Nuove tecnologie e metodi per l efficienza energetica
Anomalie della temperatura terrestre dal 1880 al 2015-2 -1 0 C +1 +2
Correlazione temperatura CO 2 Correlazione tra la concentrazione di CO 2 e la temperatura nel corso degli ultimi 650.000 anni Previsione al 2050 senza restrizioni al consumo di combustibile fossile Concentrazione di CO 2 Temperatura Concentrazione di CO 2 (al 2006)
Temperature in continua crescita Rispetto alla media delle temperature 1880-1899. 1,28 C in più a marzo 16 1,34 C in più a febbraio 16 1,13 C in più a gennaio 16 1,10 C in più a dicembre 15 1,02 C in più a novembre 15 1,06 C in più ad ottobre 15
Domanda mondiale di energia Domanda mondiale di energia ed emissioni di CO 2 con le attuali politiche energetiche (previsione dell Agenzia dell Energia Internazionale (IEA) senza cambiamenti) [Mtep] +47% [Gt] +45% 12,271 14,896 18,048 29.3 35.4 42.6 2008 2020 2035 2008 2020 2035 Domanda mondiale di energia (Milioni di tonnellate eq. di petrolio) Emissioni di CO 2 (Miliardi di tonnellate)
Produzione e consumo Fonti rinnovabili Efficienza energetica e/o Fonti rinnovabili Efficienza energetica Produzione Trasporto Consumo
Consumi mondiali pro-capite Tep (tonnellate equivalenti di petrolio) (1 tep 7 barili di petrolio) 1990 2009
Consumi mondiali pro-capite Tep (tonnellate equivalenti di petrolio) 2014
Quanto vale l energia? L energia contenuta nella batteria di un telefono cellulare è pari a circa 1 Wh e corrisponde al sollevamento di un peso di 360 kg ad un metro di altezza da terra (circa 7 damigiane di vino buono ) 1 Wh = 7 damigiane sollevate di 1 metro 1 m
Quanto vale l energia? L energia contenuta in un litro di benzina è pari a 10.000 volte quella contenuta nella batteria di un telefono cellulare 1 litro benzina = 10 kwh = 70.000 damigiane sollevate di 1 metro 1 m
Sprechi energetici Mediamente oltre un terzo dell energia primaria viene sprecata per poter essere utilizzata Esempi di scarsa efficienza: - 7% lampade a incandescenza - 33% mezzi a combustione interna - 42% centrali termoelettriche Perdite per trasformazione 33% 6% Altri usi Industria 17% Residenziale 16% Terziario 9% Trasporti 19% Valori medi europei
Efficienza energetica 100 Unità Energia primaria Centrale termoelettrica Percentuali di consumo europee medie Perdite per trasformazione 33% Residenziale 16% Terziario 9% 6% Altri usi Industria 17% Trasporti 19% 13 Unità Energia utile
Emissioni di CO 2 [Gt] Scenari IEA 450 e 550 Concentrazione CO 2 in atmosfera in PPM Scenario 550Scenario 450 40 63% 54% Efficienza energetica Concentrazione 550 PPM 18% 30 23% 14% 9% Rinnovabili e biocarburanti Nucleare CCS* Concentrazione 450 PPM 20 2000 2006 2020 2030 *Carbon capture and storage
Scenario mondiale Scenario mondiale IEA 450 per l abbattimento delle emissioni di CO 2 Gt CO 2 Abbattimento Efficienza Rinnovabili Biocarburanti Nucleare Cattura CO 2 Totale
Esempio di efficienza energetica Comune del Veneto con 21.000 abitanti Edifici comunali Consumo attuale gas Risparmio annuo gas Percentuale risparmio Emissioni evitate CO 2 [m 3 /anno] [m 3 /anno] [%] [t/anno] Municipio 22.403 5.440 24 10,7 Materna S. Agnese 8.639 1.463 17 2,9 Materna Maraga 9.086 1.720 19 4,3 Elem. Don Milani 25.576 8.888 35 17,6 Media M. Polo 39.198 10.985 28 21,7 Elem. Zanella 35.042 17.328 49 34,1 Elem. S. Francesco 19.706 5.148 26 10,2 Materna Andersen 16.800 2.628 16 5,2 Media Frank 56.489 11.488 20 22,6 Materna Piaget 11.745 4.653 40 9,1 Elem. Manzoni 25.821 6.466 25 12,8 Totale 270.505 76.207 28 151,2
Qualità degli impianti Scarsa Elevata Direzioni di azione Risparmio energetico ed economico basato sul miglioramento di tre fattori distinti Contratto di fornitura CONSUMI MEDI CONSUMI RIDOTTI Qualità degli impianti (e delle strutture) Sistema di gestione (e di manutenzione) CONSUMI ELEVATI CONSUMI MEDI Assente Ottimo Sistema di gestione Contratto di fornitura dell energia
