intervento introduttivo della giornata Ennio Macchi

1. interventointroduttivodellagiornata Ennio Macchi Dipartimento di Energia - Politecnico di Milano

2. 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 dimensione Impossibile fare una sintesi in 20 minuti, la giornata si preannuncia varia e interessante, con scenari e idee che sembrano prospettare una futura rivoluzione tecnologica

3. Perché non parlo solo di rinnovabili:I consumi di energiaitalianiripartiti per fonte Ruoloprevalentedeicombustibilifossili : ≈ 85% Fonte prevalente: petrolio: 41% Ruolomarginale del carbone: 7.4% Rinnovabili: ≈ 10%, in crescita (… se piove) Importazionesignificativa di energiaelettrica: ≈ 5%

4. Perché non parlo di rinnovabili:Previsioni IEA per il futuro (scenario “di riferimento”) • Differenze rispetto all’Italia: > carbone • presenza nucleare • < gas

5. 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”)

6. Dalsito STOGIT

7. 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

8. terzomercoledì del mese di dicembre (TERNA)esempio di usosmart dell’accumuloidro

9. CAES:un possibileconcorrenteaisistemi di pompaggio

10. L’elettricità e ilcaloreprodotto da biomassasonopregiati, 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)

11. 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 questopunto di vista, l’utilizzo di sistemitermici e termodinamicipresentaimportantivantaggirispettoaisistemifotovoltaici, perché è molto più facile accumularecalorerispettoall’energiaelettrica

12. Accumulotermico ad altatemperatura (impiantoArchimede)

13. Perchésonooggie soprattuttosaranno in futurocosìimportantiiltrasporto e l’accumulodell’energia? • Per ilruolosemprecrescente delle fontirinnovabili non programmabili (sole e vento) (quandoillorocontributocrescepercentualmente …tuttodiventapiùdifficile) • Per ilpossibilegradualepassaggio verso la DG (Distributed Generation) (rinnovabili e non) • Perchécon l’avventodeimercatielettricicompetitivi, l’energiaelettrica ha un valore molto variabileneltempo, convieneaccumularel’elettricitàquando vale poco e cederlaquando vale molto • Perchél’usorazionaledegliaccumulipuòconsentireimportantirisparmienergetici (in particolarenellaclimatizzazione) • IN SINTESI: • PERCHE’ L’UNICA VERA RISPOSTA A LUNGO TERMINE ALL’AUMENTO DI CONCENTRAZIONE DI CO2 SONO I SISTEMI A EMISSIONE (QUASI) NULLA

14. Un possibile scenario futuro: la generazione distribuita Micro-tri-cogenerazione da GN (idrogeno) + fonti rinnovabili DISTRIBUITA

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

16. 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

17. Le fontirinnovabili non sitrasportano (l’elettricitàsì) e sonopiùeconomiche in sitilontanidall’utenza

18. EGS = Enhanced/Engineered Geothermal Systems

19. CCS: Gli accumuli futuri di più grande capacità? Sleipner A Sleipner T 0 500m CO Injection W ell 2 1000m CO 2 Utsir a F or mation 1500m Sleipner Øst Production and Injection W ells 2000m 0 500m 1000m 1500m 2500m Heimdal Formation Soltantol’acquiferosalinoUtsira, sotto al Mare del Nord puòospitare 600 miliardiditonn. CO2: tutte le emissioni del Nord Europadi 300 annidiproduzione dienergiaelettrica (da IEA, www.ieagreen.org.uk)

20. Grazie dell’attenzione e buonlavoro

21. Le otto domande. nel 2020, in Italia, vedremo: • …. cantieri operativi nella realizzazione di centrali elettronucleari? • …. moderne centrali a carbone “pulito” (oltre a Torvaldaliga ) e carbone “sostenibile” (con CCS)? • …. una significativa quota di energia elettrica importata da impianti solari termodinamici nei deserti africani? • …..qualche (quale?) tecnologia da fonte rinnovabile raggiungere la competitività economica e non richiedere quindi incentivi? • … il rendimento medio annuo delle centrali a ciclo combinato raggiungere il 60%? • …..un’applicazione diffusa delle celle a combustibile? • ….centinaia di migliaia di microcogeneratori operativi nelle cucine italiane? • …..un impatto significativo sul settore elettrico delle nuove tecnologie per la “mobilità sostenibile “?