Schede sulle energie rinnovabili : Riscaldamento e Raffrescamento ad energia solare

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1 Il Mercto Admeto recete Schede sulle eergie riovbili : Riscldmeto e Rffrescmeto d eergi solre L e tecologie di riscldmeto e rffrescmeto solre utilizzo l luce solre per produrre direttmete clore, il qule può essere utilizzto per limetre impiti di produzioe di cqu cld o di climtizzzioe e processi idustrili. L potezilità degli impiti di riscldmeto e rffrescmeto solre el modo cotiu crescere. All fie del 28, l potez dei collettori solri termici i servizio el globo è stt pri 171 GWt, corrispodete d u superficie di 244 milioi di m2. L Ci, co 11 GWt, h disposto di oltre l metà dell potez termic del piet. Altri pesi co u lto umero di collettori solri i servizio soo USA (co collettori o vetrti, ovvero scoperti), Germi e Turchi. Cipro (651 kwt), Isrele (499 kwt) ed Austri (273 kwt) soo i mggiori pesi i termii di potez istllt ogi 1 bitti.. I mpiti solri termici per l produzioe di cqu cld sitri soo diffusi i tutto il modo ed ho u rggurdevole quot del mercto i Austrli, Ci, Europ, Isrele, Turchi e Brsile I mpiti solri combiti ( combi ), cioè destiti si ll produzioe di cqu cld si l riscldmeto di mbieti, sto vedo u rpid peetrzioe el mercto dei pesi europei. I Germi ed Austri, questi impiti già rppreseto l mggior prte dell superficie copert di collettori che vegoo istllti ogi o. I Scdivi, Germi ed Austri, si osserv u otevole tsso di crescit degli impiti solri di teleriscldmeto di grde tgli (oltre 1 MW).. S to che ffccidosi sul mercto uove ppliczioi per l produzioe di clore di processo bss tempertur, il codiziometo, l refrigerzioe e l disslzioe. I collettori solri bss tempertur per il riscldmeto di cqu e di mbieti ho u elevt efficiez, metre quelli d lt tempertur per usi di refrigerzioe, produzioe di clore di processo idustrile e di eergi elettric ecessito Potez istllt MW /o 2 di migliormeti. U importte 18 Ci + Tiw Austrli + Nuov Zeld Europ Gippoe sfid tecologic è rppresett 16 Altri USA + Cd di sistemi di ccumulo di clore (stgioli e di tipo comptto). 1 t Figur 1: Tubi collettori vetrti - uov potez istllt ulmete, suddivis per re ecoomic Fote: IEA SHC Il tsso di crescit del mercto del Figur 2: Impiti istllti ulmete pro cpite, solre termico el modo è stto suddivisi per regioe Fote: IEA SHC 29 itoro l 15% el 27 (-2% rispetto l 26), grzie ll cotiu 12 Potez istllt ogi 1 bitti i Kwt/o Ci + Tiw Austrli + Nuov Zeld crescit sosteut dell Ci che, Europ Gippoe co il 22%, er il mggior mercto 1 Altri USA + Cd livello pletrio (vedi Figur 1). I dti 8 provvisori reltivi l 28 idico 6 u ulteriore crescit del mercto 4 ciese, pri l 42% (21 GW istllti). 2 I risultti deludeti registrti i Europ el 27 (-9%), cus di u OECD/IEA, 29 - photo : R. Delcloche /OBSERV ER - Architecte : Atelier Plexus

2 L supremzi dell Ci el settore è ttribuibile, d u lto, ll lt desità demogrfic e, dll ltr, ll crescit dimic delle ppliczioi di Potez totle MW /o riscldmeto solre. Austrli e Nuov Zeld 24 rppreseto il secodo mggior mercto tubo collettore sotto vuoto tubo collettore vetrto 19 regiole (Figur 2). Potez istllt All fie del 28, l potez dei pelli cumult termosolri i servizio el modo è stt pri 171 GWt, di cui 11 GWt soltto i Ci. L Figur 3 illustr l riprtizioe dell potez per pese ll fie del t tubo collettore o