concorrenza e sinergie tra le reti dei servizi pubblici

CONCORRENZA E SINERGIE TRA
LE RETI DEI SERVIZI PUBBLICI
Vincenza Dettoli – Daniele Forni – Giuseppe Tomassetti
Federazione Italiana per l’uso Razionale dell’Energia
www.fire-italia.it
Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche
Roma 14-15 ottobre 2009
RICERCA SISTEMA ELETTRICO
Parte dei contenuti illustrati di seguito si riferiscono ai risultati ottenuti
dalla FIRE nello svolgimento delle attività di Ricerca e Sviluppo di
Interesse Generale per il Sistema Elettrico Nazionale (Ricerca Sistema
Elettrico – RSE) relative al Tema di Ricerca «Promozione delle
tecnologie elettriche innovative negli usi finali» (Accordo di Programma
tra il Ministero dello Sviluppo Economico - MSE e l’Ente per le Nuove
tecnologie, l’Energia e l’Ambiente - ENEA).
La Ricerca di Sistema contribuisce al miglioramento del Sistema
Elettrico Nazionale attraverso attività di ricerca e sviluppo finalizzata
all’innovazione tecnica e tecnologica di interesse generale per il
Sistema Elettrico Nazionale, garantendo inoltre gli aspetti che
riguardano l’economicità, l’affidabilità, la sicurezza e la compatibilità
ambientale.
L’industria dell’energia tra le fonti
primarie e gli utilizzi finali
Le reti energetiche a servizio
dell’utente
Rete gas metano
Rete elettricità
Rete teleriscaldamento
Rete acqua potabile ed acque
reflue e meteoriche
Rete distribuzione carburanti
Reti telefoniche
Caratteristiche delle reti energetiche
Le reti energetiche sono un’infrastruttura caratterizzata da alti
investimenti, lunghi tempi di ammortamento e lunga vita
tecnologica. Esse si caratterizzano per:
Rete
elettrica
Utilizzo di vari combustibili fossili e fonti
rinnovabili;
Centrali di generazione;
Interconnessioni internazionali;
Necessità di corrispondenza tra domanda e
offerta;
Accumulo per tempi medi nel pompaggio
idroelettrico;
Forniture con limite di potenza (potenza ed
energia pagate separatamente).
Caratteristiche delle reti energetiche
Rete
gas
Interconnessione tra paesi in progress (trasporto
a lunga distanza anche sottomarina);
La rete assume la funzione di accumulo;
Liquefazione e rigassificazione;
Consumo fortemente stagionale;
Ruolo rilevante di giacimenti per lo stoccaggio
(problematiche gestionali);
Nessun vincolo di potenza per i piccoli utenti
(pagamento
trascurabile
della
potenza
impegnata).
Caratteristiche delle reti energetiche
Usa anche fonti non accessibili (uso di
rifiuti, biomasse,...) all’utente;
La rete funge da accumulo;
Rete
teleriscaldamento
Costi di allaccio legati alla potenza
richiesta;
Costi di esercizio legati al consumo;
Generazione in assetto cogenerativo;
Scambiatori negli edifici.
Evoluzione delle tecnologie (1)
Il condizionamento invernale degli edifici può essere
affidato a diverse tecnologie continuamente in evoluzione:
•Caldaia nell’edificio che brucia gas di rete;
•Caldaia nell’edificio che brucia gasolio, gpl o pellet;
•Scambiatore della rete di teleriscaldamento;
•Pompa di calore;
•Motori cogenerativi.
Evoluzione delle tecnologie (2)
Anche per la cottura dei cibi sono disponibili varie opzioni:
•
•
•
•
•
Piano cottura con bruciatori a gas di rete;
Piano cottura con bruciatore a gpl da bombola;
Piastra ad infrarosso elettrica;
Piastra elettrica ad induzione;
Cucina economica a legna.
Presenza contemporanea delle reti
Le reti si sono sviluppate nel tempo, ognuna con la sua
specialità, in funzione anche dell’aggressività della proposta che
si è fatta spazio scoprendo un nuovo bisogno.
Una residenza può, quindi, scaldarsi col teleriscaldamento,
cucinare
col
gas, raffreddarsi con l’elettricità, per
sovrapposizione dei servizi.
Nel nuovo e con distributore pluri-servizi è possibile una
razionalizzazione, limitando gli investimenti: un esempio è un
nuovo quartiere bresciano, collegato alla rete elettrica e a quella
del teleriscaldamento, ma non al gas, cucina a piastre ad
induzione e 1,5 kW di fotovoltaico danno un tocco di novità.
Caldaie a gas e pompe di calore
Le caldaie a gas sembrano aver completato il loro sviluppo
avendo raggiunto nelle versioni a condensazione, che installate
negli edifici adatti hanno rendimenti attorno al 100%.
Le pompe di calore trasportano calore all’interno dell’edificio
prelevandolo dall’ambiente esterno. Si distinguono in due tipologie
principali:
•Ad assorbimento: utilizzano calore di recupero o da combustione
di gas; hanno costi elevati e sono disponibili in una sola taglia.
