Riassunto "Fonti energetiche rinnovabili"

Fonti Energetiche Rinnovabili

Energia primaria: energia attinta direttamente dall'ambiente.

Energia secondaria: quella utilizzata come prodotto finale (es. energia elettrica) dopo la conversione dell'energia primaria.

• Non rinnovabili: combustibili fossili (petrolio, gas naturale, carbone).
• Non possono essere prodotte da energie rinnovabili.
• Rinnovabili: tutte le fonti che si rigenerano in un tempo paragonabile al loro consumo (solare, eolica, geotermico, maree, energia idroelettrica).
• Le fonti rinnovabili: fonti naturali, non rinnovabili.
• Energia alternativa: tutte le fonti che non utilizzano combustibili fossili. (Rinnovabili, nucleare, biomassa, idrogeno). L'idrogeno può essere prodotto per gassificazione o elettolisi e viene utilizzato nelle celle a combustibile.

Consumi

L'unione Europea copre il 50% del fabbisogno energetico importando petrolio dal Medio Oriente e gas dalla Russia e dal Nord Africa.

L'UE è responsabile del 14% delle emissioni mondiali.

In Italia il maggior settore energivoro sono i trasporti, l'industria, il terziario/residenziale (in quest'ultimo caso soprattutto per riscaldamento e produzione di acqua calda.)

Sviluppo sostenibile: sviluppo che consente di far fronte alle esigenze delle generazioni attuali senza compromettere quelle delle generazioni future.

Conferenza di Rio 1992 ha preso la forma di un programma di sviluppo sostenibile nel 21º sec. Protocollo di Kyoto 1997 prevede l’obbligo di ridurre le emissioni inquinanti nel periodo 2008-2012 (Europa -8%; Italia -6,5%).

Inquinamento Atmosferico

Ogni modificazione dell'aria dovuta all'emissione di sostanze in grado di costituire un pericolo per la salute umana e per la qualità dell'ambiente.

Effetto serra: i gas serra nell'atmosfera sono trasparenti alla radiazione solare (a alta temperatura, bassa lunghezza d'onda) ma sono opachi al calore riflesso dalla terra (temperatura minore, alta lunghezza d'onda).

All'aumentare della CO₂, questo effetto aumenta, troppa calore rimane intrappolato ed aumenta la temperatura sulla superficie terrestre.

Buchi nell'ozono: fenomeno atmosferico determinato dall'assottigliamento dello strato di ozono, utile a diminuire l'intensità dei raggi ultravioletti.

Risparmio Energetico in Edilizia

Direttiva Europea

La normativa in materia di risparmio energetico è la Direttiva Europea 2002/91/CE successivamente aggiornata dalla 2010/31/EU. In Italia è stata recepita col D. Lgs. n.192 del 2005. Gli obiettivi sono:

1. Incremento dell'efficienza energetica degli edifici
2. Sviluppo e diffusione delle fonti rinnovabili di energia
3. Cooperazione normativa tra Comunità Europea, Stati Membri, Regioni.

Il Decreto "Rendimento energetico" fissa gli obblighi di recepimento, adeguamento e buoni consumi a tutti i nuovi edifici, quelli riqualificati e per gli impianti installati.

Certificazione energetica

È un documento, redatto da un professionista autorizzato ed estraneo alla progettazione dell’edificio, che descrive le prestazioni energetiche dell’edificio (rendimento energetico). Secondo la norma tecnica europea prEN-15203 il calcolo del consumo energetico si fa con:

1. caratteristiche dell’involucro (trasmittanza termica, ricambi d’aria, fattore d’intervento),
2. fabbisogno energetico per illuminazione, ventilazione, climatizzazione, acqua calda sanitaria
3. efficienza dei vari impianti utilizzati
4. fattori di conversione per sommare i diversi tipi di energia

valutazione del consumo di energia:

• valutazione a calcolo: potenza e consumi aggregati per tipologie di energia
  • potenza consumata calcolata sulla base della bolletta elettrica e del progetto dell’edificio
  • consumo degli impianti di energia rinnovabile (biomasse, ecc...)
  • valutata con progetti e calcola il consumo di energia stimato al progetto
• valutazione da progetto: calcolo di massima con base e utilizzo dell’edificio
  • valori adattati all’utenza e calcola al max la potenza di utilizzo

• valori standard (norme abitanti, ora di utilizzo impianti...)