vetrto cotrzioe del 3% del priciple mercto europeo (Germi), soo stti più che compesti el 28 d u impet del 45-5%. Ache sul mercto USA, domito di pelli di tipo o vetrto, si è vut u dimiuzioe el 27. Negli ultimi i, l vvio di u pio di grdi progetti i Ci e i Europ h ftto decollre il settore dell produzioe di clore di processo idustrile. Ci USA Turchi Germi Gippoe Austrli Isrele Brsile Austri Greci I primi dieci pesi I termii di potez istllt cumult, l Ci Figur 3: Potez totle dei collettori solri per produzioe è i test (11 GWt), seguit distz dgli di cqu cld i servizio ll fie del 27 USA (22 GWt). Co circ 8 GWt ciscu, Turchi Fote: IEA SHC 29 e Germi vegoo l terzo posto, seguiti d Gippoe (~5 GWt), Austrli (4 GWt), Isrele, Brsile, Austri e Greci. Nel 27, l Ci h vuto il 77% del mercto modile. Gli USA soo risultti i secod posizioe co i collettori o vetrti, e l Germi i terz posizioe. Tuttvi, el 28, l Germi può ver superto gli USA. I primi dieci pesi i I primi dieci pesi i termii di collettori o vetrti e vetrti (tubi collettori pii e sotto vuoto) pro cpite soo termii di pelli Cipro ed Isrele, seguiti d Austri, Gred e Greci, Brbdos, Austrli, Giordi, Turchi e Germi. Nell solri procpite Figur 4, soo stti ggiuti, per cofroto, gli Stti Uiti e l Ci. Eergi prodott L eergi prodott el 27 è stt di circ 89 TWh o 319 PJ, pri 7,6 milioi di toellte equivleti di petrolio (Mtep). Fr le uove eergie riovbili (escludedo le biomsse e l eergi idroelettric), l produzioe di eergi solre termic è secod soltto quell eolic. Eppure, ess copre meo dell 1% del fbbisogo di eergi primri del modo (le sttistiche o predoo i cosiderzioe il cotributo dei sistemi solri pssivi). L risors solre L risors solre è prticmete illimitt - ogi or, l Terr riceve dl sole tt eergi quto quell e il fbbisogo di cosumt ogi o di suoi bitti. Il clore rppreset probbilmete qusi l metà di tutto il fbbisogo clore di servizi eergetici. Tuttvi, l risors solre è dispers e o corrispode sempre, ello spzio e el tempo, l fbbisogo di clore; più spesso, si verific esttmete il cotrrio, soprttutto per il riscldmeto degli mbieti. kwt ogi 1 bitti A US Ci ri Gr d Gr ec i B rb d os Au st r li Gi or d i Tu rc hi Ge rm i e st Isr Au Ci pr o le I mcz di sistemi che coseto 7 collettori o vetrti l ccumulo di grdi qutità di clore d u 6 collettori vetrti stgioe ll ltr ed costi coteuti, l ttule 5 cotributo del clore solre ll copertur del 4 fbbisogo per il riscldmeto di mbieti è 3 scrso. Le poteze istllte soo molto vribili 2 fr pesi che preseto codizioi loghe di 1 clim ed isolzioe, il che implic che lo sviluppo di questi sistemi di ccumulo è cor loto. Molti pesi, pur vedo rilevti crichi di riscldmeto di cqu, elevti costi dell eergi Figur 4: Potez solre termic i kwt ogi 1 ed igeti risorse solri, sfrutto cor poco bitti ll fie del 27 queste otevoli potezilità. L produzioe di Fote: IEA SHC 29 cqu cld per uso domestico e di clore OECD/IEA, 29 - photo : R. Delcloche /OBSERV ER - Architecte : R. Durel

