AUSTRALIA: 5MW (213-22) source: ASI 11

12 Il rapporto con PV e Wind Potenza Installata 25GW Wind power 1 vantaggio Dispacciabilità Base/Medium-load generation Parabolic Trough Molten Salt Trough/Tower 1GW 2GW Photovoltaics Solar Tower Concentrated solar power CSP 2 Vantaggio La pipeline per il CSP a livello mondiale è stimata al 215 in 12 GW Viale Monza, Milano Fresnel reflector Dish Stirling Maggiore Efficienza Riduzione dei Costi Innovazione Tecnologia Italiana Sali Fusi Minore costo di generazione (LCOE) Basso Impatto ambientale 12

13 Il rapporto con PV e Wind Comparison of LCOE-without Energy Storage (Wind vs. PV vs. CSP) Comparison of LCOE - With Energy Storage (PV w/battery vs. Wind w/battery vs. CSP w/thermal storage) 4 (Spain, LCOE, in c/kwh) 4 (Spain, LCOE, in c/kwh) Storage time;5-2 hours PV CSP PV Panel 1 PV 15 1 Wind = CSP 5 Wind Source: ESTELA project team A.T. Kearney analysis Life time Viale Monza, Milano Wind 2 years PV 25 years CSP 25 years 13

14 L evoluzione competitiva del termodinamico Valore del LCOE in funzione del DNI In termini di LCOE (costi di generazione/energia prodotta) il Solare Termodinamico tende a raggiungere prestazioni importanti attraverso impianti di scala tra i 15 ed i 3MWe e grazie soprattutto a tecnologie innovative come quella italiana dei Sali fusi quali fluido termovettore. Valore del LCOE al 22 (effetto combinato dimensione e Sali fusi) Breakdown della riduzione del LCOE al 225 Source: A.T. Kearney and ESTELA, 21. Viale Monza, Milano Source: A.T. Kearney and ESTELA,

15 Perché parlare di Solare Termodinamico in Italia Le isole maggiori, Sicilia e Sardegna, e le regioni del Sud come Calabria, Puglia, Basilicata fino al Lazio, sono le zone più interessanti per lo sviluppo del Solare Termodinamico. Esse sono altamente competitive per l alto livello di irraggiamento annuale e per le favorevoli condizioni geografiche e morfologiche. Parte del potenziale installabile grazie al nuovo decreto è già coperto da diversi progetti allo stato autorizzativo. Entro il 217 si stima il raggiungimento di 6MW di capacità installata in Italia da impianti CSP. 175 e 2KWh/mq/anno Irraggiamento compreso tra Il solare a concentrazione è una tecnologia sviluppata in Italia; Esiste una filiera produttiva italiana; Lo sviluppo del CSP beneficia le imprese italiane; IL CSP assicura positivi impatti sociali soprattutto dal punto di vista occupazionale. Viale Monza, Milano 15

16 Quanto costa un impianto CSP e quanto costerà in Italia La stima del costo di un impianto solare termodinamico, che per sua natura ha più elementi in comune ad un impianto termoelettrico tradizionale rispetto ad un impianto solare PV o Eolico, è funzione di un numero elevato di fattori ambientali, tecnici o progettuali. Alcuni dei parametri per la valutazione del costo per MWdiunimpianto: la potenza e le conseguenti economie di scala; la localizzazione (insolazione, orografia, etc); la dimensione dello storage, (capacity factor). ESEMPI Ipotesi: DNI 19KWh/mq/Anno - No costi Sviluppo GRANDI IMPIANTI DA 1 A 5MWe Impianto PT 5Mwe 8h Storage: 5,2Mio /MW (21) Breakdown CAPEX impianto standard (5MWe) con accumulo termico (8h) OPEX tipico Viale Monza, Milano Sources: Fichtner, 21 and Hinkley,

17 Impatto sociale di un impianto CSP Cost breakdown of CSP plant Reference : parabolic trough 5 MW, 7,5 hrsstorage La realizzazione di impianto da 5 MW con accumulo termico darebbe lavoro a circa 15 persone durante la fase di realizzazione dei componenti e di costruzione dell impianto (circa 2-3 anni). A questa cifra vanno aggiunti 5 posti di lavoro permanenti per la gestione e la manutenzione della centrale. E da notare circa il 65% dei nuovi posti di lavoro sarebbero localizzati nelle regioni dove saranno ubicati gli impianti a fronte di una occupazione pressoché nulla per le altre fonti rinnovabili, eccezion fatta per la geotermia e le biomasse. Job creation potential Over 15 job creation in reference plant mostly during construction Viale Monza, Milano 17

