COMUNE DI SERRAVALLE SESIA PROVINCIA DI VERCELLI LABORATORIO TERRITORIALE Centro di Educazione Ambientale della Provincia di Vercelli

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1 COMUNE DI SERRAVALLE SESIA PROVINCIA DI VERCELLI LABORATORIO TERRITORIALE Assessorato all Ambiente Centro di Educazione Ambientale della Provincia di Vercelli E' espressione del linguaggio corrente parlare di "consumo energetico in realtà non si consuma mai dell energia energia ma si consumano solo combustibili che sono per l 80% dei fabbisogni fossili, cioè : petrolio, carbone, gas 1

2 Come affrancarsi, in nome dell ambiente, dalla dipendenza dalle fonti di energia fossili che coprono più dell 80% del fabbisogno, considerando l attuale inadeguatezza delle fonti alternative? Procurare le risorse per ottenere energia costa però in termini energetici sempre più. 2

3 Il continuo incremento di richiesta d energia sta mettendo in riserva..le risorse e il ricorso sempre maggiore all uso delle fonti fossili sta compromettendo l ecosistema. 3

4 Questi sono i termini del problema! Che fare? E inderogabile : ridurre la crescita dei consumi migliorare l efficienza energetica migliorare l uso delle fonti fossili ricorrere a fonti rinnovabili 4

5 L utilizzo della Fonte Solare è una delle alternative più importanti e imparare ad usarlo è la sfida del secolo. Gli impianti solari si differenziano in funzione dell esigenza e del loro utilizzo : Per avere energia elettrica si utilizza un sistema foto-voltaico che trasforma l energia solare in elettricità. Per avere calore si utilizza un sistema solare termico che trasforma l energia solare in calore. 5

6 Entrambi i sistemi utilizzano captatori simili per aspetto, ma completamente differenti per costituzione e funzionamento. Affiancando i sistemi e ottimizzando i consumi è possibile un risparmio energetico complessivo anche del 70%. Impianto Solare Termico 6

7 Gli impianto solari termici si suddividono in solare per medio-basse T (40 50 C) con collettori vetrati piani solare per medio-alte T (50 90 C)con collettori a tubo di vetro sottovuoto solare termodinamici per T >>100 C con collettori a focalizzazione L 80% del mercato del solare termico è rappresentato da Germania, Grecia e Austria. Metri quadri di pannelli installati : in Germania ha in Italia Sono termici il 92% di tutti gli usi energetici domestici il 54 % dei consumi totali che vengono soddisfatti da fonti di energia non rinnovabile (gasolio e metano). 7

8 Si calcola che ~ 35% dell energia termica totale utilizzata nel nostro paese ha una T << 100 C quindi facilmente ottenibile dall utilizzo di sistemi solari passivi del primo e secondo tipo. Un sistema solare passivo per la produzione di acqua calda con T=40 50 C utilizza generalmente collettori solari piani. 8

9 La componente captante del collettore solare piano è costituita da tubi saldati ad una piastra assorbente metallica successivamente annerita con vernici o trattamenti galvanici. La protezione dagli agenti atmosferici è garantita da un involucro metallico o plastico. La protezione dalle basse temperature è il contenimento delle perdite termiche sono garantite dalla coibentazione. Una copertura frontale, con uno o più vetri, fornisce l effetto serra. 9

10 Sezione trasversale di un collettore solare Funzionamento del collettore solare termico 10

11 Naturale Forzato Esempio d integrazione con il solare termico 11

12 Il rendimento di un impianto solare termico è il rapporto tra quanto si riesce ad accumulare e quanto arriva dal Sole. Questo è mediamente del 60% uno dei migliori rendimenti tecnologici Un collettore termico vetrato ha un energy pay-back time di ~ 4 anni. Diventano ~ 6 anni nel caso di tubi solari sottovuoto. Un impianto d integrazione ha un costo economico che dipende da molti fattori e dal fatto che il prodotto energetico non è mercificabile come nel caso del fotovoltaico. Ai costi attuali del CH 4 un impianto solare di media qualità che integri la produzione di acqua calda sanitaria si ammortizza in ~ 6-7 anni. Tale valore può scendere a meno di 6 anni nel caso si possa integrare anche il riscaldamento (impianto a pavimento a bassa T). Esempio didattico Località Torino - Famiglia di 4 persone Fabb. giornaliero medio di acqua 200 l/g con T =35 C Energia termica media necessaria E = F T = = 7500 kcal/giorno Dati meteo A Insolazione media annuale 650 W/m² pari a 560 kcal/m² (1000Wh = 860 kcal) h ore di sole medio giornaliero Rendimento medio d impianto60% K Coeff. della località e latitudine varia da 1,1 a 1,2. Energia solare utilizzata A u = A h K = 560 * 6 * 1,15* 0, kcal/m² giorno Superficie necessaria per il fabbisogno E/A u = 7500/2300 3,3 m² 4 m² 12

