Fonti energetiche rinnovabili

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utf8.sty 3.10 UTF-8 input encoding 13.06.2000

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Indice

1 Cambiamenti climatici 1

2 Il percorso verso la decarbonizzazione 2

2.1 Introduzione ai Gas Serra e all’Effetto Serra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1.1 I Principali Gas a Effetto Serra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2 Il Concetto di Decarbonizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.2.1 Pilastri Fondamentali della Decarbonizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3 Analisi Settoriale e Strategie di Intervento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.4 Roadmap Politico-Normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.5 Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3 Fonti energetiche 4

3.1 Classificazione delle Fonti Energetiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2 Combustibili Fossili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2.1 Il Petrolio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2.2 Carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.2.3 Gas Naturale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.3 Energia Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.3.1 Fissione Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3.3.2 Fusione Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4 Fonti Rinnovabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4.1 Energia Geotermica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4.2 Energia Solare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4.3 Energia Eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4.4 Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.5 Vettori Energetici: Idrogeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.5.1 Elettrolisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 Inquinamento atmosferico 7

4.1 L’Atmosfera Terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.2 Inquinamento Atmosferico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.2.1 Scala dell’Inquinamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.2.2 Inquinamento Indoor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.3 Sorgenti e Classificazione degli Inquinanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.1 Sorgenti Inquinanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.2 Classificazione degli Inquinanti Atmosferici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.3 Particolato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.4 Effetti sulla Salute dell’Uomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.4 Irraggiamento di un Corpo Nero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.4.1 Spettri di Emissione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.5 Gas Serra e Cambiamenti Climatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.5.1 Gas Serra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.5.2 Principali Sorgenti Emissive e Provenienza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.5.3 Potenziale di Riscaldamento Globale (GWP) e Stima Emissioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.5.4 Inventario Nazionale delle Emissioni e degli Assorbimenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.5.5 Interventi di Riduzione delle Emissioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.6 Fenomeni Inquinanti Specifici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.6.1 Buco nell’Ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.6.2 Piogge Acide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.6.3 Inquinamento Urbano e Smog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5 Centrali elettriche 11

5.1 Energia Secondaria: Energia Elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.1.1 Fabbisogno Energetico Nazionale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.2 Centrali Termoelettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.2.1 Diffusione e Concetti Generali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

5.2.2 Centrale Termoelettrica Convenzionale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.2.3 Centrali a Carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.2.4 Centrali a Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.2.5 Centrali a Ciclo Combinato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5.3 Termovalorizzatori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5.3.1 Sezioni e Funzionamento di un Termovalorizzatore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5.4 Centrali Nucleari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.4.1 Struttura e Funzionamento del Reattore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.4.2 Incidenti e Sicurezza Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

5.4.3 Gestione delle Scorie Radioattive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

6 Centrali elettriche parte 2 16

6.1 Dal Termoelettrico Fossile al Rinnovabile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1.1 Geotermoelettrico Italiano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.1.2 Solare Termodinamico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.2 Centrali Idroelettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.2.1 Schema di un Impianto Idroelettrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.2.2 Tipologie di Impianti Idroelettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6.2.3 Classificazione degli Impianti Idroelettrici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

6.2.4 Turbine Idrauliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

6.2.5 Pompe Idrauliche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.3 Sistemi Fotovoltaici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.4 Energia Eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.4.1 Generatore Eolico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

6.4.2 Sviluppo della Fonte Eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

7 Centrali elettriche parte3 20

7.1 Biomassa e Centrale a Biomassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.1 Definizione e Provenienza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.2 Smaltimento dei Rifiuti Organici con Produzione di Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.3 Pirolisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.4 Gassificazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.5 Digestione Anaerobica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

