qualitas1998.net Quality Report Efficienza energetica

| Cerca

Efficienza energetica

"La prima cosa da fare è sapere distinguere fra le notizie vere e le notizie false in campo energetico; conoscere il concetto di bilancio energetico, il concetto di fonte primaria, le fonti rinnovabili, cos'è un sistema energetico sostenibile, quali sono le barriere all'entrata di queste tecnologie, e quali le prospettive occupazionali delle nuove tecnologie energetiche.

"Inoltre, oggi, la produzione di energia è separata: elettricità nelle grandi centrali e calore nelle caldaie di casa, mentre il modo più efficiente sarebbe quello di produrle insieme.

Per esempio qui in Sicilia, a Priolo, c'è una raffineria che fa la distillazione del greggio. Naturalmente, la distillazione ha bisogno di calore, per cui c'è una centrale elettrica di medie dimensioni accanto alla raffineria che fornisce l'energia elettrica necessaria al funzionamento di tutto l'impianto, e in cui il calore di scarto della stessa centrale -- il calore refluo -- è utilizzato per la distillazione del greggio.

"E' la cogenerazione.

"Guardate, allora: nel 1998 il bilancio energetico italiano era questo (in basso), ed oggi è cambiato solo leggermente. Come vedete, l'Italia aveva un consumo energetico di fonte primaria di 180 Mtep (Megatep = milioni di tep): per cui, dividendo questo dato per 58 milioni di abitanti, il consumo pro capite risulta come gia' detto di 3 tonnellate di petrolio all'anno.

"Di questi 180 Mtep il 52% sono petrolio, il 29% metano, 7% carbone e 7% idroelettrico.

"Come viene consumata questa energia che entra nel sistema Paese?

"Il 25% va nell'industria, il 23% nei trasporti e il 25% va in usi civili e in nell'agricoltura.

"Invece l'efficienza energetica delle centrali termoelettriche italiane è piuttosto bassa, pari circa al 30-35%, ovvero da 54 Mtep di fonte primaria consumata nelle centrali elettriche nazionali, ne escono come energia elettrica utile solo 22 Mtep: il resto, 26 Mtep, vengono dispersi nell'ambiente.

"Pero' se fate il bilancio, ovvero confrontate fra input e output delle centrali elettriche, il totale in uscita di 22 + 26 fa 48 Mtep, e non e' uguale alla fonte primaria consumata di 54 Mtep. Come mai?

"E' l'effetto di una convenzione di calcolo statistico: le centrali idroelettriche hanno ottimo rendimento dell'80-90%, mentre le centrali termoelettriche sono soggette al secondo principio della termodinamica (ciclo di Carnot), per cui il rendimento medio di conversione termoelettrica è piuttosto basso intorno al 35-40%. Per tenere conto di questa differenza, nel calcolo statistico il contributo dell'idroelettrico in fonte primaria vale 3 volte quello termoelettrico.

"Adesso osservate il bilancio energetico di una tipica piccola isola italiana. In tutte le isole minori, la popolazione tende ad usare l'energia elettrica per qualsiasi tipo di uso finale, un'abitudine che, dal punto di vista energetico, è particolarmente irrazionale. Per i stessi principi della termodinamica, i gruppi diesel sulle isole producono elettricità con rendimenti basso intorno ai 35-37%, ma invece di sfruttare questa preziosa energia per gli usi piu' nobili (illuminazione, elettronica di consumo, forza motrice), l'energia elettrica generata con questo basso rendimento viene utilizzata molto spesso per farne nuovamente calore (negli scaldabagni, nelle stufette elettriche etc.).

"E' un po' come se la donna di casa lavasse il pavimento con l'acqua distillata.

Altrettanto irrazionale e' abitudine di bruciare gasolio per far funzionare il dissalatore sull'isola (in qualche caso ben il 32% di tutto il gasolio consumato sull'isola)

"E' folle cioè che questo dissalatore consumi altro gasolio quando potrebbe invece usare il calore refluo (gratuito) della centrale diesel locale.

