LA GESTIONE OTTIMIZZATA DEI FLUSSI DI ENERGIA

Dipartimento di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni

Università di PisaLargo Lucio Lazzarino – 56126 PISA

Alessandro Franco

alessandro.franco@ing.unipi.it

Riduzione delleRiduzione dellerisorserisorse

Incremento Incremento popolazionepopolazione

ExtensionExtension del del dominio dei problemi dominio dei problemi

ambientaliambientali

NecessitNecessitàà di energia di energia a costi competitivia costi competitivi

Quello dell’energia e della gestione ottimale dei flussi di energia è una tra le sfide più complesse del XXI Secolo

FONTI ENERGETICHEFONTI ENERGETICHEFOSSILI E RINNOVABILIFOSSILI E RINNOVABILI

EfficienzaEfficienza

SostenibilitSostenibilitàà

EconomiaEconomia

TECNOLOGIECONVENZIONALI

NUONVETECNOLOGIE

ASPETTI ASPETTI TECNICITECNICI

ASPETTIASPETTIMETOLOGICIMETOLOGICI

-- ProcessiProcessi-- TecnologiaTecnologia-- MaterialiMateriali

-- OttimizzazioneOttimizzazione-- ………………………………..

In questa presentazione: cercherò, a partire da alcuni flash, di inquadrare la molteplicità delle questioni che si affrontando in ambito energetico al fine diottimizzare l’uso delle risorse e come si siano modificati gli approcci al problema!

NO LIGHTSNO COMMUNICATIONNO GASOLINENO REFRIGERATIONNO ELEVATORSNO FOODNO WATERNO HOSPITALSNO MONEYNO SEWERS

Without energy

Sarebbe bene ogni tanto rifletterci!

Vol. 109, Part B - pp. 829-1036 (25 October 2016)Special Issue: Concentrated Solar Power

Vol. 109, Part A - pp. 1-828 (25 October 2016)Vol. 108 - pp. 1-1450 (5 September 2016)Vol. 107 - pp. 1-1354 (25 August 2016)Vol. 106 - pp. 1-1466 (5 August 2016)Vol. 105 - pp. 1-1084 (25 July 2016)Vol. 104 - pp. 1-828 (5 July 2016)Vol. 103 - pp. 1-1480 (25 June 2016)Vol. 102 - pp. 1-1492 (5 June 2016)Vol. 101 - pp. 1-804 (25 May 2016)Vol. 100 - pp. 1-1342 (5 May 2016)Vol. 99 - pp. 1-1340 (25 April 2016)Vol. 98 - pp. 1-1304 (5 April 2016)Vol. 97- pp. 1-118 (25 March 2016)

Special issue: Polygeneration processes, systems, technologies and applications

Vol. 96 pp. 1-716 (5 March 2016)Vol. 95 - pp. 1-506 (25 February 2016)Vol. 94 - pp. 1-854 (5 February 2016)Vol. 93 - pp. 1-1416 (25 January 2016)Vol. 92 - pp. 1-282 (5 January 2016)

Evoluzione della rivista “Applied Thermal Engineering”

Anno 2016Insegno ancora “Energetica”

18 numeri: circa 19000 pagine

Vol. 20, Issue 18 - pp. 1709-1798 (December 2000)Vol. 20, Issue 17 - p. 1615-1708 (December 2000)Vol. 20, Issues 15–16 - pp. 1335-1614 (October 2000)Vol. 20, Issue 14 - pp. 1237-1334 (October 2000)Vol. 20, Issue 13 - pp. 1147-1236 (September 2000)Vol. 20, Issue 12 - pp. 1059-1146 (August 2000)Vol. 20, Issue 11 - pp. 963-1058 (August 2000)Vol. 20, Issue 10 - pp. 873-962 (July 2000)Vol. 20, Issue 9 - pp. 781-872 (June 2000)Vol. 20, Issue 8 - pp. 687-780 (June 2000) Vol. 20, Issue 7 - pp. 595-686 (May 2000)Vol. 20, Issue 6 - pp. 499-594 (April 2000)Vol. 20, Issue 5 - pp. 399-498 (April 2000)Vol. 20, Issue 4 - pp. 309-398 (March 2000)Vol. 20, Issue 3 - pp. 227-308 (February 2000)Vol. 20, Issue 2 - pp. 115-226 (February 2000)Vol. 20, Issue 1 - pp. 1-114 (January 2000)

