RICERCA E NUOVE APPLICAZIONI RICERCA E NUOVE APPLICAZIONI

NELL’EFFICIENZA ENERGETICANELL’EFFICIENZA ENERGETICA

Prof Ing Franco CotanaProf Ing Franco Cotana26 26 settembre 2013settembre 2013

Prof. Ing. Franco CotanaProf. Ing. Franco CotanaDirettore del CIRIAF

àUniversità degli Studi di Perugia

Quale città per quale futuro…?Entro il 2030 la popolazione mondiale residente nelle cittàEntro il 2030, la popolazione mondiale residente nelle città, 

ammonterà al 60% del totale [UE‐ COMM]

Concentrare l’attenzione su:‐ Città green‐ A misura d’uomo‐ Sostenibilità

Strumenti di programmazione per disegnare la città del futuro…per disegnare la città del futuro…

1) Pianificazione urbana e territoriale: PEAC – Piano Energetico edPEAC  Piano Energetico ed 

Ambientale Comunale

2) Pianificazione dei trasporti:2)   Pianificazione dei trasporti: PUM – Piano Urbano della Mobilità

3) Alt i i i di tt3)   Altri piani di settore

In particolare, per gli edifici esistenti…Sistemi e strategie:‐ riduzione dei consumi energetici;

In particolare, per gli edifici esistenti…

‐ aumento del comfort interno (temperatura e umidità);‐ aumento efficienza del sistema di illuminazione;aumento dell’isolamento termico acustico‐ aumento dell’isolamento termico‐acustico; 

‐ contabilizzazione dei consumi/display della consapevolezza.

DISPLAY della CONSAPEVOLEZZA dei CONSUMI e scelte comportamentalie scelte comportamentali

Risparmio energetico t t lcomportamentale 

fino al 30% 

Efficienza energetica e monitoraggio dei consumiconsumi

• Consumi termici• Consumi elettrici

• Confronto con valori mediappartamento/palazzina/quartiere Consumi elettrici

• Consumi metanoappartamento/palazzina/quartiere

• Aggiornamento attraverso internet•Prezzo dell’energia in tempo reale• Calcolo/previsione importi in bolletta

Confronto tra consumi individuali e consumi medi di appartamenti/edifici/quartieri circostanti 

Condominio 

Quartierepilota

pilota

Meccanismi di sensibilizzazione– consapevolezza per gli utentidovuti al confronto dei propriconsumi rispetto ai consumimedi di pari attività.

BAIO ‐ Benessere Ambientale Sperimentazione in campo

Indoor e OutdoorLa realizzazione

Le Testroom

HOT BOX and COLD BOX Sperimentazione in laboratorio

Misure della resistenza termica di materiali e componenti

Progetto LIFE+ 2013:Progetto LIFE+ 2013:Strumenti innovativi di monitoraggio ambientale 

LIFE A‐Green Culture – Active Green design and urban CultureSistemi bio‐based per la schermatura solare ed il monitoraggio ambientale: “Green terraces simulators”Green terraces simulators

Progetto ALBEDO: COOL ROOF

Soluzioni su vasta scala…Soluzioni su vasta scala…Progetto ALBEDO: COOL ROOF 

APPLICAZIONI

ABCD – Albedo Building green 

FirenzuolaStazione di servizio

Control of global warmingDesertification

Stazione di servizioTotal

Circa Circa 16.000 tCO16.000 tCO22eqeq compensatecompensate con con 120.000 m120.000 m22 di di superficisuperfici riflettentiriflettenti

COOL ROOFS – Impatto negli edifici residenziali italianiIl caso di studioIl caso di studio

Abitazione monofamiliare a struttura mista c a e muratura situata a Corciano in Provincia di PerugiaAbitazione monofamiliare a struttura mista c.a. e muratura, situata a Corciano, in Provincia di Perugia

Scenario 0Tegole tradizionali

Scenario 1Tegole bianche altamente riflettenti g g

COOL ROOFS – Impatto negli edifici residenziali italianiSviluppo del prototipoSviluppo del prototipo

Monitoraggio in continuo 

COOL ROOFS – Impatto negli edifici residenziali italianiTegole con rivestimento altamente riflettente e stesso impatto visivo delle g ptradizionali tegole comunemente usate negli edifici storici: “Cool Tiles” 

N1 - Tegola a due strati: substrato di argilla e rivestimento colorato

W1 - Tegola a tre strati: substrato di argilla, ingobbio bianco e rivestimento colorato

COOL ROOFS – Effetto isola di calore urbana 

Canyon urbano sperimentale:Canyon urbano sperimentale:Modello fisico

Proposta di sistema integrato di produzione da energiarinnovabile in ambito urbano/industrialeSmart TEAM ‐ Torre Energetica Ambientale Multifunzionale

Balconcini Biofiltromedium cippato

+ essenze

1.3. 9.  

1.

7. 

2. 

4.  

6

8. Smart TEAM ‐ Torre Energetica Ambientale Multifunzionale

6. Serbatoio interrato7. Serbatoio gravitazionale

5.  