3 I costi vrio cosiderevolmete secod delle codizioi climtiche, che richiedoo clore eergi elettric 2 19 istllzioi più o meo complesse, e di ltri Potez totle i servizio [GW] 27 Eergi prodott [TWh] 27 fttori, d esempio i costi di modoper. U impito solre per l produzioe di cqu cld termosifoe (circolzioe turle) per u uità 58 moofmilire, formto d u pello di 2,4 5 m2 ed u serbtoio d 15 l, cost 7 i Greci e 2 i Ci. I Europ cetrle, u Clore solre Eergi Eergi Eergi Eergi Eergi termico eolic geotermic solre solre dlle mree impito pomp (circolzioe forzt) co u fotovoltic termic superficie di 4,6 m2 ed u serbtoio d 3 l, Figur 5: Potez totle i servizio (GW) ed eergi muito di deguto sistem ticogelmeto, prodott (TWh) el 27 cost itoro 4.5. Impiti di quest Fote: IEA SHC 29 tgli possoo essere impiegti soltto per il riscldmeto dell cqu oppure cotribuire l riscldmeto di mbieti (come el cso dell Old). I Europ, i pelli degli impiti combi, i grdo di soddisfre u quot più elevt delle uteze di riscldmeto, possoo coprire u superficie vribile fr i 15 ed i 3 m2. Potez totle i servizio (GWe e GWt) ed eergi prodott (TWh e TWht) - 27 I Europ, il costo degli impiti solri per l produzioe di cqu Res dei collettori solri cld per uso domestico di 5-16 per MWh di clore, cioè essi Fbbisogo di cqu cld sitri soo i geere più costosi rispetto quelli limetti co gs turle Fbbisogo di riscldmeto di mbieti elle ree urbe, m soo spesso competitivi rispetto i prezzi l Fbbisogo di rffrescmeto dettglio dell eergi elettric. Gli impiti combi ho costi di circ 16-5/MWh. Al 23, si prevede l riduzioe di questi costi 5-8/MWh per gli impiti solri di produzioe di cqu cld, 1-24/MWh per gli impiti combi e 3-5/MWh per le ppliczioi su lrg scl (> 1 MWt). I bse ll esperiez recete, i costi si bbsso del 2% qudo si rddoppi l potez cumult livello di pese. L ecoomicità degli impiti solri per il riscldmeto di mbieti dipede dll dispoibilità dell risors G F M A M G L A S O N D solre e dl fbbisogo di clore. I Frci, d esempio, gli impiti Figur 6: Fbbisogi di eergi solre, per il riscldmeto di mbieti ho u mggiore ecoomicità riscldmeto di cqu per uso domestico el settore orietle o settetriole del pese, metre quelli per il e climtizzzioe i Europ Cetrle riscldmeto di cqu ho u mggiore coveiez ecoomic Fote: ESTIF, 27 el sud del pese. II rffrescmeto solre richiede mggiori ivestimeti, m i costi soo più bssi se il pello termosolre è progettto per il rffrescmeto estivo ed il riscldmeto iverle. Nel cso del rffrescmeto solre, si h u mggiore corrispodez temporle fr dispoibilità dell risors e fbbisogo (vedi Figur 6). Riscldre gli edifici co il sole d ivero e fr etrre l luce solre per risprmire sull illumizioe elettric è l form meo costos di eergi solre. I molti csi, co u costo di ivestimeto leggermete più elevto, gli impiti solri pssivi possoo cotribuire ridurre del 5% i fbbisogi di climtizzzioe dei uovi edifici. L crescit dei mercti può essere spote o trit d forme di icetivzioe. I Ci, Cipro e Turchi, impiti solri bsso costo rppreseto già u ltertiv ecoomic disposizioe delle fmiglie per l produzioe di cqu cld, metre sui mercti triti d forme di icetivzioe, come l Germi e l Austri, soo previsti cotributi fodo perduto per fmiglie ed imprese. OECD/IEA, 29 - photo : R. Delcloche /OBSERV ER - Architecte : Architecte : A. Fvé SE I bse i dti rccolti ell mbito del progrmm IEA Solr Hetig d Coolig, el settore del riscldmeto e del rffrescmeto d eergi solre opero, el modo, oltre 2. ddetti; ltre zstime do cifre più elevte. RO idustrile, meo soggett ll vribilità delle codizioi climtiche, si prest mggiormete ll utilizzzioe del clore solre. Fior, soltto l prim di queste due ppliczioi h vuto u sigifictiv diffusioe. Fbbriczioe di compoeti solri e occupzioe Aspetti Ecoomici Prospettive Fttori triti l crescit