"Mi spiego meglio: il calore contenuto nell'acqua di raffreddamento dei gruppi diesel potrebbe essere usato per alimentare un dissalatore termico. In media il calore refluo della centrale diesel locale potrebbe essere sufficiente a coprire quasi la metà del fabbisogno idrico di un isola.

"A costo combustibile zero!

"Semplicemente sfruttando l'acqua calda del circuito di raffreddamento come avviene per il riscaldamento invernale dell'abitacolo della Vostra automobile, che sfrutta l'acqua calda del radiatore! Invece sull'isola prendo l'acqua calda di raffreddamento dei gruppi diesel e la mando nel dissalatore per desalinizzare l'acqua di mare per distillazione.

"Si tratta di una tecnologia commerciale e diffusa per alimentare di elettricità ed acqua le grandi città nel medio oriente (Abu Dhabi, Dubai, Riad etc.) gia' usata sulle isole Marshall durante la seconda guerra mondiale. - Eppure, sulle isole italiane questo non viene fatto.

La cogenerazione

"Ritorniamo alla domanda cos'e' la cogenerazione.

"Oggi come oggi in Italia la produzione di calore e di elettricità avviene in modo separato. A casa abbiamo una caldaia che brucia combustibile che ci dà acqua calda per il riscaldamento e per gli usi civili. Poi, abbiamo le centrali termoelettriche alle quali siamo collegati attraverso la rete elettrica che, bruciando altri combustibili, ci forniscono l'elettricità che ci serve.

"Invece di fare le cose separatamente, potremmo fare le due cose insieme: come si fa nell'automobile: l'acqua di raffreddamento del motore, invece che disperdere il calore nell'ambiente attraverso il radiatore, in inverno riscalda l'abitacolo. A pari prestazioni, e senza rinunciare al nessun comfort, il risparmio di fonte primaria e' notevolissimo, intorno al 35-40%!

"Cosa e' invece una centrale a turbogas e cosa e' un ciclo combinato? - "Nell'uso comune si fa spesso confusione fra questi due termini.

"Prendete il motore jet di un aereo e metteteci in coda, dove escono ad alta velocità i gas di scarico bollenti, una turbina che aziona un alternatore. Piu' o meno questo sarebbe un gruppo turbogas. - la stessa General Electric, la Rolls Royce (ma anche la FIAT), che producono motori per aerei, fabbricano anche queste turbine per le centrali turbogas.

"Invece una centrale a ciclo combinato è sempre una combinazione fra un gruppo turbogas abbinato ad un tradizionale gruppo a vapore. Il gruppo turbogas, oltre ad azionare il proprio alternatore generando energia elettrica, emette anche grandi quantità di gas di scarico, che possono essere sfruttate una seconda volta. Caldi a 600 gradi, questi gas vengono inviati verso una caldaia di recupero, che sfrutta il calore contenuto nei gas di scarico per produrre vapore, che aziona una turbina a vapore, che a sua volta fa girare un secondo alternatore, differente da quello del gruppo turbogas. In questo modo si arriva ad un rendimento elettrico complessivo del 55%, invece che del 35% di una centrale a vapore tradizionale: si tratta della tecnologia termoelettrica più avanzata di cui oggi disponiamo per la produzione di energia elettrica.

"Le centrali a ciclo combinato hanno buon rendimento e basso costo unitario di produzione dell'energia elettrica, ma richiedono investimenti piuttosto elevati. Generalmente, per sfruttare al meglio l'economia di scala, gli operatori tendono ad volerle realizzare il piu' grande possibile, da 400 a 2000 MW.

Invece le centrali turbogas pure (senza ciclo a vapore), a causa del loro basso rendimento, presentano elevati costi di produzione. Ciononostante, la possibilita' di avviamento rapido di queste centrali le rende particolarmente idonee per coprire il servizio di punta quando la domanda di energia elettrica raggiunge il picco.

