Politecnico di Milano, Energy & Strategy Group www ... · Motori elettrici Inverter UPS Rifasamento...

19 giugno 2013

Vittorio Chiesa

Politecnico di Milano, Energy & Strategy Group

www.energystrategy.it

© Energy & Strategy Group - 2012 www.energystrategy.it

Il trend dei consumi

Gli obiettivi stabiliti dalla SEN per l’efficienza energetica: ◦ - 24% sui consumi primari (-20 Mtep);

◦ - 23% sui consumi finali (-15 Mtep);

◦ - 55 Mton CO2

◦ - 8 mld €/anno import (sui 14 mld €/anno di riduzione complessiva della bolletta

energetica).

2


Tipologie di soluzioni

Riduzione consumi di energia

Soluzioni singole

Motori elettrici

Inverter

UPS

Rifasamento carichi elettrici

Sistemi di combustione efficienti

Interventi «sistemici»

Aria compressa

Refrigera-zione

Riduzione dipendenza da approvvigionamento, a parità

di consumi

Produzione elettrica e/o termica "efficiente"

Cogenerazione

ORC

Produzione elettrica da FER

Fotovoltaico

Mini-eolico

3

© Energy & Strategy Group - 2012 www.energystrategy.it 4

Analisi a scenari

◦ Sostituzione “volontaria” di una tecnologia ancora funzionante con una più efficiente

=> Investimento = costo di acquisto della soluzione a maggior efficienza

◦ Sostituzione “obbligata” a fine vita della tecnologia adottata con una più efficiente

=> Investimento = costo di acquisto differenziale della tecnologia a maggiore

efficienza energetica rispetto alla tecnologia tradizionale


Valutare la convenienza economica dell’adozione delle soluzioni più

efficienti energeticamente, attraverso:

◦ Costo medio del kWh risparmiato o prodotto

L’indicatore è confrontato con un valore «benchmark»:

Costo di acquisto dell’energia elettrica dalla rete: 13 c€/kWh (10c€/kWh per utenze “energivore”)

Costo di produzione del calore attraverso caldaia tradizionale a gas metano: 4,7 c€/kW

◦ Tempo di Pay-Back

L’indicatore è confrontato con un valore «benchmark»:

Soglia di “accettabilità” per le imprese: 2-3 anni

5

costo medio del

kWh risparmiato € / kWh

costo medio del

kWh prodotto € / kWh


Tecnologia efficiente Tempo di

Pay-Back

Costo kWh

risparmiato/prodotto

(c€/kWh)

Sistemi ad aria compressa - Recupero calore 0,37-1,5 0,2-1 (t)

Inverter 0,4-1,7 0,6-2,3 (e)

Rifasamento dei carichi elettrici 0,4-1,9 0,2-0,9 (e)

Sistemi ad aria compressa - Riduzione perdite 0,6-2,6 1,5-6,3 (e)

Sistemi ad aria compressa - Introduzione sistemi di accumulo 1,1-4,2 3-10 (e)

Sistemi di refrigerazione - Controllo dinamico pressione 1,2-5,8 1,9-7,4 (e)

Cogenerazione – Turbina a gas 3-10,7 4,1-6,2 (e*)

UPS ad alta efficienza 3-15 0,8-3 (e)

Cogenerazione – Motore a combustione interna 3,8-15 4,8-7 (e*)

Cogenerazione - Turbina a vapore 4-16,2 4,7-7,3 (e*)

Motori elettrici ad alta efficienza 4-24 3-12 (e)

Sistemi efficienti di combustione - Bruciatori rigenerativi 4,8-9,5 1,5-2,8 (t)

Cogenerazione - Ciclo combinato 6- >v,u, 5,7-9,4 (e*)

Sistemi efficienti di combustione - Bruciatori autorecuperativi 6,2-11,9 1,9-3,7 (t)

ORC 6,7 - >v,u, 3,8-14,6 (e*)

6


Tecnologia efficiente

Tempo di

Pay-Back

In caso di

sostituzione

a fine vita

Tempo di

Pay-Back

In caso di

sostituzione

volontaria

Riduzione Tempo

di pay-Back

UPS ad alta efficienza 0,6-2,5 3-15 80%

Sistemi efficienti di combustione - Bruciatori rigenerativi 3-5,3 4,8-9,5 29%

Motori elettrici ad alta efficienza 3-17 4-24 37%

7


Se si considera l’effetto di risparmio energetico sull’intera vita

utile della tecnologia, larga parte degli investimenti è già oggi

economicamente conveniente anche in assenza di alcuna forma

di incentivazione

Tuttavia, gli investimenti sono caratterizzati da tempi di rientro

piuttosto lunghi, raramente al di sotto dei 3-5 anni, fortemente

variabili in funzione delle ore di utilizzo della tecnologia.

