ENERGIE RINNOVABILI E DINTORNI - ENAIP FVG - PASIAN DI PRATO (UD) 18 FEBBRAIO 2013
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
ENERGIE RINNOVABILI E DINTORNI
Prof. Gianni Comini
Direttore del Dipartimento di Energia e Ambiente
CISM - UDINE
EnAIP FVG – Pasian di Prato (UD)
18 febbraio 2013
Fonti primarie e utilizzi
Rinnovabili Non rinnovabili
Energia idraulica Combustibili fossili
Energia elettrica Energia elettrica, termica
Energia geotermica Nucleare
Energia elettrica
Energia elettrica, termica
Energia da biomasse e rifiuti
Energia termica, elettrica
Energia eolica
Energia elettrica
Energia solare
Energia termica, elettrica
Perché le rinnovabili? Le statistiche dimostrano che le fonti non rinnovabili • si esauriranno in tempi brevi (rispetto ad una prospettiva storica) e che, tra esse • le fonti fossili, sono responsabili di gran parte delle emissioni di CO2 (riconosciute climalteranti attraverso l’effetto serra) Le normative europee impongono per il 2020 di • decarbonizzare l economia riducendo del 20%, rispetto al 1990, le emissioni di gas serra (il più importante dei quali è la CO2) • ridurre del 20%, rispetto al 1990, i consumi di energia primaria • incrementare il ricorso alle fonti rinnovabili fino al 20% dei consumi finali lordi di energia (17% per l Italia), con un minimo del 10% per l utilizzo di biocarburanti nei trasporti (indifferenziato per tutti gli Stati dell’Unione)
Perché “effetto serra” Come il vetro delle serre • i “gas serra” lasciano passare le radiazioni provenienti dal Sole, che hanno piccola lunghezza d’onda in quanto emesse da un corpo ad alta temperatura, ma • riflettono le radiazioni provenienti dalla Terra, che hanno grande lunghezza d’onda in quanto emesse da un corpo a bassa temperatura
Emissioni Mondiali di CO2
CONCENTRAZIONE
CO2
-‐
TEMPERATURA
"*%#%%& !$#(%&
"(%#%%&
!$#'%&
",%#%%&
!$#$%&
"'%#%%&
"+%#%%&
!"#$"%&!'%&()*+,(
!$#)%&
+-./()001,(
"$%#%%&
!$#%%&
""%#%%&
")%#%%&
!"#(%&
"!%#%%&
!"#'%&
"%%#%%&
)*%#%%& !"#$%&
!((%& !*%%& !*)%& !*$%& !*'%& !*(%& )%%%&
&22-(
I da8 ufficiali NASA GISS
Previsioni IPCC (International Panel on Climate Change) per Europa meridionale e Mediterraneo
Incertezza delle previsioni dovuta a Difficoltà di s8mare effeG clima8ci di • Circolazione atmosferica • Corren8 marine • Urbanizzazioni • Inquinamento atmosferico • Copertura nuvolosa • AGvità solare • AGvità vulcanica
Aumen8 di temperatura (media 2000/2009 – media 1951/1980)
Circolazione atmosferica
Corren8 oceaniche
Rappresentazione folcloris8ca delle variazioni di temperatura nella storia
COME RIDURRE LE EMISSIONI
DI GAS CLIMALTERANTI
(GHG - GreenHouse Gases, ovvero Gas Serra )
IN COERENZA CON LA
NORMATIVA EUROPEAPrincipali gas climalteranti (GHG)
elencati nella normativa Europea
GAS
Vita
Media
Potenziale
di
Atmosfera
[anni]
riscaldamento
Anidride
1186
1
carbonica
Metano
12
21
Protossido
di
114
310
azoto
Gas
alogena8
12
-‐100
650
-‐
8100
EMISSIONI GHG IN ITALIA
OVVERO • L Italia ha rido_o le emissioni di gas serra riducendo il PIL e, di conseguenza, i consumi mentre • la poli8ca europea spingeva a puntare con decisione su uno sviluppo economico basato sull incremento dell’efficienza energe8ca e su una promozione intelligente delle energie rinnovabili
COME PROMUOVERE L EFFICIENZA ENERGETICA IN COERENZA CON LA NORMATIVA EUROPEA
Nella conversione di fonti fossili (cenni) • Sfruttare al meglio il potere calorifico dei combustibili (che è energia potenziale chimica, convertibile in energia elettrica con efficienza molto elevata, al limite unitaria nelle celle a combustibile) e, di conseguenza • Incrementare il ricorso a cogenerazione, cicli combinati, pompe di calore e sistemi energetici integrati (teleriscaldamento e trigenerazione)
Nell utilizzo di energia termica (cenni) • Incrementare i recuperi dei cascami termici (generatori di vapore a recupero, recuperatori ad olio diatermico, recuperatori fumi-aria e aria-aria) • Migliorare l isolamento di tubazioni, condotte e componenti impiantistici caldi e freddi e, soprattutto • Ridurre i consumi energetici degli edifici (più facilmente comprimibili dei consumi industriali) spingendo verso la certificazione energetica degli edifici
COME INCREMENTARE IL RICORSO
A FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI
(FER)
IN COERENZA CON LA NORMATIVA
EUROPEAENERGIA ELETTRICA DA FER
• Nella produzione di energia elettrica (in figura), prima le bioenergie, poi
l'eolico e, di recente, il solare hanno visto un tumultuoso incremento.TOTALE CONSUMI DA FER
• Sfortunatamente, gli usi elettrici coprono solo il 19,2 % dei consumi finali di energia in Italia
(25.957 su 134.901 tep nel 2011).
