M00 Introduzione. Franco Bua

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1 M00 Introduzione LPQI is a member of Leonardo Energy LPQI has been co-financed by Franco Bua franco.bua@ecd.it Impianti di produzione e distribuzione dell'energia INGEGNERIA DEI SISTEMI E DEI SERVIZI PER IL TERRITORIO E PER L AMBIENTE A.A. 2008/2009 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA - SEDE DI MANTOVA Sommario Introduzione (con dei numeri!) Potenza elettrica (Nozioni di base) Impianti elettrici utilizzatori (la nozione di) Aree di miglioramento dell efficienza energetica ( e riduzione dei costi della bolletta energetica!) Strumenti 1

2 Introduzione Bilancio elettrico nazionale Fonte GSE - Introduzione Energia Primaria Conversione Trasmissione Distribuzione Conversione Energia utile Liberamente adattato da: World Energy Assessment: energy and the challenge of sustainability 2

3 Introduzione Generazione (conversione!) EE Energia Primaria Gas Naturale Uranio Vento Conversione Carbone Maree Geotermia Radiazione solare Acqua Biomasse e rifiuti Energia Elettrica Potenza efficiente degli impianti elettrici di generazione in Italia al secondo fonte energetica - Statistiche Terna 2005: Introduzione Generazione (conversione!) EE 3

4 Introduzione Trasmissione e Distribuzione EE Trasmissione Distribuzione Rete italiana a 380 kv al 31 dicembre 2005 Statistiche Terna 2005: Introduzione Trasmissione e Distribuzione EE Trasmissione Distribuzione Rete italiana a 220 kv al 31 dicembre 2005 Statistiche Terna 2005: 4

5 Introduzione Usi finali EE Conversione Energia utile Illuminazione Energia Termica Energia Meccanica Data Potenza elettrica Distribuzione: AC/DC sistemi monofase sistemi trifase Potenza elettrica: potenza attiva potenza reattiva potenza apparente P = V I r r r * S = V I S = P + jq S M = V S T = 3 V I I Il fattore di potenza, convenzioni grafiche, analogia idraulica 5

6 Potenza elettrica DC P = V I AC p( t) = v( t) i( t) Potenza elettrica S ϕ Q P P ± j Q = S = V I * S = V I* = VIcosϕ + j VIsenϕ 6

7 Potenza elettrica Esempio illuminazione motore Potenza elettrica (ancora) Trasmissione, distribuzione MVA MVA 100kVA 10kVA 1 30 kv MT MVA 30 kv 400 kv > 400 kv AAT AT 10km 1km 1 30 kv 1kV MT BT Tensione Distribuzione 7

8 Potenza elettrica Appartamento S = VI 3kW 3kVA V = 230V 3000 I = 13A 230 Potenza elettrica Condominio 10 Appartamenti 10 3kVA Vu = 230V I = 130A 230 8

9 Potenza elettrica Officina 50kVA Vu = 400V I = 125A 400 Potenza elettrica Isolato 10 condomini 10 30kVA Vu = 230V I = 1300A 230 9

10 Potenza elettrica Quartiere, città Quartiere (10 isolati) Città (10 quartieri) I = 13000A I = A! Non è possibile mantenere lo stesso livello di tensione all aumentare della potenza richiesta! Utilità del passaggio al sistema trifase Potenza elettrica Sistema monofase - trifase 1. Campo magnetico rotante - (fondamentale nelle macchine sincrone e asincrone) 2. Ottimazione della trasmissione dell'energia miglior rendimento rispetto al monofase (a parità di potenza trasmessa) minor costo a parità di perdite S = 3 V I 10

11 Impianti elettrici utilizzatori Ontologia dell impianto elettrico utilizzatore Impianto elettrico Impianti di servizio Impianti elettrici utilizzatori Impianti di servizio: 3 elementi tipici Interfaccia Generazione Distribuzione Utenza 11

