USO RAZIONALE DELL'ENERGIA ED ENERGIE RINNOVABILI IN EDILIZIA - Ing. Mauro Moroni
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USO RAZIONALE DELL’ENERGIA
ED ENERGIE RINNOVABILI
IN EDILIZIA
Ing. Mauro Moroni
Dipartimento di Energetica
Facoltà di Ingegneria
Ancona, 1 dicembre 2005
Cosa significa
USO RAZIONALE
DELL’ENERGIA ?
SIGNIFICA
CONSUMARE MENO ENERGIA
A PARITA’
DI CONDIZIONI FINALI
COME MISURO I CONSUMI ? Potenza x Tempo = ENERGIA [ kWh ]
INDIVIDUAZIONE DI
TUTTE LE UTENZE CHE
UTILIZZANO ENERGIA
ELETTRICA TERMICA
UTENZE DI TIPO ELETTRICO
ILLUMINAZIONE
ELETTRODOMESTICI
CONDIZIONAMENTO
AMBIENTI
UTENZE DI TIPO TERMICO
INVOLUCRO EDILIZIO
IMPIANTO DI RISCALDAMENTO E
PRODUZIONE ACQUA CALDA
SANITARIA
IPOTESI:
FAMIGLIA DI 4
PERSONE ABITANTE
IN CASA DI 100 mq
NELLA MARCHE
RIPARTIZIONE DI
BOLLETTE,
CONSUMI E
INQUINAMENTO
ELETTRICITA’ METANO
BOLLETTA MEDIA
ELETTRICITA’:
500 €/ANNO
ENERGIA UTILIZZATA =3300 kWhe
CONSUMO MEDIO ENERGIA
PRIMARIA
3300 kWhe x 2,55 kWhe/kWht
EMISSIONI DI CO2
NELL’AMBIENTE
= 8415 kWht
3300 kWhe x 0,54 kg /kWhe =
1782 kg
= 1,78 T CO2
BOLLETTA MEDIA
RISCALDAMENTO
E ACQUA CALDA:
1200 €/ANNO
VOLUME UTILIZZATO =2000 Nmc
CONSUMO MEDIO ENERGIA
PRIMARIA
2000 mc x 9,57 kWht/mc EMISSIONI DI CO2
NELL’AMBIENTE
= 19140 kWht 19140 kWht x 0,23 kg /kWht =
4402,2 kg
= 4,40 T CO2
METANO METANO
RICAPITOLANDO
ELETTRICITA’ ELETTRICITA’
IPOTESI:
FAMIGLIA DI 4
PERSONE ABITANTE
IN CASA DI 100 mq
NELLA MARCHE
Consumo energia Emissioni di
Bolletta
CONSUMI Quantità primaria CO2 % CO2
[€]
[kWht] [t]
Energia
500 3300 [kWh] 8415 1,78 28,8
elettrica
Riscaldamento 3
1200 2000 [Nm ] 19140 4,4 71,2
ed acqua caldaINTERVENTI DI NATURA
ELETTRICA
Utilizzare lampade
Utilizzare elettrodomestici ad ad elevata efficienza
elevata efficienza (almeno
categoria energetica B)
INTERVENTI DI USO
RAZIONALE DELL’ENERGIA
ELETTRICA IN CASA
Cucinare con il
forno a microonde.
Ricordarsi di spegnere Rispetto ad un
elettrodomestici (no forno elettrico
stand-by) e luci quando convenzionale i
con li utilizziamo consumi si riducono
di 4/5UTILIZZARE LAMPADE AD
ELEVATA EFFICIENZA
Esempio di utilizzo: 2000 ore/anno per un periodo di 5 anni (*)
Tipo e numero di lampade Costo lampade Costo energia Costo totale Risparmio totale
(**) (***) € elettrica in € € (****) €
Incandescenza
30,00 540,00 570,00 _
3x100W
Alogene
50,00 360,00 410,00 160,00
2x100 W
Fluorescenti compatte
tradizionali 30,00 135,00 165,00 405,00
3x25 W
Fluorescenti compatte
elettroniche 54,00 108,00 162,00 408,00
3x20 W
(*) Illuminazione ambiente pari a 150 lux
(**) Duarata lampade ad incandescenza: 1000 ore; alogene: 2000 ore; fluorescenti compatte: 10000 ore
(***) Costo lampade ad incandescenza: 1,00 €; alogene: 5,00 €; fluorescenti compatte tradizionali: 10,00 €;
fluorescenti compatte elettroniche: 18,00 €.