Sarebbe estremamente importante promuovere la definizione di un

organico schema di misure, mirato ad accelerare il ritorno degli

investimenti.


64

16,1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

teorico atteso

TW

h / a

nn

o

9

17% dell’attuale

consumo

energetico del

settore industriale Volume d’affari teorico associato:

140 mld €

Investimento specifico: 2,2 mld€/Twh

superiore (≈30%) al valore nel

residenziale, pari a 1,6 mld€/Twh


È possibile distinguere le tecnologie per l’efficienza energetica tra:

Tecnologie (UPS) che

hanno la maggiore

penetrazione sul

mercato (tasso di

penetrazione stimato>

40%);

Tecnologie che

necessitano di un

intervento ad hoc

(tasso di penetrazione

stimato: 25%÷40%);

Tecnologie che hanno le

maggiori difficoltà di

adozione

(tasso di penetrazione

stimato: <20%).

2,8

3

6,4

1,1

0,7

0,4

0,4

1,1

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20

Gra

do

di p

en

etr

azio

ne

[%

]

Potenziale teorico annuo [TWh]

UPS Motori

elettrici

Cogenerazione

Inverter

ORC

Fotovoltaico Mini-

eolico

Aria

compressa

Refrigera-

zione

2,8

3

6,4

1,1

0,7

0,4

0,4 1,1


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

2010 2012E 2020

Mte

p

scenario atteso

scenario PAEE 2011

Il potenziale atteso è in linea rispetto a quanto previsto dal PAEE

2011

Volume di investimento

associato al potenziale:

40 mld €


Nel 90% dei casi gli investimenti sono legati a scelte forzate

(obsolescenza) o a interventi di miglioramento del processo

produttivo non guidati dal fattore energetico

12

89%

21% 11%

26%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Obsolescenza omiglioramento

processo produttivo

Miglioramentoprocesso produttivo e

riduzione consumienergetici

Riduzione consumienergetici

Marketing &Signaling


Nel 71% dei casi i progetti hanno riscontrato la presenza di “barriere”

13

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Tempi di ritornodell'investimento

"eccessivi"

Indisponibilità dicapitale proprio

Difficoltà diaccesso al

capitale di terzi

Scarsaconsiderazione

del fattoreenergia nelprocessod'acquisto

Scarsaconsapevolezza

del topmanagement

Indisponibilità ainterveniresull'assettoproduttivo

Barriere di natura economica Barriere di natura culturale


Diffusione della «cultura» dell’efficienza energetica tra le imprese

industriali, ostacolata dalla «complessità» del tema, che passa anche

attraverso la promozione dei meccanismi di certificazione e

qualificazione.

Ruolo «propulsivo» del mondo bancario-finanziario, che dovrebbe

acquisire expertise nella valutazione degli interventi di efficienza

energetica, magari attraverso partnership con enti istituzionali o

ESCo

14


13,7 mln di edifici, di cui 12,1 mln circa sono adibiti ad uso residenziale e i restanti 1,6

mln ad uso non residenziale

36% dei consumi energetici complessivi all’anno

Quasi il 70% degli edifici realizzato prima che venisse introdotta qualsiasi norma

sull’efficienza energetica in edilizia (la prima è stata la 373 del 1976)

Primo posto nella classifica delle emissioni medie di CO2 da edifici in Europa

15

0

5

10

15

20

% d

el to

tale

eu

rop

eo

Fabbisogno medio ed. residenziali

Italia: 180 kWh/m2

Spagna: 160 kWh/m2

Francia: 150 kWh/m2


Tipologie di soluzioni

Riduzione dei consumi di energia

Impiantistica

Illuminazione

Elettrodomestici

Caldaie a condensazione

Pompe di calore

Building automation

Struttura

Chiusure vetrate

Superfici opache

Riduzione della dipendenza da approvvigionamento, a parità di

consumi

Produzione elettrica

Fotovoltaico

Mini-eolico

Produzione termica

Solare termico

Caldaie a biomassa

16


Valutare la convenienza economica dell’adozione delle soluzioni più efficienti

energeticamente:

