AiCARR Journal #72 - Strategie per lo sviluppo energetico | Idrogeno

#72 Organo Ufficiale AiCARR

ISSN:2038-2723

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO13 - GENNAIO 2022

NORMATIVA SUPERBONUS, NOVITÀ DI INIZIO ANNO TRANSIZIONE ENERGETICA, IL RUOLO DELLE FONTI E DEI VETTORI ENERGETICI IDROGENO VERDE QUADRO LEGISLATIVO ED ECONOMICO POTENZIALITÀ E SVILUPPI PER LA DECARBONIZZAZIONE CASE STUDY SISTEMI SOFCSOEC PER MIGLIORARE L’EFFICIENZA ENERGETICA DI UNA CARTIERA LA VENTILAZIONE PER GLI EDIFICI DEL FUTURO PREMIO TESI DI LAUREA FORNITURA DI SERVIZI ANCILLARI TRAMITE IMPIANTI HVAC TRIGENERAZIONE E MODELLAZIONE ENERGETICA IN AMBITO OSPEDALIERO

STRATEGIE PER LO SVILUPPO ENERGETICO POSTE ITALIANE SPA – POSTA TARGET MAGAZINE - GIPA/LO/CONV/003/2013.

IDROGENO

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110%

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Periodico Organo ufficiale AiCARR

EDITORS IN CHIEF Francis Allard (France) Filippo Busato (Italy) HONORARY EDITOR Bjarne Olesen (Denmark) ASSOCIATE EDITORS Karel Kabele (Czech Republic) Valentina Serra (Italy) SCIENTIFIC COMMITTEE Ciro Aprea (Italy) William Bahnfleth (USA) Marco Beccali (Italy) Umberto Berardi (Italy) Anna Bogdan (Poland) Alberto Cavallini (Italy) Iolanda Colda (Romania) Stefano Corgnati (Italy) Annunziata D’Orazio (Italy) Filippo de’ Rossi (Italy) Livio de Santoli (Italy) Marco Dell’Isola (Italy) Giorgio Ficco (Italy) Marco Filippi (Italy) Manuel C. Gameiro da Silva (Portugal) Cesare M. Joppolo (Italy) Dimitri Kaliakatsos (Italy) Essam Khalil (Egypt) Jarek Kurnitski (Latvia) Renato M. Lazzarin (Italy) Catalin Lungu (Romania) Anna Magrini (Italy) Zoltán Magyar (Hungary) Rita M.A. Mastrullo (Italy) Livio Mazzarella (Italy) Arsen Melikov (Denmark) Gino Moncalda Lo Giudice (Italy) Boris Palella (Italy) Federico Pedranzini (Italy) Fabio Polonara (Italy) Piercarlo Romagnoni (Italy) Francesco Ruggiero (Italy) Luigi Schibuola (Italy) Giovanni Semprini (Italy) Jorn Toftum (Denmark) Timothy Wentz (USA) Claudio Zilio (Italy)

DIRETTORE RESPONSABILE ED EDITORIALE Marco Zani MANAGEMENT BOARD Filippo Busato Paolo Cervio Luca Piterà Erika Seghetti Marco Zani EDITORIAL BOARD Carmine Casale, Paolo Cervio, Pino Miolli, Marco Noro, Luca Alberto Piterà, Valentina Serra, Luigi Schibuola, Claudio Zilio COORDINAMENTO EDITORIALE Erika Seghetti redazione.aicarrjournal@quine.it ART DIRECTOR Marco Nigris GRAFICA E IMPAGINAZIONE Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero: Daniele Francesco Bartolotta, Filippo Busato, Paolo Colbertaldo, Livio de Santoli, Davide Falabretti, Francesco Gulotta, Ennio Macchi, Marco Noro, Federico Pedranzini, Luca Alberto Piterà, Gabriele Risoli, Marvin Rokni, Massimo Santarelli, Daniele Testi, Giulio Vialetto Pubblicità Quine Srl Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 dircom@quine.it Responsabile della Produzione Paolo Ficicchia Traffico Elena Genitoni – e.genitoni@lswr.it Editore: Quine srl – www.quine.it – traffico@quine.it Presidente Giorgio Albonetti Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: redazione.aicarrjournal@quine.it Servizio abbonamenti Quine srl, Via G. Spadolini, 7 – 20141 Milano – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile.

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AiCARR journal è una testata di proprietà di AiCARR – Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria, Riscaldamento e Refrigerazione Via Melchiorre Gioia 168 – 20125 Milano Tel. +39 02 67479270 – Fax. +39 02 67479262 www.aicarr.org Gli articoli presenti all’interno di AiCARR Journal sono il risultato di una libera e personale interpretazione dei relativi autori. In nessun caso le idee espresse dall’autore possono essere considerate come parere di AiCARR. Nel caso in cui qualche diritto di autore sia stato involontariamente leso, si prega di contattare l’autore dell’articolo, al fine di risolvere ogni possibile conflitto.

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Aderente

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EFFICIENZA ED OTTIMIZZAZIONE NELLA CLIMATIZZAZIONE E NELLA REFRIGERAZIONE I refrigeratori Aermec WFGN e WFGI sono stati progettati per offrire al mercato unità con valori di SEER estremamente elevati grazie alla scelta di compressori e scambiatori ottimizzati per sfruttare al meglio le caratteristiche del refrigerante Solstice® ZE (R-1234ze) a basso GWP. Sono stati estesi i limiti operativi attribuendo a questa linea una grande versatilità nel rispetto dei severi requisiti del TIER 2 del Regolamento Europeo 2281/2016. Ogni unità è dotata di termoregolazione a microprocessore, accessibile tramite tastiera e display LCD. Disponibili anche con refrigerante R515B per offrire immutate prestazioni con refrigerante di classe A1 (non infiammabile) e basso GWP. Le serie WFGN e WFGI affiancano le serie WFN e WFI con refrigeranti R134a e R513A. Su richiesta le unità della serie WFGN e WFGI possono essere fornite con allestimento silenziato con consistente abbattimento del livello acustico.

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EDITORIALE

SE GUARDI AiCARR “Se guardi AiCARR non vedi il suo presidente, ma se guardi il suo presidente, vedi AiCARR”

due programmi. Opportunità di poter esprimere un voto, e responsabilità nel farlo.

Colgo lo spunto di questa metafora calcistica per parlare dell’importante momento della vita associativa che nei giorni in cui scrivo sta coinvolgendo AiCARR, cioè l’elezione del presidente per il triennio -.

Quando pensiamo alla nostra associazione non pensiamo necessariamente al suo presidente, ma quando pensiamo ad un presidente è spontaneo pensare all’associazione.

Questo sistema di rinnovo delle cariche così diverso da quello di molte altre associazioni e istituzioni, in cui si rinnova un consiglio e in seno a questo viene eletto un presidente, è una caratterisca peculiare di AiCARR, una scelta del capitano prima che dell’equipaggio. È un modo semplice di decidere, basato sulla persona e sul programma, poi verrà la squadra.

La forza della vita associativa è anche questa, l’immagine collettiva che sta in primo piano rispetto alla figura reggente pro tempore, ma allo stesso tempo la figura del presidente che diventa un primo piano rappresentativo dell’insieme, in un gioco di campi lunghi e ritratti di cui Sergio Leone era grande maestro.

E l’equilibrio e i valori dell’associazione, sorretti dal nostro statuto, fanno si che questa centralità del presidente in fase elettiva lasci poi spazio nella fase operativa alla centralità della squadra, di cui il presidente è il direttore d’orchestra.

La squadra è al centro, e funziona se ha un buon capitano.

Come ho avuto modo di ricordare tre anni orsono, il rinnovo del presidente è un momento fondamentale della vita associativa; il presidente eletto, come nella tradizione ASHRAE, la nostra sorella maggiore americana, affiancherà il presidente in carica per un anno, prima che il presidente in carica diventi “ex”.

Si tratta di un momento fondamentale per i soci, chiamati a scegliere in questo caso tra due curriculum e

Per questo ritengo che la forma di elezione del presidente di AiCARR sia ancora vincente dopo  anni.

Per questo, viste le eccellenti candidature, e visto che entrambe sono più giovani dell’associazione stessa (nel solco di quanto è iniziato con la presidenza del sottoscritto) sono sicuro del fatto che l’associazione sarà guidata da mani sapienti.

Filippo Busato, Presidente AiCARR

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#72

Editoriale 4

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NORMATIVA Superbonus 110%, novità di inizio anno

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AiCARR Informa 69

La Legge di Bilancio 2022 ha introdotto diverse novità ma, nonostante tutti i problemi legati alla pandemia, le modifiche al Superbonus hanno visto ancora una volta un grande assente tra gli interventi agevolabili: la ventilazione meccanica L.A. Piterà

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#72

Novità prodotti 8

STRATEGIE ENERGETICHE

Transizione energetica: il ruolo delle fonti e dei vettori energetici Innovazione e ricerca giocano, e giocheranno, un ruolo fondamentale ma il contributo maggiore alla transizione dovrà venire dalla politica E. Macchi

IL RUOLO DELLA POLITICA L’economia dell’idrogeno verde In attesa di una strategia a lungo termine, quali sono gli obiettivi e le azioni prioritarie al fine di incentivare l’utilizzo dell’idrogeno?

L. de Santoli

SCENARIO Idrogeno, potenzialità e sviluppi per la decarbonizzazione Considerato come il combustibile del futuro, l’idrogeno è una soluzione energetica molto promettente. Vediamone caratteristiche e applicazioni M. Santarelli

CASE STUDY Come aumentare l’efficienza energetica di uno stabilimento industriale con sistemi SOFC-SOEC L’analisi sperimentale di un impianto di cogenerazione di una cartiera ha consentito, mediante un software di simulazione dinamica, di valutare la convenienza energetica ed economica dell’utilizzo di un sistema innovativo di produzione e utilizzo dell’idrogeno ad ossidi solidi per il soddisfacimento dei fabbisogni termici ed elettrici P. Colbertaldo, M. Noro, M. Rokni, G. Vialetto

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PRESTAZIONI DEGLI EDIFICI Ventilazione ed efficienza energetica negli impianti ad aria per gli edifici del futuro: una visione a quattro dimensioni Riduzione delle perdite d’aria, ottimizzazione del controllo della diffusione dell’aria negli impianti VaV, implementazione di sistemi selettivi per l’abbattimento di contaminanti specifici e considerazione degli aspetti di contesto nella valutazione del recupero di calore dall’aria espulsa. Sono queste le aree di miglioramento su cui si dovrebbe investire F. Busato, F. Pedranzini

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PREMIO TESI DI LAUREA Fornitura di Servizi Ancillari tramite impianti HVAC: un approccio basato sugli Algoritmi Genetici Le analisi svolte mostrano che gli edifici sono in grado di fornire servizi ancillari alla rete senza grandi perdite di comfort termico, se opportunamente coordinati tramite strategie che ne compensino i limiti e ne sfruttino in modo sinergico le rispettive caratteristiche D. F. Bartolotta, D. Falabretti, F. Gulotta

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Trigenerazione in ambito ospedaliero: modellazione energetica di un impianto completamente monitorato e ottimizzazione della gestione operativa Analisi dei risparmi ottenibili dall’implementazione di un sistema di controllo che punti alla minimizzazione del costo, basato sulla previsione dei carichi e delle variabili che influenzano complessivamente il sistema G. Risoli, D. Testi

Informazioni dalle aziende

NATO PER… FARE SILENZIO! È italiano il sistema di scarico a innesto in grado di garantire valori di rumorosità tra i più bassi sul mercato

S

ilere di Valsir rappresenta il non plus ultra tra i prodotti fonoisolanti destinati allo scarico di acque reflue e piovane all’interno degli edifici.

Il sistema è stato progettato con l’obiettivo di ridurre al minimo la rumorosità generata dagli impianti di scarico a causa delle vibrazioni provocate dal movimento del flusso di scarico: le tubazioni e i raccordi sono infatti realizzati in una mescola di polipropilene e cariche minerali con lo scopo di aumentare notevolmente il peso specifico del prodotto.

Inoltre, sia le tubazioni che i raccordi utilizzano spessori molto elevati, fattore che contribuisce ulteriormente al raggiungimento dell’obiettivo di contenimento acustico.

Un intero sistema fonoassorbente La gamma Silere va dal diametro 58 al diametro 160. Lo stesso prodotto può essere perciò utilizzato sia per le diramazioni ai piani che per le colonne e i collettori di scarico.

Le tubazioni vengono estruse in barre da 150 mm fino a 3 m di lunghezza, nella versione con bicchiere d’innesto. Vengono prodotte anche barre da 5 m completamente lisce, senza bicchiere, che grazie all’utilizzo di raccordi bigiunto permettono di ridurre al minimo gli scarti di tubo.

I raccordi invece sono prodotti tramite stampaggio a iniezione. La gamma è così ampia da permettere la realizzazione di qualsiasi impianto, inoltre è anche possibile collegare il sistema a ogni tipo di tubazione preesistente, sia plastica che metallica.

Tubazioni e raccordi sono dotati di sistema di collegamento tramite bicchiere a innesto.

Il bicchiere a innesto, dotato di guarnizione in SBR, ha varie funzioni. Tra cui, naturalmente, quella di semplificare l’installazione. Ma serve anche a garantire la tenuta idraulica e a evitare eventuali fuoriuscite di gas maleodoranti.

Il bicchiere gestisce anche la dilatazione termica delle tubazioni: è infatti proporzionato per consentire lo scorrimento del tubo durante il funzionamento dell’impianto di scarico.

Numeri da primato Silere ha una struttura robusta, estremamente resistente alle sollecitazioni meccaniche, e può essere impiegato senza alcuna controindicazione anche a temperature rigidissime, fino a -20 °C. Per quanto riguarda invece la temperatura dei fluidi, il limite è di 80 °C per lo scarico continuo e di 95 °C di picco (ovvero di scarico discontinuo).

Anche la resistenza chimica alle più diffuse sostanze disciolte negli scarichi civili e industriali è altissima.

Silere, sezione

Silere, tubi, raccordi e VBF Silere è stato testato con risultati eccezionali presso il Fraunhofer Institut di Stoccarda, uno dei punti di riferimento in Europa per le prove sull’acustica dei sistemi di scarico.

Secondo le indicazioni della normativa europea EN 14366, i test hanno interessato tubazioni e raccordi di diametro 110 mm, rilevando valori pari a 6 dB e 14 dB alle rispettive portate di 2 l/s e 4 l/s.

Valori che confermano il primato di Silere tra i sistemi di scarico acustici.

La “braga miscelatrice” Merita una menzione speciale la cosiddetta “braga miscelatrice” (o VBF), un particolare raccordo che trova la sua applicazione ideale in edifici di elevata altezza o caratterizzati da un alto fattore di contemporaneità di utilizzo dei dispositivi sanitari.

Nasce con l’obiettivo di gestire elevate portate di scarico, garantendo una corretta ventilazione dell’impianto, pur utilizzando un’unica tubazione di diametro contenuto.

Grazie alla particolare conformazione di questo raccordo – che permette il rallentamento del flusso di scarico a ciascun piano dell’edificio, e di separare l’ingresso dei reflui provenienti dalle diramazioni orizzontali da quelle che transitano nelle colonne verticali – si riescono a contenere notevolmente le pressioni generate e, quindi, si possono raggiungere elevatissime portate di scarico senza la necessità di colonne di ventilazione parallela.

In questo modo, il numero di apparecchi sanitari collegati alla colonna di scarico può aumentare fino a 6 volte in più rispetto a quanto è possibile con soluzioni di ventilazione parallela dello stesso diametro.

Tali caratteristiche permettono di ridurre gli ingombri dell’impianto di scarico, oltre ai tempi e ai costi di realizzazione, con performance superiori a quelle dei sistemi tradizionali.

Silere, accessori

Novità Prodotti POMPA DI CALORE MULTIFUNZIONE CON REFRIGERANTE R513A SCREWLine-i (WDAN-iK4 MF) di Clivet è la nuova pompa di calore multifunzione condensata ad aria per installazione esterna, dotata di refrigerante R513A e di compressori a vite con regolazione a inverter.

La soluzione è disponibile nella versione energetica Excellence (EXC) che propone un’elevata efficienza in tutte le modalità di funzionamento: SEER fino a 5,18 e SCOP fino a 4,21. L’utilizzo del refrigerante R513A, a basso GWP (Global Warming Potential = 631), garantisce un impatto ambientale più che dimezzato rispetto al refrigerante tradizionale R-134a (GWP = 1430).

Compressori bi-vite con tecnologia inverter, ventilatori EC a elevata efficienza energetica e regolazione continua della velocità, batterie condensanti rame alluminio con trattamento idrofilico, sono alcune delle tecnologie adottate su SCREWLine4-i che consentono di: • fornire all’impianto solo l’energia richiesta, in ogni condizione operativa • seguire il carico anche in condizioni di forte parzializzazione • garantire elevati valori di efficienza, riducendo i costi di gestione • garantire una corrente assorbita nulla allo spunto

Silenziosità e adattabilità La serie WDAN-iK4 MF propone 3 livelli acustici, non variando le dimensioni dell’unità: • Versione acustica con confanatura compressori (SC): versione base • Versione acustica silenziata (LN): –8 dB(A) rispetto a SC • Versione acustica super silenziata (EN): –12 dB(A) rispetto a SC La modulazione di capacità dal 100% al 18%, il doppio circuito frigorifero, i limiti di funzionamento estesi che garantiscono il funzionamento dell'unità tutto l'anno, con temperature aria da –10 °C a +46 °C, la produzione di acqua calda fino a +60 °C anche durante la stagione estiva e di acqua fredda fino a –8 °C anche in inverno, sono in grado di soddisfare le esigenze di ogni impianto. www.clivetlive.com

SISTEMA DI VENTILAZIONE CENTRALIZZATA DAL DESIGN COMPATTO Viessmann propone un’ampia gamma di sistemi VMC che si arricchisce del nuovo Vitoair, il sistema di ventilazione centralizzato con portata d’aria fino a 300 m3/h in grado di assicurare un efficiente ricambio d’aria in qualsiasi tipo di abitazione.

L’unità di ricambio aria Vitoair FS del sistema Vitoair si caratterizza per la sua compattezza: alta 245 mm, è l’ideale per l’installazione domestica in quanto può essere inserita in ogni spazio abitativo senza problemi. L’installazione risulta estremamente flessibile: l’unità può essere posta orizzontalmente – a soffitto o pavimento – oppure in verticale, a muro; non richiede alcuno scarico di condensa, per una maggiore semplicità sia di progettazione che di installazione.

Vitoair è in grado di mantenere un’elevata silenziosità anche al massimo livello di funzionamento.

Il sistema assicura una qualità eccellente dell’aria indoor: grazie alla membrana polimerica dello scambiatore di calore entalpico, Vitoair riesce a recuperare calore e umidità dall’aria interna, assicurando un comfort elevato e un senso di benessere in tutti gli ambienti. Infatti, le molecole di vapore acqueo contenute nell’aria in fase di espulsione trasmigrano all’aria pulita in ingresso attraverso la membrana del recuperatore. In questo modo, si evita che nel periodo invernale l’aria interna diventi troppo secca, andando a recuperare, oltre al calore, anche l’umidità. Allo stesso modo, la membrana polimerica impedisce la trasmissione di virus, muffe o batteri, disperdendoli attraverso l’aria in espulsione.

Il notevole recupero di calore reso possibile grazie all’installazione del sistema Vitoair fa sì che si assista a una significativa diminuzione dei costi energetici e a una riduzione dei consumi elettrici, mantenendo però il massimo del comfort termico e creando un clima salubre all’interno dei propri ambienti. L’efficienza e la qualità del nuovo sistema Vitoair è certificata dal sigillo CasaClima, in fase di assegnazione.

La gestione del sistema è di estrema facilità sia per il tecnico sia per chi gestisce l’impianto.

Tramite il software Vitoguide, il tecnico si collega al sistema Vitoair per una rapida messa in funzione e per un controllo costante da remoto, che gli consente di intervenire rapidamente in caso di anomalie. Inoltre, tramite l’app ViCare, l’utente può tenere sotto controllo tutto il sistema comodamente dal proprio smartphone, monitorandolo in qualsiasi momento e a seconda delle esigenze specifiche.

Dal punto di vista del professionista è davvero rivoluzionario il sistema di distribuzione dell’aria Click8

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and-Go realizzato per connettere gli elementi del nuovo sistema Vitoair: stabile, sicuro ed estremamente veloce per agevolare il lavoro dell’installatore. I canali di distribuzione d’aria sono disponibili sia in versione rotonda sia piatta e sono estremamente flessibili: rispetto ai sistemi convenzionali, infatti, consentono di realizzare facilmente raggi di curvatura stretti e sono caratterizzati da un’elevata stabilità. La parete interna blu dei condotti è antistatica e antibatterica e soddisfa i più alti requisiti di igiene, diventando un elemento distintivo del sistema. La soluzione Click-and-Go è versatile e molto flessibile, adatta per l’installazione a pavimento, a parete o nel controsoffitto, sia in edifici nuovi sia in caso di ristrutturazione. www.viessmann.it

CLIMATIZZAZIONE E MONITORAGGIO DELLA QUALITÀ DELL’ARIA INDOOR La casa del futuro diventerà sempre più smart, per offrire ambienti più confortevoli ma soprattutto più salubri: è con questo obiettivo che la divisione Air Solution di LG Electronics si impegna da sempre nello sviluppo di prodotti innovativi, capaci di offrire il massimo benessere grazie all’utilizzo delle nuove tecnologie. Ne sono un esempio le soluzioni di riscaldamento e raffrescamento di LG che uniscono l’efficienza della climatizzazione e della purificazione dell’aria con la massima praticità di utilizzo e gestione, grazie al Wi-Fi integrato e all’app LG ThinQ. Creando un account ThinQ sull’app, scaricabile gratuitamente dagli app store Android e iOS, è possibile gestire in modo semplice e intuitivo tutte le principali funzionalità dei sistemi HVAC, climatizzatori e purificatori d’aria. LG ThinQ fornisce un controllo intuitivo e tiene traccia dei consumi grazie a una combinazione di analisi, sensori e dati di utilizzo. Con LG ThinQ è possibile anche personalizzare le impostazioni principali, oltre che temporizzare la manutenzione dei filtri, impostare programmi settimanali e utilizzare la funzionalità Smart Diagnosis per l’invio di notifiche di funzionamento e il supporto per una vasta gamGAMMA PRODOTTI ma di problemi tecnici. Il monitoraggio della qualità dell’aGAMMA PRODOTTI Refrigeratori aria/acqua ria indoor è una delle funzionalità più interessanti e attuali Pompe di calore aria/acqua aria/acqua Refrigeratori dell’app LG ThinQ. Con l’arrivo della stagione invernale, inRefrigeratori acqua/acqua Pompe di calore aria/acqua fatti, si trascorre sempre più tempo tra le mura domestiche Pompe di calore acqua/acqua acqua/acqua Refrigeratori e si tende ad arieggiare meno gli ambienti, rendendo l’aria Climatizzatori di precisione Pompe di calore acqua/acqua che si respira all’interno degli edifici stantia e poco salubre.

