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Prospettive dell’efficienza energetica nell'industria
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PUNTO ENERGIA
Prospettive dell’efficienza energetica nell’industria
Prof. Ing. Livio de Santoli – Presidente eletto AiCARR
Ing. Luca A. Piterà - Segretario Tecnico AiCARR
1°Giornata dell’efficienza energetica in ambito industriale
7 novembre 2013 – Rimini Fiera
Ing. Luca Alberto Piterà
DIRETTIVA n. 27 del 2012 – EFF. ENERGETICA
Obiettivi di risparmio dei consumi di energia primaria
1842 Mtep nel 2007
1678 Mtep risultato ottenuto nel 2012
1474 Mtep (1078 usi finali) obiettivo indicato per il 2020
ma attenzione:
entro il 30 aprile 2013 (comunicare progressi realizzati nel
conseguimento degli obiettivi)
entro 5 giugno 2014 (recepimento dagli Stati Membri)
entro 31 dicembre 2015 (valutazione del potenziale della
cogenerazione)
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Ing. Luca Alberto Piterà
Domanda di energia primaria per fonte
Anno 2011 – Totale 184, 2 TEP – riduzione del 1,9% rispetto al 2010
Fonte: Rapporto Annuale Efficienza energetica 2011 (ENEA) – Elaborazione Enea su dati MSE
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Ing. Luca Alberto Piterà
Impieghi finali di energia per settore
Anno 2011 – Totale 134,9 TEP – riduzione del 2,65% rispetto al 2010
Fonte: Rapporto Annuale Efficienza energetica 2011 (ENEA) – Elaborazione Enea su dati MSE
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Ing. Luca Alberto Piterà
Indice di efficienza energetica
Il 1990 è pari a 100
Fonte: Rapporto Annuale Efficienza energetica 2011 (ENEA) – Elaborazione Enea su dati MSE
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Ing. Luca Alberto Piterà
RISPARMIO ENERGETICO ANNUALE
Conseguito al 2011 e atteso al 2016
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Ing. Luca Alberto Piterà
Un aumento dell’efficienza
energetica si può ottenere
minimizzando:
– le perdite nei processi di
conversione energetica;
– le dispersioni nel trasporto
dei flussi;
– le perdite nelle fasi di
utilizzazione finale
dell’energia.
CABINE
ELETTRICHE UTILIZZATORI
- Pompe
- Compressori d’aria
- Sistemi di raffreddamento
- Impianti di climatizzazione
/ riscaldamento / ventilazione - Illuminazione
- …….
CENTRALI TERMO
FRIGORIFERE
IMPIANTI DI
PROCESSO E DI
EDIFICIO
IMPIANTI DI
COGENERAZIONE
MATERIE PRIME
ENERGIA
IN INGRESSO
Elettricità
Gas naturale Gasolio
Olio combustibile
Acqua
……
PRODOTTI
E SERVIZI SCARICHI / PERDITE
RIFIUTI E RECUPERI ENERGETICI
SISTEMA DI GESTIONE DELL’ENERGIA 7
Ing. Luca Alberto Piterà
UNI CEI EN 16001:2009 - Sistemi di gestione dell’energia -
Requisiti e linee guida per l’uso – Sostituita il 1/12/2011 dalla
UNI CEI EN ISO 50001:2011.
UNI CEI 11339:2009 - Gestione dell’energia - Esperti in
gestione dell’energia - Requisiti generali per la qualificazione
UNI CEI 11352:2010 Gestione dell'energia - Società che
forniscono servizi energetici (ESCO) - Requisiti generali e
lista di controllo per la verifica dei requisiti
GESTIONE DELL’ENERGIA NELL’INDUSTRIA 8
Ing. Luca Alberto Piterà
Politica energetica
Pianificazione
Implementazione
operatività
Audit Controllo
e correzione
Azioni correttive
e preventive
Monitoraggio
e misura
Riesame
GESTIONE DELL’ENERGIA NELL’INDUSTRIA 9
Ing. Luca Alberto Piterà
Approccio “di mercato”: • curare i contratti di fornitura in essere e la valutazione di eventuali alternative
Approccio “tecnologico”: • analisi iniziale del livello di consumo globale dell’azienda (anche introducendo un
sistema di monitoraggio degli impianti);
• realizzazione di una diagnosi (audit) energetica completa che porti alla
costruzione di un bilancio energetico aziendale;
• individuazione dei parametri energetici chiave (key performance indicator);
• definizione di un programma di investimenti finalizzati al risparmio energetico
(creazione di una lista di priorità in funzione del risultato tecnico-economico).
