STRUMENTI FINANZIARI PER LA VALUTAZIONE

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTÀ DI INGEGNERIA Dipartimento di Ingegneria Elettrica TESI DI LAUREA IN INGEGNERIA GESTIONALE STRUMENTI FINANZIARI PER LA VALUTAZIONE DEGLI INVESTIMENTI NEL SETTORE DELLE RES Relatore Ch.mo Prof. Ing. De Martinis Umberto Candidato Oricchio Francesco Matr. 349/838 Correlatore Ing. Lucia Felice Anno Accademico

2 Gloria Fluxa Est

3 RINGRAZIAMENTI RINGRAZIAMENTI Il conseguimento di un obiettivo, per quanto personale possa essere, è caratterizzato dal coinvolgimento di più persone, e i ringraziamenti in questi casi sono doverosi. Desidero, innanzitutto, ringraziare il Prof. De Martinis per l opportunità concessami di lavorare a un argomento di grande attualità e prospettiva, e l intero staff della GEA Energy: l Ing. Lucia, punto di riferimento e modello da emulare, l Ing. Sarnicola, il Geom. Sciacca e la Dott.ssa Oricchio, per la possibilità offertami di collaborare con un azienda competente e affidabile. Ringrazio la mia famiglia, mio padre, mia madre e mio fratello per il sostentamento economico e morale, possa essere io motivo di vanto ed orgoglio per voi. Ringrazio i miei nonni per l affetto che in questi anni non mi hanno fatto mai mancare, i statt accort ogni volta che partivo sono numerosi quanto i sassi nel mare. Ringrazio Raffaele, fratello più che amico, una persona speciale che ha rivoluzionato più di tutti il modo d essere. Ringrazio Ida, amica straordinaria che col sostegno reciproco e con la fiducia sempre mostratami ha contribuito in maniera significativa alla mia laurea.

4 RINGRAZIAMENTI Ringrazio Francesca, per avermi supportato e sopportato in questi ultimi due anni, probabilmente i più duri. Ringrazio Antonello, compagno fedele di folli avventure e spero eterno amico. Ringrazio Alessandro, gobbo, ma persona splendida con la quale passare serate piene d ansia e stress. Ringrazio Maria Carmela e Stefania, sorelle acquisite, da sempre personali confidenti. Ringrazio Stefano, fratello maggiore, persona cui ispirarsi per valori e intraprendenza. Ringrazio Giovanni e Antonio, coinquilini grazie ai quali, condividendo piccoli momenti di vita quotidiana, sono maturato e cresciuto. Ringrazio Ilario e Felice, compagni di gruppo di studio brillanti e capaci. Ringrazio Pellegrino e Vittorio, ragazzi meravigliosi, compagni ideali ma pessimi giocatori di calcio. Ringrazio Peppe, compagno di corsi e la persona più simpatica che io abbia mai conosciuto. Ringrazio Diego, compagno di studio dei primi anni, che è riuscito a trasmettermi, almeno in parte, l importanza della dedizione e dell impegno. Ringrazio Tommasino, amico di sempre, e Luigi, con i quali ho iniziato questo mio percorso. Ringrazio, infine, gli amici di S.Barbara: Matilde, Pierpaolo, Simona Giuseppe, Lucio, Daniele, Emiliano, Anselmo, Tommaso, Aniello, Lillo, Valerio, Massimo grazie a voi, ogni qualvolta tornavo a casa, riuscivo a lasciare i miei problemi a Napoli.

5 INDICE INDICE INTRODUZIONE Capitolo LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA INTRODUZIONE DEFINIZIONE, CARATTERISTICHE GENERALI E CLASSIFICAZIONEDELLE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE TIPOLOGIE DI IMPIANTI FER Energia Geotermica Principali Impieghi Produzione di Energia Elettrica da fonte Geotermica Energia Idroelettrica Caratteristiche Impiantistiche Energia Marina Energia delle correnti marine Energia a gradiente salino Energia mareomotrice Energia del moto ondoso Energia talassotermica Energia Solare Impianti Fotovoltaici Impianto Solare Termodinamico Energia Eolica Impianto Eolico Energia da Biomasse Impianti a Biomassa Bio-Digestione Anerobica... 33

