uso efficiente dellenergia e rinnovabili per un ecosistema metropolitano locale sostenibile riccardo...
TRANSCRIPT
Uso efficiente dell’Energia e Rinnovabili per un ecosistema metropolitano locale
sostenibile
Riccardo Basosi* e Giuseppe Grazzini°
*Centro Studi Sistemi Complessi-Università di Siena
°Dipartimento di Energetica-Università di Firenze
Firenze – 27 Febbraio 2010
IL PROBLEMA ENERGETICO-AMBIENTALE
Fonte: Luca Lombroso - Convegno CasaKyoto®
Non esiste una energia pulita (l’unica energia pulita è quella che non si usa, cioè risparmiata)
L’energia sulla terra deriva o è derivata prevalentemente dal sole
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1930 1970 2010 2050 2090
Mtoe
Year
Nuclear Energy
Coal
Gas
Oil
Data source: Oil, Gas, Colin Campbell/ASPO 2005Coal-, Nuclear Scenario, LBST 2005
2005
Modified original from Massimo IppolitoJanuary 2007
?
Previsione disponibilità energia primaria mondiale (non rinn.)
Energy economistLynch, M.C. No visible peak
Major oil companyShell2025 or later
Energy consultantsCERAAfter 2020
DOE analysis/infoEIA nominal case 2016
Oil company geologistLaherrere, J. 2010-2020
NGOWorld Energy Council World After 2010
Oil company geologistCampbell, C.J.Around 2010
Vice Provost, Cal TechGoodstein, D.Before 2010
Oil company geologistDeffeyes, K.S.Before 2005
Petroleum journal Editor Skrebowski, C. After 2007
Investment bankerSimmons, M.R.2007-2009
Iranian Oil ExecutiveBakhitari, A.M.S.2006-2007
BackgroundSorgente della proiezioneData del picco
Energy economistLynch, M.C. No visible peak
Major oil companyShell2025 or later
Energy consultantsCERAAfter 2020
DOE analysis/infoEIA nominal case 2016
Oil company geologistLaherrere, J. 2010-2020
NGOWorld Energy Council World After 2010
Oil company geologistCampbell, C.J.Around 2010
Vice Provost, Cal TechGoodstein, D.Before 2010
Oil company geologistDeffeyes, K.S.Before 2005
Petroleum journal Editor Skrebowski, C. After 2007
Investment bankerSimmons, M.R.2007-2009
Iranian Oil ExecutiveBakhitari, A.M.S.2006-2007
BackgroundSorgente della proiezioneData del picco
Accordo e disaccordo sul picco di produzione energia fossile
RISERVE ACCERTATE (MILIARDI TEP)
CONSUMO ATTUALE (MILIARDI TEP)
DURATA RISERVE (ANNI)*
PETROLIO 135 3.242
GAS NATURALE 120 1.8 67
CARBONE540 2.3
235
URANIO 28 0.6 40
LE RISERVE ENERGETICHE DI NATURA FOSSILE O
FISSILE
0102030405060708090
100110120130140150160170180190200
1955 1965 1975 1985 1995 2005
Mte
p -
%
Totale fonti energetiche
Consumi
Elettricità
%Elet./Consumi
Consumi di energia primaria, consumi finali ed energia elettrica in Italia
Consumi finali pro-capite
90
100
110
120
130
140
150
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004
GJ
/ab
ita
nte
Italia
Toscana
Comb. Solidi5%
Petroliferi41%
Gas nat.34%
Rinnovabili1%
E. Elettrica19%
Consumi finali per fonti Toscana
BILANCIO ENERGETICO ITALIANO 2008 (AL NETTO DEI BUNKERAGGI)
Calore a bassa T, 25%
Calore a media T, 6%
Calore ad alta T, 20%
Energia Elettrica (usi obbligati, 19%)