SISTEMA DI GESTIONE DELL’ENERGIA 10
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 11
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 12
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 13
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistema di distribuzione dell’energia elettrica
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 14
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistema di distribuzione dell’energia elettrica
Illuminazione e finestre
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 15
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistema di distribuzione dell’energia elettrica
Illuminazione e finestre
Sistema di produzione e distribuzione dell’acqua calda sanitaria
Impianto aria compressa
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 16
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistema di distribuzione dell’energia elettrica
Illuminazione e finestre
Sistema di produzione e distribuzione dell’acqua calda sanitaria
Impianto aria compressa
Motori elettrici
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 17
Ing. Luca Alberto Piterà
Involucri degli edifici (capannoni, uffici, laboratori)
Generatore e rete di distribuzione del vapore tecnologico
Impianto di climatizzazione
Sistema di distribuzione dell’energia elettrica
Illuminazione e finestre
Sistema di produzione e distribuzione dell’acqua calda sanitaria
Impianto aria compressa
Motori elettrici
Impianti di processo/produzione
Sistemi utilizzatori dell’energia nell’industria 18
Ing. Luca Alberto Piterà
Materiali da costruzione degli edifici (laterizi e materiali cementizi
innovativi)
Materiali dedicati per l’isolamento termico degli edifici
Recupero Energetico
Impiantistica ad elevata efficienza energetica (caldaie a
condensazione, cogenerazione/trigernerazione, pompe di calore).
Utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili
Strumenti per i servizi energetici
Le tecnologie e gli strumenti 19
Ing. Luca Alberto Piterà
Il recupero energetico avviene essenzialmente sui flussi termici.
Per questo motivo è importante conoscere quali siano i livelli di
temperatura tipici dei vari settori industriali.
RECUPERO ENERGETICO
Il 30% a T<100 °C
il 57% a T<400 °C
(dati 2001 UE25 allargata)
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Ing. Luca Alberto Piterà
Alcune sorgenti del calore di scarto recuperabile ai fini energetici
RECUPERO ENERGETICO
Temperatura
del cascame
termico
Sorgente del cascame termico
Possibile
utilizzo del
calore
Alta
(> 600 °C)
Fumi di scarico da combustione diretta da
processi industriali:
Cogenerazione
Forno Kiln per cemento (630-730 °C)
Forno per l’acciaio (930-1030 °C)
Forno per la fusione del vetro (980-1530 °C)
Inceneritore rifiuti solidi urbani (650-980 °C)
Media
(230 – 600 °C)
Fumi:
Produzione di
vapore
Generatore di vapore (230-480 °C)
Turbina a gas (370-550 °C)
Motori alternativi a c.i. (230-600 °C)
Forni per trattamenti termici (430-650 °C)
Forni per essiccazione e cottura (230-600 °C)
Sistemi di raffreddamento dei forni di ricottura
(430-650 °C)
Bassa
(30 – 230 °C)
Condensato di vapore di processo (50-90 °C)
Riscaldamento /
Climatizzazione
Acqua di raffreddamento da:
Porte dei forni (30 – 50 °C)
Cuscinetti (30 – 90 °C)
Macchine per saldatura (30 – 90 °C)
Compressori d’aria (25 – 50 °C)
Motori alternativi a c.i. (65 – 120 °C)
Liquidi di processo (30 – 230 °C)
Solidi di processo (90 – 230 °C)
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Ing. Luca Alberto Piterà
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Nella tecnologia a condensazione il vapore acqueo contenuto nei fumi viene fatto
condensare, nel passaggio dallo stato gassoso a liquido il vapore cede il calore latente,
assorbito nella combustione del metano con l’aria. Il calore latente ceduto dal vapore
sommato al calore sensibile vengono trasmessi all’acqua d’impianto.
Il calore totale prodotto dal generatore a condensazione sarà dato pertanto
dalla somma del calore sensibile e del calore latente.
CALDAIE A CONDENSAZIONE
Ing. Luca Alberto Piterà
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i vantaggi delle biomasse sono:
si possono considerare delle risorse
rinnovabili, purché il loro consumo abbia
tempi compatibili con la ricrescita
tra tutte le fonti di energie rinnovabili, sono
quelle sviluppabili più rapidamente perché
già mature come tecnologie
non contengono zolfo e quindi non formano
ossidi di zolfo nella combustione, tossici e
responsabili delle piogge acide
non provocano aumento di CO2 in
atmosfera perché si può considerare la
quantità emessa pari a quella assorbita
durante la loro crescita.
