ATTENZIONE: Consumiamo energia, siamo obesi energetici.

Scritto da Mirko Paglia eco-ingegnere

20/12/2020

Questa è una delle mie frasi che più concretizzano il problema dei consumi energetici: 

SIAMO OBESI ENERGETICI.

Da qua iniziamo un percorso semplificato, per fissare poco punti facili (ma non semplicistici) in grado di mostrarti la reale situazione.

Attualmente esiste una nuova esigenza: lo sviluppo sostenibile. Tale esigenza si traduce in un modello in grado di rispondere alle esigenze della presente generazione senza compromettere le capacità di sussistenza di quelle future.

L’Unione Europea ha deciso di giocare la partita della sostenibilità elaborando, nel 2010, una strategia decennale chiamata “Europa 2020“ per la crescita e l’occupazione. L’obbiettivo è, oltre al superamento della crisi economica ormai generalizzata nel vecchio continente, colmare le lacune del modello di crescita europeo e creare le condizioni per una crescita più intelligente, sostenibile e solidale. Una delle cinque strategie di gioco si basa su risolvere/mitigare le criticità legate ai cambiamenti climatici e sulla dipendenza energetica. Vengono proposte tre misure principali che mirano:

  1. alla riduzione delle emissioni di gas serra del 20%, e persino del 30%, se le condizioni lo permettono, rispetto al 1990,
  2. al soddisfacimento del 20% del fabbisogno di energia attraverso lo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili e
  3. all’aumento del 20% dell’efficienza energetica.

Per il raggiungimento di questi tre obbiettivi è necessario risolvere problemi di natura infrastrutturale e gestionale dell’energia. Ad oggi (o fino a qualche anno fa) la produzione veniva fatta esclusivamente nelle centrali di grande potenza. L’energia da qui prodotta viene poi ridistribuivano nei tre livelli principali di corrente alternata: Alta Tensione (AT), Media Tensione (MT), Bassa Tensione (BT). Il consumatore utilizza la MT (generalmente attività produttive) e/o la BT (generalmente residenziale) istantaneamente alla produzione. Domanda ed offerta di energia doveva avvenire contemporaneamente. Oggi nuove esigenze hanno portato all’affermazione di un modello di produzione a Generazione Distribuita (GD). La produzione, nella GD, viene ridistribuita sui tre livelli (AT, MT, BT) con tecnologie quali la cogenerazione ed il fotovoltaico. L’utilizzo sempre più crescente di questi impianti distribuiti, di piccola/micro potenza, hanno portato a nuove proposte di utilizzo “intelligente” del kWh.

La soluzione, naturale evoluzione della GD, è la progettazione e la realizzazione di reti elettriche intelligenti, chiamate “Smart Grid” (SG)”. Tali sistemi organizzativi intelligente del kWh hanno lo scopo di rendere l’attività di distribuzione dell’energia elettrica efficiente ed efficace. Si aggiunga la convenienza economica, maggiormente percepibile alla “massaia di Voghera”. Uno degli aspetti immediatamente sfruttabili di questi nuovi sistemi, è l’uso tra tecnologie tradizionali e soluzioni innovative: si riesce ad integrare in rete l’energia elettrica prodotta dalle rinnovabili che sono soprattutto discontinue, ovvero non c’è un’esatta corrispondenza tra potenza istantanea prodotta e quella richiesta (caratteristica fondante del sistema). Queste reti vanno a sfruttare gli svantaggi delle fonti generative intermittenti ponendoli come punti di forza. Attraverso strategie di storage (accumulo), per esempio, si compensano periodi di altra produzione (immissione dell’accumulo) con periodi di improduttività (prelievo dell’accumulo). Aggiungiamo altri vantaggi quali:

  • benefici per la riduzione delle emissioni di anidride carbonica in atmosfera, grazie all’aumento della diffusione delle energie rinnovabili,
  • la distribuzione più efficace e flessibile dell’elettricità agli utenti che aiutano i consumatori ad utilizzare in modo più razionale l’energia.