Anno 2000Inizio ad insegnare “Energetica”

18 numeri: circa 1800 pagine

Nuove tecnologie, ottimizzazione della gestione dell’energia e dei flussi sono sempre più dibattuti nell’ambito della ricerca in questo settore

Le differenti prospettive: dal locale al globale

Il problema energetico può essere declinato a vari livelli e con diverse prospettive.

Semplice ed efficace, anche se non sempre “economico” pensare ad un sistema per la risoluzione di un problema specifico come quelli che vediamo nelle figure accanto (il fotovoltaico per alimentare un sistema di irrigazione, oppure per un sistema per la cottura dei cibi). Più complesso il problema di ottimizzare l’uso delle risorse. Pensiamo ad uso dell’energia solare (“messo in rete”), come nell’esempio che vedremo nella slide successiva.

In generale, non è semplice avere la stessa prospettiva

- Chi deve avere accesso all’energia- Chi vuole limitare i costi- Chi ha una prospettiva ambientalista- Chi cerca di ripercorrere strade gia battute

L’impianto californiano di Ivanpah èquello più grande ad oggi realizzato (14.2 km2 di superficie)

Si tratta in realtà di 3 impianti di potenza rispettivamente

133 MW; 133 MW; 126 MW

Gli usi dell’energia e le varie forme di uso• Il fabbisogno prevalente energia:

– la produzione diretta di mobilità(trasporti)

– la produzione diretta di calore (acqua calda, vapore di processo)

– la produzione di en. elettrica

• Nei paesi con uno sviluppo industriale avanzato

– 30-40% dell’energia primaria èutilizzato per la mobilità

– 30-40% dell’energia primaria èutilizzato per produrre energia termica per usi civili/residenziali ed industriali

– 30-40% dell’energia primaria èutilizzato per produrre energia elettrica Un 30-40% delle risorse viene utilizzato per produrre energia elettrica

La crescita dei consumi ed il cambiamento notevole legato all’uso dell’energia

1890-1950: Primo approccio industriale diffusi all’uso dell’energia (i primi impianti idroelettrici, connessione tra energia e industria, uso del carbone)

1950-1973: Progressiva affermazione dell’approccio industriale (con uso massiccio di carbone, petrolio, gas naturale)

1973-1980: I primi problemi legati alle crisi petrolifere (guerra del Kippur, prima guerra del Golfo). Il tentativo di sviluppare l’uso dell’energia nucleare

1980-1990: la percezione delle problematiche ambientali e la connessione tra questione energetica ed ambientale (limitare emissioni inquinanti, uso dell’acqua)

1975-1990: La prima via dell’efficienza energetica ed il primo tentativo di sviluppare sistemi energetici sempre più performanti ed anche più efficienti

1990-2016…..: Gli anni dell’illusione ambientalista! Il tentativo di utilizzazione delle fonti rinnovabili come strumento principale per le decarbonizzazione

2000-2016…...:In parallelo il tema del risparmio energetico (amplia la visione rispetto a quanto visto in precedenza del concetto di efficienza)

Ma nel frattempo (crisi geopolitiche, sviluppo imprevedibile di alcuni “colossi” come Cina ed India, crescita demografica, globalizzazione, internet, incidenti nucleari, nuove tecnologie…………….)

Nel secolo scorso e nell’attuale l’uso dell’energia è stato più volte reindirizzato

Incrementi a partire da 11/9/2001! (circa 4000 MTep)

Qualcuno diceva che sarebbero scesi!