"Allora cos'è accaduto 2 anni fa in California con il blackout. A suo tempo la California era stata la prima a privatizzare il settore elettrico. A quel punto, tutti gli operatori (privati) cercavano di competere sul prezzo mantenendo in servizio soltanto quelle centrali che riuscivano a produrre a basso prezzo e che facevano il carico di base (basic load).

"Bene, a questo punto le centrali di punta (come le turbogas pure) non riuscivano piu' a competere ed andarono fuori mercato. Ma quando c'èra il picco a mezzogiorno, in California, quando tutti tengono accesa l'aria condizionata, non bastarono piu’ le centrali di base ed occorreva mettere in modo tutte le centrali, compreso le centrali di punta a turbogas. Quest’ultime pero’ erano state messe fuori servizio dai loro proprietari in quanto poco convenienti dal punto di vista economico.

"E' un problema -- profetizza Sorokin -- che potreste nascere anche in Italia se la privatizzazione dovesse andare come in California.

"E in California, allora, come hanno risolto il problema? -- domanda Pagliaro

"E' diventata talmente costosa l'elettricità, anche 1000 lire al kWh, per cui i consumatori si sono organizzati per il risparmio energetico mentre i produttori, visto il prezzo monstre dell'energia, hanno realizzato qualche centrale a turbogas: ma per il consumatore è stato un lungo periodo di incertezza, con serie conseguenze per l'economia di tutta la regione.

"Il turbogas infatti riesce a salire e scendere inseguendo il carico dando o levando gas come il motore di un aereo, mentre la centrale a ciclo combinato deve salire e scendere mantenendo il coordinamento fra i due gruppi (quello turbogas e quello a vapore), e quindi lentamente, altrimenti succede il finimondo.

Cos'e' invece il teleriscaldamento urbano?

Distribuisce acqua calda in città attraverso una rete sotterranea di teleriscaldamento (tubazioni coibentate), prendendo l'acqua (il calore ) da una centrale termica (caldaia) oppure da un impianto di cogenerazione: avete presente New York?

Avete presente il Cremlino? Usano lo stesso sistema: vapore (o acqua calda) che viene inviato per il riscaldamento tramite condotte sotto le strade.

"Ho parlato prima della generazione distribuita: oggi ci sono microcogeneratori che arrivano anche a taglie molto piccole fino a 35 kW, idonei cioe' per coprire i fabbisogni energetico di un grosso condominio, di un centro commerciale, ospedale o albergo, ed é questo il futuro. Purtroppo questi sviluppi sono al momento ostacolati da un contesto normativo inadeguato e da alcuni operatori tradizionali ma questo è sicuramente una tecnologia del futuro.

"Il frigorifero da campeggio usa una fiammella alimentata da gas in bombola: trasforma il calore della fiammella in freddo usando un ciclo termodinamico ad assorbimento. Se quindi abbiniamo un cogeneratore ad una macchina di questo genere abbiamo un impianto di trigenerazione ovvero una centralina capace di produrre tutte e 3 le forme di energia di cui abbiamo bisogno: il freddo, il caldo e l'elettricità.

"Ora, come sapete, il secondo principio della termodinamica è anche più importante del primo: la conversione in calore di una qualsiasi altra forma di energia è sempre parzialmente irreversibile. Per cui dovremmo sempre scegliere in modo razionale ed efficiente come generare e come consumare l'energia, e specialmente il calore, di cui abbiamo bisogno, evitando possibilmente di dissipare energia preziosa.

"Gli usi obbligati dell'energia elettrica sono quelli per cui risulta difficile sostituire l'elettricità con un'altra fonte: la forza motrice, l'elettronica e l'illuminazione; ma gli usi non obbligati sono quelli per cui l'elettricità può ben essere sostituita con una forma di energia meno pregiata; il punto è che se andiamo a vedere il bilancio energetico nazionale, la maggior parte degli usi finali di energia elettrica (oltre il 70%) sono a bassa temperatura e pertanto non-obbligati.

"Per esempio, lo scaldabagno elettrico noi lo chiamiamo la "strage termodinamica"!

