Valutazione delle fonti e dei vettori energetici integrati fossili e rinnovabili

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1 26 Maggio 2016 WEBINAR Liquigas - Il GNL e l'efficienza energetica per la sostenibilità Valutazione delle fonti e dei vettori energetici integrati fossili e rinnovabili Ing. Marco Rossi Mob.: Fisso: Etanomics Italia S.r.l. Piazzale Biancamano, 8 I Milano Iscrizione all Ordine degli Ingegneri della Provincia di Milano n : A24239 EGE Secondo UNI CEI e DL 102/2014 Certificato: 0015-SI-EGE-2015

2 Valutazione delle fonti e dei vettori energetici integrati fossili e rinnovabili Vettori energetici e sistemi di conversione On-grid: Gas naturale, energia elettrica e loro sistemi di conversione Off-grid: Energia primaria da fonti fossili e rinnovabili e loro sistemi di conversione Analisi e struttura dei costi per produzione di energia secondaria sotto forma di energia termica Case history

3 Sistemi On-grid - Energia primaria da fonti fossili Gas Naturale Potere calorifico inferiore normato (AEEG 9/11 Tabella 1) pari a: 8250 kcal/sm3 pari a 9,59 kwh/sm3 Possibilità di accedere ai benefici derivanti da meccanismi incentivanti per l efficienza: detrazioni e TEE, CAR Sensibilità alle variazione del prezzo del barile di petrolio

4 Sistemi On-grid - Energia primaria da fonti fossili Gas Naturale - dispositivi Dispositivi di conversione efficienti e tecnologie mature Possibilità di generazione a bassa temperatura Possibilità di generazione combinata Emissioni controllabili attraverso l utilizzo di dispositivi di qualità

5 Sistemi On-grid Energia elettrica 1 TEP di energia primaria = 0,187 MWh elettrico [EEN 3/08] Rendimento medio delle centrali in Italia 46% SEU e RIU Tariffa D1 per le pompe di calore Oneri di sistema Potenziale instabilità di rete causata dal proliferare di generazione distribuita

6 Sistemi On-grid Energia elettrica T mandata La pompa di calore Utilizzo di sorgenti «gratuite» di energia termica presenti in natura Possibilità di utilizzo come sorgenti fredde o calde di cicli termodinamici Estremamente ampia possibilità di soluzioni tecnologiche condensate ad aria e ad acqua Variabilità COP: sistemi ibridi Incentivazioni e tariffe agevolate

7 Sistemi Off-grid Ripartizione regionale dei comuni italiani non metanizzati Il 18,5% dei comuni italiani non è metanizzato Il 6% degli abitanti vive in comuni non metanizzati Nel settore industriale il 30,8% del calore è prodotto da prodotti petroliferi diversi dal gas naturale (fonte GSE Dicembre 2015) Anche nei comuni metanizzati non tutte le aree sono raggiunte dalla rete del GN (in particolare le aree periferiche dove vi sono la maggior parte delle industrie) Elaborazione GSE su dati MISE Dicembre 2015

8 Sistemi Off-grid - Energia primaria da fonti fossili Gasolio, BTZ Gasolio, BTZ: attenzione al rispetto dei limiti di emissioni inquinanti BTZ: molto copetitivo ma attenzione ai costi aggiuntivi per addititivi e scaldiglie BTZ: elevato decadimento dei rendimenti di conversione, impossibilità di lavorare a basse T Sensibilità all andamento del prezzo del petrolio

9 Sistemi Off-grid - Energia primaria da fonti fossili GPL, GNL GPL: ampissima capillarizzazione sul territorio GNL: ottima soluzione per realtà energivore industriali e i teleriscaldamenti; prezzo non variabile con l andamento del barile di petrolio; ottimi rendimenti di conversione e basse emissioni Possibilità di produzione combinata di energia termica ed elettrica

10 Sistemi Off-grid - Energia primaria da fonti rinnovabili Biomasse legnose Incentivazioni molto interessanti: conto termico e meccanismo TEE Elevato costo delle tecnologie se paragonate a dispositivi a combustibili fossili di pari potenza Controllo emissioni Basso costo del kwh di energia primaria Potere calorifico inferiore variabile in funzione della qualità e del contenuto idrico del combustibile Cippato: presenza di corpi estranei (sassi, ferro, plastica) deleteria per il funzionamento dei dispositivi Importanza di idonei accumuli termici opportunamente dimensionati

11 Sistemi Off-grid - Energia primaria da fonti rinnovabili Reflui zootecnici, matrici vegetali, forsu Biogas e biometano: Biogas: miscela di CH 4 (da 40% a 60%) e CO 2 funzione delle tecnologie utilizzate da in Biometano: upgrading del biogas a condizioni fisico chimiche idonee all immissione in rete (deumidificazione, desolforazione, innalzamento del tenore di CO 2 ) In Italia circa 1000 impianti a digestione anaerobica funzionanti prevalentemente a insilato di mais e reflui zootecnici In prospettiva: - Reti di biometano ai fini di combustibile per autotrazione - Reti di biometano per centrali di medie/grandi dimensioni per teleriscaldamenti Biogas: DM 6 Luglio 2012 avvantaggia taglie «piccole» < 300 kw elettrici

12 Energia secondaria da fonti rinnovabili Energia dal sole: fotovoltaico e solare termico Gratuità dell energia primaria Interessanti meccanismi incentivanti Non elevata prevedibilità quindi non programmabilità Bassi costi di manutenzione Tecnologie mature Possibilità di abbinamento sistemi di accumulo sia termico che elettrico

13 Energia primaria da fonti fossili e rinnovabili Conclusioni: Ampissima scelta di soluzioni tecnologiche per ogni vettore energetico disponibile Possibilità di utilizzare più vettori energetici contemporaneamente/alternativamente per la produzione di energia termica Possibilità di generazione combinata (cogenerazione)