Il costo medio è confrontato con un costo benchmark:

◦ Costo di acquisto dell’energia elettrica dalla rete

◦ Costo di produzione del calore attraverso caldaia tradizionale a gas metano

(costo al kWh termico € 0,086)

17

costo medio del kWh

risparmiato € / kWh

costo medio del kWh generato € / kWh


Fabbisogno

elettrico [kWhel / m

2 annui]

35 120 100 120 170 300 100

Fabbisogno

termico e

raffrescamento [kWhth / m

2 annui]

120 85 120 180 190 270 130

L’analisi distingue tra adozione in edifici esistenti e di nuova realizzazione


Risparmio generato dall’adozione

negli edifici realizzati prima del 2006

Caldaia a condensazione

1,94 TWh

Pompa di calore 1,00 TWh

Illuminazione 4,26 TWh

Elettrodomestici del lavaggio 0,08 TWh

Chiusure vetrate 1,94 TWh

Elettrodomestici del freddo 0,25 TWh

Building Automation 0,02 TWhel + 0,13 TWhth

Pareti 4,32 TWh

Coperture/Suolo 8,82 TWh


Risparmio generato dall’adozione

negli edifici realizzati dopo il 2006

Building Automation 0,08 TWhel + 0,52 TWhth

Caldaia a condensazione

1,30 TWh

Pompa di calore 0,67 TWh

Illuminazione 0,49 TWh

Chiusure vetrate 0,22 TWh

Elettrodomestici del freddo 0,11 TWh

Elettrodomestici del lavaggio 0,11 TWh


• Nessuna convenienza assoluta:

elettrodomestici lavaggio, isolamento pareti

• Convenienza assoluta solo se in nuovo edificio:

chiusure vetrate, elettrodomestici freddo,

building automation

• Convenienza assoluta in qualsiasi contesto di

adozione: illuminazione, caldaie a

condensazione, pompe di calore

Elevata complessità di adozione:

• building automation • soluzioni proprietarie

• complessità della filiera

• pompe di calore • investimenti complementari

• tariffazione dinamica


108

40,5

574

79,5

0

100

200

300

400

500

600

Residenziale Non residenziale

TW

h / a

nn

o

TWh elettrici

TWh termici

22


108

40,5

574

79,5

0

100

200

300

400

500

600


TW

h

15,6 6

99,1

18,9

0

100

200

300

400

500

600


TW

h / a

nn

o

TWh elettrici

TWh termici

14% del potenziale elettrico

18% del potenziale termico

Volume d’affari stimato in ca. 98

mld euro


24


SOLUZIONI DI AUTO-PRODUZIONE DELL’ENERGIA IN NZEB

◦ Solare fotovoltaico, per coprire parte dei consumi elettrici (eventualmente in aggiunta,

micro-eolico)

◦ Solare termico, per coprire la produzione di ACS

◦ Pompa di calore, per necessità di riscaldamento e raffrescamento e andare a coprire

come back-up la produzione di ACS

SOLUZIONI DI RISPARMIO DELL’ENERGIA IN NZEB

◦ Isolamento termico delle pareti e della copertura

◦ Chiusure vetrate efficienti, con sistemi per il controllo solare

◦ Illuminazione efficiente a LED e OLED, con sensori di prossimità, daylighting

◦ Home Appliances efficienti e abilitanti la modulazione dei carichi

SOLUZIONI DI GESTIONE DELL’ENERGIA IN NZEB

◦ Sistema locale di accumulo dell’energia elettrica

◦ Home Management System per l’ottimizzazione della destinazione dell’energia

prodotta, la gestione dei carichi e l’interfaccia con le Home Appliances

25

Politecnico di Milano, Energy & Strategy Group www ... · Motori elettrici Inverter UPS Rifasamento...

Documents

Transcript of Politecnico di Milano, Energy & Strategy Group www ... · Motori elettrici Inverter UPS Rifasamento...