Convegno/Seminario ‘’Nuove tecniche nell’edilizia’’ 1 Ing Felicetto MASSA
“Nuove tecnologie costruttive ed impiantistiche finalizzate al risparmio energetico” La Geotermia a Bassa Entalpia
Ing. Massa Felicetto Dottore di Ricerca Università Degli Studi di Cassino Monte San Giovanni Campano 19 Giugno 2010
Evoluzione domanda mondiale di energia primaria 1970-2030 2030 2 Ing Felicetto MASSA
Attuale
16.800 12.200
SITUAZIONE NELL’UE
3
FONTE: LIBRO VERDE UE, 2000
Ing Felicetto MASSA
CONSUMO IN AUMENTO
PRODUZION E INTERNA IN CALO
AUMENTO DELL IMPORTAZIO NI NETTE
LIBRO VERDE 3 PILASTRI E TABELLA DI MARCIA 20-20-20
Sostenibilità ambientale
Competitività
ROAD MAP al 2020
Sicurezza approvvigionamenti
Produzione del 20 % del fabbisogno energetico con Fonti rinnovabili Efficienza energetica: risparmio di energia primaria del 20% Emissioni CO2: riduzione del 20%
TRASPORTI
INDUSTRIA
RESIDENZIALE E
31%
28 %
TERZIARIO 41%
Consumi di Energia Primaria in Italia negli Edifici SETTORE
Trasporti
Consumi (Mtep)
44.650
Petr olio (%)
Gas (%)
97%
1%
Carb one (%)
Elettric itĂ (%)
-
2%
Cosumi finali di energia nel settore terziario 30
25
4
Industria
41.020
19%
40%
12%
29%
Residenziale e Terziario
43.410
11%
55%
4%
30%
Totale
144.10 0
48%
29%
5%
18%
MTep
20 15 10
Ing Felicetto MASSA
Dati MiSE (Bilancio sintetico 2007)
5 0
Carbone Gasolio Totale
Legna Energia elettrica
GPL Gas
(Fonte ENEA Dossier Ecobuilding)
Cosumi finali di energia nel settore residenziale 30 25
MTep
20 15 10 5 0
19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 Carbone
Legna
GPL
Energia elettrica
Gas
Totale
Gasolio
Usi finali dell’energia settore non residenziale (Fonte: ENEA, GME)
SOMMARIO
SORGENTI ALTERNATIVE ALL’ARIA 5 Ing Felicetto MASSA
ANDAMENTO DELLA TEMPERATURA
NEL TERRENO GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA
CRITERI DI PROGETTAZIONE RESA DELLE POMPE DI CALORE CARATTERISTICHE DELLE SONDE COSTI DI ISTALLAZIONE
CASO DI STUDIO INCENTIVI
CONCLUSIONI
Sorgenti Alternative all’aria
6 Ing Felicetto MASSA
Le principali sorgenti alternative all’aria sono: Acque (superficiali e sotterranee) Terreno Recupero termico Energia atmosferica (ad esempio il solare termico)
Temperatura del Terreno La temperatura del terreno è
7 Ing Felicetto MASSA
direttamente proporzionale alla profondità: quanto più si penetra nel suolo, tanto maggiore sarà il calore. Nell’Europa centrale si registra un gradiente medio di 3°C ogni 100 m. Oggi si ritiene che all’interno della Terra, più precisamente nel nucleo, si raggiungano temperature di circa 5000 - 6000°C. Questo calore immagazzinato è inesauribile.
Le tecnologie oggi disponibili consentono praticamente ovunque di trasformare questa fonte di energia proveniente dal terreno, assolutamente ecologica e priva di effetti sul clima, in calore utilizzabile.
GEOTERMIA Geos = terra Thermos = calore ad Alta Entalpia (Larderello)
Geotermia 8
A Bassa Entalpia Gradiente termico normale (3 C / 100 m) sonda geotermica / pompa di calore
Ing Felicetto MASSA
Classificazione delle risorse geotermiche in base alla temperatura
L’Italia è posta su una zona ad alto flusso di calore.
GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA
9 Ing Felicetto MASSA
E' stato a Larderello, in Toscana, che nel 1904 per la prima volta si è prodotta elettricità a partire dall'acqua calda di origine vulcanica. La centrale di Larderello è ancora oggi la più grande centrale mondiale di energia geotermoelettrica.
GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA
Geotermia ad alta entalpia (energia elettrica) 10 Ing Felicetto MASSA
Barriere allo sviluppo o Tecnologia matura e in generale economicamente competitiva, richiede elevati investimenti o Situazione mondiale: risorse ingenti, limiti di disponibilitĂ di tecnologie e capitali o UE: le risorse migliori per la generazione elettrica giĂ in corso di sfruttamento. Buone prospettive per impieghi termici Usi diretti del calore geotermico in Italia o Riscaldamento individuale e di quartiere, o serre, o itticoltura, o usi industriali, o usi termali, ...