18 Occupazione Suolo e Consumo d acqua UTILIZZO RISORSE IDRICHE IPOTESI 5MWE ACCUMULO TERMICO (8H) Acqua Ciclo Termico Acqua ciclo termico: 5. m3/anno Acqua lavaggio campo solare: 11. m3/anno Acqua raffreddamento Acqua fluente ΔT=8 C (mare/fiumi): 7.3 m3/ora Torri evaporative: 42. m3/anno Raffreddamento a secco: m3/anno UTILIZZO SUOLO IPOTESI 5MWE Solo per Impianto a CSP Torre e Collett. Parab. considerato accumulo termico 8h Impianto a CSP Torre: 32 ha 6,4ha/MW) Impianto PV (tracking): 3 ha (6ha/MW) Impianto CSP Collett. Par.: 18 ha (3,6ha/MW) Impianto PV (No tracking): 16 ha (3,2ha/MW) Impianto Fresnel: 14 ha (2,8 ha/mw) 18 Viale Monza, Milano

19 Esempio Impianti standard 5MWe + 7,5h Storage Viale Monza, Milano 19

20 Esempio Impianti standard 5MWe + 7,5h Storage Potenza nominale: 5 Mwe Energia elettrica prodotta: 18-2GWh anno Superficie captante: 51. m2 Sup. captante specifica : 1,2 m2/kwe Area totale: 182 ha Occupazione specifica: 36,4 m2/kwe Fattore di utilizzo: 4/anno Storage 7.5H Viale Monza, Milano 2

21 Esempio impianti standard ORC 5 MWe + 1h Storage Potenza nominale: 5 MWe (ORC - Organic Rankine Cycle) Energia elettrica prodotta: 1-13 GWh/anno Superficie captante: 4,-5. m2 Sup. captante specifica : 1 m2/kwe Area totale: 12-2 ha Fattore di utilizzo: 2-25 h /anno Fluido termovettore: olio sintetico non nocivo Storage: 1 h (ad olio) Caldaia di integrazione ORC Sistema di accumulo termico Campo solare Viale Monza, Milano 21

22 Impianti microgenerazione: solar cooling Solar Cooling Il solar coolingconsente di produrre il freddoa partire dall energia solare. Sfruttando la concomitanza tra l elevata radiazione solare estiva ed il fabbisogno diraffrescamento degli edifici, questo sistema ha un notevole impatto sulla diminuzione dei consumi energetici,aumentando la sostenibilità ambientale degli edifici. Incentivi disponibili in Italia impianti aventi una superficie captante > 5 m2 (fino ad un massimo di 1. m2) Impianti con collettori solari termici a concentrazione 1 /m2 anno per 5 anni impianti aventi una superficie captante fino ai 5 m2 Impianti con collettori solari termici a concentrazione 221 /m2 anno per 2 anni 22 Viale Monza, Milano

23 Impianti microgenerazione: calore per processi industriali Produzione di calore industriale Grazie all abbondante insolazione presente sul territorio, in Italia e nell area mediterranea, numerosi processi industriali che richiedono energia termica possono essere realizzati integrando le tradizionali fonti energetiche con l energia solare. In settori in cui è richiesto calore a media temperatura, gli impianti di microgenerazionepossono essere sfruttati per produrre vapore industriale o riscaldare olio diatermico. Incentivi disponibili in Italia impianti aventi una superficie captante > 5 m2 (fino ad un massimo di 1. m2) Impianti con collettori solari termici a concentrazione 72 /m2 anno per 5 anni impianti aventi una superficie captante fino ai 5 m2 Impianti con collettori solari termici a concentrazione 36 /m2 anno per 2 anni 23 Viale Monza, Milano

24 Il meccanismo di incentivazione in Conto Energia In data 1 luglio 212 è stato pubblicato in Gazzetta Ufficiale il Decreto Ministeriale relativo all incentivazione per la produzione di energia elettrica da impianti a fonti rinnovabili diverse dal fotovoltaico. Il solare termodinamico è regolato all Art. 28 del suddetto decreto. Gli incentivi previsti hanno avuto inizio da gennaio 213. L incentivazione verrà erogata per un massimo di 25 anni. Tariffe Incentivanti impianti aventi una superficie captante > 2.5 m2 Impianti con frazione solare maggiore 85%,32 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta Impianti con frazione solare tra 5% e 85%,3 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta Impianti con frazione solare minore del 5%,27 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta impianti aventi una superficie captante fino ai 2.5 m2 Impianti con frazione solare maggiore 85%,36 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta Impianti con frazione solare tra 5% e 85%,32 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta Impianti con frazione solare minore del 5%,3 /kwh + vendita dell energia elettrica prodotta Per gli impianti entrati in esercizio nel periodo intercorrente tra il 1 gennaio 216 e il 31 dicembre 216 le tariffe, relative all anno 215, sono decurtate del 5%. Per gli impianti entrati in esercizio nel periodo intercorrente tra il 1 gennaio 217 e il 31 dicembre 217 le medesime tariffe del 215 sono decurtate di un ulteriore 5% Per gli anni successivi al 217 continueranno ad applicarsi le tariffe fissate dal D.M. 6 luglio 212 applicate agli impianti che entrano in esercizio nell'anno Viale Monza, Milano

