energie rinnovabili nuove prospettive energetiche ed economiche
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ENERGIE RINNOVABILI NUOVE PROSPETTIVE ENERGETICHE ED ECONOMICHE. Roberto Cipollone Professore di Interazione fra le Macchine e l’Ambiente Università degli Studi dell’ Aquila, L’Aquila,Italia [email protected]. Contenuti Un nuovo ragionamento di politica energetica - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ENERGIE RINNOVABILINUOVE PROSPETTIVE ENERGETICHE ED
ECONOMICHE
Roberto CipolloneProfessore di Interazione fra le Macchine e l’Ambiente
Università degli Studi dell’ Aquila, L’Aquila,[email protected]
2/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
• Un nuovo ragionamento di politica energetica• Le risorse rinnovabili: la democrazia energetica
per le generazioni attuali e future• La risorsa solare: l’unica che abbiamo• Il solare termodinamico a concentrazione (CSP):
potenzialità e interesse industriale ed economico più ampio
• Una eccellenza di studio per gran parte italiana• Conclusioni
ContenutiContenuti
Un nuovo ragionamento di politica energetica
Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
3/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
Un nuovo ragionamento di politica energetica
• Il XXI secolo sarà quello della transizione energetica e consegnerà il futuro dell’umanità a prospettive che non vedranno più la scarsità, l’impatto sull’ambiente, l’imperfezione dei mercati, le difficoltà di accesso;
• Un mondo senza limiti energetici sarà sicuramente un mondo più giusto e solidale;
• I limiti ideologici delle fonti fossili: – infinita sostituibilità;– inesauribile tecnologica
sono i limiti del pensiero scientifico corrente • Alla ricerca di un nuovo rapporto Uomo-Scienza-Natura
Contenuti
Un nuovo ragionamento di politica energetica
Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
4/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
• Le fonti fossili sono quello che un tecnico vorrebbe: potenza, versatilità, facilità nei trasporti, concentrazione dell’offerta;
• Incredibile livello tecnologico che ha riverberato conoscenza in tutti i settori della scienza;
• Le fonti fossili creano entusiasmo nel fare in quanto partecipano a quella positiva sfida tra Uomo e Natura
• Determinano un conto economico (tradizionale) di forte interesse
• Sono in sinergia con il PIL.
I vantaggi del paradigma energetico modernoContenuti
Un nuovo ragionamento di politica energetica
Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
5/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
I limiti del paradigma energetico moderno• Energetici:
– Domanda energetica del Pianeta troppo concentrata su poche fonti;– Visione “centralizzata”;
• Economici:– Forte finanziarizzazione dei mercati– Ragioni di disuguaglianza– Apertura alle speculazioni– Mercato caratterizzato da monopoli– Economia ingombrante
• Ambientali:– Prelievo di risorse– Modifiche irreversibili degli ecosistemi
• Sociali:– Domanda ed offerta politicamente e culturalmente troppo distanti;– L’energia come elemento di revanche socio politica– Senso di ingiustizia– Insicurezza e rischio nella cultura diffusa
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
6/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
I limiti delle fonti rinnovabili
• Bassa densità di potenza• Necessità di diverse tecnologie• Dispersione sul territorio• Mancanza di motivazioni ed interessi forti• Discontinuità nell’offerta• Valore economico basso• Non sia adattano all’attuale struttura
delle reti di trasmissione
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Un nuovo ragionamento di politica energetica
Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
7/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
I vantaggi delle fonti rinnovabili
• Proprietà delle fonti condivisa;• Nuova funzione del territorio e nuove economie;• Consentono un approccio bottom up che
presuppone la condivisione e la partecipazione;• Motivazione soft rispetto a quelle hard
dell’economia fossile;• Inventano un altro settore economico che è quello
della Green Economy;• Partecipano alla contrazione volontaria della
domanda• Sorgenti quantitativamente illimitate
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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8/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
Le ragioni forti per un cambiamentoContenuti
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
9/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
Le ragioni forti per un cambiamento
Fonte
Contenuto in carbonio
(Milioni di ton di C/1018J)
Riserve provate al 2010 TEP (tonnellate equivalenti
di petrolio)
Anni all’esaurimento (riserve
provate/produzione)
Aumento CO2 alla completa utilizzazione
PPM
Petrolio 20.8 190 Miliardi 46.2 39.0
Gas 14.5 226 Miliardi 58.6 32.5
Carbone 25,2 602 Miliardi 118 150
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
10/31Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
Necessità di un modello di transizione
• La complessità del percorso verso una transizione energetica richiede la partecipazione in primis degli attuali attori energetici attuali;
• Gioco ideologico del tutto privo di significato quello di contrapporre l’economia fossile a quella del rinnovabile;
• Tanti passaggi di tale partecipazione congiunta sono da ancora da scoprire e meritano approfondimenti e ragionamenti di settore;
• La nuova era energetica dovrà essere in continuità e contiguità di sviluppo con quella precedente.
