LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE IN ITALIA

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1 LE FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE IN ITALIA Prof. Federico Rossi UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Polo Scientifico Didattico di Terni

2 PRINCIPALI RIFERIMENTI NORMATIVI DLgs 16 marzo 1999 n. 79 (Decreto Bersani): Attuazione della direttiva 96/92/CE recante norme comuni per il mercato interno dell'energia elettrica. Decreto 11 novembre 1999: Direttive per l'attuazione delle norme in materia di energia elettrica da fonti rinnovabili di cui ai commi 1, 2 e 3 dell'articolo 11 del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79. Direttiva 2001/77/CE: sulla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità. DLgs 29/12/2003 n. 387: Attuazione della Direttiva 2001/77/CE sulla promozione delle fonti rinnovabili. Legge 23 agosto 2004, n. 239: Riordino del settore energetico, nonché delega al Governo per il riassetto delle disposizioni vigenti in materia di energia. Decreto del Ministero delle Attività Produttive e dell'ambiente e Tutela del Territorio 24/10/2005: Aggiornamento delle direttive per l incentivazione dell energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili ai sensi dell articolo 11, comma 5, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79. Delibera AEEG n. 28/06: Condizioni tecnico-economiche del servizio di scambio sul posto dell energia elettrica prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili di potenza nominale non superiore a 20 kw, ai sensi dell articolo 6 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n DM 19 febbraio 2007 (Nuovo Conto Energia): Criteri e modalità per incentivare la produzione di energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in attuazione dell'articolo 7 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387.

3 D.Lgs. 16 marzo 1999, n. 79 Il decreto ha introdotto in Italia la liberalizzazione del settore elettrico obbligando l'ex monopolista ENEL a costituire società separate per lo svolgimento delle attività di generazione, distribuzione e vendita di energia elettrica, esercizio dei diritti di proprietà della rete di trasmissione, smaltimento delle centrali nucleari dismesse. Il decreto ha imposto ai soggetti produttori (importatori) di energia elettrica una soglia (a partire dal 01/01/03) alla produzione (importazione) pari al 50% dell'energia complessivamente prodotta (importata) in Italia ed ha imposto all ex operatore la vendita di capacità di produzione ad altri soggetti in modo da creare altri operatori concorrenti; Ha disposto la creazione di una società che fosse proprietaria della concessione delle infrastrutture della rete (Terna) e la creazione di un ente pubblico denominato Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN) che avesse la gestione operativa della rete. Al fine di favorire l impiego FER il Decreto introduce l obbligo per produttori ed importatori di energia elettrica da fonti non rinnovabili di immettere ogni anno in rete una percentuale pari al 2% di energia da FER del complessivo di energia prodotta o importata nell anno precedente per la parte eccedente i 100 GWh (11 MW continui per tutto l anno). Il decreto definisce le FER come quelle derivanti dallo sfruttamento del: il sole, il vento, risorse idriche, risorse geotermiche, maree, moto ondoso, trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici ed inorganici.

4 Decreto 11 novembre 1999 La produzione di energia elettrica da FER ha diritto, per i primi 8 anni di esercizio successivi al periodo di collaudo ed avviamento, alla certificazione di produzione da fonti rinnovabili, di seguito denominata "certificato verde". Un certificato verde si consegue al raggiungimento di 100 MWh prodotte con FER. E emesso dal gestore della rete, entro trenta giorni, su comunicazione del produttore relativamente alla produzione da fonte rinnovabile dell'anno precedente; Istituisce il mercato dei certificati verdi: attuale valore circa 120 /MWh prodotto da FER

5 Direttiva 2001/77/CE Per fonti energetiche rinnovabili si intendono le fonti energetiche rinnovabili non fossili: eolica, solare, geotermica, del moto ondoso, maremotrice, idraulica, biomassa, gas di discarica, gas residuati, dai processi di depurazione e biogas (articolo 2); La Direttiva fissa obbiettivi indicativo europeo per il 2010 una quota di energia elettrica prodotta da FER pari al 22% del consumo lordo globale di elettricità (articolo 3). Allegato Valore obiettivo nazionale per l Italia relativo al contributo da FER rispetto al consumo lordo di elettricità Produzione nazionale di elettricità da FER nel 1997 (TWh) Percentuale di elettricità da FER nel 1997 (%) Italia (1) 46,46 16,0 Percentuale di elettricità da FER nel 2010 (%) 22,0 ovvero 75 TWh (1) L'Italia dichiara che il 22 % potrebbe essere una cifra realistica, nell'ipotesi che nel 2010 il consumo interno lordo di elettricità ammonti a 340 TWh (39 GW continui).