Unità polivalenti Climatizzatori di aria/acqua precisione Inoltre, a causa della pandemia COVID-19, l’attenzione per motocondensanti UnitàUnità polivalenti aria/acqua la qualità dell’aria indoor è aumentata significativamente.

Unitàmotocondensanti motoevaporanti Unità Condensatori remoti Una buona ventilazione domestica è fondamentale per la Unità motoevaporanti Free cooling Condensatori remoti salute, sostituire l’aria umida e inquinata con quella fresca Roof-Top Free cooling proveniente dall’esterno, aiuta in primo luogo a preveniRoof-Top re eventuali problemi respiratori ma anche l’umidità e la muffa che possono generarsi all’interno dei vari ambienti.

Grazie all’app, semplice e intuitiva, gli utenti possono controllare e gestire comodamente la qualità dell’aria, anche quando si è fuori casa, per ritrovare al proprio rientro il clima ideale. Quattro diversi colori – verde, giallo, arancione e rosso – segnalano la concentrazione del particolato COSTRUTTORI DI UNITÁ PER IL CONDIZIONAMENTO E PROCESSO INDUSTRIALE ultra-fine, rilevando i livelli di PM1,0, PM2,5 e PM10 all’inCOSTRUTTORI DI UNITÁ PER IL CONDIZIONAMENTO E PROCESSO INDUSTRIALE terno dell’abitazione, su una scala di intensità che va da ACM Kälte Klima®, da oltre 18 anni, è presente con i propri macchinari nel settore agroalimentare per garantire la produzione e trasferimento del18 freddo la climatizzazione spazi lavorativi e di conservazione sempre,larisulta “Good” a “Very Bad”, per permettere all’utente di deciACM Kälte Klima®, da oltre anni, per è presente con i propridegli macchinari nel settore agroalimentareche, perda garantire pro® essere laeprima misura igienica di per prevenzione e sicurezza nella filiera alimentare.

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Novità Prodotti CASSONETTO CON VMC Specificatamente per il mercato delle riqualificazioni, Alpac propone MyBox con VMC, un innovativo cassonetto con doppia funzionalità: da un lato elevate prestazioni termoisolanti, dall’altro un sistema di Ventilazione Meccanica Controllata integrato a scomparsa. Progettato su misura, MyBox con VMC può essere installato in modo semplice: il sistema di montaggio brevettato dall’azienda non prevede fori sulla muratura esterna, rendendolo una soluzione ideale anche in contesti abitativi storici o condominiali. La ventilazione, inserita all’interno del cassonetto, viene integrata alla ristrutturazione del sistema-finestra (o della sola sostituzione del cassonetto), e non richiede lavori di muratura, canalizzazioni o ingombranti impianti centralizzati.

Grazie alle sue elevate performance in termini di isolamento termico e acustico MyBox con VMC consente l’eliminazione di ponti termici, spifferi e condensa, prevenendo la formazione di muffa e rendendo gli spazi domestici più salubri e confortevoli. La trasmittanza termica certificata (con valori U = 0,583 W/m2K) aumenta inoltre l'efficienza dell'abitazione, contribuendo a migliorarne la classificazione energetica. Ma non solo: questo cassonetto Alpac è dotato di serie di doppio filtro in entrata F7/G4 in grado di consentire una corretta aereazione dei locali interni, purificando l’aria da pollini, batteri e sostanze inquinanti. La ventilazione costante non muta però le condizioni climatiche indoor: lo speciale scambiatore entalpico a doppio flusso controcorrente, infatti, permette di recuperare fino al 90% del calore dell'aria in uscita.

Il cassonetto MyBox con VMC di Alpac risponde inoltre ai requisiti CAM (Criteri Ambientali Minimi) e risulta pertanto conforme per accedere alle detrazioni Ecobonus e Superbonus. www.alpac.it

VMC A SCOMPARSA NEL CAPPOTTO ESTERNO

Helty presenta un sistema di ventilazione unico nel suo genere, progettato per un’installazione contestuale alla realizzazione del cappotto esterno: Flow Manhattan.

Helty Flow Manhattan è una tecnologia innovativa e brevettata che ridisegna il concetto di Ventilazione Meccanica Controllata attraverso una tipologia di installazione inedita: l’unità di trattamento dell’aria, infatti, viene mimetizzata nello strato di isolamento del cappotto riducendo a zero l’impatto sulla facciata dell’edificio e senza intaccarne l’isolamento termico.

La posa, realizzabile completamente dall’esterno su qualsiasi tipo di cappotto, può avvenire su entrambi i lati del foro finestra. Richiede un singolo carotaggio da 160 mm di diametro per il passaggio del condotto, realizzato in materiale fonoisolante e con un setto che separa i due flussi d’aria in mandata e ripresa.

Il profilo architettonico dell’immobile è salvaguardato grazie a griglie d’areazione gestite in luce nella mazzetta del foro finestra. Anche l’ingombro interno viene pressoché azzerato con un diffusore a muro per l’immissione ed estrazione dell’aria, che si caratterizza per le dimensioni contenute e un design minimal.

La predisposizione dell’impianto durante i lavori di coibentazione ottimizza i tempi di cantiere ed evita lavori invasivi all’interno dell’edificio.

Comfort indoor Con una portata d’aria fino a 70 m3/h, Flow Manhattan rappresenta una soluzione ideale per soddisfare i fabbisogni di ricambio e purificazione aria di singole stanze anche di medie dimensioni. Un filtro F7 depura l’aria da inquinanti, particolato PM10 e PM2,5, batteri e pollini. Umidità e CO2 in eccesso, così come VOC e altri inquinanti nocivi, vengono evacuati e diluiti grazie alla ventilazione continua e bilanciata “stanza su stanza”. Il tutto senza compromettere le prestazioni energetiche dell’edificio – grazie a uno scambiatore di calore entalpico che recupera il 70% dell’energia termica – e con una eccezionale silenziosità di esercizio che migliora il comfort negli ambienti di vita e lavoro. La pressione sonora alla prima velocità è pari a 16,5 dB(A) mentre la protezione dai rumori esterni è assicurata da un abbattimento acustico di facciata certificato pari a 51 dB. Oltre che nel modello standard, la nuova soluzione Helty è disponibile in versioni Plus e Elite, che integrano sensori per il controllo della qualità dell’aria (igrometrico, CO2 e VOC) permettendo una gestione smart ed efficiente della ventilazione. www.heltyair.com 10

#72

GRUPPI DI DISTRIBUZIONE E MISCELAZIONE DELL’ACQUA PER GLI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO I gruppi di rilancio della Serie HK di Watts sono la soluzione per garantire al sistema di riscaldamento e raffrescamento la circolazione dell’acqua in modo diretto, favorendo così la circolazione del liquido in circolo secondo le esigenze impostate dal termostato.

Il gruppo installato preleva il fluido termovettore dal circuito primario e lo rilancia alle unità terminali del circuito secondario in funzione della potenza termica richiesta dalla zona termica collegata. La pompa garantisce la prevalenza richiesta per la circolazione del fluido termovettore nel circuito secondario.

La temperatura di andata e ritorno del fluido nel circuito secondario è leggibile sui termometri integrati nelle valvole di intercettazione ed è visibile anche con la coibentazione montata.

La valvola di intercettazione della mandata è dotata di sistema gravity flow stop che impedisce la circolazione naturale a pompa ferma. Questo permette di inserire le unità terminali del circuito secondario, senza necessità di un’ulteriore regolazione di temperatura, integrando perfettamente i Collettori VB32.

Nel gruppo di rilancio è inserita anche una valvola di miscelazione termostatica a punto fisso che mantiene costante la temperatura di mandata del circuito secondario misce-

lando opportunamente la mandata del circuito primario e il ritorno del circuito secondario. È particolarmente indicata negli impianti di riscaldamento a pannelli radianti dove è necessario mantenere costante la temperatura del fluido termovettore prima di poter essere inviato ai circuiti radianti.

Modularità e facilità di installazione Il prodotto è premontato e nella fase di installazione dell’impianto può essere fissato a parete in pochi minuti, grazie alla staffa integrata, al peso e alle dimensioni compatte. I gruppi di rilancio sono progettati secondo un principio di installazione modulare che consente di collegare più zone di riscaldamento e sono premontati con la mandata a destra e il ritorno a sinistra. La reversibilità del prodotto permette in poche e semplici mosse di invertire i flussi. I sistemi Watts sono partner affidabili nella gestione del riscaldamento e del raffrescamento domestico sia in nuovi edifici sia nelle ristrutturazioni energetiche. www.wattswater.it e cloud.wattswater.eu

GAMMA DI CALDAIE “HYDROGEN READY” La nuova gamma di caldaie a condensazione a gas ecoTEC plus H2 di Vaillant, con un valore di efficienza pari al 94%, raggiunge la classe di efficienza energetica di sistema A+ nella versione in abbinamento alla centralina vSMART, per minori consumi e significativi benefici sia sui costi operativi sia sulle emissioni inquinanti.

Tra le principali caratteristiche: il sistema “soaping” che assicura la stessa temperatura dell’acqua per tre minuti anche se si chiude il rubinetto; la tecnologia IoniDetect che permette il riconoscimento automatico del gas di alimentazione che, insieme al sistema di bilanciamento ADA, regola in autonomia la curva di alimentazione della fiamma; un sensore di pressione in grado di controllare in tempo reale le oscillazioni di pressione dell’impianto direttamente sul display; un manometro analogico all’interno che permette la verifica della pressione

dell’impianto in assenza di corrente.

Il design è elegante e compatto, pur mantenendo le medesime dimensioni dei modelli precedenti, adattandosi a ogni tipo di abitazione: la gamma presenta una nuova e intuitiva interfaccia touch-screen con “messaggi parlanti” che aiutano l’utente a ottenere il massimo comfort nel modo più semplice possibile.

La gamma è disponibile in quattro modelli – ecoTEC plus VM (solo riscaldamento), ecoTEC plus VMW (combinata), ecoTEC plus VMW +vSMART WiFi (combinata e già abbinata a centralina climatica) e ecoTEC plus VMI (combinata con doppio serbatoio interno) – e prevede la prima accensione gratuita. Taglie disponibili: 26, 30 e 35 kW. www.vaillant-group.com

#72 11

Normativa

Superbonus 110%, novitàdi inizio anno

La Legge di Bilancio 2022 ha introdotto diverse novità ma, nonostante tutti i problemi legati alla pandemia, le modifiche al Superbonus hanno visto ancora una volta un grande assente tra gli interventi agevolabili: la ventilazione meccanica L.A. Piterà*

P

uò accadere che alcune leggi possano mettere in

settore il conseguimento del 60% dell’o-

gioca di conseguenza sicuramente un

moto e accelerare il processo di riqualificazione del

biettivo di efficienza energetica al 2030,

ruolo importante e può essere visto an-

patrimonio edilizio esistente e contemporaneamen-

pari a 9,3 Mtep/anno di energia finale.

che come un enorme esperimento di

te l’economia, questo in parte grazie anche all’esperienza

Questo attraverso un ambizioso piano

“solidarietà fiscale”, dal momento che

accumulata negli anni con i provvedimenti sulle detrazioni

di riqualificazione energetica, in ragione

le risorse necessarie per far fronte alle

fiscali per le ristrutturazioni edilizie.

delle potenzialità di questo settore nel

minori entrate nelle casse dell’erario

Dal 1996, infatti, il meccanismo delle detrazioni ha ge-

ridurre contestualmente i consumi ener-

provengono dagli stessi cittadini che

nerato 19,5 milioni di domande per un ammontare totale

getici e le emissioni di gas climalteranti.

pagano le tasse.

di 143 miliardi di detrazioni, che significa l’immissione nell’e-

Il nostro parco edilizio residenzia-

Se a dicembre 2020, a solo pochi

conomia reale di quasi 300 miliardi di euro, nonostante la

le è composto da circa 12,42 milioni di

mesi dall’entrata in vigore dell’incentivo,

macchina burocratica, messa in piedi anche per contrastare

edifici, di cui oltre il 65% ha più di 45

risultavano avviati poco più di 1.600 in-

coloro che cercano di aggirare il sistema.

anni, ovvero è precedente alla prima le-

terventi, per un totale di circa 190 milioni

Come evidenziato anche dalla Strategia per la Riqualifi-

gislazione di contenimento dei consumi

di euro di investimenti ammessi a finan-

cazione Energetica del Parco Immobiliare Nazionale – STRE-

energetici L.373 (Governo italiano, 1976),

ziamento, un anno dopo, a dicembre

PIN, il settore dell’edilizia civile è strategico ai fini del rispar-

e il 25% di questi edifici registra consumi

2021, si contano oltre 95.718 interventi

mio energetico e della riduzione delle emissioni, in quanto

annuali che si attestano da un minimo

ammessi al beneficio delle detrazioni

è responsabile di circa il 45% dei consumi finali di energia e

di 160 kWh/m2|ª a oltre 220 kWh/m2|ª.

fiscali, per investimenti complessivi di

per il 17,5% delle emissioni di CO2. Anche il Piano Nazionale

Il Superbonus 110% come stru-

oltre 16 miliardi di euro, di cui il 69% ri-

Integrato Energia e Clima-PNIEC ha attribuito a questo

mento di incentivazione dell’efficienza

sulta completato per un totale di oltre 11

12

#72

miliardi di euro. Un dato merita di essere

unico proprietario o in comproprietà

considerato come mostrato dalla figura

tra persone fisiche:

1: oltre il 52,2% degli interventi ammessi

⚬ per le spese sostenute fino al 31 di-

• fino al 31 dicembre 2023 per le spese sostenute per gli interventi su edilizia sociale IACP e istituti similari, spetta ancora la detrazione del 110% se però al 30 giungo 2022

cembre 2023 da ripartire in quattro

si è raggiunta una SAL di almeno il 60% dell’intervento

a edifici funzionalmente indipendenti,

quote annuali di pari importo spetta

complessivo;

mentre i condomini, che sono il parco

ancora la detrazione del 110%;

sono riferiti a edifici unifamiliari, il 32,8%

edilizio meno efficiente, sono all’ultimo

⚬ per le spese sostenute fino al 31 di-

• sono stati riconfermati tutti i meccanismi di detrazione preesistenti anche per il 2022, ad esempio la ristruttura-

cembre 2024 da ripartire in quattro

zione edilizia, l’ecobonus, il sisma bonus, il bonus mobili,

che è necessario lavorare per perfe-

quote annuali di pari importo spetta

il bonus verde e il bonus facciate, con le seguenti mo-

zionare un meccanismo che individua

ancora la detrazione del 70%;

difiche:

posto con solo il 15%: questo significa

⚬ per le spese sostenute fino al 31 di-

⚬ ristrutturazione edilizia, ecobonus, sisma bonus e bo-

della riqualificazione energetica degli

quote annuali di pari importo spetta

modifiche se non per il bonus mobili, per il quale spetta

edifici in Italia.

ancora la detrazione del 65%;

una detrazione del 50% fino al 2022 su una spesa mas-

nella riqualificazione dei condomini la grande potenzialità, finora inespressa,

cembre 2025 da ripartire in quattro

nus mobili sono confermati fino al 2024, senza rilevanti

si evidenzia che tale proroga è este-

sima di 10.000 euro; per gli anni 2023 e 2024 la spesa

Novità introdotte dalla legge di bilancio 2022

sa anche a tutti gli interventi “trainati”

massima scende a 5.000 euro;

La legge di Bilancio 2022 (Gover-

nanti” e anche a tutte le organizza-

no Italiano, 2021a), entrata in vigore l’1

zioni non lucrative di utilità sociale

gennaio 2022, ha introdotto importanti

e di volontariato e le associazioni di

novità nel meccanismo del Superbonus,

promozioni sociali che risultino iscritte

di cui le principali sono:

nei registri sia Nazionali sia regionali o

su parti comuni e esterne di edifici condominiali e di

• viene prorogato fino al 31 dicembre

delle provincie autonome;

5.000 per unità abitativa;

eseguiti congiuntamente con i “trai-

⚬ bonus facciate: confermato per il 2022, ma con una riduzione importante della detrazione che passa dal

90% al 60%;

⚬ bonus verde: prorogato fino al 2024 sempre al 36%, con spesa massima annuale di 5.000 per gli interventi

⚬ bonus idrico e bonus sistemi di filtraggio dell’acqua po-

2025 l’accesso al Superbonus, ma

• fino al 31 dicembre 2022 per le spese

con percentuali decrescenti a partire

sostenute per gli interventi su edifici

dal 2024, solo per le spese sostenute

unifamiliari, sempre di proprietà di

per interventi su condomini e dalle

persone fisiche, spetta ancora la de-

persone fisiche su edifici che sono

trazione del 110% a patto che al 30

in edifici esistenti, per le spese sostenute nel 2022, da

composti da due a quattro unità im-

giungo 2022 ci sia uno stato di avanza-

suddividere in cinque quote annuali di pari importo.

mobiliari che risultino distintamente

mento lavori (SAL) per almeno il 30%

La detrazione spetta nella misura del 75% delle spese

accatastate, anche se possedute da un

dell’intervento complessivo;

sostenute con un importo massimo di:

tabile: prorogati fino al 2023 alle medesime condizioni;

⚬ viene introdotto un nuovo strumento di detrazione

volto alla eliminazione delle barriere architettoniche

• 50.000 euro per gli edifici unifamiliari; 3

• 40.000 euro per unità per edifici da due a otto unità

0,001

immobiliari;

3,0

• 30.000 euro a unità per edifici oltre le otto unità im-

31.441

mobiliari.

5,4

Cessione del credito e sconto in fattura Nonostante quanto evidenziato negli ultimi mesi dall’A-

49.944

genzia delle Entrate a proposito di frodi perpetuate nell’ambito superbonus e non solo, per cui è stato pubblicato il

7,8

decreto antifrodi (Governo Italiano, 2021b), gli strumenti 14.330 N. ASSEVERAZIONI CONDOMINI FIGURA 1

EDIFICI UNIFAMILIARI

della cessione del credito e dello sconto in fattura sono TOTALE INVESTIMENTI AMMESSI A DETRAZIONE (MRD €) UNITÀ IMMOBILIARI FUNZIONALMENTE INDIPENDENTI

Andamento Super Ecobonus 110% al 31 dicembre 2021 (Elaborazione dati ENEA)

CASTELLI

stati prorogati con le seguenti scadenze: • 31 dicembre 2025 per il superbonus; • 31 dicembre 2024 per tutte le altre agevolazioni, com-

#72 13

prese quella appena introdotta per l’eliminazione delle

RIFERIMENTI LEGISLATIVI

barriere architettoniche.

• L. 30/12/2021, N. 234 – Bilancio di previsione dello Stato per l’anno finanziario 2022 e bilancio

Il decreto antifrode prevedeva che per avvalersi della cessione del credito o dello sconto in fattura per tutte le detrazioni superbonus e non erano necessari l’assevera-

pluriennale per il triennio 2022-2024.

• Provvedimento AdE del 1 dicembre 2021, n 340450 – che definisce le modalità di sospensione da parte dell’AdE delle comunicazioni delle opzioni per lo sconto o per le cessioni dei crediti.

zione di un tecnico abilitato riferita alla congruità dei costi

• Circolare AdE 29 novembre 2021 2020 n.16/E – a supporto del decreto antifrodi.

sostenuti, già prevista per il superbonus, e il visto di con-

• D.L. 157/2021 – in cui vengono fornite le misure per il contrasto alle frodi.

formità rilasciato da un commercialista, da un consulente

• Provvedimento AdE del 12 novembre 2021, n 312528 – che modifica i Provvedimenti dell’AdE, n

del lavoro o dal CAF. Dall’1° gennaio 2022 la legge di bilancio 2022 ha modi-

196548, n 283847 e n 326047.

• Provvedimento AdE del 20 luglio 2021, n 196548 – che modifica il Provvedimento AdE, n 326047

ficato il DL antifrodi inserendo le seguenti semplificazioni,

• Circolare AdE 22 dicembre 2020 n.30/E – in cui vengono fornite delle FAQ di amministrazione finanziaria.

valide per tutte le detrazioni tranne che per il superbonus:

• Provvedimento AdE del 12 ottobre 2020, n 326047 – che modifica il Provvedimento AdE, n 283847

• l’asseverazione della congruità dei costi e il visto di con-

• Circolare AdE 8 agosto 2020 n. 24/E – in cui vengono forniti interpretazioni e chiarimenti di ammi-

formità sono sempre obbligatori per le spese fatturate e pagate a partire dal 12 novembre 2021 per gli interventi relativi al bonus facciate.

