"Tecnologie innovative: Solare termodinamico e Geotermia, due progetti concreti in provincia di Milano

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1 "Tecnologie innovative: Solare termodinamico e Geotermia, due progetti concreti in provincia di Milano Relatore: Dott. Michele D Angelo Direttore operativo Ambiente & Sviluppo Srl LE GIORNATE DELL ENERGIA ENERGIA Torino, Novembre Fiera Restructura

2 CHI SIAMO Ambiente & Sviluppo srl è la società di CNA Milano che si occupa di consulenza in materia di: Ambiente, Sicurezza, ed Energia. Se l ambiente e la sicurezza sono il core business aziendale da circa 10 anni, dal 2008 Ambiente & Sviluppo si è costituita come ESCO (Energy Service Company) e si è specializzata nel settore della consulenza energetica. La società è attiva nei settori: Diagnosi e Certificazioni Energetiche edifici pubblici, residenziali, terziario-industriale. Consulenza tecnico-economica nella progettazione di impianti tradizionali e impianti con produzione energia da fonti rinnovabili. Consulenza finanziaria legata al settore energetico: elaborazione piani finanziari, pratiche esenzione accise, detrazioni fiscali per riqualificazioni energetiche, ecc. Consulenza tecnica ottenimento finanziamenti tramite Bandi legati ai settori: ambiente sicurezza ed energia.

3 IL CONTESTO E IL BANDO REGIONALE Dal BURL del 27 Ottobre 2008: Asse 1 - Bando Innovazione : Progetti ed interventi innovativi sulle tematiche Sicurezza sul lavoro ed Energia e Ambiente. Misura 1.2 Interventi e progetti di innovazione per l energia e l ambiente. Valore del contributo: in conto capitale a fondo perduto pari al 50% delle spese ritenute ammissibili fino ad un massimo di ,00. I progetti ammessi dovranno essere ultimati entro 12 mesi dalla data di concessione del contributo (avvenuta in Agosto 2009). Totale Progetti presentati: 305 Totale Progetti finanziati: 102 Progetti presentati con il supporto di Ambiente & Sviluppo da società del sistema CNA Milano: 2 (entrambi finanziati)

4 1 PROGETTO: SOLARE TERMODINAMICO

5 1 PROGETTO: SOLARE TERMODINAMICO Il richiedente: La società ha per oggetto la produzione e il commercio di attrezzature di alta tecnologia e di materiali, nonché la riparazione e l'assistenza delle suddette attrezzature, per il settore dei semiconduttori, per le telecomunicazioni e per altri settori che usano tecnologie analoghe. Titolo del progetto: Progetto di ricerca applicata alle energie alternative Solare Termodinamico. Il progetto presentato ha per obiettivo lo sviluppo di un deposito sotto vuoto, (mediante la tecnologia dello "Sputtering ) su un substrato di acciaio speciale, per l ottimizzazione dell'assorbimento di calore e luce solare che verrà trasferita ad un sale termoconvettore utilizzato poi per produrre energia elettrica. Valore complessivo del progetto presentato: ,00 Importo finanziato: ,00 Classifica in graduatoria: 2 posto Ruolo di Ambiente & Sviluppo: consulenza presentazione domanda di finanziamento, rendicontazione del progetto.

6 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEL SOLARE TERMODINAMICO Una serie di specchi parabolici lineari concentrano la luce diretta del sole su un tubo ricevitore (dentro il quale scorre il fluido termovettore), che assorbe l'energia raggiante e la converte in calore ad alta temperatura. Il fluido riscaldato (a 550 C) viene convogliato in un serbatoio "caldo", dove va a costituire l'accumulo di calore ad alta temperatura. Dal serbatoio "caldo", il fluido è inviato ad uno scambiatore dove cede una parte di calore con il quale viene generato vapore che alimenta un sistema convenzionale di produzione di energia elettrica. Il fluido conclude la sua corsa nel serbatoio "freddo", a 290 C, da dove viene prelevato e reimmesso nel ciclo.

7 IL FOCUS La ricerca svilupperà un coating sul tubo di acciaio usato nell applicazione solare termodinamica, in modo massimizzare l assorbimento foto-ottico e minimizzare la riflettività. Con questo processo si ottimizza la trasmissione di calore ed è in grado di far arrivare la temperature a 500/550 C. (con altri sistemi si arriva a circa 350 C) Arrivando a tale temperatura si potranno utilizzare, come termoconvettore, sali fusi a base di Nitrati (assolutamente non inquinanti) al posto dell olio termodinamico (altamente inquinante). L altro vantaggio molto evidente e sostanziale e il grande miglioramento nell efficienza termodinamica del sistema. Il progetto è stato studiato in modo da poterlo trasferire su scala industriale. L'obiettivo è di verificare su piccola scala la fattibilità di tale processo/deposito. I materiali e substrati di acciaio utilizzati saranno dello stesso tipo di quelli eventualmente utilizzati per la produzione di grandi volumi (per garantire l'applicabilità futura a livello industriale).

