ConfindustriaEfficienza energetica e fonti rinnovabili come fattori di

competitività per l’impresa

Modena,11 ottobre 2007

Gli usi finali dell’energia e larazionalizzazione dei consumi nell’industria

Prof. Ing. Cesare Boffa

FONTE: C.E.C. Action Plan fon Energy Efficiency: Realizing the Potential – COM(2006)545 final (ottobre 2006)

La razionalizzazione dei consumi e l'aumento di efficienza negli usi finali (U.F.) dell'energia sono risultate le azioni di gran lunga più efficaci, dagli anni '70 ad oggi, per far fronte alla “crisi energetica”.

Emissioni di CO2 evitate per tipologia di intervento secondo lo scenario alternativo IEA (valori percentuali)

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006)- Scenarios and strategies to 2050

Le previsioni al 2030 confermano che l’aumento dell’efficienza negli usi finali continuerà ad avere un ruolo dominante per la “sostenibilitàdello sviluppo”

Industrial energy use in the Baseline Scenario

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Consumi energetici industriali a seguito degli interventi di razionalizzazione

0

200

400

600

800

1000

1200

Coal Oil Gas Electricity Heat Biomass

OECD (Mtoe)

Transition economies (Mtoe)

Developing countries (Mtoe)

World (Mtoe)

Elaborazioni su fonte IEA 2006

Risparmi di energia a seguito degli interventi di razionalizzazione

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

%

Coal Oil Gas Electricity Heat Biomass

OECD (Mtoe)

Transition economies (Mtoe)

Developing countries (Mtoe)

World (Mtoe)

Elaborazioni su fonte IEA 2006

CO2 emission reduction in the Map scenario in the OECD and non OECD, 205029

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

• Tecnologie per la cogenerazione

• Motori elettrici

• Produzione e distribuzione di vapore• Tecnologie esistenti per produzione di materie di

base• Innovazioni di processo per produzione materie di

base

• Sostituzione di combustibili

• Cattura e stoccaggio CO2

Share of industry in global CO2 emission reductions relative to Baseline in the Map scenario, 2050

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Metalli ferrosi iniezione di carbone polverizzatodirect castingsmelt reduction

Minerali non metallici attuali tecnologiemacinaturaaltri materialiCCS

Petrolchimica steam crakingproduzione di aromaticimetanolobiopolimeri

Chimica inorganica ammoniacamembrane (vedasi oltre)

Membrane

I processi di separazione assorbono fino al 40% del totale dell’energia consumata dall’industria chimica e sono responsabili del 50% dei costi di esercizio

Filtrazioni (Micro/ultra/nano)Osmosi inversa ElettrodialisiSeparazione in fase gassosa

Global technology prospects for coal injection

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for plastic waste injection

Global technology prospects for CO2 capture in blast furnaces and DRI plants

Global technology prospects for smelt reduction

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for direct casting

Global technology prospects for kiln improvements

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for blended cement and geopolymers

Global technology outlook for biomass feedstocks and biopolymers

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for energy efficient drying technologies

Global technology prospects for inert anodes and bipolar cell design in primary aluminium production

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospect for membranes

Global technology prospects for black liquor gasification

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Global technology prospects for CHP systems

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Ultimate yields of steam crackers with various feddstocks (kg of product per tonne of feedstock)

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy and CO2 saving for bio-based polymers

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy consumption in pulp and paper production

(top 10% of performes)

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Steam system efficiency measures

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Energy efficiency of various cement-clinker production technologies

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

CHP • Utilizzo diretto dell’energia termica quale calore di

processo– distillazione, coking, hydroheating nelle raffinerie di

petrolio

– produzione di ammoniaca ed etilene nell’industria chimica

– uso per essiccazioni

• Utilizzo diretto di energia termica e frigorifera: – nell’industria alimentare produzione di margarina, di

vegetali,

– prodotti caseari ecc.

Piccola cogenerazione

• Miglioramento delle prestazioni dei piccoli generatori a

motori alternativi

• Microturbine 1.4 MW 43%

• Celle a combustibile25-50 kW

Comparison of conventional and fuel-cell CHP systems

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

SMART GRIDSTECHNOLOGY PLATFORM 2006

UE 25RETI ESISTENTI - centrali di grandi dimensioni

- flussi unidirezionali di potenza- dispacciamento e controllo da unità centrale- nessuna partecipazione del consumatore

SMART GRIDS - accolgono flussi bidirezionali di potenza- consentono: la gestione della generazione distribuita la gestione delle fonti rinnovabili di energia (produzione variabile nel tempo) la ottimizzazione delle azioni di gestione della domanda l'ottimizzazione della gestione degli accumuli- partecipazione multilaterale nel bilanciamento in tempo reale tra domanda ed offerta di energia

FONTE: European Smart Grids Technology Platform – Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future – Directorate General for Research Sustainable Energy System C.E.C. (2006)

MOTORI ELETTRICI

motori elettrici compressoriindustriali pompe

ventilatori

50 % dei consumi

consumi - 15 ÷ 30%

tempi di ritorno < 2 anni

motori a super conduttori magneti permanenti

nuove tecnologienuovi processi (nuove membrane per processi di separazione)

nuovi sistemi di controllo

Motori elettrici > 60% di consumi elettrici industriali> 30% di tutti gli usi elettrici