•A compressione meccanica: utilizzano energia elettrica; il loro
sviluppo è stato promosso dalle applicazioni per il
condizionamento estivo, con riduzione dei costi e miglioramento
delle prestazioni.
Prestazioni delle pompe di calore
Le prestazioni delle pompe di calore dipendono:
•Dall’efficienza del sistema di generazione e trasporto elettrico;
•Dal salto di temperatura tra sorgente esterna e temperatura
dell’impianto di riscaldamento.
L’interesse per l’uso delle pompe di calore deriva da:
•Aumento di efficienza del sistema di generazione elettrica;
•Dall’impiego di impianti di riscaldamento a bassa temperatura;
•Dall’utilizzo di sorgenti esterne a temperature più elevate e
soprattutto costanti nel tempo (acque di scarico, di falda o
terreno).
Comparazione caldaia a gas –
pompa di calore elettrica
L’ impiego di pompe di calore elettriche su edifici con
riscaldamento a bassa temperatura e con l’utilizzo del calore di
falda del terreno può dare minor consumo di fonti fossili tra il
20% e il 50%.
La diffusione di pompe di calore a comando elettrico farebbe
aumentare i consumi di gas delle centrali, specie di notte e nei
finesettimana ma renderebbe parzialmente inutilizzata la rete
capillare del gas, con funzione solo di integrazione nei momenti
di massimo carico.
Le reti elettriche di distribuzione per le utenze civili andrebbero
fortemente ristrutturate perché i nuovi fabbisogni sarebbero
aumentati non solo in potenza ma anche in fattore di carico
Diagrammi di carico elettrici
Diagramma di carico termico di una
rete di teleriscaldamento
Il punto di vista dalla rete elettrica
Le pompe di calore sarebbero dimensionate sul carico di base e
avrebbero un fattore di utilizzo presumibile di 2000 – 2500 ore
l’anno concentrate nelle ore notturne e con possibilità di distacco
nelle ore piene (4 – 5 ore diurne feriali).
I diagrammi di carico termico ed elettrico non sono coincidenti,
quindi si avrebbe una regolarizzazione della domanda. Ne
deriverebbe una forte stabilizzazione della generazione e
prevedibilmente un aumento di efficienza del parco sia pure con
un accentuarsi della stagionalità e degli effetti climatici.
Il punto di vista dalla rete gas
La domanda nazionale di gas si ridurrebbe, ma, soprattutto,
deviata dalle utenze domestiche verso le centrali di generazione
elettrica.
Le reti di distribuzione del gas non amerebbero fornire la sola
energia di integrazione rispetto alle pompe di calore e
prevedibilmente chiederebbero anche una tariffa in funzione
della potenza richiesta.
Le società di distribuzione farebbero ogni sforzo per non farsi
ridurre ad una nicchia, agendo sia a livello politico-tariffario, sia
offrendo servizi post-contatore.
Soluzione sinergica
Naturalmente esiste una soluzione in collaborazione tra
le due reti che eviterebbe l’obsolescenza di una e il
rifacimento dell’altra.
Questa soluzione si basa sull’installazione di gruppi di
cogenerazione di elettricità e calore, alimentati a gas,
presso le residenze più adatte a questa installazione. Il
riscaldamento si avrebbe recuperando calore dai motori e
mandando in rete l’elettricità in eccesso.
Effetti da cogenerazione
distribuita
Con la cogenerazione distribuita si avrebbe un
potenziamento della rete elettrica dal basso, con uno
spostamento degli impieghi del gas dalle caldaie agli
impianti di cogenerazione.
La soluzione cogenerativa più utilizzata, ad oggi, è il
motore a scoppio, ma, in futuro, è possibile che siano
disponibili celle a combustibile e motori Stirling a bassi costi
e adeguata affidabilità.
Possibili sinergie avanzate
• L’efficiente uso delle PdC richiede la disponibilità di una
sorgente esterna a temperatura costante, specie negli
edifici esistenti.
• Le reti delle acque di scarico e delle acque superficiali, in
una prospettiva di reti di acque grezze (diverse da quelle
potabili) potrebbero giocare un forte ruolo: d’inverno per
facilitare il riscaldamento, d’estate per facilitare il
raffrescamento, sfruttando energia solare attraverso
l’accumulo stagionale nel terreno.
Telecontrollo delle reti
Una gestione organica e integrata delle reti che integri la
centralizzazione delle scelte e la localizzazione della
gestione, una offerta differenziata per ore e per stagione
dei servizi e una cultura degli utenti sono tutti presupposti
indispensabili per un’evoluzione del sistema energetico che
minimizzi le necessità di investimenti e il consumo di
risorse naturali.
Considerando l’attuale stato dei contatori del gas con
lettura solo ottica, e dei contatori elettrici, a servizio solo del
distributore, il percorso sarà complesso e sviluppabile a
lungo termine.
Grazie per l’attenzione !