12 Impianti elettrici utilizzatori Un impianto di servizio quindi: Veicola qualcosa che è prodotto altrove (generalmente) Media tra generazione e utilizzazione (e questa mediazione può essere virtuosa od anche viziosa) Interfaccia Generazione Distribuzione Utenza Impianti elettrici utilizzatori L utenza non fa parte dell impianto ma ne giustifica l esistenza in quanto esprime il fabbisogno da soddisfare con il servizio stesso (NB rapporto fornitore-cliente) Interfaccia Generazione Distribuzione Utenza 12

13 Impianti elettrici utilizzatori Generazione 60 kw 100 kw 20 kw 20 kw Utenza Opportunità di miglioramento efficienza (riduzione dei costi) 13

14 Opportunità di Aree di intervento Illuminazione G Autoproduzione M Motori elettrici ~ ~ Azionamenti Trasformatori di potenza Opportunità di Aree di intervento Rifasamento Processo(Utenza) - peak shaving, load shifting, > efficienza) Sistemi di regolazione e controllo Qualità dell energia 14

15 Opportunità di Aree di intervento Generazione Distribuzione Utenza G ~ ~ M Opportunità di Incentivi e titoli commercializzabili Titoli di efficienza energetica certificati bianchi (DM 20 luglio 2004) Fonte AEEG - Primo Rapporto annuale sul meccanismo dei titoli di efficienza energetica. Situazione al 31 maggio

16 Opportunità di Incentivi e titoli commercializzabili Incentivazione fonti rinnovabili certificati verdi (D.Lgs n. 79/99, art. 11) Percentuale della produzione di EE da fonte rinnovabile / produzione totale Fonte GSE - Statistiche sulle fonti rinnovabili in Italia Opportunità di Incentivi e titoli commercializzabili Conto energia (DM 19 febbraio 2007) Ripartizione delle domande ammesse all incentivazione Fonte GSE - Incentivazione degli impianti fotovoltaici. Relazione delle attività settembre ottobre

17 Strumenti Strumenti Total Cost of Ownership (TCO) Acquisto Manutenzione Installazione Gestione Dismissione 17

18 Strumenti Total Cost of Ownership (TCO) for Dummies Costo di acquisto Costo carburante Assicurazione Tassa di possesso Manutenzione Valore residuo Strumenti Industria prezzi EE Tariffa espressa in /kwh al netto delle imposte, utente industriale con consumo annuo MWh, impegno massimo 500 kw, ore equivalenti anno h Fonte EUROSTAT

19 Strumenti Industria ma non tutti sono uguali Classificazione in funzione di: tipologia utente fascia oraria 0,21 No Tasse Tasse Ia - 30 MWh; 30 kw; 1000 h 0,19 Ib - 50 MWh; 50 kw; 1000 h 0,17 0,15 0,13 Ic MWh; 100 kw; 1600 h Id MWh; 500 kw; 2500 h Ie MWh; 500 kw; 4000 h If MWh; 2500 kw; 4000 h 0,11 0,09 0,07 Ig MWh; 4000 kw; 6000 h Ih MWh; kw; 5000 h Ii MWh; kw; 7000 h 0,05 Ia Ib Ic Id Ie If Ig Ih Ii Prezzi 1 semestre 2007 Fonte EUROSTAT - Strumenti Domestici prezzi EE Tariffa espressa in /kwh al netto delle imposte, utente domestico con consumo annuo kwh, di cui kwh - Fonte EUROSTAT

20 Strumenti Domestici ma non tutti sono uguali Classificazione in funzione di: tipologia utente 0,25 0,2 No Tasse Tasse Da kwh Db kwh Dc kwh (1300 notte) Dd kwh (2500 notte) 0,15 0,1 0,05 0 Da Db Dc Dd Prezzi 1 semestre 2007 Fonte EUROSTAT - Strumenti Composizione della tariffa media nazionale Tariffa espressa in c /kwh al netto delle imposte, a valori correnti Fonte AEEG

21 Strumenti Variazioni prezzi EE nei principali paesi europei Variazioni percentuali sull'anno precedente Fonte AEEG