6 D.Lgs. 29 dicembre 2003, n. 387 Il D.Lgs. n. 387 introduce le seguenti novità relativamente alle fonti rinnovabili: incremento annuo dello 0,35% (periodo ) della quota minima di energia elettrica (2% D.Lgs. n. 79 del 16/03/99 Decreto Bersani ) prodotta da FER (0,75% dal 2007 al 2011 con la nuova Finanziaria 2008); Esempio: quota minima di energia elettrica da FER per il periodo Anno Quota 2,35 2,7 3,05 3,8 4,55 applicazione del servizio di scambio sul posto dell energia elettrica prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili con potenza nominale non superiore a 20 kw; non cumulabilità dei CV con altre forme di incentivazione fiscale (titoli di efficienza ed esenzione accise); Istituzione di un Osservatorio nazionale sulle FER e l efficienza negli usi finali dell energia (Art. 16)

7 Legge 23 agosto 2004, n. 239 Riordino del settore energetico, nonché delega al Governo per il riassetto delle disposizioni vigenti in materia di energia Commi 1-12: Le Regioni accrescono il loro ruolo nella promozione dell'efficienza energetica e delle fonti rinnovabili di energia, lo stato mantiene solo una funzione di indirizzo; comma 30: a decorrere dal 1 luglio 2007 è cliente idoneo (persona fisica o giuridica autorizzata a stipulare contratti di fornitura con qualsiasi produttore, distributore o grossista sia in Italia che all estero) ogni cliente finale; comma 36: i titolari di nuovi impianti di produzione di energia elettrica di potenza termica non inferiore a 300 MW t devono corrispondere alle regioni 0,20 /MWh e prodotto (primi 7 anni); comma 71: hanno diritto all emissione dei certificati verdi ANCHE l energia elettrica prodotta da impianti alimentati ad idrogeno; l energia prodotta da impianti statici alimentati dallo stesso combustibile (celle a combustibile); quella prodotta da impianti di cogenerazione per la quota di energia termica effettivamente utilizzata per il teleriscaldamento; comma 87: il certificato verde si consegue con 50 MWh (1 MWh Finanziaria 2008) prodotti da FER.

8 D.M. 24/10/2005 Aggiornamento delle direttive per l incentivazione l dell energia energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili ai sensi dell articolo 11, comma 5, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79 Articolo 3: i produttori e gli importatori di energia elettrica soggetti all obbligo di produrre almeno il 3,05% (fine 2006 per l eccedenza a 100 GWh) di energia da FER trasmettono al Gestore delle rete entro il 31/3 di ogni anno l autocertificazione attestante le proprie importazioni e produzioni di energia da fonti non rinnovabili. Articolo 5: la produzione netta di energia elettrica da FER ha diritto per i primi 8 anni di esercizio ai certificati verdi (la Finanziaria 2008 estende a 12 anni il diritto ai CV per gli impianti entrati in esercizio dal 1/4/99 al 31/12/07 ed a 15 anni per gli impianti entrati in esercizio dal 2008). Il certificato è emesso dal Gestore di rete.

9 Deliberazione AEEG n. 28/06 Introduce lo scambio sul posto per il quale si intende il servizio erogato dal distributore locale competente nell ambito territoriale in cui è ubicato l impianto. Tale servizio consiste nell operare un saldo annuo tra l energia elettrica immessa in rete dall impianto medesimo e l energia elettrica prelevata dalla rete dall utenza connessa a tale impianto. È possibile avvalersi dello scambio sul posto solo se il punto di immissione e di prelievo dell energia elettrica scambiata con la rete coincidono. Possono richiedere di usufruire del servizio di scambio sul posto i clienti con impianti alimentati da fonti rinnovabili di potenza nominale non superiore a 20 kw. Lo scambio sul posto comporta pertanto il venir meno del costo di acquisto dell energia elettrica per una quantità pari a quella prodotta dall impianto.