8 IL TUBO RICEVITORE IL CUORE DEL PROGETTO Il fluido termovettore raggiunge alte temperature (550 C) grazie alle particolari caratteristiche della superficie del tubo ricevitore. La superficie esterna depositata sul tubo è costituita da una struttura a film sottile multistrato che include uno strato inferiore di metallo riflettente nell IR ed uno strato superiore di materiale antiriflettente. TERZO STRATO SECONDO STRATO PRIMO STRATO METALLICO deposizione su acciaio inossidabile Lunghezza standard tubo: 4 m Lunghezza tubo sperimentale progetto: 50 cm

9 LINEE DI RICERCA PER IL SOLARE TERMODINAMICO In generale gli altri focus del progetto saranno: 1. Ottimizzazione dei parametri di assorbimento della luce solare. 2. Ricercare nuovi materiali utilizzando la tecnologia della deposizione sotto alto vuoto mediante sputtering. 3. Ottimizzare le caratteristiche termottiche e l adesione dei materiali depositati sul tubo ricevitore. 4. Innalzare la temperatura raggiungibile dal liquido termoconvettore (migliore resa termica).

10 2 PROGETTO: IMPIANTO GEOTERMICO MONITORATO

11 2 PROGETTO: IMPIANTO GEOTERMICO MONITORATO Il richiedente: La società ha come scopo la progettazione e realizzazione di impianti geotermici utilizzati per la climatizzazione invernale ed estiva chiavi in mano di alta efficienza e qualità. La società è partecipata dalla G.I.UK, società inglese leader di mercato nella realizzazione e progettazione di impianti innovativi di grande potenza. Titolo del progetto: Raccolta, diffusione e divulgazione di dati inerenti il funzionamento e le prestazioni di un impianto geotermico tramite realizzazione e monitoraggio del sistema. Il progetto si propone il monitoraggio in continuo delle prestazioni energetiche, economiche e di impatto ambientale, di un impianto a pompa di calore geotermica utilizzato per la climatizzazione estiva ed invernale di un edificio. Il funzionamento e l efficienza dell impianto verrà totalmente monitorata per 12 mesi all interno del presente progetto, per altri successivi 12 mesi ad arricchimento dei dati tecnici (avendo la possibilità di confrontare più di una volta cicli stagionali completi); i dati raccolti saranno utilizzati per promuovere iniziative scientifiche e culturali sui notevoli benefici economici ed ambientali della geotermia a bassa entalpia. I risultati verranno utilizzati per incrementare il livello di conoscenza e competenza tecnica di: impiantisti, tecnici ed operatori di settore.

12 2 PROGETTO: GEOTERMIA (segue) Valore complessivo del progetto presentato: ,00 Importo finanziato: ,00 Classifica in graduatoria: 58 posto Ruolo di Ambiente & Sviluppo e partner R&D InnovAction: Progettazione, dimensionamento e realizzazione del sistema di monitoraggio, nonché della raccolta, gestione e diffusione dei dati. Ruolo di CNA Milano: divulgazione dei risultati e organizzazione dei seminari di formazione professionale correlati al progetto.

13 PRINCIPI GENERALI DELLA GEOTERMIA Con il termine Geotermia, si intende comunemente la tecnologia che utilizza il sottosuolo quale serbatoio termico per riscaldare e raffrescare gli edifici e per la produzione di acqua calda sanitaria. Letteralmente geotermia significa calore dalla terra, ossia l energia termica immagazzinata nel sottosuolo del nostro pianeta. Si tratta di una fonte di energia inesauribile, costantemente disponibile e soprattutto rinnovabile. Per non confonderla con la geotermia classica (quella dei sottosuoli caldi utilizzati per riscaldamento diretto o per la produzione di corrente elettrica), la geotermia utilizzata per la climatizzazione viene definita "geotermia a bassa entalpia". A pochi metri di profondità dalla superficie terrestre il sottosuolo mantiene una temperatura in prima approssimazione costante per tutto l anno e questo ci permette di estrarre calore d inverno per riscaldare un ambiente e di cedere calore durante l estate per rinfrescare lo stesso ambiente. Sfruttando questo principio, lo scambio di calore viene realizzato con pompe di calore abbinate a sonde geotermiche che permettono di riscaldare e rinfrescare gli edifici con un unico impianto e assicurano un alto grado di rendimento sull arco dell intera stagione, con un fabbisogno di energia elettrica contenuto rispetto alle prestazioni.

