CONCORRENZA E SINERGIE TRA LE RETI DEI SERVIZI PUBBLICI

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1 CONCORRENZA E SINERGIE TRA LE RETI DEI SERVIZI PUBBLICI Vincenza Dettoli Daniele Forni Giuseppe Tomassetti Federazione Italiana per l uso Razionale dell Energia Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma ottobre 2009

2 RICERCA SISTEMA ELETTRICO Parte dei contenuti illustrati di seguito si riferiscono ai risultati ottenuti dalla FIRE nello svolgimento delle attività di Ricerca e Sviluppo di Interesse Generale per il Sistema Elettrico Nazionale (Ricerca Sistema Elettrico RSE) relative al Tema di Ricerca «Promozione delle tecnologie elettriche innovative negli usi finali» (Accordo di Programma tra il Ministero dello Sviluppo Economico - MSE e l Ente per le Nuove tecnologie, l Energia e l Ambiente - ENEA). La Ricerca di Sistema contribuisce al miglioramento del Sistema Elettrico Nazionale attraverso attività di ricerca e sviluppo finalizzata all innovazione tecnica e tecnologica di interesse generale per il Sistema Elettrico Nazionale, garantendo inoltre gli aspetti che riguardano l economicità, l affidabilità, la sicurezza e la compatibilità ambientale.

3 L industria dell energia tra le fonti primarie e gli utilizzi finali

4 Le reti energetiche a servizio dell utente Rete gas metano Rete elettricità Rete teleriscaldamento Rete acqua potabile ed acque reflue e meteoriche Rete distribuzione carburanti Reti telefoniche

5 Caratteristiche delle reti energetiche Le reti energetiche sono un infrastruttura caratterizzata da alti investimenti, lunghi tempi di ammortamento e lunga vita tecnologica. Esse si caratterizzano per: Rete elettrica Utilizzo di vari combustibili fossili e fonti rinnovabili; Centrali di generazione; Interconnessioni internazionali; Necessità di corrispondenza tra domanda e offerta; Accumulo per tempi medi nel pompaggio idroelettrico; Forniture con limite di potenza (potenza ed energia pagate separatamente).

6 Caratteristiche delle reti energetiche Rete gas Interconnessione tra paesi in progress (trasporto a lunga distanza anche sottomarina); La rete assume la funzione di accumulo; Liquefazione e rigassificazione; Consumo fortemente stagionale; Ruolo rilevante di giacimenti per lo stoccaggio (problematiche gestionali); Nessun vincolo di potenza per i piccoli utenti (pagamento trascurabile della potenza impegnata).

7 Caratteristiche delle reti energetiche Usa anche fonti non accessibili (uso di rifiuti, biomasse,...) all utente; Rete teleriscaldamento La rete funge da accumulo; Costi di allaccio legati alla potenza richiesta; Costi di esercizio legati al consumo; Generazione in assetto cogenerativo; Scambiatori negli edifici.

8 Evoluzione delle tecnologie (1) Il condizionamento invernale degli edifici può essere affidato a diverse tecnologie continuamente in evoluzione: Caldaia nell edificio che brucia gas di rete; Caldaia nell edificio che brucia gasolio, gpl o pellet; Scambiatore della rete di teleriscaldamento; Pompa di calore; Motori cogenerativi.

9 Evoluzione delle tecnologie (2) Anche per la cottura dei cibi sono disponibili varie opzioni: Piano cottura con bruciatori a gas di rete; Piano cottura con bruciatore a gpl da bombola; Piastra ad infrarosso elettrica; Piastra elettrica ad induzione; Cucina economica a legna.

10 Presenza contemporanea delle reti Le reti si sono sviluppate nel tempo, ognuna con la sua specialità, in funzione anche dell aggressività della proposta che si è fatta spazio scoprendo un nuovo bisogno. Una residenza può, quindi, scaldarsi col teleriscaldamento, cucinare col gas, raffreddarsi con l elettricità, per sovrapposizione dei servizi. Nel nuovo e con distributore pluri-servizi è possibile una razionalizzazione, limitando gli investimenti: un esempio è un nuovo quartiere bresciano, collegato alla rete elettrica e a quella del teleriscaldamento, ma non al gas, cucina a piastre ad induzione e 1,5 kw di fotovoltaico danno un tocco di novità.

11 Caldaie a gas e pompe di calore Le caldaie a gas sembrano aver completato il loro sviluppo avendo raggiunto nelle versioni a condensazione, che installate negli edifici adatti hanno rendimenti attorno al 100%. Le pompe di calore trasportano calore all interno dell edificio prelevandolo dall ambiente esterno. Si distinguono in due tipologie principali: Ad assorbimento: utilizzano calore di recupero o da combustione di gas; hanno costi elevati e sono disponibili in una sola taglia. A compressione meccanica: utilizzano energia elettrica; il loro sviluppo è stato promosso dalle applicazioni per il condizionamento estivo, con riduzione dei costi e miglioramento delle prestazioni.