6 INDICE 1.4 MERCATO DELL ENERGIE RINNOVABILI Quadro Nazionale Scenari Futuri Capitolo NORMATIVA ITALIANA PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTICA DA FER QUADRO GENERALE ITER AUTORIZZATIVI La Comunicazione al Comune La Procedura Abilitativa Semplificata (P.A.S.) L Autorizzazione Unica CONNESSIONE ALLA RETE TICA Il corrispettivo per la richiesta di connessione Il preventivo per la connessione Il corrispettivo per la connessione Tempi di realizzazione della connessione Informazione completamento dei lavori MISURA DELL ELETTRICITA Trattamento delle misure dell energia elettrica immessa Misura dell energia elettrica prodotta TRASMISSIONE E DISTRIBUZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA Contratto per il servizio di trasmissione e di distribuzione dell energia elettrica Corrispettivi per il servizio di trasmissione e di distribuzione dell energia elettrica DISPACCIAMENTO DELL ENERGIA ELETTRICA MODALITA DI CESSIONE DELL ENERGIA ELETTRICA Ritiro Dedicato Regolazione Economica Scambio sul Posto Quantificazione del contributo di scambio sul posto Capitolo REDDITIVITÀ DEGLI INVESTIMENTI NELLE FONTI RINNOVABILI PROFITTI DERIVANTI DA UN IMPIANTO FER... 70

7 INDICE 3.2 COSTO DELL ENERGIA ELETTRICA Composizione del prezzo finale dell energia elettrica Costi di Approvvigionamento Costi di Rete e di Misura Oneri di Sistema Imposte Costi finali dell energia elettrica per utenze domestiche Costi finali dell energia elettrica per utenze non domestiche VENDITA DELL ENERGIA ELETTRICA Ritiro dedicato Cessione al Libero Mercato Contratti Bilaterali Borsa Elettrica INCENTIVI ALLE FONTI RINNOVABILI Certificati Verdi Taglia Modalità Di Calcolo Periodo di riconoscimento e periodo di validità Prezzo Tariffa Omnicomprensiva Conto Energia Quarto Conto Energia Impianti fotovoltaici convenzionali Premi agli impianti convenzionali Impianti fotovoltaici integrati con caratteristiche innovative COSTI DI GENERAZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA DA IAFR Capitolo ASPETTI FINANZIARI DEGLI INVESTIMENTI NELLE FONTI RINNOVABILI INTRODUZIONE STRUMENTI DI FINANZIAMENTO INVESTIMENTI NEGLI IAFR Prestiti Bancari dedicati alle Fonti Rinnovabili Decreto Rinnovabili Leasing

8 INDICE Project Financing Il Project Financing nell energie rinnovabili Private Equity e Venture Capital Private Equity e Venture Capital nel settore delle rinnovabili STRUMENTI PER L ANALISI ECONOMICA DEGLI INVESTIMENTI Analisi delcash-flow Metodo Diretto Metodo Indiretto I principali indici per la valutazione economica degli investimenti Valore Attuale Netto Tasso Interno di Rendimento (TIR) Pay Back Period Cover Ratios Debt Service Cover Ratio (DSCR) Loan Life Cover Ratio (LLCR) Capitolo LA DUE DILIGENCE E LA GESTIONE DEL RISCHIO NELLE FONTI RINNOVABILI DEFINIZIONE LA DUE DILIGENCE NEGLI INVESTIMENTI RINNOVABILI La Due Diligence Tecnica Analisi della tecnologia proposta Analisi del processo di produzione dell energia Analisi dei materiali Analisi dei fornitori Analisi della gestione dell impianto Verifica degli aspetti economici La Due Diligence Legale La Due DiligenceAssicurativa LA GESTIONE DEL RISCHIO Tipologie di rischio negli investimenti rinnovabili I rischi della fase di progettazione e costruzione Rischio di pianificazione delle attività

