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 Livorno, 10 dicembre 2003 Sala Convegni della Fondazione LEM 

Incrementare gli standard ambientali con il Incrementare gli standard ambientali con il gas metanogas metano

Convegno

Ing. Mirko Sitta, Ing. Mirko Sitta, Ufficio Progettazione Ufficio Progettazione Sistemistica ASA Trade S.u.r.l.Sistemistica ASA Trade S.u.r.l.

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Definizione secondo D.P.R. 203/88: "Dicesi inquinamento atmosferico ogni modificazione della normale composizione o stato fisico dell'aria atmosferica, dovuta alla presenza nella stessa di una o più sostanze in quantità o con caratteristiche tali da:•alterare le normali condizioni ambientali o di salubrità dell'aria •costituire pericolo ovvero pregiudizio diretto o indiretto per la salute dell'uomo •compromettere le attività ricreative e gli altri usi legittimi dell'ambiente •alterare le risorse biologiche e gli ecosistemi ed i beni materiali pubblici e privati" L'inquinamento atmosferico può essere definito come l'introduzione nell'atmosfera da parte dell'uomo, direttamente o indirettamente, di sostanze o d'energia che abbiano effetti nocivi tali da mettere in pericolo la salute dell'uomo, danneggiare le risorse biologiche e gli ecosistemi, deteriorare i beni materiali e nuocere ai valori ricreativi e ad altri usi legittimi dell'ambiente. Inquinanti sono tutte le sostanze che possono produrre inquinamento atmosferico e si distinguono in:1. Primari: sono gli inquinanti che permangono nell'atmosfera con le stesse caratteristiche chimico-fisiche con le quali vengono emessi2. Secondari: sono gli inquinanti che si formano per trasformazioni o combinazioni di sostanze diverse.

Cosa si intende per inquinamento atmosferico

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Gli inquinanti atmosferici possono anche essere suddivisi in:1. Particelle sospese: elementi o composti chimici allo stato solido o liquido di piccole dimensioni (da qualche millesimo a qualche centinaio di micron) che restano in sospensione nell'aria, come ad es. polvere, fumo, esalazioni. Le loro caratteristiche fisiche più importanti sono le dimensioni e la densità, parametri che influenzano la scelta dei meccanismi di abbattimento.2. Gas: elementi o composti chimici presenti nell'aria sotto forma di sostanze volatili (punti di ebollizione bassi). Vengono descritti in termini di composizione chimica, concentrazione e soglia di percezione del loro odore.3. Odori: sostanze aeriformi presenti in piccolissime concentrazioni che vengono subito avvertite perché provocano immediatamente disturbi. E' possibile per essi adottare dei sistemi di abbattimento in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche.Le principali fonti di inquinamento risultano essere:Attività industriali Traffico veicolare, aereo e navale Processi di combustione per la produzione di caloreProcessi di combustione per la produzione di calore Incenerimento dei rifiuti Riscaldamento domesticoRiscaldamento domestico Spargimento di pesticidi e fertilizzanti II ruolo dei processi di combustione nell'inquinamento atmosferico è preminente. Ma non sono i prodotti della combustione completa (anidride carbonica, vapor d'acqua) che alterano la salubrità dell'aria, bensì i prodotti della combustione incompleta e le impurezze che oltre ai fondamentali elementi carbonio e idrogeno, sono contenute nei combustibili.

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Composto Chimico

Fattore di emissione

gasolio (Kg/GJ)

CO 0,02

CO2 73,274

NOX 0,05

SO2 0,093

NMVOC 0,003

Composto Chimico

Fattore di emissione metano (Kg/GJ)

CO 0,025

CO2 55,429

NOX 0,05

SO2 0

NMVOC 0,005

NMVOC = Composti Organinici Non Volatili non Metanigeni

01020304050607080

Kg/GJ

CO CO2 NOX SO2 NMVOC

Sostanze Chimiche

Fattore di emissione gasolio

0

10

20

30

40

50

60

Kg/GJ

CO CO2 NOX SO2 NMVOC

Sostanze Chimiche

Fattore di emissione metanoI fattori di emissione, in kg di sostanze per Giga Joule di energia consumata sono tratti dal Manuale dei Fattori di Emissione ANPA, gennaio 2002, bozza 01 e, in particolare, si riferiscono alla combustione non industriale generata da impianti con potenza termica inferiore a 50 MW.

