LE TECNOLOGIE DEL RISPARMIO ENERGETICO NEL RESIDENZIALE

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1 LE TECNOLOGIE DEL RISPARMIO ENERGETICO NEL RESIDENZIALE Davide Chiaroni davide.chiaro Energy&Strategy Group Politecnico di Milano

2 16/03/16 Energy&Strategy 2 LA Struttura dello studio Le tecnologie di risparmio energetico: quali sono, che benefici «energetici» possono dare e per chi Le tecnologie di risparmio energetico: la valutazione economica degli investimenti Il mercato delle tecnologie di risparmio energetico in Italia nel prossimo triennio Le sfide per lo sviluppo

3 L ALBERO DELLE TECNOLOGIE PER IL RESIDENZIALE Ambito residenziale Soluzioni per l efficienza energetica Pompe di calore Caldaie a condensazion e Sistemi di Building Automation Soluzioni di generazione distribuita da fonti rinnovabili fotovoltaico Mini-eolico termico Caldaie a biomassa Sistemi di (micro) cogenerazione Soluzioni integrate fotovoltaico + Pompa di calore fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + e-mobility termico + Caldaia a condensazione fotovoltaico + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + Caldaia a condensazione Home Appliances efficienti + sistemi di Building Automation

4 cosa SI INTENDE PER ABITAZIONE «TIPO»? L abitazione «tipo», in termini energetici (elettrico e termico), è caratterizzata nelle tre zone climatiche del nostro territorio nazionale. Consumo termico annuo medio [kwhth] Consumo elettrico annuo medio [kwhe] Localizzazione dell abitazione Abitazione Fascia climatica E (Milano) Fascia climatica D (Roma) Fascia climatica B (Palermo) Fascia climatica E (Milano) Fascia climatica D (Roma) Fascia climatica B (Palermo) Costo kwh termico [ /kwh] 0,09 Costo kwh elettrico [ /kwh] 0,20 Spesa termica annua [ ] Spesa elettrica annua [ ] Fascia climatica E (Milano) Fascia climatica D (Roma) Fascia climatica B (Palermo) Fascia climatica E (Milano) Fascia climatica D (Roma)

5 LE Soluzioni per l efficienza energetica Pompe di calore COSA SONO: soddisfano il fabbisogno di climatizzazione invernale ed estiva sfruttando il vettore elettrico. Ne esistono di diverse tipologie a compressione, ad assorbimento, con sorgente aria, acqua o terreno QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a Caldaie a condensazio ne COSA SONO: soddisfano il fabbisogno di climatizzazione invernale e acqua calda sanitaria con un maggiore rendimento grazie al recupero di calore latente dei gas di scarico QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a Sistemi di Building Automatio n COSA SONO: sistemi di supervisione (sistemi di monitoraggio, di controllo) sui consumi elettrici e termici di un utenza energetica QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a 7.000

6 LE Soluzioni DI GENERAZIONE DISTRIBUITA DA FONTI RINNOVABILI fotovoltaic o Mini eolico termico Caldaie a biomassa Sistemi di (micro) cogenerazio ne QUANTO COSTA: moduli tradizionali ( ), moduli a film sottile ( ) QUANTO PRODUCE MEDIAMENTE: heq * 3 kw = kwh/anno QUANTO COSTA: fino a 10 kw ( ), da 10 kw a 20 kw ( ) QUANTO PRODUCE MEDIAMENTE: heq * 10 kw = kwh/anno QUANTO COSTA: collettori scoperti ( /m2), collettori piani vetrati ( /m2), collettori sottovuoto ( /m2) QUANTO PRODUCE MEDIAMENTE: 600 kwh/m2 anno QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a e sono possibili soluzioni a legna/cippato o a pellet QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a