Combustibili, 34 %
Residenziale, 34%
Commercio, 4%
Industria, 30%
Agricoltura, 2%
Trasporti, 30 %
Distribuzione Domanda/Offerta dell’Energia in funzione della qualità degli Usi Finali
L’elettricità è associata convenzionalmente a T > 1000 C°
P
P
Petrolio Carbone Gas
Centrali termoelettriche
Usi finali
Domanda di energia primaria (100% T)
Energia elettrica prodotta (40% T)
Energia persa in centrale (60% T)
Energia elettrica persa negli usi (50%, 20%T))
Energia utilizzata
(50%, 20%T)
LE PERDITE ENERGETICHE DEL SISTEMA ELETTRICO ITALIANO
Georeferenziazione del fabbisogno termico
LA DIFFUSIONE DEGLI SCALDABAGNO
Elettrico 7.000.000 Gas 3.000.000
Gas Centralizzato 1.500.000
Solare Termico 50.000-100.000
EVOLUZIONE DEI CONSUMI SPECIFICI ELETTRODOMESTICI
EVOLUZIONE DEI CONSUMI SPECIFICI PER RISCALDAMENTO DOMESTICO
Dalla classe G alla classe A in 10 mosse
Le 10 mosse sono:
1. Diagnosi dell’edificio e monitoraggio strumentale2. Isolamento termico delle pareti e della copertura3. Isolamento del pavimento e degli impianti termoidraulici4. Isolamento delle finestre5. Isolamento dei vetri6. La ventilazione meccanica controllata7. Solare termico8. Pompa di calore e geotermia9. Fotovoltaico10.Domotica
Dalla classe G alla classe A in 10 mosse
Risultato:Una casa certificata, calda e silenziosa.
Firenze 2004Agricoltura.
0.03%
Domestico. 31.59%
Terziario. 17.30%Industria.
4.94%
Trasporti . 46.14%
Consumi finali per settori, Firenze 2004
Previsioni di richiesta nel PIER
0.0
500.0
1 000.0
1 500.0
2 000.0
2 500.0
3 000.0
3 500.0
4 000.0
4 500.0
5 000.0
1995 2000 2005 2010 2015 2020
kte
p
Solidi
Liquidi
Gassosi
Parametri significativi, Provincia di Firenzee Regione Toscana
Tabella 1.1 Parametri significativi Provincia di Firenze e Regione Toscana al 2007
Provincia Regione Quota % media della Provincia su totale
regionale
Quota % della Provincia su totale
regionale
Superficie [kmq] 3 514 22 992 15.28% Popolazione residente 970 414 363 8211 26.67%
PIL [in milioni di euro] 29 819 85 409 34.91%
Consumi di energia elettrica [in milioni di kWh]
4 461 20 897 21.35%
Vendita carburanti [kilo in tonnellate] 269.922 1 002 26.94%
Emissioni di CO2 [milioni di t/ anno] 8.3 36 23.06%
~25.00%
AREA DI STUDIO RETICOLO IDROGRAFICO SEMPLIFICATO
PEAP Firenze Energia Idroelettrica
RISULTATI
IL POTENZIALE LORDO INSTALLABILE NEI BACINI DELLA PROVINCIA DI FIRENZE È DI CIRCA 43.6 MW, CORRISPONDENTE AD UNA CAPACITÀ DI PRODUZIONE LORDA PARI A CIRCA 83.7 GWh ANNUI.
PER COMPLETARE L’ANALISI DELLA POTENZIALITÀ IDROENERGETICA DELLA PROVINCIA DI FIRENZE, OCCORRE TENERE CONTO DELLA CAPACITÀ PRODUTTIVA DELL’ASTA DELL’ARNO NEL TRATTO FIORENTINO. A TALE SCOPO SI FA RIFERIMENTO AL PIANO ENERGETICO AMBIENTALE COMUNALE DI FIRENZE (PEAC) CHE, CON UNA METODOLOGIA DI LAVORO DIFFERENTE DA QUELLA ADOTTATA NEL PRESENTE STUDIO, HA VALUTATO UN POTENZIALE IDROENERGETICO LORDO INSTALLABILE DI CIRCA 3.5 MW, PER UNA PRODUZIONE IDROENERGETICA POTENZIALE LORDA ANNUA PARI A CIRCA 20.2 GWh.