"E folle: è pura irrazionalità bruciare un combustibile in modo da ottenere calore, per trasformarlo in elettricità al 30% e poi ri-trasformare quest'ultima nuovamente in calore!

Tanto vale, e' molto piu' efficiente e si risparmia molta energia bruciando il combustibile direttamente nel punto di bisogno, piuttosto che passando per la trasformazione in energia elettrica.

"Guardate: l'elettricità è un vettore energetico proprio come lo è l'idrogeno: nel senso che per produrla abbiamo bisogno di un'altra fonte di energia primaria.

"Allora: per la produzione di freddo criogenico, a meno 20 gradi, e del freddo per refrigerazione è obbligato l'uso dell'elettricità. Ma, per esempio, per il raffrescamento degli ambienti, da 10 a 20 gradi, l'uso dell'elettricità è da evitare. Sarebbe meglio adottare tecniche passive e bioclimatiche.

"Per applicazioni a più di 300 gradi di temperatura appare ragionevole bruciare un combustibile, ma gia' per le temperature medie da 120 gradi è da evitare l'uso dell'elettricità. Invece, alle basse temperature, tutti tendiamo ad usare l'elettricità, e particolarmente nel mezzogiorno d'Italia (Sicilia compresa), mentre l'ideale sarebbe usare il calore refluo di qualche processo industriale oppure di un cogeneratore, oppure il calore del sole.

"Quando si stende un'analisi energetica, il bilancio energetico deve chiudersi: tutto deve tornare confrontando quello che entra nella struttura esaminata con tutto quello che esce, tenendo conto di tutti consumi all'interno, più tutte le perdite. Quindi, occorre prendere in considerazione tutti i vettori energetici, incluso il calore umano emesso (ogni persona emette 100 W di calore e in un teatro o cinema con 1000 persone si comprende che stiamo parlando di un contributo termico rilevante).

"Tutta questa energia viene dissipata attraverso l'involucro dell'edificio. Facendo questo confronto, si vede spesso che i dati combaciano male e già questo suggerisce che qualche perdita non e' stata identificata e quantificata e potrebbe rappresentare una opportunità di miglioramento dell'efficienza.

In ogni caso, per quantificare l'impatto di un qualsiasi consumo energetico finale, occorre sempre risalire al relativo consumo di fonte primaria. Quest'ultimo, pero', varia da paese a paese. Per esempio in Austria hanno prevalentemente l'idroelettrico, che presenta buon rendimento di conversione. Da noi invece quasi tutta l'elettricità è di origine termoelettrica, per cui l'energia elettrica e per risalire al relativo consumo di fonte primaria occorre moltiplicare per 3.

Invece in Islanda c'è un tale eccesso di fonte rinnovabile che adesso producono l'idrogeno dalle fonti geotermiche dei loro vulcani. E hanno ragione di farlo: perché non consumano né petrolio né carbone!

Il management energetico

"Adesso quindi andiamo al discorso organizzativo: passiamo dalla tecnologia al management. Se una struttura intende affrontare seriamente la questione dell'efficienza energetica, ci sono 3 fasi differenti.

FASE 1: La prima fase e' quella "a costo zero" - Partendo

dalla situazione attuale emersa dalla diagnosi energetica all'inizio ci sono notevoli potenziali per realizzare risparmi relativamente facili attraverso una serie di miglioramenti gestionali ed abitudinali, e facendo una buona manutenzione e messa a punto eliminando i malfunzionamenti piu' comuni.

Da un punto di vista finanziario, non occorre un impegno particolarmente elevato e non bisogna realizzare una pianificazione particolarmente spinta. Con questo tipo di interventi, si realizzano risparmi intorno al 10-15% dei costi energetici precedenti l'intervento.

"FASE 2: Se si vuole andare oltre, occorre investire nel miglioramento impiantistico: occorrono nuovi impianti oppure l'ammodernamento degli impianti esistenti con investimenti; per cui occorre valutare il ritorno in funzione del tempo.