• l’asseverazione della congruità dei costi e il visto di conformità non sono necessari per gli interventi di “edilizia libera” e tutti gli interventi con un importo complessivo non superiore a 10.000 euro.

La legge di bilancio chiarisce inoltre che le spese sostenute per il rilascio dell’asseverazione di congruità dei

nistrazione finanziaria.

• Provvedimento AdE del 8 agosto 2020, n 283847 – in cui vengono fornite le modalità per l’esercizio dell’opzione sia della cessione del credito sia dello sconto in fattura.

• D.M. 6 agosto 2020 – Decreto Asseverazioni, che contiene le modalità di trasmissione dell’asseverazione che il progettista deve rilasciare per gli interventi di efficienza energetica.

• D.M. 6 agosto 2020 – “Decreto Requisiti”, che fornisce i requisiti tecnici che devono essere soddisfatti per poter accedere alla agevolazione, per tutti gli interventi iniziati a partire dal 6 ottobre 2020.

• Guida fiscale dell’AdE aggiornamento settembre 2021 – in cui vengono fornite le linee generali di applicazione attraverso anche esempi esplicativi.

costi e del visto di conformità sono inseribili nelle spese

• D.L. 34/2020 art. 119 e smi – in cui vengono definite le caratteristiche generali dell’agevolazione,

detraibili e riconfermata all’Agenzia delle Entrate la facoltà

come gli interventi ammissibili i soggetti fruitori e coinvolti nel processo, i massimali di spesa e i

di sospendere fino a 30 giorni l’efficacia delle comunica-

requisiti da rispettare per poter accedere.

zioni telematiche per le opzioni di cessione del credito e di sconto in fattura che presentano particolari profili di rischio.

• D.L. 34/2020 art. 121 e smi – in cui vengono definiti gli strumenti alternativi alla fruizione della detrazione fiscale, come la cessione del credito e lo sconto in fattura.

I prezziari regionali e DEI rimangono il riferimento per

BOX 1

l’asseverazione della congruità dei costi, ma per talune categorie di beni i relativi valori massimali saranno definiti

la ventilazione meccanica. L’auspicio è che

vera transizione energetica e rendere i

entro il 9 febbraio p.v. con un decreto del Ministero della

in futuro il superbonus possa essere un

nostri edifici più salubri e sicuri.

Transizione Ecologica.

vero incentivo alla riqualificazione ener-

Le novità sono tante, ma nonostante tutti i problemi lega-

getica del nostro parco edilizio esistente,

ti alla pandemia le modifiche al superbonus hanno visto an-

portandoci verso la realizzazione di una

* Luca A. Piterà, Segretario Tecnico di AiCARR

cora una volta un grande assente tra gli interventi agevolabili:

GUIDE ENEA DI APPROFONDIMENTO BIBLIOGRAFIA

∙ Governo italiano. 2021a. L. 30/12/2021, N. 234 – Bilancio di previsione dello Stato per l’anno finanziario 2022 e bilancio pluriennale per il triennio 2022-2024. Poligrafico dello Stato. Roma ∙ Governo italiano. 2021b. D.L. 11/11/2021, N. 157 – Misure urgenti per il contrasto alle frodi nel settore delle agevolazioni fiscali ed economiche. Poligrafico dello Stato. Roma. ∙ Governo italiano. 1976 L. 30/04/1976, N. 373 – Norme per il contenimento del consumo energetico per usi termici negli edifici.

Poligrafico dello Stato. Roma

#72

BOX 2

• Guida alla compilazione delle Asseverazioni attraverso il portale Superbonus 110%, aggiornamento al 5 novembre 2021.

• Nota di chiarimento per la Documentazione richiesta per l’accesso al Superbonus 110%, aggiornamento all’11 marzo 2021 • Nota di chiarimento per le Asseverazioni, aggiornamento al 18 febbraio 2021 • Nota di chiarimento Computo Metrico, aggiornamento al 18 febbraio 2021 • Nota di chiarimento sulla prestazione dei materiali isolanti, aggiornamento al 2 dicembre 2020 • Vademecum APE Convenzionale • Calcolo semplificato del risparmio annuo dell’energia primaria non rinnovabile

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III VI

LE SPECIA edded: getti emb n source Pro zioni ope 8 solu

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PONENTI

Mercati/Attualità alla ZIONE COM aggiunge Lifud DISTRIBU Avnet Silica propria linecard basato Micro LED Nuovo display ia Black Coating sulla tecnolog di display la gamma KOE potenzia TFT da 8” in e CMOS per di immagin e VIII Sensore ia “global shutter” tecnolog ioni di visione artificial applicaz mista e realtà per zato za centralizemergen Sistema zione di IX illumina nei ia LiFi integrata La tecnolog X portatili rugged computer ia li in tecnolog Monitor industria PCAP XI multi-touch per e pronta all’uso li di XIV Soluzion ioni industria applicaz nto della distanza rilevame ive per ler automot iale a LED XV Contnrolzioe sequenz illumina a: zione conness processo a fase del XVI Illumina la prossim ione di automaz i a infraross ioni piccolo LED per applicaz XIX Il più a larga banda copia di spettros intelligente stradalefauna selvatica la XX Radar per rilevare sistemi ra zione deiper l’oticoltu zione XXII Alimenta di illuminagenerazione di nuova futuro che zione: undecisam ente ncia XXV Illumina si preannu brillante nce di performa XXVIII Analisi le-termo-ottica struttura elaborazione azione ed RAFI Srl, XXXI Identific agine dell’imm

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Strategie energetiche

Transizioneenergetica: il ruolo delle fonti e dei vettori energetici Innovazione e ricerca giocano, e giocheranno, un ruolo fondamentale ma il contributo maggiore alla transizione dovrà venire dalla politica Di E. Macchi*

I

combustibili fossili sono stati (e sono tuttora) il motore

è fonte di tante preoccupazioni sulla fu-

ca opinione sull’impellente necessità di

del formidabile sviluppo economico che l’umanità ha vis-

tura salute del pianeta.

modificare radicalmente questo stato di

suto a partire dalla rivoluzione industriale. Sono purtrop-

Vi è un largo, unanime consenso in-

cose. Si auspica l’avvio in tempi rapidi di

po anche i principali responsabili del continuo incremento

ternazionale della politica, della scienza,

quella che viene comunemente chiama-

della concentrazione di CO2 in atmosfera, Incremento che

dell’economia, dei media e della pubbli-

ta transizione energetica, una transizione

16

#72

che passi da un’economia dominata dalle fonti fossili (petrolio, carbone e gas naturale) a un’economia basata sui due vettori energetici “puliti”, elettricità e idrogeno. Nell’ottica

60%

della transizione energetica riscaldamento globale, un vettore energetico può definirsi “pulito” unicamente quando

20%

l’intero ciclo di produzione, trasporto, distribuzione agli

0%

utenti e di trasformazione nelle varie forme di utilizzo finale

‐20%

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

40%

‐40%

sione di gas clima-alterante. In particolare, devono essere prodotti esclusivamente (i) con processi che utilizzino fonti

mondo FIGURA 1

(meccanico, termico, ecc.) non dia luogo ad alcuna emis-

UE

Italia

Variazione percentuale dei consumi di energia primaria di origine fossile rispetto all’anno di riferimento (1999)

energetiche a zero emissioni – di fatto, rinnovabili e nucleare – oppure (ii) con processi che utilizzino fonti fossili ma che siano in grado di sequestrare l’anidride carbonica generata e di confinarla, evitando di immetterla in atmosfera: una condizione oggi lungi dall’essere totalmente rispettata per entrambi i vettori.

60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ‐10% 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 ‐20% ‐30% mondo

UE

Italia

FIGURA 2 Variazione percentuale delle emissioni di CO2 di origine fossile rispetto all’anno di riferimento (1999). In questa figura, e in tutto l’articolo, ci riferiamo unicamente alla CO2 prodotta dall’ossidazione dei combustibili fossili, trascurando quindi i contributi legati al sequestro, alle emissioni da altre fonti o ad altri gas serra.

A che punto siamo? … i dati sono scoraggianti È utile guardare ai dati disponibili nella letteratura internazionale – in particolare, i dati utilizzati per elaborare le Figure 1 e, 2 sono ricavati da BP – Statistical Review of World Energy e quelli delle Figure 3-4-5 da TERNA-Dati Statistici – per capire come è evoluto il sistema energetico mondiale nell’ultimo ventennio. L’analisi parte dal 1999, l’anno in cui è stato promulgato il Protocollo di Kyoto: copre quindi un periodo in cui i temi relativi al riscaldamento globale erano ben noti e si ferma al 2019, l’ultimo anno pre-pandemia.

Prende in esame tre diverse realtà geografiche: i) il mondo (scelta ovvia, dal momento che il riscaldamento globale è un fenomeno planetario), ii) l’Unione Europea (riconosciuta paladina mondiale delle politiche “verdi”) e infine (iii) l’Italia.

Iniziamo esaminando come sono evoluti i contributi dei combustibili fossili al soddisfacimento dei fabbisogni di energia primaria (Figura 1) nelle tre aree citate. Sia in questo grafico che nei seguenti rappresentiamo le variazioni percentuali dei dati rispetto all’anno di riferimento (1999).

Emerge chiaramente che i consumi mondiali di combustibili fossili sono continuati a crescere (al ritmo di circa 2,5% all’anno), e non è certamente la (timida) flessione nell’Unione Europea e in Italia nel periodo 2008-2014, peraltro poi arrestatasi, a modificare questo quadro. Diretta conseguenza di questi andamenti è l’evoluzione delle emissioni di CO2, rappresentata in Figura 2, che mostra un andamento del tutto simile a quello di Figura 1: non ha aiutato la variazione

FIGURA 3

Variazione percentuale della produzione elettrica lorda rispetto all’anno di riferimento (1999)

del mix dei combustibili fossili avvenuta nel ventennio in

#72 17

esame (meno petrolio e più gas naturale, ma anche più carbone) con un effetto sulle emissioni complessive quasi inalterato.

Da questi – incontestabili – dati appare chiaro che la decarbonizzazione a livello mondiale non è ancora iniziata (o quantomeno non ha prodotto risultati significativi) e che i timidi segnali di miglioramento che si possono notare nell’Unione Europea e ancor più in Italia sono ben lontani da quanto servirebbe per arrestare il riscaldamento globale.

Un’altra serie di dati interessanti, dal momento che la transizione energetica punta (quasi) tutte le sue carte sull’elettrificazione (a oggi l’idrogeno ha impatto nullo), riguarda l’evoluzione, nelle stesse realtà geografiche e nello

FIGURA 4

Variazione percentuale delle emissioni di CO2 di origine fossile rispetto all’anno di riferimento (1999)

stesso arco temporale sopra considerati, della produzione di energia elettrica. Gli incrementi della produzione elettrica (Figura3) sono significativamente maggiori rispetto a dimostrazione dell’aumentata penetrazione del vettore

80%

elettrico, una tendenza comune a tutte le tre aree consi-

60%

derate. Mentre nel mondo la produzione è continuata a

40%

crescere (a un ritmo maggiore del 4% all’anno), in Europa e ancor più in Italia, la domanda si è sostanzialmente sta-

20%

bilizzata nell’ultimo decennio. Paradossalmente, questa

0%

stabilizzazione segnala che il processo virtuoso alla base

‐20%

della transizione energetica (utilizzo del vettore elettrico in sostituzione dei combustibili fossili in tutti i settori, in

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

a quelli relativi all’energia primaria rappresentati in Figura1,

‐40% mondo

particolare nei trasporti e nella produzione di energia termica) non ha compiuto passi significativi nemmeno nella virtuosa UE. Le emissioni associate alla produzione elettrica (Figura4) presentano andamenti diversi nelle tre aree consi-

UE

Italia

FIGURA5 Variazione percentuale delle emissioni specifiche di CO2 (g CO2/kWh) di origine fossile rispetto all’anno di riferimento (1999)

derate: mentre nel mondo sono continuate ad aumentare, sia pure a ritmi inferiori rispetto alla produzione, in Europa e

olio combustibile con cicli combinati e all’aumento di produzione da rinnovabili [1].

In estrema sintesi, l’analisi del passato dimostra che 18

#72

mondo

UE

2030

2028

2026

2024

2022

2020

2018

2016

progressiva sostituzione delle centrali termoelettriche a

2014

0 2012

vabili. Più sostanziali i miglioramenti in Italia, grazie alla

2010

5000 1990

riduzione, grazie soprattutto all’incremento delle rinno-

2008

10000

2006

aumento nei primi anni, si è verificata una significativa

15000

2004

poco variate nella produzione mondiale, in UE, dopo un

20000

2002

descritto in Figura5: mentre le emissioni specifiche sono

25000

2000

le emissioni specifiche del sistema elettrico (gCO2/kWh)

30000

1998

Questi andamenti sono giustificati dall’evoluzione del-

35000

1996

delle emissioni.

40000

1994

produzione, si è registrata una progressiva diminuzione

1992

ancor più in Italia, contestualmente alla stabilizzazione della

Italia

FIGURA 6 Andamento delle emissioni di CO2 (Mton/anno) di origine fossile: si è ipotizzato un andamento lineare dal 2020 in poi con la pendenza necessaria per raggiungere l’obbiettivo al 2030

il mondo, per far fronte a una sempre

aree più virtuose, quali l’Unione Europea

maggior richiesta di energia primaria e

e l’Italia, le emissioni sono sostanzial-

di energia elettrica, continua a ricorrere

mente stabili, senza mostrare segnali

alle fonti fossili, aumentando di conse-

significativi di riduzione.

Gli effetti della pandemia sul sistema energetico Un confronto interessante relativo agli effetti della pandemia sul settore energetico è stato recentemente pubblicato da Ember [2] che, confrontando i dati dei primi

guenza le emissioni di CO2. Anche nelle

semestri degli anni 2019, 2020 e 2021, ha trovato che la riduzione della domanda mondiale di energia elettrica (-3%) nel 2020 ha causato una diminuzione percentuale maggiore

Impegno Fitfor55

TABELLA 1

di emissioni (-7%), ma che la ripresa post pandemica del variazione 2019-2009 (reale)

emissioni Mton CO2

variazione 2029-2019 (richiesta)

2021, con un aumento della domanda elettrica pari a 8% rispetto al 2020, ha portato a un incremento delle emissioni pari al 12%. In altri termini, quando diminuisce la domanda

Mton CO2

di elettricità diminuiscono percentualmente ancora di più

1990

2009

2019

2029

mondo

21549

29964

34357

9697

4393

-24660

le emissioni, ma quando aumentano i consumi elettrici

UE

3754

3310

2937

1689

-373

-1247

si ricorre alle centrali a combustibile fossile e crescono in

Italia

440

392

330

182

-61

-149

misura maggiore le emissioni: nessuna nazione a oggi è riuscita a invertire questa tendenza. Ne segue che, con l’attuale parco di generazione mondiale, è un’illusione sperare che a maggiori consumi elettrici corrisponda una diminuzione di emissioni.

Gli impegni previsti … molto sfidanti!

Gli impegni in termini di riduzione delle emissioni di CO2 sono molto sfidanti: si parla di ridurre le emissioni registrate nel 1990 del 55% entro il 2030 e di annullarle entro il 2050. Limitandoci a considerare il primo obiettivo, in realtà il più importante per limitare l’accumulo di CO2 in atmosfera (il cosiddetto GCB, Global Carbon Budget): le stime di questa quantità variano a seconda delle organizzazioni che Ripartizione percentuale dei diversi vettori energetici nei principali settori applicativi (dati IEA relativi al 2018). N.B.: la voce “other” include i biocombustibili, l’uso diretto del calore proveniente da fonte solare e geotermica e da impianti di cogenerazione FIGURA 7

effettuano le valutazioni e dell’incremento di temperatura che si ritiene accettabile. In una recente rassegna effettuata da Carbon Tracker Initiative [3] si va da valori, a partire dal 2020 ed espressi in mld. ton. CO2, compresi fra 495 (per avere una probabilità del 50% di contenere l’incremento di temperatura entro 1,5 °C) a 1.410 se si punta a contenere

10000

l’incremento entro 2 °C. Per realizzarlo, le emissioni do-

8000

vrebbero seguire l’andamento rappresentato in Figura 6:

6000

una diminuzione media annua delle emissioni superiore

4000

a quella che si è verificata nel 2020, anno di pandemia. La

2000

figura evidenzia anche come gli effetti degli sforzi previsti

0

per abbattere le emissioni in UE e in Italia appaiano quasi

1

2

3

4 idro

FIGURA 8

solare

5

6 solare

7

8

9

10

11

12

totale

Andamento annuale della produzione elettrica italiana (GWh/anno, anno 2018) da fonte idroelettrica e

insignificanti in un quadro planetario.

Una percezione più chiara di cosa comporti l’impegno fitfor55 può essere desunta dalla Tabella 1 dove si vede che è richiesto al mondo lo sforzo di ridurre in un decennio le emissioni di quasi 25.000 milioni di tonnellate, laddove nel

#72 19

passato decennio sono aumentate di circa 4.400 Mton,

(elettrochimica, meccanica, termica,

sue aspettative su un contributo via via

all’UE di ridurle a un ritmo superiore a 3,44 volte quello del

ecc.) in “fase di carica” per essere resti-

crescente delle fonti (sole e vento) per

passato decennio, all’Italia di circa 2,42.

tuita in forma elettrica in “fase di scarica”.

loro natura non programmabili. Servirà

Purtroppo, questi sistemi di accumulo

accumulare grandi quantità di energia

sono pesanti, voluminosi, costosi e spes-

non solo su base giornaliera, ma anche

so inefficienti (si ricorda che l’efficienza

su base stagionale. Se si osserva l’an-

Pensando al futuro settore energetico completamente

di un sistema di accumulo elettrico – in

damento stagionale della produzione

(o, più realisticamente, quasi completamente) decarbo-

inglese nota con l’acronimo RTE (Round

annuale (2018) nel nostro Paese (Figura

nizzato, si dovrà puntare sull’utilizzo (quasi) esclusivo di

Trip Efficiency) – è il rapporto fra l’ener-

8), si nota come la produzione solare

vettori energetici “puliti”. A parte i combustibili derivanti

gia fornita al punto di utilizzo e quella

nel mese di luglio (quasi 4000 GWh) sia

da biomassa, che continueranno ad avere un ruolo com-

immessa nel sistema di accumulo per

quattro volte superiore a quella di di-

plementare nel settore trasporti (soprattutto nella propul-

produrla. Di fatto, l’unica modalità eco-

cembre (poco più di 900 GWh). Come

sione aerea), solo due sono le opzioni disponibili: la prima,

nomicamente accettabile per accumu-

questo mal si concili con l’ipotesi di ri-

il vettore elettrico, ben noto e in continua espansione e la

lare grandi quantità di energia elettrica

scaldamento invernale a pompe di ca-

seconda, l’idrogeno, a oggi utilizzato unicamente in pochi

per lunghi periodi è quella di trasformar-

lore elettriche è evidente.

processi industriali.

la in energia meccanica per comprimere

La difficoltà di accumulare l’energia

Per capire quanto profonda dovrà essere la transizione

un fluido (acqua, nelle centrali di pom-

elettrica è un tema di grande rilevanza

energetica per arrivare a un mondo decarbonizzato, si può

paggio/turbinaggio) o, più raramente,

per la transizione ecologica, che rende

far riferimento alla Figura 7, che fornisce la ripartizione dei

aria (nei sistemi CAES /Compressed Air

difficile l’adozione del vettore elettrico

vettori/fonti che soddisfano gli usi energetici nei diversi

Energy Systems), o, per tempi di accu-

in molti settori applicativi, quali la pro-

settori: entro il 2050 l’elettricità (prodotta tutta da centrali

mulo più limitati, CO2 (CO2 batteries [4])

pulsione aeronautica e navale e, in mi-

a emissioni zero!) dovrebbe sostituire carbone, petrolio e

da espandere successivamente, per rica-

nor misura, nel trasporto terrestre delle

gas naturale in tutti i settori applicativi, compreso settori

varne energia meccanica trasformabile

merci su lunghe distanze, tutti settori

quali l’industria e i trasporti, dove il loro utilizzo è prevalente.

in energia elettrica con un generatore.

dominati dai prodotti petroliferi.

La transizione verso i vettori energetici del futuro: una sfida di esito incerto

Se questo handicap ha pesato rela-

Le caratteristiche dei due vettori

tivamente poco nel passato, grazie alla

Vettore idrogeno

I due vettori potenzialmente “puliti”, elettricità e idro-

prevalenza di centrali “dispacciabili” nel-

Anche Il secondo vettore (l’idroge-

geno, hanno caratteristiche diverse e per certi versi com-

le reti elettriche, esso diventa un tema

no), come l’energia elettrica, può essere

plementari.

di grande rilevanza per la transizione

prodotto da molte fonti energetiche,

energetica, che basa gran parte delle

sia passando attraverso l’elettricità, sia

Vettore elettrico Il primo (l’elettricità) ha moltissime virtù, che ne giustificano la grande diffusione: • può essere prodotto a partire da molte fonti energetiche, sia fossili, sia a zero emissioni (nucleari. e rinnovabili), con tecnologie ben note, mature ed economicamente competitive; • può essere trasformato in qualunque altra forma di energia (meccanica, termica, luminosa, ecc.) con rendimenti elevati, senza dar luogo a emissioni di inquinanti né di gas climaalteranti; • può essere trasportato facilmente, con perdite limitate, sia su lunghe distanze, sia in modo capillare.