4 U terz ctegori di mercto è quell bst su strumeti legisltivi specifici per il solre. Tret i f, Isrele h emto orme i mteri per tutti i uovi edifici d uso bittivo, gli lberghi, le cse di riposo e le scuole-covitto. Due i f, l Spg h vrto orme zioli i mteri, dopo lcue iizitive di tipo regiole. I Austrli ed i lcui stti USA, gli impiti solri per l produzioe di cqu cld possoo essere utilizzti dlle imprese elettriche i fii dell dempimeto dell obbligo i relzioe ll quot di eergi d foti riovbili ( Reewble Portfolio Stdrd ). I mercti del clore solre potro che beeficire di ltri strumeti ormtivi, i vi di emzioe i molti pesi europei, rigurdti i cosumi specifici etti di eergi ei uovi edifici. Ostcoli Gli ostcoli ei cofroti dell istllzioe di impiti di riscldmeto e rffrescmeto d eergi solre possoo essere di tur tecic, ecoomic, istituziole, giuridic o comportmetle. Molte cse costruttrici ho risolto i problemi di tur tecic legti ll compoetistic, m molti pesi o dispogoo di persole qulificto per l progettzioe e l istllzioe di impiti solri. Ostcoli di tur ecoomic: L lto costo iizile costituisce u deterrete per molti potezili ivestitori che miro d vere tempi brevi di ritoro dell ivestimeto (che ivece comport beefici lugo termie). L voltilità dei prezzi dei combustibili, l mct iterlizzzioe dei costi mbietli delle vrie ltertive e, i tlui pesi, le umerose sovvezioi i combustibili fossili possoo scorggire le decisioi fvore del riscldmeto solre. U ltro ostcolo è l let rotzioe del prco immobilire, i quto le tecologie solri per il riscldmeto degli mbieti soo i geere pplicbili soltto lle uove costruzioi o ell mbito di vsti progetti di ristrutturzioe. Ostcoli di tur istituziole: Costruttori e proprietri di immobili d uso loctivo ho scrso icetivo d ivestire el solre termico beeficio degli iquilii. Esistoo che forme di sostego divisibili, cioè per il costo di ivestimeto, d u lto, ed il costo di esercizio, dll ltro, come quelle offerte d grdi imprese, che di servizio pubblico. Problemi di crttere istituziole si pogoo che per gli immobili codomiili. Ostcoli di tur giuridic: Gli ostcoli giuridici vrio otevolmete fr u pese e l ltro ed che di più livello locle. Il rilscio delle ecessrie utorizzzioi è spesso u problem. Gli spetti legti, ivece, l comportmeto icludoo u idegut cooscez dello stto ttule dell tecologi, l scrs propesioe gestire u impito lievemete più complesso ed il timore che l vribilità dell risors poss dre u miore livello di comfort. Sceri lugo Nell pubbliczioe IEA World Eergy Outlook 28, si prevede che il solre termico cotribuirà co 45 termie Mtep ll copertur dell domd file di eergi l 23, se o ci sro cmbimeti elle politiche. Se l stess tedez si mteesse fio l 25, il cotributo del solre termico srebbe di 18 Mtep, pri circ il 18% di tutti i fbbisogi di clore previsti etro tle dt. Nell UE, l Europe Solr Therml Idustry Associtio prevede u potez istllt di 1.19 GWt l 23. Tle vlore potrà coprire circ il 15% dei fbbisogi di clore bss tempertur l 23. Etro il 25, l potez potrebbe rggiugere i GWt, pri circ 129 Mtep di clore solre, e coprire il 47% di tutti i fbbisogi di clore ell Europ dei 27 o circ il 2% di tutti i fbbisogi eergetici dell regioe. Aspetti di sistem Le tecologie termosolri possoo vere sigifictivi riflessi sui sistemi elettrici o sui mercti regioli dei combustibili. Ad esempio, i