Approfondimenti

Efficienza energetica

1. I servizi energia

Con l’incremento del prezzo delle fonti tradizionali di energia (petrolio, gas, carbone) gli interventi relativi all’installazione e alla gestione di tecnologie dedite alla produzione e gestione efficiente dell’energia presentano indici di redditività economica via-via più interessanti. A fronte di tale vantaggio, bisogna generalmente affrontare due tipologie di criticità: quella economico-finanziaria, relativa alle somme ingenti richieste dall’investimento in nuove tecnologie, e quella tecnica, relativa alla progettazione e gestione di un servizio integrato, ottimizzato sulle esigenze dell’utente. Un caso particolare è rappresentato invece dalla Pubblica Amministrazione, che si trova a dover gestire rigidi capitoli di spesa usualmente in carenza di fondi rispetto alle esigenze complessive, e che pertanto si trova in molti casi a soffrire di scarsità di risorse finanziarie.

Tali inconvenienti possono essere superati attraverso il ricorso al finanziamento tramite terzi (FTT, o TPF nell'acronimo inglese). Tale strumento prevede la partecipazione di un soggetto terzo che fornisce le disponibilità finanziarie necessarie alla realizzazione dell'intervento desiderato, purché esso sia caratterizzato da un rischio contenuto e da un flusso di cassa sostanzialmente stabile originato dai risparmi energetici conseguiti. Ciò permette infatti a tale soggetto di ripagarsi dei costi di installazione e gestione dell'impianto sostenuti in un tempo ragionevole. Le società di servizi energetici operano in tale contesto reperendo le risorse finanziarie richieste, eseguendo diagnosi energetica, studio di fattibilità e progettazione dell'intervento, realizzandolo e conducendone manutenzione ed operatività. Alcune di queste attività possono essere affidate in outsourcing ad altri soggetti (ad esempio l'installazione dell'impianto o la sua manutenzione) od essere eseguite in proprio dalla ESCO (Energy Service Company). Al termine del periodo richiesto per rientrare dall'investimento e remunerare le attività della società di servizi, l'impianto viene in genere riscattato dal soggetto beneficiario dell'intervento, mentre la sua gestione può essere lasciata in carico alla ESCO o affidata ad altri soggetti.

FONTE: FIRE, Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia (http://www.fire-italia.it)

2. La cogenerazione

Col termine cogenerazione si indica la produzione contemporanea di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica ed energia termica) partendo da un'unica fonte (sia fossile che rinnovabile) attuata in un unico sistema integrato (cogeneratore). La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali termoelettriche alimentate a combustibile fossile (gas naturale, olio combustibile) o a fonti rinnovabili (biomasse, olio vegetale), dove si recuperano l'acqua calda o il vapore di processo e/o i fumi, prodotti da un motore primo: si ottiene così un significativo risparmio di energia primaria rispetto alla produzione separata dell'energia elettrica (tramite generazione in centrale elettrica) e dell'energia termica (tramite centrale termica tradizionale). Questo si traduce in maggior produttività energetica e minori emissioni.

L'efficienza di un processo semplice è il rapporto tra energia conservata, al termine del processo, ed energia immessa. Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricità, sia calore, la loro efficienza totale è data dalla somma dell'efficienza elettrica e dell'efficienza termica. Per esempio un impianto che utilizza 100 MWh di metano per produrre 40 MWh elettrici e 40 MWh termici ha un'efficienza elettrica e termica del 40% ed un'efficienza globale dell'80%.

L'EPA (Environmental Protection Agency) usa una definizione di efficienza nota come "efficacia nell'utilizzazione di combustibile", rapporto tra l'output elettrico netto e il consumo di combustibile netto (che non tiene conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo un'efficienza specifica della caldaia dell'80%). Il reciproco di questo rapporto è la quantità netta di calore. Esistono anche altri indici di valutazione delle prestazioni di un impianto cogenerativo primo tra tutti è il cosiddetto IRE indice di risparmio energetico; tale indice è definito come il rapporto tra la differenza di potenze introdotte negli impianti singoli per la produzione di erg elettrica e termica separatamente meno quella introdotta nell'impianto cogenerativo fratto la potenza introdotta negli impianti separati essendo questa potenza valutata in termini di combustibile a parità di potenza elettrica e termica prodotta dai rispettivi impianti, tale indice da l'idea di quanta erg possa essere risparmiata con tali impianti.

FONTE: Wikipedia (http://it.wikipedia.org/wiki/Cogenerazione)

3. Il teleriscaldamento

Il teleriscaldamento è una forma di riscaldamento (di quartieri, abitazioni, scuole, ospedali, centri commerciali ecc.) che consiste nella distribuzione, attraverso una rete di tubazioni isolate e interrate, di acqua calda, acqua surriscaldata o vapore proveniente da una centrale di produzione alle abitazioni e ritorno alla stessa centrale. Le centrali di produzione possono sfruttare diversi combustibili per produrre il calore necessario: tipicamente a gas naturale, oli combustibili, biomassa, o anche rifiuti. La produzione di calore può essere anche associata a quella di energia elettrica (cogenerazione). La distribuzione effettuata con acqua calda, circa 80-90°C, riduce tutta una serie di problematiche relative alla posa delle tubazioni e alle dilatazioni termiche delle stesse, non trascurabili con l'utilizzo di acqua surriscaldata o del vapore. A destinazione il fluido termovettore (acqua o vapore) riscalda, attraverso uno scambiatore di calore acqua-acqua o vapore-acqua (generalmente a piastre), l'acqua dell'impianto di riscaldamento della abitazione. Lo scambiatore, che in pratica sostituisce la caldaia o le caldaie, può produrre anche acqua di uso sanitario.