7.1.6 Digestori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

7.1.7 Parametri che Influenzano il Processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

7.1.8 Composizione e Usi del Biogas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

7.2 Confronto Economico ed Ambientale delle Centrali Elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

7.2.1 Costi delle Centrali Elettriche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

7.2.2 Emissioni Inquinanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

7.2.3 Impatto e Rendimento del Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

8 Generazione di energia distribuita Verso l’nZEB 23

8.1 Terza Rivoluzione Industriale e Prestazione Energetica degli Edifici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.1.1 Terza Rivoluzione Industriale (Rifkin) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.1.2 Edificio ad Energia Quasi Zero (nZEB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.1.3 Edificio ad Energia Netta Zero (Net Zero Energy Building) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.2 Efficienza Energetica nel Settore Edilizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.2.1 Consumi del Settore Edilizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.2.2 Efficienza del Sistema Edificio-Impianto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.2.3 Interventi di Riduzione del Fabbisogno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

8.3 Uso delle Fonti Rinnovabili nell’Edilizia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.3.1 Fonti Energetiche Utilizzabili per la Generazione Distribuita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.3.2 Impianti a Fonte Rinnovabile per l’Edilizia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.3.3 Obbligo dell’Uso di Fonti Rinnovabili in Edilizia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.3.4 Tecnologie Specifiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.3.5 Emissioni Evitate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.4 Smart Grid e Accumulo Energetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.4.1 Smart Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

8.4.2 Accumulo Energetico e Batterie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

9 Legislazione sulla sostenibilità in edilizia Strumenti di lavoro 26

9.1 Direttive Europee e Normativa Italiana in Materia di Sostenibilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.1.1 Direttive Europee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.1.2 Legislazione Italiana di Recepimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.1.3 Piano di Azione Nazionale e Strategia Energetica Nazionale (SEN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.2 Programmi, Piani di Azione e Protocolli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.2.1 Agenda 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.2.2 Patto dei Sindaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.2.3 Protocollo ITACA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.3 Agenda Globale per lo Sviluppo Sostenibile (Agenda 2030) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

9.3.1 Le 5 P dello Sviluppo Sostenibile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.3.2 I 17 Obiettivi per lo Sviluppo Sostenibile (SDGs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.4 Patto di Amsterdam e Agenda Urbana dell’UE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.4.1 Le 12 Priorità e Partenariati Tematici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.5 Strumenti di Valutazione e Certificazione Energetica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.5.1 Life Cycle Assessment (LCA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.5.2 Attestato di Prestazione Energetica (APE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.5.3 Titoli di Efficienza Energetica (Certificati Bianchi) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

9.5.4 Definizione dei Risparmi Energetici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

10 Nuovi paradigmi energetici 29

10.1 Unità di Misura dell’Energia e Consumi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.1.1 Tonnellata Equivalente di Petrolio (tep) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.1.2 Consumi Pro Capite in Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.2 Tipologie di Energia e Fonti Energetiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.2.1 Energia Primaria e Secondaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.2.2 Classificazione delle Fonti Energetiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.3 I Combustibili Fossili e il Sistema Energetico Attuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.3.1 Limiti del Sistema Energetico Attuale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.3.2 Dipendenza dai Derivati del Petrolio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.3.3 Aumento della CO ed Effetto Serra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2

10.4 Il Nuovo Paradigma Energetico e la Terza Rivoluzione Industriale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

10.4.1 I 5 Assunti di Base della Terza Rivoluzione Industriale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.4.2 Evoluzione della Rete Elettrica e Mobilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.5 L’Idrogeno come Vettore Energetico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.5.1 Uso Combinato con Fonti Rinnovabili . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.5.2 Sicurezza dell’Idrogeno e Confronto con il GPL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.5.3 Sviluppi Futuri dell’Idrogeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.6 Smart City, Burden Sharing e Implicazioni Socio-Economiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.6.1 Smart City . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.6.2 Burden Sharing e Patto dei Sindaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

10.6.3 Nuovo Paradigma Economico e Sociale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

11 Eolico 31

11.1 Il Vento e l’Energia Eolica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

11.1.1 Principi Fisici del Moto dell’Aria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

11.1.2 Venti a Livello Planetario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

11.1.3 Fattori che Deter