9 INDICE Rischio tecnologico Rischio di costruzione o di completamento I rischi industriali della fase operativa Rischio di domanda (o rischio di mercato) Rischio di approvvigionamento Rischio operativo (o di performance) Rischio di mancata erogazione degli incentivi I rischi comuni alla fase di costruzione e alla fase operativa Rischio ambientale Rischio di inflazione Rischio amministrativo Rischio politico Rischio paese Rischio legale Rischio di credito Rischio di tasso di interesse Rischio di cambio Risk Analysis nelle fonti rinnovabili SWOT Analysis Analisi di sensitività basata sul metodo Montecarlo Risk Management: coperture e garanzie I contratti negli investimenti rinnovabili Coperture e garanzie La Matrice dei Rischi Capitolo CASE STUDY: VALUTAZIONE IMPIANTO FOTOVOLTAICO DA 1 MW SU TETTO L APPROCCIO L IMPIANTO Disponibilità Solare Dimensionamento dell impianto Schema Elettrico e Protezioni Moduli e Inverter Struttura di Supporto Cabina di Generazione, Trasformazione, Misura e Consegna Caratteristiche dei locali

10 INDICE Fornitori e installatori Assicurazioni Assicurazione per rischi in fase realizzativa Assicurazione per rischi durante l esercizio dell impianto Pianificazione delle attività Costi d investimento Conto economico LA VALUTAZIONE DELL INVESTIMENTO La Due Diligence dell investimento Due Diligence Tecnico-Economica Due Diligence Legale Due Diligence Assicurativa L Analisi del Rischio Identificazione dei Rischi Analisi di Sensitività Mitigazione e Matrice dei Rischi CONCLUSIONI Appendice CONTO ECONOMICO DELL IMPIANTO DEL CASE STUDY BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA

11 INTRODUZIONE INTRODUZIONE Il seguente elaborato è frutto del lavoro svolto durante un periodo di tirocinio di tre mesi presso la Gea Energy s.r.l di Vallo Della Lucania (SA), una società d ingegneria operante nel settore delle energie rinnovabili. Durante la permanenza in azienda lavorando alla redazione di studi di fattibilità economica di alcuni impianti fotovoltaici destinati a vari istituti bancari allo scopo di ottenere dei finanziamenti per la loro realizzazione, ci si è accorti della criticità di prevedere quali siano, per i soggetti finanziatori, gli aspetti cruciali per una buona riuscita di un progetto e il conseguente rilascio del credito per la messa in opera. Quello che quindi si è cercato di eseguire è uno studio integrato della valutazione degli investimenti in impianti rinnovabili per la produzione di energia elettrica, un studio che rispondesse alle esigenze di chi promuove i progetti ma che allo stesso tempo fornisse un analisi chiara di un iter valutativo nell ambito delle rinnovabili. Negli ultimi anni, vista anche la crisi economica e il rischio di credit crunch, il settore delle rinnovabili è stato uno dei pochi a fornire segnali anticiclici, confermando, attraverso dati reali, quelli che negli anni addietro erano solo delle buone aspettative di crescita. Naturalmente, crescendo gli investimenti, e di conseguenza i finanziamenti alle energie pulite, cresce anche la possibilità di incorrere in progetti non redditizi, e quindi la necessità di elaborare meccanismi di valutazione che non tralascino alcun particolare. Da un altro lato è chiara l esigenza da parte di chi intende realizzare l investimento di minimizzare i tempi di realizzazione dell impianto, giungendo al conseguimento del prestito in 11

