Intervento di Fabio Maria Montagnino al workshop regionale STS-Med dal titolo"I sistemi a concentrazione solare poligenerativi - una risposta integrata al fabbisogno energetico delle comunità mediterranee" - Palermo 6 Novembre 2013
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Sts-Med Regional Meeting - Montagnino
1. STS-Med
Small scale thermal solar district units
for Mediterranean communities
PROJECT OVERVIEW
Fabio Maria Montagnino
Project coordinator
regional meeting_palermo_06_10_2013
2. concept
Il progetto STS-Med ha I suoi riferimenti nei documenti strategici di politica
energetica dell’area mediterranea che individuano nell’energia solare la
risorsa di riferimento per un futuro decarbonizzato.
La principale sfida per
l’adozione diffusa e di larga
scala delle tecnologie solari
poligenerative è costituita
dalla loro integrazione e
dall’opportuno adattamento
alle condizioni specifiche sia
ambientali che urbanistiche e
sociali delle regioni
solar GNI in the mediterranean regions, source: www.solargis.info
rivierasche, con lo sviluppo
di dimostratori accompagnati da linee guida e trasferimento di know-how a
decisori, investitori, tecnici e installatori.
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3. approccio sociale
energy living labs: sistemi energetici sviluppati da una
comunità di tecnici e utilizzatori
L’approccio dei living lab è stato introdotto con successo nel campo
dell’innovazione nel settore ICT. L’idea di base è quella di coinvolgere gli
utilizzatori sin dalla fase di progettazione delle nuove soluzioni, in modo
da garantire che la tecnologia risponderà a bisogni ben precisi della
comunità di riferimento.
Questa metodologia sta già supportando lo sviluppo di sistemi intelligenti
di gestione dell’energia nell’ambito dell’implementazione del concetto di
smart city e può ulteriormente essere sviluppata nel campo energetico.
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4. approccio tecnologico
Sul piano tecnologico si tratta di trovare una via per il downscaling di tecnologie
applicate nei grandi impianto alla scala dei piccoli distretti energetici,
ottenendo flessibilità, basso impatto, riduzione del consumo di suolo.
Impianto CSP da decine di MW
Impianto solare di riscaldamento per un distretto urbano.
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5. verso i sistemi solari multipurpose
Sono, infatti, disponibili
tecnologie appropriate –
seppure a differenti stadi di
maturità – per la conversione
della radiazione solare in
differenti prodotti energetici
in grado di coprire i fabbisogni
specifici delle communità su
scala locale (produzione di
elettricità, riscaldamento,
condizionamento, produzione
di freddo, purificazione
dell’acqua, fornitura di
calore/freddo di processo,
persino la produzione di
carburanti).
modalità di produzione di freddo da radiazione solare (henning 2007)
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6. obiettivo generale del progetto
Promuovere ed implementare tecnologie innovative e trasferire know-how
nel campo dell’energia solare, coinvolgendo il settore privato ed in
particolare le PMI, con particolare riferimento alle soluzioni implementabili
in edifici pubblici attraverso procedure pubbliche di acquisto.
campo solare a concentrazione di tipo PT (ENEA Casaccia) e
collettore LFR (Tunisia).
LFR collector
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7. obiettivi specifici di progetto
facilitare l’adozione di sistemi solari integrati a
concentrazione nelle regioni del bacino
Mediterraneo, attraverso la definizione di un
toolbox flessibile di soluzioni CS che ne
dimostrino la validità in edifici di utilizzo pubblico.
mostrare l’efficacia di tecnologie prodotte in
attività di ricerca attraverso la loro applicazione in
unità dimostrative.
creare nuove opportunità commerciali e
industriali migliorando le competenze di tecnici
e professionisti e sostenendo la massa a punto di
filiere produttive nel settore solare da parte di
PMI operanti nelle regioni coinvolte..
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8. risultati attesi
ottimizzazione dell’approccio nei diversi
contesti climatici e applicativi.
maggiore consapevolezza da parte dei
gruppi target (decisori, professionisti,
imprese, cittadini).
supporto nella messa a punto di
incentivi specifici.
consolidamento delle reti di
collaborazione in campo solare a livello
Mediterraneo.
sviluppo di una prospettiva industriale
e occupazionale.
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9. i partner
Consorzio ARCA
ENEA
Cyprus Chamber of Commerce &Industry
ITALY
ITALY
CYPRUS
Sicily
Lazio
The Cyprus Institute
CYPRUS
Al Balqa Applied University
JORDAN
Irbid
Millenium Energy Industries
JORDAN
Amman
Academy for Scientific Research and Technology
EGYPT
Al-Ismailiyah
Elsewedy Electric
Institute of Accelerating Systems and Applications
CEEI Provence
EGYPT
GREECE
FRANCE
Al-Ismailiyah
Attiki
Provence-Alpes-Côte-d’Azur
New and Renewable Energy Authority
EGYPT
Ministry of Energy & Mineral Resources
Sicilian Region, Department of Productive Activities
CEA - Alternative Energies Atomic Energy Commission
JORDAN
ITALY
FRANCE
Sicily
Provence-Alpes-Côte-d’Azur
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11. attività
WP1
WP2
WP3
Gestione e coordinamento del progetto.