13 La combustione di 1 m 3 di CH 4 genera ~ 9000 kcal di energia e produce ~ 2 kg di CO 2. Il rendimento termico di una caldaia domestica a CH 4 è ~ 90% Questi dati utilizzati nell esempio precedente indicano che giornalmente occorrono : 7500/(9000*0,9) ~ 0,92 m 3 di CH 4 e si producono ~ 1,8 kg CO 2 13

14 Ipotizzando che i gg. di insolazione in un anno siano mediamente il 60% si ha (365*0,6 = 219gg 9000*0,9= 8100 ): Fabbisogno metano 7500*365gg = kcal /8100 = 330 m 3 di CH kg di CO 2 Produzione solare 7500*219gg = kcal /8100 equivalenti ca. 200 m 3 di CH 4 Copertura fabbisogno 200/330 ~ 60% L utilizzo dell integrazione solare riduce il consumo di CH 4 e la produzione di CO 2 annuale a 130 m 3 di CH kg di CO 2 risparmio economico di ~ 500 /anno. In un area con 1 milione di abitanti si può ipotizzare che vi sia 1 caldaia ogni 3 abitanti, cioè caldaie che, in base all esempio precedente, utilizzano in un anno 330* = di m 3 CH T di CO 2 che con l integrazione solare si ridurrebbe a 130 * = di m 3 CH T di CO 2 14

15 L utilizzo di uno scaladabagno elettrico, qualunque sia la fonte generatrice, ha una rendimento complessivo (dalla risorsa principale all utilizzo) di ~ 20%. Nel caso di produzione dell elettricità da fonte fossile 1 kwh di energia elettrica genera mediamente ~ 0,6 kg CO 2. Se ne conclude che : - un diffuso impiego del solare termico contribuirebbe in modo significativo a ridurre le emissioni di CO 2 rendendo così meno vincolanti le industrie che impiegano energia di potenza - incrementerebbe l occupazione in un settore tecnologico non eccessivamente sofisticato -contribuirebbe a raggiungere quanto stabilito con il Protocollo di Kyoto. (il 6.5% al 2012 rispetto all anno di riferimento 1990). 15

16 Lo sviluppo integrativo con la tecnologia del sole presenta però un problema operativo di una certa importanza poiché buona parte dei manti di copertura delle case sono vecchi 16

17 Al fine di ridurre i costi aggiuntivi per l adeguamento delle strutture occorrerà trovare soluzioni differenti per realtà differenti. Di seguito verrà presentata una proposta in fase di studio presso il Politecnico di Torino che tenta di venir incontro a tale esigenza 17

18 Nuova tecnologia per il solare termico Le caratteristiche Poter essere utilizzata in qualsiasi contesto architettonico con tetto vecchio o nuovo e su manti di copertura di antichi edifici Adattarsi alle conche tra le tegole riducendo l impatto visivo e lasciando inalterato il funzionamento Non richiedere costi aggiuntivi generati da modifiche architettoniche e strutturali anche in realtà limite 18

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20 Impatto visivo ALLOCAZIONE DEI TUBI TRA COPPI 20

21 Essere maneggevole e leggera e non richiedere particolari tecniche di ancoraggio Avere bassi costi di installazione Non richiedere manutenzione particolari Non subire l'effetto vela a cui sono soggetti i collettori piani in presenza di forte vento Permettere una distribuzione dei corpi captanti sul tetto a necessità. Permettere una buona flessibilità della potenza installata Lavorare a basse temperature e con basse perdite grazie allo sfruttamento del microclima generato da riscaldamento del tetto 21

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24 TUBO SOLARE Altre caratteristiche tecniche/economiche sono: Utilizzare come mezzo captante una sostanza di riciclo a costo zero Avere un basso costo di fabbricazione Avere un basso energy pay-back time Non utilizzare fluidi glicolati Essere adatto per qualsiasi circuito, naturale o forzato. 24

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