12 INTRODUZIONE maniera quanto più efficiente ed efficace possibile, e prevedendo, quindi, quelli che sono gli inconvenienti che possono manifestarsi e le richieste che i finanziatori possono avanzare. Al fine di giungere ad un indagine esaustiva di un meccanismo di valutazione economico-finanziaria, che in gergo tecnico è nota come Due Diligence, sono stati esaminati tutti gli aspetti che concorrono alla buona riuscita di un investimento nel settore delle rinnovabili. L elaborato parte da una descrizione delle fonti che, a norma di legge, sono definite rinnovabili, fornendo dei cenni sulle tecnologie alla base dei vari meccanismi di conversione dell energia ed elencando la componentistica costituente i vari impianti FER. È altresì riportato un breve studio del mercato, fotografando quello che è lo stato del mercato delle rinnovabili e tentando di effettuare delle previsioni sugli scenari futuri. Si passa poi all analisi dell ambiente in cui ci si muove, in particolare riferendosi a quello normativo. Aspetto fondamentale per la realizzazione di un progetto, soprattutto nel settore delle rinnovabili per la produzione di energia elettrica, in cui i vari legislatori dei vari Paesi hanno proliferato regolamenti e norme, ma anche incentivi e agevolazione da sfruttare in maniera opportuna. Vengono così descritti: gli iter autorizzativi necessari alla costruzione agli impianti e alla connessione alla rete elettrica, la gestione dell energia elettrica (in termini di misura, trasmissione, distribuzione e dispacciamento), e le agevolazioni previste per il prelievo dell energia prodotta. Il passo successivo è relativo alla redditività di un progetto in energie rinnovabili, esaminando, quindi, le motivazioni che spingono gli investitori a credere nell idea progettuale. L analisi è incentrata sulle voci di ricavo che un impianto per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili è in grado di generare, ossia: 12

13 INTRODUZIONE - Risparmio di energia elettrica, eseguendo una ricerca di mercato sul prezzo dell elettricità, sia per utenze domestiche che per quelle non domestiche; - Vendita dell energia prodotta, riportando le tipologie di cessione dell energia e le rispettive possibilità di guadagno, approfondendo anche struttura e andamento della borsa elettrica; - Incentivi statali, descrivendo anche in questo caso i meccanismi previsti dalla normativa italiana (Certificati Verdi, Tariffa Omnicomprensiva e Conto Energia) e i rispettivi margini di guadagno; Il quarto capitolo si occupa delle tipologie di finanziamento comuni alle fonti rinnovabili e degli strumenti alla valutazione degli investimenti. Per le prime vengono descritte: la modalità di scelta del meccanismo di finanziamento più idoneo, la loro struttura e i relativi vantaggi e svantaggi. Per i secondi, invece, sono elencati e delineati i vari indici, sia economici sia finanziari, che consentono di verificare in maniera sintetica la solidità e la sostenibilità dell investimento. Il capitolo cinque è il cuore dell elaborato, e rappresenta l oggetto principale dello studio svolto. In esso sono contenuti la definizione di Due Diligence, le motivazioni che spingono il finanziatore a svolgere un operazione del genere e la descrizione delle fasi che la compongono. È, inoltre, evidenziata le necessità di completare un valutazione di un investimento, affiancando alla Due Diligence delle fasi per la gestione del rischio, in termini di identificazione, analisi e allocazione. Infine, lo studio è completato con un applicazione reale delle fasi di valutazione relative ad impianto fotovoltaico, approfondendo, oltre all operazioni di Due Diligence e di gestione del rischio, quelle preliminari di progettazione e pianificazione svolte dal promotore, che saranno poi la base per quelle svolte dal finanziatore. 13

14 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA Capitolo 1 LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA 1.1 INTRODUZIONE È ormai consolidata l idea che, in un futuro non molto lontano, visti i problemi legati alla disponibilità delle fonti tradizionali e al loro impatto ambientale, le fonti rinnovabili avranno un ruolo primario nel soddisfacimento del fabbisogno energetico mondiale. Il presente già mostra un affermarsi, almeno dal punto di vista integrativo, degli impianti FER, sebbene, sia dal punto di vista tecnologico sia da quello economico, non risultino ancora competitivi con quelli alimentati da combustibili fossili. Com è noto, a spingere il trend positivo dell apporto delle rinnovabili alla produzione di energia, soprattutto elettrica, sono state le manovre adottate dai diversi Stati, prevedendo differenti tipologie d incentivazioni per le varie fonti non fossili. Basti pensare al successo avuto dai meccanismi Feed-in Tariff, che in Italia ha trovato applicazione per il fotovoltaico nel Conto Energia. Altro fattore rilevante per il successo delle rinnovabili è stato il repentino aumento della bolletta energetica, che solo negli ultimi 12 mesi (novembre 2010 novembre 2011) in Italia ha visto un incremento del 26,5% (fonte Confartigianato), dovuto principalmente al rialzo del barile di petrolio, stabilmente al disopra dei 100 $US/barile nel La combinazione di questi due fattori, unita alla sempre più crescente sensibilità riguardo al problema energetico, ha portato sia grandi investitori 14