Elsa
Sieve
Pesa
Greve
Egola
Orme
Marina
Sieci
Resco
Mugnone
Vingone
Fosso Reale
Marnia
Cesto di Lucolena
Chiesimone
Vicano di S.Ellero
Marinella
Vicano di Pelago
Fosso delle Lame
Santerno
Lamone
Senio
< 500500 - 10001001 - 50005001 - 9999> 10000
PRODUZIONE IDROELETTRICA POTENZIALE [MWh/anno]
PEAP Firenze Energia Idroelettrica
Individuazione e georeferenziazione delle aree a “vocazione eolica”
Tematismi georeferenziati utilizzati
- Aree inopportune allo sviluppo di siti eolici (linee guida regione toscana)
- Aree protette nazionali e regionali, sir, sic, zps
- Uso del suolo e pendenze
- Carte tecniche regionali ed ortofoto
- Viabilità
- Reti di trasporto dell’energia elettrica
Vincoli utilizzati per la definizione delle aree:
- Zone con eccessiva pendenza
- Zone con copertura ad alto fusto
- Zone con eccessiva distanza dalle strade
- Zone con eccessiva distanza da elettrodotti at e mt
- Zone vicine ad agglomerati urbani o case isolate
Valutazione delle Potenzialità della Risorsa Eolica nel territorio della Provincia di Firenze
Dati anemologici utilizzati
- ZONE CON VELOCITÀ MEDIE ANNUE DEL VENTO >5 m/s A 77 m S.L.S. RICOSTRUITE DAL la.M.M.A. (Laboratorio meteorologico e di modellistica ambientale della regione toscana) sulla base delle stime ottenute attraverso i modelli rams-calmet
PEAP Firenze Energia Eolica
29 aree con potenziale da
430 a 536 MW
FIRENZUOLA
MARRADI
VICCHIO
FIRENZE
REGGELLO
VINCI
GREVE IN CHIANTI
MONTAIONE
LONDA
EMPOLI
PONTASSIEVE
VAGLIA
MONTESPERTOLI
CERTALDO
SCARPERIA
SAN GODENZO
PELAGO
BORGO SAN LORENZO
CALENZANO
RUFINA
DICOMANO
FUCECCHIO
SCANDICCI
BARBERINO DI MUGELLO
FIESOLE
GAMBASSI TERME
BAGNO A RIPOLI
PALAZZUOLO SUL SENIO
IMPRUNETA
FIGLINE VALDARNO
SAN CASCIANO IN VAL DI PESA
CASTELFIORENTINO
CERRETO GUIDI
SIGNA
BARBERINO VAL D'ELSA
LASTRA A SIGNA RIGNANO SULL'ARNO
SESTO FIORENTINO
TAVARNELLE VAL DI PESA
SAN PIERO A SIEVE
CAMPI BISENZIO
INCISA IN VAL D'ARNO
MONTELUPO FIORENTINO
Legenda
E > 1000
750 < E < 1000
500 < E < 750
250 < E < 500
E < 250
PRODUZIONE SOLARE FOTOVOLTAICA TEORICA NETTA [Mwh/anno] NELLO SCENARIO 2
LE VALUTAZIONI INDICANO UNA POTENZIALITÀ DI INSTALLAZIONE DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI, NEI DUE SCENARI, RISPETTIVAMENTE DI 214.2 MW (77.1 MW SU EDIFICI CIVILI E 137.1 MW SU EDIFICI INDUSTRIALI) E DI 21.4 MW (7.7 MW SU EDIFICI CIVILI E 13.7 MW SU EDIFICI INDUSTRIALI), PER UNA PRODUCIBILITÀ POTENZIALE ALL’ANNO RISPETTIVAMENTE DI CIRCA 250 GWh E 25 GWh.
PEAP Firenze Energia Solare
PRODUZIONE SOLARE TERMICA TEORICA NETTA [Mwh/anno] NELLO
SCENARIO 2
LE VALUTAZIONI INDICANO UNA POTENZIALITÀ DI INSTALLAZIONE DI IMPIANTI SOLARI TERMICI, NEI DUE SCENARI, DI 286.6 MW (180.0 MW SU EDIFICI CIVILI E 106.6 MW SU EDIFICI INDUSTRIALI) E DI CIRCA 28.6 MW (18.0 MW SU EDIFICI CIVILI E 10.6 MW SU EDIFICI INDUSTRIALI) PER UNA PRODUCIBILITÀ POTENZIALE ALL’ANNO RISPETTIVAMENTE DI 335.3 GWh E DI 33,5 GWh.