Comunicazione e diffusione dei risultati.
Capitalizzazione e sfruttamento dei risultati.
WP4
Scenari di mercato per il sistemi solari poligenerativi a
concentrazione nell’area mediterranea.
Tecnologie, integrazione e progettazione del toolbox di
applicazioni solari a concentrazione.
Messa a punto di componenti di piccola scala e integrazione in
unità dimostrative.
Trasferimento di know-how e formazione di progettisti, installatori
e tecnici.
WP5
WP6
WP7
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12. indicatori
400kW di incremento nell’utilizzo di energia solare in modalità
poligenerativa (riscaldamento, raffreddamento, illuminazione , elettricità,…)
attraverso la realizzazione di 4 impianti demostrativi in 4 Paesi (Italia, Cipro,
Egitto, Giordania), in edifici pubblici.
20 comunità locali coinvolte.
200 gestori di edifici pubblici e 20.000 utenti finali posti a contatto con le
soluzioni solari poligenerative.
30 autorità publiche coinvolte nel processo di miglioramento delle politiche.
1.000 professionisti formati in attività di sviluppate presso le unità
dimostrative.
60 investitori, 30 cluster/distretti e 600 PMI coinvolti nello sviluppo del
contesto imprenditoriale; 40 PMI selezionate per far parte delle filiere
generate dalla costruzione degli impianti pilota.
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13. il logo
Il logo del progetto rappresenta la molteplicità delle possibili applicazioni
dell’energia solare e la collaborazione tra i partner e gli stakeholder. E’ stato
ispirato dal pavimento della Cattedrale di Monreale, costruita durante la
dominazione normanna da artisti islamici, che rappresenta un simbolo della
comune cultura mediterranea.
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14. gli strumenti di comunicazione
Leaflet
Poster
Flyer
Banner
Newsletter
2nd project meeting Nicosia, Cyprus
24‐25 October 2013
15. stampa, web&social media
STS website
STS twitter account
@STSMed
stsmed2013
2nd project meeting Nicosia, Cyprus
24‐25 October 2013
17. esempio: generazione di potenza
Small/micro steam turbines
ORC systems
CPV&PV systems
Brayton minitower
Stirling Engines
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18. lo sviluppo del CS toolbox
1)
collettori solari
2)
fluidi di scambio
3)
storage termico (TES)
4)
generatore di potenza
5)
trattamento acque
6)
heating&cooling
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19. scenario di riferimento per il toolbox
I livelli di radiazione sono quelli tipici dell’area mediterranea.
La potenza termica nominale dell’impianto è compresa tra 10 e 1.000 kW (100
kW circa per ciascuno degli impianti pilota).
Gli impianti devono fornire servizi energetici (elettricità, caldo, freddo, e
trattamento delle acque) a edifici pubblici (scuole, ospedali, edifici sportivi, …):
gli audit mostrano che l’elemento chiave dei consumi di questi edifici in area
mediterranea è oggi identificabile nei sistemi di raffreddamento e
raffreddamento/riscaldamento.
Bisogna identificare il miglior compromesso tra costi di investimento, fecilità di
gestione, compattezza, affidabilità e flessibilità.
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20. quale configurazione scegliere?
Una volta individuati gli
intervalli operativi delle
configurazioni integrate
possibili (T1, T2, T3, …)
sarà possibile identificare
la possibile copertura dei
carichi tipici delle
condizioni di utilizzo (C1,
C2, C3, …) ricavate dai
case studies.
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24. sito demo - Egitto
SEKEM Medical Center Building
Nord dell’Egitto, latitudine 31° and longitude 30°
Radiazione solare: 6.6 - 7 KWh/m2/giorno
Istituito nel 1997 offre servizi nell’ambito di 15 cliniche specialistiche a
oltre 35.000 pazienti annualmente.
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30. sito demo - Cipro
Sito alternativo
Nei campi da golf e nei grandi alberghi la legge impone la produzione di acqua da
dissalazione alimentata da FER.
31. sito demo - Giordania
Al-Balqa Applied University - Al-Huson University College
85 Km a nord di Amman, 13 Km dalla città di Irbid.
Sono presenti sette edifici, l’edificio demo è Al-Khawarzmi Engineering
building, costruito nel 2001, dotato di aule, laboratori e uffici.
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32. sito demo - Giordania
Area disponibile
AL-Khawarzmi Engineering building consiste di due piani di 953 m² ciascuno.
