Villa Ghirlanda, Cinisello Balsamo 20 5-2008 progetto agenda 21 il Cinisellese Sostenibile Le politiche sull utilizzo delle fonti rinnovabili delle grandi società di gestione dell energia Carlo Ansaloni
Il Gruppo A2A Nasce dalla fusione fra AEM Milano ed ASM Brescia con la contemporanea confluenza di AMSA PRIMO operatore nazionale per fatturato nel settore delle local utilities PRIMO operatore nazionale nel trattamento dei rifiuti e dei servizi ambientali SECONDO operatore nazionale per capacità produttiva installata ed elettricità venduta TERZO operatore nazionale per gas venduto e per numero di clienti
Uno sguardo dall alto MONDO ITALIA Area Urbana di Milano Politica energetica per l area milanese
Fabbisogno energetico mondiale Stima attuale (fonte Politecnico Milano Dip.Ing.Chimica Giulio Natta ) 12,5 TW = 12.500.000 MW 1 TW corrisponde ad un consumo di 1,33 miliardi di TEP/anno (1 TEP = 7,35 barili) Stima 2050 25 TW NOTA: la punta elettrica massima italiana è di 54000 MWe
Confronto fra le fonti primarie di energia 5 140 4,5 4 3,5 120 100 [TW] 3 2,5 2 80 60 [USD/MWh] Quota fonte Costo unit. 1,5 40 1 0,5 20 0 petrolio carbone gas idro biomasse rinnovabili nucleare 0
ITALIA L italia pesa per il 2% nel bilancio energetico mondiale: 0,25 TW = 25.000 MW La ripartizione d uso è la seguente 43% riscaldamento civile ed industriale 35% produzione elettrica 22% mobilità NOTA: Gli USA pesano per il 7,8%
Le fonti primarie impiegate in Italia Sul bilancio generale si ha la seguente ripartizione 93% fonte fossile (olio, carbone, gas) 7% fonte rinnovabile di cui 0,2% solare, eolico, biocombustibili Sul della produzione elettrica (35% del bilancio energetico nazionale) 82% fonte fossile (olio, carbone, gas) 18% fonte rinnovabile di cui 0,5% solare, eolico
Il bilancio elettrico I consumi di fonti primarie riguardano la quota parte di energia elettrica prodotta in Italia (dati 2006 - Terna): Circa 301.000 GWh con 8.500 GWh di autoconsumi per pompaggi (livellamnto rete) Fabbisogno del sistema 337.500 GWh Chiudono il bilancio 45.000 GWh (13,3%) importati dall estero
L import elettrico 45.000 GWh (13,3% del fabbisogno nazionale) importati dall estero equivalgono alla produzione di circa 5 centrali nucleari standard da circa 1.000 MW L energia viene importata soprattutto da: Francia (nucleare 53%, eolico 1,2%) Germania (nucleare 15,1%, eolico 15,2) Svizzera (nucleare 17,2%, eolico 0,06%)
La politica di incentivazione dell energia rinnovabile Dal 1987 (anno di Chernobyl) al 2002 lo Stato (fonte MSE) ha speso circa 51,1 miliardi di Euro (circa tre manovre finanziarie) per incentivare la produzione di energia rinnovabile (Cassa Conguaglio e CIP 6/92) Nonostante ciò il prezzo dell energia in Italia è di circa il 60% più elevato rispetto alla media europea e la quota di energia elettrica da fonte rinnovabile (escluso l idrolelettrico sostanzialmente pre-esistente) si attesta allo 0,5%.
Il meccanismo dei certificati verdi I produttori di energia elettrica hanno l obbligo di produrre una quota (oggi 3,05%) di energia da fonte rinnovabile. Possono farlo producendo direttamente o acquistando titoli denominati certificati verdi da altri produttori che ne risultassero ecedentari in quanto produttori specializzati in fonti rinnovabili. Il punto di incontro fra domanda ed offerta di certificati si concretizza nel mercato dei certificati verdi.