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La qualità dell'aria in ambito urbano è determinata prevalentemente dalle emissioni provenienti dal traffico veicolare ed in percentuale minore dagli impianti di riscaldamento civili. I principali inquinanti presenti oltre a NOx, SOx, CO e CO2 attribuibili sempre alle stesse sorgenti sono il CO, il benzene ed il PM10 .

Gli indicatori calcolati nell'ambito dell'Inventario regionale delle sorgenti di emissione in aria ambiente (I.R.S.E.), sono relativi alle emissioni di CO, benzene e PM10.

Emissioni totali (tonnellate)

Provincia CO PM10 Benzene

Arezzo 35.119 3.501 112

Firenze 84.001 5.219 291

Grosseto 21.202 1.433 68

LivornoLivorno 65.153 2.744 97

Lucca 35.822 2.345 120

Massa Carrara

18.405 910 56

Pisa 35.232 2.085 117

Pistoia 25.026 1.713 79

Prato 18.219 734 61

Siena 29.501 3.266 88

Totale regionale

367.682 23.951 1.090

A cura: DPTA: Area Qualità dell’Aria, Inquinamento acustico, Industrie a rischio, Inquinamento elettromagnetico

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I consumi di energia in edilizia rappresentano circa il 40% della domanda di energia, con conseguente aumento delle emissioni di CO2. In Italia per alcuni aspetti la situazione è assai meno favorevole poiché le nostre case soffrono di due problemi:

1) Sono scarsamente isolate;2) Sono mal gestite dal punto di vista termico.

Distribuzione dei consumi energetici nelle abitazioni civili

57%25%

11%

7% Riscaldamento

Acqua Calda

Apparecchielettrici

Cottura Cibi

Fonte “Ilsoleatrecentossentagradi”, Anno 10 – Giugno 2003

L’analisi dei consumi energeticiL’analisi dei consumi energetici

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Impianti pubblici e privati di riscaldamento e condizionamento di determinate dimensioni necessitano di una corretta conduzione e manutenzione periodica ordinaria e straordinaria al fine di garantirne la perfetta efficienza dal punto di vista del funzionamento, che significa anche controllo delle emissioni in atmosfera, dei consumi di combustibile e dell’inquinamento acustico anomalo dovuto a rotture.I sostanza le aree sensibili di intervento possono essere così sintetizzate:

• fornitura di combustibile;fornitura di combustibile;

• • conduzione degli impianti (accensione, spegnimento, regolazione, bilanciamento, conduzione degli impianti (accensione, spegnimento, regolazione, bilanciamento, impostazioneimpostazionetimer);timer);

• • manutenzione ordinaria;manutenzione ordinaria;

• • manutenzione straordinaria;manutenzione straordinaria;

• • consulenza tecnica rivolta all’assistenza, alla progettazione e installazione di nuovi consulenza tecnica rivolta all’assistenza, alla progettazione e installazione di nuovi impianti, fino al conseguimento delle certificazioni e omologazioni, compresa la impianti, fino al conseguimento delle certificazioni e omologazioni, compresa la gestione di eventuali richieste di contributo finanziario;gestione di eventuali richieste di contributo finanziario;

• • supporto all’accertamento della conformità alle norme di legge vigenti in materia supporto all’accertamento della conformità alle norme di legge vigenti in materia di sicurezza degli impianti.di sicurezza degli impianti.

•Aumento del livello di confort per il cliente.Aumento del livello di confort per il cliente.