Uno degli esempi italiani più interessanti di applicazione delle smart grid è costituito dalla Smart Polygeneration Microgrid, una delle iniziative in cui si articola il Progetto “Energia 2020” dell’Università degli Studi di Genova. In questo complesso la produzione di elettricità da fonti tradizionali e rinnovabili, il consumo e l’immagazzinamento di energia sia termica sia elettrica, avvengono esclusivamente nell’area del Campus dell’università genovese situato a Savona. Il risultato è stato una quasi autonomia per quanto concerne i consumi elettrici e il riscaldamento. La Smart Polygeneration Microgrid è stata progettata dall’Università degli Studi di Genova e realizzata da Siemens. E’ stata inaugurata nel febbraio 2014 ed il sistema ha il compito di ottimizzare produzione termica ed elettrica da parte delle diverse unità di generative installate.

L’impianto è costituito da, tre microturbine trigenerative (caldo e freddo) a gas naturale, con potenze nominali elettrica complessiva pari a 160 kW. Producono calore per soddisfare il fabbisogno di riscaldamento, tramite un sistema di teleriscaldamento, nonché quello di raffrescamento. Il calore derivante dai gas di scarico delle turbine o dalle due caldaie a gas naturale, da 500 kW di potenza termica ciascuna, viene utilizzato per riscaldare durante la stagione fredda e per raffrescare, attraverso l’impiego di un chiller con assorbimento termico di 100 kW in estate. Per quanto riguarda lo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile, è possibile osservare tre impianti solari termodinamici (CSP) da 1 kW elettrico e 3 kW termici ciascuno. Possiedono specchi parabolici di alluminio laminato con diametro di 3,75 m ed una superficie captante di 10 m2. E’ inoltre presente un’installazione fotovoltaica da 80 kWp. Quest’ultimo impianto è costituito da 336 moduli di silicio policristallino modello Ferrania Solis APS60 da 240W, di un inverter AROS Sirio K80 da 80kW ed è in grado di produrre ogni anno oltre 100.000 kWh con un abbattimento annuale di CO2 di circa 55 tonnellate.

La gestione degli scambi con la rete elettrica esterna al Campus e il bilanciamento delle variazioni di produzione di energia, dovute principalmente all’utilizzo delle fonti rinnovabili, è assicurato da un Sistema di Accumulo Elettrochimico con capacità nominale di circa 140 kW e potenza di 65 kW. La rete intelligente presenta, inoltre, due accumuli termici per raccogliere acqua fredda, prodotta dal chiller, e calda proveniente dal solare termico a concentrazione (CSP). Tali stoccaggi sono necessari per garantire che il riscaldamento e il raffrescamento siano sempre costanti (uniformità di portata). Per aumentare ancora di più la sostenibilità ambientale di questa area, sono state installate due colonnine per la ricarica di veicoli elettrici compresi di alcuni mezzi. Il cuore della Smart Polygeneration Microgrid è costituito dalla Control Room da dove è possibile monitorare e gestire in modo intelligente la “Smart Grid”… La gestione efficiente e in tempo reale dei flussi energetici di questa rete è diretta dal DEMS (Decentralized Energy Management System), piattaforma sviluppata da Siemens in grado di:

  • prevedere i consumi,
  • pianificare, controllare le attività di tutte le unità di generazione istante per istante
  • governare lo scambio di energia con la rete esterna.

La Smart Polygeneration Microgrid permette, al polo universitario, di ridurre i consumi di elettricità ottimizzando quelli provenienti dalla rete e di gas naturale utilizzato dalle caldaie tradizionali. Il risparmio in termini di energia primaria è di circa 50 tep/anno con una riduzione della spesa energetica dell’ordine di 60.000 €/anno. In aggiunta è importante ricordare gli effetti benefici sull’ambiente prodotti dal sistema: di circa 120 tonnellate/anno di CO2 non messa in atmosfera.

Quindi sei anche tu un obeso energetico oppure seguirai una dieta come questa università?

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