L’area disponibile sul tetto è pari a 600 m²
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33. sito demo - Giordania
Required
Target
Remark
5 Month per year
Cooling
160 KW (Thermal)
Staff offices & Labs 6 hour/day
5 day/Week
5 Month per year
Heating
Electricity
180 KW (Thermal)
9,000 - 13,500KWh/month
(Electrical)
Whole Building
Lighting
6 hour / day
5 day/Week
Winter - Summer
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34. sito demo - Giordania
4. Site Assessment & Analysis
The most suitable technology of solar collectors for this pilot project:
1.
Compound parabolic concentrator (CPC)
2.
3.
Parabolic trough collector (PTC)
Linear Fresnel reflector (LFR)
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35. sito demo - Giordania
Type
CPC
PTC
LFR
Up to 120
No
Up to 250
Yes
Up to 250
Yes
Application
DHW / Space heating /
Space Cooling /
Desalination
DHW / Space heating /
Space Cooling / Power
generation / Desalination
DHW / Space heating /
Space Cooling / Power
generation / Desalination
Heat Transfer Medium
Water / Water –Glycol
Thermal Oil
Thermal Oil
47 - 59 %
Direct , Diffuse
43 -58 %
Direct (DNI)
Cleaning , Tracking and
Wind load
36 - 46 %
Direct (DNI)
Cleaning , Tracking and
Wind load
Operating Temp. ⁰C
Tracking System
Solar-to-Thermal Efficiency
Solar Radiation type (needed)
Operation and Maintenance issues
Cleaning
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36. sito demo - Sicilia
Centro Civico - Menfi
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37. sito demo - Sicilia
Centro Civico - Menfi
22.000 mq di area
400 mq sui tetti
Roof 200sqm
AREA
DISPONIBILE
CENTRO
CIVICO
Roof 200sqm
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38. sito demo - Sicilia
Type of energy consumption
lighting
9%
Centro Civico – Menfi
Other
10%
Oltre il 60% dell’energia è utilizzata
per il
riscaldamento/raffreddamento
40% dell’energia per altri servizi
Computer
20%
Heating and
cooling
61%
35000
30000
25000
20000
Lighting
15000
Other
10000
Computer
5000
Heating and Cooling
Dicember
November
October
September
August
July
June
May
April
March
February
Jenuary
0
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39. sito demo - Sicilia
Piscina comunale – Petralia Sottana
25 Km dalla costa a circa 1.000 m di altitudine, clima montano.
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40. sito demo - Sicilia
Piscina comunale – Petralia Sottana
Public Pool
Public
Hospital
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41. sito demo - Sicilia
Piscina comunale – Petralia Sottana
Sarebbe possibile integrare una caldaia a
biomassa di nuova costruzione, già
presente, per bilanciare la produzione di
energia sia giornalmente che
stagionalmente, trasferendo l’eventuale
eccesso all’ospedale.
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43. sito demo - Sicilia
Electric energy source ARCA (2012)
Incubatore ARCA
Other 2%
Circa il 60% odell’energia è utilizzata per il
riscaldamento/raffreddamento
40% dell’energia per altri servizi
lighting
28%
Cooling 33%
Computer
11%
Heating 25%
20000
18000
Hot Water
1%
16000
14000
12000
10000
8000
Hot Water
Other
Computer
6000
Lighting
4000
Heating
2000
Cooling
0
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44. sito demo - Sicilia
Il progetto è stato integrato in una più ampia riqualificazione dell’area a cavallo tra
il parco universitario e quello cittadino.
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45. sito demo - Sicilia
Le tecnologie dovranno rispondere alla specifica domanda dei tre siti:
Ipotesi di lavoro:
• Menfi: HCPV + SHC
• Petralia: CPC ibridizzato con biomassa + ORC
• Palermo: Linear Fresnel Solar Collector + ORC
+
+
TES
chiller
2nd Project Meeting– Nicosia, Cyprus
24 -25 October 2013
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48. ancora più gas?
E' EMERGENZA ENERGIA
05/11/2013 17:16
Intervenuto a una conferenza alla Johns Hopkins University di
Washington, l'ad Eni Scaroni ha fatto il punto sulla situazione
energetica europea. Con gli Usa sempre più competitivi grazie allo
"shale gas" e un mercato Ue penalizzato da prezzi altissimi,elevato
costo del lavoro e bassa domanda, "per l'Europa è vera
emergenza",dice Scaroni Due possibilità: che anche l'Europa investa
sulo shale gas o che si rinegozi il ruolo della Russia, che già oggi
fornisce all'Europa il 25% di gas.
49. le precedenti rivoluzioni industriali le hanno fatte I combustibili
fossili…adesso è la volta del SOLE…
Expo 1878 di Parigi: produzione di un blocco di ghiaccio
da energia solare