7 Le Soluzioni INTEGRATE (1/2) fotovoltaico + Pompa di calore fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + e- mobility FUNZIONALITÀ: consente di generare energia elettrica attraverso l utilizzo dell impianto FV e di gestire la climatizzazione estiva e invernale grazie alla pompa di calore (autoconsumo elettrico pari al 50%) QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a FUNZIONALITÀ: Rispetto al caso precedente consente di conservare energia elettrica per utilizzarla in momenti diversi dalla produzione (autoconsumo elettrico prossimo all 80%) QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a FUNZIONALITÀ: Rispetto al caso precedente permette inoltre di rifornire il punto di ricarica al quale viene associata l autovettura elettrica, e-mobility (autoconsumo elettrico di circa 85%) QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a

8 LE Soluzioni INTEGRATE (2/2) termico + Caldaia a condensazio ne fotovoltaico + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + Caldaia a condensazione Home Appliances efficienti + Sistemi di Building Automation FUNZIONALITÀ: Il calore prodotto mediante l impianto solare termico viene utilizzato per produrre ACS e integrare l impianto di riscaldamento. La caldaia ad alta efficienza entra in funzione poi solo quando l energia fornita dal sole non è sufficiente QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a FUNZIONALITÀ: Separa la gestione efficiente del calore (caldaia a condensazione) dalla gestione del fabbisogno elettrico, coperto dall autoproduzione e dai sistemi di accumulo. Rispetto al caso con la pompa di calore si riduce la dimensione necessaria per gli accumuli. QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a FUNZIONALITÀ: Permette di integrare le diverse utenze e gestire il match tra fabbisogno energetico e costo dell energia (sia dalla rete che autoprodotta) QUANTO COSTA: per una abitazione «tipo» l investimento necessario varia da a

9 LE Tecnologie DI RISPARMIO ENERGETICO:UN QUADRO D ASSIEME DELLE POSSIBILI APPLICAZIONI Nord Italia kwhe kwhth Sud Italia kwhe kwhth Caldaie a condensazion e Assoluta convenienza Pompe di calore Caldaie a condensazion e + Rinnovabili Pompe di calore + Rinnovabili Pompe di calore / Caldaie a condensazion e + Rinnovabili + Sistema di accumulo + e-mobility Utenza singola Multiutenza (condominio) Dimensione unità abitativa

10 16/03/16 Energy&Strategy 2 LE Tecnologie DI RISPARMIO ENERGETICO:UN QUADRO D ASSIEME E innanzitutto opportuno sottolineare come siano tante e, salvo il caso dello storage, ormai decisamente mature le tecnologie a disposizione per il risparmio energetico nel residenziale Le soluzioni che sfruttano principalmente il vettore elettrico, come le pompe di calore, hanno una diffusione più naturale laddove il fabbisogno di climatizzazione estiva sia decisamente prevalente su quello invernale, mentre dove accade il viceversa sono le caldaie a condensazione ad avere maggiori opportunità di sviluppo Mano a mano che cresce la dimensione della abitazione e/o si passa da contesti monofamiliari a contesti plurifamiliari assumono maggiore senso le soluzioni integrate, in prima battuta quelle che comportano l adozione di una fonte di generazione rinnovabile (elettrica o termica) e poi via via ad aumentarne la complessità sino a soluzioni che prevedano soluzioni di storage, dove ancora significativo è l effetto di scala

11 16/03/16 Energy&Strategy 2 LA Struttura dello studio Le tecnologie di risparmio energetico: quali sono, che benefici «energetici» possono dare e per chi Le tecnologie di risparmio energetico: la valutazione economica degli investimenti Il mercato delle tecnologie di risparmio energetico in Italia nel prossimo triennio Le sfide per lo sviluppo

12 La Metodologia di valutazione Per valutare la sostenibilità economica dell adozione delle soluzioni per l efficienza energetica in ambito residenziale, si sono presi in considerazione i seguenti indicatori: Tempo di Pay-back - indica l istante temporale in cui l investimento nella soluzione di efficienza energetica viene interamente ripagato, valutato prendendo in considerazione l incentivo che garantisce al soggetto investitore il miglior ritorno economico. Costo medio del kwh risparmiato o prodotto - indica il rapporto tra i costi sostenuti per l adozione e l utilizzo della soluzione di efficienza energetica e la quantità di energia risparmiata o prodotta grazie al suo utilizzo. I valori assunti dagli indicatori sono confrontati Costo di acquisto con un valore Costo soglia di definito in tabella. Settore Pay-back dell energia elettrica da produzione del rete calore Residenziale 3 anni 20 c /kwh 9 c /kwh