GEOTERMIA AD ALTA ENTALPIA: MAGGIORI PRODUTTORI AL MONDO
11 Ing Felicetto MASSA
Fonte: “EU and Worldwide Geotherrmal Energy Inventory” – pubblicato su “Systèmes Solaires n. 170 – Geothermia Barometer, 12/2005
GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (SCHEMA)
Ing Felicetto MASSA
A differenza degli impianti geotermici ad acqua di falda o di pozzo, i nuovi impianti geotermici non utilizzano acqua, ma sono alimentati da sonde o spirali di tubi di polietilene in circuito chiuso immerse nel terreno.
ACQUA SANITARI ACQUAPAVIMENTO SANITARI RADIANTE ACCUMULO DI PAVIMENTO POMPAACQUA DI RADIANTE CALORE ACCUMULO DI POMPAACQUA DI CALORE SONDA GEOTERMICA 80 - 130 m
12
Le pompe di calore geotermiche sono un’applicazione “a bassa entalpia” e consentono di utilizzare a fini energetici qualunque tipo di sottosuolo. Il terreno assume la funzione di un serbatoio termico al quale cedere o dal quale estrarre calore a seconda delle necessità dell’utenza e delle condizioni climatiche.
SONDA GEOTERMICA
1 Sonda Geotermica Verticale 2 Pompa di Calore
3 Accumulo
Risorse p.d.c. geotermiche: Temperature del terreno Il terreno assorbe circa la metà dell’energia incidente del 13 Ing Felicetto MASSA
sole Il terreno riduce le variazioni di temperatura
P.d.c. più efficienti
La variazione di temperatura diminuisce con la profondità
Trascurabile sotto 15 m
Le temperature locali del terreno
dipendono dal clima, dalle coperture del terreno e nevose, inclinazione, propietà del suolo ecc
Pompa di calore raffreddata ad acqua
14
Pompa di calor Acqua-aria
Ing Felicetto MASSA
Reversibile Da 3,5 a 35 kW di potenza frigorifera Unità multiple per grandi edifici Il calore in esubero dopo la compressione
può essere utilizzato per fornire acqua calda attraverso il desurriscaldatore
Terreno come sorgente termica
15 Ing Felicetto MASSA
La pompa di calore geotermica
Il funzionamento di una pompa di calore reversibile 16 Ing Felicetto MASSA
in modalità di raffrescamento è del tutto simile al ciclo frigorifero raffreddato ad acqua. Bisogna però porre attenzione al dimensionamento della macchina, quando deve operare sia in raffrescamento che in riscaldamento. La resa sarà pressochè simile, in valore assoluto, ma bisogna dimensionare lo scambiatore nella condizione più gravosa L’impiego ottimale delle pompe di calore si ottiene riducendo il più possibile la differenza fra il livello termico all’utilizzazione (lato impianto) e lato sorgente scelta di impianti a bassa temperatura scelta di sorgenti alla temperatura più elevata fra quelle disponibili
Conducibilità e diffusività termica al variare dell’umidità e della densità a secco
17 Ing Felicetto MASSA
Conducibiità Termica - In altri termini, la conducibilità termica è una misura dell'attitudine di una sostanza a trasmettere il calore e dipende solo dalla natura del materiale Diffusività Termica - Dà informazioni su quanto rapidamente il calore si diffonde all'interno del corpo
GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (CARATTERISTICHE PRINCIPALI) I moderni impianti geotermici, quindi, si distinguono da quelli della prima generazione per le seguenti caratteristiche principali:
18 Ing Felicetto MASSA
o nessun utilizzo di acque di falda, bensĂŹ circolazione chiusa di un fluido intermedio (acqua semplice o glicolata secondo le condizioni climatologiche) entro le sonde immerse nel terreno collegate alla pompa di calore. o Circuito degli utilizzi di tipo idronico nella maggior parte dei casi, per alimentazione di pavimenti radianti (per solo riscaldamento o riscaldamento e raffreddamento), o di termoconvettori (per solo riscaldamento), o diventilconvettori (per riscaldamento e raffreddamento). In tutti e tre i casi si tratta di terminali a bassa temperatura. I sistemi quindi sono del tipo acqua-acqua. sviluppo di pompe di calore ad alta efficienza, dedicate al solo riscaldamento,o anche al riscaldamento e raffreddamento del tipo acqua-acqua,progettate per funzionare con le basse temperature consentite dal terreno.