25 Impianti in Italia ,5 5 Operation Totale 5MW Development Totale 272,5MW Construction Totale 1MW Viale Monza, Milano,5 25

26 I principali progetti in Italia Produzione energia elettrica: 9. MWh/a Area occupata dall impianto: 8ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari ( 3,5 m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 7,5 ore) OPERATION Sicilia Priolo Gargallo SR Viale Monza, Milano Fonte: ENEL 26

27 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 3 MWe Produzione energia elettrica: 13. MWh/a Area occupata dall impianto: 22 ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari ( 468. m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 14 ore) DEVELOPMENT Sardegna Cossoine Giave -SS Viale Monza, Milano Fonte: ENERGOGREEN 27

28 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 5 MWe produzione energia elettrica: 215. MWh/a Area occupata dall impianto: 24 ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari ( 78. m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 14 ore) DEVELOPMENT Sardegna Villasor -CA Viale Monza, Milano Fonte: ENERGOGREEN 28

29 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 5 MWe Produzione energia elettrica: 188. MWh/a Area occupata dall impianto: 2 ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari ( 68. m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 1 ore) DEVELOPMENT Sardegna Gonnosfanadiga Guspini VS Fonte: ENERGOGREEN Viale Monza, Milano 29

30 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 1 MWe Area occupata dall impianto: 3 ettari Campo Solare: Collettori Fresnel (5 Stinghe: 243x17 CAD) Fluido termovettore: Olio Diatermico T operativa: 3 C Accumulo: Olio Diatermico( 1 ora) Riscaldamento ausiliario: Biomasse DEVELOPMENT Sardegna Guspini VS Viale Monza, Milano Fonte: FERA 3

31 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 5 MWe Produzione energia elettrica: 195. MWh/a Area occupata dall impianto: 235 ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari ( m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 1 ore) DEVELOPMENT Sardegna Bonorva SS Viale Monza, Milano Fonte: ENERGOGREEN 31

32 I principali progetti in Italia Progetto InSun 1 : calore solare per produrre laterizi Produzione energia termica : 1,3 MW (2 ton vapore/ora) Area occupata dall impianto:,5 ettari Campo Solare: Collettori lineari Fresnel ( 2,64 m2 di sup. riflettente) Fluido termovettore: Olio diatermico e vapore OPERATION Emilia Romagna Gambettola (FC) Viale Monza, Milano Fonte: Soltigua 1 co-finanziato dal VII Programma Quadro UE per la ricerca 32

33 I principali progetti in Italia Potenza: 12 MWe Superficie occupata: 5 ha Superficie captante: m2 E.E. prodotta: ca. 39 GWh/anno Connessione in AT alla linea 15 kvlicata Gela DEVELOPMENT Sicilia Gela Viale Monza, Milano Fonte: REPOWER - REFLEXSOLARE 33

34 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 5 MWe Produzione energia elettrica: 19. MWh/a netta vendibile Area occupata dall impianto: 2 ettari Campo Solare: Collettori parabolici lineari Fluido termovettore: Olio Diatermico Accumulo: Miscela Sali Fusi ( 1 ore) DEVELOPMENT Basilicata Banzi (PZ) Viale Monza, Milano Fonte: TECNOSOLAR ITALIA 34

35 I principali progetti in Italia Potenza lorda installata: 25 Mwe Produzione netta solare: > 7 GWh/anno Vita utile impianto: 25 anni DEVELOPMENT Sicilia Catania Viale Monza, Milano Fonte: ENEL GREEN POWER 35

36 I principali progetti in Italia Potenza elettrica: 2 MWe produzione energia elettrica: 1. MWh/a Area occupata dall impianto: 137 ettari Campo Solare: eliostati + torre ( 2 m) Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi Accumulo: Miscela Sali Fusi Riscaldamento ausiliario: biomassa DEVELOPMENT Sardegna Vallermosa -CA Viale Monza, Milano Esempio Impianto Torre GEMASOLAR 36

37 Contatti ANEST Associazione Nazionale Energia Solare Termodinamica -Associazione senza scopo di lucro- Presidente Gianluigi Angelantoni Vice Presidente Cesare Fera Segretario Generale Paolo Pasini Assistente Segreteria Generale Micol Lusetti Sede operativa: Viale Monza, Milano Sede legale: Via Antonio da Recanate, Milano Tel.: Fax: Viale Monza, Milano 37

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