60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Oil

Natural Gas

Coal

Nuclear energy

mondo

europa

Unico, grande difetto: non può essere accumulato direttamente, ma richiede una catena di trasformazioni che passa dall’energia elettrica ad altra forma di energia 20

#72

FIGURA 9

Hydro electric

Renew‐ ables

Other#

italia

Ripartizione percentuale delle varie fonti energetiche per la produzione di energia elettrica (anno 2020)

causa della domanda “addizionale” causata dal passaggio da fonti fossili al vettore elettrico in settori fondamentali

grigio da carbone

quali la mobilità e gli usi termici residenziali e industriali,

grigio da gas

nonché alla produzione di idrogeno “verde”.

blu da carbone

Quanto è “pulito” il vettore idrogeno?

blu da gas

È invalsa la convenzione di attribuire diversi colori all’idrogeno, a seconda della fonte energetica e della tipolo-

verde 0

5 €/kg H2

10

15

20

gCO2/gH2

Emissioni specifiche e costi unitari ipotizzati per varie tipologie di produzione dell’idrogeno, cui vengono attribuiti convenzionalmente diversi colori FIGURA 10

gia impiantistica utilizzate per produrlo. Oggi l’idrogeno è prodotto quasi esclusivamente (>99%) da fonti fossili, principalmente carbone e gas naturale, con reazioni chimiche di steam reforming, che rilasciano in atmosfera grandi quantità di CO2. A questa tipologia di idrogeno si attribuisce il colore grigio. Il suo utilizzo non aiuta a ridurre le emissioni, perché i benefici in termini emissivi legati al suo utilizzo sono più che vanificati dalle emissioni in fase di

attraverso reazioni chimiche. Può essere convertito in energia elettrica, termica, meccanica con varie tecnologie, molte

Quanto sono “puliti” i due vettori energetici elettricità e idrogeno?

produzione. Per ridurre (o eliminare) le emissioni di CO2 dalla produzione di idrogeno sono possibili due vie: (i) inserire il sequestro e confinamento della CO2 nella produzione di

delle quali ancora in fase di ricerca e svi-

Nessuno dei due vettori può oggi

idrogeno da fossili o (ii) separare l’idrogeno dall’acqua con

luppo, soggette a normative severe in

essere considerato sempre “pulito”, per-

processi elettrolitici alimentati da elettricità a zero emissioni.

termini di sicurezza. Rispetto all’energia

ché entrambi vengono prodotti nel

Nel primo caso si parla di idrogeno “blu”, nel secondo di

elettrica, è più difficile da trasportare,

mondo in gran parte (per l’elettricità,

idrogeno “verde”.

soprattutto per una distribuzione capil-

circa per il 63,2% (dato 2019) e oltre il

A oggi (2020) l’idrogeno è prodotto nel mondo in

lare. Presenta il fondamentale vantaggio

99% per l’idrogeno) con processi che

quantità rilevanti (90 milioni di tonnellate/anno), ma quasi

di poter essere accumulato, anche in

impiegano combustibili fossili.

esclusivamente con tecnologie “grigie”: per il 59,7% da gas naturale, per il 19% da carbone, per lo 0,6% da petrolio e

grande quantità e per tempi lunghi, con minori costi e volumi.

Quanto è “pulito” il vettore elettrico?

per il 21% come sottoprodotto di altri processi. Solo una

Sono queste caratteristiche diverse

Se esaminiamo i dati rappresentati in

frazione modesta (poco più dell’1%) della produzione a

che giustificano, a seconda delle appli-

Figura9 (anno 2020), vediamo che il peso

gas naturale è definibile “blu” perché avviene con CCUS

cazioni, l’interesse di convertire l’elet-

delle fonti energetiche da cui è prodotto

(Carbon Capture Utilization and Sequestration), e del tutto

tricità in idrogeno (con elettrolizzatori)

il vettore elettrico varia nelle tre aree

trascurabile è la produzione di idrogeno verde.

e l’idrogeno in elettricità (con celle a

geografiche considerate: nel mondo è

In Figura10 sono indicate le stime di costo (€/kg H2) e

combustibile o motori a combustione

prevalente il ruolo dei combustibili fossili

di emissioni specifiche (gCO2/gH2) delle varie tipologie di

interna, quali turbine a gas o motori

(carbone e gas naturale), nell’Unione Eu-

idrogeno: è evidente che al diminuire delle emissioni si

alternativi). I settori dove l’utilizzo dell’i-

ropea gioca un ruolo importante l’ener-

incontrano costi crescenti dell’idrogeno. L’opzione “verde”

drogeno è attraente sono i trasporti, sia

gia nucleare, mentre in Italia il contributo

potrà risultare economicamente attraente solamente al

a livello di autovetture, dove garantisce

prevalente è fornito dal gas naturale. In

contemporaneo verificarsi di due situazioni: (i) la dispo-

maggiore autonomia e una ricarica più

termini di emissioni specifiche, questo

nibilità di elettricità a zero emissioni a basso costo per un

veloce rispetto alle auto elettriche, sia

si traduce rispettivamente in emissioni

elevato numero di ore annue e (ii) una forte riduzione dei

per autobus, camion e per trasporti na-

specifiche nelle tre aree pari rispettiva-

costi di investimento degli elettrolizzatori, riduzione per cui

vali e i processi industriali che richiedono

mente a 521, 278 e 315 g/kWh. La sfida

esistono proiezioni ottimiste in tal senso, basate sull’econo-

energia termica ad alta temperatura (i

per arrivare a emissioni specifiche nulle

mia di scala (elettrolizzatori di taglia sempre più grande) e

cosiddetti utilizzi “hard to abate”).

è enorme, soprattutto perché la transi-

sulla learning curve (forti incrementi di mercato). L’opzione

zione energetica richiederà un enorme

“blu” può rappresentare un compromesso interessante,

incremento della richiesta elettrica, a

soprattutto per creare le necessarie infrastrutture e per

#72 21

attivare una serie di nuove utenze in una fase iniziale con

% produzione PV

costi dell’idrogeno non proibitivi.

Va infatti ricordato che, diversamente da quanto avviene per il vettore elettrico, sia le infrastrutture sia il mercato per il vettore idrogeno sono oggi limitate a poche eccezioni: l’idrogeno è utilizzato in raffineria (circa il 44%), per la produzione di ammoniaca (circa il 38%), di metanolo (circa il 12%), di acciaio – con processo DRI (Direct Reduction Iron) – (circa il 5%), tutte applicazioni che prevedono la produzione di idrogeno localizzata presso l’utenza. Gli altri usi industriali coprono meno dell’1% del totale. Nelle varie “road map” ipotizzate per l’idrogeno si prospettano le più

8,42% 9,00% 8,21% 8,00% 7,21% 7,00% 6,00% 5,00% 4,24% 3,37% 4,00% 3,35% 3,19% 2,31% 3,00% 2,19% 2,08% 2,00% 1,24% 1,08% 0,66% 1,00% 0,20% 0,11% 0,00%

svariate applicazioni: oltre all’utilizzo in raffineria e nella produzione dell’ammoniaca, si prevedono utilizzi nel settore dei trasporti, da vatture a idrogeno a trasporti di merci su strada, a propulsione di navi e di aerei, alla generazione distribuita con sistemi cogenerativi a celle a combustibile, alla produzione di ammoniaca da utilizzare come combustibile,

FIGURA 11 Rapporto percentuale di elettricità da fonte solare rispetto alla produzione totale per le 15 nazioni mondiali a più elevato consumo di elettricità. Fonte: elaborazione dei dati di BP Statistical Review of World Energy 2021 | 70th edition; anno di riferimento: 2019

all’iniezione nelle reti di metano.

Situazione attuale: meglio di altre nazioni, ma non basta È giusto ricordare alcuni dati, non sempre noti all’opinione pubblica, che caratterizzano il nostro Paese, confrontandoli, ad esempio, con i dati relativi alle quindici nazioni mondiali con i maggiori consumi elettrici (l’Italia è quindicesima in questa classifica), globalmente responsabili di

140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

La situazione nel nostro Paese nell’ottica della transizione ecologica

oltre il 72% delle emissioni mondiali. Dal confronto emerge:

idroelettrico GWh

eolico GWh

• che l’Italia è la prima nazione al mondo come rapporto

geotermico GWh

biomasse e rifiuti GWh

produzione solare/produzione elettrica totale (noi 8,42%, seguono Germania e Giappone, le altre sono molto di-

solare GWh

FIGURA 12 Andamento della produzione italiana da fonti rinnovabili: si nota come non vi siano stati progressi negli ultimi sei anni.

stanziate); si veda la Figura 11; • che ha consumi pro-capite inferiori a Francia, Germania, Regno Unito, Giappone, Russia e ovviamente USA, sia come energia primaria (J), sia come elettricità (kWh); • che il suo parco di generazione termoelettrico ha le emissioni specifiche più basse (472 g/kWh), un valore eguagliato solo da UK e pari quasi alla metà della media mondiale, pari a 800 g/kWh! • grazie alle rinnovabili le emissioni specifiche complessive italiane scendono a 315 g/kWh (fanno meglio solo UK e Francia, grazie al nucleare). La media mondiale (521 g/kWh) è superiore a quella italiana del 65%.

Queste buone prestazioni, frutto di scelte passate (non 22

#72

FIGURA 13 Evoluzione della produzione elettrica annuale da centrali di pompaggio: negli ultimi anni la produzione non ha raggiunto i 2000 GWh/anno, a fronte di una potenza superiore a 7200 MW: meno di 280 ore equivalent Fonte: TERNA – Dati statistici 2020

naggio) di cui il Paese dispone, un asset inspiegabilmente a oggi poco utilizzato (vedi Figura13), attivando quanto serve (sia hardware sia software) per renderli parte attiva nel controllo della rete. Queste centrali potrebbero contribuire in misura importante a gestire una rete destinata ad apporti sempre crescenti da fonti non programmabili. È inoltre auspicabile la realizzazione di nuove centrali a ciclo combinato (o la sostituzione di cicli combinati datati) basate su turbine a gas di ultima generazione (la serie H), che oltre a garantire rendimenti impensabili fino a pochi anni orsono, hanno caratteristiche di flessibilità (rampe di carico fino a cento MW/minuto) preziose nell’assicurare affidabilità Sistema energetico complesso che realizza una sinergia fra sistema elettrico, sistema gas e sistema trasporti, basato sui seguenti sottosistemi: • campi fotovoltaici e/o eolici • sistemi di accumulo elettrochimico (a breve termine) • sistemi di accumulo di idrogeno (a lungo termine) • elettrolizzatori che utilizzano l’energia elettrica eccedente alle richieste della rete elettrica per produrre idrogeno • celle a combustibile alimentate a idrogeno che reiniettano energia elettrica in rete nei momenti di massima richiesta • stazioni di servizio di idrogeno (o miscele idrogeno gas naturale) • immissione nella rete di gasdotti FIGURA 14

a una rete destinata ad apporti crescenti da impianti non programmabili.

Poiché nel medio termine il ruolo del gas naturale continuerà a essere fondamentale, sono importanti i progetti sviluppati da SNAM di rendere la rete nazionale dei gasdotti compatibile all’utilizzo crescente di gas a emissioni zero, quali il biometano e l’idrogeno, contemporaneamente favorendo le ricerche volte a sviluppare le tecnologie (celle a combustibile, cogeneratori, anche micro, turbine a gas, bruciatori) in grado di utilizzare questi gas in modo efficiente e sicuro.

BIBLIOGRAFIA

[1] E. Macchi - Il decisivo ruolo del gas naturale nella decarbonizzazione, Energia 4/2020 [2] EMBER – “Global Electricity Review 6-month update: H1-2021” [3] CTI – Axel Dalman, maggio 2020 [4] https://energydome.com/co2-battery

Un altro provvedimento auspicabile è l’utilizzo dei numerosi serbatoi esauriti di idrocarburi presenti nel Paese per realizzare impianti di cattura e sequestro della CO2, destinati alla produzione di energia elettrica e di “idrogeno blu”. Si veda la Figura 13.

Vanno poi incentivati investimenti che mirino a uno sfruttamento razionale di campi fotovoltaici e parchi eolici,

confermate negli ultimi anni, vedi Figu-

saranno di aiuto in questo processo.

puntando alla realizzazione e alla gestione ottimizzata di

ra 12), sono peraltro largamente insuffi-

È fondamentale per il nostro Paese

sistemi complessi quali quello rappresentato in Figura 14.

cienti a centrare gli obiettivi del PNIEC,

puntare all’adeguamento del sistema

Infine, spiace dirlo a chi, come me, ha dedicato la vita

e ancor più gli sfidanti obiettivi europei

elettrico e del gas naturale ai nuovi sce-

alla ricerca di tecnologie energetiche innovative ed efficien-

previsti nel fitfor55.

nari. In particolare, serve creare un qua-

ti, ma il contributo maggiore alla transizione dovrà venire

dro normativo, autorizzativo e tariffario

dalla politica, cui spettano i seguenti compiti:

Cosa può fare l’innovazione e la ricerca

che faccia ripartire con nuovo slancio

• semplificare e accelerare le autorizzazioni (combattendo

per migliorare le cose?

gli investimenti nelle rinnovabili: solare

la sindrome NIMBY) di nuove centrali e infrastrutture;

È indubbio che vivremo in un perio-

ed eolico sono le fonti energetiche che

• cambiare le regole di mercato, ad esempio introducendo

do di forti cambiamenti, che introdur-

potranno fornire i maggiori contributi,

meccanismi di carbon tax, con accordi internazionali che

ranno nuovi componenti, tecnologie e

ma che, per le loro caratteristiche, im-

evitino di penalizzare l’industria nazionale;

sistemi. La nostra industria dovrà mo-

porranno forti investimenti nel poten-

strarsi pronta a queste sfide, puntando

ziamento della rete elettrica. Ritengo

a innovazione e ricerca e collaborando

fondamentale in tale ottica valorizzare

con Università e centri di ricerca più atti-

(e potenziare) i sistemi di accumulo idro-

vamente che nel passato. I fondi del PNRR

elettrici (centrali di pompaggio e turbi-

• attivare meccanismi di incentivazione efficienti, basati sul



concetto delle emissioni evitate. * Ennio Macchi, Professore emerito al Politecnico di Milano

#72 23

Il ruolo della politica

L’economia dell’idrogeno verde In attesa di una strategia a lungo termine, quali sono gli obiettivi e le azioni prioritarie al fine di incentivare l’utilizzo dell’idrogeno?

Di L. de Santoli*

L’

importanza e la potenzialità del vettore idrogeno,

re. Nel nostro Paese, in attesa di tale stra-

guardano due ordini di problemi: i con-

certificato dalla UE che stima una sua copertura al

tegia, è possibile comunque fare alcune

tenuti tecnici delle azioni prioritarie e la

2050 fino al 20-25% del mix energetico, impone agli

considerazioni per il breve periodo, limi-

regolamentazione dell’idrogeno verde.

Stati Membri una strategia a lungo termine, soprattutto per

tato all’orizzonte temporale del 2030. In

Il PNRR ha introdotto misure importanti

quelli che sono, come l’Italia, all’anno zero in questo setto-

particolare le questioni da affrontare ri-

sull’idrogeno verde, ed è possibile inclu-

24

#72

i termini di servizio per il bilanciamento

da fonti rinnovabili. Per far questo occorre colmare al più

di rete e degli oneri di dispacciamento e

presto il differenziale di costo tra idrogeno verde e grigio.

trasporto sull’energia elettrica, abilitando

Non è il caso di demandare la questione incentivazioni

il Power-to-gas ai servizi di Mercato e del

solo al PNRR e all’IPCEI, l’Important Programs of Common

dispacciamento.

European Interest, nonostante i loro importanti impegni. In

Con queste premesse, per l’Italia si

realtà nel PNRR troviamo hydrogen valleys per le aree in-

dovrebbero confermare gli obiettivi già

dustriali dismesse (500 M€), utilizzo in settori hard-to-abate

presenti nelle Linee Guida Preliminari

(2.000 M€), trasporto stradale (230 M€), trasporto ferroviario

per la Strategia Italiana per l’Idrogeno

(300 M€), ricerca e sviluppo sull’idrogeno (160 M€), sviluppo

del 2020, introducendo anche il target

degli elettrolizzatori (450 M€), mentre la prima wave dell’I-

intermedio al 2024: entro il 2024 do-

PCEI riguarda la realizzazione delle batterie (1500 M€). Ma

vrebbe essere prevista l’installazione di

non basta perché, ad esempio, non c’è nulla sulla capacità

almeno 600 megawatt di elettrolizzatori

rinnovabile necessaria per la produzione di idrogeno ver-

per la produzione fino a 80-100.000 ton-

de, che può essere stimata in ulteriori 15-20 GW rispetto

nellate di idrogeno rinnovabile ed entro

a quella necessaria per il raggiungimento degli obiettivi

il 2030, 3 gigawatt di elettrolizzatori e la

FitFor55 e che quindi si aggiungerebbero al già molto

produzione tra 500.000 e un milione

sfidante obiettivo di realizzare almeno 70 GW (contro i 55

di tonnellate di idrogeno rinnovabile.

attualmente installati).

Ma per raggiungere questi obiettivi

In termini di incentivazione, una proposta può essere

occorre anche indicare metodi e pro-

quella di veicolare 500 milioni/1 miliardo di euro per coprire

cedure, incluse forme di incentivazione

il disavanzo attualmente esistente nei costi di produzione

nella produzione di idrogeno nella fase

dell’idrogeno rinnovabile e quello dell’idrogeno oggi meno

iniziale, e che comprendano contestual-

costoso (differenza di 6-7 euro per chilogrammo).

mente la definizione di una domanda

La Figura 1 mostra il Costo Livellato di Generazione

adeguata. Inoltre, cosa non ancora ben

dell’Idrogeno (LCOH) nello scenario attuale e in quello al

approfondita dalle Linee Guida Prelimi-

2050 secondo due diversi parametri di costo dell’energia

nari per una Strategia dell’Idrogeno in

elettrica nell’ipotesi di produrre idrogeno da elettrolisi.

Italia, occorre decidere sulle quote di

Rispetto alla fascia di costo attuale dell’idrogeno grigio

idrogeno verde rispetto al target finale,

(prodotto da steam reforming) si nota un decremento

auspicando uno sviluppo prevalente,

complessivo di circa il 50%.

se non totale, dell’idrogeno prodotto

Nella Figura 2 sono rappresentati diversi scenari di costo

dere le prime azioni in queste misure per dar conto a quanto richiesto dalla Comunità Europea, specialmente per definire le quantità dell’idrogeno verde da produrre (con step al 2025 e 2030), quante e quali fonti rinnovabili devono essere dedicate alla produzione dell’idrogeno verde, quali progetti occorrono per rafforzare la filiera nazionale di produzione di elettrolizzatori, come definire gli elementi di contesto per motivare la messa a disposizione di siti idonei, come definire

FIGURA 1 Costo Livellato di Generazione dell’Idrogeno (LCOH) nello scenario attuale e in quello al 2050 secondo due diversi parametri di costo dell’energia elettrica nell’ipotesi di produrre idrogeno da elettrolisi. Fonte: Rapporto IRENA 2019 Hydrogen: a Renewable Energy Perspective

#72 25

drogen valleys, alcune delle quali sono in fase di progettazione sul territorio italiano. Ricordiamo che a causa della sua bassa densità, trasportare idrogeno è molto costoso, e l’utilizzo di reti esistenti può aiutare, a patto che siano evidenziati nel tempo le quantità di idrogeno da produrre e quali le percentuali di blending. Importante sarà anche concepire le integrazioni delle hydrogen valleys con le reti dell’idrogeno. Dovremmo aspettarci, almeno per i prossimi dieci anni, decisioni politiche su questi usi, come le industrie energivore che non Diversi scenari di costo di produzione dell’idrogeno verde in Europa nel prossimo decennio, confrontati con il costo dell’idrogeno blu (con cattura della CO2) e di quello grigio. Fonte: Technical, Economic and Environmental Issues related to Electrolysers Capacity Targets according to the Italian Hydrogen Strategy: A Critical Analysis, SDEWES 2021 FIGURA 2

utilizzano il vettore elettrico, i trasporti non coperti da mobilità su ferro, gomma e navali, e in prospettiva anche nei trasporti aerei.

Il lavoro condotto sulle prospettive

di produzione dell’idrogeno verde in Europa nel prossimo

sere le caratteristiche di miglioramento

dell’idrogeno dal Coordinamento FREE

decennio, confrontati con il costo dell’idrogeno blu (con

dei gasdotti esistenti.