Scarso Elevato Paradosso del Colosseo Qualità degli impianti CONSUMI MEDI CONSUMI RIDOTTI CONSUMI ELEVATI CONSUMI MEDI Assente Ottimo Modello di comportamento
Scarsa Elevata Settori di intervento Qualità degli impianti Sistema gestione Strutture e impianti su quali intervenire per il miglioramento dell efficienza energetica Involucro edilizio Illuminazione Riscaldamento ambientale Condizionamento ambientale Trasporti Motori e azionamenti elettrici Aria compressa Riscaldamento di processo Refrigerazione di processo
Interventi di efficienza in edilizia Sistema impianto: impianto di riscaldamento e/o raffrescamento; sostituzione boiler acs con boiler a pompa di calore; sostituzione pompe di circolazione; contabilizzazione del calore e valvole termostatiche; rifacimento impianto illuminazione condominiale; Sistema edificio: coibentazione pareti esterne; coibentazione sottotetto; sostituzione infissi; Produz. energia da fonti rinnovabili: solare termico; fotovoltaico.
Interventi di efficienza in edilizia Isolamento termico Copertura Chiusure verticali Chiusure orizzontali Ponti termici
Esempio di efficienza energetica Interventi di efficienza per un edificio Isolamento ultimo solaio (sottotetto) Costo intervento (IVA escl.): 14.611 Risparmio energetico: 3.741 m 3 /anno (13%) Risparmio economico: 2.993 /anno Tempo di ritorno: 4,9 anni Sostituzione della caldaia Costo intervento (IVA escl.): 8.975 Risparmio energetico: 1.685 m 3 /anno (6%) Risparmio economico: 1.348 /anno Tempo di ritorno: 6,7 anni Tutti gli interventi Costo interventi (IVA escl.): 23.586 Risparmio energetico: 5.426 m 3 /anno (19%) Risparmio economico: 4.341 /anno Tempo di ritorno: 5,4 anni
Esempio di interventi migliorativi CONDOMINIO n.1 Padova Anno di costruzione 1966 Numero unità 10 Numero piani riscaldati 3 Superficie riscaldata Serramenti 1.750 mq in legno con vetro singolo Impianto riscaldamento e ACS tipologia: centralizzato anno di installazione: 1994 combustibile: gas metano potenza installata: 165 kw CONSUMI Consumo medio [kwh, mc] Costo medio [ /anno] Energia elettrica 6.000 kwh 2.000 Gas metano 22.600 mc 22.000
Esempio di interventi migliorativi Descrizione intervento Costo [ ] Risparmio energetico [%] Risparmio economico [ ] Tempo di ritorno (senza detrazione) [anni] Rifacimento impianto termico: - installazione caldaia a condensazione - contabilizz. del calore per ogni utenza 50.000 23% 5.060 9,88 Isolamento esterno con capotto 58.000 20% 4.400 13,18 Isolamento sottotetto 9.000 14% 3.080 2,92 Sostituzione infissi con vetrocamera 47.000 18% 3.960 11,87 Solare termico + contabilizzatori acs (copertura fabbisogno 50%) 18.000 50% 2.750 6,55 Fotovoltaico (5 kw) 12.000 80% 1.600 7,50
Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Riscaldamento ambientale Installazione di corpi scaldanti a bassa temperatura (riscaldamento a pavimento) e di caldaie ad alto rendimento (a condensazione) Installazione di adeguati sistemi di regolazione (sonde esterne per la regolazione delle caldaie, valvole di termoregolazione) Qualità degli impianti Uso di pannelli solari per acqua calda sanitaria Coibentazione di tubi, valvole e flange Utilizzo di recuperatori di calore dell aria espulsa per ventilazione Recupero del calore dai gruppi frigoriferi per la climatizzazione Installazione di impianti di cogenerazione o trigenerazione
Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Involucro edilizio Isolamento delle superfici opache (pareti esterne, coperture, sottotetti, ecc.) Spessore isolante Costo Tempo di ritorno da 6 a 20 cm da 10 a 80 /mq da 6 a 12 anni Qualità degli impianti Isolamento delle superfici trasparenti (vetri, serramenti, ecc.) Sistema gestione Contratto di fornitura