• Per raggiungere, nel 2020, il 17% di copertura del fabbisogno totale con le FER occorre un
incremento drammatico nell’utilizzo di rinnovabili, soprattutto negli usi termici
17%• Le fonti primarie possono classificarsi per densità e diffusione • Le energie rinnovabili sono per lo più caratterizzate da alta diffusione, ma bassa densità • I loro costi sono spesso rilevanti • Le loro filiere di produzione sono complesse e possono ridurre drasticamente i vantaggi competitivi • In ogni caso, le energie rinnovabili impongono uno stretto legame con il territorio
Opzione 1 Un gruppo turbogas a metano da 1 MW, con fattore di utilizzo 70% fornisce all'utenza: (365 g x 24 h) x 0,7 x 1 MW = 6.132 MWh/a Ingombro: 6,7 x 2,4 x 2,7 m Consumo gas (con rendimento 24%): 2,6x106 m3/a CO2 emessa: 1.800 t/a
Opzione 2 Un impianto eolico come quello di Varese Ligure, comprendente 4 turbine da 0,8 MW (3,2 MW complessivi) con fattore di utilizzo 23% (sito con velocità media del vento di 6 m/s), che fornisce all’utenza: (365g x 24h) x 0,23 x 3,2 MW = 6.447 MWh/a Ingombro: 4 turbine da 52 m di diametro distanziate di 3 diametri occupano una lunghezza complessiva di circa 500 m Emissioni CO2 : 42 t/a (dalla ripartizione sul ciclo di vita delle emissioni durante la costruzione delle turbine)
Opzione 3 Un impianto fotovoltaico da 5,4 MW e fattore di utilizzo 13% (valore medio in Friuli) che fornisce all utenza: (365g x 24h) x 0,13 x 5,4 MW = 6.150 MWh/a Ingombro: 23.500 pannelli da 230 W, con superficie di 1,6 m2 ed opportunamente distanziati occupano almeno 60.000 m2. Emissioni CO2 : 180 t/a (dalla ripartizione sul ciclo di vita delle emissioni durante la costruzione dei pannelli)
Opzione 4 Un gruppo diesel a olio di colza da 1 MW, con fattore di utilizzo 70% che fornisce all'utenza: (365 g x 24 h) x 0,7 x 1 MW = 6.132 MWh/a Con rendimento del 40% consuma 1.500 t/a di olio ed è responsabile di 780 t/a di emissioni di CO2 durante la coltivazione della colza e la produzione dell’olio. Area coltivata a colza necessaria: 2.000 ha (20 km2)
RIDUZIONE DEL VANTAGGIO COMPETITIVO PER
ALCUNE FILIERE FER
• Tempo di ritorno energetico per un pannello fotovoltaico (= tempo
necessario a produrre l energia spesa nella sua costruzione)Distorsioni di mercato collegate alle FER
GIUGNO 2012
In un mese tipico il Gestore dei Mercati Energetici (GME)
• ha dovuto acquistare tutte le rinnovabili a prezzo alto
• per abbassare il prezzo medio ha comprato tutta
l’offerta estera (soprattutto notturna) causando
• invenduti disastrosi per i produttori tradizionale italianiConseguenze sul prezzo orario
Andamento del prezzo
pagato dal GME agli
operatori sul mercato
libero in un giorno estivo
tipico:
giovedì 14 giugno 2012
• Durante il giorno il GME offre prezzi ridotti agli operatori del
mercato libero perché deve acquistare tutte le rinnovabili
(in particolare il fotovoltaico) a prezzo politico
• Durante la notte il GME importa il più possibile energia
prodotta all’estero (con il nucleare ed il carbone)
perché costa meno di quella prodotta in Italia col gasProduzione di energia elettrica
con FERIdroelettrica
tradizionale
mini idroelettricoProduzione idroelettrica in Italia [GWh]
TOTALE
impianti grandi
impianti medi
impianti mini
La potenza degli impianti (non riportata) è aumentata
dell’1% all’anno ma la produzione evidenzia una forte