14 IMPIANTI GEOTERMICI DIVERSE TIPOLOGIE Consiste nell'usare il fluido geotermico per scaldare direttamente, tramite degli scambiatori di calore, l'acqua circolante nei corpi scaldanti (radiatori, termoconvettori o pannelli radianti) dell'impianto di riscaldamento delle abitazioni. Alto rendimento: per ogni Kwh elettrico consumato il sistema fornisce 3-4 Kwh termici. Sonde verticali a circuito chiuso Sonde orizzontali a circuito chiuso Sonde verticali con utilizzo acqua di falda Sonde verticali integrate nelle fondamenta Utilizzo di bacini idrici esistenti

15 L IMPIANTO GEOTERMICO DEL PROGETTO - Sito: Trezzano sul Naviglio, palazzina uffici a 3 piani di circa 1.800m 2. - Impianto: Circuito aperto con 2 pozzi (presa e resa) in falda di portata pari a circa 11 lt/sec. 2 pompe di calore da 90KwT ciascuna con scambiatore di calore a piastre e filtro integrato. L acqua presa dal pozzo cede il calore allo scambiatore e ritorna in falda, nello scambiatore c è un altro circuito chiuso che va alla pompa. Temperatura dell acqua di falda: C il delta termico previsto sarà intorno ai 3 C. - COP (Coefficent Of Performance) dell intero sistema = 5 L impianto alimenterà un sistema di fancoil con mandata d acqua la cui temperatura sarà intorno ai C d inverno e 7-12 C d estate.

16 IL MONITORAGGIO DI UN IMPIANTO GEOTERMICO L impianto geotermico prevede l inserimento di un sistema di monitoraggio, composto da una rete di sensori capace di garantire la gestione e il controllo dei parametri fisici necessari alla buona conduzione dell impianto. Il valore aggiunto di un efficiente e completo monitoraggio dell impianto risiede nella possibilità che esso garantisca un controllo continuo del corretto funzionamento dell impianto e una garanzia sulla corretta fruizione del servizio richiesto in fase progettuale. I parametri misurabili dal sistema di monitoraggio riguardano fondamentalmente i componenti principali dell impianto geotermico che sono: la pompa di calore (misurazioni dei parametri elettrici e del COP), le sonde geotermiche e i circuiti interni (misurazioni di temperatura, portata, pressione, parametri chimici dei fluidi coinvolti, emissioni, ), altri componenti accessori (es. filtri, pozzi, ). Un sistema di monitoraggio standard per impianti geotermici a bassa entalpia può prevede i seguenti componenti: misuratori di Temperatura fluido nel circuito a monte del filtro; misuratori della Temperatura esterna; misuratori di Temperatura del fluido nel circuito interno tra filtro e pompe di calore; sensori di portata e di pressione dell acqua da pozzo prima e dopo il filtro per la verifica dell efficienza dell impianto; power meter sulle pompe di calore: sistema di gestione ed elaborazione dati: misuratori di Temperatura nelle utenze servite dall impianto per la verifica dell efficienza energetica dell impianto in relazione ad una baseline misurata o calcolata.

17 ESEMPI DI ELABORAZIONI POSSIBILI Portata nel circuito delle sonde Funzionamento componenti principali della pompa di calore: condensatore, evaporatore, compressore, Energia estratta dalle pompe e fornita al sistema COP in tempo reale

18 VANTAGGI DI UN IMPIANTO GEOTERMICO L installazione di impianti geotermici risulta particolarmente vantaggiose per molti motivi, tra i quali: Impianto: A livello impiantistico, un unica macchina silenziosa e dalle dimensioni contenute, consente sia di riscaldare che di raffrescare. La pompa di calore geotermica sostituisce quindi in tutto e per tutto caldaia per il riscaldamento ed i gruppi frigo per il raffrescamento; può essere alloggiata in qualsiasi locale, perché non necessita di ambienti dedicati e non necessita di canna fumaria. Sicurezza: Dal punto di vista della sicurezza, l impianto geotermico rappresenta quanto di meglio possa offrire la tecnologia, in quanto non è più necessario l utilizzo di alcun combustibile, e questo azzera i pericoli derivanti da: - perdite di gas con conseguente pericolo di saturazione; - perdita di monossido di carbonio da scarichi della caldaia; - pericolosi stoccaggi ad elevato rischio di incendio, che in caso di rottura possono sversare il proprio contenuto al suolo, con conseguenti contaminazioni ed inquinamento dei suoli e delle falde. Ambiente: Gli impianti di climatizzazione geotermici rappresentano una delle tecnologie meno inquinanti, e più rispettose dell ambiente. In questo tipo di impianti si ha la totale assenza di emissioni di CO 2 o di altre sostanze nocive (ossidi di azoto, ossidi di zolfo, polveri sottili, ecc.). Costi di gestione: I consumi di corrente elettrica sono bassissimi. I risparmi sui costi di gestione sono consistenti e le manutenzioni sugli impianti molto limitate. Inoltre utilizzando la tecnica del raffrescamento passivo o free cooling è possibile raffrescare gli ambienti a costo zero.

19 GRAZIE PER L ATTENZIONEL GI Italia srl Viale Cristoforo Colombo Trezzano s/n (MI) Tel /222 Sito : Ambiente & Sviluppo srl Via Magenta, Rho (MI) Tel. 02/ ambienteesviluppo.it R&D InnovAction srl Viale Fulvio Testi 223 Milano Tel TFE - Thin Film Equipment Srl Via Paracelso, 26 Centro Direzionale Colleoni, Palazzo Cassiopea, Agrate Brianza (MI) Tel :

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