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L'Energy ManagerL'Energy ManagerLe azioni che l'Energy Manager deve svolgere, sono sintetizzate nella individuazione delle azioni, degli interventi e delle procedure necessarie per promuovere l'uso razionale dell'energia e nella predisposizione dei bilanci energetici in funzione anche dei parametri economici e degli usi finali. L'Energy Manager ha perciò il compito di supporto al decisore in merito all'effettiva attuazione delle azioni e degli interventi proposti. Allo stato attuale esistono le condizioni oggettive affinché possa scaturire la diffusione di tale figura professionale, della quale la società ha realmente bisogno e dalla cui attività possono derivare notevoli vantaggi per la comunità sia per gestire le risorse strategiche in maniera più corretta, sia per dedicare una maggiore attenzione alla qualità dell'ambiente in cui viviamo.Quando nasce La figura dell’Energy Manager nasce in Italia con la legge n°308 – 82 che individua dei soggetti preposti istituzionalmente a razionalizzare i consumi energetici, gli Energy Manager, obbligatori per i grandi consumatori d’energia. La nuova figura, tuttavia, in questa fase ha ancora poco peso nelle decisioni aziendali, probabilmente perché risulta avere più un profilo burocratico che tecnico – professionale.Nel tempo la situazione inizia a mutare e il manager dell’energia inizia a rivestire una maggiore importanza all’interno delle decisioni aziendali, e ad incorporare sempre più funzioni, dilatando l’ambito di competenze professionali originariamente assegnatogli ed assumendo sempre più le funzioni di responsabile del sistema energia/ambiente all’interno dell’organizzazione d’impresa.

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Ruolo nel mercato dell'energiaRuolo nel mercato dell'energiaAttualmente sotto la spinta delle normative pubbliche e il processo di liberalizzazione

dei mercati energetici, l’uso razionale dell’energia stimola un’organizzazione aziendale ed una produzione attenta alle problematiche globali in materia

d’ambiente.

Analogamente alla situazione aziendale anche nella gestione delle centrali termiche dei condomini centralizzati, e nella gestione energetica delle strutture, l’Energy Manager ricopre un grado di importanza piuttosto elevato. In questo nuovo modello, il soggetto preposto alla gestione dell’energia è quindi un tecnico del risparmio energetico, capace di coniugare tecnologie energetiche, eco–efficienza ed eco–compatibilità.

Rimane evidente come il ruolo dell’Energy Manager per il mercato residenziale sia più semplice se coniugato con una realtà che possiede già la gestione di una rete di vendita. E’ per tale ragione che una delle mission di ASA Trade S.u.r.l. è quella di collocarsi sul mercato come consulente per l’energia dei piccoli e medi consumatori.

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Ambiti operativiAmbiti operativiCompito dell’Energy Manager come consulente è principalmente quello di gestire tutte le

questioni riguardanti il risparmio e le problematiche energetiche per edifici ed aziende, con un occhio attento a:

- l’impatto ambientale,- il controllo di qualità,- il problema dei rifiuti,- la logistica.L’Energy Manager, oltre a fornire servizi evoluti per la gestione dell’energia termica ed elettrica, è un soggetto capace d’informare in maniera chiara e completa i propri clienti nonché un consulente globale per il risparmio per le famiglie e le aziende.

La "Gestione Energia" è una soluzione immediata ai problemi di gestione, di progettazione e di riqualificazione energetica degli impianti, sollevando il cliente da incombenze tecnico-organizzative, da responsabilità e adempimenti amministrativi.

Il servizio Gestione Energia permette di affidare ad un interlocutore unico la conduzione della centrale termica, la sua manutenzione, l'approvvigionamento del combustibile e tutti quegli interventi necessari a produrre, distribuire e utilizzare l'energia nel modo più efficiente possibile, garantendo al cliente autonomia, sicurezza e risparmio.

Il servizio Gestione Energia si rivolge a pubbliche amministrazioni, mercato residenziale tipo centralizzato e terziario.

