USO RAZIONALE DELL ENERGIA

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1 USO RAZIONALE DELL ENERGIA ED ENERGIE RINNOVABILI IN EDILIZIA Ing. Mauro Moroni Dipartimento di Energetica Facoltà di Ingegneria Ancona, 1 dicembre 2005

2 Cosa significa USO RAZIONALE DELL ENERGIA? SIGNIFICA CONSUMARE MENO ENERGIA A PARITA DI CONDIZIONI FINALI

3 COME MISURO I CONSUMI? Potenza x Tempo = ENERGIA [ kwh ]

4 INDIVIDUAZIONE DI TUTTE LE UTENZE CHE UTILIZZANO ENERGIA ELETTRICA TERMICA

5 UTENZE DI TIPO ELETTRICO ILLUMINAZIONE ELETTRODOMESTICI CONDIZIONAMENTO AMBIENTI

6 UTENZE DI TIPO TERMICO INVOLUCRO EDILIZIO IMPIANTO DI RISCALDAMENTO E PRODUZIONE ACQUA CALDA SANITARIA

7 IPOTESI: FAMIGLIA DI 4 PERSONE ABITANTE IN CASA DI 100 mq NELLA MARCHE ELETTRICITA RIPARTIZIONE DI BOLLETTE, CONSUMI E INQUINAMENTO METANO

8 BOLLETTA MEDIA ELETTRICITA : 500 /ANNO ENERGIA UTILIZZATA =3300 kwhe CONSUMO MEDIO ENERGIA PRIMARIA EMISSIONI DI CO2 NELL AMBIENTE 3300 kwhe x 0,54 kg /kwhe = 1782 kg 3300 kwhe x 2,55 kwhe/kwht = 8415 kwht = 1,78 T CO2

9 BOLLETTA MEDIA RISCALDAMENTO E ACQUA CALDA: 1200 /ANNO VOLUME UTILIZZATO =2000 Nmc CONSUMO MEDIO ENERGIA PRIMARIA 2000 mc x 9,57 kwht/mc = kwht EMISSIONI DI CO2 NELL AMBIENTE kwht x 0,23 kg /kwht = 4402,2 kg = 4,40 T CO2

10 METANO METANO ELETTRICITA RICAPITOLANDO ELETTRICITA IPOTESI: FAMIGLIA DI 4 PERSONE ABITANTE IN CASA DI 100 mq NELLA MARCHE CONSUMI Bolletta [ ] Quantità Consumo energia primaria [kwht] Emissioni di CO2 [t] % CO2 Energia elettrica [kwh] ,78 28,8 Riscaldamento ed acqua calda [Nm 3 ] ,4 71,2

11 INTERVENTI DI NATURA ELETTRICA Utilizzare elettrodomestici ad elevata efficienza (almeno categoria energetica B) Utilizzare lampade ad elevata efficienza INTERVENTI DI USO RAZIONALE DELL ENERGIA ELETTRICA IN CASA Ricordarsi di spegnere elettrodomestici (no stand-by) e luci quando con li utilizziamo Cucinare con il forno a microonde. Rispetto ad un forno elettrico convenzionale i consumi si riducono di 4/5

12 UTILIZZARE LAMPADE AD ELEVATA EFFICIENZA Esempio di utilizzo: 2000 ore/anno per un periodo di 5 anni (*) Tipo e numero di lampade (**) Incandescenza 3x100W Costo lampade (***) 30,00 Costo energia elettrica in Costo totale Risparmio totale (****) 540,00 570,00 _ Alogene 2x100 W Fluorescenti compatte tradizionali 3x25 W Fluorescenti compatte elettroniche 3x20 W 50,00 360,00 410,00 30,00 135,00 165,00 54,00 108,00 162,00 160,00 405,00 408,00 (*) Illuminazione ambiente pari a 150 lux (**) Duarata lampade ad incandescenza: 1000 ore; alogene: 2000 ore; fluorescenti compatte: ore (***) Costo lampade ad incandescenza: 1,00 ; alogene: 5,00 ; fluorescenti compatte tradizionali: 10,00 ; fluorescenti compatte elettroniche: 18,00. (****) Risparmio diretto alla soluzione con lampade ad incandescenza FONTE ENEA

13 INTERVENTI DI NATURA TERMICA DOPPI VETRI ISOLANTE INTERVENTI DI ISOLAMENTO TERMICO SU PARETI, INFISSI, COPERTURA, E MIGLIORAMANTO DELLA GENERAZIONE DI ENERGIA TERMICA CONDENSAZIONE O BIOMASSE ISOLANTE