10 D.M. 16 marzo 2007 (Nuovo Conto Energia) Nuove tariffe incentivanti a favore degli impianti fotovoltaici integrati architettonicamente (Articolo 6, comma 1). Potenza nominale dell impianto P [kw] Impianti FV non integrati [ /kwh] Impianti FV parzialmente integrati [ /kwh] Impianti FV con integrazione architettonica [ /kwh] 1 < P 3 0,40 0,44 0,49 3 < P 20 0,38 0,42 0,46 P > 20 0,36 0,40 0,44 Per la costruzione e l esercizio di impianti fotovoltaici per i quali non è necessaria alcuna autorizzazione è sufficiente la Dichiarazione di Inizio Attività. Inoltre, gli impianti fotovoltaici parzialmente integrati, integrati architettonicamente e tutti quelli con potenza nominale non superiore a 20 kw non sono soggetti alla verifica ambientale prevista dal DPR 12 aprile 1996 e successive modificazioni (Articolo 5, commi 7-9). L obiettivo nazionale di potenza fotovoltaica cumulata da installare è stabilito in 3000 MW entro il 2016 (contro i 300 MW al 2015 previsti dal DM 6/02/06), mentre il limite massimo di potenza elettrica cumulativa incentivabile è passato dal valore di 500 MW a 1200 MW (Articoli 12 e 13).

11 PRODUZIONE LORDA DA FER IN ITALIA (GWh/anno)

12 In Italia l idroelettrico costituisce la più importante risorsa energetica interna, rappresentando il 24% della potenza efficiente lorda installata e fornendo il 14% della produzione elettrica lorda complessiva; La produzione idroelettrica costituisce il maggior contributo nazionale (75%) alla produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili; La produzione si concentra nelle regioni settentrionali ed in particolare in Lombardia, Piemonte e Trentino per ragioni orografiche; Negli ultimi anni l idroelettrico ha visto un incremento costante della potenza installata che non si è tradotto in un pari aumento della produzione a causa di situazioni climatiche e idrologiche particolari (minor piovosità o piovosità concentrata in episodi molto intensi) e ad una serie di altri fattori gestionali (introduzione del DMV). IDROELETTRICO

13 IDROELETTRICO IN ITALIA n. Potenza nominale Potenza efficiente lorda Producibilità lorda media annua da apporti da apporti di pompaggio naturali di gronda volontario Totale MW MW GWh GWh GWh GWh Impianti a serbatoio , , ,7 108, , ,3 Impianti a bacino , , ,5 34, ,6 Impianti ad acqua fluente , , ,0 11, ,2 Italia Settentrionale , , ,2 153, , ,1 Impianti a serbatoio 9 372,7 256,4 463,4 3,1-466,5 Impianti a bacino ,0 848, ,7 5, ,3 Impianti ad acqua fluente ,9 347, ,2 0, ,3 Italia Centrale , , ,3 8, ,1 Impianti a serbatoio , , ,2 14, , ,0 Impianti a bacino ,9 747, ,5 0, ,7 Impianti ad acqua fluente ,1 358, , ,4 Italia Meridionale , , ,1 14, , ,1 Impianti a serbatoio , , ,3 125, , ,9 Impianti a bacino , , ,7 39, ,6 Impianti ad acqua fluente , , ,6 11, ,9 ITALIA , , ,6 176, , ,4

14 POTENZIALE DI SVILUPPO Il D.Lgs. 152/99 ha stabilito che le Regioni devono elaborare ed approvare entro il 31/12/08 i Piani di Tutela delle Acque (PTA). Tra queste misure è prevista l applicazione del deflusso minimo vitale (DMV) alle derivazioni nuove ed esistenti. L applicazione integrale del DMV in tutte le regioni italiane comporterà una perdita di energia del settore idroelettrico stimabile in circa il -12% al 2008 e -25% al Tali perdite saranno maggiori degli incrementi produttivi derivanti dal repowering delle centrali idroelettriche e da nuove installazioni di mini-idro. la crescita di nuove installazioni idroelettriche incontra difficoltà di accettazione locale dovute a vincoli ambientali e paesaggistici. A queste istanze politiche, ambientali e sociali potrebbero rispondere: impianti su canale che sfruttano la rete idrica artificiale di pianura, gestita dai consorzi di bonifica e irrigazione; impianti su acquedotto; impianti sul DMV che sfruttano le portate rilasciate per il rispetto del Deflusso Minimo Vitale.

15 EOLICO L Italia, con un totale di oltre MW (media di 1550 ore/anno utili) eolici al 31/12/06, si colloca al 5 posto in Europa per potenza installata, dietro Germania, Spagna e Danimarca.

