University of Trieste Energia per il domani celle solari. dal nano al macro Università di Trieste Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell Informazione Sesto, venerdì 5 agosto 2011-1
AMBIENTE CIBO 4 Emergenze a livello Mondiale ENERGIA ACQUA Richard E. Smalley, Nobel Laureate, Chemistry, 1996, MRS Bulletin, June 2005 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-2
La popolazione mondiale cresce anche se meno degli anni passati. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-3
Un pioniere Mtoe/anno 1912 ~ 1 TW Sesto, venerdì 5 agosto 2011-4
G. Ciamician, Science 1912 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-5
Quanta energia utilizziamo? Energia usata Mtoe 10 TW WWII 1 Mtoe/anno ~ 1.3GW Sesto, venerdì 5 agosto 2011-6
Energia prodotta Dati nel 2009: 474 exajoules (474 10 18 J) equivalenti a 15 TW h/y Dati da IEO2010 vedi EIA Home Page (http://www.eia.gov/oiaf/ieo/index.html) Dati in QUAD. 1 QUAD (quadrillion BTU) = 1.055 EJ (10 E 18 J) = 0.033 TW Sesto, venerdì 5 agosto 2011-7
2010 474 exaj = 15,000,000,000,000 Wh/y = 15 TW 2030 23 TW ; 2058 32 TW Sesto, venerdì 5 agosto 2011-8
Programma Mercoledì 3 agosto 9-10 Stato dell arte nelle celle solari a film sottili Vanni Lughi 10-11 Celle solari polimeriche Alessandro Fraleoni Morgera, Elettra Trieste 11-12 Il solare a concentrazione - EROEI e considerazioni Renzo Rosei e Maurizio Fermeglia, UNITS economiche 14-15 Etero giunzioni nanostrutturate per solar cells, Enrico Sovernigo, UNITS e CNR IOM Trieste 15-16 Celle solari plasmoniche Filippo Romanato, UNIPD 16-17 Applicazioni e prospettive del solare termodinamico Rodolfo Taccani, UNITS 21-22 Cambia il clima e dobbiamo cambiare il modo di produrre energia come?? Giovedì 4 agosto 9-10 Evoluzione della tecnologia fotovoltaica - tecnica, economica e sociale Maurizio Fermeglia, UNITS Vanni Lughi, UNITS 10-11 Modellizzazione di celle solari, Giacomo Levita, UNITS 11-12 Celle solari Dye-sensibilizzate Alessandro Fraleoni Morgera, Elettra Trieste 14-15 Celle solari basate su materiali nanostrutturati Vanni Lughi, UNITS 15-16 Fotovoltaico: stato dell'arte e prospettive al 2020 dal punto di vista del mercato Alessandro Massi Pavan, UNITS e Q Cells 16-17 Smart grid: evoluzione delle rete di distribuzione Giorgio Sulligoi, UNITS 17 Tavola rotonda sull energia solare Sesto, venerdì 5 agosto 2011-9
University of Trieste EROEI e considerazioni economiche Maurizio Fermeglia Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell Informazione Università di Trieste Maurizio.Fermeglia@dicamp.units.it www.di3.units.it Sesto, venerdì 5 agosto 2011-10
EROEI Alternative all economia basata su combustibili fossili (Peak Oil, CO 2 )? Non facili, costose Materie prime Energia Energia Processo di produzione Scarti C.A.S.Hall, J.W.Day Jr., Revisiting the Limits to Growth After Peak Oil, Am. Sci. 97 (2009) 230 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-11
EROEI a confronto Tecnologia EROEI (Elliott) EROEI (Hore-Lacy) EROEI Altri autori Note Grande idroelettrico 50-250 50-200 Decade con il degrado dei bacini Mini idro 30-270 Petrolio anni d oro 50-100 Fino al 1970, circa Petrolio oggi 5-15 Pozzi in esaurimento rendono l estrazione sempre piu costosa Eolico 5-80 20 Dipende dai siti. Potrebbe essere un ottimo valore, 50-100, per le coste del Mare del Nord. E' minore (forse intorno a 20) per un tipico sito in Italia. Nucleare 5-100 10-60 < 1 Secondo alcuni, la tecnologia nucleare standard, "reattori ad acqua leggera" potrebbe avere una resa energetica minore di 1. Fotovoltaico a film 25-8 sottile Fotovoltaico 3-9 4-9 <1 Il valore < 1 è tratto da un lavoro di Odum del 1994 ed è sicuramente obsoleto. convenzionale (silicio) Carbone 2-7 7-17 Gas Naturale 5-6 Biomassa 3-5 5-27 Etanolo 0.6-1.2 Ci sono molte controversie sull'eroei dell'etanolo. Sabbie bituminose <1? Anche sulle sabbie bituminose ci sono molte controversie. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-12
