USI TERMICI DELLE FONTI RINNOVABILI

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1 Workshop USI TERMICI DELLE FONTI RINNOVABILI Solare termico: stato e prospettive tecnologiche ENEA Via Giulio Romano, 41 Ing. Giacobbe BRACCIO ( giacobbe.braccio@enea.it - Telefono: ) 1

2 Mercato Italiano kwth m² kwth m² Fonte: Assolterm/ESTIF Solar Thermal Markets in Europe Trends and Market statistics 2008 (May 2009) 2

3 Aspetti generali: comparazione energia per usi finali Presumibilmente a fine 2009 installati circa 2,0 Milioni di m² Corrispondente in energia per usi finali pari a 0,13Mtep Confrontando con il FV ciò richiede una potenza di picco installata pari a circa 1250 MWp 3

4 SETTORI DI INTERESSE PER GLI USI TERMICI DELL ENERGIA SOLARE Settore civile Produzione di acqua calda sanitaria (collettori a bassa temperatura) Sistemi combinati per la climatizzazione invernale (Comby-system che utilizzano collettori a bassa temperatura) Climatizzazione estiva degli ambienti (Solar cooling applicato al settore residenziale e commerciale con collettori a bassa e/o media temperatura) Settore industriale Produzione di calore di processo a bassa e media temperatura Produzione di freddo per l industria alimentare (media temperatura) Produzione di acqua dissalata mediante processi termici (bassa e media temperatura) 4

5 BASSA TEMPERATURA Workshop: Usi termici delle fonti rinnovabili STATO DELLE TECNOLOGIE Collettori scoperti per applicazioni stagionali Collettori vetrati piani per applicazioni civili (ACS, climatizzazione residenziale) ed industriali (dissalazione) Collettori a tubi evacuati per applicazioni civili ed industriali dove sono richieste performance più elevate rispetto a quelle ottenibili con collettori vetrati piani (Collettori a tubi evacuati con CPC, Heat-pipe) MEDIA TEMPERATURA Collettori a debole concentrazione (CPC) per usi civili ed industriali Collettori parabolici lineari (PTC) per usi civili ed industriali 5

6 Comby-system- Sistema per acqua calda alimentato da 6 m 2 collettori solari Radiazione solare incidente Resa energetica Fabbisogno annuale di acqua calda G F M A M G L A S O N D Energia persa 6

7 Sistema combinato acqua calda sanitaria e riscaldamento ambiente alimentato da 12 m² collettori solari Fabbisogno risc. Ambiente domestico Radiazione solare incidente Resa energetica Fabbisogno annuale di acqua calda G F M A M G L A S O N D Energia persa 7

8 8

9 Solar cooling: tecnologie Fonte: Politecnico di Milano 9

10 Concentratori a media temperatura di tecnologia nazionale Concentratori parabolici lineari ad inseguimento Sistema a doppia concentrazione Sistema a specchi lineari di Fresnel 10

11 Osservazioni generale su solar cooling COP più basso rispetto alle macchine a compressione Ipotesi costo energia elettrica 18 c /KWhe Ipotesi COP 0,6 (bromuro di litio singolo stadio) Pertanto 1 Kwe per effetto equivale 5 KWt, pertanto il KWht equivale 3,6 c Considerando in funzionamento solo estivo (500 KWt/mq) il valore annuo dell energia elettrica per mq di collettore solare è di circa Per cui nell ipotesi anche di costi complessivi intorno anche 1000 /Mq, comporta tempi di ritorno lunghissimi non sostenibili nemmeno con il 55% Pertanto senza specifici forti incentivi è difficile da sostenere 11