Schermature solari In estate: l ombra protegge la finestra Facciata sud In inverno: calore e luce entrano senza problemi
Interventi di efficienza in edilizia Distribuzione della temperatura per tipologie diverse di corpi scaldanti
Interventi di efficienza in edilizia Energia geotermica
Interventi di efficienza in edilizia Pompa di calore
Scarsa Elevata Interventi di efficienza in edilizia Recupero calore La necessità di mantenere determinati livelli di umidità comporta un periodico ricambio dell aria ambiente con aria esterna più secca, ma anche più fredda, che dunque deve essere riscaldata Qualità degli impianti Un sistema di recupero calore permette lo scambio di calore tra l aria espulsa e l aria in ingresso, che pertanto viene preriscaldata gratuitamente Recupero calore con impiego di pompe di calore integrate nelle unità di trattamento aria: dopo il tradizionale recupero di calore statico, le pompe di calore sono in grado di spingere oltre il recupero termico, sottraendo all aria espulsa un ulteriore considerevole quantità di calore
Sistema di controllo per la contabilizzazione del calore per ogni singolo appartamento con impianto di riscaldamento centralizzato a colonne montanti
Edifici a energia quasi zero Lottizzazione residenziale (70.000 mc) Soluzione tecnica Installazione [ ] Costi Gestione [ /anno] Emissioni CO 2 [t/anno] 1 Centrale termica a gas metano 80.000,00 115.000,00 364 2 3 Centrale termica mista (gas metano e biomassa - cippato) Centrale termica mista (gas metano e biomassa - pellet) Tempo di ritorno [anni] 220.000,00 60.000,00 121 2,6 170.000,00 105.000,00 121 9,0 4 Impianto geotermico 880.000,00 80.000,00 219 22,9 5 6 Impianto geotermico con pannelli fotovoltaici Isolamento rinforzato con impianto geotermico e pannelli fotovoltaici 880.000,00 35.000,00 109 10,7 1.150.000,00 ----- --- 10,0 7 Impianto di cogenerazione 440,000,00 40.000,00 154 4,8 www.poloenergia.com Polo Tecnologico per l Energia srl Trento
Edifici a energia quasi zero Lottizzazione residenziale (70.000 mc) Costo installazione e gestione [ ] 2.250.000 2.000.000 1.750.000 1.500.000 1.250.000 1.000.000 750.000 500.000 250.000 Isolam + Geotermia + Fotovoltaico 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 t CO 2 0 728 1.456 3.640 7.280 Tempo [anni] www.poloenergia.com Polo Tecnologico per l Energia srl Trento
Modello di comportamento Consumi elettrici medi annuali pro-capite fino a 7.000 [kwh/ab. anno] 1.000 5.500 x 5,5 [kwh/ab. anno] 1.100 5.900 x 5 x 7 Livello di qualità degli impianti 1950 2010 Casa Ufficio Banca Il miglioramento del sistema di gestione non implica solitamente costi di investimento elevati (per es. modifica dei comportamenti) Assente Ottimo Comportamento www.energytrophy.org (anno 2007/08) 1 - Biblioteca di Silistra (Bulgaria), risparmio del 29% 2 - Banca Credit Agricole (Francia), risparmio del 27% 3 - Ag. per la protez. dell ambiente (Austria), risparmio del 25%
Conclusioni Vasto ventaglio di interventi di efficienza energetica con elevate possibilità di risparmio economico ed energetico Mancanza di soluzioni standard facilmente applicabili con ripetitività Possibilità di forme contrattuali innovative basate sulla prestazione energetica Per impianti esistenti, economie elevate con il miglioramento del sistema di gestione/comportamento Per impianti nuovi, economie elevate con l incremento della qualità degli impianti Ulteriori benefici economici con; - contratti prestazionali (E.S.Co.) - titoli di Efficienza Energetica (Certificati bianchi) - conto termico - ecc..
Conclusioni Il vincolo non è tecnico, né economico, ma culturale e necessità di un cambio radicale di mentalità 1.700.000.000 mozziconi all anno per le strade di Roma (18 milioni di cicche al giorno)
Conclusioni Non si può risolvere un problema con la stessa mentalità che lo ha generato Albert Einstein