14 LA TENDENZA DEL FUTURO PROSSIMO? CASE A BASSO CONSUMO E CASE PASSIVE CARATTERISTICHE» il super-isolamento,» la ventilazione meccanica controllata con recupero di calore e altri guadagni interni,» i guadagni solari,» l'efficienza elettrica degli elettrodomestici,» la capacità di rispondere alla restante esigenza di energia con energia rinnovabile. Edificio convenzionale Italiano (dati ENEA) 200 m² di superficie abitabile Consumo energetico complessivo 157 kwh/m²a Edificio a basso consumo energetico con 185 m² di superficie abitabile Consumo energetico complessivo 86,5 kwh/m²a Edificio Passivo con 185 m² di superficie abitabile Consumo energetico complessivo 42 kwh/m²a

15 INTERVENTI SUGLI INFISSI Tempo di ritorno dell'investimento Meno di 2 anni Meno di 4 anni Meno di 6 anni e mezzo Convenienza Interventi sugli infissi Costi indicativi /m2 Risparmio energetico % Zona climatica d'interesse Convenienza Controllo infiltrazioni Guarnizioni supplementari 6, FONTE ENEA Controllo dipsersioni dal cassonetto Isolamento 9, Controllo dipsersioni attraverso vetro doppio vetro 41, TEMPO DI RITORNO DELL INVESTIMENTO COSTO DELL INTERVENTO RISPARMIO ECONOMICO CONSEGUENTE ALL INTERVENTO DI RISPARMIO ENERGETICO

16 LA NOSTRA CALDAIA E VECCHIA O VOGLIAMO COIBENTARE CASA? Possiamo pensare a ragione di sostituirla con: UNA CALDAIA A CONDENSAZIONE (riduzione media dei costi di gestione dell ordine del 20-35% su base annuale) CALDAIA A CONDANSAZIONE DA 24kW;

17 INTERVENTI SUI TERMINALI DELL ACQUA CALDA SANITARIA RISPARMIO CON EROGATORI PER DOCCIA A BASSO FLUSSO SE HO RISCALDAMENTO A GAS: 118 kwh/anno 7,3 /anno GAS* SE HO RISCALDAMENTO ELETTRICO: 237 kwh/anno 14,8 /anno GAS* RISPARMIO CON ROMPIGETTO AREATI PER RUBINETTI SE HO RISCALDAMENTO A GAS: 13 kwh/anno 0,8 /anno GAS* SE HO RISCALDAMENTO ELETTRICO: 26 kwh/anno 1,6 /anno GAS * AL RISPARMIO ENERGETICO SI SOMMA QUELLO PER LA RIDUZIONE DEL CONSUMO D ACQUA CHE RISULTA DELL ORDINE DEL 15-20% ANNO

18 COME POSSONO LE ENERGIE RINNOVABILI DIMINUIRE, L INQUINAMENTO E LE NOSTRE ODIATE BOLLETTE?

19 IMPIANTI FOTOVOLTAICI

20 IMPIANTI FOTOVOLTAICI STAND-ALONE

21 IMPIANTI FOTOVOLTAICI STAND-ALONE FONTE FV FOTOVOLTAICI

23 FONTE FV FOTOVOLTAICI IMPIANTI FOTOVOLTAICI STAND-ALONE

26 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED FONTE ENEA

27 CONTO ENERGIA A quasi un anno dalla scadenza prevista dal Dlgs. 387, lo scorso 14 luglio il decreto che incentiva il kwh fotovoltaico ha avuto il parere favorevole della Conferenza Unificata. Il 29 luglio è stato presentato alla stampa dai Ministri Scajola e Matteoli e ora sta per essere pubblicato sullagazzetta Ufficiale. Questo decreto, definisce il cosiddetto conto energia per il fotovoltaico, secondo quanto indicato dall'art.7 del Dlgs. 387 del Questi i contenuti significativi del decreto: Il Conto Energia è previsto per impianti con taglie comprese tra 1 kw e kw di potenza. L incentivazione per la produzione elettrica da fotovoltaico sarà erogata per 20 anni per impianti la cui domanda sia stata inoltrata da persone fisiche e giuridiche, compresi i soggetti pubblici e i condomini di edifici. Le tariffe per kwh sono definite in base alla taglia dell impianto (vedi tabella); Tariffe incentivanti del FV per 20 anni (domande ) Impianti di potenza da 1 a 20 kwp 0,445 /kwh Impianti di potenza da 20 a 50 kwp 0,460 /kwh Impianti di potenza da 50 a 1000 kwp 0,490 /kwh (valore massimo della tariffa soggetta a gara)