Fonte energetica Usi 1900 [MTep]

Usi 1973 [MTep]

Usi 2001 [MTep]

Usi 2005 [MTep]

Usi 2013 [MTep]

Usi 2014 [MTep]

Carbone 501 1500 2341 2892 3878 3978.5 Petrolio 18 2867 3732 4076 4278 4349.9

Gas naturale 9 979 2122 2362 2844 2800.5 Nucleare 0 53 691 722 640 661.3

Biomasse e idro 383 750 1314 1397 1658 1747.8 Altre Rinnovabili 53 51 58 143 185.5

Totale 911 6100 10055 11435 13370 13669 Confronto usi dell’energia in diverse fasi dal 1900 ai giorni nostri (dati in MTep)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2013 2014 Abitanti (milioni) 6102 7110 7249

Usi energia [MTep] 10029 10230 10579 11059 11435 11741 12029 12267 12150 12717 13113 13371 13669

CO2 emis. [Mtonn] 23683 24102 24983 26583 27136 28003 28962 29381 28999 31734 32381

Elettricità [TWh] 15476 16054 16661 17450 18235 18930 19771 20181 20055 21431 22126 22668 23816

Trend degli usi di energia, usi elettrici ed emissioni di CO2 (dati rapporto IEA 2001-2014)

Se analizziamo quanto successo negli ultimi 115 anni si capisce molto!

Il problema non può essere analizzato con un approccio esclusivamente tecnico, ma certamnete neppure a dominabile a livello economico o politico!

I flussi di prodotti petroliferi

Il trasporto LNG e il peso sull’incremento dei flussi di gas naturale

Confronto dati 2001-2014

2001 2014Popolazione mondiale 6102 Mab 7247 MabUso dell’energia 10030 MTep 13669 MTepUsi di energia elettrica 14196 TWh 21538 TWhEmissioni di CO2 23683 MTon 32190 TWh

Popolazione Cina 1278 Mab 1367 MabPopolazione Asia (escluso Cina) 1935 Mab 2348 MabPopolazione Africa 812 Mab 1111 MabPopolazione Italia 57.9 Mab 60.8 Mab

Consumi energetici Cina 1155 MTep 2566 MTepConsumi energetici Asia 1152 MTep 1455 MTepConsumi energetici Africa 898 MTep 1075 MTepConsumi energetici Italia 172 MTep 146 MTep

Consumi di carbone 2361 MTep 3958 MTepConsumi di prodotti petroliferi 3651 MTep 4216 MTepConsumi di gas naturale 2139 MTep 2908 MTepConsumi di comb. Nucleari 612 MTep 645 MTep

Il legame tra energia e condizioni generali di benessere

Storicamente e fino ad un certo livello l’aumento degli usi di energia determinano un aumento di tutta una serie di indicatori di benessere

- aspettativa di vita- mortalità infantile- tasso di alfabetizzazione- economia (PIL)

Ma non esiste un dato preciso che permetta di identificare un limite (dipende da clima, organizzazione urbana)

Stati Uniti (anno 2000) – Usi di energia 7.9 Tep/procapite annuiItalia (inizio anno 2000) – Usi di energia 2.8 Tep/procapite annui

Stati Uniti (anno 2014) – Usi di energia 6.9 Tep/procapite annuiItalia (inizio anni 2014) – Usi di energia 2.4 Tep/procapite annui

Se analizziamo capillarmente gli usi dell’energia e la loro distribuzione notiamo grandi differenze tra i vari paesi: analizzando gli usi pro-capite di energia alcuni sono a livelli ancora inferiori a quelli tipici dell’epoca greco-romana, mentre altri sono a livelli molto alti.