GEOTERMIA A BASSA ENTALPIA (CARATTERISTICHE PRINCIPALI)
19 Ing Felicetto MASSA
Queste macchine sono spesso isolate internamente per contenere il rumore del compressore e delle pompe di cui sono dotate. elevata efficienza energetica e stabilità delle rese per l’intera stagione di riscaldamento/raffreddamento, senza subire le influenze della temperatura esterna poiché la temperatura del fluido che circola nelle sonde geotermiche o nei campi geotermici è costante nel corso delle stagioni. sistemi sviluppati soprattutto per abitazioni residenziali o piccole attività light commercial, quindi con potenze di riscaldamento/raffreddamento fino a circa 40 - 50 kW.
REGIMI DI FUNZIONAMENTO DELLA PDC GEOTERMICA
20 Ing Felicetto MASSA
pompa di calore 12°C
ev.
cond.
PERIODO FREDDO alle utenze 45°C
21 Ing Felicetto MASSA
ventilconvettore
7°C
dalla falda 12°
38°C
pozzo falda
PERIODO CALDO
pompa di calore 12°C
cond.
ev.
alle utenze 7°C
22 Ing Felicetto MASSA
ventilconvettore
25°C
12°C
cond.
dalla falda 12°
pozzo falda
ev.
Resa delle pompe di calore
23 Ing Felicetto MASSA
I COMPONENTI DI IMPIANTO Sonda Geotermica Verticale 24 Ing Felicetto MASSA
un evaporatore : assorbendo calore dalla sorgente fredda fa evaporare il fluido refrigerante; un compressore : comprime il gas elevandone la temperatura T e la pressione P;
un condensatore : la cui funzione è quella di riportare il fluido da vapore a liquido / cedendo calore una valvola di espansione : che abbassa la P e T del fluido refrigerante chiudendo cosÏ il ciclo.
Pompa di Calore
Accumulo
Tipi di connessione a terra
25 Ing Felicetto MASSA
•
Verticale
Orizzontale
Acqua di falda
Terreno roccioso Più costoso Minore terra usata Alta efficienza
Più terra utilizzata Meno costoso Piccoli edifici Temp. variabili
Acquifero+Iniezione Il sistema meno costoso Regolazione Sporcamento
Anche con acqua superficiale e scambiatori a colonna
CONFRONTO DEI DIVERSI SISTEMI
26 Ing Felicetto MASSA
Sistemi a circuito chiuso verticali
27 Ing Felicetto MASSA
Escludendo situazioni riconducibili a fenomeni di anomalie idrogeologiche, la temperatura dei sottosuoli in Italia, nella maggioranza dei casi si attesta nell’intervallo 12-14°C, con oscillazioni, di solito periodiche, fino a 4-5 °C. Per i motivi appena descritti gli scambiatori geotermici verticali producono l’efficienza migliore tra le diverse soluzioni disponibili per i sistemi a pompa di calore.
Sistemi a circuito chiuso orizzontali
28 Ing Felicetto MASSA
I campi geotermici orizzontali prevedono la disposizione di spirali o serpentine di tubi a limitata profondità (1,5 – 3,0 metri) ma su un’ampia estensione di terreno
VANTAGGI ECONOMICI RISPARMIO DATO DA UN SISTEMA GEOTERMICO NEL CICLO DI RISCALDAMENTO RISPETTO AGLI IMPIANTI TRADIZIONALI A COMBUSTIONE
29 Ing Felicetto MASSA
Quidi il risparmio è: •del 68% rispetto al GPL •del 60% rispetto al Gasolio •del 55% rispetto al Gas Metano Rendimenti confermati da molti organismi internazionali tra cui l’EPA (ente americano per la protezione ambientale).
Richiesta dati preliminari per studio di fattibilità impianto geotermico Temperatura [K] della sorgente fredda: stratigrafia terreno, T 30
acqua prelevata, …
Ing Felicetto MASSA
Tipo di impianto Riscald./Raffresc. (pannelli radianti, aria, f. coil) Fabbisogno termico dell’utenza per riscaldamento (kWh/m2) Potenza di Riscaldamento (kW) Potenza di Raffreddamento (kW) Acqua sanitaria: temperatura boiler e di utilizzo acqua calda
PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST
31 Ing Felicetto MASSA
A COSA SERVE Il test di risposta del terreno ad una sollecitazione termica misura sul campo la conducibilità termica equivalente del terreno in cui le sonde verranno inserite. Una misura accurata è garanzia di ottimizzazione dei costi di installazione ed esercizio, ma soprattutto dell’efficienza dell’impianto. COME SI MISURA La prova va eseguita imponendo al sistema sonda geotermica- terreno, a mezzo di resistenze elettriche, un flusso termico controllato e costantemente misurato. La prova viene condotta su una sonda pilota che al termine del test sarà parte integrante del campo sonde previsto.
PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST Il test ha una durata minima di 72 ore, e permette di misurare costantemente la potenza scambiata dalla sonda con il terreno. 32 Ing Felicetto MASSA
Una prima fase di misurazione senza l’utilizzo delle termoresistenze permette di valutare la temperatura media del terreno indisturbato, valutandone così l’influenza delle eventuali falde.
PROGETTAZIONE E FATTIBILITA’: GROUD RESPONSE TEST
33 Ing Felicetto MASSA
Una volta misurata la potenza totale fornita al fluido termovettore attraverso le resistenze elettriche e la pompa, e note le temperature di ingresso e di uscita delle sonde, si può determinare il coefficiente di scambio termico per unità di lunghezza della sonda.
GEOSONDE: DIMENSIONAMENTO
34 Ing Felicetto MASSA
GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO IN BASE ALLA POTENZA RICHIESTA
35 Ing Felicetto MASSA
GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO ORIZZONTALE IN BASE ALL’ALTEZZA DELLO SCAVO E DEL PASSO
36 Ing Felicetto MASSA
GEOSONDE:DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA PER DIVERSI TIPI DI TERRENO E DI COP
37 Ing Felicetto MASSA
• Il diametro di perforazione varia tra 100 – 350 mm • Distanza tra le sonde 8-10 m per limitare fenomeni di saturazione termica • Costo di installazione sonde estremamente variabile, indicativamente compreso tra i 40 €/m e i 100 €/m in condizioni sfavorevoli • Il costo dipende anche dalla lontananza della sede di chi le realizza Fonte: www.geothermal-Energy.ch / Geotermia.org
CARATTERISTICHE DEI TERMINALI AMBIENTE
38 Ing Felicetto MASSA
In questi impianti, basati sul riscaldamento a bassa temperatura, è indispensabile che i terminali siano progettati per assicurare un’efficienza quanto più elevatae la distribuzione del calore migliore possibile.
Il modello di termoconvettore utilizzato in questo impianto è stato progettato proprio con tale finalità; la regolazione della quantità di calore emesso
SONDE: FASI DI REALIZZAZIONE La trivellazione
39 Ing Felicetto MASSA
Per il campo sonde è stata usata la trivellazione ad acqua con incamiciatura completa. Ogni sonda è già preformata e dotata di un peso in ghisa per facilitare la discesa nel foro. L’operazione di iniezione con cemento e bentonite conferisce elasticità alla perforazione – evitando che qualsiasi cambiamento di assetto del terreno (dall’assestamento al movimento sismico) possa intaccare la struttura della sonda e garantisce che non vi possa essere comunicazione tra le falde superficiali e profonde.
SONDE VERTICALI : FASI DI REALIZZAZIONE
40 Ing Felicetto MASSA
Le sonde sono collegate in parallelo alle pompe di calore con un insieme di tubazioni e raccordi interrati sotto le fondazioni. La necessità di posare le sonde geotermiche prima di qualsiasi altra struttura edile, pur con qualche oggettiva difficoltà di realizzazione, ha permesso di realizzare l’impianto sfruttando gli unici spazi messi a disposizione dal progetto architettonico.
SONDE: COSTI DI REALIZZAZIONE Il costo attuale, in Italia, varia tra 50 e 41 Ing Felicetto MASSA
80 €/m in rapporto, soprattutto, al tipo di terreno e alla quantità delle perforazioni. Ciò significa che scambiare un kW può costare da 500 a 2.400 €. Questo costo è comprensivo delle tubazioni (fino alla centrale),del riempimento con il cls bentonilico, degli scavi per ipercorsi orizzontali e del loro riempimento. Nei paesi dove questa tecnologia è più diffusa il costo medio èattualmente di circa 30-35 €/m (300-700 €/kW).
SONDE:
42
VITA MEDIA PREVISTA E RELATIVE PRESSIONI PER TUBAZIONI IN POLIETILENE IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA
Ing Felicetto MASSA
PE-XA –POLIETILENE RETICOLATO AD ALTA PRESSIONE PE 100 – POLIETILENE NON RETICOLATO
SCHEMA
43 Ing Felicetto MASSA
PRESTAZIONI POMPE DI CALORE GEOTERMICHE
44 Ing Felicetto MASSA
A livello mondiale, l’efficienza delle singole unità installate è descritta dal COP (Coefficient of Performance) per quanto riguarda l’utilizzo come fonte di riscaldamento, e dal EER (Energy Efficiency Ratio) per il raffrescamento. In Europa, invece, si usa COPh (heating) e COPc (cooling). Efficienza sistema = energia prodotta/energia impiegata Varia da 3 a 6. Più è alto il risultato, maggiore è l’efficienza. L’unica energia impiegata è quella del compressore.