Motore, compressore, pompa o ventilatore

consumi 29%

$ + 20%

Ritorno < 2 anni alti fattori di caricoNuovi motori super conduttori

a magnete permanente con rotore di ramea riluttanzamotori ibridi (induzione e sincrono)

Pompe e compressori controlli per velocità variabilenuovi lubrificantigestione

Controlli accumuli controllaticontrolli di pressione e temperaturacontrolli centralizzati con aria

compressa

Global energy efficiency estimates for emerging motor technologies

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Acqua di acquifero

a 12 °C, 0,2l/sEnergia termica

~ 4 kW

Pompa di caloreCOP 5

energia termicaa 35 °C, ~ 5 kW

energia elettrica1 kW

Pathways toward cost-competitiveness for industrial technologies

FONTE IEA – OECD – Energy Technology Perspectives (2006) - Scenarios and strategies to 2050

Significatività dei dati statistici e possibili incongruenze

(vettori)

Settore primario giacimenti naturali

I ndustria dell’energia trasformazione nei vettori energetici

Utenti finali

Movimento Riscaldamento Raff rescamentoConcentrazione Separazione Fusione I lluminazione Comunicazione

Perdite di trasformazione

Perdite di distribuzione

Oli minerali Gas Naturale Carboni Uranio

Gravità Geotermica Solare diretto BiomasseVento Onde Maree

distribuzione

Centrali elettriche

Raffi nerie

Trattamenti dei gas

Cokerie

Centrali termiche

Teleriscaldamenti

Settore primario giacimenti naturali

I ndustria dell’energia trasformazione nei vettori energetici

Utenti finali

Movimento Riscaldamento Raff rescamentoConcentrazione Separazione Fusione I lluminazione Comunicazione

Perdite di trasformazione

Perdite di distribuzione

Oli minerali Gas Naturale Carboni Uranio

Gravità Geotermica Solare diretto BiomasseVento Onde Maree

distribuzione

Centrali elettriche

Raffi nerie

Trattamenti dei gas

Cokerie

Centrali termiche

Teleriscaldamenti

SCHEMA TIPO A: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici

Elettricità Benzina Gasolio Olio Combustibile Gas MetanoG.P.L. Idrogeno Carboni Coke Vapore Acqua Calda Acqua Fredda BiogasBiocombustibiliC.D.R.Gas Tecnici

Agricoltura

I ndustria

Trasporti

Residenze domestiche

Servizi

BUNKERAGGIConsumi interni e

perdite di conversionePerdite di

distribuzione

Energia contenuta nei

prodotti importati

Elettricità importata

I mpieghi non energetici

Vettori

Perdite di trasformazione negli usi finali

Combustibili di recupero

da rifiuti

Elettricità Benzina Gasolio Olio Combustibile Gas MetanoG.P.L. Idrogeno Carboni Coke Vapore Acqua Calda Acqua Fredda BiogasBiocombustibiliC.D.R.Gas Tecnici

Agricoltura

I ndustria

Trasporti

Residenze domestiche

Servizi

BUNKERAGGIConsumi interni e

perdite di conversionePerdite di

distribuzione

Energia contenuta nei

prodotti importati

Elettricità importata

I mpieghi non energetici

Vettori

Perdite di trasformazione negli usi finali

Combustibili di recupero

da rifiuti

SCHEMA TIPO B: Struttura degli usi finali e dei relativi flussi energetici

SIGNIFICATIVITA' DEI DATI STATISTICI SUGLI USI FINALI DELL'ENERGIA: PROBLEMI

− tep (toe) • qualità dell'energia livelli termici E.T.

distribuzione temporale E.E.• perdite virtuali statistiche

− perdite di distribuzione− ricicli internazionali− nuove tecnologie

• teleriscaldamento• cogenerazione

− recupero del contenuto energetico dei prodotti utilizzati (biogas da discariche, inceneritori)− fonti non commercializzate formalmente

legna da ardere e scarti vegetali 20 Mt 5 Mtep (pci)

3 Mtep ( caldaie)0.5 Mtep ( camini)

PROPOSTEL.C.A. nelle statistiche per rispondere in modo corretto ad esigenze

sempre più sentite

ISTAT congruenza con le serie storiche (autoproduzione)

Esempio:

come mettere correttamente a bilancio nelle statistiche energetiche (italiane)

l'energia utilizzata per- impianti solari termici o fotovoltaici prodotti (es. da ditte

italiane)- con componenti realizzati in altri paesi (es. Cina), con

materiali prodotti localmente e non

come confrontare l'energia prodotta da questi impianti solari elettrica f() termica f(T)

con quella (elettrica + termica + meccanica ecc.) utilizzata per realizzare gli impianti

e tener conto dei risvolti ambientali connessi

Esistono tecnologie che possono “fare la differenza” nel prossimo futuro

Nessuna di queste tecnologie da sola può incidere sufficientemente

Occorre l’intera gamma di tecnologie

costi (+) per consumatori 2400 109 U.S. $

costi (-) combustibile costi (-) minori investimenti 3000 109 U.S. $

CONCLUSIONI