28 CONTO ENERGIA Per gli impianti la cui domanda perverrà dal 2007 la tariffa decrescerà del 2%. Il decreto non considera nessun incentivo specifico per l'integrazione dell'impianto FV nell'edificio: Gli impianti possono essere installati anche a terra. Gli impianti che avranno diritto all incentivazione saranno solo quelli entrati in esercizio dopo il 30 settembre 2005 e la cui domanda sarà presentata a un Soggetto Attuatore (indicato dall Autorità, forse la Cassa Conguagli Energia) entro le date stabilite (la prima probabile scadenza potrebbe essere 31 dicembre 2005). Il decreto prevede anche specifiche condizioni per la cumulabilità del conto energia con altri incentivi (art.10); in particolare, le tariffe incentivanti sono ridotte del 30% se il soggetto che realizza l impianto beneficia della detrazione fiscale (36% - in vigore sicuramente fino al 31/12/2005, ma che non sappiamo se verrà reiterata dalla prossima finanziaria); Tali tariffe non verranno erogate se gli impianti hanno ricevuto incentivi pubblici in conto capitale superiori al 20% del costo di investimento o se usufruiscono dei certificati verdi.

29 CONTO ENERGIA RICAPITOLANDO Caso di impianti sotto i 20 kw di potenza: alla tariffa incentivante sarà possibile sommare il risparmio dell elettricità FV utilizzata dall utenza e/o ceduta alla rete elettrica locale, che sarà scontata dalle bollette successive. Vale quindi il net metering, cioè quanto stabilisce la delibera 224 del 2000 dell Autorità che disciplina le condizioni di scambio sul posto dell energia prodotta da impianti FV con potenza non superiore a 20 kw (il prezzo di scambio è in base al contratto di fornitura dell elettricità, in media intorno a 0,15 /kwh). Caso di impianti al di sopra dei 20 kw di potenza: si potrà sommare alla tariffa incentivante il risparmio consentito dall autoconsumo dell elettricità FV e il ricavato derivante dalla vendita delle eccedenze alla rete locale; quest ultimo è definito dall Autorità con la delibera n.34 del 2005, in cui vengono definiti i prezzi dell energia ceduta alla rete: 0,095 (fino a 500 mila kwh/anno), 0,080 (da 500 mila a 1 milione di kwh/anno) e 0,070 (da 1 milione a 2 milioni di kwh/anno). FONTE ILSOLE360GRADI

30 TABELLA SIMULAZIONE CONTO ENERGIA UBICAZIONE CONSUMO STIMATO [kwh] POTENZA IMPIANTO [kwp] COSTO IMPIANTO (IVA 10% compresa) [ ] GUADAGNO ANNUO [ ] TEMPO DI RITORNO (P.B.P.) [anni] GUADAGNO CUMULATIVO AL 20 ANNO [ ] GUADAGNO ANNUO DOPO IL 20 ANNO [ ] AOSTA , , ,8 442,7 TREIA , , ,6 425,1 AGRIGENTO , , ,7 436,4 Tabella valido per impianti con P<20 kwp - Installazione standard TEMPO DI RITORNO DI INVESTIMENTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO A TREIA Dati calcolati in base alla norma UNI10349: Aosta kwh per kwp Treia Agrigento Tilt = kwh per kwp kwh per kwp GUADAGNO ANNUO CON CONTO ENERGIA COSTO IMPIANTO Azimut = 0 (SUD) BOS = 0, ANNI -

31 CONTO ENERGIA COSA FARE PER ACCEDERE ALL INCENTIVO? Progetto preliminare inclusivo di scheda tecnica firmato da un tecnico abilitato dagli albi professionali Autorizzazione sottoscritta dal proprietario dell immobile destinato all installazione dell impianto qualora detto proprietario sia diverso dal soggetto responsabile Preventivo di spesa relativo ai costi da sostenere, ripartito tra le principali voci di costo, tra cui: progettazione, direzione lavori, collaudo e certificazione dell impianto, installazione e posa in opera dell impianto, eventuali opere edili necessarie e connesse all installazione, Elenco delle autorizzazioni necessarie alla costruzione e all esercizio già conseguite o da conseguire