13 LA Caratterizzazione delle tecnologie Tecnologia Payback time [anni] Costo kwh [ /kwh] Soluzioni per l efficienza energetica Pompa di calore 2 3 0,03 Building Automation 6-7 0,12 Caldaia a condensazione 5-6 0,04 Soluzioni di generazione distribuita da fonti rinnovabili fotovoltaico 7-9 0,13 Mini-eolico 5-7 0,19 termico 1,5-2 0,03 Caldaia a biomassa 4-6 0,07 Sistemi di micro cogenerazione 6-7 0,06 Tempo di payback < 3 anni Tempo di payback tra 3 e 7 anni < kwh comprato > kwh comprato Tempo di payback > 7 anni

14 LA Caratterizzazione delle tecnologie: IL PARADOSSO DELLA INTEGRAZIONE Tecnologia Payback time [anni] Costo kwh [ /kwh] Soluzioni integrate fotovoltaico + Pompa di calore 5-7 fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + e- mobility termico + Caldaia a condensazione 6-7 fotovoltaico + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + Caldaia a condensazione Home Appliances efficienti + Sistemi di Tempo di payback < 3 anni < kwh comprato Building Automation Tempo di payback tra 3 e 7 anni > kwh comprato Tempo di payback > 7 anni 10-12Nel caso si faccia riferimento ad una multiutenza (es: condominio), i valori di costo e payback potrebbero subire una riduzione del 15-20%, sfruttando effetti legati alla dimensione dell intervento.

15 LA Caratterizzazione delle tecnologie: un QUADRO D ASSIEME Ve ngono classificate l ins i e me delle s oluzioni di interve nto (singole + integrate ), in funzione del tempo di pay-back e del costo medio del kwh ris p armiat o o p ro d otto. PBT 3 anni C aldaie a condensazi one Fotovoltaico B ui l di ng Automa ti on C a ldaia a biomassa Micro -eolico Micro coge ne razione S o l are f o tovoltaico + Po mp a d i c alore + S istemi d i accumul o el ettr ic o con b atterie + e-mobility S o l are f o t ov o ltaic o + Po mpa d i calore + S i s temi di acc umul o el ettr i co c o n b atter i e Home appli ances ef f ic ienti + Buil d i n g Automati o n S o l are f o tovoltaico + S istemi di ac cum ul o el ettr i co co n b atter ie + Caldaia a condensazione S o la re termi c o + Cald aia a c o nd e ns azione S o l are fo tovoltaico + Po mpa di calore Assoluta convenienza < 3 anni Pompe di calore Tecnologie che risultano convenienti nei termico contesti di applicazione esaminati indipendentemente dal sistema di incentivazione considerato 0,19 /kwhe; 0,09 /kwhth Costo kwh

16 16/03/16 Energy&Strategy 2 LA Caratterizzazione delle tecnologie: UN QUADRO D ASSIEME Sono solo due le soluzioni tecnologiche tra quelle analizzate che hanno una convenienza assoluta di investimento e che si ripagano in meno di 3 anni Tutte le altre soluzioni «singole» si trovano però nella condizione di essere assolutamente convenienti e di ripagarsi comunque entro la vita utile della tecnologia stessa Discorso diverso per le soluzioni integrate, che ad oggi vedono ancora problemi di convenienza e tempo di rientro. Le ragioni possono essere ridotte a due: sviluppo non ancora ottimale delle soluzioni per lo storage, dalle quali però ci si attende significativi sviluppi già nei prossimi anni mancanza ancora oggi di una vera e propria «integrazione» tecnologica. In molti casi oggi abbiamo una mera giustapposizione di diverse soluzioni, senza che le tecnologie «interagiscano» tra di loro per massimizzare i loro effetti di risparmio energetico