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Il servizio che ASA Trade S.u.r.l. ha intenzione di costruire potrà essere realizzato attraverso accordi quadro con ditte specializzate operanti nel settore, preferibilmente della zona di competenza, in modo da consentire una più facile assistenza del cliente in seguito all’intervento (manutenzioni, revisioni tecniche, ecc.) ed una strategia territoriale più penetrante. Nell’ambito degli interventi ASA Trade S.u.r.l., allo stato attuale, provvede a: •Trasformare la centrale termica da combustibile liquido a gas naturale; •Riqualificare la centrale termica già funzionante a gas naturale per un'ottimizzazione energetica; •Assicurare l'affidabilità e l'efficienza del sistema, nel rispetto delle normative vigenti, attraverso interventi termoidraulici sugli impianti a valle della centrale termica; •Garantire una gestione amministrativa personalizzata; •Sollevare il cliente da responsabilità civili. Dal punto di vista economico ASA Trade S.u.r.l. si propone al cliente anche attivando opportune forme di finanziamento che permettano al cliente di assorbire il costo dell’investimento nel tempo. Il servizio consente anche di fare ricorso a contratti pluriennali anche allo scopo di effettuare gli interventi di riqualificazione energetica, suddivisi su più periodi, a seconda del grado di importanza dal punto di vista normativo e ammortizzando i costi mediante il risparmio ottenibile nel periodo di durata del contratto.L’esperienza dimostra che con gli interventi standard più frequentemente necessari, si possono ottenere risparmi dell’ordine del 10 - 15%. Tutto questo senza considerare il fatto che i nuovi investimenti impatteranno sensibilmente sul maggior rendimento degli impianti (15 - 20%) e sul minor livello di manutenzioni, oltre che sulla gestione a distanza delle problematiche di accensione e spegnimento. I valori di riferimento variano soprattutto con la diversa posizione geografica e climatica.

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I progetti futuri: Trigenerazione e gestione del calore negli ambienti

Il servizio sarà diretto a clienti residenziali con centrali termiche di media grandezza (centralizzati, ospedali, enti pubblici, ecc.).

Questo servizio si concretizzerà in uno studio termico degli ambienti, finalizzato alla proposizione degli adeguati strumenti per il controllo ed il mantenimento di un adeguato livello della temperatura e del grado di umidità all’interno delle singole unità abitative.

L’ottimizzazione del calore, che comporterà forti investimenti progettuali, sarà quindi il servizio che associato al servizio di Gestione dell’Energia consentirà di stabilire condizioni di confort ambientale diminuendo gli sprechi energetici finora realizzati.

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Turbina + Sistema di distribuzione del calore

(ciclo termodinamico+

scambio termico per recupero del calore di scarto)

Lavoro meccanicoGenerazione di Energia Elettrica

Riscaldamento degli ambientiCalore per processi industriali

a bassa temperatura.

Produzione separata di energia elettrica

Energia Primaria (100%)

IMPIANTO CONVENZIONALE

Energia utilizzata(37%)

Perdite(60% energia primaria dispersa)

Produzione separata di energia termica

Energia Primaria (100%)

IMPIANTO CONVENZIONALE

Energia utilizzata(circa 60%)

Perdite(19-20% energia primaria dispersa)

La CogenerazioneLa Cogenerazione

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Produzione Combinata e.e. + calore

Energia Primaria (100%)

IMPIANTO DI

COGENERAZIONE

Perdite(20%)

Energia Termica(49%)

Energia Elettrica(31%)

La liberalizzazione del mercato energetico (elettrico e gas) comporta una maggior considerazione verso la generazione diffusa di energia elettrica e calore, specialmente se valutata su impianti di piccola taglia (microcogenerazione).

Forme assimilate di cogenerazione sono anche altri sistemi di produzione combinata di energia meccanica e termica, come:

1) Pompe di calore con motore a gas per la climatizzazione del settore civile, industriale e di processo;

2) Azionamento di macchine frigorifere per l’industria e l’immagazzinamento;

3) Produzione di aria compressa per i servizi all’industria;

4) Produzione di aria compressa per gli impianti di depurazione delle acque ed altri processi.

Ai precedenti è da aggiungere anche un aspetto collegato alla cogenerazione è la produzione del freddo, tramite cicli combinati ad acqua e bromuro di litio, che producono acqua refrigerata a 5-7 °C.