Le differenze non sono solo correlabili a diversi stili di vita, ma spesso anche a differenze climatiche (i paesi del nord hanno usi energetici molto elevati connessi con il mantenimento della temperatura degli ambienti), di modalità abitative (nei grandi agglomerati urbani il consumo pro-capite è minore)

Paese Popolazione Tep/procapite annoEritrea 6.13 Mab 0.13

Bangladesh 154.70 Mab 0.21Camerun 21.70 Mab 0.32

India 1236.69 Mab 0.64Brasile 198.66 Mab 1.42Cina 1350.70 Mab 2.14

Regno Unito 63.71 Mab 3.02Giappone 127.55 Mab 3.55Francia 65.43 Mab 3.86Svezia 9.52 Mab 5.27

Stati Uniti 314.28 Mab 6.81

±N y graodfath er drpve a h prse - n y fath er drpve a Fprd- I fmy a ket pmaoe- n y spo w imm drive a h prse /²

Insomma sembra abbastanza attuale quanto teme questo nostro collega!

ENERGIAENERGIAELETTRICAELETTRICA

Le principali innovazioni nel settore dellLe principali innovazioni nel settore dell’’energiaenergia

ENERGIAENERGIALegami ChimiciLegami Chimici

ENERGIAENERGIATERMICATERMICA

ENERGIAENERGIAMECCANICAMECCANICA

LimitazioneLimitazioneII LeggeII Legge

Conversione indirettaConversione indirettaConversione direttaConversione diretta

Quella che è sicuramente una costante degli ultimi anni (a partire dal protocollo di Kyoto del 1997) è il tentativo di procedere verso una “decarbonizzazione”progressiva del sistema energetico: due vie importanti sono rappresentate dalle “fonti rinnovabili” e dalle “conversioni dirette” (sistemi a cella a combustibile)

Heating/Cooling

Mobility

ElectricityHeating/Cooling

Mobility

Electricity

Negli ultimi anni si è cercati di passare da una visione settoriale ad una visione in cui si tende a promuovere una maggiore integrazione tra i vari flussi energetici finalizzata ad una utilizzazione ottimale delle risorse enegetiche.

Casi paradigmatici di integrazione:

cogenerazione civile o industriale; uso di pompe di calore per produzione di

energia termica

sistemi alternativi per la trazione nei trasporti (auto elettrica)

sistemi di accumulo dell’energia

Aumento della complessità del problema energetico (ragioni politiche, economiche,

ambientali)

Necessità di recuperare informazioni sulle interconnessioni tra i settori

Passaggio da visione settoriale a visione integrata

Gli impianti cogenerativi: un metodo per combinare produzione (usi) di energia elettrica e termica a servizio di sistemi industriali o civili/residenziali

A servizio di sistemi complessi quali ospedali, impianti industriali che richiedono usi di energia elettrica e termica (settore agroalimentare, cartiere)

Produzione contestuale di • Energia elettrica (o meccanica)• Calore utile.

Le cose non sono così scontate come sembrerebbe:

- Costi di investimento e di esercizio elevati- La forte variazione dei carichi elettrici e termici (tra inverno ed estate ad esempio oppure tra diverse ore del giorno), rende abbastanza difficile la gestione di questi impianti

Alcuni esempi di integrazione dei flussi

L’auto elettricaMetodi per alimentare la mobilità con le fonti rinnovabili

Del resto se l’alimentazione è fossile, l’auto elettrica serve a poco!

Un edificio di tipo ZEB e “gas free”un impianto fotovoltaico alimenta gli usi elettrici della casa ed una pompa di

calore (geotermica) per riscaldamento invernale e climatizzazione estiva

Un concetto ormai metabolizzato: l’efficienza energetica

Sistemi di produzione più efficienti

- Dai sistemi turbogas (36-44%) o ai cicli Rankine (40-42%) agli impianti a ciclo combinato (58-60%)- Sistemi cogenerativi o trigenerativi: più vettori energetici (es. energia elettrica ed energia termica) vengono prodotti utilizzando lo stesso combustibile

Componentistica più efficiente

- Motori elettrici ad elevata efficienza (anche se le efficienze di conversione elettrica sono elevate passare da 96% a 99% ha un impatto significativo)- Veicoli ibridi (recupero di energia in fasi passive)

Sistemi utilizzatori più efficienti e performanti

- Lampade a LED (1-5 W) permettono stesse prestazioni di lampade a incandescenza (100 W)- Isolamento termico degli edifici