15 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA sia semplici famiglie a credere nelle fonti rinnovabili, sviluppando un mercato che potenzialmente potrebbe diventare un motore per l economia di molti Paesi. 1.2 DEFINIZIONE, CARATTERISTICHE GENERALI E CLASSIFICAZIONEDELLE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Sono considerate dunque, secondo la normativa italiana di riferimento, Fonti di Energia Rinnovabile (FER): «... il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici.»; mentre quelle "non rinnovabili", sia per avere lunghi periodi di formazione di molto superiori a quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale),sia per essere presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare l'isotopo 235 dell'uranio, l'elemento attualmente più utilizzato per produrre energia nucleare), sono da ritenersi limitate nel futuro. Il flusso delle energie rinnovabili è dovuto alla radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre, la cui entità in un anno pari a TW è fino a volte superiore all attuale consumo energetico mondiale. Se si guarda al ciclo annuale, quasi la metà di tale energia è trasformata in calore sulla superficie terrestre e negli oceani e viene riemessa come radiazione infrarossa. Gran parte del restante flusso alimenta il complesso ciclo idrologico ( TW); i gradienti termici dell atmosfera producono poi i venti (circa il 3% dell energia solare, 370 TW) e che dissipano 15

16 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA un energia pari a 40 volte il consumo energetico mondiale. Infine una percentuale ancora più piccola è assorbita dai processi di fotosintesi ed è pari a 80 TW, 9 volte il consumo energetico mondiale. L energia solare è quindi la sorgente da cui hanno origine quasi tutte le fonti energetiche, sia convenzionali che rinnovabili. Solo la geotermica, la gravitazionale e la nucleare sono da questa indipendenti. Se la definizione in senso stretto di "energia rinnovabile" è quella sopra enunciata, spesso vengono usate come sinonimi anche le locuzioni "energia sostenibile" e "fonti alternative di energia". Esistono tuttavia delle sottili differenze: Energia sostenibile è una modalità di produzione ed uso dell'energia che permette uno sviluppo sostenibile: ricomprende dunque anche l'aspetto dell'efficienza degli usi energetici. Fonti alternative di energia sono invece tutte quelle diverse dagli idrocarburi cioè non fossili. Alla luce di ciò, è chiaro che non esiste una definizione univoca dell'insieme delle fonti rinnovabili, esistendo in diversi ambiti diverse opinioni sull'inclusione o meno di una o più fonti nel gruppo delle "rinnovabili". Attenendosi alla definizione della normativa italiana, per la produzione di energia elettrica, rientrerebbero in questo campo: Energia geotermica Energia idroelettrica Energia marina - Energia delle correnti marine - Energia a gradiente salino(osmotica) - Energia mareomotrice (o delle maree) - Energia del moto ondoso - Energia talassotermica (OTEC) 16

17 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA Energia solare - Solare fotovoltaico - Solare termodinamico Energia eolica Energia da biomasse (o Agroenergie) - Centrali Termoelettriche alimentate da Biomasse - Bio-Digestione Anaerobica Una distinzione che spesso viene fatta in tale ambito è quella tra fonti rinnovabili "classiche" (essenzialmente idroelettrico e geotermia) e fonti rinnovabili "nuove" (anche dette "NFER"), tra cui vengono generalmente incluse l'energia solare, eolica e da biomassa. Nell'ambito della produzione di energia elettrica, le fonti rinnovabili vengono inoltre classificate in "fonti programmabili" e "fonti non programmabili', a seconda che possano essere programmate in base alla richiesta di energia oppure no. Secondo la definizione del Gestore Servizi Elettrici (GSE), nel primo gruppo rientrano "impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano combustibili fossili, combustibili di processo o residui", mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano "impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici, geotermici, fotovoltaici, biogas". Talvolta, in alcuni ambiti, anche risparmio energetico ed efficienza energetica sono considerate -per estensione - "fonti rinnovabili", sebbene a rigore tali tematiche facciano parte dell'utilizzo razionale dell'energia, e non della loro produzione. Taluni, ancora, considerano questi due aspetti, legati all'uso piuttosto che alla produzione, all'interno della categoria dell'energia sostenibile. La tematica si intreccia anche con il problema del riscaldamento globale e delle emissioni di CO 2 : una definizione parallela di energie rinnovabili riguarda quindi anche il fatto che esse non contribuiscano all'aumento dell'effetto serra (pur fra difficoltà di effettiva verifica delle emissioni 17