32 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED TETTI FOTOVOLATICI TEGOLE FOTOVOLATICHE CENTRALE FOTOVOLATICA

33 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA IN COPERTURA INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA IN FACCIATA

34 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED FRANGISOLE FOTOVOLATICI

35 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED DISTRIBUTORE DI CARBURANTE A ROMA DISTRIBUTORE DI CARBURANTE A MILANO

36 IMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED H E L I O T R O P, GERMANIA 93

37 IMPIANTI SOLARI TERMICI

38 IMPIANTI SOLARI TERMICI A CIRCOLAZIONE NATURALE

39 IMPIANTI SOLARI TERMICI A CIRCOLAZIONE FORZATA

40 IMPIANTI SOLARI TERMICI AD INTEGRAZIONE DEL RISCALDAMENTO

41 IMPIANTI SOLARI TERMICI PER IL RISCALDAMENTO DI PISCINE IMPIANTO SOLARE TERMICO DELLA PISCINA DI S.BENEDETTO DEL TRONTO

42 IMPIANTO SOLARE TERMICO DEL PALASPORT DI CHIARAVALLE TABELLA SIMULAZIONE PALASPORT CHIARAVALLE UBICAZIONE CONSUMO STIMATO [l/giorno] SUPERFICIE IMPIANTO [mq] COSTO IMPIANTO A BASE DI GARA (IVA 10%) [ ] GUADAGNO ANNUO [ ] TEMPO DI RITORNO (P.B.P.) S.F. [anni] TEMPO DI RITORNO (P.B.P.) C.F.30% [anni] GUADAGNO CUMULATIVO AL 20 ANNO S.F. [ ] CHIARAVALLE , ,46 5, ,0 Tabella valida per impianti con collettori a lastra piana a superficie altamente selettiva - Installazione standard Dati calcolati in base alla norma UNI10349: Tilt = 45 Azimut = 0 (SUD)

43 POMPE DI CALORE GEOTERMICHE

44 COME FUNZIONA UNA POMPA DI CALORE GEOTERMICA? INVERNO ESTATE

45

46 COME E FATTO UN IMPIANTO GEOTERMICO? LA MACCHINA LE SONDE L ISTALLAZIONE DELLE SONDE

47 QUALI SONO I COSTI DI UN IMPIANTO GEOTERMICO? IPOTESI: Abitazione di 220mq ; contributo per riscaldamento e acqua calda sanitaria a 45 C Nessun incentivo Geotermia Metano Gasolio GPL Fabbisogno kwh Prezzo 0,15 /kwh da elettricità 0,6 /m 3 0,9 /l 0,6 /l Spese di gestione annue , , ,83 Costo impianto Risparmio % sui costi di gestione (con impianto geotermico) 46 63,5 58 Tempo di ritorno dell'investimento (con impainto geotermico) 18,9 anni 8,2 anni 9,1 anni Si consideri che l impianto geotermico non ha bisogno di canna fumaria

48 IMPIANTI A BIOMASSE

49 PARLIAMO DI BIOMASSA AD UTILIZZO ENERGETICO... TIPI DI COMBUSTIBILI: LEGNA IN CIOCCHI CIPPATO DI LEGNA PELLET

50 CARATTERISTICHE ENERGETICHE E COSTI DI COMBUSTIBILI FOSSILI E BIOMASSE

51 TIPI DI CALDAIE ALIMENTATE A BUIOMASSE CALDAIE A LEGNA - PELLET AD USO DOMESTICO PMAX=35kW CALDAIE A PELLET AD USO CONDOMINIALE PMAX=50kW CALDAIE A CIPPATO PMIN= 50kW - PMAX=s.l. CALDAIE GLOBALI PMIN= 100kW - PMAX=s.l.

52 CALDAIE A CIPPATO

53 CONFIGURAZIONI DI IMPIANTO CARBONAIA PER CIPPATO TRADIZIONALE CARBONAIA PER CIPPATO CON ESSICCAMENTO PRELIMINARE CARBONAIA PER CIPPATO CON ACCESSO DIRETTO DEI VEICOLI

54 CONFIGURAZIONI DI IMPIANTO CARBONAIA PER CIPPATO ESTERNA ED INTERRATA CARBONAIA PER CIPPATO ESTERNA SUL PIANO DEL TERRENO CARBONAIA PER CIPPATO CON COCLEA DI ALIMENTAZIONE