FONTE ENEA
(****) Risparmio diretto alla soluzione con lampade ad incandescenzaINTERVENTI DI NATURA
TERMICA DOPPI VETRI
ISOLANTE
INTERVENTI DI
ISOLAMENTO TERMICO SU
PARETI, INFISSI,
COPERTURA, E
MIGLIORAMANTO DELLA
GENERAZIONE DI ENERGIA
TERMICA
CONDENSAZIONE
O BIOMASSE
ISOLANTELA TENDENZA DEL FUTURO PROSSIMO ?
CASE A BASSO CONSUMO
E CASE PASSIVE
CARATTERISTICHE
» il super-isolamento,
» la ventilazione meccanica controllata con recupero di calore e altri
guadagni interni,
» i guadagni solari,
» l'efficienza elettrica degli elettrodomestici,
» la capacità di rispondere alla restante esigenza di energia con energia
rinnovabile.
Edificio convenzionale Italiano (dati ENEA)
200 m² di superficie abitabile
Consumo energetico complessivo 157 kWh/m²a
Edificio a basso consumo energetico
con 185 m² di superficie abitabile
Consumo energetico complessivo 86,5 kWh/m²a
Edificio Passivo
con 185 m² di superficie abitabile
Consumo energetico complessivo 42 kWh/m²aINTERVENTI
Tempo di ritorno dell'investimento Convenienza
Meno di 2 anni
SUGLI Meno di 4 anni
INFISSI Meno di 6 anni e mezzo
Zona climatica
Costi indicativi
energetico %
Risparmio
d'interesse
€/m2
Interventi sugli infissi
Convenienza
Guarnizioni
Controllo infiltrazioni 6,20 10-15
supplementari
FONTE ENEA
Controllo dipsersioni dal
Isolamento 9,00 5-10
cassonetto
Controllo dipsersioni
doppio vetro 41,00 5-10
attraverso vetro
TEMPO DI RITORNO COSTO DELL’INTERVENTO
DELL’INVESTIMENTO RISPARMIO ECONOMICO CONSEGUENTE
ALL’INTERVENTO DI RISPARMIO ENERGETICOLA NOSTRA CALDAIA E’ VECCHIA O
VOGLIAMO COIBENTARE CASA?
Possiamo pensare a ragione di sostituirla con:
UNA CALDAIA A CONDENSAZIONE
(riduzione media dei costi di gestione dell’ordine del
20-35% su base annuale)
CALDAIA A
CONDANSAZIONE DA
24kW; 1500-2500€INTERVENTI SUI TERMINALI
DELL’ACQUA CALDA SANITARIA
RISPARMIO CON EROGATORI PER DOCCIA A BASSO FLUSSO
• SE HO RISCALDAMENTO A GAS: 118 kWh/anno – 7,3 €/anno GAS*
• SE HO RISCALDAMENTO ELETTRICO: 237 kWh/anno – 14,8 €/anno GAS*
RISPARMIO CON ROMPIGETTO AREATI PER RUBINETTI
• SE HO RISCALDAMENTO A GAS: 13 kWh/anno – 0,8 €/anno GAS*
• SE HO RISCALDAMENTO ELETTRICO: 26 kWh/anno – 1,6 €/anno GAS *
AL RISPARMIO ENERGETICO SI SOMMA QUELLO PER
LA RIDUZIONE DEL CONSUMO D’ACQUA CHE RISULTA
DELL’ORDINE DEL 15-20% ANNOCOME POSSONO LE ENERGIE RINNOVABILI DIMINUIRE, L’INQUINAMENTO E LE NOSTRE ODIATE BOLLETTE ?