variabilità dovuta a fattori climatologiciPROSPETTIVE PER L’IDROELETTRICO • Ragioni di carattere ambientale impediscono la realizzazione di nuove centrali idroelettriche di taglia grande e rendono difficile la realizzazione di impianti di taglia media. • Con i mini impianti sono possibili realizzazioni poco invasive che limitano gli impatti sul territorio. • Occorre valutare il potenziale idroelettrico ancora sfruttabile con i mini impianti, tenuto conto degli usi concorrenti (turistici, irrigui, domestici ed industriali) e, soprattutto, dei vincoli ambientali.
Risorse nel Mini Idroelettrico
• Mappa del potenziale mini
idroelettrico residuo nei diversi
bacini idrografici in cui il
territorio nazionale è suddiviso.
• I bacini a più alto potenziale si
hanno in zone montane con
piovosità e salti geodetici
consistenti.
• In Friuli vi sono due dei bacini
italiani più promettenti.
• Secondo l’ENEA, in Friuli vi
sono 45 siti ancora sfruttabili
con costi di generazione
inferiori a 5 c€/kwh, per una
capacità produttiva globale di
circa 40 GWh/anno.Il contatore fotovoltaico FINE 2011 INIZIO 2013 N. impianti: 344.961 N. impianti: 477.489 Potenza [MW]: 13.139 Potenza [MW]: 16.393 Costo di acquisto Costo di acquisto energia: 5,647 miliardi energia: 6,499 miliardi [€/a] [€/a]
Produzione fotovoltaica in Italia [GWh]
TOTALE
TOTALE FOTOVOLTAICO CONSUMI ELT
314.000 GWH
Regionale nel 2011Risorse nel solare
• Radiazione solare media
annuale in Italia incidente
su superfici orizzontali,
espressa in chilowattora
per metro quadrato ed
anno.
• Il FVG non è certamente la
regione più favorita ma,
come dimostrato anche
nella slide precedente, è un
territorio che consente
producibiltà fotovoltaiche
annuali di tutto rispetto
(dell’ordine dei 1.200 kWh/
kWpannello).Eolica non per il FVG
Produzione eolica in Italia [GWh]
TOTALE EOLICO TOTALE
CONSUMI ELT
314.000 GWH
Regionale nel 2011Geotermoelettrica è limitata alla Toscana: in FVG è possibile solo lo sfruttamento termico
Produzione geotermoelettrica in Italia [GWh]
sostanzialmente fermaBiomasse e rifiuti solidi urbani in base alla normativa si contabilizza come energia elettrica da FER quella prodotta da: - biomasse (contabilizzata al 100%) - rifiuti solidi urbani e CDR (contabilizzata al 50%)
Biogas
sopra: da discarica
a fianco: da liquamiBioenergie in Italia [GWh]
TOTALE
SOLIDI
BIOGAS
RSU
BIOLIQUIDI
Tra il 2000 e il 2011 l’elettricità generata con le bioenergie
è cresciuta mediamente del 32% l’anno passando
da 1.505 GWh a 10.832 GWh.Raccolta differenziata e
recupero energetico obbligatorio
• La raccolta differenziata
consente di selezionare
a monte i rifiuti da inviare
al riutilizzo od al riciclaggio
di materia.
• Dopo i trattamenti è ancora
obbligatorio il recupero di
energia dal residuo (che,
generalmente, si attua
attraverso l’incenerimento).RSU in FVG • In FVG vi è un solo impianto di incenerimento: Trieste (612 t/giorno; potenza elettrica 14,9 MW; capacità 150 kt/anno equivalenti a 32 ktep/a; produttività elettrica 87,2 GWh/anno) • L impianto di Trieste può servire il solo territorio provinciale di Trieste (essendo progettato per rifiuti tal quali ed essendo già sfruttato al 65%) • In FVG non vi sono impianti di incenerimento del CDR prodotto a Udine e Pordenone, per cui appare interessante, ad esempio, un possibile coincenerimento nella centrale a carbone di Monfalcone.