Il calore residuo si ottiene il valore del calcolo in base a valori standard di trasmittanza.

EP = _{energia primaria}

Su S_v = Superficie Riscaldata Questo deve essere inferiore a uno dei valori di riferimento (EP_R)

Quindi, si stabiliscono 7 classi (dalla A alla G) e si definiscono diversi valori di riferimento per diversi tipi di edificio:

Norme di supporto

• prEN-15203: metodo di calcolo fabbisogno energetico
• prEN-15215: comfort degli ambienti interni
• prEN-15315: produzione di energia autonoma dell’edificio (es rinnovabili)
• prEN-15193: calcolo energia per l’illuminazione

Normativa italiana

Il D.lgs 192 del 2005 ha recepito la direttiva europea 2002/91/CE ed è stato successivamente aggiornato dal D.lgs 311 del 2005.

La legge impone che tutti i calcoli di prestazione energetica non si devono discostare di più del 5% dal metodo di calcolo nazionale, che segue le indicazioni della normativa tecnica UNI 11300. Il D.lgs 192 stabilisce i metodi per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici al fine di promuovere lo sviluppo delle rinnovabili e limitare le emissioni di gas serra.

Prestazioni: descrivono le qualità che devono avere le strutture e gli impianti (es. trasm. termica U, trasmittanza termica: limite più restrittivo per nuove climatizzate parzielle (FF)

Prestazioni: descrivono i risultati che devono ottenere gli edifici

• indice di prestazione energetica parziale (EP_ER) < EP_LIM (> energia con rinnovabili aumentata nel rapporto tra quartieri/superficie di R² e valutazione dell’interno)
• trasmittanza termica periodica U_periodic < λ_{max di mesi estivi > colta di regulazioni termiche ε}
• PSI = 1 × 0,12 W/m²K

Energia da erogare agli impianti

Qₑₘ = Q_in + (Q_e - Q_d) - Q_aux

• Q_in: energia utile prelevata da fornire in uscita
• Q_d: energia dispersa
• Q_e: energia persa e recuperata
• Q_aux: energia ausiliaria richiesta

Per calcolare le perdite di ogni sottosistema si utilizza il rendimento:

• generazione Q_d,es = (Q_out + Q_e2 + Q_e3 + Q_e4)
• distribuzione Q_d,dis = (Q_out + Q_e1) (1 - η₁^-1)
• regolazione Q_d,reg = (Q_out + Q_e1) (1 - η₂^-1)
• emissione Q_e1 = Q_out (1 - η₃^-1)

Fabbisogno di energia primaria

Q_P = Q_H + Q_f,vol + ∑Q_aux + P_aux - Q_el - P_fel

• Q_H: calore per il riscaldamento
• Q_f: calore per l'acqua calda sanitaria
• Q_aux: energia elettrica per gli impianti ausiliari
• P_f: fattore di conversione in energia primaria

Parametro termico dinamico

Fattore di attenuazione f_a: rapporto tra la trasmittanza termica dinamica e quella stazionaria

Sfasamento s: ritardo temporale tra il massimo della temperatura esterna

La capacità di una parete di attenuare e sfasare il flusso termico ne determina la capacità isolante. Per gli edifici con superfici utile < 1000 m² si promuove la cinque

classi di prestazione energetica estiva in funzione di fa ed S.

Inerzia termica: caratteristica delle pareti capaci di attenuare e sfasare.

Flusso a onde veloci (maggiore frequenza) vengono attenuate di più di quelle lente.

Penetrazione termica

Profondità di penetrazione periodica: profondità alla quale l'ampiezza del flusso termico viene

ridotto di un fattore pari ad e (circa 2,7 - numero di Nepero).

Ponte termico: discontinuità costruttiva che presenta caratteristiche termiche molto diverse

dal resto della parete. La sua influenza si rende esplicita con un aumento della dispersione

che risulta crescente all'aumentare dell'angolo che la superficie esterna forma con la linea

del ponte termico. Corretto se la trasmit del ponte termico non supera del 15% la tramit