IMPIANTI FOTOVOLTAICI
IMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONEIMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONE
FONTE FV FOTOVOLTAICIIMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONE
FONTE FV FOTOVOLTAICIIMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONE
FONTE FV FOTOVOLTAICIIMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONE
FONTE FV FOTOVOLTAICIIMPIANTI FOTOVOLTAICI
STAND-ALONE
FONTE FV FOTOVOLTAICIIMPIANTI FOTOVOLTAICI
GRID-CONNECTED
FONTE ENEACONTO ENERGIA
A quasi un anno dalla scadenza prevista dal Dlgs. 387, lo scorso 14 luglio il decreto
che incentiva il kWh fotovoltaico ha avuto il parere favorevole della Conferenza
Unificata. Il 29 luglio è stato presentato alla stampa dai Ministri Scajola e Matteoli
e ora sta per essere pubblicato sullaGazzetta Ufficiale. Questo decreto, definisce il
cosiddetto “conto energia” per il fotovoltaico, secondo quanto indicato dall'art.7 del
Dlgs. 387 del 2003. Questi i contenuti significativi del decreto:
• Il Conto Energia è previsto per impianti con taglie comprese tra 1 kW e 1.000
kW di potenza.
• L’incentivazione per la produzione elettrica da fotovoltaico sarà erogata per 20
anni per impianti la cui domanda sia stata inoltrata da persone fisiche e giuridiche,
compresi i soggetti pubblici e i condomini di edifici.
• Le tariffe per kWh sono definite in base alla taglia dell’impianto (vedi tabella);
Tariffe incentivanti del FV per 20 anni (domande 2005-2006)
Impianti di potenza da 1 a 20 kWp 0,445 €/kWh
Impianti di potenza da 20 a 50 kWp 0,460 €/kWh
0,490 €/kWh
Impianti di potenza da 50 a 1000 kWp (valore massimo della tariffa
soggetta a gara)CONTO ENERGIA • Per gli impianti la cui domanda perverrà dal 2007 la tariffa decrescerà del 2%. Il decreto non considera nessun incentivo specifico per l'integrazione dell'impianto FV nell'edificio: • Gli impianti possono essere installati anche a terra. • Gli impianti che avranno diritto all’incentivazione saranno solo quelli entrati in esercizio dopo il 30 settembre 2005 e la cui domanda sarà presentata a un Soggetto Attuatore (indicato dall’Autorità, forse la Cassa Conguagli Energia) entro le date stabilite (la prima probabile scadenza potrebbe essere 31 dicembre 2005). • Il decreto prevede anche specifiche condizioni per la cumulabilità del conto energia con altri incentivi (art.10); in particolare, le tariffe incentivanti sono ridotte del 30% se il soggetto che realizza l’impianto beneficia della detrazione fiscale (36% - in vigore sicuramente fino al 31/12/2005, ma che non sappiamo se verrà reiterata dalla prossima finanziaria); • Tali tariffe non verranno erogate se gli impianti hanno ricevuto incentivi pubblici in conto capitale superiori al 20% del costo di investimento o se usufruiscono dei certificati verdi.
CONTO ENERGIA
RICAPITOLANDO
• Caso di impianti sotto i 20 kW di potenza: alla tariffa incentivante
sarà possibile sommare il risparmio dell’elettricità FV utilizzata dall’utenza
e/o ceduta alla rete elettrica locale, che sarà scontata dalle bollette
successive. Vale quindi il net metering, cioè quanto stabilisce la delibera
224 del 2000 dell’Autorità che disciplina le condizioni di scambio sul posto
dell’energia prodotta da impianti FV con potenza non superiore a 20 kW (il
prezzo di scambio è in base al contratto di fornitura dell’elettricità, in
media intorno a 0,15 €/kWh).