Sudfric, l produzioe di cqu cld rppreset u terzo dei cosumi di eergi elettric di u ucleo fmilire medio. Il Govero sudfrico h idividuto ell mpi diffusioe di impiti solri per l produzioe di cqu cld u efficce ltertiv lle iterruzioi del servizio elettrico. Imptti mbietli Gli impiti termosolri o cosumo combustibili fossili ed ho u bsso livello di iquimeto elle fsi di costruzioe, esercizio e dismissioe. Le emissioi di CO2 dgli impiti solri termici soo scrse. Quidi, se si teesse coto, i modo sistemtico, dei costi esteri dell tecologi eergetic, l eergi termosolre potrebbe già essere competitiv rispetto molte tecologie di riscldmeto. Costi esteri Imptti locli I geere, gli impiti termosolri o ho u lto imptto visivo. Quelli più receti soo istllti sui tetti e sempre più itegrti rchitettoicmete ei tetti e egli ivolucri degli edifici ( vedi Figur 7). OECD/IEA, 29 - photo : R. Delcloche /OBSERV ER - Architecte : H. Vidl

5 SE Ivece, l tecologi degli impiti termosolri per il codiziometo e l refrigerzioe è cor i vi di sviluppo, soprttutto per le uità moofmiliri. RO Attulmete, gli impiti domestici per riscldmeto di cqu ed mbieti rppreseto u tecologi mtur i vrie codizioi climtiche, m ecessito di istlltori esperti. Stto e sviluppo dell tecologi Occorroo sistemi efficci per il rivestimeto ottico delle superfici, oché Priorità di ricerc mterili bsso costo, tiriflesso ed utopuleti per l relizzzioe delle Ricerc sui mterili vetrture. Per prolugre l vit utile e ridurre gli iterveti di mutezioe, è ecessrio migliorre l resistez dei uovi mterili (d es. esempio mterili polimerici e otubi e ocompoeti i crboio) lle lte temperture. Figure 7: Itegrzioe del solre termico ell ivolucro dell edificio Per le ppliczioi su lrg scl, prticolrmete per i sistemi combi, si redoo ecessrie fccite Compoetistic multifuzioli e coperture degli edifici co pelli termosolri itegrti. I uovi collettori solri utilizzti vzt per l produzioe di clore di processo medi tempertur (fio 25 C) potrebbero fvorire lo sviluppo di impiti che utilizzo il clore solre per usi idustrili e di refrigerzioe. Collettori solri fotovoltici-termici potrebbero erogre si cqu cld, si eergi elettric. Sistemi di ccumulo vzti e più comptti potrebbero fr umetre l coveiez ecoomic delle uteze Sistemi di ccumulo di di riscldmeto che vegoo coperte co eergi solre. Soo llo studio mterili cmbimeto di fse o tipo comptto ed lt processi termochimici, co l obiettivo di icremetre di 8 volte l desità eergetic dei sistemi di ccumulo desità eergetic di clore. Occorre itesificre gli sforzi di ricerc e sviluppo per fr sì che queste uove tecologie di ccumulo sio dispoibili l 23. Si prevedoo molti sviluppi el settore del codiziometo e del rffrescmeto solre, soprttutto per gli Sviluppo degli impiti impiti di piccol tgli e gli impiti combi, i grdo di produrre cqu cld per uso domestico, riscldre e rffrescre mbieti, e per gli impiti termosolri ssociti pompe di clore. Itli trsltio of Reewble Eergy Essetils: Reewble Eergy Essetils: Solr Hetig d Coolig C OECD/IEA, 21. Sebbee l IEA si l utore dell pubbliczioe ell su versioe origile i iglese, l IEA o si ssume essu resposbilità circ l esttezz o l completezz dell presete trduzioe. Quest pubbliczioe è trdott sotto l sol resposbilità del Gestore dei Servizi Eergetici GSE, Itli OECD/IEA, 29 - photo : R. Delcloche /OBSERV ER - Architecte : Architecte : A. Fvé