16 EOLICO L eolico nella penisola ha subito nel tempo una crescita alterna per ragioni legate prevalentemente alle procedure autorizzative, alle modalità di connessione alla rete elettrica ed alla modifica del sistema di incentivazione. Nel 2004 si è assistito alla ripresa del settore (361 MW installati), confermata e migliorata da ulteriori 450 MW nel 2005, mentre la potenza eolica installata nel corso del 2006 ha mostrato una crescita lenta.

17 A livello regionale Puglia e Campania ospitano il 40% della potenza totale ma sono in rapido sviluppo anche la Basilicata, Sicilia e Calabria. EOLICO Con l entrata in vigore del D.Lgs. 387/03 ed in mancanza di Linee guida nazionali in merito al procedimento autorizzativo si sono verificate, nel corso degli ultimi anni, situazioni di blocco o di rallentamento in molte regioni. La sentenza n. 364 del 2006 della Corte Costituzionale sulle moratorie regionali ha definitivamente accolto il ricorso presentato dal Governo italiano contro la moratoria sull eolico introdotta in Puglia, ribadendo che il procedimento autorizzativo che deve essere ispirato a regole di semplificazione e celerità uniformi a livello nazionale.

18 EVOLUZIONE DELLA TECNOLOGIA EOLICA IN ITALIA La capacità media dei circa aerogeneratori installati in Italia (al 31/12/06) risulta pari a 800 kw. Le più recenti installazioni mostrano aerogeneratori da 2 MW e a breve in Sicilia faranno la loro comparsa macchine da 3 MW.

19 POTENZIALE DI SVILUPPO La fonte eolica è una fonte tipicamente non programmabile (circa 1700 ore all anno alla potenza nominale). Per l Italia le aree più interessanti sono quelle dell Appennino meridionale. Studi recenti hanno stimato il potenziale teorico italiano in 38.5 GW (circa 30 GW in siti con ventosità media < 5 m/s, circa 8.5 GW in siti con ventosità media > 6 m/s), con una produzione pari a 77 TWh (circa 20% consumo complessivo di energia); il potenziale teoricamente autorizzabile (per vincoli socio-ambientali) si riduce tuttavia a 12 GW, di cui 3 off-shore, con una producibilità di circa 24 TWh contro gli attuali 3 TWh.

20 PROSPETTIVE TECNOLOGICHE L adozione di nuove tecnologie (controllo del passo e della velocità del rotore) consentono una maggiore produzione di energia elettrica soprattutto nei siti a velocità del vento intorno ai 6 m/s, una riduzione delle sollecitazioni e una minore emissione di rumore. L utilizzo di fibre di carbonio nella fabbricazione delle pale e l introduzione di altri accorgimenti e concetti di recentissima acquisizione hanno portato alla realizzazione di aerogeneratori di maggiore potenza e minor peso al fine di ridurre al contempo i costi e le sollecitazioni sulla struttura. Individuazione di nuove aree, soprattutto in ambiente marino e in aree remote utilizzando dati e immagini satellitari, e stesura di mappe eoliche sempre più dettagliate e affidabili.

21 FOTOVOLTAICO Insolazione media annua (kwh/m 2 anno) Radiazione solare annua media incidente su un piano orizzontale

22 FOTOVOLTAICO Insolazione media annua (kwh/m 2 anno) Efficienza moduli (%) Superficie occupa da 1 kwp di moduli (m 2 ) Elettricità prodotta mediante in un anno in corrente continua (kwh e /kw p anno) MILANO 1372,4 12, ,4 ROMA 1737,4 12, ,4 TRAPANI 1963,7 12, ,7 Insolazione media annua (kwh/m 2 anno) Efficienza moduli (%) Efficienza Sist. ausiliari (m 2 ) Elettricità prodotta mediante in un anno (kwh e /m 2 anno) MILANO 1372,4 12, ,8 ROMA 1737,4 12, ,6 TRAPANI 1963,7 12, ,6

23 FOTOVOLTAICO IN ITALIA Solo nel 2007 sono entrati in esercizio impianti (una media di circa 400 impianti al mese) per una potenza installata di MW.

