LE ISOLE ENERGETICHE TERRITORIALI TRAMITE PIATTAFORMA TECNOLOGICA SMART GRID (competenza su un raggio di 5-20 km) La gestione delle acque potabili, delle acque di scarico, dei rifiuti, delle biomasse e della produzione di energia ha potenzialmente delle sinergie, queste possono essere utilizzate in complessi integrati per rendere efficiente al meglio la gestione di ciascuno dei suddetti servizi, è il concetto delle "isole energetiche" o "isole dei servizi di base". Dotarsi di 1 o più isole energetiche (competenza su un raggio di 5-20 km), comporta utilizzare le fonti energetiche localmente disponibili per trasformarle in fonti energetiche utilizzabili dalla comunità, da tali siti possono derivare: energia elettrica, energia termica, carburanti. Tali siti offriranno anche altri servizi quali la depurazione delle acque, differenziazione e smaltimento dei rifiuti ed altri sottoprodotti quali emendanti e compost fertilizzanti. Le isole energetiche territoriali, nella configurazione ottimale, sono costituite da: 1. Depuratori delle acque nere, con produzione di biogas ed emendanti per compost fertilizzante, 2. Sistema di fitodepurazione delle acque di scarico dei depuratori, dove saranno coltivate piante depuranti ad alta resa di biomassa, L'area di fitodepurazione deve, dove possibile, coincidere con un area di dispersione delle acque nei casi di piena dei fiumi e torrenti, 3. Dove possibile e realizzabile: Impianto idroelettrico a monte o a valle dell'impianto di fitodepurazione avente il maggior salto possibile, ovvero altro sistema idroelettrico integrato all'acquedotto o alla fonte idrica 4. Digestori anaerobici, dove, oltre che alla sostanza organica derivante dall'impianto di depurazione delle acque, si processeranno i reflui zootecnici, gli scarti alimentari e comunque la frazione umida dei rifiuti. Da questi impianti si ottiene biogas ed emendanti per compost fertilizzanti, 5. Impianto di gassificazione della biomassa secca, con la produzione di woodgas e ceneriemendanti per fertilizzanti, 6. Centrale di cogenerazione di energia elettrica a gas e a ciclo combinato (TGCC) alimentato con i gas ottenuti e con eventuale integrazione di alimentazione a metano per l'ottimizzazione dell'efficienza dell'impianto, 7. Impianto di produzione di carburanti liquidi ottenibili dai gas prodotti dalla biomassa (metanolo, benzine sintetiche, ecc.), 8. Sistema di accumulo geotermico dei cascami di calore, con scambiatore di calore per teleriscaldamento dove possibile o per la miglior gestione dei digestori anaerobici in mancanza di migliori alternative, 9. Nodo elettrico di rete per l'accumulo, il dispacciamento e la gestione dell'energia elettrica in funzione alla miglior efficienza di trasmissione di energia in rete, raccolta nel comprensorio di competenza anche dalle altre fonti energetiche rinnovabili ( impianti idroelettrici, eolici, geotermici e solari). ISOLE ENERGETICHE Pagina 1
Lo sviluppo nel tempo delle isole energetiche potrà essere così attuato: a. Individuazione nel territorio dei siti idonei per la realizzazione delle isole energetiche, b. Realizzazione del primo impianto pilota entro 2 anni, c. Realizzazione del 2 impianto dopo aver monitorato l'impianto pilota per almeno 2 anni, e averne recepito i miglioramenti e le ottimizzazioni possibili, d. Realizzazione di ulteriori impianti entro 3-4 anni dall'installazione del 1 impianto pilota. La realizzazione del piano avrà l'effetto di: e. Occupare a pieno il settore dell'agricoltura, f. Offrire servizio di riciclaggio di tutti i rifiuti o morchie, ottenendone un profitto e quindi abbassando l'attuale costo del servizio di smaltimento, g. Fornire energia elettrica e carburanti, energia termica dove possibile, a costi non soggetti ad inflazione superiore a quella programmata, h. Depurare le acque reflue integralmente all'impianto e quindi con abbattimento dei costi, i. Gestione della rete elettrica, j. Salvaguardare il territorio da eventi alluvionali (per effetto della riforestazione e per effetto delle aree di fitodepurazione-dispersione acque). Le isole energetiche territoriali possono anche delocalizzare parte degli impianti se questo è razionalmente preferibile. Per il miglior controllo della gestione, l'impresa che condurrà gli impianti delle isole energetiche potrà essere ad azionariato diffuso o public company, con partecipazione degli enti locali. I cittadini utenti dell'isola energetica hanno comunque il controllo del 51% delle azioni, tramite percentuale di quote a loro riservata e tramite l'esercizio dei propri poteri elettorali presso le amministrazioni pubbliche. Ogni anno potrà essere indetta una riunione pubblica in cui discutere le opinioni sulla conduzione degli impianti e sulla qualità dei servizi erogati, nonchè sui dividendi. I manager responsabili dell'impresa saranno compensati in base all'efficienza degli impianti. Le abitazioni e i luoghi di lavoro hanno un fabbisogno energetico per le attività ed il comfort, tale fabbisogno può essere ridotto a parità di servizi resi. La riduzione del fabbisogno comporta una riduzione di costi, tale da giustificare e rendere conveniente gli investimenti necessari all'installazione dei sistemi di riduzione del fabbisogno energetico. Oltre alla convenienza economica si otterrebbe un risparmio di 50/100 kwh ogni kwh speso per la realizzazione di tali sistemi. Tutte le nuove costruzioni dovranno essere certificate per un fabbisogno energetico non superiore a quanto previsto nelle ipotesi di autoproduzione delle isole energetiche e comunque non superiori a 70 kwh/m2/anno. ISOLE ENERGETICHE Pagina 2