FONTE: Wikipedia (http://it.wikipedia.org/wiki/Teleriscaldamento)

Energie rinnovabili

1. Le biomasse

Per biomassa si intende ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana. Mediante questo processo, le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO2) e acqua, che vengono trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×1011 tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio.

I biocombustibili sono, invece, combustibili solidi, liquidi o gassosi derivati direttamente dalle biomasse (es. legna da ardere), od ottenuti a seguito di un processo di trasformazione strutturale del materiale organico. Tra i principali annoveriamo il biodisel, il bioetanolo, il biogas, il cippato, i pellets.

FONTE: Italian Biomass Association (http://www.itabia.it)

2. Il fotovoltaico

La radiazione solare che raggiunge la Terra può essere convertita in energia elettrica mediante:

• la conversione fotovoltaica, che permette la trasformazione diretta dell’energia solare in elettricità sfruttando il fenomeno fisico dell’effetto fotovoltaico che si genera quando la luce colpisce particolari materiali
• la conversione termica (termodinamica), che utilizza differenti sistemi tecnologici per raccogliere e concentrare la radiazione solare su un fluido termovettore. Il calore immagazzinato dal fluido è successivamente trasferito al circuito di una convenzionale centrale per la produzione di energia elettrica

Il dispositivo elementare che è alla base della tecnologia fotovoltaica è la cella fotovoltaica costituita da un materiale semiconduttore (in genere silicio) opportunamente trattato. Un insieme di celle fotovoltaiche collegate tra loro in serie o in parallelo costituisce il modulo fotovoltaico, il componente base commercialmente disponibile. Più moduli, connessi elettricamente fra loro ed installati meccanicamente nella loro sede di funzionamento, compongono un campo fotovoltaico. Un impianto fotovoltaico è costituito da uno o più campi fotovoltaici, dai convertitori di corrente continua in corrente alternata (inverter) e dai componenti di protezione e controllo da situare in base alle normative vigent.

Gli aspetti positivi della tecnologia fotovoltaica possono riassumersi in:

• assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante durante il funzionamento dell’impianto
• risparmio dei combustibili fossili
• estrema affidabilità poiché, nella maggior parte dei casi, non esistono parti in movimento (vita utile, di norma, superiore ai 20 anni)
• costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo
• modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli)

A fronte di tali vantaggi, bisogna mettere in conto aspetti penalizzanti rappresentati da:

• variabilità ed aleatorietà della fonte energetica (l’irraggiamento solare)
• costo degli impianti attualmente elevato, a causa di un mercato che non ha ancora raggiunto la piena maturità tecnica ed economica

A causa dell’elevato costo d’investimento, richiesto per realizzare un impianto fotovoltaico, in molti paesi Europei (Germania, Francia, Spagna e Italia in primis) lo sviluppo di questa tecnologia è guidato e sostenuto da programmi e meccanismi d’incentivazione governativi, che hanno innescato una forte crescita del mercato.

FONTE: GSE (http://www.grtn.it/ita)

3. Il mini-eolico

Come avviene per i sistemi fotovoltaici, i piccoli impianti eolici (con potenza fino a qualche decina di kW) possono essere impiegati sia come sistemi autonomi, non allacciati alla rete elettrica (case isolate, pompaggio di acqua, telecomunicazioni), sia come impianti connessi in parallelo alla rete elettrica.

Lo sviluppo di questa tecnologia è ancora limitato, ma ha grosse potenzialità; negli Stati Uniti, per esempio, l’American Wind Energy Association (AWEA) ha addirittura predisposto una “roadmap” specifica che prevede, da qui a 6 anni, l’installazione di 50.000 MW di piccoli impianti eolici, per una produzione complessiva di energia elettrica pari al 3% del consumo negli USA.

Il potenziale nel nostro Paese è ancora circoscritto, ma grazie ha acquisito grande potenziale grazie all’introduzione della possibilità di scambio sul posto. Tale meccanismo, disponibile per impianti alimentati da fonti rinnovabili con potenza massima di 200 kW permette di scalare l’energia prodotta dal sistema eolico dalla bolletta elettrica (in aggiunta all’incentivo diretto per kWh prodotto). L'energia prodotta non deve però eccedere quella consumata. Nel caso accadesse, il distributore riconosce un credito, su base annuale, per l’anno successivo, ma in nessun caso sarà corrisposto al proprietario dell’impianto un compenso monetario per il surplus prodotto.

Vantaggi e costi:

• i sistemi eolici di piccola taglia presentano numerosi lati positivi. Innanzitutto la grande disponibilità di siti utilizzabili, poiché essi occupano uno spazio ristretto e non necessitano di apposite infrastrutture per la loro installazione
• l’impatto sul territorio di questi impianti è, inoltre, molto contenuto, date le limitate dimensioni delle macchine (rotori con diametri da 3 a 9 m, montati su torri di 10-20 m) e il non necessario bisogno di infrastrutture
• il costo di tali impianti si aggira intorno ai 2.000÷3.000 € per kW installato, attualmente piuttosto inferiore al fotovoltaico, e la loro installazione può risultare economicamente conveniente in siti con una velocità media del vento di almeno 5 m/s

FONTE: Regione Lazio (http://www.regione.lazio.it)