Conversione diretta dell’energia

- Ridurre il numero delle trasformazioni riduce le degradazioni

Senza l’utilizzazione di nuove tecnologie, l’utilizzazione dienergia negli Stati Uniti sarebbe quasi il triplo di quello attuale

50

100

150

200

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Ene

rgy

Serv

ices

in Q

uads

Contrast 3 Energy PatternsUsing 1970 Technology Standard 1970s Forecast Actual energy use since 1970

An increase to ~196 quads based on 1970 technology

and market structure

Typical forecaststo ~160 quads

Actual use of ~100 quads in 2004

Since 1970, energy efficiency has met 75% of new energy service demands in the U.S, while new energy supplies have perhaps contributed only 25% of new energy service demands.

Il risparmio e l’incremento dell’efficienza energetica

Data from John A. Leitner, Donald A. Hanson

Gli impianti a ciclo combinato

Single-Shaft 100, 250, 400 MW

Gas/Oil

Multi-Shaft 200, 580, 800 MW

Sviluppata a partire dagli anni ‘80

Schemi tecnici di impianti combinati a tre livelli di pressione

= 31%150 MW

1963

= 34%300 MW1965-71

= 35%600 MW

1974

= 43%1000 MW

2002

Evoluzione della centrale di Niederaussem (Germania) a lignite

Impianti per la conversione del carbone

Sistemi per l’efficientamento energetico (alcuni esempi)

2. Sistemi utilizzatori più efficienti1. Tecniche di risparmio

3. Utilizzazione delle tecniche laser in tecnologia: es. tecniche di Rapid Prototyping in sostituzione delle fusioni, trattamenti termici localizzati;

4. Passaggio progressivo dalla elettronica di potenza alla microelettronica

Sistemi e delle tecnologie di accumulo dell’energia

kW 100 kW MW 10 MW 100 MW

Superconducting

Flywheels

Flow batteries

Batteries ( lead acid, NiCd )Pumped hydro

Storage techno

logies

Ma ture

Develope

dD e

velop ing

Compressed air

Supercapacitors

Micro CAES

Hydrogen storage

NaS

Power ratingNote: the width of the bar indicates storage capacity

Li ‐ ion

Cryogenics

Fonti energetiche, combustibili e vettori

• Asphalt• Aviation Fuel• Biomass• Coal• Coke• Coke Oven Gas• Diesel• Electric• Ethanol• Geothermal• Heavy Fuel Oil• Hydro• Hydrogen• Kerosene• Landfill Gases/Waste• Light Fuel Oil

• LPG• Lubricants• Motor Gasoline• Naphtha specialties• Natural Gas• Nuclear• Other Non-Energy Products• Oil, Unspecified• Petrochemical Feedstock• Petroleum Coke• Solar• Steam• Still Gas• Wave• Wind

Il presente elenco è tratto dalle tematiche trattate nell’ambito di un recente Congresso sulle tematiche dell’uso delle varie “fonti” energetiche: come si vede c’èda sbizzarrirsi

Le fonti rinnovabili

Evoluzione temporale dei livelli di supporto [€/MWh] per gli anni 2005-2007-2009 ed energia addizionale [TWh] prodotta con i vari regimi di incentivazione a livello europeo

Valutazione degli strumenti di finanziamento delle RES-E e RES-H&C in EuropaIn generale è possibile dividere in sei categorie gli strumenti di supporto messi in atto dagli Stati membri dell’UE nei confronti delle fonti rinnovabili:

- Feed-in Tariff- Feed-in Premium- Quote d’obbligo (Quota Obligation o Renewable Portfolio Standard-RPS)- Contributi agli investimenti- Esenzioni fiscali- Incentivi fiscali

Il settore delle energie rinnovabili si sia molto sviluppato ed affermato soprattutto negli ultimi 10 anni in diversi paesi europei (es. Germania, Italia, Spagna, UK).