14 Energia primaria da fonti fossili Previsioni nel breve/medio termine $/barile Scenario 1 Molti vettori energetici sono influenzati dal prezzo del barile di petrolio Alcune commodity più sensibili di altre Scenario 2 Scenario 3-60% rispetto alle previsioni Scenario 4 Relazione del 2013 relativa le previsioni del prezzo del barile di petrolio

15 Lo spark spread: settore industriale cent SPARK SPREAD SETTORE INDUSTRIALE INDUSTRIALE 2008 INDUSTRIALE Industria anno 2008 vs In Italia le industrie e gli impianti di teleriscaldamento hanno spark spread più elevato rispetto agli altri paesi In Italia siamo avvantaggiati nella promozione della piccola cogenerazione come da direttiva europea 27/2012 (recepita da DL 102/2014) Fonte: Eurostat

16 NON SIGNIFICATIVO Vettori energetici per produzione di energia termica Valutazione economica di 1 principio: costo dell energia primaria BTZ e cippato sono oggi fortemente competitivo, anche se con notevole scostamento min/max dovuto alla variabilità qualitativa del combustibile stesso Oggi il BTZ è competitivo grazie al basso costo del barile di petrolio Un analisi di primo principio non fornisce informazioni significative Considerazioni valide per applicazioni con consumi annui di energia primaria superiori a MWh

17 Vettori energetici per produzione di energia termica Valutazione economica di 2 principio: costo dell energia termica utile Gas naturale, GNL e GPL sono fortemente avvantaggiati grazie a rendimenti di conversione elevati Le pompe di calore hanno ampia forbice min/max, dovuta alla variabilità del COP Considerazioni valide per applicazioni con consumi annui di energia primaria superiori a MWh

18 Vettori energetici per produzione di energia termica Valutazione economica di 2 principio corretta: costo dell energia termica utile al netto dei costi di impianto e manutenzione Le biomasse scontano gli elevati costi di impianto e di manutenzione Il BTZ seppur competitivo sconta elevati costi di gestione On-grid Off-grid In queste analisi non sono stati considerati: - benefici derivanti da incentivi - i benefici ambientali e di immagine dell utilizzo di tecnologie non inquinanti Considerazioni valide per applicazioni con consumi annui di energia primaria superiori a MWh

19 Vettori energetici per produzione di energia termica Valutazione economica di 2 principio corretta: costo dell energia termica utile al netto dei costi di impianto e manutenzione Conclusioni: Si per l ONGRID che per l OFFGRID: assenza di un vettore energetico dominante On-grid Off-grid Gli scostamenti tra min e max (elevati) sono dovuti a: Bontà dei contratti di approvvigionamento Qualità del combustibile Performances dei dispositivi utilizzati Corretta scelta, installazione e manutenzione della soluzione impiantistica adottata Considerazioni valide per applicazioni con consumi annui di energia primaria superiori a MWh

20 Vettori energetici Sistemi incentivanti incerti, non omnicomprensivi e premianti logiche di autoconsumo Volatilità dei prezzi vettori energetici tradizionali Assenza di un vettore energetico dominante Spark spread elevato nel settore industriale Prezzo al kwh sempre più gravato da oneri fissi e meno dalla materia prima/costi di produzione «Trend» verso l autoconsumo e soluzioni autarchiche

21 kwh termici utili Case history Industria aggregazione di più vettori energetici Consumi finali di energia termica divisi per fonte, anno 2014 [kwh] Nelle industrie molte situazioni «multivettore» Diversi sistemi di generazione non ottimizzati Diversi interventi effettuati negli anni non coordinati tra loro Difficile controllo e valutazione dei contratti di approvvigionamento gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mese TOTALE BTZ GPL TELERISCALDAMENTO

22 kwh termici utili Case history Industria aggregazione di più vettori energetici Consumi finali di energia termica divisi per fonte anno 2016 [kwh] Nella PMI situazioni «multivettore» Diversi sistemi di generazione non ottimizzati Diversi interventi effettuati negli anni Difficile controllo e valutazione dei contratti di approvvigionamento gen feb mar apr mag giu lug ago set ott nov dic mese GNL

23 Case history Industria aggregazione di più vettori energetici RIPARTIZIONE PERCENTUALE ENERGIA TERMICA UTILE % 6% 82% % BTZ % GPL % TELE RIPARTIZIONE PERCENTUALE ENERGIA UTILE 2016 Revamping con unica centrale in posizione baricentrica rispetto ai carichi Unico contratto di approvvigionamento con maggior competitività dovuta ai volumi Sistemi di accumulo Incremento dei rendimenti Minori perdite di distribuzione 100% GNL

24 Case history Industria aggregazione di più vettori energetici ENERGIA TERMICA COSTI OPERATIVI EX ANTE COSTI OPERATIVI EX POST Lo studio di fattibilità di fuel switching porta ad ottimi parametri di investimento Approvvigionamento combustibili/tele BTZ + GPL + TELE GNL Scaldiglie BTZ Additivi Manutenzione Canone annuo impianto GNL totale CASH FLOW CUMULATO ATTUALIZZATO Tempo di payback NPV IRR 96,0% 1,1anni CASH FLOW ATTUALIZZATO Il fuel switching renderà anche possibile in un prossimo futuro l installazione di un cogeneratore con interessanti parametri di investimento

25 Ing. Marco Rossi Mob.: Fisso: Iscrizione all Ordine degli Ingegneri della Provincia di Milano n : A24239 EGE Secondo UNI CEI e DL 102/2014 Certificato: 0015-SI-EGE-2015 Etanomics Italia S.r.l. Piazzale Biancamano, 8 I Milano