(Position paper, 2021) ha evidenziato i

cattura della CO2) e di quello grigio. In entrambe le figure il

Infatti, l’idrogeno è uno dei punti

principali driver che devono essere te-

valore di LCOH è riferito per la sola produzione di idrogeno

di riferimento dei distributori di gas in

nuti in conto per determinare un gra-

senza costi di compressione e stoccaggio. Nella figura la

relazione alla loro rete di trasporto di gas

duale ma determinato sviluppo di tale

tendenza è quella di una diminuzione del costo dell’inve-

metano in Italia che, con il processo di

settore.

stimento associato agli elettrolizzatori, ma una parity verrà

decarbonizzazione, diventerebbe inat-

L’importanza dello stoccaggio è un

raggiunta solo dopo il 2030 e solo grazie a una riduzione

tiva. Per l’Italia è l’occasione di diventare

punto cruciale nella diffusione di que-

del costo dell’energia elettrica rinnovabile.

un importante hub europeo, anche con

sto vettore energetico e nell’immediato

Una eventuale incentivazione sulla produzione di idro-

riferimento all’idrogeno prodotto nel

passa necessariamente dall’accumulo

geno, che non deve riguardare le bollette energetiche

Nord Africa. È un’operazione di fronte

in forma gassosa senza interrompere

pagate dai cittadini, deve potersi concludere in un arco

alla quale, in questa fase di transizione,

il percorso verso la soluzione liquida

temporale almeno fissato in cinque-sei anni per il raggiun-

bisognerà capire produzione e tempi

attraverso la quale in futuro sarà possi-

gimento della grid parity.

dell’idrogeno trasportato in questa rete.

bile ampliare notevolmente i campi di

In questo quadro, seppur ancora limitato alla strategia

Altro aspetto importante è che

utilizzo del combustibile, soprattutto in

iniziale dell’idrogeno verde, temi rilevanti riguardano: le

il target italiano di produzione dell’i-

garanzie d’origine per l’idrogeno, la ristrutturazione dei

drogeno al 2030, pari a una tonnellata

Per garantire una economia dell’i-

meccanismi autorizzativi degli impianti rinnovabili e la

all’anno, deve risultare coerente con la

drogeno sostenibile, anche a livello

ricerca applicata sui temi dell’accumulo, del trasporto, delle

utilizzazione del vettore, ad oggi ancora

ambientale, è fondamentale definire

infrastrutture di rifornimento e degli usi finali. Tutti temi che

non ancora presente se non per pic-

in modo chiaro e trasparente l’origine

ad oggi sono affidati alle iniziative delle imprese e dei terri-

coli quantitativi. Gli usi dell’idrogeno in

dell’idrogeno prodotto: l’uso coadiuvato

tori senza una visione di piano industriale complessivo. Per

una prima fase (proprio da qui al 2030)

di fonti di energia rinnovabili e di elet-

fare un esempio, Snam che propone una rete a idrogeno

dovrebbero privilegiare i luoghi in cui

trolizzatori è sicuramente lo strumen-

da 2.700 km entro il 2030, dovrebbe specificare (meglio se

viene prodotto, gli usi per la mobilità

to privilegiato per assicurare il corretto

contenute in una programmazione generale) con quale

sostenibile (soprattutto treni e mobilità

senso alla decarbonizzazione. Tuttavia,

configurazione territoriale di produzione, con quali quote

pesante) e per l’industria hard-to-abate.

il processo elettrolitico non deve essere

progressive nel blending con il metano e quali devono es-

È questo il compito delle così dette hy-

visto come l’unico mezzo attraverso il

26

#72

ambito trasportistico.

quale è possibile ottenere un idrogeno

di dimensioni più grandi e che quindi

trasformazione in altri derivati e combustibili verdi, dello svi-

a impatto ambientale nullo, ma deve

possono andare a colmare quella fetta

luppo di celle a combustibile, e questo per accompagnare

essere evidenziata l’importanza dell’i-

di mercato dei tra-sporti non elettrifica-

le definizione di una filiera italiana dell’idrogeno. Non do-

drogeno ottenuto tramite, ad esempio,

bile anche in tempi molto brevi. Alcuni

vranno avere un ruolo marginale i fondi e gli incentivi che

steam reforming da processi industriali

indicatori suggeriscono che, in alcuni

verranno erogati per lo sviluppo di questa filiera e, come

e/o agricoli, a partire dal biometano pro-

settori della mobilità, potrebbe essere

detto, questi devono essere inseriti in una programmazio-

veniente dalla filiera delle biomasse.

utile ipotizzare la valorizzazione diretta

ne che contempli uno sviluppo delle industrie italiane in

Per quanto concerne l’uso dell’idro-

(anche per combustione) dell’idrogeno

tutta la catena del valore dell’idrogeno.

geno nei cosiddetti settori hard-to-a-

nelle attuali configurazioni motoristiche

Pensando al vantaggio che questo sviluppo farà ricade-

bate, questo può risultare in alcuni casi

esistenti e di cui il nostro paese è leader

re anche in termini di maggiore occupazione, sia di basso

l’unica soluzione per la riduzione drasti-

mondiale.

che di alto livello, occorrerà sin da ora organizzare una

ca delle emissioni, ma al momento l’uso

Il trasporto aereo necessita di ap-

formazione multilivello con partnership università-aziende.

esclusivo dell’idrogeno come combusti-

profondimenti maggiori che nel breve

In conclusione si evidenzia la necessità di affrontare

bile evidenzia delle criticità che possono

tempo non potranno portare a grandi

con una visione strategica almeno le seguenti tematiche

essere risolte solo attraverso la ricerca e

risultati.

correlate (per le quali si rimanda alla Strategia Nazionale di

lo sviluppo di nuove tecnologie.

Di grande importanza saranno

prossima pubblicazione):

Nell’ambito dei trasporti appare real-

anche i combustibili sintetici realizzati

• coordinamento tra le diverse forme di incentivazione;

mente difficile l’uso di mezzi di piccola e

grazie all’idrogeno che potranno con-

• idrogeno e fonti rinnovabili dedicate alla sua produzione;

media taglia alimentati a idrogeno per i

tribuire alla riduzione delle emissioni nel

• revisione delle normative tecniche;

notevoli problemi riscontrati per l’accu-

breve termine.

• garanzie d’origine per l’idrogeno; • principio dell’addizionalità sulla rete (art. 27, RED II), con-

mulo di sufficienti quantità di idrogeno

Infine, risulta estremamente impor-

e per la difficile possibilità di ottenere

tante supportare adeguamente la R&S, e

una rete urbana di ricarica efficace e

non solo con il PNRR, almeno in relazio-

capillare. Di-scorso diverso per i mez-

ne ai temi della produzione di idrogeno

rerà tenere presenti i seguenti punti:

zi pesanti su gomma, treni e navi che

verde, dello sviluppo di tecnologie per

• progetti per la produzione di idrogeno verde e rafforzare

hanno la possibilità di avere serbatoi

stoccaggio e trasporto idrogeno e per la

la filiera nazionale di produzione di elettrolizzatori “large

temporaneità e assenza di congestioni.

In una ottica di intera value-chain dell’idrogeno, occor-

scale”; • semplificazione degli iter autorizzativi degli impianti rinnovabili, in particolare responsabilizzando le istituzioni

BIBLIOGRAFIA

∙ A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe, 2020, https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/ hydrogen_strategy.pdf. ∙ Linee Guida preliminari della Strategia Nazionale per l’Idrogeno, 2020 https://www.mise.gov.it/images/ stories/documenti/Strategia_Nazionale_Idrogeno_Linee_guida_preliminari_nov20.pdf. ∙ IEA Global Hydrogen Review 2021, https://www.iea.org/reports/global-hydrogen-review-2021. ∙ IRENA, Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.50C Climate Goal. 2020. ∙ S. E. Hosseini and M. A. Wahid, “Hydrogen production from renewable and sustainable energy resources: Promising green energy carrier for clean development”, Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 57, pp. 850–866, May 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.112. ∙ IRENA, Green Hydrogen Cost Reduction: Scaling up Electrolysers to Meet the 1.50C Climate Goal. 2020. ∙ “How will hydrogen create jobs? – CLIMATE CH2AMPION”, https://www.climatech2ampion.org/. ∙ H2IT, “Priorità Per Lo Sviluppo Della Filiera Idrogeno in Italia”, Rep. H2IT, 2020. ∙ Italian Council of Ministers, “Piano nazionale di ripresa e resilienza”, 2021. ∙ Coordinamento Free, Position Paper per l’Idrogeno Verde, 2021, https://www.free-energia.it/pp21/ pp06/#page = 2. ∙ Bloomberg New Energy Finance, “Hydrogen Economy Outlook”, p. 12, 2020. ∙ L. M. Bruno Cova, “Strategia Italiana sull’Idrogeno: quale impatto sul sistema elettico?”, Cesi – Intern.

Comun., pp. 12–26, 2020. ∙ Anon, “The Future of Hydrogen – Seizing today’s opportunities – Report prepared for the G20, Japan”, Int. Energy Agency, no. June, 2019.

territoriali nell’offrire bandi di messa a disposizione dei terreni per gli impianti rinnovabili; • definizione dei termini di servizio per il bilanciamento di rete e degli oneri di dispacciamento e trasporto sull’energia elettrica, abilitando il Power-to-gas ai servizi del MGP e del MSD; • recepimento coerente delle Direttive Europee: RED II, DAFI, mercato del gas.

Per quello che riguarda la ricerca e sviluppo, si evidenzia in particolare la necessità di risolvere i seguenti temi: • problemi di accumulo stazionario; • aspetti legati alle infrastrutture di rifornimento; • usi finali legati alla microgenerazione e alla combustione.

 * Livio de Santoli, Sapienza Università di Roma

#72 27

Scenario

Idrogeno,potenzialità e sviluppi per la decarbonizzazione

Considerato come il combustibile del futuro, l’idrogeno è una soluzione energetica molto promettente.

Vediamone caratteristiche e applicazioni M. Santarelli*

N

elle roadmaps internazionali (EU, US, Asia) all’idroge-

Come si vede, lo schema fa riferi-

di settori importantissimi quali l’acciaio,

no è assegnato un ruolo essenziale nel percorso di

mento alla particolare tipologia di idro-

il settore chimico in generale, e anche

transizione verso la progressiva decarbonizzazione

geno individuata come quella di interes-

il settore della raffinazione) al settore

dei settori energetico e industriale più ampio. Esso è consi-

se per il processo di decarbonizzazione:

dei trasporti (e si fanno notare in parti-

derato come uno dei tasselli fondamentali del mosaico di

l’idrogeno prodotto da fonti rinnovabili

colare gli heavy duty, i treni, le navi, e in

processi/tecnologie per la transizione energetica, verso un

o idrogeno verde. Nello schema, il pro-

prospettiva gli aerei anche tramite mo-

sistema non più basato quasi totalmente su fonti fossili ma

cesso di produzione di idrogeno verde

lecole sintetiche (i SAF, synthetic aircraft

su un mix di soluzioni in cui le fonti rinnovabili avranno un

è esclusivamente quello che utilizza

fuels) derivanti da H2 e CO2 recuperata

ruolo via via crescente sino a diventare predominanti. Infatti,

elettrolisi dell’acqua alimentata da fon-

dalla biosfera), e infine come elemento

sul medio-lungo periodo, l’idrogeno si pone come un ne-

ti rinnovabili di energia (solare, eolico,

per produzione di energia decarboniz-

cessario vettore energetico a supporto delle fonti primarie

idroelettrico, marino). Mostrerò più sot-

zata, e per l’accumulo energetico in for-

rinnovabili, per incrementare il loro utilizzo in tutti gli usi fi-

to nella sezione di produzione di idro-

ma chimica, per grandi taglie (energia e

nali (residenziale, industriale, trasportistico) con l’obiettivo

geno che questa non è l’unica modalità

potenza) e lunghe durate di accumulo.

finale di rendere il sistema industriale sostanzialmente in-

di produzione dell’idrogeno verde, pur

Infine, si nota che in combinazione con

dipendente dalle fonti fossili.

essendo la più importante sul breve/

altre molecole (CO2 e N2) può dar luogo

Il fermento è di nuovo elevato a livello internazionale,

medio termine in quanto legata al trend

a una grande quantità di prodotti chi-

come è possibile constatare direttamente in tutti i docu-

di progressiva elettrificazione delle fonti

mici, tutti de-carbonizzati se il carbonio

menti internazionali (EU, DOE, IEA, IRENA). Nel contempo si

primarie e degli usi finali.

proviene da CO2 già presente nell’atmo-

moltiplicano le sperimentazioni e le applicazioni industriali

Sempre nella Figura 1 si vede che

sfera (N2 proviene ovviamente da aria).

la catena del valore è molto ampia nel

È quindi limitativo considerare l’idro-

L’Idrogeno si pone quindi come la molecola fonda-

settore degli usi finali. Infatti, dopo il pro-

geno come combustibile secondario, in

mentale per la transizione energetica verso la decarboniz-

cesso di trasporto dell’idrogeno, esso ha

quanto può avere un importante ruolo

zazione della società del futuro. La sua catena del valore

uno spettro di utilizzo amplissimo, dal

di feedstock per molti processi chimici

è molto ampia, come descritto nello schema IRENA [1]

settore industriale (dove può contribu-

e di commodity per molti processi in-

riportato in Figura 1.

ire alla decarbonizzazione dei processi

dustriali.

fuori dai laboratori di ricerca.

28

#72

Aspettative su idrogeno in Europa e Italia Le aspettative in Europa sono forti.

Considerando solo l’ultimo pacchetto Fit for 55 del 21 Luglio 2021, la parola idrogeno ricorre in molti dei documenti del pacchetto. Come esempio, in Figura 2 si riporta un esempio della aspettativa in termini di produzione di idrogeno da elettrolisi (installazione di 40 GW di elettrolizzatori in EU entro il 2030, per produrre 10 milioni di tonnellate di idrogeno all’anno).

In Italia, il PNRR 2020 [2] mette in rilievo il ruolo dell’idrogeno nella transizione energetica italiana. Il suo interesse è evidenziato nella Figura 3.

Produzione dell’idrogeno L’interesse verso l’idrogeno come soluzione energetica ha diverse motivazioni, a partire dalla sua elevata di-

FIGURA 1

Value chain dell’idrogeno [Fonte IRENA 2021, 1]

FIGURA 2

Idrogeno in EU secondo il pacchetto Fit for 55 del 21 Luglio 2021

sponibilità. L’idrogeno è il più leggero degli elementi, essendo costituito da un solo protone e un solo elettrone.

Nell’universo è l’elemento più abbondante, presente non solo nell’acqua, ma in molti composti organici e inorganici, nelle biomasse e in molti altri materiali.

L’idrogeno è difficilmente reperibile allo stato libero nella biosfera terrestre.

Non esistono miniere o pozzi di idrogeno (anche se ultimamente sono state individuate inattese riserve di “idrogeno fossile”, ancora da verificare). L’idrogeno, usato da tempo nell’industria chimica, metallurgica e aeronautica, deve perciò essere ”prodotto” estraendolo da altre sostanze (acqua o altri composti organici e inorganici, biomasse, etc.) con opportuni processi, che ovviamente richiedono energia.

Ci sono diversi metodi di produzione industriale dell’idrogeno, basati sul

alcuni processi industriali.

reforming di idrocarburi, sulla distillazio-

Per le applicazioni energetiche del

ne secca di carbon fossile o per separa-

futuro la soluzione sostenibile si basa

zione da miscele gassose sviluppate in

sul recupero dall’acqua o dalla biomassa

come fonti materiali, utilizzando fonti di energia rinnovabili per alimentare i processi di conversione (elettrochimici, termocatalitici, fotocatalitici, biotecnologici).

Un modo per classificare l’origine dell’idrogeno è quello

#72 29

di usare i colori, come nella Figura 4.

• Idrogeno grigio: prodotto per steam reforming di gas naturale; no sostenibile in quanto origine materiale è fossile e la sua produzione emette il carbonio (presente nel CH4) in forma di CO2 fossile nell’atmosfera; rappresenta circa 80% dell’idrogeno prodotto attualmente al mondo • Idrogeno marrone: il meno sostenibile, estratto da carbone tramite una lunga catena di trasformazioni termochimiche (gassificazione) + clean-up e decontaminazione; poco efficiente e molto poco sostenibile • Idrogeno bianco: bianco è colore neutro, e rappresenta infatti idrogeno prodotto per elettrolisi di acqua ma

FIGURA 3

Idrogeno secondo PNRR 2020 [2]

usando elettricità di rete; il contenuto di Carbonio del kWh elettrico distribuito in rete è site-dependent (per

qua e biomassa come fonti materiali

elettrica, che scinde la molecola d’ac-

fare un esempio: basso in Norvegia, alto in Polonia), per

(per cui, in equilibrio con la biosfera) e

qua attraverso un processo appunto

cui è idrogeno generalmente non sostenibile

con processi di conversione alimentati

elettrochimico. Processo stato dell’arte.

• Idrogeno blu: la via intermedia verso il verde, trattandosi

solo con fonti rinnovabili di energia.

• Percorso termo-catalitico: basato su

di idrogeno prodotto per steam reforming di gas natu-

Focalizzando su Idrogeno Verde:

input materiale in forma di acqua, e

rale ma con rimozione e recupero della CO2 prodotta

ci sono essenzialmente 4 percorsi tec-

input energetico in forma di flusso

dal processo; potrebbe essere una soluzione nel breve/

nologici (e quindi energetici) produrre

termico in adeguata temperatura

medio termine per produrre idrogeno decarbonizzato

idrogeno verde, riportati nella Figura 5.

(solare a concentrazione), che scin-

in grande quantità e a costi minori dell’idrogeno verde

• Percorso elettrochimico: basato su

de la molecola d’acqua attraverso un

• Idrogeno verde: la “tipologia” di idrogeno considerata

input materiale in forma di acqua, e

processo appunto termo-catalitico

per la transizione energetica; prodotta partendo da ac-

input energetico in forma di potenza

(chemical looping). Processo in fase

FIGURA 4

30

I colori dell’Idrogeno

#72

di ricerca sui materiali, sui reattori, sui concentratori solari • Percorso foto-catalitico: basato su input materiale in forma di acqua, e input energetico in forma di radiazione elettromagnetica (solare) diretta (input fotonico), che scinde la molecola d’acqua attraverso un processo appunto foto-catalitico. Processo in fase di ricerca sui materiali, sulle celle foto-elettro-

FIGURA 5

I principali percorsi tecnologici per produrre idrogeno verde

FIGURA 6

Foto di uno skid per elettrolizzatore alcalino (Torino, 2021)

chimiche, sugli impianti complessivi.

• Percorso bio-tecnologico: basato su input materiale in forma di biomassa, convertita con processi termo-chimici (e.g. gassificazione) o bio-chimici (e.g. digestione), alimentati con fonti di energia rinnovabile. Processo in fase di applicazione (e.g. da biogas) ma anche in fase di ricerca su ingegneria genetica (micro-organismi modificati per processi bio-chimici) e su processi complessivi.

Il processo industrialmente più pronto sul breve/medio periodo è sicuramente il processo elettrochimico di elettrolisi, in particolare a bassa temperatura (elettrolita alcalino Figura 6, e polimerico). Nel medio-lungo termine

TABELLA 1

Dati sulle principali tipologie di elettrolizzatori attualmente in commercio: alcalino, PEM, SOEC Alkaline

PEM

SOEC

Development status Commercial

Commercial

Demonstration

Temperature [°C]

70-90

50-80

700-850

Pressure [bar]

<30 (even higher)

<70-100

1-5

CAPEX (system)

600-2000 USD/kW

1000-2000 USD/kW > 5000 USD/kW

Lifetime

50000 h

60000 h

20000 h

Efficiency [kWh/kg]

50-78

50-83

40-50

sta esplorando altre strade, basate su

Load range

15-100%

0-130%

20-125%

cicli termochimici (chemical looping),

start-up

1-10 min

1 sec - 5 min

ramp up/down

0,2-20% per second

100% per second

Shutdown

1-10 minutes

Seconds

risulta interessante anche l’elettrolisi del vapore d’acqua ad alta temperatura.

Si riportano in Tabella 1 i dati principali per la tre tipologie principali di elet-

Operating conditions

trolizzatori al momento in commercio (alcalino, PEM, SOEC).

Cost parameters

Nel contempo, appunto, la ricerca

su processi di fotoelettrolisi, su processi biologici tramite alghe e su altre soluzioni proposte dall’ingegneria genetica.

Flexibility

L’idrogeno prodotto ha una densità energetica riferita alla massa molto alta

benzina e circa 1⁄3 del gas). L’idrogeno

mento su larga scala), in forma liquida (per trasporti aerei e

(1 kg di idrogeno contiene la stessa ener-

prodotto può essere immagazzinato in

navali) o in forma di idruri di metallo (in primis per immagaz-

gia di 2,1 kg di gas naturale e di 2,8 kg di

forma gassosa (a livello del suolo in ser-

zinamento in sistemi stazionari, ma in alcuni casi in prospet-

benzina) e una densità energetica riferi-

batoi in pressione, ma soprattutto come

tiva anche sui veicoli). Oppure, può essere immagazzinato

ta al volume molto bassa (circa ¼ della

accumulo geologico per l’immagazzina-

in forma chimica, in altre forme molecolari (e.g. NH3, o la

#72 31

famiglia dei Liquid Organic Hydrogen Carriers - LOHC).

Bisogna tenere conto che l’idrogeno è molto infiamma-

sommariamente elencati sopra, e in grado di fornire alcuni grossi vantaggi:

stanze utilizzate nel settore industriale Il ruolo dell’idrogeno è legato, es-

bile. Può anche provocare violente esplosioni, se innescato

• può essere immagazzinato pratica-

anche da una piccolissima energia. Ciò richiede particolari

mente senza limiti di tempo e indi-

• supporto all’incremento di utilizzo

cautele nel trasporto e nello stoccaggio.

pendentemente dalle condizioni

delle fonti di energia rinnovabile ne-

ambientali;

gli usi finali (residenziale, industriale,

Ruolo dell’idrogeno nella transizione energetica Sono in molti a considerare l’idrogeno come il combustibile del futuro, che cambierà radicalmente le applicazio-

• può essere facilmente ri-trasformato in qualcuna delle forme energetiche più utilizzate, come ad esempio l’energia elettrica e l’energia termica;

senzialmente, a tre direttive principali:

trasporti) • de-carbonizzazione del sistema energetico • produzione di commodities e prodot-

ni energetiche. In effetti l’idrogeno è un potenzialmente

• può essere trasportato.

utilissimo vettore chimico di energia, abbastanza facilmen-

• rappresenta la molecola piattaforma

Queste direttive principali si declina-

te ottenibile da fonti primarie tramite opportuni processi

per la produzione di innumerevoli so-

no in numerosi processi e applicazioni,

ti finali in sostituzione di fonti fossili

riassumibili convenzionalmente nei seguenti due paradigmi: • Energy-to-H2: produzione di idrogeno • H2-to-X: utilizzo dell’idrogeno ottenuto per un processo X utile al settore energetico e/o industriale in senso lato Un esempio si trova in Figura 7.