Questo mette oggi a disposizione oltre a un bagaglio notevole di notevole tecnologie, sistemi, componenti ma fa capire che i problemi più importanti sono quelli che stanno “fuori” dai singoli sistemi. Il futuro sviluppo delle rinnovabili richiede soluzioni a questi problemi più che lo sviluppo di nuovi sistemi e l’ottimizzazione di quelli esistenti!

Osservazioni Maturità tecnologica in molti settori: i sistemi che si sono sviluppati di più e meglio sono quelli in cui si èpotuto disporre di componenti e sistemi standardizzati (es. eolico e fotovoltaico, bioenergie).

Prevalenza di sviluppi nel settore di produzione di energia elettrica per le incentivazioni e per la maggiore facilità di misura (più ridotti contributi nel settore termico!)

Crescita “esponenziale” delle problematiche di gestione dei flussi e di interconnessioni tra i vari ambiti di uso dell’energia e i sistemi energetici (sprechi!)

Evoluzione del parco di produzione rinnovabile in Italia negli ultimi 15 anni

La crescita notevole delle FER si è collegata non solo all’esigenza di decarbonizzazionema anche a visioni di insieme (si pensi alle bio-energie, visto come strumento utile per la diversificazione del reddito agricolo ed al mantenimento del territorio)

Evoluzione della potenza installata e della numerosità degli impianti FV(un cambiamento di prospettiva)

In particolare sono aumentati in maniera assai rilevante gli impianti eolici (8500 MW) fotovoltaici (19000 MW), impianti che utilizzano biocombustibili (4000 MW), piccoli impianti idroelettrici (2000 MW)

L’introduzione massiccia di fonti rinnovabili, essendo stata trascinata da un paradigma ideologico di stampo ambientalista (solo pregi e nessun difetto!, cattiva percezione dei problemi dimensionali! Impianti non rinnovabili considerati con logiche on-off; ecc.) ha complicato molto il quadro.

Ci si è resi conto molto presto che del fatto che un sistema complesso, anche se costituito da tanti sottosistemi “ottimi” non è detto che sia migliore del precedente

Alcuni problemi indotti?

- sovradimensionamento sistemi;- necessità di trasportare l’energia (molti impianti rinnovabili sono localizzati in zone specifiche);

- peggior funzionamento impianti fossili;- gestione più complessa dei flussi energetici

Questo ha stimolato tuttavia nuovi approcci concettuali e rende necessaria una revisione delle metodologie:

- sistemi di accumulo- importanza della previsione (forecasting)- smart energy systems

Maggior numero di avviamenti: Riduzione ore operative

SCENARIO Ore/giorno

2009 16

2010 10

2011 8

2012/13 4

Effetti indotti negli anni dal 2009 al 2013 sul funzionamento degli impianti termoelettrici per effetto della forte penetrazione delle fonti rinnovabili intermittenti

Dati di funzionamento impianti a ciclo combinato (parco italiano)

Consumo combustibile (m3)

Scenario

2009

Scenario

2010

Scenario

2011/12

Scenario

2013/14

giorno anno giorno anno giorno anno giorno anno

Esercizio 1,2 106 4,22 108 7,2 105 2,64 108 5,7 105 2,11 108 2,9 105 1,05 108

Avviamento 7,2 104 2,6 107 7.2 104 2,6 107 7.2 104 2,6 107 7.2 104 2,6 107

Offline 8,6 104 3,16 107 1,73 105 6,3 107 2,0 105 7,3 107 2,6 105 9,4 107

c.spec/giorn.

[kg/MWh]

158 186 205 289

Rendimento 45.4% 42% 38.1% 26.2%

Drastico crollo del rendimento operativo!