Il meccanismo dei certificati verdi Il mercato dei CV non è un vero e proprio mercato in quanto l Autorità fissa di anno in anno la quota da fonte rinnovabile pilotando il prezzo di scambio (da 84 Euro/MWh nel 2002 a 137 Euro/MWh nel 2007 all inizio la quota da rinnovabile imposta era del 2%) Questo costo viene scaricato dai produttori convenzionali sul prezzo dell energia offerto in borsa
Il mercato dell energia elettrica Il prezzo (sia industriale che al dettaglio) dell energia elettrica è la risultante di molte componenti delle quali gran parte sono fissate dall AEEG ed una parte lasciata alla libera fluttuazione di mercato Le componenti fissate dall AEEG vanno a finanziare le iniziative di incentivazione dell energia rinnovabile e quelle di risparmio energetico (ad esempio una parte sta finanziando il decommissioning delle centrali nucleari fuori produzione dopo Chernobyl)
La rete elettrica
La borsa elettrica
I trend del mercato dell energia elettrica I consumi di energia elettrica, nonstante la generale deindustrializzazione, sono crescenti Deindustrializzazione con continua urbanizzazione (*) Aumenta il divario fra punta diurna e base notturna con fragilità del sistema (28 settembre 2003) Cambiamento strutturale: picco del consumo - Fino al 2000: terzo mercoledì di Dicembre - Dal 2000: punta estiva (in base alla stagionalità) (*) 13 settembre 1928 (Unificazione fra Cinisello e Balsamo) 8.000 abitanti, oggi 75.000
Politica energetica per l area urbana milanese Sviluppo della cogenerazione come fonte di risparmio di fonti primarie Sviluppo del teleriscaldamento (da cogenerazione) per minimizzare l inquinamento locale Sviluppo del recupero energetico dai rifiuti come risparmio di fonti primarie Sviluppo delle pompe di calore per ottimizare il fabbisogno elettrico e minimizzare l inquinamento locale Progetti pilota (mini-idro Conca Fallata, fotovoltaico Casa dell Energia)
La generazione di energia meccanica (elettrica) da fonte ENTRA 100 SOTTO FORMA DI CALORE CALDO (COMBUSTIBILE) ESCONO termica 50 SOTTO FORMA DI ENERGIA MECCANICA (ELETTRICA) 50 SOTTO FORMA DI CALORE FREDDO (ACQUA DI RAFFREDDAMENTO) Se si inverte il senso (usando un altro fluido di lavoro al posto dell acqua) si ottiene un FRIGORIFERO o una POMPA DI CALORE
La cogenerazione: cos è, perchè Un processo utilizza 100 unità di energia termica e 100 unità di energia elettrica. GENERAZIONE SEPARATA Caldaia convenzionale con rendim.85%: per produrre il calore utilizzato si spendono 100/0,85=117 unità energetiche Il fabbisogno elettrico è soddisfatto dalla rete nazionale che ha un rendimento medio di generazione del 50%: per produrre l en.elettrica utilizzata si spendono 100/0,5=200 unità energetiche Il sistema complessivo ha consumato 317 unità energetiche. COGENERAZIONE Un cogeneratore con un rapporto 1:1 fra elettricità e calore è rappresentato dal motore a gas (rend.40%). Spendendo 100/0,4=250 unità energetiche produce contemporaneamente 100 unità termiche e 100 di en. elettrica IL SISTEMA HA RISPARMIATO 58 UNITA PARI AL 21%
Il teleriscaldamento a Milano Dalla fine degli anni 90 AEM ha realizzato centrali di produzione e reti di teleriscaldamento per molti quartieri dell area metropolitana di Milano: oggi ha raggiunto una producibilità di circa 600 MWt.
TELERISCALDAMENTO GIA' IN ESERCIZIO O IN FASE DI COSTRUZIONE IMPIANTI TERMICI CONVENZIONALI CENTRALI DI COGENERAZIONE IMPIANTI A POMPE DI CALORE ANNO 2005 Oggi: teleriscaldamento da cogenerazione e pompe di calore 30 MW CASSANO NOVATE SESTO S. GIOVANNI 10 MW 120 MW FIERA SCALO FIORENZA TECNOCITY FIGINO 50 MW 100 MW GALLARATESE CENTRO STORICO 15 MW BOCCONI 3 MW LINATE 40 MW BENSI 10 MW FAMAGOSTA POTENZA = 600 MWt 100 MW
Le tecnologie Le tecnologie adottate per alimentare il teleriscaldamento sono state prevalentemente la cogenerazione a gas naturale e, in un caso, le pompe di calore per la climatizzazione dell Università Bocconi di Milano.
L impianto a pompe di calore di Bocconi L impianto di climatizzazione del complesso universitario della Bocconi (anno 2001) è il primo esempio di impianto di grosse dimensioni realizzato da AEM con tecnologia a pompa di calore ad acqua di falda. L acqua emunta dalla vasta area verde del Parco Ravizza, per scopi di controllo del livello di prima falda, viene convogliata all impianto della Bocconi per essere poi restituita alla Roggia Vettabia, con la sola variazione di pochi gradi centigradi della sua temperatura. L impianto, complessivamente costituito da tre unità da 1 MWt cadauna, fornisce calore e freddo ad una sezione dell università di recente costruzione. Il sistema, alimentato solo con energia elettrica, non ha emissioni inquinanti e contribuisce pertanto al miglioramento della qualità dell aria di Milano.
