Economia delle fonti energetiche rinnovabili - Appunti

Energia utilizzata

elettrica Dispersioni

Radiazione elettriche

solare Bilanci Energetici

Tali informazioni sono indispensabili per capire se è possibile utilizzare

• FER e/o RE e quali tra di esse sono le più adatte al caso specifico.

La checklist è lo strumento più adatto per eseguire un’analisi di questo

• tipo

La checklist è rappresentata da una scheda in cui sono da riportare le

• informazioni energetiche tra cui i consumi, le diverse utenze, ecc.

Parametri energetici

L’analisi energetica è effettuata a partire da determinati parametri che

• indicano non solo le quantità delle differenti fonti energetiche ma le

modalità con cui queste devono essere erogate.

I parametri energetici più significativi nello studio dell’applicazioni delle

• FER sono:

RICHIESTA ENERGETICA

– FATTORE DI INTEGRAZIONE

– FATTORE DI UTILIZZO

– Richiesta Energetica

I consumi sono suddivisi per tipologia di fonte energetica e per utilizzo.

• La suddivisione è necessaria per stabilire se e quali FER sono più

• adatte al caso .

La stima dei consumi e quindi della richiesta energetica va affrontata

• individuando i seguenti valori:

Potenza installata

– Consumo medio giornaliero

– Consumo medio mensile

– Consumo medio annuo

–

Le informazioni ricavate rappresentano il fabbisogno energetico la cui

• conoscenza è indispensabili per il dimensionamento degli impianti.

COSA SONO LE FONTI ENERGETICHE NUOVE E RINNOVABILI

Le fonti energetiche sono definite rinnovabili (alternative) se il tempo di

• ripristino della fonte stessa è paragonabile a quello di utilizzo

Le FER sono in contrapposizione con quelle tradizionali le quali,

• derivando essenzialmente da combustibili fossili o nucleari,

necessitano di tempi di ripristino molto maggiori di quelli di utilizzo

PRINCIPALI FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI

Energia solare

• Energia eolica

• Energia idraulica

• Biomasse

• ENERGIA SOLARE

L’energia solare è rappresentata dalla radiazione solare che

• raggiunge la superficie terrestre

L’energia solare può essere captata e trasformata in calore o in

• energia elettrica

I sistemi solari termici sono capaci di trasformare la radiazione

• solare in calore

I sistemi solari fotovoltaici sono capaci di trasformare la

• radiazione solare direttamente in energia elettrica

Esempi di applicazioni della

tecnologia del solare termico

Impianti di grande dimensione

Fasi di costruzione di un pannello solare termico

Diffusione in Italia delle diverse tipologie di

collettori Tipologie di circuito di

trasmissione termica

Circuito aperto Circuito chiuso

Esempi di applicazioni della

tecnologia fotovoltaica

Solare fotovoltaico

IMPIANTO CONNESSO ALLA RETE RETE ENTE DISTRIBUTORE

Corrente Corrente

continua alternata

Inverter UTENZA

Impianto stand-alone

Corrente Corrente

continua continua

Regolatore Batterie UTENZA

carica accumulo

ENERGIA EOLICA

L’energia eolica deriva dallo sfruttamento dell’energia cinetica posseduta dalle

• masse d’aria in movimento

L’energia eolica utilizzata da secoli sottoforma di energia meccanica, oggi è

• sfruttata per la produzione di energia elettrica

I generatori eolici sono macchine capaci di trasformare l’energia del vento in

• energia elettrica da immettere in rete

BIOMASSE

Le biomasse sono costituite da materia organica non fossile,

• disponibile e reperibile sia in forma solida che liquida

Le biomasse sono utilizzate sia per la produzione di calore sia

• per la produzione di energia elettrica

Le principali biomasse sono: prodotti e residui agricoli o forestali,

• rifiuti organici, rifiuti agroindustriali, reflui zootecnici, specie

vegetali appositamente coltivate (colture energetiche)

Legna per combustione

Gusci di noce per combustione Bagasse

Classificazione delle biomasse

residui o sottoprodotti (le migliori biomasse residuali sono le ligno-cellulosiche, con le

migliori caratteristiche per la combustione)

colture energetiche, che a loro volta si dividono in:

– colture da biomassa per la produzione di sostanza secca che può essere bruciata; le

specie più adatte quelle che hanno crescita veloce, adattabilità e tollerabilità delle

situazioni climatiche e biologiche, possibilità di colture ad alta densità (pioppo,

eucalipto, robinia, ginestra e canna). Le specie perenni danno maggiori costi iniziali,

ma col tempo producono maggiori quantità di biomassa a bassi costi

– colture vegetali oleaginose, costituite da piante dai cui semi si estrae un olio per la

produzione di biodiesel attraverso un processo di esterificazione

– colture da etanolo, quali colture per la produzione di amido (mais, frumento e

patata) e colture per la produzione di zucchero (barbabietola, canna e sorgo da

zucchero)

l’etanolo può essere ottenuto dalle piante da zucchero tramite fermentazione diretta,

oppure per quelle da amido tramite un processo di idrolisi a cui segue una

fermentazione.

