Alberto Poggio

1. Percorso Ricerca-azione 2008 / 09 IYPE - Pianeta Terra: come salvarlo? L’impegno di Governi, Organizzazioni Internazionali e Società civile CORSO DI FORMAZIONE PER DOCENTI E GENITORI Torino, lunedì 16 febbraio 2009 L’energia : problemi e sfide POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica Alberto Poggio

2. Petrolio : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

3. 1996 2007 1051 1234 ∙1012 bbl ∙109 bbl Petrolio : riserve mondiali Escluse sabbie bituminose Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

4. Petrolio : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

5. Gas naturale : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

6. 1996 2007 144 177 ∙1012 m3 ∙1012 m3 Gas naturale : riserve mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

7. Gas naturale : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

8. Carbone : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

9. Energia nucleare : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

10. Energia idroelettrica : consumi mondiali Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

11. Energia totale : consumi mondiali Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

12. Energia totale : mix delle fonti Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

13. Riserve vs consumi : fonti fossili 109 tep anni 109 tep Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

14. Riserve vs consumi : petrolio & gas naturale Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

15. Prezzi delle fonti fossili (a valori correnti) Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

16. Prezzi delle fonti fossili (a valori 2007) Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

17. Prezzo del petrolio : storia recente 1990 – 1991 I guerra del Golfo 2003 II guerra del Golfo 1979 – 1980 Rivoluzione Iraniana 1973 IV guerra Arabo-Israeliana Elaborazione su dati: BP “Statistical Review of World Energy” - Eni "World Oil and Gas Review"

18. Prezzo del petrolio : esempio dicembre 2010 (www.theice.com)

19. Ciclo del carbonio vs CO2 in atmosfera

20. Concentrazione di CO2 in atmosfera

21. Incremento di temperatura della terra

22. Cambiamento climatico : territorio e cibo

23. Cambiamento climatico : correnti oceaniche

24. Mix energetico nazionale petrolio gas naturale idroelettrico carbone nucleare Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

25. Consumi nazionali di fonti fossili Elaborazione dati BP Statistical Review of World Energy

26. ? M Gli usi dell’energia forniture reti Energia elettrica Combustibili … utente Contatore Energia elettrica Energia termica Energia frigorifera … conversioni impieghi finali Misuratore Contatore

27. forniture conversioni impieghi finali costo rendimento efficienza Gli usi dell’energia … in sintesi Acquisti di: • energia elettrica • combustibili • energia termica • … Produzione locale di: • energia termica • energia frigorifera • energia elettrica Fabbisogni di • energia elettrica • energia termica • energia frigorifera • combustibili Parole chiave

28. forniture conversioni impieghi finali Uso razionale dell’energia Obiettivi • riduzione dei costi unitari dell’energia acquistata • ottenimento di servizi aggiuntivi (rilievo e analisi consumi) Azioni • contrattazione delle forniture sul mercato libero dell’energia

29. sistema energetico 1 - h perdite Rendimento, consumo specifico, efficienza • per ogni sistema energetico è possibile definire una spesa ovvero l’energia che deve essere fornita al sistema per ottenere l’effettoutile ovvero l’energia nella forma voluta • la differenza tra spesa ed effetto utile è pari alle perdite durante le conversioni energetiche spesa 1 effetto utile h • si definisce rendimento del sistema energetico il rapporto tra l’effetto utile e la spesa efficienza ? • l’inverso del rendimento è il consumo specifico ovvero la spesa necessaria per ottenere un’unità di effetto utile

30. forniture conversioni impieghi finali Uso razionale dell’energia Obiettivi • incremento dei rendimenti energetici di conversione • riduzione dei consumi di combustibili fossili e delle emissioni di CO2 • riduzione dei costi unitari dell’energia utilizzata Azioni • impiego di generatori di calore e gruppi frigoriferi ad alto rendimento • cogenerazione, trigenerazione • generazione di energia confonti rinnovabili(solare termico e fotovoltaico, biomasse, minidroelettrico, …)

31. forniture conversioni impieghi finali Uso razionale dell’energia Obiettivi • incremento dell’efficienza degli impieghi finali • riduzione dei consumi energetici • riduzione dei costi complessivi dell’energia utilizzata Azioni • monitoraggio e analisi dei consumi energetici • impiego di apparecchiature e macchinari ad alta efficienza • realizzazione di involucri edilizi a basso consumo energetico • gestione “razionale” degli impianti energetici (raccordo con la programmazione delle attività …)