• Caso di impianti al di sopra dei 20 kW di potenza: si potrà sommare alla
tariffa incentivante il risparmio consentito dall’autoconsumo dell’elettricità
FV e il ricavato derivante dalla vendita delle eccedenze alla rete locale;
quest’ultimo è definito dall’Autorità con la delibera n.34 del 2005, in cui
vengono definiti i prezzi dell’energia ceduta alla rete: 0,095 (fino a 500
mila kWh/anno), 0,080 (da 500 mila a 1 milione di kWh/anno) e 0,070 (da 1
milione a 2 milioni di kWh/anno).
FONTE ILSOLE360GRADITABELLA SIMULAZIONE CONTO ENERGIA
COSTO
TEMPO DI GUADAGNO GUADAGNO
CONSUMO POTENZA IMPIANTO GUADAGNO
RITORNO CUMULATIVO AL ANNUO DOPO
UBICAZIONE STIMATO IMPIANTO (IVA 10% ANNUO
(P.B.P.) 20° ANNO IL 20° ANNO
[kWh] [kWp] compresa) [€]
[anni] [€] [€]
[€]
AOSTA 3400 3,1 21080 2066 10,20 20236,8 442,7
TREIA 3400 2,7 18360 1984 9,25 21320,6 425,1
AGRIGENTO 3400 2,1 14700 2037 7,22 26033,7 436,4
Tabella valido per impianti con PCONTO ENERGIA
COSA FARE PER ACCEDERE ALL’INCENTIVO ?
• Progetto preliminare inclusivo di scheda tecnica firmato da un
tecnico abilitato dagli albi professionali
• Autorizzazione sottoscritta dal proprietario dell’immobile
destinato all’installazione dell’impianto qualora detto proprietario
sia diverso dal soggetto responsabile
• Preventivo di spesa relativo ai costi da sostenere, ripartito tra le
principali voci di costo, tra cui: progettazione, direzione lavori,
collaudo e certificazione dell’impianto, installazione e posa in opera
dell’impianto, eventuali opere edili necessarie e connesse
all’installazione,…
• Elenco delle autorizzazioni necessarie alla costruzione e
all’esercizio già conseguite o da conseguireIMPIANTI FOTOVOLTAICI
GRID-CONNECTED
TEGOLE FOTOVOLATICHE
TETTI FOTOVOLATICI
CENTRALE FOTOVOLATICAIMPIANTI FOTOVOLTAICI
GRID-CONNECTED
INTEGRAZIONE
ARCHITETTONICA
IN COPERTURA
INTEGRAZIONE
ARCHITETTONICA
IN FACCIATAIMPIANTI FOTOVOLTAICI GRID-CONNECTED FRANGISOLE FOTOVOLATICI
IMPIANTI FOTOVOLTAICI
GRID-CONNECTED
DISTRIBUTORE DI
CARBURANTE A ROMA
DISTRIBUTORE DI
CARBURANTE A MILANOIMPIANTI FOTOVOLTAICI
GRID-CONNECTED
H E L I O T R O P, GERMANIA ‘93IMPIANTI SOLARI
TERMICIIMPIANTI SOLARI TERMICI A CIRCOLAZIONE NATURALE
IMPIANTI SOLARI
TERMICI A
CIRCOLAZIONE
FORZATAIMPIANTI SOLARI
TERMICI AD
INTEGRAZIONE DEL
RISCALDAMENTOIMPIANTI SOLARI TERMICI PER IL
RISCALDAMENTO DI PISCINE
IMPIANTO SOLARE TERMICO
DELLA PISCINA DI
S.BENEDETTO DEL TRONTOIMPIANTO SOLARE
TERMICO DEL
PALASPORT DI
CHIARAVALLE
TABELLA SIMULAZIONE PALASPORT CHIARAVALLE
COSTO
TEMPO DI GUADAGNO
IMPIANTO A TEMPO DI
CONSUMO SUPERFICIE GUADAGNO RITORNO CUMULATIVO
BASE DI RITORNO
UBICAZIONE STIMATO IMPIANTO ANNUO (P.B.P.) AL 20° ANNO
GARA (P.B.P.) S.F.
[l/giorno] [mq] [€] C.F.30% S.F.