6.  

1. Copertura fotovoltaica (180 kWe)2. Rivestimento fotovoltaico

Ambientale Multifunzionale

g8. Turbina idroelettrica (30 kWe)9. Sistemi informativi, TLC, illuminazione, 

monitoraggio ambientale, videosorveglianza

3. Minieolico (25 kWe)4. Pompe di calore geotermiche (1500 kWt)5. Pali di fondazione geotermici

1) Ipotesi di Smart TEAM in ambito urbanoApplicazioni speciali della TEAM:

2) Ipotesi di Smart TEAM in ambito industriale/produttivo2) Ipotesi di Smart TEAM in ambito industriale/produttivo

4) T.E.R. – Torre Energetica Rurale3) Ipotesi di Smart TEAM in ambito sportivo

Progetto SCER – Sistemi di Climatizzazione ad En. Rinnovabili

PROTOTIPO 1: Caldaia a biomassa e PROTOTIPO 1: Caldaia a biomassa e hi f i d bi thi f i d bi tmacchina frigo ad assorbimentomacchina frigo ad assorbimento

•Capacità di stoccaggio lorda: 20 m³•Potenza termica: 100 kW•Temp. Max fluido: 106 °C

Temperatura massima di esercizio [°C] 106

Effi i 94%Efficienza > 94%Potenza elettrica assorbita [kW] 0,386Superficie scambiatore di calore [m2] 3,16Superficie griglia [m2] 0,174Volume camera di combustione [m3] 0,183[ ] ,DATI GAS DI SCARICO PIENO CARICOTemperatura fumi [C°] 125Flussi fumi [kg/s] 0,060Volume gas di scarico [Nm3/h] 201Conten to C0 nei f mi [Vol %] 14 2Contenuto C02 nei fumi [Vol. %] 14,2Grado di rendimento [%] 92,4

Progetto SCER – Sistemi di Climatizzazione ad En. Rinnovabili

PROTOTIPO 2: Pompa di Calore PROTOTIPO 2: Pompa di Calore t i di lt i di lgeotermica con vasca di accumulogeotermica con vasca di accumulo

•Potenza termica: 17 kW•Capacità vasca: 12,5 mc

Pompa di Calore geotermica + accumuloProgetto SCER – Sistemi di Climatizzazione ad En. Rinnovabili

Analisi costi/benefici: tempo di ritorno dell’investimento (12 anni ) e confronto con una caldaia a metano standard

Caldaia a metano

In assenza C di di i

Caldaia a metanoPdC geotermica 1 sonda + vasca di accumulo

In assenza di incentivo

Credito di imposta65% (geotermico)

12° 5°

EFFICIENZA ENERGETICA: SETTORE DEI TRASPORTI

Auto elettrica

VANTAGGI AUTO ELETTRICA%

EFFICIENZA ENERGETICA: SETTORE DEI TRASPORTI

benzina

tot = 20%

benzina

metano

raffineria

tot = 18%

raffineria

Centrale elettrica

elettricità

= 45%= 60% tot = 42%

tot = 32%metanocarbone

EFFICIENZA ENERGETICA: SETTORE DEI TRASPORTI

PIPE§NET: stato e prototipiEFFICIENZA ENERGETICA: SETTORE DEI TRASPORTI

§ p p

Status: advanced concept stage with many labexperiments, preliminary feasibility study done, protot pes b iltprototypes built.

Exhibited at Bruxelles on invitation of EU Commissary Tajani during the Stakeholders’ C f f ( )

2 meters

Conference on the Future of Transport (March 2009)

4 meters with custom ELMTerni’s facility

EFFICIENZA ENERGETICA:

CONCLUSIONIEFFICIENZA ENERGETICA:a) Edilizia:

a.1) adattare le strutture esistenti a nuove esigenze di efficientamentoa ) ada a e e s u u e es s e a uo e es ge e d e c e a e oenergetico e confort ambientale usando gli incentivi del 65% resi stabili daldecreto ecobonus (DL 63/2013 sulla prestazione energetica in edilizia);

a.2) aumentare l’efficienza energetica attraverso meccanismi disensibilizzazione e di consapevolezza sia dei consumi energetici individuali chedi questi in confronto con i consumi collettivi a livello diappartamento/edificio/quartiere;

a.3) costruire nuove strutture edilizie integrate nelle città come nodi diproduzione di energia da fonti rinnovabiliproduzione di energia da fonti rinnovabili.Torri o isole energetiche integrate nelle SMART GRID caratterizzate da:3.1) recupero della frazione organica di rifiuti, potature e sfalci della città;              

) d l f l d l ff3.2) geotermia, pompe di calore e fotovoltaico per impianti ad alta efficienza; 3.3) accumulo elettrico, termico, gravitazionale (pompaggio) e geotermico.

b) Trasporti:Auto elettrica, freeduck, pipe§net

G iG iGrazie Grazie l’ tt i !l’ tt i !per l’attenzione!per l’attenzione!

cotana@crbnet.itcotana@crbnet.it