FIRENZUOLA
MARRADI
VICCHIO
FIRENZE
REGGELLO
VINCI
GREVE IN CHIANTI
MONTAIONE
LONDA
EMPOLI
PONTASSIEVE
VAGLIA
MONTESPERTOLI
CERTALDO
SCARPERIA
SAN GODENZO
PELAGO
BORGO SAN LORENZO
CALENZANO
RUFINA
DICOMANO
FUCECCHIO
SCANDICCI
BARBERINO DI MUGELLO
FIESOLE
GAMBASSI TERME
BAGNO A RIPOLI
PALAZZUOLO SUL SENIO
IMPRUNETA
FIGLINE VALDARNO
SAN CASCIANO IN VAL DI PESA
CASTELFIORENTINO
CERRETO GUIDI
SIGNA
BARBERINO VAL D'ELSA
LASTRA A SIGNA RIGNANO SULL'ARNO
SESTO FIORENTINO
TAVARNELLE VAL DI PESA
SAN PIERO A SIEVE
CAMPI BISENZIO
INCISA IN VAL D'ARNO
MONTELUPO FIORENTINO
Legenda
E > 1000
750 < E < 1000
500 < E < 750
250 < E < 500
E < 250
PEAP Firenze Energia Solare
(termica)
Potenze installabili da Biomasse Forestali e coltivazioni arboree in Provincia di Firenze, e nelle Comunità Montane
Tabella 3.9 Potenze termiche ed elettriche installabile nei diversi contesti provinciali
Bacino
Potenza elettrica minima[MWe]
Potenza termicaminima[MWt]
Potenza elettrica con ipotesi SRF
[MWe]
Potenza termica con SFR[MWt]
Provincia Firenze 11.5 19.2 17.9 29.8
CM Mugello 3.9 6.4 6.0 10.0
CM Montagna Fiorentina 2.3 3.9 3.6 6.0
Area Chianti 3.1 5.2 4.9 8.1
Potenzialità delle Rinnovabili in Provincia di Fi
Potenza installata, installabile eintervalli di potenzialità per le FER
ATTUALE INSTALLATO PROVINCIA FI
OBIETTIVI PIER
REGIONALI
OBIETTIVI PIER SU PROVINCIA FI
(quota 25%)
SCOSTAMENTO PROVINCIA FI
RISPETTO OBIETTIVI PIER
(quota 25%)Potenza installata per Energia elettrica da eolico (Mwe) 0,00 301,800 75,45 75,45 450 536Potenza installata per Energia elettrica da idroelettrico (Mwe)
14,90 417,900 104,48 89,58 47,1 47,1Potenza installata per Energia elettrica da fotovoltaico (Mwe)
1,45 151,3 37,83 36,38 21,4 214Potenza installata per Energia elettrica da biomasse e biogas (Mwe) 0,00 171,800 42,95 42,95 11,80 18,00Potenza installata per Energia elettrica da geotermia (Mwe)
0,00 911,000 227,75 227,75 0 0,00
totali 16,35 1042,80 260,70 244,35 530,30 815,10
POTENZIALITà PREVISTE DA PEAP FI (VALORE MINIMO E
VALORE MAX)
LINEE GUIDA di un possibile PIANO ENERGETICO nel settore TRASPORTI
Orientamento su 7 obiettivi strategiciOrientamento su 7 obiettivi strategici
ridurre l'intensità di energia a pari condizioni di mobilità ridurre l'intensità di trasporto a pari condizioni di crescita economica ridurre la crescita della domanda di trasporto sostituire la mobilità con l'accessibilità sostituire l'offerta di trasporto ecovora (vorace di ambiente ed energia)
con quella più eco-compatibile combinare i processi di dematerializzazione (dell'economia e del
trasporto) e la carrying capacity (sostenibilità) dell'ambiente incorporare la dimensione ambientale nelle politiche di trasporto
locali e regionali
Trasporti Firenze 2003
merci. 32.0%
treni. 0.2%
auto privata. 52.3%
moto. 6.7%
collettivo. 4.4%
aereo. 4.5%
Distribuzione dei consumi energetici tra i vari vettori; Firenze 2003
Veicoli di trasporto a Firenze• Il rapporto veicoli/popolazione nella Provincia di Firenze è di circa 0.76 veicoli per
abitante. I veicoli immatricolati nella Provincia sono così ripartiti:• Automobili: 615 177• Ciclomotori: 64 150 e Motocicli: 82 118• Autobus: 1 741, di cui circa 1 300 sono utilizzati per il trasporto pubblico urbano ed
extraurbano nell’aera metropolitana di Firenze.• Veicoli merci: 70 043
Il traffico stradale annuale nell’area fiorentina è costituito da due macro-categorie: a) il traffico intra-comunale, causato da tutti gli spostamenti che hanno origine e destinazione all’interno dei territori comunali, e b) il traffico inter-comunale, dovuto invece agli spostamenti, sia in entrata ed in uscita, tra le aeree esterne ai confini dei vari comuni. Chiaramente il traffico inter-comunale di maggiore entità è costituito dagli spostamenti da e per la città di Firenze. A loro volta queste due macrocategorie possono essere divise in spostamenti sistematici ed in spostamenti erratici.