Cos è una pompa di calore? Una pompa di calore ha lo stesso principio di funzionamento di un frigorifero: Nel frigorifero, azionando un compressore elettrico, faccio sì che l ambiente esterno caldo si scaldi ulteriormente ad opera del calore estratto da un ambiente confinato freddo Nella pompa di calore, azionando un compressore elettrico faccio sì che l ambiente esterno freddo si raffreddi ulteriormente ad opera del calore sottratto ed immesso in un ambiente confinato caldo
Perchè una pompa di calore? Si consideri una resistenza elettrica da 1 kwe: Produce 1 kwt termico ma si sono dovuti bruciare almeno 2 kwt in una centrale termoelettrica Nella pompa di calore, avente un COP (efficienza energetica) = 3, per ottenere 1 kwt occorrono solo 0,33 Kwe e per produrli ho bruciato solo 0,66 kwt in una centrale termoelettrica La spiegazione sta nel secondo principio della termodinamica
Il progetto unificato L esperienza maturata ha convinto AEM ad adottare, per i propri futuri sistemi di teleriscaldamento, un progetto unificato che coniuga i vantaggi delle due tecnologie, cogenerazione e pompe di calore, realizzando le migliori prestazioni sia energetiche che ambientali, a partire dalle proprie sedi operative in Milano: Canavese, Gonin, Nord, Sud e Bovisa. Sono inoltre allo studio, o in fase realizzativa, altre iniziative sul territorio cittadino: Garibaldi-Repubblica, Santa Giulia, Bocconi 2, Museo della Scienza e della Tecnologia.
Il progetto unificato a pompa di calore BOVISA RICEVITRICE NORD CANAVESE GONIN RICEVITRICE SUD
Entro il 2010: 1.000 MWt Con il completamento di alcuni di questi ultimi episodi Milano disporrà di un sistema di teleriscaldamento costituito da più centrali di produzione e reti di teleriscaldamento, alcune delle quali potranno essere tra di loro interconnesse, per una potenza complessiva di 1.000 MWt, e per una utenza teleriscaldata di 400.000 persone.
TELERISCALDAMENTO GIA' IN ESERCIZIO O IN FASE DI COSTRUZIONE TELERISCALDAMENTO FUTURO IMPIANTI TERMICI CONVENZIONALI CENTRALI DI COGENERAZIONE IMPIANTI A POMPE DI CALORE ANNO 2005 NOVATE FIERA SCALO FIORENZA FIGINO BOVISA GALLARATESE REPUBBLICA-GARIBALDI MUSEO S. T. BOCCONI BENSI GONIN FAMAGOSTA Teleriscaldamento AEM: stato futuro SESTO S. GIOVANNI CASSANO TECNOCITY RIC. NORD CENTRO STORICO CANAVESE LINATE SANTA GIULIA RIC. SUD
La Centrale standard L impianto è costituito da una sezione di cogenerazione, un sistema a pompe di calore, una sezione di integrazione e da serbatoi di accumulo termico. La sezione a pompe di calore, che rappresenta la parte più innovativa del progetto, garantisce una consistente produzione termica (circa 50% del totale), integrata dai contributi provenienti dalle sezioni di cogenerazione e integrazione.
La Centrale standard: schema di impianto
La pompa di calore Le pompe di calore (1) utilizzate nel progetto fanno riferimento a uno specifico know-how sviluppato in Svezia su macchine di grossa taglia di potenza superiore a 10 MWth utilizzate per il teleriscaldamento urbano. Questi impianti garantiscono prestazioni eccellenti (COP (2) di circa 3) con produzione di acqua calda fino a 90 C. (1) La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, grazie ad un apporto di lavoro esterno fornito da un compressore azionato da energia elettrica. (2) Il COP (Coefficient of Performance) è il parametro di prestazione che misura l efficienza di una pompa di calore e viene definito come rapporto fra potenza termica resa e potenza elettrica richiesta per alimentare la pompa.
Un sistema che ottimizza i consumi di energia elettrica La connessione alla rete elettrica e la presenza degli accumuli termici garantiscono la possibilità di modulare il funzionamento dell impianto. E importante osservare che la diffusione di sistemi di produzione termica alimentati ad energia elettrica, e in special modo quelli a pompe di calore con accumulo termico, può garantire un importante contributo a ricalibrare l andamento orario del fabbisogno elettrico nazionale aumentando la richiesta notturna.