55 CONFIGURAZIONI DI IMPIANTO IMPIANTO A CIPPATO STAND-ALONE P=90-300kW VISTA ESTERNA VISTA INTERNA

56 SISTEMI DI SICUREZZA Anche le caldaie a cippato, come quelle a legna da ardere, sono attualmente soggette all obbligo del vaso di espansione aperto. A differenza delle caldaie per legna in pezzi grossi, le caldaie a cippato hanno un focolare che contiene solo piccole quantità. di combustibile, che brucia rapidamente una volta giunto sulla griglia di combustione. Per questo motivo il rischio di ebollizione in caso di emergenza in queste caldaie minore rispetto a quelle a legna, e di conseguenza appare ancora meno giustificato e anacronistico l attuale obbligo del vaso di espansione aperto. Importanti dispositivi di sicurezza che dovrebbero sempre essere installati negli impianti termici a cippato riguardano il sistema di alimentazione del combustibile, per impedire eventuali ritorni di fiamma dalla caldaia al silo di stoccaggio.

57 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO Per il dimensionamento degli impianti di riscaldamento a cippato possono essere seguiti criteri simili a quelli relativi ad impianti convenzionali a gas/gasolio. Nel caso in cui si preveda di installare o di mantenere in esercizio una caldaia a gas/gasolio con funzione di scorta o emergenza, la caldaia a cippato può essere dimensionata intorno al 70% della potenza di picco stimata. Questo consente di risparmiare sui costi di acquisto e di installazione. Poichè i picchi di fabbisogno di potenza sugli impianti di riscaldamento sono generalmente di breve durata, e limitati ad alcuni giorni del mese più freddo, con questo accorgimento si riesce a comunque a coprire con l energia da biomassa oltre il 90% del fabbisogno totale di calore.

58 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO Nel caso in cui un unica caldaia a cippato debba provvedere al riscaldamento di numerose utenze collegate da una rete di teleriscaldamento, la potenza della caldaia a biomassa corrisponde alla somma delle potenze di tutte le utenze allacciate diminuita di un coefficiente di contemporaneità che tenga conto delle caratteristiche del prelievo termico delle varie utenze. Il valore di questo coefficiente va valutato caso per caso, ed è spesso compreso tra 0,6 e 0,7.

59 DIMENSIONAMENTO DELLO STOCCAGGIO Il silo di stoccaggio del cippato dovrebbe essere posto in un locale adiacente al locale caldaia o situato nelle immediate vicinanze di questo. Una delle più importanti condizioni per la fattibilità di un impianto di riscaldamento a cippato la disponibilità di un locale per lo stoccaggio, situato in posizione accessibile ai mezzi di trasporto del combustibile, con adeguato spazio per la manovra di questi. Il silo va dimensionato sulla base della potenza e del rendimento della caldaia, delle caratteristiche del combustibile e dell autonomia richiesta. Indicativamente, il potere calorifico netto del cippato è compreso tra 600 e 900 kwh/m3, a seconda del tipo di legno e del contenuto di umidit.. La densità è compresa tra i 200 e i 400 kg/m3.

60 DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA DI UNA CARBONAIA Potenza nominale caldaia: 110 kw Rendimento termico della caldaia: 80% Potere calorifico del cippato: 800 kwh/m3 Autonomia di funzionamento richiesta: 1 mese Il consumo orario della caldaia alla potenza nominale è il seguente: 110/(800 X 0.8) = 0,17 mc/h Ipotizzando che la caldaia funzioni per 12 ore al giorno a piena potenza, il consumo mensile ammonterà a: 0,17 X 12 X 30 = 62 mc

61 ANALISI COSTI-BENEFICI TIPO Fabbisogno energetico stimato per riscaldamento e acqua sanitaria: kwh/anno pari a: m3/anno di metano litri/anno di gasolio litri/anno di gpl quintali/anno di cippato di latifoglia con umidit. 35% Descrizione impianto: Caldaia a cippato da 110 kw, estrattore del cippato, coclea di trasporto, sistemi di regolazione, accumulatore inerziale 1000 litri, bollitore sanitario 1000 litri

62 ANALISI COSTI-BENEFICI TIPO Investimento ipotizzato, compresa installazione e IVA 20%: Detrazione Irpef 36% = Costo da ammortizzare: = Spesa per cippato: 830 q a 5,00 /q = /anno Costo addizionale di conduzione e manutenzione impianto = /anno Confronto cippato - metano Metano risparmiato: m3 a 0,52 /m3 = /anno Risparmio di esercizio: = /anno (52%) Tempo di ritorno dell investimento: /6.800 = 5,6 anni.

63 FINE PRESENTAZIONE