Auto private e Fattore di Occupazione
• il fattore di occupazione (LF) delle auto a Firenze è limitato a 1,3 persona per veicolo, contro l’ 1,4 che rappresenta invece il dato medio nazionale per il traffico urbano.
• Questa situazione non fa altro che aumentare il già alto impatto ambientale delle automobili.
Un semplice esempio può rendere più lampante questa considerazione.• Attualmente lo spostamento di 12 persone nella Provincia di Firenze,
richiede l’utilizzo di 9 automobili, con un consumo chilometrico per persona trasportata di circa 2,29 MJ (vedi tabella Energia Locale). Se l’LF venisse portato a 2, questo comporterebbe una riduzione del 47% dell’energia necessaria per la movimentazione delle persone con una riduzione del 47% delle quantità di emissioni prodotte.
Mobilità e Informazione
Una risposta univoca alla attuale motivazione che spinge la richiesta di mobilità non c'è. Tuttavia molti spostamenti sono di tipo sistematico e dovuti ad esigenze di lavoro e per ottemperare a pratiche burocratiche che potrebbero essere drasticamente ridotte attraverso un uso spinto delle reti telematiche, tramite il telelavoro e la certificazione delle trasmissioni per via elettronica. Ciò avrebbe anche una ricaduta economica spingendo lo sviluppo di aziende legate alla loro realizzazione, manutenzione e gestione.
Sviluppo delle reti infrastrutturali della piana e della loro interconnessione
•Favorire in ogni modo l’uso della bicicletta potenziando la rete di piste ciclabili •Realizzazione di linee tramviarie intercomunali e integrazione con le linee ferroviarie esistenti•Possibile sviluppo di collegamenti tra le reti con l'uso di filobus bimodali
L'abbattimento delle emissioni di sostanze inquinanti calcolabile in base alla differenza di emissioni tra un autobus nuovo ( Euro 4) a gasolio ed i nuovi tipi bimodali è superiore al 30%
Vantaggi conseguibili
• l’energia elettrica può essere generata a partire da fonti rinnovabili o in cogenerazione;
• si annullano le emissioni inquinanti in loco; • riduzione dei costi di manutenzione rispetto al motore diesel
convenzionale.
• si rende possibile il recupero energetico in frenata e in discesa;• il consumo energetico specifico, secondo dati del Comune di Milano e di ENEA, è uguale per
il filobus e per il tram;• le emissioni e i consumi energetici evitati sono quindi uguali a quelli del tram;• i filobus sono i mezzi di trasporto collettivo più silenziosi in assoluto.• nelle realizzazioni bimodali (oggi predominanti) si può evitare la linea aerea di captazione
elettrica nelle zone di alto pregio architettonico;• i filobus ha inoltre una maggior libertà di spostamento in tutte quelle situazioni (sorpassi,
lavori in corso etc.) in cui l’alimentazione soltanto dalla linea bloccherebbe il mezzo. Si hanno le prestazioni in salita e in frenata dei mezzi su gomma (rampe più corte nei sottoattraversamenti – minore necessità di confinare la linea rispetto ai pedoni)
Grado di avanzamento nello sviluppo
di azioni di sostenibilità energetica