EROEI a confronto Power Source EROEI(actual) Hydro 50, 43 and 205 Nuclear (centrifuge) 18.1, 18.4, 14.5, 13.6 and 14.8 Nuclear (diffusion) 6.0, 6.7, 5.8, 7.9, 5.3, 5.6 and 3.9 Coal 12.2, 7.4, 7.32, 3.4 and 14.2 Gas (piped) 16 Gas (piped a lot or liquefied) 3.4, 3.76 and 4 Solar 10.6 Solar PV 12-10, 7.5 and 3.7 Wind 12, 6, 34, 80 and 50 Fonte: The World Nuclear Association, 2011 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-13
Nuclear Power EROEI in funzione degli anni di analisi Fonte: Nuclear Electricity: Potential, EROI and Social and Environmental Impacts Robert Powers - SUNY-ESF, Syracuse NY Sesto, venerdì 5 agosto 2011-14
Costi dell energia solare Sesto, venerdì 5 agosto 2011-15
Costi installazioni FV per Watt Wiser, Ryan, et al. Tracking the Sun II: The Installed Cost of Photovoltaics in the U.S. from 1998-2008. Lawrence Berkeley National Laboratory, Environmental Energy Technology Division. October 2009. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-16
Costi installazione FV: proiezione Costi per installazione in $ per watt Fonte: United States Department of Energy, National Renewable Energy Laboratory. Solar Photovoltaic (PV) Resource Potential. 29 April 2003. 9 June 2010 <http://www.eia.doe.gov/cneaf/solar.renewables/ilands/fig11.html>. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-17
Il mercato del PV Produzione Installazione Arnulf Jager-Waldau, EU Commission, PV Status Report 2010, August 2010 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-18
Capacità produttiva (CWS TF) Arnulf Jager-Waldau, EU Commission, PV Status Report 2010, August 2010 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-19
Calcolo costi solare Metodo di calcolo costo per kwh: Dove Capacity factor: % ore utili di sole (18%) Capacità generata ridotta del 15% (inverter) Amortization factor (i= tasso interesse (6%); n=periodo (25 anni)) Credito imposta (30% tasse federeli, 35% tasse locali) NC - US Esempio per 3 kw residenziali 6$/watt installato, 6% interesse, 25 anni amm, 18% e 15% Togliere il credito d imposta e si arriva a 15.9 $/kwh Sesto, venerdì 5 agosto 2011-20
Costi dell elettricità da nucleare Cooper, Mark. The Economics of Nuclear Reactors: Renaissance or Relapse? Institute for Energy and the Environment, Vermont Law School. June 2009. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-21
Stima costi centrali nucleari Estrapolazioni fatte applicando un valore di 1.67% aumento di costo annuale (conservativo) Cooper, Vermont law school, June 2009 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-22
Costi solare nucleare: crossover storico Fonte: John O. Blackburn, Sam Cunningham, July 2010 Sesto, venerdì 5 agosto 2011-23
Conclusioni Crossover dei costi solare/nucleare nel 2010 Entrambe costano più dei sistemi attuali I costi dell elettricità aumenteranno L era del build plants.. sell power è finita Centrali nucleari e carbone sono inefficienti (calore) Consumano enormi quantità d acqua Efficienza energetica, eolico, cicli combinati, acqua solare sono tutti più convenienti e veloci da installare e adesso anche il solare PV!! Solare e eolico sono intermittenti. Energia è un problema globale Gestione della rete. c è una alternativa. Sesto, venerdì 5 agosto 2011-24