intervento introduttivo della giornata Ennio Macchi

intervento introduttivo della giornata

Ennio MacchiDipartimento di Energia - Politecnico di Milano

Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010

Premessa

• Non sono temi nuovi: da sempre si trasporta l’energia e la si accumula, generalmente in modo smart

• uno spettro molto ampio e diversificato di applicazioni e di tecnologie (logica conseguenza del tema scelto): • Fonti energetiche (fossili e rinnovabili)• Vettori energetici (“puliti” e non)• Gas clima-alteranti• Utilizzi (civili, terziari, industriali, mobilità)• Trasporto (grandi distanze e quantità) e distribuzione (capillare,

piccole distanze)• Stoccaggio (annuale, stagionale, giornaliero, minuti, secondi, ma

anche > 1000 anni, per CCS) di ogni dimensioneImpossibile fare una sintesi in 20 minuti, la giornata si preannuncia varia e interessante, con scenari e idee che sembrano prospettare una futura rivoluzione tecnologica

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Perché non parlo solo di rinnovabili:I consumi di energia italiani ripartiti per fonte 3

Ruolo prevalente dei combustibili fossili : ≈ 85%Fonte prevalente: petrolio: 41%Ruolo marginale del carbone: 7.4%Rinnovabili: ≈ 10%, in crescita (… se piove)Importazione significativa di energia elettrica: ≈ 5%


4Perché non parlo di rinnovabili:Previsioni IEA per il futuro (scenario “di riferimento”)

Differenze rispetto all’Italia: > carbone presenza nucleare

< gas


Non sono temi nuovi: da sempre si trasporta l’energia e la si accumula

• Le fonti energetiche di gran lunga più importanti, quelle su cui si è basato (e continuerà a basarsi, per molti decenni) lo sviluppo dell’umanità, i combustibili fossili, sono “facili” da trasportare e accumulare: vero per solidi e liquidi, un po’ meno vero per il gas naturale

• Ricordo solo:• tre acronimi fondamentali per la valorizzazione dei giacimenti quando

non è attraente la soluzione gasdotto (LNG, CNG, GTL)

• La difficoltà del GN a competere con i derivati del petrolio nel settore della mobilità, nonostante gli indubbi vantaggi

• l’importanza strategica degli accumuli di GN (il diagramma di consumo “a vasca di bagno”)

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Dal sito STOGIT6


Non sono temi nuovi: da sempre si trasporta l’energia e la si accumula

• La fonte rinnovabile più importante (l’idroelettrica) si presta ad essere accumulata, ma non si trasporta (purtroppo, questo comporta formidabili sprechi: progetto INGA...). • Non solo per accumuli “naturali (della fonte idrica)”, ma del vettore

energia elettrica, con sistemi di pompaggio-turbinaggio

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terzo mercoledì del mese di dicembre (TERNA)esempio di uso smart dell’accumulo idro 8


CAES:un possibile concorrente ai sistemi di pompaggio 9


L’elettricità e il calore prodotto da biomassa sono pregiati, perché è energia “dispacciabile”

• La seconda fonte rinnovabile per importanza (biomassa) si trasporta e si accumula, meno facilmente dei combustibili fossili (e non sempre è razionale farlo, meglio utilizzarle in loco, filiera corta), può essere convertita in vettori energetici (elettricità, calore, biocombustibili)

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Diversamente dai combustibili fossili, dalle biomasse, dall’energia idroelettrica, dall’energia geotermica…

• Le altre fonti rinnovabili importanti (eolico, solare) non possono essere né trasportate, né accumulate direttamente. E’ possibile trasportarle e accumularle tramite vettori energetici (elettricità, fluidi termovettori, combustibili sintetici) • Ad oggi, il ruolo fondamentale nell’accumulo e nel trasporto

dell’energia elettrica prodotta da sole e vento è svolto dalla rete elettrica e dalle centrali “dispacciabili”.