12 Sviluppi tecnologici futuri Collettori solari ad alta efficienza ed integrazione negli edifici Sviluppi di sistemi solari integrati negli edifici Miglioramento delle proprietà ottiche dei materiali (coating selettivi innovativi, trattamenti anti-riflesso) Miglioramento delle prestazioni termo-fluidodinamiche di collettori Isolamenti termici innovativi (utilizzanti ad es. nanotecnologie) Uso di materiali polimerici Miglioramento dei sistemi di inseguimento e concentrazione per applicazioni a media ed alta temperatura Accumuli Accumuli chimici; stagionali (serbatoi interrati, accumulo diretto nel terreno con scambiatori interrati); etcc. Ottimizzazione sistemi di controllo Sistemi ibridi termo/fotovoltaici 12

13 NORMATIVA EUROPEA relativa alle applicazioni del solare termico NORMA EN :2006 EN :2006 EN :2006 EN :2006 EN /5 Argomento Impianti solari termici e loro componenti - Collettori solari - Parte 1: Requisiti generali Impianti solari termici e loro componenti - Collettori solari - Parte 2: Metodi di prova Impianti solari termici e loro componenti - Impianti Factory Made - Parte 1: Requisiti generali Impianti solari termici e loro componenti - Impianti Factory Made - Parte 2: Metodi di prova Standard inerenti i sistemi Custom Built attualmente in fase di valutazione e/o sviluppo

14 Modifiche normative su tecnologie esistenti: In ambito CEN/TC 312 sono in corso attività finalizzate a ridefinire le normativa esistente per adeguarla all evoluzione delle tecnologie esistenti. In particolare le attività riguardano: Adattamento degli standard esistenti ai collettori ad inseguimento e/o a concentrazione Collettori scoperti: affinamento dei test che tengano conto delle caratteristiche peculiari di tali collettori Definizione delle specifiche e dei metodi di prova sui componenti costituenti il collettore Caratterizzazione energetica e qualificazione di collettori a tubi evacuati Miglioramento delle procedure di prova riguardanti l invecchiamento accelerato (esposizione) Caratterizzazione della resa energetica annua del collettore

15 Nuove normative per tecnologie emergenti: In ambito CEN/TC 312 sono in corso attività finalizzate a definire requisiti e procedure di test per nuove normative da applicare a tecnologie emergenti. Sistemi ibridi termo/fotovoltaici (TFV) Collettori polimerici Collettori solari per medie temperatura Collettori per alte temperature 15

16 NORMATIVA TECNICA NAZIONALE relativa alle applicazioni del solare termico NORMA UNI EN ISO 9488:2001 UNI 8937:1987 UNI 8211:1981 UNI :1983 UNI :1985 UNI :1987 UNI :1987 UNI 9711:1991 Argomento Energia solare Vocabolario. Collettori solari piani ad aria. Determinazione del rendimento termico. Impianti di riscaldamento ad energia solare. Terminologia, funzioni, requisiti e parametri per l' integrazione negli edifici. Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione dell' energia raggiante ricevuta. Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione degli apporti ottenibili mediante sistemi attivi o passivi. Impianti solari. Accumuli ad acqua. Criteri di accettazione. Impianti solari. Accumuli ad acqua. Metodi di prova. Impianti termici utilizzanti energia solare. Dati per l'offerta, ordinazione e collaudo.

17 Ruolo Laboratorio Enea Trisaia Qualificazione di componenti e sistemi solari a bassa temperatura a supporto delle politiche di incentivazione (Laboratorio accreditato SINAL) Caratterizzazione energetica di collettori a media temperatura, a supporto delle imprese operanti nei settori civile (solar cooling) ed industriale (produzione di calore di processo) Delegati nel TC312 e coordinatori del Gruppo Solare termico CTI, per la definizione di normativa tecnica Europea per la qualificazione componenti. A livello Nazionale definizione di normative per la progettazione ed il collaudo impianti in risposta alle esigenze provenienti dal settore industriale. Al fine di una maggiore condivisone qualità ed efficacia si auspica che il gruppo tecnico aumenti quanto più di partecipanti Attività di ricerca sulle tecnologie emergenti 17

18 Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile Centro Ricerche TRISAIA Laboratorio di certificazione collettori e sistemi solari