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
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La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
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La fonte solare
• In circa 6 minuti il Sole invia sulla Terra l’energia che viene annualmente prodotta;
• Le maggiori intensità energetiche riguardano le aree desertiche: limitando l’interesse geografico a tali aree, l’intervallo di tempo sale a 6 ore;
Il problema non è se fare o meno ma come fare
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare (CSP)
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
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La superiorità del CSP
• Fonti fossili– 1kg di combustibile: 40 MJ (40 MW/kg/s)– Temperatura di disponibilità: 2000 °C
• Caratteristica energetica della fonte: bassa entropia
• Anche il solare termodinamico a concentrazione è a bassa entropia– Alta densità di potenza– Temperatura di disponibilità: elevata (1000 °C)
CSP vs Fonti fossili: ipotesi di sostituibilità
sTQS
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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Tecnologie vincenti
Oli diatermici (400°C)
Sali fusi (250 – 550°C)
Gas (…°C)
Integrazione con fonti
fossili
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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Tecnologie vincenti
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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La concentrazione dell’energia solarePotenziale sfruttabile
Regione geograficaPotenzialità produttiva
(TWh/anno)
Produzione su consumo anno
2010Africa 1.459.370 73Australia 697.600 35Asia centrale caucasica 15.193 0.75Cina 125.835 6.3America centrale e meridionale 123992 6.3India 10.928 0.55Medio Oriente 290.639 14.5Messico 40.675 2Paesi emergenti asiatici 75.561 3.8Europa dell’est 21 1EU + 27 2.409 0.12USA 103.704 5.2TOTALE 2.945.927 148.5
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
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CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
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La concentrazione dell’energia solare
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
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La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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La concentrazione dell’energia solareUno scenario realizzabile
1. IEA, World Energy Outlook 20102 Global Concentrating Solar Power, Outlook 09. Why renewable Energy is Hot - IEA Solar Paces, Greenpeace International, ESTELA, 20093 IEA, Technology Roadmap Concentrating Solar Power, 20104 PriceWaterHouse Cooper “Delivering on Earth’s Solar Potential. Concentrating Solar thermal power as a solution to the world’s Energy challenges, Settembre 2009
Anno Europa (27)
Economie di transizione
Nord America
America centrale e
sud America
Asia India China Medio Oriente Africa OECD
Pacifico
2020 11290 474 29598 2298 2441 3179 8650 15949 4764 9000
2030 40312 2027 106806 12542 9655 21491 44410 56333 31238 17500
Scenario “avanzato” 2015 2020 2030
MW installati 29419 84336 342301
TWh prodotti 116 355 1499
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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La concentrazione dell’energia solareLe prospettive industriali
Componenti 2015 2020 2030 Parabole (in milioni) 1,15 2,15 10,00Tubi solari (in milioni) 3,45 6,40 30,25
Connessioni tra parabole adiacenti (in milioni) 1,15 2,15 10,00
Sistemi di tenuta rotanti (in migliaia) 200. 375. 1750.
Sistemi di accumulo (energia media accumulata pari a 2000 M Wh) 160 300 1400
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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La concentrazione dell’energia solareI costi
• Costi di impianto:– I dati attuali riferiscono un costo di 4000-5000 Euro 2010/kW
– Al 2050 si prevedono 1,2,3,4 : 2000 Euro 2010/kW
• Costi del kWh prodotto:– I dati attuali riferiscono un costo pari a 10-15 centesimi di Euro2010 al
kWh e – Al 2030 si prevedono: 5-6 centesimi di Euro2010 al kWh 1,2,3,4
• Raggiungimento dei target di costo: condivisione a livello internazionale di una strategia energetica alternativa a quella fossile.