VANTAGGI ECO-AMBIENTALI Indipendenza : energia indigena e rispettosa 45
Ing Felicetto MASSA
dell’ambiente ECOLOGICO : Riduzione generale delle emissioni di CO2 e delle altre emissioni in atmosfera (NOx, CO, PM) nessun uso del gasolio o del metano per la caldaia, non sono quindi necessari serbatoio o collegamenti alla rete del gas. Duratura : inesauribile alla dimensione dell’era umana Disponibilità : permanentemente disponibile, non dipende dalle condizioni climatiche Universalità : utilizzabile su tutti i terreni di tutti i paesi del mondo Discrezionalità : l’istallazione richiede uno spazio minimo di superficie
GEOTERMIA
46 Ing Felicetto MASSA
Considerazioni sui progetti con pompe di calore geotermiche 47 Più economiche quando: Ing Felicetto MASSA
E’ richiesto sia il riscaldamento che il raffrescamento
Sussistono forti variazioni stagionali di temperatura
Sono installazioni in nuove costruzioni o retrofit impianti di climatizzazione
Per il riscaldamento: bassi costi di energia elettrica con alti costi di gasolio e/o gas naturale
Scambio termico con il terreno, Edificio commerciale
Installazione di p.d.c. geotermica
Per il raffrescamento: alti costi di energia elettrica ed alte tariffe elettriche nelle ore di punta
Disponibilità di tecnologie di trivellazione e di
scavo Variabilità del costo del sistema di scambio
termico con il terreno Fattibilità economica da valutare anche in
base all’applicazione dell’utente finale
Foto: Craig Miller Productions and DOE (NREL PIX)
Esempi: Australia, Germania e Svizzera
Installazioni in edifici residenziali 48
Case con grandi volumetrie
Ing Felicetto MASSA
Costo iniziale più elevato
Ammortamento più lungo dei sistemi tradizionali
Benefici ambientali e di comfort
Gli incentivi delle società elettriche
di distribuzione possono costituire un fattore importante
Esempi: GB e Stati Uniti
Impianti in siti commerciali 49
Tempi corti di ammortamento (< 5 anni)
Ing Felicetto MASSA
Possibili problemi per disponibilità di terreno Minor utilizzo di spazi interni Controlli semplici e distribuiti Ridotto rischio di atti vandalici
Consumi ridotti durante la tariffa elettrica di picco Riscaldamento di integrazione non necessario
Pompe di calore e industria
50 Ing Felicetto MASSA
Il 30-40% dei consumi energetici finali dei paesi sviluppati sono legati all’industria:
quasi il 70-80% dei consumi energetici industriali è calore di processo; più del 60% del calore nell’industria è a livelli termici inferiori a 300°C; tra il 20-30% del calore è invece con temperature inferiori ai 150°C;
Tecnologia particolarmente adatta al recupero termico del calore scartato da processi industriali è la pompa di calore;
Impianti in edifici pubblici
51 Ing Felicetto MASSA
Tempi di ammortamento più lunghi
accettati Più aperti a sistemi innovativi Carichi termici e frigoriferi
simultanei
Progettazione di un edificio scolastico Dati Geometrici
Edificio ottimizzato
52 Ing Felicetto MASSA
Superficie
4055,90
esterna (m2) Volume lordo(m3)
S/V(m-1)
14.096,00
0,288
CASO DI STUDIO Fabbisogno energetico annuo Il fabbisogno energetico annuo per un edificio di questa tipologia è pari a 82.368 kWh 53 Ing Felicetto MASSA
Costi di alimentazione della caldaia Per calcolare il costo della produzione di energia termica pari a 82.368 kWh iniziamo con i costi unitari delle fonti: Elettricità 0,17 /kWh GPL al litro 0,80 Gasolio al litro 0,98 Metano m3 0,70
pertanto i costi annui di alimentazione caldaia sono pari a: € 11.880 caldaia gpl € 10.269 caldaia gasolio € 8.024 caldaia metano mentre il costo di alimentazione della pompa di calore è di soli € 3.435
CASO DI STUDIO
54 Ing Felicetto MASSA
Altri costi di esercizio delle caldaie tradizionali Per calcolare con precisione il vantaggio economico di un impianto geotermico dobbiamo tenere conto adi altri costi di esercizio degli impianti tradizionali quali: Consumo di corrente della caldaia da 40 kW = 50 € Manutenzione annua della caldaia 50 € Spazzacamino 50 €
Estraendo calore dalla falda freatica il COP della pompa di calore è pari a 5,3 mentre da geotermia pura è pari 4,9. Il COP globale del sistema - che tiene conto degli assorbimenti dei diversi apparati - è pari 4,8 e 4,3 rispettivamente. Nei nostri calcoli abbiamo utilizzato un valore prudenziale del COP pari a 4
RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA Per calcolare il risparmio ottenibile nei 20 anni di vita dell'impianto va sottratto dal costo di alimentazione della caldaia (per ciascuna fonte energetica) il costo di azionamento della pompa di calore.
