Il ruolo delle pompe di calore nel futuro contesto energetico. Ennio Macchi Dipartimento di Energetica - Politecnico di Milano

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1 Il ruolo delle pompe di calore nel futuro contesto energetico Dipartimento di Energetica - Politecnico di Milano

2 Il quesito cui cercherò di rispondere 2 La pompa di calore utilizza energia elettrica per produrre calore E diffusa soprattutto nei paesi in cui i costi dell energia elettrica è bassa Qual è la situazione attuale del comparto elettrico italiano e quali sono le prospettive futuro?

3 Percentuale di energia elettrica prodotta dalla somma delle centrali a carbone ed elettronucleari rispetto alla produzione complessiva E evidente l anomalia italiana % USA Cina Giappone Russia India Germania* Francia* Regno Unito* Italia** Spagna* Svezia* EU 15* EU 25* Mondo

4 Peso percentuale sulla produzione di energia elettrica lorda complessiva dell energia elettrica prodotta da derivati del petrolio e da gas naturale nel 1999 e nel 2004 per i principali paesi europei (*Italia: dati Terna 2005) 4 80 E evidente l anomalia italiana % Germania Francia Regno Unito Italia * Spagna Svezia EU 15 EU 25

5 I prezzi dell energia elettrica in Italia superano la media europea (EU25) di circa il 35-40% -dati EUROSTAT, luglio I dati più alti sono quelli italiani

6 Le previsioni del MSE (tutto gas) 6

7 Risposta al primo quesito 7 L Italia sembrerebbe l ultimo paese al mondo in cui utilizzare le pompa di calore Però questo approccio è semplicistico, per vari motivi, che possono portare a previsioni assai più favorevoli alle pompe di calore

8 Primo motivo 8 Non è vero che l energia elettrica sia sempre cara, dipende dall ora del giorno e dal giorno della settimana Sfruttando l inerzia termica, si può acquistare energia elettrica quando costa poco e trasformarla in calore

9 Il mercato elettrico del giorno prima (oggi) 9

10 Il mercato della settimana scorsa 10

11 Secondo motivo 11 Le pompe di calore elettriche realizzano importanti risparmi energetici Piuttosto che bruciare gas naturale in una caldaia per produrre calore a bassa temperatura, è più razionale: utilizzare il gas naturale in un ciclo combinato per produrre elettricità con elevati rendimenti utilizzare l energia elettrica in una pompa di calore con buoni COP 0.525*0.90*3 = 1.42 Questa soluzione batte qualunque caldaia a condensazione Perché è importante risparmiare energia primaria?

12 Evoluzione del rendimento degli impianti in Italia Andamento temporale dei rendimenti elettrici del parco termoelettrico italiano, gas naturale CC (solo energia el.) 45 gas naturale CC (cogenerazione) % 40 gas naturale (solo energia el.) prodotti petroliferi 35 solidi Fonte: Politecnico di Milano, 2007

13 Si diminuiscono le emissioni di gas clima-alteranti: si fa bene al pianeta 13

14 I COMBUSTIBILI FOSSILI SONO I MAGGIORI RESPONSABILI DELLA CATTIVA QUALITA DELL ARIA 14

15 Terzo motivo: per la qualità dell aria che respiriamo a Milano 15 Bruciare il gas naturale nei combustori DLN delle turbine a gas di un grande ciclo combinato Le emissioni specifiche (NOx, CO, PM,..) sono più basse Si brucia meno combustibile I (pochi) inquinanti si diffondono nell atmosfera per centinaia di chilometri, solo una modesta frazione raggiunge l area metroplitana

16 Quarto motivo 16 C è un altro modo intelligente per produrre calore a bassa temperatura: la cogenerazione L energia elettrica prodotta in cogenerazione può essere utilizzata per azionare una pompa di calore Esempio: Motore con ŋ el =35%, ŋ th = 50% Pompa di calore con COP = 3 Se entra nel motore energia pari a 100, si produce calore a bassa temperatura pari a: *3 = 155 Il sistema (motore cogenerativo + pompa di calore) è molto flessibile, può essere gestito in modo intelligente

17 Perché l acqua di falda è un ottimo pozzo di calore? 17 Perché è a temperatura elevata e costante per tutto l anno Perché la temperatura degli evaporatori è sempre positiva, non si forma mai brina Perché l acqua è il miglior fluido per cambiare calore

18 Da un punto di vista termodinamico, è meglio la cogenerazione delle pompe di calore 18 CICLI APERTI cogenerazione pompa di calore