32. forniture conversioni impieghi finali Cogenerazione Esempio motore alternatore gas naturale energia elettrica 6070°C 8090°C acqua calda inter cooler acqua olio fumi • motori a ciclo Otto (ad accensione comandata) • taglie caratteristiche 100 kWe10 MWe • rendimento elettrico 3042% • rapporto di cogenerazione 1,01,3 • applicazioni per cogenerazione di acqua calda presso utenze civili, industriali e impianti di teleriscaldamento

33. forniture conversioni impieghi finali calore inutilizzato e perdite 0,48 MW 2,63 MW MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA risp. energetico -1,50 MW -36% combustibile COGENERAZIONE 1 MW 1,15 MW PRODUZIONE SEPARATA perdite rete elettrica 0,11 MW CENTRALI TERMOELETTRICHE CALDAIE combustibili combustibili calore inutilizzato e perdite 2,84 MW 1,29 MW 1,73 MW 0,14 MW 1,98 MW 4,13 MW Totale : Cogenerazione Esempio

34. forniture conversioni impieghi finali Le fonti rinnovabili Idraulica Moto ondoso e maree Geotermica Solare Eolico parte biodegradabile rifiuti Biogas e gas da depurazione Biomasse

35. forniture conversioni impieghi finali Le fonti rinnovabili Italia (1997-2005) : Produzione lorda di energia elettrica (TWh) Fonti rinnovabili Elaborazione dati Terna 2005 Biomasse e rifiuti (parte biodegradabile) Elaborazione dati Terna 2005 idro (apporti naturali) biomasse solide da colture e residui agroindustria rifiuti urbani (parte biodegradabile) geotermia biogas da discarica e fanghi biomasse e rifiuti (parte biodegradabile) eolico biogas da colture e residui agroindustria fotovoltaico

36. forniture conversioni impieghi finali gestione patrimoni forestali produzione termica cogenerazione produzione elettrica legno colture energetiche molitura bioolio grezzo esterificazione biodiesel trazione residui agricoli e da agroindustria digestione anaerobica biogas Energia da biomasse

37. forniture conversioni impieghi finali La filiera del legno attività forestali segherie agricoltura, verde pubblico colture energetiche legna da ardere scarti potature, residui legnosi cippatura pellettizzazione vagliatura cippato pellet 250 €/t 65 €/t 55 €/t 125 €/t ~60 €/MWh ~30 €/MWh ~25 €/MWh ~35 €/MWh stufe, piccoli impianti termici impianti termici di medie dimensioni centrali termoelettriche, impianti di teleriscaldamento

38. forniture conversioni impieghi finali Produzione termica a legna Caldaie a griglia mobile caldaia cippato acqua calda

39. Provincia di Torino : consumi energetici Consumi di gas naturale (2005) Consumi di energia elettrica (2005)

40. forniture conversioni impieghi finali Illuminazione domestica Lampade ad incandescenza Lampade fluorescenti compatte

41. forniture conversioni impieghi finali Illuminazione pubblica Vap. Mercurio Vap. Sodio (AP) Joduri metallici CORPI ILLUMINANTI Caratteristiche 50 ÷ 2.000 W 50 ÷ 1.000 W 50 ÷ 1.000 W Potenze disponibili 95 ÷ 150 lm/W 32 ÷ 60 lm/W 85 ÷ 120 lm/W Efficienza luminosa 12.000 ÷ 20.000 ore 6.000÷ 8.000ore Durata media 6.000 ÷ 10.000 ore elevata efficienza elevata durata emissione regolabile elevata efficienza elevata durata ottima resa dei colori elevata durata Vantaggi bassa efficienza luminosa tossicità del mercurio emissione non regolabile durata di vita condizionata da qualità del servizio (V, f) bassa resa cromatica costo elevato (3/4 volte > Na-AP) Svantaggi o criticità

42. forniture conversioni impieghi finali Potenza costante 33.000 lm 2,5 volte 13.000 lm Illuminazione pubblica MercurioSodio Alta Pressione un esempio di efficienza energetica Vap. Sodio (AP) Vap. Mercurio

43. forniture conversioni impieghi finali - 40 % 13.000 lm Flusso luminoso costante Illuminazione pubblica Mercurio  Sodio Alta Pressione un esempio di risparmio energetico Vap. Sodio (AP) Vap. Mercurio

44. forniture conversioni impieghi finali Edifici a basso consumo

45. Prima regola: controllare i consumi !!! Esempio reale : programmazione ventilazione fabbricati intervento gestionale -15%

46. Torino, lunedì 16 febbraio 2008 … grazie per l’attenzione Alberto Poggio SISTEMI PER L’ENERGIA E L’AMBIENTE alberto.poggio@polito.it T 011 090 4485 F 011 090 4599 POLITECNICO DI TORINO Dipartimento di Energetica