55 Ing Felicetto MASSA
Per tenere conto della crescita dei prezzi, senza per questo complicare eccessivamente i calcoli, abbiamo suddiviso i ventanni di esercizio dell'impianto in quattro quinquenni. Per ciascuno è calcolato il risparmio specifico determinato dalla dinamica dei prezzi assunta pari al 2% per ogni fonte (GPL, gasolio, metano, energia elettrica). Abbiamo poi calcolato il risparmio medio e moltiplicato per cinque anni al fine di calcolare il risparmio totale di ciascun quinquennio. Prendiamo ad esempio la prima colonna della tabella seguente , relativa ai primi cinque anni di vita dell'impianto: riprendendo i risultati del calcolo del costo di alimentazione della caldaia vedi appena piÚ sopra - e sottraendo il costo di alimentazione della pompa di calore otteniamo i valori riportati nella prima colonna.
RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA Infatti: 56 Ing Felicetto MASSA
€ 11.880 - 3.435 = 8.445 utilizzando una caldaia gpl € 10.269 - 3.435 = 6.834 utilizzando una caldaia gasolio € 8.024 - 3.435 = 4.589 utilizzando una caldaia metano Dopo aver moltiplicato la media di questi tre valori per 5 anni abbiamo aggiunto gli altri costi di esercizio pari a € 100 per anno, aumentati del 20% ad ogni quinquennio. La base è pari a € 100 in luogo dei 150 totali in quanto anche l'impianto geotermico necessita di un intervento di verifica annuale del costo di € 50.
RISPARMI OTTENBILI A 20 ANNI DELLA VITA TECNICA
57 Ing Felicetto MASSA
Ovviamente i risparmi ottenibili con l'installazione di un impianto geotermico - la cui pompa di calore è azionata elettricamente crescono all'aumentare del tasso medio di crescita dei costi delle fonti energetiche. Mentre nell'esempio qui sopra abbiamo considerato una crescita media del 2% annuo, la tabella qui accanto mostra la relazione tra tasso di crescita dei costi e risparmi ottenibili, calcolati con la stessa metodologia utilizzata nell'esempio precedente e per lo stesso impianto di 82.368 kWh/anno
INVESTIMENTI ED ONERI FIGURATIVI Dobbiamo ora confrontare i risparmi ottenibili con l'investimento richiesto, oneri finanziari ed altri fattori necessari a rendere precisa e realistica l'analisi economica dell'impianto geotermico.
58 Ing Felicetto MASSA
Prezzo - inclusa perforazione - della pompa di calore modello S37 della IDM (ditta tedesca leader europeo del settore) è pari a € 55.803 Lavori civili accessori quali la nuova sistemazione del giardino rovinato dalla perforatrice € 1.000 Costi burocratici per autorizzazione comunale € 500 Un intervento all'anno di controllo e manutenzione dell'impianto per 20 anni a € 50 cada per i primi 5 anni e crescita del 20% ogni quinquennio, per un totale pari a € 1.340 Totale investimento e manutenzione = € 58.643
EXTRA INVESTIMENTO E MANUTENZIONE Extra investimento e manutenzione 59 Ing Felicetto MASSA
Per calcolare quanto devo 'spendere' in più, rispetto ad una caldaia tradizionale, per installare un impianto geotermico va sottratto il costo di acquisto e installazione di un impianto tradizionale di pari potenza ovvero: € 4.000 macchinari € 3.000 approntamento locale caldaia e allacciamenti € 1.000 serbatoio carburante € 2.000 canna fumaria ricavando che l'investimento maggiore richiesto per l'installazione e l'esercizio di un impianto geotermico rispetto ad uno tradizionale è pari a: € 58.643 - 9.000= € 47.643
ONERI FINANZIARI FIGURATIVI
60 Ing Felicetto MASSA
Per avere un valutazione precisa della convenienza dell'investimento, su un orrizonte temporale di 20 anni, ovvero per sapere quanto effettivamente guadagno con un investimento in tecnologie geotermiche, dobbiamo confrontarlo con un investimento finanziario standard. Per valutare il guadagno effettivo dobbiamo allora sottrarre dal risparmio della bolletta energetica il mancato guadagno di un investimento alternativo a basso coefficiente di rischio. Uno strumento standard di gestione del risparmio a basso rischio è in grado di offrire un rendimento annuo lordo del 2,5% da cui va dedotto il 20% di tasse. Tale confronto va fatto sul maggior costo - macchinari e consumi - di un impianto geotermico rispetto ad un impianto tradizionale. La domanda cui vogliamo rispondere è infatti: quanto conviene spendere di più in un impianto geotermico rispetto ad impianto tradizionale? Dunque la remunerazione del capitale, corrispondente agli extra-costi dell'impianto geotermico ammonta a: 47.643 € capitale x 0.025 rendimento del 2,5% annuo x 0.80 meno 20% di tasse x 20 anni Totale = € 19.049