17 16/03/16 Energy&Strategy 2 LA Struttura dello studio Le tecnologie di risparmio energetico: quali sono, che benefici «energetici» possono dare e per chi Le tecnologie di risparmio energetico: la valutazione economica degli investimenti Il mercato delle tecnologie di risparmio energetico in Italia nel prossimo triennio Le sfide per lo sviluppo

18 LE PREVISIONI DI MERCATO DEI PROSSIMI 3 ANNI Soluzioni per l efficienza energetica Pompe di calore 5 mld (700 k unità) Sistemi di Building Automation 1,2 mld (250 k unità) Caldaie a condensazion e 1 mld (350 k unità) TOTALE PER 3 ANNI 12,8 mld Soluzioni di generazione distribuita da fonti rinnovabili Totale: 4 mld fotovoltaico 26% Mini-eolico 2% termico 36% Caldaie a biomassa 33% Sistemi di (micro) cogenerazione 3% Soluzioni integrate Totale: 0,87 mld + H.A. fotovoltaico + Pompa di calore 62% fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie 6% fotovoltaico + Pompa di calore + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + e-mobility 4% termico + Caldaia a condensazione 24% fotovoltaico + Sistemi di accumulo elettrico con batterie + Caldaia a condensazione 4% Home Appliances efficienti + sistemi di Building Automation 0,75 mld 16/03/16 Energy&Strategy 18

19 16/03/16 Energy&Strategy 2 LE PREVISIONI DI MERCATO DEI PROSSIMI 3 ANNI Il mercato delle soluzioni per il risparmio energetico negli edifici è destinato a guidare investimenti per oltre 12 miliardi di nel prossimo triennio. Oltre la metà di questi investimenti (7,2 miliardi) dipende da soluzioni per l efficienza energetica, pompe di calore in primis ma anche caldaie a condensazione e sistemi di building automation (questi ultimi ancor più interessanti perché abilitatori della integrazione tecnologica) Le rinnovabili seguono con 4 miliardi circa di investimenti, soprattutto nell ambito termico (caldaie a biomassa e solare termico) dopo la «crisi» che ha inevitabilmente colpito il segmento «elettrico» Il prossimo triennio vedrà anche la prima diffusione delle soluzioni «integrate», ancora in maniera ridotta (attorno a 1 miliardo di ) ma con una aspettativa di crescita interessante. Anche in questo caso interessante sottolineare lo spazio che sul mercato avranno le soluzioni di building automation integrate con le utenze domestiche.

20 16/03/16 Energy&Strategy 2 Struttura dello studio Le tecnologie di risparmio energetico: quali sono, che benefici «energetici» possono dare e per chi Le tecnologie di risparmio energetico: la valutazione economica degli investimenti Il mercato delle tecnologie di risparmio energetico in Italia nel prossimo triennio Le sfide per lo sviluppo

21 LE SFIDE PER LO SVILUPPO Il mercato del risparmio energetico per il residenziale è pronto a passare ad una nuova fase: quella della «intelligenza» (con i sistemi di monitoraggio e controllo delle utenze termiche ed elettriche) e della «integrazione» tra le diverse tecnologie Questo passaggio sarà tanto più rapido quanto più rapidamente gli operatori sapranno coglierne le opportunità e sviluppare le competenze (tecnologiche e soprattutto sistemisticoprogettuali) necessarie per massimizzare l efficacia degli interventi presso il cliente finale Questo passaggio sarà tanto più rapido quanto più si potrà disporre della informazione fondamentale: la misura dei consumi. Una informazione che è DISPONIBILE, ma che nessuno usa/può usare soprattutto in ottica di benchmark e che invece permetterebbe di ragionare in ottica push e non solo pull nel

22 LE TECNOLOGIE DEL RISPARMIO ENERGETICO NEL RESIDENZIALE Davide Chiaroni davide.chiaro Energy&Strategy Group Politecnico di Milano