1 Sandia National Laboratories, USA, 2010 – 2 Department of Energy, USA, 2009 – 3 Concentrating Solar Power Oulook 2009 Green Paces, IEA, Estela – 4 World Bank, Climate Investment Funds, Gennaio 2010
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
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La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
• Ente Nazionale Energia Alternative– Revamping della tecnologia– Deciso miglioramento tecnologico con l’uso dei sali fusi come
fluido termo-vettore e dello spattering superficiale dei tubi solari
– Sperimentazione di impianti pilota e produttivi– Un driver della transizione
• Il ruolo scientifico del Prof. Carlo Rubbia nel breve passato per la definizione delle potenzialità e nel recente per il trasporto dell’energia elettrica a distanza (IASS, Potsdam)
• Il ruolo dell’industria nazionale
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Vantaggi e limiti del paradigma energetico moderno
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
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CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
• Archimede Solar Energy S.P.A. del gruppo Angelantoni Industrie S.p.A. Massa Martana, Umbria, PG:– Industrializzazione dei tubi solari, il cuore della tecnologia,
risolvendo problemi di grande complessità, soprattutto per produzioni di massa:• Aumento temperatura operativa del tubo solare;• Aumento della proprietà di assorbimento alla luce solare e
diminuzione di quelle di re-irraggiamento nell’infrarosso• Tubi solari che operano a dieci milionesi di atmosfera
nell’intercapedine tubo metallico, tubo in vetro borosilicato;– Partnership industriale con la Siemens (GE) per integrazione
impianti solare concentrazione ed impianti ed combinati gas vapore.
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
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La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
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La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
Archimede Solar Energy S.P.A. del gruppo Angelantoni Industrie S.p.A. Massa Martana, Umbria, PG:
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
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Conclusioni
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La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
• Meccanotecnica Umbra S.P.A. , Campello sul Clitunno, Umbria, PG– Industrializzazione sistemi di tenuta tra gruppi
adiacenti di parabole che si muovono in moto sincrono con diversi sistemi di attuazione;
– Sistemi di connessione rapida tra parabole adiacenti (insieme a Advanced Research Consulting s.r.l., Torino) in fase di sperimentazione
– Integrazione con sistemi di monitoraggio delle perdite
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La superiorità del CSP
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CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
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La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
• Meccanotecnica Umbra S.P.A. , Campello sul Clitunno, Umbria, PG
Giunto solare rotante Connettore
solare
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La superiorità del CSP
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La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
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La concentrazione dell’energia solare Un vanto per buona parte italiano
SUPERFICIE IRRAGGIATA
int
1Sh
Rconvettiva
SUPERFICIE IRRAGGIATA
AkwRconduttiva
Advanced Research Consulting s.r.l., Torino Brevetto su tubi solari specifici per gas come fluido termo-vettore e per altre applicazioni non energetiche (reforming metano- idrogeno, produzione di idrogeno, dissalazione, etc…)
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
Prof. Roberto CipolloneDipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e GestionaleUniversità degli Studi dell’Aquila
EC C C E E
R
SolarPlant
DESP: Discrete Ericsson Solar Power cycle Ericsson Solar Cycle: the highest efficiency
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
Università degli Studi dell’Aquila
“Uso del gas come fluido termo vettore e come fluido di lavoro nella conversione in energia meccanica”
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Le ragioni forti per un cambiamento
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
ARC Advanced Research Consulting
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CSP & Sostenibilità reale
Produzione energia elettrica
Dissalazione dell’acqua
Produzione miscele metano-idrogeno
Produzione di idrogeno
Elementi che favoriranno l’integrazione con il territorio e la proprietà condivisa
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Le ragioni forti per un cambiamento
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La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
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Vantaggi e limiti delle fonti rinnovabili
Le ragioni forti per un cambiamento
La transizione energetica condivisa: uno sguardo al passato
La tecnologia della concentrazione dell’energia solare
La superiorità del CSP
Tecnologie vincenti
La concentrazione dell’energia solare
CSP: nuove integrazioni con le fonti fossili
CSP & Sostenibilità reale
Conclusioni
Transizione energetica nel secolo corrente;Phase in delle fonti rinnovabili, phase out delle fonti fossili;Ragioni di opportunità ambientale ma anche socio politica;La transizione dovrà essere supportata dalle tecnologie fossili soprattutto quelle legate al gas;Solare termodinamico a concentrazione: una grande opportunità anche industriale
ENERGIE RINNOVABILINUOVE PROSPETTIVE ENERGETICHE ED
ECONOMICHE
Roberto CipolloneProfessore di Interazione fra le Macchine e l’Ambiente
Università degli Studi dell’ Aquila, L’Aquila,[email protected]