"FASE 3: Infine, se vogliamo andare ancora oltre e raggiungere lo stadio ottimale, questo di solito coinvolge la struttura edilizia e di solito purtroppo non ha una ricaduta economica sufficiente a ripagare l'investimento.

"Ad esempio, se volessi rifare la facciata di questo edificio del CNR per migliorare il suo isolamento termico, probabilmente il costo sarebbe talmente elevato che non si ripaga mai, oppure ci vorrebbero 20 anni.

"Di solito, noi consigliamo di realizzare un simile intervento in coincidenza di una ristrutturazione già pianificata. Quasi mai, infatti, la ristrutturazioni vengono fatte con un'ottica energetica: se occorre tirare su i ponteggi per rifare una facciata, il costo è prevalentemente quello di montare (e smontare) i ponteggi e la manodopera comunque necessaria, e non quello di applicare un po' di materiale isolante.

"I nostri Comuni potrebbero con un piccolissimo costo in più, usando materiali piu' efficienti dal punto di visto dall'isolamento energetico, realizzare risparmi energetici negli edifici che potrebbero arrivare al 50%!

"Dunque si parte col miglioramento gestionale dal 10%, poi con interventi sull'impiantistica si arriva al 20-25% e poi, con gli interventi edili si raggiunge il 50% e oltre.

"Per questo sono nate le ESCo: le Energy service company, società nate negli Stati Uniti e ora in forte diffusione nel nord Europa che prossimamente arriveranno anche in Italia.

"Una Esco è una società che offre servizi di efficienza energetica: immaginatevi per esempio un grosso albergo che oggi consuma una grande quantità di energia ogni anno, 100%.

"Con un certo investimento, poniamo, si può realizzare un risparmio del 40% circa. Bene, una Esco propone all'albergo di poter realizzare lei l'investimento in questione e quindi di condividere con il cliente parte del risparmio: è una forma nuova di relazione contrattuale che si chiama EPC, energy performance contract.

"Dal momento in cui la Esco fa l'investimento per ridurre i consumi, il cliente (l'albergo) inizia a realizzare il risparmio pianificato. La renumerazione della Esco sarà una parte di quel risparmio per un certo numero di anni (generalmente fra 8 e 20) mentre i nuovi impianti restano di proprietà della Esco che ne cura anche la manutenzione di normale sostituzione.

"E questo -- dice allora Pagliaro -- è esattamente quello che fa il Wuppertal Institut in Germania.

"Normalmente -- continua Sorokin -- l'80% del risparmio generato durante il periodo contrattuale va alla Esco, mentre al cliente resta subito il 20% che poi, al termine del contratto ESCo, diventerà il 100% di risparmio. Chiaramente una situazione del tipo: "io vinco-tu vinci".

Le emissioni di gas serra

"Il miglioramento tecnologico -- conclude Sorokin -- consente di ridurre le emissioni di inquinanti, ma non di ridurre la quantità di anidride carbonica emessa. Questi sono i fattori di emissione tipici delle 3 principali forme di conbustibili fossili:

• carbone: 4,0 tonCO2/tep

• petrolio: 3,3 tonCO2/tep

• metano: 2,4 tonCO2/tep

"Invece, le fonti rinnovabili sono generalmente ad emissioni zero e pertanto il loro uso elimina le emissione di CO2 -- ha spiegato Sorokin -- Le fonti rinnovabili sono essenzialmente sei:

1. Solare

2. Eolico

3. Idro-elettrico

4. Geotermia

5. Biomassa

6. Altri (moto ondoso, maree)

La più nota è l'energia solare che però va distinta nel solare termico (i collettori solari che producono acqua calda e si ripagano in 4-6 anni), e in solare fotovoltaico (FV) che produce elettricità.

"I tetti FV, oggi costosi, si diffonderanno soprattutto nel Post-Kyoto (2010-2020), ma guardate che gia oggi i principali produttori sono (nell'ordine) i giapponesi e gli angolossasoni con Sharp, BP Solar, Kyocera, Shell (Siemens), Sanyo, Astropower che solo fra il 2001 e il 2002 hanno registrato aumenti della produzione fra il 50 e il 100%.