GUADAGNO 20 ANNI DI ESERCIZIO Guadagno netto in 20 anni di esercizio
61 Ing Felicetto MASSA
€ 156.728 Risparmio totale (energia e manutenzione) € 47.643 Extra investimento e manutenzione € 19.049 Oneri finanziari figurativi =€ 92.828 Guadagno totale
Simple Payback 47643/4589 (Rispetto al metano)= 10 anni
INCENTIVI
62 Ing Felicetto MASSA
INCENTIVI
63 Ing Felicetto MASSA
INCENTIVI
64 Ing Felicetto MASSA
INCENTIVI
65 Ing Felicetto MASSA
INCENTIVI :PRESTAZIONI
66 Ing Felicetto MASSA
FAQ 35: Sito ENEA
67 Ing Felicetto MASSA
35. D - Voglio installare in casa mia un condizionatore con funzione anche di pompa di calore. Posso accedere alle detrazioni fiscali di cui al decreto del 19 febbraio 2007? R - L'intervento dal 1/1/2008 è agevolato dall'art. 1 c. 5 del citato "decreto edifici" che ammette a detrazione la "sostituzione" di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati di pompe di calore ad alta efficienza e con impianti geotermici a bassaentalpia con contestuale messa a punto ed equilibratura del sistema di distribuzione del calore. Il predetto articolo non precisa tuttavia se la sostituzione debba essere totale o anche solo parziale ma la risoluzione 458/E del 1° dicembre 2008 dell'Agenzia delle Entrate, basandosi sulla mancanza di un 'esplicita citazione della parola "parziale" sul testo dell'art. 1 c. 5 del decreto, ha interpretato che il beneficio si intende limitato alla sola sostituzione integrale di impianti di climatizzazione invernale con pompe di calore ad alta efficienza, purché ovviamente la pompa di calore abbia prestazioni non inferiori a quelle prescritte dall'allegato I al D.M. 6/8/09. Viene così esclusa - secondo l'AdE - la possibilità di sostituire solo parzialmente un impianto termico esistente con un impianto a pompa di calore al contrario di quanto invece può avvenire se l'impianto preesistente viene sostituito parzialmente con una caldaia a condensazione.
FAQ 37: Sito ENEA
68 Ing Felicetto MASSA
D - Sto ristrutturando un immobile rurale precedentemente non accatastato e riscaldato solo con un caminetto e una stufa a legna. Posso fruire delle detrazioni se metto infissi a norma e installo una caldaia a condensazione? R - Si ritiene che non sia possibile perché un edificio, per fruire delle detrazioni, deve essere esistente e avere un impianto di riscaldamento funzionante. Un edificio si considera esistente se risulta accatastato o se almeno è stata presentata domanda di accatastamento e se viene pagata l'ICI, se dovuta. Inoltre si ritiene che un impianto di riscaldamento, per essere considerato tale, debba rispondere alla definizione di cui al punto 14 dell'allegato A al D. Lgs. 192/05, reperibile sul nostro sito e che qui si riporta integralmente: "Impianto termico è un impianto tecnologico destinato alla climatizzazione estiva ed invernale degli ambienti con o senza produzione di acqua calda per usi igienici e sanitari o alla sola produzione centralizzata di acqua calda per gli stessi usi, comprendente eventuali sistemi di produzione, distribuzione e utilizzazione del calore nonché gli organi di regolazione e di controllo; sono compresi negli impianti termici gli impianti individuali di riscaldamento, mentre non sono considerati impianti termici apparecchi quali: stufe, caminetti, apparecchi per il riscaldamento localizzato ad energia radiante; tali apparecchi, se fissi, sono tuttavia assimilati agli impianti termici quando la somma delle potenze nominali del focolare degli apparecchi al servizio della singola unità immobiliare è maggiore o uguale a 15 kW."