18 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA effettive e reali di tutta la filiera energetica/produttiva), sebbene anche in questo caso sia più rigoroso parlare di energia sostenibile, essendo l'accento posto sugli effetti ambientali della produzione di energia, piuttosto che sulle fonti da cui viene ottenuta. 1.3 TIPOLOGIE DI IMPIANTI FER In seguito vengono descritti i vari impianti per la produzione di energia elettrica che si riferiscono alle fonti di energia rinnovabile riportate nel paragrafo 1.2. Per ciascuno sono riportati il principio fisico alla base della tecnologia e una descrizione tecnico-impiantistica generale Energia Geotermica Per energia geotermica si intende generalmente la parte di calore terrestre potenzialmente estraibile dal sottosuolo e quindi sfruttabile per le attività umane. L'origine di questo calore è in relazione alla natura interna del nostro pianeta e ai processi fisici che in esso hanno luogo. Tale calore è presente in quantità enorme e praticamente inesauribile, infatti la sua produzione all'interno della Terra è assicurata dal decadimento di isotopi radioattivi presenti soprattutto nel mantello(quelli più importanti sono il torio 232, l'uranio 238, e 235 e il potassio 40; un grammo di uranio 235 produce 4,34 calorie all'anno). Un sistema geotermico può essere definito schematicamente come "un sistema acqueo convettivo, che, in uno spazio confinato della parte superiore della crosta terrestre, trasporta il calore da una sorgente termica al luogo, generalmente la superficie, dove il calore stesso è assorbito (disperso o utilizzato)". Un sistema geotermico è formato da tre elementi: 18

19 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA 1. la sorgente di calore; 2. il serbatoio; 3. il fluido (mezzo che trasporta il calore); La sorgente di calore può essere un intrusione magmatica a temperatura molto alta ( 600 C), che si è posizionata a profondità relativamente piccola (5-10 km), oppure, come in certi sistemi a bassa temperatura, il normale calore della Terra. Il serbatoio è un complesso di rocce calde permeabili, nel quale i fluidi possono circolare assorbendo il calore. Il fluido geotermico, per la maggior parte, è acqua meteorica in fase liquida o vapore, in dipendenza dalla sua temperatura e pressione. Principali Impieghi Attualmente le risorse geotermiche sono estesamente sfruttate per produrre elettricità e per usi diretti del calore (applicazioni non-elettriche). Diversamente da altre forme di energia rinnovabile, come solare ed eolica, sono indipendenti dalle stagioni e dalle condizioni climatiche, e metereologiche e costituiscono una sorgente energetica continua. La produzione di elettricità è la forma di utilizzazione principale e più importante delle risorse geotermiche ad alta temperatura (>150 C). Le risorse a temperatura medio-bassa (<150 C) sono adatte, oltre che alla generazione di elettricità con impianti a ciclo binario, ad una molteplicità di usi diretti del calore, che vanno dal riscaldamento di ambienti, alla refrigerazione, agli usi agricoli, all'acquacoltura, all'impiego nei processi industriali a caldo. Produzione di Energia Elettrica da fonte Geotermica L'energia elettrica è prodotta in impianti convenzionali o a ciclo binario, secondo le caratteristiche delle risorse geotermiche disponibili. Gli impianti convenzionali richiedono fluidi geotermici con una temperatura di almeno150 C e sono disponibili nel tipo a contropressione 19