Accumulo energetico (X = energia) Il punto debole delle rinnovabili eoFIGURA 7

Schema del ruolo dell’idrogeno in protocolli energy-to-X

FIGURA 8

Ruolo dell’idrogeno in protocolli di accumulo energetico (power-to-power)

32

#72

liche e solari è l’aleatorietà della dispo-

nibilità. Man mano che aumenta la loro

della messa a disposizione della capaci-

elevata potenza/energia e di lunga durata temporale. L’i-

penetrazione, aumenta il problema dei

tà produttiva.

drogeno è la grande speranza per realizzare efficacemente il paradigma Power-to-Power (P2P), composto dallo step

“margini di riserva caldi”, messi a dispo-

Sugli accumuli chimici tramite bat-

sizione da soluzioni in grado di mettere

terie sono stati fatti grandi progressi, ma

rapidamente a disposizione energia

non sono soluzioni valide per accumuli

Ci sono però altri aspetti che rendono conveniente l’u-

elettrica in caso di insufficienza (o indi-

di grandi quantità di energia (e di po-

so dell’idrogeno come serbatoio d’energia, soprattutto se

sponibilità) delle generazioni rinnovabili.

tenza) per lunghi periodi di tempo (ac-

prodotto con energia elettrica a basso costo. L’accumulo

La produzione da rinnovabili, eco-

cumuli stagionali), caratteristiche neces-

consente infatti di scollegare temporalmente il consumo

nomicamente conveniente e oltretutto

sarie per basare un sistema industriale

finale dalla produzione. In altre parole, al pari delle ragioni

incentivata, ha ridotto le ore di utilizza-

unicamente sulle fonti rinnovabili.

economiche degli impianti di pompaggio, l’idrogeno viene

Power-to-H2 e dallo step H2-to-Power. Si veda Figura 8.

zione delle centrali convenzionali anche

In questo contesto, la soluzione

prodotto con energia elettrica a basso costo e rivenduto

di ultima generazione (come quelle a

dell’accumulo chimico di energia tra-

come energia elettrica con un valore economico molto più

ciclo combinato), rendendole economi-

mite l’idrogeno riveste un elevatissimo

elevato. In questo contesto, si cita come esempio un proget-

camente deboli e aumentando il costo

interesse, in particolare per accumuli a

to finanziato dalla Comunità Europea, denominato REMOTE [3], coordinato dal Politecnico di Torino (PI Prof. Massimo

Electrolyzer

Santarelli), che ha reso energeticamente indipendenti 3 siti Storage

Fuel Cell

(Norvegia – in Figura 9 – Grecia, Spagna) che si sostengono solo tramite utilizzo di fonti rinnovabili locali, grazie al sistema di accumulo ibrido composto da una ibridizzazione ottimizzata di sistema idrogeno e batterie chiuse Li-ion.

Altri paradigmi più complessi consistono nel P2G (Power-to-Gas), basato su un processo catalitico con CO2 o CO per produrre metano sintetico CH4, e nel P2L (Powerto-Liquid), per produrre metanolo e/o etere dimetilico DME. Si veda Figura 10.

FIGURA 9

FIGURA 10

Idrogeno per accumulo energetico (power-to-power) in impianto in Norvegia (progetto REMOTE [3])

La riconversione da idrogeno a energia elettrica H2-to-

Ruolo dell’idrogeno in protocolli power-to-gas e power-to-liquid

#72 33

Power può essere effettuata con celle a combustibile (fuel

veda l’impianto industriale DEMOSOFC

di non inquinare l’ambiente, in quanto

cell), ossia con dispositivi elettrochimici in grado di conver-

installato a Collegno (TO)[4]), riportato

l’uso dell’idrogeno emette solo H2O e

tire direttamente l’energia chimica in energia elettrica, tra-

in Figura 12.

niente CO2.

La roundtrip efficiency (produzione

mite un processo a temperatura costante, in cui l’idrogeno viene combinato con l’ossigeno restituendo acqua. Una differenza sostanziale fra le comuni batterie chimiche e le batterie a idrogeno è che le batterie usuali costituiscono un sistema chiuso, che consuma i componenti attivi degli

L’idrogeno e la mobilità elettrica (H2-to-X con X = mobilità)

H2 e utilizzo H2 sul veicolo) ha un valore

me speranze e qualche certezza.

veicolo elettrico basato su batterie.

Su questo punto ci sono grandissi-

intorno al 40% (quindi, non elevatissimo), certamente inferiore all’80% di un

elettrodi interni. Invece la cella a combustibile lavora con

La combinazione più attraente pre-

Qual è il vantaggio dell’idrogeno? La

reagenti gassosi (idrogeno e ossigeno) forniti dall’esterno

vede celle a combustibile, che consen-

risposta è semplice. Una batteria elettri-

e quindi continua a funzionare fintanto che viene rifornita

tono un’efficienza molto più elevata del

ca ha una densità energetica che arriva

con i reagenti gassosi.

classico motore termico (in ciclo urbano,

al massimo a 300-500 kWh/m3, contro

Le celle a combustibile possono essere utilizzate sia nel

può avere efficienza circa doppia), con

i 12000-13000 kWh/m3 dei fossili. Con

settore residenziale (Figura 11), sia nel settore industriale (si

il vantaggio tutt’altro che secondario

l’idrogeno compresso possiamo arrivare a 33.000 kWh/m3.

Ciò significa alte percorrenze dei veicoli e, altro aspetto tutt’altro che secondario, tempi di ricarica molto veloci, simili a quelli con gli usuali combustibili liquidi, La scelta dell’idrogeno non si pone in alternativa ai veicoli elettrici a batteria.

Si tratta di soluzioni complementari, che trovano la loro giustificazione in modelli di business diversi, distinguendo fra tipi di utilizzazione (brevi percorsi cittadini o lunghi percorsi su strade extra-cittadine, pesi trasportati ridotti o elevati) e tipo di clientela (singoli privati, brevi noleggi, flotte aziendali). Si veda Figura 13.

Le applicazioni cominciano a entrare

FIGURA 11

Idrogeno e celle a combustibile per utilizzi residenziali

prepotentemente nel panorama applicativo. È diventata realtà in Germania il primo treno a idrogeno denominato Coradia iLint (Figura 14).

In Italia, stiamo producendo il primo treno a idrogeno italiano presso gli stabilimenti ALSTOM di Savigliano in Piemonte, che andranno in servizio per Ferrovie Nord Milano a fine 2023 in un numero di 6 esemplari. È stata introdotta sul mercato in quantità significative la Toyota Mirai, auto con cella a combustibile. Inoltre, stanno incrementando le iniziative di utilizzo dell’idrogeno nel settore del tra-

FIGURA 12

34

Idrogeno e celle a combustibile per utilizzi industriali (DEMOSOFC, Torino, [4])

#72

sporto navale.

Altri utilizzi (H2 to X con X = prodotti di utilizzo nei settori energetici e industriali) Gli altri utilizzi dell’idrogeno di incrociano con una altra molecola di elevato interesse in prospettiva futura: la CO2.

Nota come gas climalterante, inevitabilmente prodotta dalla ossidazione di sostanze contenenti Carbonio, essa può viceversa essere considerata come una risorsa in una prospettiva di transizione energetica.

Il Carbonio contenuto nella CO2 ha in effetti un grande interesse per la

FIGURA 13

Powertrains basati su Idrogeno, light duty e heavy duty

FIGURA 14

Coradia iLint a idrogeno – fuel cells

FIGURA 15

Idrogeno e chemicals sintetici

formazione di vari prodotti, da combustibili sintetici a intermediari chimici a prodotti finali.

I vari processi di Carbon Capture and Utilization (CCU) hanno bisogno di idrogeno. La idrogenazione della CO2 rappresenta il primo step di una serie di processi termo-catalitici che portano a produrre varie sostanze: combustibili sintetici (CH4 sintetico, metanolo, dimetiletere, diesel e gasoli, …), cere, emulsioni, policarbonati, ecc.

In sostanza l’idrogeno ha un ruolo rilevante nella produzione di chemicals sintetici, in combinazione con la CO2, evitando in tal modo l’utilizzo di sostanze di origine fossile (e.g. petroli).

I mercati di riferimento sono potenzialmente enormi. La Figura 15 esprime tutto questo in forma grafica.



* Massimo Santarelli, Politecnico di Torino

BIBLIOGRAFIA

∙ IRENA, Green Hydrogen Supply: a Guide to Policy Making, 2021 ∙ Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza, 2020 ∙ https://www.remote-euproject.eu/ ∙ http://www.demosofc.eu/

#72 35

Case study

Come aumentare l’efficienza energetica di uno stabilimento industriale con sistemi SOFC-SOEC

L’analisi sperimentale di un impianto di cogenerazione di una cartiera ha consentito, mediante un software di simulazione dinamica, di valutare la convenienza energetica ed economica dell’utilizzo di un sistema innovativo di produzione e utilizzo dell’idrogeno ad ossidi solidi per il soddisfacimento dei fabbisogni termici ed elettrici Di P. Colbertaldo, M. Noro, M. Rokni, G. Vialetto*

G

li stringenti obiettivi europei di decarbonizzazio-

Molti processi nel settore industria-

plastica [7], la lavorazione del legno [8], o

ne (carbon neutrality entro il 2050 [1]) richiedono

le sono ad alta intensità energetica, e

la produzione di vetro [9] [10]. Sono state

un’evoluzione del sistema energetico che compor-

dunque intervenire con misure per au-

sviluppate analisi energetiche su fonderie

terà lo sviluppo di molteplici vettori energetici e quindi una

mentare l’efficienza è importante sia alla

di ghisa con lo scopo di proporre inter-

maggiore integrazione tra elettricità, gas naturale e vettori

luce degli aspetti ambientali [5] che per

venti di riduzione del consumo [11]-[13].

energetici “puliti” come idrogeno rinnovabile e biocarbu-

la riduzione dei costi operativi [6]. Esem-

Come ben noto, quando presso un

ranti [2] [3], considerando anche i sistemi di trasporto [4].

pi tipici sono la produzione di metalli e

sito industriale (ma vale per una qualsiasi

36

#72

tipologia di consumatore energetico) sono presenti fabbisogni energetici di diverso tipo, esiste un potenziale di risparmio, che può essere utilmente sfruttato dalla cogenerazione (combined heat and power, CHP). L’industria della cellulosa e della carta è, da questo punto di vista, un settore interessante.

Sono coinvolti tipicamente due vettori energetici: il calore, necessario nella fase di asciugatura dei prodotti intermedi, e l’energia elettrica per l’azionamento dei motori degli impianti produttivi. Le tecnologie di motori primi più utilizzate nel-

FIGURA 1

la cogenerazione applicata alle cartiere sono i motori a combustione interna

Giorno 1 Giorno 2 Giorno 3 Giorno 4 Giorno 5 Giorno 6 Giorno 7 Giorno 8 Giorno 9

(internal combustion engine, ICE) e le

Linea 1

turbine a vapore [14] [15].

Linea 2

Nel campo dei sistemi multi-energia, l’idrogeno è un vettore energetico il cui

Schema della linea produttiva della carta

Caso FIGURA 2

Caso 1

Caso 1+2 Caso 1+2

Caso 2

Caso 2

Caso 2

Caso 1+2

Caso 1

Caso 1

Organizzazione produttiva della cartiera

interesse è cresciuto fortemente negli ultimi anni [16]. La stessa Commissione

elettrica in eccesso (funzionamento

dotata di due linee di produzione con una capacità annua

Europea ha stabilito una propria strate-

come elettrolizzatore, SOEC). L’analisi qui

di 60000 t. La Figura 1 rappresenta lo schema di una linea di

gia per l’idrogeno da qui al 2050 [17]. In

proposta parte quindi dalla descrizione

produzione all’interno della cartiera, evidenziando i diversi

tale contesto, in questo articolo viene

dell’assetto cogenerativo attualmente

processi coinvolti. L’energia elettrica viene utilizzata per i

analizzato un caso studio relativo al si-

presente presso lo stabilimento e, sulla

motori (ogni rullo ne ha uno indipendente) e pompe per

stema di generazione dell’energia di una

base di simulazioni dinamiche, propone

vuoto, mentre il calore è necessario per riscaldare i rulli (si

cartiera al fine di proporre un sistema

un sistema innovativo come parziale

utilizza il vapore) nella fase di essiccazione dell’impasto di

alternativo per aumentare l’efficienza

sostituzione, al fine di incrementare

cellulosa.

complessiva mediante l’utilizzo del vet-

l’efficienza energetica complessiva di

Al fine di adeguare la minore richiesta di carta (dovuta

tore idrogeno. Viene proposta l’adozio-

generazione dell’energia. Come risultato

alla contrazione del mercato a seguito della crisi del 2008 e

ne di un sistema cella a combustibile /

supplementare, il nuovo assetto con-

la sempre più diffusa digitalizzazione dell’informazione) alla

cella elettrolitica ad ossidi solidi (solid

sente alla cartiera di ampliare il proprio

capacità dell’impianto, i cicli produttivi sono stati organiz-

oxide fuel cell / solid oxide electrolyte

settore di attività. Infatti, la produzione

zati in serie di alcuni giorni a pieno carico seguiti da giorni

cell, SOFC/SOEC) in sostituzione di parte

netta di idrogeno prevista potrebbe es-

di riposo. La Figura 2 rappresenta l’attuale organizzazione

dell’insieme esistente di cogeneratori. Si

sere sfruttata direttamente come com-

della produzione. Nel Caso 1 funziona solo la Linea 1; nel

tratta di un sistema invertibile (reversible

bustibile all’interno dello stabilimento ri-

Caso 2 funziona solo la Linea 2; nel Caso 1+2 sono in fun-

solix oxide cell, RSOC) che produce ener-

ducendo così il consumo di gas naturale,

zione entrambe le linee 1 e 2. In questo modo il tempo

gia elettrica utilizzando idrogeno (nel

oppure essere indirizzata a un mercato

totale di funzionamento è diviso uniformemente. Per tener

funzionamento come fuel cell, SOFC) e,

esterno, ad esempio per la mobilità.

conto della variabilità dei consumi energetici nel tempo, si è considerato un valore medio rappresentativo dei consumi

nei periodi in cui l’utenza industriale da servire imponga di generare elettricità

L’assetto cogenerativo attuale

di elettricità e calore per ogni caso, ricavato da dati reali.

in eccesso per soddisfare la richiesta di

L’insediamento industriale in esame

Nella configurazione attuale lo stabilimento industriale

calore (rapporto calore-potenza, heat-

è una cartiera situata nel Nord-Est dell’I-

dispone di due unità di cogenerazione. La più datata è ba-

to-power, maggiore di 1), produce idro-

talia. Produce carta con grammatura

sata su un generatore di vapore alimentato a gas naturale

geno utilizzando proprio tale energia

compresa tra 40 g/m2 e 500 g/m2 ed è

(installato negli anni 1970 in sostituzione della precedente

#72 37

FIGURA 3

Foto del generatore di vapore (a sinistra) e delle turbine (a destra) nell’assetto attuale

unità a carbone), accoppiato a due turbine a vapore (trattasi delle macchine originali installate per la prima volta negli anni 1940) (Figura 3). L’ultima unità di cogenerazione (installata nel 2013) è costituita da un motore a combustione interna con recupero di calore. Sia l’ICE che le turbine a vapore utilizzano gas naturale come combustibile, producono vapore alle stesse condizioni termodinamiche (235 °C e 280 kPa, come richiesto dal processo di riscaldamento dei rulli) e generano energia elettrica. Il vapore ritorna all’ICE e

FIGURA 4 Principali componenti e flussi energetici del sistema di cogenerazione attuale (blu: acqua; grigio: gas naturale; giallo: energia elettrica; rosso: vapore)

al generatore di vapore come condensa alla temperatura di 80 °C e pressione atmosferica (Figura 4).

La portata massica di vapore prodotta dal generatore a 420 °C e 350 kPa varia a seconda del numero di macchi-

TABELLA 1

Descrizione matematica del cogeneratore a turbine a vapore (ṁvap in t/h)

Apparecchiatura Equazione

Condizione

ne in funzione. Il funzionamento delle turbine a vapore

Generatore di vapore

Consumo NG (MW) = = 0,0053 ∙ ṁvap + 0,3842 ∙ ṁvap + 6,5287 5 ton/h < ṁvap < 35 t/h

dipende dalla portata di vapore richiesta per il processo di

Turbina 1

Pel,turb (MW) = 0,0007 ∙ ṁvap + 6,3908

5 ton/h < ṁvap < 21 t/h

produzione della carta: la turbina 1 viene utilizzata quando

Turbina 2

Pel,turb (MW) = 5,3216 ∙ e

ṁvap ≥ 21 t/h

0,0007∙ṁvap

la produzione di vapore è compresa tra 5 t/h e 21 t/h, la turbina 2 viene utilizzata quando la produzione di vapore è maggiore.

Nel presente lavoro, il generatore di vapore e le turbi-

TABELLA 2

Dati nominali di prestazione del motore a combustione interna1

Parametro

Valore

ne sono modellizzati mediante curve caratteristiche che

Potenza elettrica

collegano la domanda di combustibile con la produzione

Consumo di NG

elettrica e quella termica in termini di portata di massa del

Temperatura di produzione del vapore

vapore. Le curve sono ottenute tramite regressione mate-

Pressione di produzione del vapore

matica da dati operativi raccolti negli ultimi anni e forniti

Rendimento elettrico

42,7%

dall’azienda stessa (Tabella 1). La Tabella 2 riassume invece

Rendimento termico

44,1%

i principali parametri nominali del motore.

Il nuovo assetto cogenerativo proposto

1

4,3 MW 10,07 MW 235 °C 3,5 bar (350 kPa)

È possibile anche recuperare calore dall’acqua di raffreddamento del motore e dall’intercooler anche se, data la bassa temperatura, non può essere utilizzato nell’impianto produttivo. In alcuni periodi dell’anno molto limitati, durante l’inverno, tale calore viene utilizzato per il riscaldamento degli ambienti e/o per gli ausiliari, ma per la maggior parte del tempo viene dissipato tramite dry cooler.

La proposta di retrofitting dell’impianto cogenerativo fatta dagli autori in questo studio prevede la sostituzione della turbina 2 (quella di maggior potenza) con un sistema

elettrolizzatore producendo idrogeno

domanda dello stabilimento produttivo.

di cogenerazione a celle a combustibile ad ossidi solidi di

nei momenti di esubero di energia elet-

Di fatto, il rapporto heat-to-power del-

tipo invertibile, in grado cioè di funzionare anche come

trica prodotta dall’impianto rispetto alla

le SOFC è tipicamente molto minore

38

#72

rispetto a quello delle turbine a vapo-

le SOFC per la generazione combinata di energia elettrica e

re [18], rendendo quindi frequente la

calore sono l’elevata efficienza elettrica e la disponibilità di

possibilità di periodi di funzionamento

calore ad alta temperatura (ordine degli 800 °C). Quest’ulti-

dell’impianto con esubero di produzio-

mo fattore, d’altro canto, causa tempi di avviamento lunghi

ne elettrica. Tale energia può essere util-

e maggiori sollecitazioni termiche rispetto ad altri tipi di

mente impiegata per la produzione di

celle a combustibile. Nell’applicazione qui considerata,

un vettore energetico come l’idrogeno

tuttavia, questi inconvenienti sono meno rilevanti perché:

che potrebbe essere sfruttato diretta-

• anche il tempo di avviamento di una linea di produzione

mente come combustibile, riducendo

della cartiera è dell’ordine di molte ore, e può essere

così il consumo di gas naturale, oppure

paragonabile a quello di una SOFC;

essere indirizzato a un mercato esterno,

bilità di mantenere abbastanza costante la generazione

ad esempio per la mobilità.

FIGURA 5

Schema della SOEC

• gli stress termici possono essere limitati grazie alla possi-

Come noto, i principali vantaggi del-

di energia SOFC, in quanto i consumi di calore ed elettricità delle linee di produzione non variano significativamente una volta avviata la produzione.

TABELL A 3

Il sistema SOFC è stato modellizzato e simulato utiliz-

Dati nominali del singolo stack SOFC simulato

Parametro

Valore

Potenza elettrica dello stack

100 kW

Rendimento elettrico (@90% della potenza nominale)

52,7%

Rapporto heat-to-power (@90% della potenza nominale)

0,842

Temperatura dei gas in uscita dallo stack

1330 °C

zando il software Dynamic Network Analyzer (DNA), uno strumento sviluppato presso la Technical University of Denmark (DTU) [19] [20] (Tabella 3). Tramite lo stesso software è stata simulata anche la SOEC, i cui dati nominali sono riportati in Tabella 4. Per produrre idrogeno, la SOEC richiede sia energia elettrica che termica, quest’ultima è necessaria per generare vapore ad alta temperatura (750 °C) dall’acqua di

TABELLA 4

Dati nominali del singolo stack SOEC simulato

Parametro

alimentazione a 25 °C. Tale riscaldamento avviene tramite Valore

tre scambiatori di calore in serie (Figura 5): HEX1 e HEX2,

100 kW

che raffreddano rispettivamente l’idrogeno (con un utile

2,63 kg/h

raffreddamento dell’idrogeno che deve successivamente

Domanda di calore (@90% della potenza nominale)

15 kW

essere compresso a 700 kPa per poter essere utilizzato) e

Temperatura di funzionamento

750 °C

l’ossigeno prodotti all’interno della SOEC, e HEX3 che uti-

700 kPa

lizza i gas di scarico della SOFC. Senza il recupero di calore

Potenza elettrica dello stack Portata idrogeno (@90% della potenza nominale)

Pressione di funzionamento

effettuato dai preriscaldatori HEX1 e HEX2, HEX3 dovrebbe TABELLA 5

Variabili del modello di simulazione del nuovo assetto proposto

Variabile Descrizione

scambiare una potenza termica maggiore, richiedendo quindi una maggiore portata dei gas di scarico dalla SOFC per raggiungere la temperatura di esercizio e aumentando

HRSOC

Potenza termica prodotta dalle RSOC

PRSOC

Potenza elettrica prodotta dalle RSOC

(H/P)RSOC

Rapporto heat-to-power delle RSOC

sono funzionare solo in modalità SOFC, mentre altri sono

nRSOC

Rapporto tra potenza elettrica utilizzata dalle SOEC e quella prodotta dalle SOFC

invertibili e possono quindi funzionare anche in modalità

PMAX,RSOC

Somma della potenza elettrica delle SOFC e delle SOEC

HSOFC

Potenza termica prodotta dalle SOFC

PSOFC

Potenza elettrica prodotta dalle SOFC

(H/P)SOFC

Rapporto heat-to-power delle SOFC

HSOEC

Potenza termica utilizzata dalle SOEC

PSOEC

Potenza elettrica utilizzata dalle SOEC

(H/P)SOEC

Rapporto heat-to-power del sistema complessivo SOEC

così la richiesta di calore da parte della SOEC. Nella configurazione proposta, parte degli stack pos-

SOEC (si tratta cioè di RSOC). Tale configurazione risulta utile per gestire in modo efficiente la generazione di energia: le RSOC possono essere utilizzate per generare elettricità e vapore (operando come SOFC) quando entrambe le linee di produzione sono in funzione, mentre possono produrre idrogeno (lavorando come SOEC) quando una sola linea funziona e la domanda energetica è quindi inferiore.