"Se osservate il trend nel contributo dell'energia solare FV e dell'energia eolica al fabbisogno mondiale di elettricità, appare evidente che l'assenza dell'Italia da un intero settore hi-tech ad incremento esponenziale dal quale qualcuno ha deciso di chiamarci fuori.

"In Germania, invece, la situazione è totalmente diversa. Ci sono 12mila MW di potenza eolica già installati, e che coprono il 4% del fabbisogno nazionale tedesco di energia elettrica; oltre 1 milione di metri quadri di impianti solari installati ogni anno, di cui la metà Fotovoltaici. Mentre in Italia il programma 10.000 tetti stenta a decollare, la Germania ha gia' completato il suo programma 100mila tetti solari FV (altri 3 milioni di metri quadri).

Il risultato sono 130.000 occupati nel settore delle nuove FR (eolico, solare termico, solare FV, mini-idro, biomassa) con una legge del 2000 che intelligentemente favorisce le FR (tariffe agevolate in "conto energia” differenziate per fonte); e una nuova legge del 2002 a favore delle cogenerazione (tariffe agevolate differenziate per tipo d’impianto) compresi i generatori mini e micro per le case.

"In Italia, come vedete dal grafico (a fianco) non solo le installazioni FV non sono aumentate ma, in palese controtendenza rispetto alla forte crescita del mercato mondiale, negli ultimi 10 anni sono addirittura diminuite!

"Bisogna quindi avere chiaro che non essere presenti nel cammino che ci porterà verso la generazione di energia da fonti rinnovabili avrà serie conseguenze per le prospettive future dell'economia nazionale.

"L'inerzia in Italia deriva innanzitutto dallo scetticismo e dalla scarsa conoscenza delle tecnologie disponibili e delle relative opportunità di mercato.

"I costi iniziali più elevati, infatti, si ripagano nel tempo; mentre permane la tendenza del mondo politico di farsi consigliare dagli operatori dell’energia convenzionale senza interpellare quelli del settore FR.

"Ma questa sottovalutazione dell’importanza strategica del settore (potenziale di produzione, innovazione, occupazione ed export) e questo orizzonte temporale nel “decision making” troppo breve per consentire l’attuazione di una strategia industriale, avrà delle conseguenze. Il 2010 è alle porte.

"Per impostare il domani -- ha concluso Sorokin -- occorre agire oggi".

"L’attuale campagna a favore dell’idrogeno invece rasenta la disinformazione. L’idrogeno non è una fonte, bensì un vettore che consente di accumulare e trasportare energia - è un prodotto destinato al consumo finale; pertanto, la sua attuale produzione non sostituisce né le fonti fossili né quelle rinnovabili, e non risolve i problemi legati all’approvvigionamento energetico ed all’effetto serra.

"L’idrogeno appare pulito nell’uso finale, ma come l’elettricità (vettore concorrente altrettanto pulito) deve essere prodotto da centrali e da materie prime energetiche che generalmente pulite non sono (tramite steam reforming dal metano ed attraverso l’elettrolisi dell’acqua) mentre l’energia consumata per produrre l’idrogeno è sempre maggiore (e di molto) rispetto a quella che si ricava al momento dell’utilizzo dello stesso idrogeno.

"Piace alle industrie automobilistiche perché permette di produrre auto non inquinanti, e senza rinunce nelle prestazioni.

"Quando -- ha quindi aggiunto Mario Pagliaro -- le imprese concorrenti dei Paesi industrializzati pagheranno l'energia l'80% in meno di quanto la pagano le nostre imprese; o quando, addirittura, non la pagheranno affatto perché si metteranno a generarne un surplus, i prezzi delle loro merci scenderanno ulteriormente, e di molto.

"E il nostro Paese avrà subito forse il colpo finale alla sua competitività fra i Paesi ad avanzata industrializzazione. Occorre agire, e presto".

Per saperne di più

Il corso L'impresa sostenibile di Mario Pagliaro.

Vai all'home page