(IVA 10%) [anni]
[anni] [€]
[€]
CHIARAVALLE 1800 30,4 22900 2420 9,46 5,96 25500,0
Tabella valida per impianti con collettori a lastra piana a superficie altamente selettiva - Installazione standard
Dati calcolati in base alla norma UNI10349:
Tilt = 45°
Azimut = 0° (SUD)POMPE DI CALORE GEOTERMICHE
COME FUNZIONA UNA
POMPA DI CALORE
GEOTERMICA ?
INVERNO ESTATECOME E’ FATTO UN
IMPIANTO GEOTERMICO ?
LA MACCHINA
LE SONDE L’ISTALLAZIONE DELLE SONDEQUALI SONO I COSTI DI UN
IMPIANTO GEOTERMICO ?
IPOTESI: Abitazione di 220mq ; contributo per riscaldamento e
acqua calda sanitaria a 45°C – Nessun incentivo
Geotermia Metano Gasolio GPL
Fabbisogno 27.200 kWh
0,15 €/kWh 3
Prezzo 0,6 €/m 0,9 €/l 0,6 €/l
da elettricità
Spese di gestione annue 1.020 € 1.863,70 € 2.718,37 € 2.434,83 €
Costo impianto 22.000 € 6.000 € 8.000 € 9.000 €
Risparmio % sui costi di
gestione 46 63,5 58
(con impianto geotermico)
Tempo di ritorno
dell'investimento 18,9 anni 8,2 anni 9,1 anni
(con impainto geotermico)
Si consideri che l’impianto geotermico non ha bisogno di canna fumariaIMPIANTI A BIOMASSE
PARLIAMO DI BIOMASSA AD
UTILIZZO ENERGETICO...
TIPI DI COMBUSTIBILI:
LEGNA IN CIOCCHI CIPPATO DI LEGNA PELLETCARATTERISTICHE ENERGETICHE E COSTI DI COMBUSTIBILI FOSSILI E BIOMASSE
TIPI DI CALDAIE ALIMENTATE A BUIOMASSE
CALDAIE A LEGNA - PELLET CALDAIE A PELLET AD USO
AD USO DOMESTICO CONDOMINIALE
PMAX=35kW PMAX=50kW
CALDAIE A CIPPATO CALDAIE GLOBALI
PMIN= 50kW - PMAX=s.l. PMIN= 100kW - PMAX=s.l.CALDAIE A CIPPATO
CONFIGURAZIONI DI IMPIANTO
CARBONAIA PER CIPPATO CARBONAIA PER CIPPATO CON
TRADIZIONALE ESSICCAMENTO PRELIMINARE
CARBONAIA PER CIPPATO CON
ACCESSO DIRETTO DEI VEICOLICONFIGURAZIONI DI IMPIANTO
CARBONAIA PER CIPPATO ESTERNA CARBONAIA PER CIPPATO ESTERNA
ED INTERRATA SUL PIANO DEL TERRENO
CARBONAIA PER CIPPATO CON
COCLEA DI ALIMENTAZIONECONFIGURAZIONI DI IMPIANTO
IMPIANTO A CIPPATO STAND-ALONE
P=90-300kW
VISTA ESTERNA VISTA INTERNASISTEMI DI SICUREZZA Anche le caldaie a cippato, come quelle a legna da ardere, sono attualmente soggette all’obbligo del vaso di espansione aperto. A differenza delle caldaie per legna in pezzi grossi, le caldaie a cippato hanno un focolare che contiene solo piccole quantità. di combustibile, che brucia rapidamente una volta giunto sulla griglia di combustione. Per questo motivo il rischio di ebollizione in caso di emergenza in queste caldaie minore rispetto a quelle a legna, e di conseguenza appare ancora meno giustificato e anacronistico l’attuale obbligo del vaso di espansione aperto. Importanti dispositivi di sicurezza che dovrebbero sempre essere installati negli impianti termici a cippato riguardano il sistema di alimentazione del combustibile, per impedire eventuali ritorni di fiamma dalla caldaia al silo di stoccaggio.