Lo scopo delle simulazioni svolte è quello di variare

#72 39

il rapporto calore-potenza dell’impianto di produzione dell’energia, variando la proporzione tra gli stack utilizzati come SOFC e quelli funzionanti come SOEC, per un abbinamento ottimale dei profili di domanda e produzione dell’energia. Se tutti gli stack fossero utilizzati come SOFC, il rapporto heat-to-power del sistema (H/P)RSOC sarebbe pari a quello di una SOFC (H/P)SOFC. Invece, se viene utilizzata una combinazione di SOFC e SOEC, una parte dell’energia elettrica e del calore generati dalle SOFC viene consumata dalle SOEC per la conversione, tramite elettrolisi, dell’acqua in idrogeno e ossigeno. Maggiore è la frazione di SOEC, maggiore è la differenza tra (H/P)RSOC e (H/P)SOFC. La Tabella 5 definisce le variabili del sistema, che sono rappresentate anche nello schema che mostra la struttura del nuovo assetto cogenerativo (Figura 6).

La descrizione completa del modello matematico alla base del modello di simulazione utilizzato è riportata in

FIGURA 6 Schema del nuovo assetto proposto (grigio: gas naturale; blu: acqua; rosso: vapore; giallo; energia elettrica; nero: idrogeno). L’ingresso dell’acqua per le SOEC è indipendente da quello per la produzione di vapore

TABELLA 6 Sistemi di equazioni per la risoluzione del modello di simulazione della configurazione innovativa proposta: (A) entrambe le linee 1 e 2 in funzione; (B) una sola linea in funzione

max(PICE) s.t.

PICE + Pturb1 + PSOFC = Putenza HICE + Hturb1 + HSOFC = Hutenza HICE – PICE ∙ fICE,H/P = 0 Hturb1 – Pturb1 ∙ fturb1,H/P = 0 HSOFC – PSOFC ∙ fSOFC,H/P = 0 5 < ṁvap < 21; PICE > 0 ; Pturb1 > 0 ; PSOFC >0

max(PICE) s.t.

PICE + Pturb1 + PSOFC = Putenza + PSOEC HICE + Hturb1 + HSOFC = Hutenza + HSOEC HICE – PICE ∙ fICE,H/P = 0 Hturb1 – Pturb1 ∙ fturb1,H/P = 0 HSOFC – PSOFC ∙ fSOFC,H/P = 0 HSOEC – PSOEC ∙ fSOEC,H/P = 0 5 < ṁvap < 21; PICE > 0 ; PST > 0 ; PSOFC + PSOEC ≤ PRSOC installata

un altro articolo degli stessi autori [21]. In estrema sintesi, (H/P)RSOC aumenta quando la proporzione tra RSOC che funzionano come SOFC e RSOC che operano come SOEC

A

aumenta verso la maggior presenza di queste ultime, perché le SOEC consumano proporzionalmente più energia elettrica che calore prodotti dalle SOFC. Se il rapporto heatto-power delle linee produttive della cartiera è maggiore di (H/P)RSOC, risulta necessario aumentare quest’ultimo e

B

quindi la quota di RSOC che funzionano come SOEC. In questo modo, si utilizza la “sovraproduzione” di energia elettrica per produrre un vettore energetico pregiato come l’idrogeno invece di utilizzare l’energia da rete. In ogni caso, il modello prevede che, in caso di mismatch tra produzione

Il rapporto calore-potenza di ciascun

ulteriore vincolo (equazioni nella parte

dall’impianto cogenerativo e consumo di energia (calore

componente del sistema (fturb1,H/P, fICE,H/P

(B) di Tabella 6): la somma della potenza

e/o elettricità), vi sia la possibilità di produrre vapore trami-

e fSOFC,H/P) è definito come vincolo, im-

elettrica delle celle funzionanti come

te caldaia a gas naturale o lo scambio di energia elettrica

ponendone anche i limiti di potenza

SOFC e come SOEC deve essere inferiore

con la rete.

inferiori raggiungibili in parzializzazione.

o uguale alla PRSOC installata.

La strategia di funzionamento proposta prevede il mo-

La portata del vapore varia tra 5 t/h e

tore a combustione interna a copertura del carico elettrico

21 t/h, come riportato in Tabella 1. Per

di base, mentre le SOFC e, in caso di necessità, la turbina a

quanto scritto prima, tra le soluzioni del

vapore 1, funzionano per coprire il carico di punta. Ai fini

sistema viene scelta quella che massi-

I risultati delle equazioni (A) e (B) del

del dimensionamento delle apparecchiature, si considera il

mizza la produzione elettrica del motore

nuovo sistema sono riportati nella Ta-

caso con il maggior consumo di energia (entrambe le linee

a combustione interna.

bella 7: la dismissione della (vecchia e

Risultati delle simulazioni: analisi energetica

1 e 2 in funzione). In questo caso, il sistema di equazioni

Determinata la potenza nominale

poco efficiente) turbina 2 risulta possibile

riportato nella parte (A) di Tabella 6 fornisce le relazioni e i

del sistema RSOC come appena descrit-

grazie all’installazione di una adeguata

vincoli che consentono di calcolare le potenze elettriche e

to, nel funzionamento con solo linea 1 o

potenza in termini di SOFC. Parte del si-

termiche delle SOFC (PSOFC e HSOFC rispettivamente), dell’ICE

solo linea 2 il sistema può funzionare in

stema RSOC produce idrogeno quando

(PICE e HICE) e della turbina a vapore (Pturb1 e Hturb1) ai fini del

parte in modalità SOFC, in parte in mo-

è in funzione una sola linea. Le simulazio-

soddisfacimento dei carichi (elettrico Putenza e termico Hutenza).

dalità SOEC. Viene quindi aggiunto un

ni mostrano che il consumo di energia

40

#72

TABELLA 7

Dati di dimensionamento del sistema innovativo proposto e condizioni di funzionamento della parte non dismessa (ICE e turbina 1) Sistema cogenerativo attuale ICE (% carico nominale)

Turbina in funzionamento

Linea 1

100%

Linea 2 Linee 1+2

Caso

Sistema cogenerativo proposto

TABELLA 8 Risparmio di energia primaria non rinnovabile per i casi analizzati

Caso

ṁvap

ICE (% carico nominale)

ṁvap

SOFC

SOEC

Turbina 1

12,8 t/h

60%

11,38 t/h

2,448 MW

576 kW

100%

Turbina 1

8,8 t/h

100%

6,04 t/h

2,595 MW

551 kW

100%

Turbina 2

24,8 t/h

100%

20,68 t/h

3,259 MW

-

Produzione H2

PES

Linea 1

16,857 kg/h

2,7%

Linea 2

16,137 kg/h

2,3%

-

6,5%

Linee 1+2

La Tabella 8 riassume i risultati: il nuovo sistema presenta in tutti i casi un risparmio di energia primaria. Nel caso solo una delle due linee produttive sia in funzione, il PES risulta inferiore, mentre viene prodotto idrogeno in una quantità che corrisponde a oltre 550 kW. Nel caso invece entrambe le linee fossero operative, non si ha produzione di idrogeno (le RSOC sono utilizzate solo in modalità SOFC a causa della maggiore richiesta di energia), ma si ha la FIGUR A 7 Sezione del sistema RSOC utilizzato per la produzione di idrogeno. L’energia elettrica richiesta dalle SOEC è fornita dalle SOFC, senza eccedenza (PSOFC = PSOEC), mentre una parte del calore (HSOFC – HSOEC) è vapore che va a soddisfare il fabbisogno delle linee produttive

massima efficienza.

L’analisi energetica è stata poi completata con un confronto con una tecnologia di elettrolizzatori “concorrente”, la PEM (Proton Exchange Membrane) che, a fronte di un’efficienza inferiore, sono attualmente a uno stadio di

elettrica dalla rete viene evitato, rendendo il sistema indipendente dalla stessa.

Il confronto è stato effettuato sulla base del risparmio di energia primaria con-

sviluppo più avanzato e con gradi di affidabilità maggiori

sentito dal sistema innovativo proposto rispetto alla configurazione esistente, come

[22]. Si è calcolato il risparmio di energia primaria della

definito nell’Eq. 1: l’energia primaria consumata dal sistema esistente (PEsist.attuale) è

configurazione proposta relativo ai periodi di funziona-

funzione del consumo di gas naturale delle turbine a vapore (NGturb1, NGturb2) e dell’ICE

mento dell’impianto produttivo in cui solo Linea 1 o Linea

(NGICE), più il contributo dato dall’energia elettrica dalla rete (Erete); l’energia primaria del

2 fossero operanti, e quindi ci fosse una produzione netta

nuovo sistema (PEsist.innov.) è una funzione del consumo di gas naturale della turbina a

di idrogeno da parte delle SOEC. Come evidenziato nello

vapore (NGturb1), dell’ICE (NGICE) e della SOFC (NGSOFC). L’energia primaria del gas naturale

schema di Figura 7, poiché le SOEC hanno un consumo

è espressa in funzione del suo potere calorifico inferiore (pari a 34,8 MJ/Sm3), mentre

di calore, rispetto all’energia elettrica, proporzionalmente

quella dovuta ai consumi di energia elettrica da rete è funzione del fattore di energia

inferiore rispetto al rapporto heat-to-power delle SOFC

primaria non rinnovabile fp,nren = 1,95 (DM 26/06/2015). Come indicato nella formula, in

(Tabella 3, Tabella 4), una parte del vapore prodotto dalle

caso di produzione di idrogeno da parte delle SOEC, la sua energia primaria (espressa

SOFC (HSOFC) viene utilizzata per le SOEC (HSOEC), e la restante

in funzione del potere calorifico inferiore pari a 120 MJ/kg) viene sottratta dal consumo

parte (HSOFC – HSOEC) viene utilizzata per produrre vapore per

energetico del sistema cogenerativo.

le linee produttive.

PES =

NGturb1 + NGICE + NGSOFC - H2,SOEC PE sist . attuale - PE sist . innov . = 1PE sist . attuale NGturb1 + NGturb 2 + NGICE + E rete × fp ,nren

(1)

L’Eq. 2 descrive quindi il risparmio di energia primaria nella generazione di idrogeno (PESH2,gen). Il consumo di energia primaria del nuovo sistema (PEH2,sist.innov.) corrisponde al gas naturale consumato dalle SOFC quando alimentano

TABELLA 9

le SOEC (NGSOFC,H2,gen). Il sistema tradizionale che utilizza gli

Risparmio di energia primaria nella produzione di idrogeno

Caso

Produzione H2

NGSOFC,H2,gen

EPEM

HSOFC–HSOEC

PESH2,gen

Caso 1

16,857 kg/h

1,09 MW

1,86 MW

0,39 MW

45,6%

Caso 2

16,137 kg/h

1,05 MW

1,78 MW

0,36 MW

45,3%

-

-

-

-

-

Caso 1+2

elettrolizzatori PEM consuma energia primaria (PEH2,sist.trad.) per produrre idrogeno utilizzando energia elettrica da rete EPEM, con un’efficienza fissata pari a 48 kWhe/kgH2 [22].

Infine, per confrontare coerentemente i due sistemi considerando la stessa potenza totale, si suppone che il sistema

#72 41

tradizionale utilizzi una caldaia a gas naturale (rendimento ηcaldaia pari a 0,9) per generare il calore per usi industriali (HSOFC – HSOEC in Figura 7).

PE - PE H 2,sist . innov .

PESH 2,gen = H 2,sist .trad . = 1PE H 2,sist .trad .

E

st . trad . - PE H 2,sist . innov . = 1PE H 2,sist .trad .

E

NGSOFC ,H 2,gen HSOFC - HSOEC PEM × fp ,nren + hcaldaia

TABELLA 10

Parametri dell’analisi economica

Parametro

Valore

Costo di acquisto RSOC

2000 €/kW

NGSOFC ,H 2,gen Costo di acquisto PEM HSOFC - HSOEC f × + PEM p ,nren hcaldaia Costo di manutenzione RSOC/PEM Costo NG (2)

1000 €/kW 5% 0,22 €/Sm3

Incremento annuo costo NG

L’Eq. 2 fornisce i risparmi di energia primaria riportati in Tabella 9. Nel Caso 1 e nel Caso 2, i valori di PESH2,gen mostrano una riduzione di circa il 45% del consumo di energia

0,18%

Costo energia elettrica

0,1682 €/kWh

Incremento annuo costo dell’energia elettrica

0,92%

Periodo analisi economica

10 anni

primaria con l’uso del sistema integrato SOFC-SOEC. Il caso

Tasso d’interesse dell’analisi economica

4%

1+2, invece, non ha produzione di idrogeno, in quanto le

Tasso di inflazione

2%

RSOC vengono utilizzate solo in modalità SOFC.

Risultati delle simulazioni: analisi economica della produzione di idrogeno

da rete e del gas è dato rispettivamente

come SOFC) e la disponibilità di calore

da [24] e [25], tenuto conto di un indice

derivante dai bilanci energetici del siste-

Il confronto tra i due sistemi di produzione dell’idroge-

di incremento annuo calcolato come

ma RSOC che viene utilizzato per gene-

no poc’anzi descritti (innovativo con RSOC e tradizionale

variazione del costo medio negli ultimi

rare vapore per l’impianto industriale.

con PEM+caldaia) è stato ampliato per valutare se, oltre a

3 anni (Tabella 10).

Il sistema PEM, prevedendo invece un

un vantaggio energetico dovuto al risparmio di energia

La Figura 8 rappresenta i risultati in

generatore di vapore separato, esclude

primaria, vi sia anche una valenza economica nella produ-

termini di CEAH2, in funzione della varia-

ogni sinergia, scontando inoltre anche

zione e utilizzo dell’idrogeno tramite celle ad ossidi solidi

zione del costo di acquisto delle RSOC ri-

un maggior prezzo dell’elettricità rispet-

invertibili. L’analisi è stata svolta tramite il calcolo del costo

spetto al valore previsto. Il sistema RSOC

to al gas naturale.

annuo equivalente di produzione dell’unità di massa di

proposto risulta sempre più convenien-

idrogeno (CEAH2), ipotizzando un periodo dell’analisi eco-

te rispetto al sistema PEM+caldaia, con

nomica n = 10 anni e un tasso di rendimento i = 4% (Eq. 3):

un costo dell’idrogeno prodotto varia-

L’analisi energetica di un sistema in-

bile tra 6 €/kg e 8 €/kg contro 11,5 €/kg.

novativo per la generazione combinata

Ciò riflette l’elevata efficienza delle RSOC

di calore ed energia elettrica proposto

(sia nel funzionamento come SOEC che

per un impianto industriale (cartiera) ba-

n

i ×(1+ i ) æA ö CEAH 2 = VAN ×ççç , i , n÷÷÷ = VAN × n èP ø (1+ i ) -1

(3)

Conclusioni

Il VAN qui considerato include i costi di investimento (costi di acquisto dei componenti), i costi annuali di consumo energetico e i costi annuali di manutenzione (considerando un tasso di inflazione del 2%) (Tabella 10). I costi di acquisto e manutenzione di RSOC e PEM sono stati stimati secondo [23], facendo riferimento allo scenario 2020.

Per tenere conto dell’incertezza relativa al costo delle RSOC dovuta al loro basso grado di maturità, si è eseguita un’analisi di sensitività facendo variare tale costo in un intervallo compreso tra -10% e +30%. Si è considerato, inoltre, che il sistema RSOC integrato nella cartiera produce idrogeno solo per 2⁄3 del tempo totale, mentre per 1⁄3 i suoi componenti vengono utilizzati in modalità solo SOFC (Tabella 7).

Pertanto, il costo dell’investimento è stato allocato proporzionalmente alla produzione, e solo 2⁄3 di esso influiscono sull’economicità dell’idrogeno. Il costo dell’energia elettrica 42

#72

FIGUR A 8

Costo equivalente annuo di produzione dell’idrogeno a confronto tra le due tecnologie

sato sulla tecnologia della cella a combustibile ad ossido solido invertibile (RSOC) ha evidenziato che è possibile ottenere un risparmio di energia primaria fino al 6%: maggiore è la potenza delle SOFC installata, maggiore è il PES raggiunto. L’idrogeno viene prodotto a una velocità di oltre 16 kg/h, ma solo quando è in funzione una sola linea di produzione della carta. Inoltre, i risultati delle simulazioni evidenziano che il sistema RSOC presenta un risparmio di energia primaria sulla produzione di idrogeno dell’ordine del 45% rispetto a un sistema tradizionale basato su elettrolizzatori PEM alimentati con elettricità da rete. L’analisi economica ha evidenziato che, nell’intero range di variazione del costo di investimento (da -10% a +30% del valore proposto in letteratura), il sistema integrato RSOC ha un costo equivalente annuo per la generazione di idrogeno competitivo rispetto al sistema PEM+caldaia.



* Paolo Colbertaldo, Politecnico di Milano Marco Noro, Università degli Studi di Padova – Membro del Consiglio Direttivo AiCARR Marvin Rokni, Technical University of Denmark Giulio Vialetto, KValue Srl (Vicenza) – Socio AiCARR

RINGRAZIAMENTI

Gli autori ringraziano l’azienda Mosaico Srl, società di Burgo Group SpA, per aver fornito i dati relativi alla produzione e consumo.

RIFERIMENTI

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#72 43

Prestazioni degli edifici

Ventilazione ed efficienza energetica negli impianti ad aria per gli edifici del futuro: una visione a quattro dimensioni Riduzione delle perdite d’aria, ottimizzazione del controllo della diffusione dell’aria negli impianti VaV, implementazione di sistemi selettivi per l’abbattimento di contaminanti specifici e considerazione degli aspetti di contesto nella valutazione del recupero di calore dall’aria espulsa. Sono queste le aree di miglioramento su cui si dovrebbe investire Di F. Busato, F. Pedranzini*

L

e nuove costruzioni sono caratterizzate da prestazio-

di vista delle superfici apribili in posi-

ai difetti di tenuta: questo ha compor-

ni energetiche molto migliori che in passato: le carat-

zione di chiusura;

tato una riduzione dei consumi ma

• scelta più accurata dei materiali di

anche un peggioramento della qualità

generazione di edifici sono le seguenti:

costruzioni e di arredo, con conse-

dell’ambiente interno e, in qualche caso,

• miglioramento delle caratteristiche di isolamento ge-

guente diminuzione delle emissioni

ha dato origine a fenomeni invernali di

nerale, sia dal punto di vista delle pareti opache che dal

di inquinanti di origine interna, parti-

formazione di umidità e muffe superfi-

punto di vista dei serramenti, con un fattore di riduzione

colarmente nei periodi di non utilizzo

ciali. L’esigenza di un miglior controllo

delle trasmittanze medie dell’ordine di 4-5 volte; sono

degli ambienti.

della ventilazione che ne deriva può

teristiche che sono state migliorate nella più recente

inoltre state ampiamente applicate le strategie utili ad

In un trend di generale migliora-

essere soddisfatta attraverso un utilizzo

evitare i ponti termici strutturali (i.e. isolamento esterno

mento delle prestazioni è importante

generalizzato di sistemi di ventilazione

a cappotto);

sottolineare che le nuove costruzioni

meccanica capaci di fornire le corrette

• miglioramento generale della tenuta all’aria, sia dal punto

hanno perso la caratteristica funzione

quantità di aria di rinnovo, inoltre questa

di vista delle strutture (pareti, tetti, solette) che dal punto

di ricambio intrinseco dell’aria dovuto

funzionalità può essere associata al recu-

44

#72

pero di energia dall’aria espulsa.

nell’ambiente

persa in mandata, mentre per quanto riguarda l’aumento

Più in generale, l’evoluzione degli

La considerazione attenta di questo

del consumo dei ventilatori questo è difficilmente stima-

edifici ha delle ricadute importanti sul

percorso, a partire dalla presa dell’aria

bile in quanto la compensazione dell’aria persa richiede in

ruolo degli impianti: gli impianti pos-

esterna fino all’espulsione, consente di

generale un aumento di pressione che però, nel caso delle

sono essere infatti considerati come

evidenziare tutti i punti in cui un mi-

esfiltrazioni, non risulta immediatamente riconducibile a

uno dei tre fattori, insieme alla qualità

glioramento delle tecnologie e una più

una relazione di tipo quadratico tra prevalenza e portata.

costruttiva dell’edificio e alla tipologia

attenta progettazione possono portare

Questo fattore risulta così impattante che nelle reti

di attività, che concorrono per l’otteni-

a efficientamenti ad oggi ancora ine-

con alte perdite si perde il legame di tipo quadratico tra

mento e mantenimento del benessere

splorati. La presente memoria propone

portata e prevalenza valido in generale per regimi di moto

in termini di comfort termico e di salu-

alcuni spunti suddivisi in quattro temi.

turbolento, legame che ad esempio viene molto più agevolmente verificato sperimentalmente nelle reti idroniche

brità degli ambienti interni.