Progetto unificato: dimensioni Per ogni centrale: circa 90 MWt per ogni impianto realizzato; 150.000.000 kwh/anno di calore per ogni impianto; A completamento del progetto (5 centrali in aree AEM): 750.000.000 kwh/anno di calore fornito; 20.000.000 m 3 di stabili serviti.
Centrale Unificata: bilancio energetico In termini di energia primaria (combustibile) si ottiene un minor consumo di 8.200 tep/anno (tonnellate equivalenti di petrolio) pari a una riduzione del 35%.
Progetto unificato: benefici globali del progetto La realizzazione dell insieme degli episodi previsti avrà effetti di miglioramento energetico/ambientale, apprezzabili anche su scala urbana, in termini di: elevato risparmio energetico; riduzione dell inquinamento atmosferico; controllo del livello della falda freatica.
Progetto unificato: vantaggi ambientali Le eccellenti prestazioni ambientali del progetto sono riconducibili a: Più del 50% del calore distribuito è prodotto dalle pompe di calore e quindi con zero emissioni locali; I 2/3 di questo calore vengono estratti dalla falda, cioè da una sorgente naturale totalmente rinnovabile disponibile sul territorio metropolitano.
Progetto unificato: Risparmio energetico e riduzione emissioni inquinanti Bilancio energetico e emissivo basato su 5 impianti: Risparmio energetico: 40.000 tep/a = 35-40% di riduzione del consumo di combustibile Riduzione delle emissioni inquinanti: NO X : -190 t/a = -65%; SO 2 : -300 t/a = -100% PM 10 : -20 t/a = -100% CO 2 : -150.000 t/a = -45%
Progetto unificato: Controllo del livello della falda Negli ultimi decenni la deindustrializzazione di Milano e Nord Milano ha provocato un fenomeno di innalzamento della falda. Il quadro generale del fenomeno può essere così riassunto: dagli anni 50 a metà anni 70 è stato riscontrato un costante abbassamento del livello freatico; da metà anni 70 fino al 1980 si è registrata una risalita legata al regime pluviometrico; nel decennio 80-90 si è verificato un leggero abbassamento del livello della falda, al massimo di qualche metro. tra il 1994 al 1999 si è verificato un notevole innalzamento del livello freatico.
Progetto unificato: Controllo del livello della falda Livello piezometrico [m slm] 125 120 115 Anni 50 Anni 60-70 1976 1990 1999 110 105 100 95 anni Oscillazione della superficie piezometrica (Provincia di Milano Relazione sullo stato dell ambiente 2000 )
IMPIANTO PILOTA MINI-IDRO IDRO PRESSO LA CONCA FALLATA AEM, oggi A2A, ha realizzato, a partire dal 1910, una serie di grandi centrali idroelettriche sull asta idrica dell Adda in Alta Valtellina. Oggi la potenza installata è di circa 1000 MWe con una producibilità di circa 2 milardi di kwh. Dall Ottobre 2004 al Maggio 2006 AEM SPA ha curato il progetto dimostrativo di restauro della Conca Fallata del Naviglio di Pavia installandovi una centrale mini-idro idro (circa 300 kw,, 2 milioni di kwh).
La Conca Fallata del Naviglio di Pavia
DEFLUSSO IRRIGUO NAVIGAZIONE ENERGIA - Livello del Lago Maggiore: 193 m slm - Abbiategrasso: : 120 m slm - Milano: 112 m slm - Livello del Ticino a Pavia: 56 m slm Portate in gioco - Naviglio Grande: 50-60 mc/s - Naviglio di Pavia: 7-9 mc/s
Cos è una conca di navigazione 1 2 3 4
Navigazione ed Irrigazione: le funzioni originarie di una conca moderna moderna Conca di navigazione Canale di derivazione
FUNZIONI ORIGINARIE (dal 1200 al 1800) - Navigazione - Deflusso irriguo NUOVA FUNZIONE AGGIUNTIVA - Produzione di energia meccanica (rivoluzione industriale fine 1800 inizi 1900) - Produzione di energia elettrica (oggi)
La centrale mini-idro dentro la conca (in particolare nel suo canale di derivazione)
Finalità del Progetto -Restauro monumentale -Recupero della navigazione -Produzione di energia pulita -Regimazione livelli (ogni conca, tramite la regolazione della turbina, regola il livello di monte) In accordo ale direttive Master Plan Navigli del Politecnico di Milano
L energia prodotta nella Conca Fallata Salto motore 4,65 m, Portata 7-9 mc/s Potenza 300 kw circa Recupero energetico 2.000.000 kwh/anno Beneficio ambientale 800 t/anno di CO2 evitate
Impianto fotovoltaico presso la Casa dell Energia Potenza 12 kw