intervento introduttivo della giornata ennio macchi
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intervento introduttivo della giornata Ennio Macchi Dipartimento di Energia - Politecnico di Milano. Premessa. Non sono temi nuovi: da sempre si trasporta l’energia e la si accumula, generalmente in modo smart - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
intervento introduttivo della giornata
Ennio MacchiDipartimento di Energia - Politecnico di Milano
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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 dimensioneImpossibile fare una sintesi in 20 minuti, la giornata si preannuncia varia e interessante, con scenari e idee che sembrano prospettare una futura rivoluzione tecnologica
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Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Perché non parlo solo di rinnovabili:I consumi di energia italiani ripartiti per fonte 3
Ruolo prevalente dei combustibili fossili : ≈ 85%Fonte prevalente: petrolio: 41%Ruolo marginale del carbone: 7.4%Rinnovabili: ≈ 10%, in crescita (… se piove)Importazione significativa di energia elettrica: ≈ 5%
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
4Perché non parlo di rinnovabili:Previsioni IEA per il futuro (scenario “di riferimento”)
Differenze rispetto all’Italia: > carbone presenza nucleare
< gas
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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”)
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Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Dal sito STOGIT6
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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
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Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
terzo mercoledì del mese di dicembre (TERNA)esempio di uso smart dell’accumulo idro 8
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
CAES:un possibile concorrente ai sistemi di pompaggio 9
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L’elettricità e il calore prodotto da biomassa sono pregiati, 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)
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Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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 questo punto di vista, l’utilizzo di sistemi termici e termodinamici presenta importanti vantaggi rispetto ai sistemi fotovoltaici, perché è molto più facile accumulare calore rispetto all’energia elettrica
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Accumulo termico ad alta temperatura (impianto Archimede) 12
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Perché sono oggi e soprattutto saranno in futuro così importanti il trasporto e l’accumulo dell’energia?
• Per il ruolo sempre crescente delle fonti rinnovabili non programmabili (sole e vento) (quando il loro contributo cresce percentualmente …tutto diventa più difficile)
• Per il possibile graduale passaggio verso la DG (Distributed Generation) (rinnovabili e non)
• Perché con l’avvento dei mercati elettrici competitivi, l’energia elettrica ha un valore molto variabile nel tempo, conviene accumulare l’elettricità quando vale poco e cederla quando vale molto
• Perché l’uso razionale degli accumuli può consentire importanti risparmi energetici (in particolare nella climatizzazione)
IN SINTESI:
PERCHE’ L’UNICA VERA RISPOSTA A LUNGO TERMINE ALL’AUMENTO DI CONCENTRAZIONE DI CO2 SONO I SISTEMI A EMISSIONE (QUASI) NULLA
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Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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Sottostazioni
Utenze Commerciali
Utenze Industriali
Utenze CommercialiUtenti residenziali
MOTORI
MOTORI
Fuel cellMotori
TG
VolaniBATTERIE
FUEL CELLTurbina a Gas
Sottostazioni
Utenze Commerciali
Utenze Industriali
Utenze CommercialiUtenti residenziali
MOTORI
MOTORI
Fuel cellMotori
TG
VolaniBATTERIE
FUEL CELLTurbina a Gas
Micro-tri-cogenerazione da GN (idrogeno) + fonti rinnovabili DISTRIBUITA
Un possibile scenario futuro:la generazione distribuita
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Un prototipo da 30 kWel installato nel nuovo laboratorio MCG del Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano
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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
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Le fonti rinnovabili non si trasportano (l’elettricità sì) e sono più economiche in siti lontani dall’utenza 17
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EGS = Enhanced/Engineered Geothermal Systems
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
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Sleipner A
Sleipner T
Utsir aFor mation
Heimdal Formation
Sleipner ØstProduction and Injection Wells
CO 2
CO 2 Injection Well1000m
2000m
2500m
0
500m
1500m
1000m
0 500m
1500m
Soltanto l’acquifero salino Utsira, sotto al Mare del Nord può ospitare 600 miliardi di tonn. CO2: tutte le emissioni del Nord Europa di 300 anni di produzione di energia elettrica (da IEA, www.ieagreen.org.uk)
CCS: Gli accumuli futuri di più grande capacità?
Grazie dell’attenzione e buon lavoro
Ennio Macchi – ATI/ANIMP 2010
Le otto domande. nel 2020, in Italia, vedremo:
1. …. cantieri operativi nella realizzazione di centrali elettronucleari? 2. …. moderne centrali a carbone “pulito” (oltre a Torvaldaliga ) e
carbone “sostenibile” (con CCS)?3. …. una significativa quota di energia elettrica importata da impianti
solari termodinamici nei deserti africani?4. …..qualche (quale?) tecnologia da fonte rinnovabile raggiungere la
competitività economica e non richiedere quindi incentivi?5. … il rendimento medio annuo delle centrali a ciclo combinato
raggiungere il 60%?6. …..un’applicazione diffusa delle celle a combustibile?7. ….centinaia di migliaia di microcogeneratori operativi nelle cucine
italiane?8. …..un impatto significativo sul settore elettrico delle nuove
tecnologie per la “mobilità sostenibile “?
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