28.94337.76450.65264.23860.83862.71684.567Combined Cycle (CC)

47.57148.96853.80850.98447.18850.57357.335Condensing plants (C)

2.4572.322171230327473590Turbogas (TG)

5.1815.2233.7923.4982.9342.3661.814IC Engines (ICE)

84.15694.327108.753119.163111.980117.936149.287Energy produced

2014201320122011201020092008

1.1771.5291.9942.6152.6852.9753.956Combined Cycle (CC)

2.9522.5692.7362.5922.3712.5292.679Condensing plants (C )

1.6351.1166891131191193Turbogas (TG)

4.0903.9152.8423.4533.4183.4002.996IC Engines (ICE)

1.7221.7942.0022.2422.1832.3762.880Hours of operation per year

2014201320122011201020092008

Riduzione dell’energia prodotta da impianti convenzionali (GWh)

Numero delle ore equivalenti di funzionamento dei vari impianti convenzionali(1 anno = 8760 h)

I problemi e la gestione di un sistema energetico complesso

Sistema energetico sempre più complesso(sono aumentate le interazioni tra i sottosistemi ed anche i problemi)

Domanda di energia elettrica

0

10

20

30

40

50

60

1 8784

[GW

]

Energia per la climatizzazione

Importazioni di energia elettrica

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 5 10 15 20

ora

fraz

ione

del

car

ico

Potenza termoelettrica di base

0

5

10

15

20

25

30

1 8784

[GW

]

Eolico

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1 377 753 1129 1505 1881 2257 2633 3009 3385 3761 4137 4513 4889 5265 5641 6017 6393 6769 7145 7521 7897 8273 8649

Idroelettrico con accumulo

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1 745 1489 2233 2977 3721 4465 5209 5953 6697 7441 8185

Idroelettrico ad acqua fluente

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1 612 1223 1834 2445 3056 3667 4278 4889 5500 6111 6722 7333 7944 8555

Consumi del settore trasporti

Cogenerazione industriale

0

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lun mar mer gio ven sab dom

Il sistema è sempre più vulnerabile rispetto ad eventi estremi

Es. eventi climatici estremi

Negli ultimi 5 anni si contano molti problemi legati all’aumento di incedenza di eventi estremi (non solo il terremoto!) come alluvioni, venti forti, ondate di caldo!

Il sistema è sempre più flessibile ma più “delicato”

Ma ci sono anche nuovi approcci metodologici al lavoro, nuove tematiche, nuove impostazioni culturali

Un brevissimo esempio: le tecniche di forecasting (previsione) della domanda e della produzione di energia.

Si pensi all’energia elettrica. Si tratta di un flusso: ecco che quando vieneprodotto va anche utilizzato: allora è necessario prevedere in maniera molto precisa, sia lo spettro di utilizzazione, che quello di produzione!

E da cosa dipendono?

Sicuramente da alcune variabili fisiche (temperatura, livello diinsolazione, giorno della settimana, caratteristiche socio economiche) ma anche da variabili statistiche a volte difficilemente prevedibili!

Il problema della previsione della domanda di energia (forecasting)

Se vado a rappresentare tutti i giorni separatamente!

La storia del 20° secolo e di questo scorcio iniziale del 21° secolo sono state dominate dall’uso dei combustibili fossili. E’ molto probabile che il combustibile fossile rimanga centrale anche per i prossimi decenni, ma l’esigenza di una corretta utilizzazione in linea con sensibili risparmi e i problemi ambientali impongono approcci sempre nuovi.

I problemi connessi con l’uso dell’energia sono tanti e riguardano i vari aspetti della “filiera”: fonti e processi energetici, sistemi, componenti energetici, gestine di flussi.

Energia

Produzione/Trasformazione

Usi dell’energia: sistemi utilizzatori (efficientamento, usi più razionali, ecc.)

Trasporto e distribuzione dell’energia

Stoccaggio ed accumulo

Gestione dei flussi

Risorse ed approvvigionamento (prodotti petroliferi, gas naturale, carbone, shale gas)

Concludendo

C re sc ita de lladom anda

•PIL•U rb anizzazione•Ge stione dom anda.

Sic ure zza diapprovvigiona

m e nto

•D isloc azione de llerisorse

•D ipe nde nza dalleim portazioni

Im pat toam b ie ntale

•Inquinam e ntoglob ale

•C am b iam e ntic lim atic i

N uove risorse

•Risorse signific ative•N on-c onve nzionali

Te c hnology and polic y