Totale energia elettrica da FER in Italia
Per le diverse FER in Europa percentuali delle produzioni totali europee Solare: Eolico: Bioenergie: 2° posto 5° posto 4°posto
Produzione di energia termica
con FERSolare termico
ad esempio
nella versione
tradizionalePompe di calore e FER La normativa europea sembra dimenticare che: per produrre 1 kWh di energia elettrica occorrono 2-3 kWh di potere calorifico dei combustibili!
Aerotermica ed idrotermica
aerotermica significa prelevata
dall aria con una pompa di
calore, ad esempio del tipo
split con unità esterna (sotto)
ed unità interna (sopra)
idrotermica significa
prelevata dall acqua
con una pompa di calore,
ad esempio del tipo
acqua-acquaGeotermica a bassa temperatura
con pompa di calore
a sonda geotermica
(possibile ovunque)
con prelievo e
reimissione di acqua
in falda (possibile, ad
esempio, nella zona
di Grado)Biomasse per il riscaldamento
ad esempio con stufe a
pellets ad uso domestico (a
sinistra),
ma anche in impianti di
teleriscaldamento a servizio
di comunità locali (sotto)Confronto di convenienza Nell ottica del Dlgs 28/2011 non vi sono dubbi: • 100 kWh di biomasse producono • 25 kWh di energia elettrica (al più) od • 85 kWh di energia termica (almeno) • un pannello solare termico ha un efficienza del 70% (in termini di energia termica), mentre • un pannello solare fotovoltaico ha un efficienza del 18% al più (in termini di energia elettrica).
Conseguenze pratiche • Già nel 2008 (prima del boom del fotovoltaico) l Italia era allineata sull’uso delle FER per la produzione di energia elettrica, mentre era molto sotto la media per gli usi termici • sarà impossibile arrivare al 17% dei consumi lordi per il 2020 puntando solo sulla produzione di energia elettrica con FER • pertanto è giusto incentivare gli impieghi termici delle FER (e contabilizzare accuratamente tali impieghi)
ATTENZIONE • Non esistono ancora statistiche attendibili sugli usi termici delle FER • In particolare non sono censiti i piccoli impianti domestici (stufe, pompe di calore, pannelli solari termici e così via) • Secondo alcuni, affinando le statistiche, potrebbe risultare che l’Italia è già ora vicina al target del 17% di FER sui consumi totali fissato per il 2020
ENERGIA NUCLEARE:
L ALTERNATIVA
DIMENTICATA PER
RIDURRE LE EMISSIONI DI
ANIDRIDE CARBONICAPREOCCUPAZIONI • Sicurezza, in quanto le centrali nucleari sono viste come un rischio per la salute e l ambiente • Smaltimento delle scorie, in quanto il confinamento in depositi geologici o lo stoccaggio in bunker sotterranei schermati non sono considerate garanzie sufficienti • Proliferazione delle armi nucleari, atteso il legame tra produzione civile di energia nucleare e sviluppo di armi atomiche • Costi di costruzione, più elevati di quelli delle centrali termoelettriche tradizionali di ugual potenza
DATI OGGETTIVI
• La probabilità di un guasto grave nelle centrali di seconda
generazione (costruite fino al 1999) è: 1 ogni 100.000 anni di
funzionamento, e passa ad 1 ogni 10.000.000 di anni con le
centrali di terza generazione (costruite dopo il 2000)
• Tutte le scorie radioattive generate in 60 anni da eventuali
centrali nucleari in grado di produrre il 30% dell energia
elettrica consumata in Italia starebbero in un cubo di 20 metri
di lato
• Molte nazioni aderenti al trattato di non proliferazione delle
armi nucleari utilizzano il nucleare a scopi civili (ad esempio:
Germania, Giappone, Slovenia, Spagna, Svezia e Svizzera)
• Le centrali nucleari hanno costi di costruzione più elevati, ma
costi di produzione più bassi delle centrali tradizionali ed il
vantaggio sui costi di produzione potrebbe aumentare di molto
a causa delle penalizzazioni per le emissioni di anidride
carbonica.PURTROPPO • In Italia il problema delle scorie è stato molto discusso senza mai venire affrontato seriamente. • Non si tratta solo delle scorie che saranno prodotte dalle nuove centrali nucleari italiane (che, senza depositi adeguati, non si faranno). • Il problema riguarda le scorie prodotte dalle vecchie centrali dismesse e, cosa a cui pochi pensano, anche.... • le scorie radioattive che si producono quotidianamente negli ospedali e nelle industrie.