NORMATIVA D.Lgs. 11 Febbraio 2010 N. 22
l provvedimento “Riassetto della normativa in materia di 69 Ing Felicetto MASSA
ricerca e coltivazione delle risorse geotermica”, adottato su proposta del ministro dello Sviluppo economico, Claudio Scajola, di concerto con il ministro per l’Ambiente, Stefania Prestigiacomo, recepisce gli indirizzi formulati dalla Conferenza delle Regioni. Il suo obiettivo è semplificare le regole per ottenere le autorizzazioni in questo settore, in modo da rendere più facile l'attuazione di progetti per lo sfruttamento della geotermia a fini energetici. Il calore del sottosuolo rappresenta infatti una risorsa preziosa di cui dispongono diverse regioni italiane, tra cui Lombardia, Veneto, Emilia Romagna, Toscana, Lazio, Campania, Calabria, Sicilia.
IL POTENZIALE DELLA GEOTERMIA
70 Ing Felicetto MASSA
Il potenziale della geotermia “Questa energia, di cui l’Italia è ricca, con tale provvedimento verrà utilizzata maggiormente non solo per la produzione di elettricità, ma anche come fonte diretta di calore per il riscaldamento”, ha detto Scajola ricordando che “la geotermia, fonte rinnovabile seconda in Italia solo all’energia idroelettrica, ha un grande potenziale di sviluppo e consentirà di raggiungere più facilmente l’obiettivo del 25% di energia prodotta da fonti pulite”. Attualmente con la geotermia si producono 5 miliardi di chilowattora l’anno, sufficienti ai bisogni di elettricità di oltre un milione e mezzo famiglie, corrispondenti a circa 6 milioni di persone. Oggi questa risorsa rappresenta il 10% delle fonti rinnovabili italiane e si prevede che possa così raddoppiare, contribuendo a ridurre la dipendenza energetica nazionale dall’estero e a contenere le emissioni di gas serra.
Pompe di calore: energia rinnovabile
71 Ing Felicetto MASSA
ď Ž La Direttiva 2009/28/CE ha stabilito che le pompe di
calore accoppiate a sorgenti termiche naturali (aria, terreno, acqua di falda, acqua superficiale) sono sistemi alimentati da fonti rinnovabili, per la quota parte di energia che viene scambiata con la sorgente stessa
SPF = Seasonal Performance Factor
NORMATIVA EUROPEA
72 Ing Felicetto MASSA
Conclusioni Le PDCG forniscono riscaldamento, raffreddamento ed 73 Ing Felicetto MASSA
acqua calda Il terreno attenua le variazioni di temperatura e permette
di ottenere rendimenti più elevati per le PDCG Il costo delle PDCG è più elevato ma i costi gestionali
sono inferiori
Le zone che necessitano sia di caldo che di freddo sono le più promettenti
Ricorrendo alla geotermia si può ricavare dal sottosuolo il 75% del o
fabbisogno di calore a basso costo. E tutto ciò con tempi di ammortamento inferiori a 7 anni e con emissioni di CO2 fino al 75% inferiori rispetto ai sistemi a combustibili tradizionali.
CONCLUSIONI : EMISSIONI E NORME ANTINCENDIO
74 Ing Felicetto MASSA
I moderni impianti geotermici offrono come si è visto svariate e interessanti caratteristiche per l’utente finale, soprattutto efficienza energetica, silenziosità, pulizia con assenza di emissioni, nessun vincolo per quanto riguarda provvedimenti antincendio ecc. E’ importante però che essi vengano scelti con competenza, sia per le pompe di calore, sia per le trivellazioni e l’installazione delle sonde geotermiche e, non ultimo, per i terminali d’ambiente e i loro sistemi di regolazione.
CONCLUSIONI: INDUSTRIALI • 75
•
Ing Felicetto MASSA
•
•
Le pompe di calore rappresentano una soluzione efficiente in grado di garantire risparmio energetico e riduzione dei costi sia nelle applicazioni del terziario sia nella applicazioni industriali Le pompe di calore geotermiche in particolare rappresentano la tecnologia in grado di garantire le migliori prestazioni energetiche in assoluto Nell’ambito industriale l’utilizzo dei reflui termici abbinato alle pompe di calore può consentire grande efficienza e risolvere problemi tecnici La ricerca deve affiancare l’industria sia nello sviluppo di nuovi prodotti sia nella definizione di soluzioni tecniche ottimale per specifiche situazioni
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
76 Ing Felicetto MASSA
f.massa@unicas.it