LE ISOLE ENERGETICHE TRAMITE PIATTAFORMA TECNOLOGICA SMART GRID (competenza in ambito urbano in un raggio di 200-500 m) La Generazione Distribuita (GD) dell energia elettrica e termica prodotta tramite isole energetiche su piattaforma tecnologica "Smart Grid" in ambito urbano possono rappresentare una strategia di produzione e distribuzione energetica di maggiore affidabilità e di miglior qualità rispetto alla struttura usuale di generazione centralizzata di energia elettrica a lunga percorrenza, in particolare se implementata in assetto cogenerativo o trigenerativo. Il sistema GD offre all'utente un servizio di fornitura garantendo, nel caso di anomalie di funzionamento del sistema (come black-out, guasti, ecc.), l'alimentazione continua dell'energia attraverso la ridistribuzione dell'energia prodotta effettuata da sistemi di controllo intelligenti. Tra i vantaggi della Generazione Distribuita di energia, si elencano i seguenti: a. maggiore affidabilità e qualità della potenza elettrica, b. elevata flessibilità per applicazioni di tipo industriale, commerciale e residenziale, c. minori costi di utilizzo per l'utente finale. In ambito urbano le isole energetiche tramite piattaforma tecnologica "Smart Grid" possono prevedere tre diversi modelli energetici finalizzati a rendere disponibili alle utenze energia elettrica, termica ed eventualmente frigorifera. In particolare: 1. un modello basato su una produzione di energia elettrica tramite fotovoltaico ed eolico, energia termica ed eventualmente frigorifera di tipo centralizzato tramite centrali termosolari e/o di cogenerazione/ trigenerazione (di taglia medio/grande) e con reti di teleriscaldamento/ teleraffrescamento per la distribuzione alle utenze dei fluidi termici, 2. un modello basato sulla generazione distribuita di energia elettrica, termica ed eventualmente frigorifera localizzata in corrispondenza dei siti di consumo attraverso la diffusione di piccoli impianti fotovoltaici e microeolico, termo solari, e ove occorrenti di cogenerazione/ rigenerazione, 3. un modello misto con una produzione centralizzata di energia elettrica tramite centrali elettriche di medio/grande taglia (per lo più fotovoltaico ed eolico dove possibile, termo solari e in alternativa impianti medi di cogenerazione) ed una produzione distribuita di energia termica e frigorifera. Sarà importante effettuare una accurata simulazione ed ottimizzazione delle diverse configurazioni di funzionamento degli impianti per lo sviluppo di una strategia locale di gestione della rete di GD, affinché sia possibile individuare un sistema di gestione della stessa in funzione dei parametri di ottimizzazione per diverse configurazioni di esercizio. Con la gestione delle reti è necessario che si raggiunga una efficiente integrazione della richiesta energetica, nel caso di modulazione della domanda da parte dei nodi che caratterizzano la rete, in modo da seguire al meglio le richieste delle varie utenze, rispettando i criteri di ottimizzazione prefissati. Una volta definito il legame tra i parametri di funzionamento degli impianti che fanno capo alle rispettive isole energetiche e le richieste energetiche dei singoli nodi, è possibile effettuare l'analisi ISOLE ENERGETICHE Pagina 3
dell'interconnessione energetica utenza - impianto. Il fine ultimo è quello di massimizzare le prestazioni dell'impianto (rendimenti, emissioni evitate) minimizzando il costo di produzione in relazione al servizio di generazione di energia termica ed elettrica richiesto dall'utenza, garantendo all utenza un servizio efficiente e sicuro, basato su una rete energeticamente autonoma. La rete di generazione distribuita dovrà essere progettata e gestita in modo da permettere modulazioni mirate della produzione e poter soddisfare così i carichi variabili che caratterizzano le utenze interconnesse. Si giungerà quindi, con gli opportuni studi, a garantire un servizio ottimale, realizzando scambi energetici tra i vari sistemi di generazione e le utenze, posti in comunicazione attraverso Smart Grid intelligenti, a minimizzare i consumi, ed incrementare l efficienza complessiva del sistema riducendo l impatto sull ambiente. I quartieri energeticamente autosufficienti dal punto di vista energetico grazie agli impianti fotovoltaici off-grid con accumulo in batterie e agli impianti termosolari per la produzione di acqua calda, costituiranno un modello pilota innovativi, esportabili e replicabili in tutti i territori e rappresenteranno i primi tasselli di un regime di energia pulita "distribuita integrati nell ecosistema. In particolare la fornitura di energia elettrica in zone remote non raggiunte dalle grandi infrastrutture elettriche, all insegna dell autoconsumo e dell accumulo energetico, saranno in grado di eliminare in un solo colpo la dipendenza dai combustibili fossili e dalle reti di fornitura centralizzate sempre meno efficienti e sempre più costosi. ISOLE ENERGETICHE Pagina 4
APPLICAZIONE DI UNA ISOLA ENERGETICA IN AMBITO URBANO a. Unità abitative (50/70mq) n 100 b. Fabbisogno annuo energia elettrica kwh 2000 c. Superficie occupata dall isola energetica mq. 5.000 d. Potenza e.e. installata : fotovoltaico kwp 300 eolico kwp 100 e. Autonomia elettrica sistema di accumulo ore 36 ISOLE ENERGETICHE Pagina 5