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Vantaggi della cogenerazioneVantaggi della cogenerazione

1) E’ stato cacolato che mediamente un impianto di cogenerazione alimentato a metano permette, per ogni KWh prodotto, un risparmio di CO2 pari a 450 grammi, se confrontato con la produzione separata di energia elettrica (centrale termoelettrica) ed energia termica (caldaia convenzionale). Nel contesto nazionale, su un utilizzo di 4500 ore/anno, il contributo della cogenerazione porterebbe al risultato di oltre un milione di tonnellate di anidride carbonica non emesse in atmosfera;

2) Risparmio di energia primaria, nell’ordine del 35-40%, diminuendo i costi energetici;

3) Forte riduzione delle perdite di distribuzione calore, soprattutto se paragonato al teleriscaldamento (utilizzato in loco);

4) Drastica riduzione perdite di distribuzione dell’energia elettrica (riversata direttamente nelle linee a Bassa Tensione;

5) Limitazione delle cadute di tensione sulle linee finali di utenza;

6) Limitazione della posa di linee elettriche interrate o tralicci;

7) Semplificazione e riduzione dei costi di esercizio per l’assistenza ordinaria e straordinaria.

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Microcogenerazione: Tempi di ammortamento

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

8,7 8,5 5,8 5,2 4,3 3,7 3,3

Anni di ammortamento

Te

mp

o d

i fu

nzi

on

am

en

to (

h/a

nn

o)

Tempo di funzionament

o (h/anno)

Anni di ammortamento

3000 8,7

4000 8,5

4400 5,8

5000 5,2

6000 4,3

7000 3,7

8000 3,3

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L’evoluzione della generazione diffusa

Il concetto di generazione diffusa, sostenuto dal quadro normativo (anche se tuttora in trasformazione e completamento) porta così a considerare che gli impianti di cogenerazione, o ancor meglio di trigenerazionetrigenerazione, fatta attraverso il gas metano (ciclo Brayton + Rankine) si collochino all’interno del quadro normativo sulle energie energie rinnovabilirinnovabili (L. 10/91 afferma che la cogenerazione è considerata fonte di energia assimilata alle fonti rinnovabili). Come mostrato nei lucidi precedenti l’impegno economico – finanziario è elevato, soprattutto per i clienti finali.

ASA Trade S.u.r.l. è disponibile ad instaurare un rapporto di contractingcontracting per favorire il processo di rinnovamento e come forma di fidelizzazione del cliente finale.

Si presume che il volume delle trasformazioni (valutando soltanto la filiera del calore), sul mercato delle utenze residenziali (condomini centralizzati) ed all’interno del mercato di ASA Trade S.u.r.l., sia nell’ordine delle 400-500 centrali termiche.

Differentemente, prendendo a riferimento il territorio tradizionalmente servito da ASA SpA, l’attivazione del progetto di gestione del calore, e quindi l’ottimizzazione non solo degli impianti ma anche degli ambienti, comporta un aumento esponenziale delle attività progettuali ed esecutive.

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L’aspetto finanziario collegato con queste operazioni, in special modo se al calore si associa anche il condizionamento, assume dimensioni importanti nell’organizzazione del lavoro in azienda.Per tale ragione, al fine di concretizzare il modello esposto, ASA Trade S.u.r.l. sta testando la collaborazione con primari partner finanziari in grado di contribuire alla gestione delle attività progettuali ed operative.

Quanto esposto riteniamo che sia la prima risposta concreta alla generazione di sistemi combinati per la produzione di energia elettrica e calore con il risparmio sia della fonte primaria di energia sia delle sostanze inquinanti emesse in atmosfera.L’ulteriore evoluzione della generazione diffusagenerazione diffusa potrebbe acquistare una valenza interessante parlando di sistemi integrati di energia elettrica e calore ottenuti dalle biomassebiomasse, dal fotovoltaicofotovoltaico, dall’eolicoeolico, piuttosto che dalle celle a combustibile con l’utilizzo di idrogenocelle a combustibile con l’utilizzo di idrogeno. Tutto questo sarà interessante solo se sarà possibile valutare la fattibilità tecnica ed valutare la fattibilità tecnica ed economica dei progetti, ovvero il reale momento in cui questi saranno economica dei progetti, ovvero il reale momento in cui questi saranno proponibili sul mercato e pronti ad essere commercializzati.proponibili sul mercato e pronti ad essere commercializzati.