24 FOTOVOLTAICO IN ITALIA kw kw

25 TECNOLOGIE Silicio amorfo Silicio monocristallino Silicio policristallino Tipologia Rendimento (%) Costo pannello ( /m 2 ) Quota di mercato (%) Silicio amorfo Silicio monocristallino Silicio policristallino

26 PROSPETTIVE TECNOLOGICHE La tecnologia del silicio cristallino è quella più matura ed è considerata dagli operatori quella che dominerà il mercato (con quote del 90-95%) per i prossimi 10 anni nonostante i limitati margini di miglioramento tecnologico. Relativamente ai film sottili, l attenzione della ricerca è in massima parte rivolta al silicio amorfo depositato anche su substrati flessibili di grande area in un ottica di maggiore integrazione negli edifici. In tempi più recenti, progressi sono stati registrati nello sviluppo di celle a base di tellurio di cadmio (CdTe), di diseleniuro di indio e rame (CIS), di diseleniuro di indio rame e gallio (CIGS) e di altri film sottili policristallini, per i quali acquista spesso importanza lo sviluppo di substrati trasparenti flessibili e di film trasparenti conduttori.

27 POTENZIALE DI SVILUPPO In Italia è stata stimata un area potenzialmente disponibile per l inserimento di pannelli fotovoltaici pari a 763 km 2 (410 km 2 per gli edifici residenziali e, il restante, in edifici agricoli, industriali e commerciali) e un area per le facciate pari a 286 km 2. La produzione potenziale da fotovoltaico, nel caso di idoneità di tutta l area presa in considerazione sarebbe così pari a circa 126 TWh/anno, vale a dire che potrebbe coprire il 45% dei consumi elettrici nazionali. Anche gli impianti a terra maggiori di 20 kw potrebbero avere un ruolo cruciale per lo sviluppo del fotovoltaico in Italia, perché costituirebbero una massa critica trainante per il settore. Si pensi a tutte le aree agricole o terreni con scarso valore paesaggistico: un impianto solare non ha un impatto visivo diverso da una serra.

28 CONFRONTO SISTEMI DI PRODUZIONE DELL ENERGIA ENERGIA ELETTRICA TIPOLOGIA DI IMPIANTI Impianti a combustione diretta di biomassa solida Energia eolica (impianti connessi in alta tensione) Energia eolica (impianti connessi in media tensione) TAGLIA IMPIANTO (Kw e ) ORE ANNUE DI FUNZIONAMENTO VITA ATTESA (anni) RENDIMENTO (%) EMISSIONI (gco 2eq /kwh) COSTO IMPIANTO ( /kw e ) COSTO ENERGIA ( /kwh) , , ,068 Energia eolica (aerogeneratore singolo) ,066 Impianti idroelettrici (alto salto di media potenza) ,066 Impianti idroelettrici (basso salto di piccola potenza) Impianti idroelettrici (basso salto di media potenza) Impianti idroelettrici (basso salto di alta potenza) , , Energia fotovoltaica (impianti ,394 per usi domestici) Energia fotovoltaica (impianti ,356 per usi commerciali) Impianto nucleare ,030 Impianti a ciclo combinato ,047 0,057

29 IDROELETTRICO Definizioni La potenza nominale di un motore primo idraulico (turbina) o di un generatore elettrico è la massima potenza ottenibiie, in regime continuo. La potenza efficiente lorda è la massima potenza elettrica, misurata ai morsetti dei generatori elettrici dell impianto, realizzabile dall impianto durante un intervallo di tempo di funzionamento per la produzione esclusiva di potenza attiva. La producibilità da apporti naturali è la quantità massima di energia elettrica che gli apporti naturali in un determinato periodo permetterebbero di produrre o invasare. Negli impianti con stazioni di pompaggio di gronda le pompe sono collegate ad un serbatoio inferiore fisicamente distinto da quello in cui scaricano le turbine. La producibilità è riferita ad un salto di utilizzazione pari alla differenza tra la quota del serbatoio superiore dell impianto e quella del serbatoio che alimenta le pompe. Negli impianti con stazioni di pompaggio volontario le pompe e le turbine sono collegate allo stesso serbatoio inferiore. Gli impianti idroelettrici sono classificati, in base alla durata di invaso dei serbatoi, in tre categorie: a serbatoio (durata d invaso maggiore o uguale a 400 ore), a bacino (durata d invaso minore di 400 e maggiore di 2 ore), ad acqua fluente (durata d invaso minore di 2 ore). La durata di invaso di un serbatoio è il tempo necessario per fornire al serbatoio stesso un volume d'acqua pari alla sua capacità utile.

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