LA SITUAZIONE NEL MONDO dati IAEA (International Atomic Energy Agency)
Numero reattori (31.12.11)
Frazione di energia elettronucleare (fine 2011)
Età e numero dei reattori (fine 2011)
SPIEGAZIONI • La spiegazione più semplice è che la protesta ambientalista abbia rallentato i programmi di costruzione di nuove centrali • La spiegazione più probabile è la scelta abbastanza generalizzata (dovuta in parte alla situazione economica) di prolungare da 40 a 60 anni la vita media utile delle centrali in esercizio, ormai ampiamente ammortizzate
IL NUCLEARE IN ITALIA • L Italia è stata una nazione pioniera nell impiego del nucleare a scopi civili. • Nel 1986, l’anno di Cernobil, disponeva di 4 centrali funzionanti: Latina (GCR - 160 MWelt), Garigliano (BWR – 160 MWelt), Trino Vercellese (PWR - 260 MWelt) e Caorso (BWR – 860 MWelt), mentre Montalto di Castro (BWR 2 x 982 MWelt) era completata all 80%
I REFERENDUM Dopo il Referendum del 1987 (post Cernobil) il Governo andò oltre il mandato popolare (che voleva impedire la realizzazione di nuove centrali) e deliberò di: • chiudere definitivamente la centrale di Latina • non far ripartire, dopo le manutenzioni, le centrali del Garigliano, di Trino Vercellese e di Caorso e di • convertire a gas naturale la centrale di Montalto di Castro • Con il referendum del 2011 (post Fukushima) si sono abrogate le norme della legge 99/2009 e del decreto 31/2010 che consentivano la ripresa della costruzione di centrali nucleari in Italia
Fonti primarie utilizzate per la produzione
di energia elettrica (dati 2009)
(!"
'!"
8-.3-"
&!" 9:;$GIUDIZIO SUL MIX ENERGETICO Il giudizio non è positivo in quanto: • sul piano economico, poco carbone implica l uso alternativo del gas naturale (molto più costoso) • sul piano ambientale, l assenza del nucleare implica aumento delle emissioni di anidride carbonica
LA SITUAZIONE • L Italia importa energia elettrica, in buona parte prodotta col nucleare, da Francia, Svizzera e Slovenia • entro la distanza di 200 km dai confini italiani vi sono 26 reattori in esercizio • con l acquisto della quota di controllo dell ENDESA ora l ENEL possiede pro quota tre reattori nucleari spagnoli in Catalogna: Asco 1, Asco 2 e Vandellos 2 • l’ENEL sta anche realizzando due reattori nucleari nella Repubblica Slovacca (che saranno completati entro il 2013)
Reattore di tecnologia sovietica utilizzato a Cernobil
Incidente di Cernobil • Il 26 aprile 1986, nell’unità numero 4 della centrale nucleare di Cernobil, i circuiti di raffreddamento normali e di emergenza furono messi fuori servizio da operatori incoscienti o, forse, ubriachi • il reattore fu portato nel campo del funzionamento instabile, provocando un rapidissimo innalzamento della temperatura seguito da due forti esplosioni • la grafite, contenuta nel reattore, entrò a contatto con l’aria incendiandosi • l’incendio durò per diversi giorni, formando un pennacchio di fumi carichi di radionuclidi che fu disperso dai venti in un’area molto vasta
Reattore di tecnologia statunitense utilizzato a
FukushimaIncidente di Fukushima (marzo 2011) • Non vi sono stati errori od imprudenze degli operatori e non si sono avute esplosioni dei noccioli. • Gli edifici della centrale hanno resistito ad un terremoto di intensità senza precedenti (9 su scala Richter contro 6 dell’Aquila e 6,4 del Friuli) • L unica manchevolezza progettuale è stata la sottovalutazione dell’altezza, anche questa senza precedenti, raggiunta dalla successiva onda di tsunami (10 metri almeno). • Descrizione su http://www.cism.it/departments/ energy-and-environment/downloads/
GRAZIE PER L ATTENZIONE
Puoi anche leggere