12 Prestazioni delle pompe di calore Le prestazioni delle pompe di calore dipendono: Dall efficienza del sistema di generazione e trasporto elettrico; Dal salto di temperatura tra sorgente esterna e temperatura dell impianto di riscaldamento. L interesse per l uso delle pompe di calore deriva da: Aumento di efficienza del sistema di generazione elettrica; Dall impiego di impianti di riscaldamento a bassa temperatura; Dall utilizzo di sorgenti esterne a temperature più elevate e soprattutto costanti nel tempo (acque di scarico, di falda o terreno).

13 Comparazione caldaia a gas pompa di calore elettrica L impiego di pompe di calore elettriche su edifici con riscaldamento a bassa temperatura e con l utilizzo del calore di falda del terreno può dare minor consumo di fonti fossili tra il 20% e il 50%. La diffusione di pompe di calore a comando elettrico farebbe aumentare i consumi di gas delle centrali, specie di notte e nei finesettimana ma renderebbe parzialmente inutilizzata la rete capillare del gas, con funzione solo di integrazione nei momenti di massimo carico. Le reti elettriche di distribuzione per le utenze civili andrebbero fortemente ristrutturate perché i nuovi fabbisogni sarebbero aumentati non solo in potenza ma anche in fattore di carico

14 Diagrammi di carico elettrici

15 Diagramma di carico termico di una rete di teleriscaldamento

16 Il punto di vista dalla rete elettrica Le pompe di calore sarebbero dimensionate sul carico di base e avrebbero un fattore di utilizzo presumibile di ore l anno concentrate nelle ore notturne e con possibilità di distacco nelle ore piene (4 5 ore diurne feriali). I diagrammi di carico termico ed elettrico non sono coincidenti, quindi si avrebbe una regolarizzazione della domanda. Ne deriverebbe una forte stabilizzazione della generazione e prevedibilmente un aumento di efficienza del parco sia pure con un accentuarsi della stagionalità e degli effetti climatici.

17 Il punto di vista dalla rete gas La domanda nazionale di gas si ridurrebbe, ma, soprattutto, deviata dalle utenze domestiche verso le centrali di generazione elettrica. Le reti di distribuzione del gas non amerebbero fornire la sola energia di integrazione rispetto alle pompe di calore e prevedibilmente chiederebbero anche una tariffa in funzione della potenza richiesta. Le società di distribuzione farebbero ogni sforzo per non farsi ridurre ad una nicchia, agendo sia a livello politico-tariffario, sia offrendo servizi post-contatore.

18 Soluzione sinergica Naturalmente esiste una soluzione in collaborazione tra le due reti che eviterebbe l obsolescenza di una e il rifacimento dell altra. Questa soluzione si basa sull installazione di gruppi di cogenerazione di elettricità e calore, alimentati a gas, presso le residenze più adatte a questa installazione. Il riscaldamento si avrebbe recuperando calore dai motori e mandando in rete l elettricità in eccesso.

19 Effetti da cogenerazione distribuita Con la cogenerazione distribuita si avrebbe un potenziamento della rete elettrica dal basso, con uno spostamento degli impieghi del gas dalle caldaie agli impianti di cogenerazione. La soluzione cogenerativa più utilizzata, ad oggi, è il motore a scoppio, ma, in futuro, è possibile che siano disponibili celle a combustibile e motori Stirling a bassi costi e adeguata affidabilità.

20 Possibili sinergie avanzate L efficiente uso delle PdC richiede la disponibilità di una sorgente esterna a temperatura costante, specie negli edifici esistenti. Le reti delle acque di scarico e delle acque superficiali, in una prospettiva di reti di acque grezze (diverse da quelle potabili) potrebbero giocare un forte ruolo: d inverno per facilitare il riscaldamento, d estate per facilitare il raffrescamento, sfruttando energia solare attraverso l accumulo stagionale nel terreno.

21 Telecontrollo delle reti Una gestione organica e integrata delle reti che integri la centralizzazione delle scelte e la localizzazione della gestione, una offerta differenziata per ore e per stagione dei servizi e una cultura degli utenti sono tutti presupposti indispensabili per un evoluzione del sistema energetico che minimizzi le necessità di investimenti e il consumo di risorse naturali. Considerando l attuale stato dei contatori del gas con lettura solo ottica, e dei contatori elettrici, a servizio solo del distributore, il percorso sarà complesso e sviluppabile a lungo termine.

22 Grazie per l attenzione!