20 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA (con scarico diretto nell'atmosfera) e a condensazione. Gli impianti a contropressione sono i più semplici e meno costosi. Il vapore, proveniente direttamente dai pozzi (o da un separatore, se i pozzi producono una miscela di acqua e vapore) passa attraverso la turbina, espandendosi, ed è poi scaricato nell'atmosfera (Fig.1.1). Con questo tipo d impianto il consumo di vapore è kg per kwh prodotto. Gli impianti a contropressione sono generalmente di piccole dimensioni (2,5-5 MWe). Figura 1.1 Impianto Geotermico a Contropressione per la produzione di Energia Elettrica Le unità a condensazione (Fig.1.2) sono più complesse di quelle a contropressione e richiedono più impiantistica ausiliaria (condensatori, torri di raffreddamento). Il consumo specifico delle unità a condensazione è, tuttavia, circa la metà di quelle a contropressione (6-10 kilogrammi di vapore per kilowattora prodotto). Attualmente sono molto diffusi impianti a condensazione della potenza di MWe, ma recentemente sono state costruite ed installate anche unità da 110 MWe. Figura 1.2 Impianto Geotermico a Condensazione per la produzione di Energia Elettrica 20

21 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA La tecnologia dei cicli binari ha reso possibile produrre elettricità sfruttando fluidi geotermici a temperatura medio-bassa ed acque calde di scarico emesse dai separatori nei campi geotermici ad acqua dominante. Gli impianti binari utilizzano un fluido secondario di lavoro, di solito un fluido organico, come n-pentano, che ha un basso punto di ebollizione ed un'elevata pressione di vapore a bassa temperatura rispetto al vapore acqueo. Il fluido secondario lavora in un ciclo Rankine convenzionale (Fig.1.3). Gli impianti binari sono di solito costruiti in unità modulari di potenza compresa tra poche centinaia di kilowatt e alcuni megawatt. Queste unità possono essere collegate l'una con l'altra in modo da formare impianti della potenza di qualche diecina di megawatt. Figura 1.3Impianto Geotermico a Ciclo Binario per la produzione di Energia Elettrica Energia Idroelettrica Per energia idroelettrica si intende l energia potenziale e cinetica posseduta dall acqua, che è possibile convertire in energia elettrica tramite apposite turbine. L'energia idroelettrica è stata la prima fonte rinnovabile ad essere utilizzata su larga scala, ed attualmente il suo contributo alla produzione mondiale di energia elettrica è circa del 18%. 21

22 Capitolo 1 - LE ENERGIE RINNOVABILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA L'energia del sole fa evaporare l'acqua dagli oceani ed il vapore, sotto forma di pioggia o neve, cade sulla terraferma acquistando energia potenziale. Durante il percorso dalla fonte (montagna) alla foce (dei fiumi) l acqua converte parte della sua energia potenziale in energia cinetica. Sfruttando i dislivelli (artificiali e/o naturali) e la velocità delle masse d acqua è possibile ottenere energia elettrica. Caratteristiche Impiantistiche Un impianto idroelettrico è costituito da opere civili ed idrauliche (diga o traversa di sbarramento, sistema di presa, vasca di carico, opere di convogliamento e di restituzione, condotte forzate, edificio della centrale) e da macchinari elettromeccanici (turbine idrauliche, generatori, quadri elettrici, sistemi di comando). Lo schema impiantistico generale di un impianto idroelettrico (Fig.1.4) comprende: un opera di sbarramento dell alveo del corso d acqua a monte dell impianto, costituita da una traversa o una diga, che può determinare un volume d invaso in alveo tale da consentire o meno l accumulo delle portate naturali; solitamente l opera di presa è dotata di una o più paratoie di scarico per la pulizia del bacino contro il suo interrimento; una o più paratoie di presa, che posso essere seguite da una vasca di calma per la sedimentazione della sabbia trasportata dalla corrente; un canale di derivazione, che può essere in tutto o in parte in galleria; una vasca di carico, solitamente dotata di organi di scarico; una o più condotte forzate che convogliano l acqua alle turbine idrauliche; un impianto di produzione dell energia elettrica, in cui sono installate uno o più gruppi turbina-generatore; 22

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