• Come noto, non solo l’elettricità prodotta da sole e vento non viene penalizzata economicamente per questa necessità di “aiuto”, ma gode anzi di tariffe fort(issimament)e incentivate

Da questo punto di vista, l’utilizzo di sistemi termici e termodinamici presenta importanti vantaggi rispetto ai sistemi fotovoltaici, perché è molto più facile accumulare calore rispetto all’energia elettrica

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Accumulo termico ad alta temperatura (impianto Archimede) 12


Perché sono oggi e soprattutto saranno in futuro così importanti il trasporto e l’accumulo dell’energia?

• Per il ruolo sempre crescente delle fonti rinnovabili non programmabili (sole e vento) (quando il loro contributo cresce percentualmente …tutto diventa più difficile)

• Per il possibile graduale passaggio verso la DG (Distributed Generation) (rinnovabili e non)

• Perché con l’avvento dei mercati elettrici competitivi, l’energia elettrica ha un valore molto variabile nel tempo, conviene accumulare l’elettricità quando vale poco e cederla quando vale molto

• Perché l’uso razionale degli accumuli può consentire importanti risparmi energetici (in particolare nella climatizzazione)

IN SINTESI:

PERCHE’ L’UNICA VERA RISPOSTA A LUNGO TERMINE ALL’AUMENTO DI CONCENTRAZIONE DI CO2 SONO I SISTEMI A EMISSIONE (QUASI) NULLA

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Sottostazioni

Utenze Commerciali

Utenze Industriali

Utenze CommercialiUtenti residenziali

MOTORI

MOTORI

Fuel cellMotori

TG

VolaniBATTERIE

FUEL CELLTurbina a Gas

Sottostazioni

Utenze Commerciali

Utenze Industriali

Utenze CommercialiUtenti residenziali

MOTORI

MOTORI

Fuel cellMotori

TG

VolaniBATTERIE

FUEL CELLTurbina a Gas

Micro-tri-cogenerazione da GN (idrogeno) + fonti rinnovabili DISTRIBUITA

Un possibile scenario futuro:la generazione distribuita


Un prototipo da 30 kWel installato nel nuovo laboratorio MCG del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano

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Un possibile scenario futuro:autovetture “ZEV” per la “mobilità sostenibile “?

• Se le auto elettriche avessero una diffusione significativa, aumenterebbe la domanda elettrica

• Se le auto a idrogeno avessero una diffusione significativa, servirebbe un’infrastruttura dell’idrogeno

• In Italia il consumo di prodotti petroliferi per la mobilità è enorme (la potenza media, su 8760 ore/anno) 55.000 MW

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Le fonti rinnovabili non si trasportano (l’elettricità sì) e sono più economiche in siti lontani dall’utenza 17


EGS = Enhanced/Engineered Geothermal Systems


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Sleipner A

Sleipner T

Utsir aFor mation

Heimdal Formation

Sleipner ØstProduction and Injection Wells

CO 2

CO 2 Injection Well1000m

2000m

2500m

0

500m

1500m

1000m

0 500m

1500m

Soltanto l’acquifero salino Utsira, sotto al Mare del Nord può ospitare 600 miliardi di tonn. CO2: tutte le emissioni del Nord Europa di 300 anni di produzione di energia elettrica (da IEA, www.ieagreen.org.uk)

CCS: Gli accumuli futuri di più grande capacità?

Grazie dell’attenzione e buon lavoro


Le otto domande. nel 2020, in Italia, vedremo:

1. …. cantieri operativi nella realizzazione di centrali elettronucleari? 2. …. moderne centrali a carbone “pulito” (oltre a Torvaldaliga ) e

carbone “sostenibile” (con CCS)?3. …. una significativa quota di energia elettrica importata da impianti

solari termodinamici nei deserti africani?4. …..qualche (quale?) tecnologia da fonte rinnovabile raggiungere la

competitività economica e non richiedere quindi incentivi?5. … il rendimento medio annuo delle centrali a ciclo combinato

raggiungere il 60%?6. …..un’applicazione diffusa delle celle a combustibile?7. ….centinaia di migliaia di microcogeneratori operativi nelle cucine

italiane?8. …..un impatto significativo sul settore elettrico delle nuove

tecnologie per la “mobilità sostenibile “?

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