CALDAIE A BIOMASSA
Ing. Luca Alberto Piterà
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MACCHINE FRIGORIFERE A COMPRESSIONE
Ing. Luca Alberto Piterà
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MACCHINA FRIGORIFERA AD ASSORBIMENTO
Ing. Luca Alberto Piterà
26 POMPE DI CALORE ELETTRICHE
La pompa di calore è una
macchina in grado di
trasferire calore da un
ambiente a temperatura
più bassa ad un altro a
temperatura più alta.
Essa opera con lo stesso
principio del ciclo frigorifero
Ing. Luca Alberto Piterà
Il conto termico per lo sviluppo delle pompe
di calore è inefficace
Produzione del 25% del fabbisogno
energetico del settore residenziale e terziario
al 2020 per un totale di 5 Mtep, contro la
previsione di 2,9 del PAN (1,7 attuali)
Prevedere tariffe elettriche non gravata da
oneri impropri
Pompe di calore 27
Ing. Luca Alberto Piterà
Fonte: CoAer 2011
Pompe di calore: confronto fra potenziale e gli obiettivi PAN
Scenario PAN
13,5% della domanda
di servizio settore
civile 2020 con PdC:
+7% tasso annuo
Scenario CoAER
25% della domanda
di servizio settore
civile 2020 con PdC:
+ 13% tasso annuo
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Ing. Luca Alberto Piterà
L’incidenza % delle rinnovabili sui consumi di energia: le rinnovabili termiche possono arrivare al 30% entro il 2020
Quota di rinnovabili sui rispettivi consumi finali lordi nei tre macrosettori e
nel totale dei consumi finali lordi Italia, 2010 e 2020
29
Ing. Luca Alberto Piterà
POMPA DI CALORE E IMPATTO AMBIENTALE - EMISSIONI DI CO2
30
Ing. Luca Alberto Piterà
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47%53%
Perdite Energia utile
COGENERAZIONE
100 40 32 EE
59 52 ET
Energia Primaria: 159
TcogEcogcogEBcog
ETcogEEcogηηη +=
+=
Ing. Luca Alberto Piterà
32 COGENERAZIONE
100 35 32 EE
52 ET
Energia Primaria: 100
15%
85%
Perdite Energia utile
Ing. Luca Alberto Piterà
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SISTEMA DH/DC
Ing. Luca Alberto Piterà
Disponibile on-line: www.aicarr.org
34 DECRETO LEGISLATIVO n. 28 del 3 marzo 2011
Ing. Luca Alberto Piterà
Disponibile on-line: www.aicarr.org
35 CONTO ENERGIA TERMICO – POSITION PAPER AICARR
Ing. Luca Alberto Piterà
Col Decreto 4/8/2011 la cogenerazione ad alto rendimento viene
determinata in base al nuovo indice PES che sostituisce l’IRE
Col Decreto 5/9/2011 viene introdotto l’indice RISP che sarà
discriminante per l’accesso all’incentivazione, diverso dal PES
Attualmente 12 Mtep (di cui 1 Mtep nel settore civile) con un
potenziale di produzione al 2020 105 TWh/anno (25 Mtep)
Incentivazione ancora insufficiente con i TEE
LA COGENERAZIONE 36
Ing. Luca Alberto Piterà
Rapporto Annuale Efficienza Energetica 2011, ENEA
Efficacia delle misure nel periodo 2007-2011 37
Ing. Luca Alberto Piterà
Dati Terna, 2010
38
Ing. Luca Alberto Piterà
copertura dell'50% del fabbisogno elettrico con fonti rinnovabili
(finanziando gli interventi con la carbon tax e la disincentivazione delle
fonti fossili, con una sburocratizzazione delle realizzazioni fotovoltaiche
ed eoliche, con la piena attuazione di un modello che permetta il perfetto
inserimento delle autoproduzioni, con un potenziamento della
microcogenerazione)
copertura del 50% del fabbisogno relativo ai trasporti con fonti rinnovabili
copertura del 50% del fabbisogno termico con fonti rinnovabili (con il
potenziamento dell’efficienza energetica in edilizia, l’uso di biomassa,
l’uso di pompe di calore geotermiche o da energia elettrica rinnovabile,
con biometano proveniente da reti di gas iniettate di idrogeno prodotto da
energia eolica e solare).
Il potenziale al 2030 (cfr con dati PAN 2010) 39
PUNTO ENERGIA
GRAZIE DELL’ATTENZIONE E ARRIVEDERCI
Tel. 02 67479270