DIMENSIONAMENTO
DELL’IMPIANTO
Per il dimensionamento degli impianti di riscaldamento a cippato
possono essere seguiti criteri simili a quelli relativi ad impianti
convenzionali a gas/gasolio.
Nel caso in cui si preveda di installare o di mantenere in esercizio
una caldaia a gas/gasolio con funzione di scorta o emergenza, la
caldaia a cippato può essere dimensionata intorno al 70% della
potenza di picco stimata. Questo consente di risparmiare sui costi
di acquisto e di installazione. Poichè i picchi di fabbisogno di
potenza sugli impianti di riscaldamento sono generalmente di breve
durata, e limitati ad alcuni giorni del mese più freddo, con questo
accorgimento si riesce a comunque a coprire con l’energia da
biomassa oltre il 90% del fabbisogno totale di calore.DIMENSIONAMENTO
DELL’IMPIANTO
Nel caso in cui un’unica caldaia a cippato debba provvedere al
riscaldamento di numerose utenze collegate da una rete di
teleriscaldamento, la potenza della caldaia a biomassa
corrisponde alla somma delle potenze di tutte le utenze
allacciate diminuita di un coefficiente di contemporaneità che
tenga conto delle caratteristiche del prelievo termico delle
varie utenze. Il valore di questo coefficiente va valutato caso
per caso, ed è spesso compreso tra 0,6 e 0,7.DIMENSIONAMENTO DELLO
STOCCAGGIO
Il silo di stoccaggio del cippato dovrebbe essere posto in un
locale adiacente al locale caldaia o situato nelle immediate
vicinanze di questo.
Una delle più importanti condizioni per la fattibilità di un
impianto di riscaldamento a cippato la disponibilità di un locale
per lo stoccaggio, situato in posizione accessibile ai mezzi di
trasporto del combustibile, con adeguato spazio per la manovra
di questi.
Il silo va dimensionato sulla base della potenza e del
rendimento della caldaia, delle caratteristiche del combustibile
e dell’autonomia richiesta. Indicativamente, il potere calorifico
netto del cippato è compreso tra 600 e 900 kWh/m3, a
seconda del tipo di legno e del contenuto di umidit.. La densità
è compresa tra i 200 e i 400 kg/m3.DIMENSIONAMENTO DI
MASSIMA DI UNA CARBONAIA
Potenza nominale caldaia: 110 kW
Rendimento termico della caldaia: 80%
Potere calorifico del cippato: 800 kWh/m3
Autonomia di funzionamento richiesta: 1 mese
Il consumo orario della caldaia alla potenza nominale è il seguente:
110/(800 X 0.8) = 0,17 mc/h
Ipotizzando che la caldaia funzioni per 12 ore al giorno a piena
potenza, il consumo mensile ammonterà a:
0,17 X 12 X 30 = 62 mcANALISI COSTI-BENEFICI TIPO Fabbisogno energetico stimato per riscaldamento e acqua sanitaria: 240.000 kWh/anno pari a: - 25.000 m3/anno di metano - 24.000 litri/anno di gasolio - 33.000 litri/anno di gpl - 830 quintali/anno di cippato di latifoglia con umidit. 35% Descrizione impianto: Caldaia a cippato da 110 kW, estrattore del cippato, coclea di trasporto, sistemi di regolazione, accumulatore inerziale 1000 litri, bollitore sanitario 1000 litri
ANALISI COSTI-BENEFICI TIPO Investimento ipotizzato, compresa installazione e IVA 20%: 60.000 € Detrazione Irpef 36% = 21.600 € Costo da ammortizzare: 60.000 - 21.600 = 38.400 € Spesa per cippato: 830 q a 5,00 €/q = 4.200 €/anno Costo addizionale di conduzione e manutenzione impianto = 2.000 €/anno Confronto cippato - metano Metano risparmiato: 25.000 m3 a 0,52 €/m3 = 13.000 €/anno Risparmio di esercizio: 13.000 - 4.200 - 2.000 = 6.800 €/anno (52%) Tempo di ritorno dell’investimento: 38.400/6.800 = 5,6 anni.
FINE PRESENTAZIONE
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