L’etanolo può essere usato miscelato alla benzina, ma la sua instabilità

consiglia l’uso di un suo derivato (ETBE – EtilTertioButilEtere) ottenuto

combinando etanolo ed isobutilene

Impianto teleriscaldamento a biomassa, Svezia

Schema di un generico impianto a biomassa

Pianificazione del progetto

Pianificazione del progetto

• Proposta di realizzazione di intervento di RE o di

– sfruttamento di FER

Calcolo dei benefici che ne conseguono

– Stima dei costi necessari per la realizzazione degli

– interventi

Valutazione del rapporto costi/benefici

– Calcolo del tempo di payback

– Ricerca di incentivi per la realizzazione degli

– interventi

Avvio del progetto

• ENERGIA IDRAULICA

L’energia idraulica deriva dallo sfruttamento dell’energia potenziale dell’acqua

• in quota (o comunque da un dislivello)

L’energia idraulica per sua natura rinnovabile è concepita nuova in contesti di

• piccola a piccolissima potenza in cui assume la connotazione di minihydro

Le turbine idrauliche sono le macchine che permettono di trasformare l’energia

• idraulica in energia elettrica FONDAMENTI

• Per energia idroelettrica si intende l’energia

derivante dal potenziale meccanico di un bacino

idrico o di un corso d’acqua,

• La potenzialità di un sistema idroelettrico

dipende linearmente da:

•

SALTO

•

PORTATA DISPONIBILE

POTENZA E POTENZIALITA’

IDROELETTRICA NAZIONALE

• L’energia idroelettrica è la risorsa rinnovabile più

utilizzata in Italia ,

• Il parco idroelettrico raggiunge circa 16,8 GW,

• Gli impianti definiti minidraulici coprono attualmente il

14,4 % mentre gli impianti tradizionali il restante 85,6.

• Studi della Commissione Europea sostengono che il

potenziale aggiuntivo di piccoli impianti, in Italia,

raggiunge 422 MW distribuiti su 920 siti.

MINIDRAULICA

• La distinzione tra impianti idroelettrici e mini-idroelettrici

è relativa alla potenza degli stessi,

• La potenza di un impianto è espressa dalla seguente

relazione: η ∗

P = 9,81 * Q * H

P= Potenza dell’impianto

Q= Portata

H= Salto disponibile

η = Rendimento globale di impianto

CLASSIFICAZIONI

• Gli Impianti idroelettrici possono essere

classificati in funzione dei seguenti parametri:

•

Potenza

•

Portata

•

Salto

•

Efflusso idrico

CLASSIFICAZIONI

Potenza:

•MICRO IMPIANTI: P< 100 kW

•MINI IMPIANTI: 100 kW <P<1.000 kW

•PICCOLI IMPIANTI: 1.000 kW <P<10.000 kW

•GRANDI IMPIANTI: P>10.000 kW

CLASSIFICAZIONI

Salto:

•Bassa caduta: H<50 m

•Media caduta: 50 m<H<250 m

•Alta caduta: 250<H<1.000 m

•Altissima caduta: H>1.000 m

CLASSIFICAZIONI

Portata: /s

•Piccola portata: Q< 10 m 3

•Media portata: 10 m /s <Q< 100 m /s

3 3

/s <Q< 1.000 m /s

•Grande portata: 100 m

3 3

•Piccola portata: Q> 1.000 m /s

3

CLASSIFICAZIONI

Efflusso idrico :

• Ad acqua fluente: la portata d’acqua turbinata

dipende dal flusso disponibile; l’eventuale

sbarramento ha il solo scopo di aumentare il salto

idraulico,

• A bacino: l’impianto prevede un bacino di

accumulo in grado di ottimizzare lo sfruttamento

della risorsa idrica,

• Ad accumulo a mezzo pompaggio: le macchine

idrauliche, hanno la caratteristica di essere

“reversibili” e funzionano sia come turbine, sia

come pompe. IMPIANTO TIPO

Un impianto minidroelettrico è composto dai

seguenti componenti:

• Opere di captazione di derivazione e

adduzione,

• Vasche di carico,

• Centrale elettromeccanica,

• Opere di servizio e restituzione.

IMPIANTO TIPO

IMPIANTO TIPO

Opere di captazione di derivazione e adduzione

• L'opera di presa è realizzata su una sponda del

fiume,

• Permette l'afflusso dell'acqua alla vasca di

sedimentazione attraverso un primo canale,

• La presa è dotata di una paratoia che

permette di interrompere l'ingresso dell'acqua

nell'impianto nei casi di manutenzione o di

guasto. IMPIANTO TIPO

Vasche di sedimentazione

• La vasca di sedimentazione è una grande

vasca nella quale l'acqua diminuisce la propria

velocità permettendo al deposito solido

trasportato di cadere ed accumularsi nel

fondo,

• E' importante infatti che l'acqua sia quanto più

pulita al fine di garantire alla girante della

turbina una lunga vita,

• Il sedimento tende a usurare le sue superfici.

IMPIANTO TIPO

Vasche di sedimentazione

• La vasca di sedimentazione è una grande vasca nella quale

l'acqua diminuisce la propria velocità permettendo al deposito

solido trasportato di cadere ed accumularsi nel fondo,

• E' importante infatti che l'acqua sia quanto più pulita al fine di

garantire alla girante della turbina una lunga vita,

• Il sedimento tende a usurare le sue superfici,

• Il sedimento in eccesso viene fatto evacuare fino al fiume

attraverso un tubo che si trova a livello del fondo della vasca,

• Il sedimento è spinto fuori da