In particolare, è utile sottolineare che dei tre fattori quello impiantistico è quel-

Le perdite nel sistema di distribuzione dell’aria

siderate a tenuta perfetta.

La sensibilità ai fenomeni di perdita di aria è stata rac-

lo a cui viene maggiormente delegato il controllo delle condizioni, in quanto è

che, contrariamente a quelle ad aria, possono essere con-

L’entità del problema

colta da ASHRAE che, nel volume ASHRAE – Handbook

quello che per sua natura può modulare

Nonostante le crescenti raccoman-

Fundamentals – 2017 [1] raccoglie ed espande le indicazioni

la sua azione in risposta alle variazioni

dazioni il tema della tenuta delle reti ae-

già precedentemente riportate nell’ASHRAE Handbook

imposte dall’evoluzione degli altri fattori.

rauliche è un tema ancora ampiamente

Systems and Equipment – 2016 [2], includendo la racco-

sottovalutato.

mandazione a testare, dopo la costruzione, il 100% delle

Per quanto concerne gli altri fattori è utile sottolineare che, a parità di at-

Le problematiche correlate alla man-

reti di mandata oltre che le reti di ripresa e di espulsione.

tività svolta, un miglioramento delle

canza di tenuta dei sistemi ad aria sono

Viene inoltre prescritto il test di almeno il 25% delle reti

caratteristiche costruttive dell’edificio

prevalentemente di due tipi:

durante la costruzione.

ha una grande ricaduta non soltanto

il primo tipo è legato alle prestazioni:

sul dimensionamento degli impianti

la capacità di diluizione dei contaminan-

ma anche sulla loro architettura e sulla

ti in ambiente è strettamente correlato

Dal punto di vista della quantificazione delle perdite,

utilità di poter operare a regime di fun-

alla quantità di aria immessa e alle sue

ASHRAE e SMACNA si sono espresse negli anni fornendo

zionamento ridotto, ampliando in tal il

caratteristiche di purezza: sia la quantità

valori di riferimento non sempre coerenti tra loro.

range di possibile modulazione durante

aria che la sua qualità possono essere

L’Associated Air Balance Council (AABC) riportava nel

il funzionamento.

influenzate dalle infiltrazioni/esfiltrazioni

2011[3] che, sebbene secondo i costruttori di reti aerauliche

Gli impianti ad aria, rispetto alle altre

in molti modi. Inoltre, le perdite pos-

fosse possibile ottenere perdite non superiori all’1%, tali

tipologie, sono caratterizzati dal fatto

sono mettere in pressione i cavedi o i

livelli di tenuta non sono perseguibili nei sistemi comune-

che la loro interazione con l’ambien-

controsoffitti di passaggio causando il

mente installati.

te risulta più complessa, in quanto la

trasferimento di aria tra ambienti tecnici

prestazione non dipende unicamente

(ipotizzati sporchi) e gli spazi serviti.

La caratterizzazione della tenuta delle reti ad aria

I valori massimi di perdita raccomandati dai Volumi ASHRAE Handbook [1,2] sono indicati nel range compreso

dalle portate ma anche dalle modali-

Il secondo tipo di problema lega-

tra 1% e 5% della portata di macchina, mentre l’Associazio-

tà in cui il fluido, l’aria, viene immesso

to alle perdite è di tipo energetico: la

ne Americana dei costruttori SMACNA [4,5] afferma che

in ambiente, trasferito tra diverse zone

compensazione dell’aria persa lungo

valori di perdita dell’1% per grandi sistemi aeraulici siano

dell’ambiente stesso, movimentato tra

il percorso costringe a elaborare una

quasi impossibili da rispettare e che i canali di un grande

ambienti diversi, raccolto da un sistema

portata maggiore, con accrescimento

impianto non propriamente siliconati possono portare a

di ripresa e infine espulso e/o eventual-

del consumo da parte di ventilatori, chil-

valori di perdita superiori al 30% della portata totale.

mente ricircolato.

ler e caldaie. Infine, l’infiltrazione di aria

In generale, la letteratura disponibile ad oggi converge

Durante questo percorso l’aria su-

nelle reti di ripresa può inficiare l’azione

sui seguenti aspetti:

bisce dei trattamenti termo igrometrici

di recupero energetico dall’aria espulsa.

• le perdite d’aria di una rete aeraulica dipendono soltanto

in parte forzati e controllati (all’interno

L’aggravio dei costi energetici dal

in parte da come vengono costruite e sigillate le cana-

della unità di trattamento) e in parte

punto di vista dei consumi termici e fri-

lizzazioni. Una grande parte delle perdite è da imputare

dovuti alle interazioni che avvengono

goriferi risulta proporzionale alla portata

ai componenti di linea, che ASHRAE stessa [2] specifica

#72 45

dover essere qualificati e rispettare le caratteristiche di

impianti funzionanti in quanto richiede

diversi da quelli solitamente utilizzati nel-

tenuta della rete;

un intervento di preparazione della rete

la misura di portata degli impianti.

• un’incidenza rilevante è rappresentata dalla qualità della

(sezionamento di un tratto sufficiente-

lavorazione e quindi della mano d’opera durante le ope-

mente esteso di rete da essere significa-

La ricerca di nuove metodologie di

razioni di realizzazione non automatizzate oltre che le

tivo dal resto dell’impianto – sigillatura

prova

operazioni di installazione e di siliconatura;

dei diffusori) oltre che strumentazione

• le prestazioni delle reti tendono a decadere con il tempo a causa delle variazioni delle prestazioni dei materiali

specifica.

La sottovalutazione delle conseguenze energetiche e prestazionali del-

In aggiunta alle difficoltà di realiz-

le perdite d’aria in condizioni operative

zazione, il test DALT non è in grado di

e la difficoltà nel misurarle ha spostato

A causa di questi motivi la caratterizzazione delle pre-

fornire una misura diretta della portata

l’attenzione dei progettisti e dei com-

stazioni in tenuta di una rete aeraulica non può derivare

d’aria realmente persa da un sistema fun-

mittenti verso un approccio di tipo pre-

da una semplice analisi delle modalità di costruzione e dei

zionante alle sue condizioni operative

scrittivo e alla disposizione di test DALT

materiali adottati ma deve essere verificata attraverso dei

in quanto viene condotto in condizioni

atti a confermare la prestazione prevista,

test specifici impianto per impianto.

stazionarie e a pressioni molto differenti

tuttavia in assenza di una procedura effi-

da quelle di lavoro.

cace di diretta in grado di stimare le per-

sigillanti.

Sebbene risulti possibile calcolare

dite reali, molto difficilmente le perdite

Le normative e gli standard dedicati alla verifica della

analiticamente il livello di pressione di

potranno diventare oggetto di analisi

tenuta delle reti aerauliche sono molteplici (EN, ASHRAE,

lavoro cui associare ciascuna porzione

economica basate sulla valutazione di

SMACNA) [5-13] e sono riferite sia alle canalizzazioni (canali

della superficie disperdente dell’im-

tipo Life Cycle Cost (LCC).

rettangolari o circolari realizzati con differenti materiali) che

pianto e calcolare per ogni porzione di

Lo stimolo da questo punto di vista

a componenti specifici componenti di linea, e classificano

rete la relativa perdita stimata tramite il

si traduce nella necessità di individuare

la tenuta in termini di classi riferite a un legame del tipo:

modello presentato, l’aleatorietà del va-

nuove modalità di valutazione speri-

lore dell’esponente n non consente una

mentali per rendere la tenuta delle reti

dove

stima affidabile alle pressioni effettive.

un parametro di cui tener conto durante

f [m3⁄sm3] rappresenta la portata esfiltrata per metro quadro

Relativamente a questa problematica

la progettazione delle reti e realistica-

di superficie disperdente;

ASHRAE si è espressa emanando nel

mente stimabile attraverso misure più

k rappresenta un coefficiente adimensionale detto fattore

2018 lo Standard 215 che descrive una

semplici e ripetibili del DALT e meno

di perdita;

procedura utile alla misura diretta delle

sensibili all’incertezza strumentale del

Ps [Pa] rappresenta la pressione statica di lavoro;

perdite per differenza tra la portata di

metodo ASHRAE 215.

n rappresenta un esponente assunto pari a 0,65 per tutte

macchina e quella misurata ai terminali.

La metodologia da identificare deve

gli standard internazionali.

Tale procedura, sebbene ineccepibile

essere in grado di soddisfare le seguenti

Gli standard definiscono classi diverse sulla base di

dal punto di vista concettuale, risente

esigenze:

intervalli di appartenenza del fattore k. Il valore di n = 0,65

tuttavia di alcune criticità legate alle

1) fornire una procedura di test in grado

è ottenuto empiricamente, tuttavia studi sperimentali spe-

incertezze di misura, infatti la misura di-

di misurare o stimare direttamente le

cifici illustrano come possa essere sensibilmente diverso

retta delle perdite d’aria effettuata per

portate esfiltrate in regime operativo;

a seconda della tipologia realizzativa dei canali; nel 2006

differenza tra la quantità di aria elabo-

2) utilizzare strumentazione normal-

Aydin et al. [14] hanno pubblicato uno studio che mostra

rata dal ventilatore e la portata misurata

mente disponibile e impiegata ad

come l’esponente n sia stato in realtà misurato all’interno

ai diffusori non è praticabile in quanto

esempio durante le attività di TAB;

del range 0,32 ÷ 0,66.

l’errore per incertezza della misura delle

3) essere applicabile in modo da poter

due quantità da sottrarre tra loro risulta

stimare il comportamento di tutta la

confrontabile con il valore atteso.

rete aeraulica in una sola misura;

Normative di riferimento

n

–

f = k ∙ Ps ∙ 10 3

Il Test che la normativa internazionale propone per la caratterizzazione delle reti viene solitamente denominato Ducts Air Leakage Test (DALT) [6,11,12], e propone una

Se ne conclude che l’utilizzabilità del

procedura utile all’ottenimento del parametro k attraver-

metodo proposto dalla 215 dipende dra-

so delle misure. Il test DALT è un test costoso, piuttosto

sticamente dall’impiego di metodi di mi-

5) consentire il calcolo indiretto fattore

complesso, che solitamente si effettua su parti di impianto

sura quali quelli con gas traccianti, ovvero

di perdita k, al fine di poter classifica-

scelte a campione, inoltre non è facilmente ripetibile su

metodi costosi da applicare e certamente

re la rete secondo le classi proposte

46

#72

4) consentire la stima del valore vero dell’esponente n;

che lega la potenza sensibile Qs [kW]

multi-zona la possibilità riduzione di portata può essere

Negli anni recenti alcune ipotesi e al-

alla portata massica m [kg s-1] e alla dif-

riferita a specifiche zone e pertanto in questi casi è prevista

cune metodologie sono state proposte

ferenza tra la temperatura di immissione

l’installazione di cassette VaV capaci di modulare la portata

e testate in tal senso.

e quella ambiente ∆T [K]:

fino a valori molto bassi indipendentemente dal regime di

dagli standard vigenti.

Seppure sia ad oggi prematura

Qs = mCp∆T

la descrizione di tali ipotesi, Aicarr ha

dove Cp [kJ kg-1 K-1] rappresenta il calore

istituito un gruppo di lavoro che si sta

specifico dell’aria.

rotazione dei ventilatori.

Rimane tuttavia il limite imposto dal sistema di diffusione ed è in questo senso che si ritiene opportuno lo sviluppo di nuove soluzioni.

occupando della questione ed è possi-

La modulazione della potenza im-

bile ritenere che a breve sarà presentata

messa può essere ottenuta modifican-

In applicazioni caratterizzate da basse emissioni di con-

qualche ipotesi.

do la temperatura di immissione oppure

taminante (low polluting buildings) e scarso affollamento,

modificando la portata: quest’ultima mo-

le portate necessarie per il rinnovo possono essere molto

dalità risulta più conveniente in quanto

inferiori a quelle di progetto e in questa situazione i vincoli

può essere ottenuta abbassando la ve-

legati al comportamento dei diffusori risultano essere quelli

locità dei ventilatori e quindi il consumo

maggiormente restrittivi.

La diffusione dell’aria negli impianti VaV

elettrico (Nota: in realtà se il controllo è

Difficilmente, infatti, a fronte di carichi termici e inqui-

Gli impianti VaV hanno cominciato

effettuato correttamente anche una ri-

nanti ridotti del 50% e con equivalente riduzione della

a diffondersi quando la tecnologia e il

duzione di temperatura può essere ricon-

portata richiesta, i terminali possono garantire la corretta

mercato hanno messo a disposizione

dotta a una riduzione di portata d’acqua

diffusione dell’aria: questo impone un valore minimo che

su vasta scala i convertitori statici di cor-

in batteria e a un risparmio lato pompa).

impedisce di sfruttare appieno le possibilità di efficienta-

Il Contesto

rente, ovvero gli inverter.

Ne segue che, a carichi ridotti o mol-

mento offerte dall’adozione di un sistema di regolazione evoluta applicato ad edifici di nuova concezione.

Il controllo della velocità di rotazione

to ridotti, ha senso praticare la modu-

dei motori e quindi dei ventilatori ha

lazione tramite riduzione della portata

Il comportamento dei diffusori è in generale legato a un

reso possibile la modulazione in tem-

d’aria, tuttavia, poiché agli impianti ad

concetto più ampio di efficienza di ventilazione, che può

po reale delle condizioni di lavoro dei

aria è affidato anche il compito di ga-

essere sintetizzato nella capacità di un sistema di immissio-

ventilatori e conseguentemente la mo-

rantire il rinnovo dell’aria le portate non

ne dell’aria di fare in modo che l’aria entrante possa arrivare

dulazione di portata in modo energeti-

possono essere inferiori ai valori minimi

all’interno della zona occupata senza che vi siano cortocir-

camente efficiente.

dettati dalle necessità di rinnovo.

cuiti o zone di stagnazione. Vi sono numerose possibili de-

Una delle principali caratteristiche

Inoltre, si devono tenere in conside-

finizioni operative di efficienza di ventilazione, tuttavia per

degli impianti di climatizzazione in

razione due fattori che limitano la pos-

tutte le definizioni esistenti il parametro di efficienza assume

generale è la necessità di funzionare a

sibilità di riduzione nei sistemi reali: il

valore unitario se il sistema garantisce la perfetta miscela-

regimi di carico molto differenti tra loro

primo fattore è tecnologico e si riferisce

zione dell’aria entrante in tutto lo spazio servito, assume un

e molto diverse dai riferimenti di proget-

all’esistenza di un valore di minima velo-

valore minore di uno in presenza di fenomeni di bypass per

to. Un esempio a tal riguardo è fornito

cità dei ventilatori sotto il quale i costrut-

cui parte dell’aria immessa non raggiunge la zona occupata

dalla semplice considerazione che nella

tori sconsigliano di scendere; il secondo

e infine, in caso di sistemi particolarmente evoluti (ad esem-

grande maggioranza degli impianti di

fattore si riferisce ai limiti imposti dalle

pio nel caso della Ventilazione a Dislocamento) l’efficienza

climatizzazione è presente l’inversione

condizioni di corretto funzionamento

di ventilazione assume valori superiori a uno.

stagionale tra riscaldamento e raffresca-

dei terminali di diffusione dell’aria, i quali

Il valore di efficienza di ventilazione ottenibile dall’uti-

mento e che tale cambio avviene con

non sono normalmente in grado di la-

lizzo di un certo tipo di terminale dipende dalla geometria,

continuità: questo significa che nelle sta-

vorare a valori di portata molto inferiori

dalla velocità dell’aria in uscita (e quindi dalla portata) e

gioni intermedie esistono lunghi periodi

a quelli di dimensionamento.

dalla differenza tra la temperatura dell’aria immessa e la

I limiti tecnici sulla velocità minima

temperatura ambiente. Recenti proposte di revisione di

di ventilatori e motori sono in realtà

molti standard nazionali (UNI EN 10339:1995) propongono

In tutti i sistemi ad aria adibiti al

oggi superati grazie all’impiego mo-

tabelle riferite alle diverse tipologie di diffusori, nelle quali

controllo della temperatura ambiente

tori di nuova generazione in grado di

è riportato un valore del parametro di efficienza riferito

la capacità di fornire potenza termica

mantenere elevati rendimenti anche

alla differenza di temperatura massima di lavoro in riscal-

può essere calcolata tramite relazione

a basse velocità, inoltre negli impianti

damento e in raffrescamento e alla portata nominale di

in cui i carichi termici sono molto ridotti se non nulli.

#72 47

funzionamento del dispositivo.

La strategia proposta

Poiché la zona occupata è sempre nella parte bassa degli ambienti

Le criticità relative alle prestazioni dei diffusori possono essere af-

serviti e poiché l’aria si muove per densità verso il basso quando viene

frontate adottando terminali in grado di garantire il mantenimento del

immessa più fredda di quella ambiente, in situazioni in cui sia possibile

valore di efficienza su un vasto range di portata, infatti tutti i principali

modulare la portata, il parametro di efficienza può essere controllato com-

costruttori si stanno muovendo in tal senso.

pensando la riduzione della spinta del diffusore dovuta a una riduzione di portata modulando la temperatura di immissione.

Un ulteriore avanzamento può tuttavia essere ottenuto agendo sulle modalità di controllo combinato di temperatura e portata.

All’interno del volume di Aicarr “Manuale di Ausilio alla progettazione termotecnica – Aeraulica” in fase di pubblicazione [15], è stata proposta la caratterizzazione di tutti i terminali aeraulici anche sulla base della massima riduzione di portata in ottica di applicazione VAV, ma questo può non bastare: un passo ulteriore può essere compiuto mettendo in relazione il valore di massima riduzione accettabile di portata al ∆T di lavoro.

I costruttori si limitano a fornire i grafici e le diagrammi di dimensionamento degli apparecchi con riferimento al valore di massimo ∆T applicabile per quella tipologia di diffusore.

La disponibilità di diagrammi idonei a valutare la prestazione dei diffusori anche a ∆T ridotto consentirebbe l’implementazione di logiche di controllo combinate in grado di estendere il range di funzionamento anche di diffusori tradizionalmente non votati al funzionamento a

FIGURA 1

Comportamento di un diffusore in raffrescamento alle condizioni nominali, ∆T Massimo, portata al 100%

FIGURA 2

Comportamento di un diffusore in raffrescamento con portata al 70% e al 40% e ∆T costante (figure a destra) vs ∆T modulante (figure a sinistra)

48

#72

portata variabile oltre che un ulteriore upgrade dei diffusori VaV nativi.

La considerazione di tali aspetti implica in particolare la valutazione

una situazione di progetto nella quale vengono definiti i valori di Lancio

del valore di lancio verticale sia in regime di riscaldamento che di raffre-

orizzontale (Throw) e verticale (Drop) alla portata nominale, nelle figure è

scamento.

stato rappresentato l’andamento qualitativo del movimento dell’aria, con

In modalità di raffrescamento, la riduzione del valore di ∆T (ovvero

riferimento all’inviluppo dei punti aventi velocità dell’aria pari a 0,25 m/s

l’immissione di aria meno fredda) può prevenire il rischio di cadute d’aria

e all’inviluppo dei punti in cui la velocità risulta ulteriormente ridotta e

(draft) anche a portata ridotta in quanto si favorisce il fenomeno che

compatibile con le condizioni di comfort fissato a 0,12 m/s. Obiettivo

estende il lancio grazie all’aderenza dei filetti fluidi al soffitto denominato

del dimensionamento è quello di ottenere sempre un lancio verticale

effetto Coanda.

tale da garantire che l’inviluppo a 0,25 m/s vada a lambire la zona occu-

In regime di riscaldamento la capacità di far raggiungere all’aria calda immessa la zona occupata dipende principalmente dalla componente verticale della velocità di immissione così come pure dall’effetto di induzione in generale. Anche in questo caso la riduzione del ∆T (ovvero l’immissione di aria meno calda) consente all’aria immessa di raggiungere la zona occupata anche in condizioni di portata ridotta.

La tipologia di controllo descritta può quindi basarsi sulla conoscenza del comportamento di ciascun tipo di diffusore e sulle modalità con cui il lancio verticale e quello orizzontale vengono influenzati dalla combinazione dei valori di portata e di temperatura di immissione.

Nelle Figure 1,2,3,4 viene rappresentato dal punto di vista qualitativo il comportamento di un sistema di diffusione funzionante a ∆T massimo sia in regime di riscaldamento che in regime di raffrescamento. A fronte di

FIGURA 4

FIGURA 3

Comportamento di un diffusore in riscaldamento, alle condizioni nominali, ∆T Massimo, portata al 100%

Comportamento di un diffusore in riscaldamento con portata al 70% e al 40% e ∆T costante (figure a destra) vs ∆T modulante (figure a sinistra)

#72 49

pata, in modo da non interessare le persone con velocità

aria di ricircolo.

lità dell’aria interna. La terza direzione di approfondimento proposta da questa

superiori a quelle massime per il comfort ma di consentire comunque all’aria di diluire i contaminanti nella parte bassa muovendosi con velocità terminali controllate.

Il controllo della temperatura di immissione può con-

Implementazione di sistemi selettivi per l’abbattimento di contaminanti specifici

memoria è relativa allo sviluppo di una base normativa e procedurale finalizzata all’implementazione di tecniche finalizzate alla riduzione dell’utilizzo di aria esterna

sentire ad esempio il mantenimento del valore di lancio verticale, che in qualche modo è correlato al parametro

tramite uso di ricircolo, previa integrazio-

Inquadramento generale

ne con sistemi di abbattimento evoluti.

di efficienza di ventilazione. In raffrescamento la riduzio-

Uno dei temi fondamentali legati

ne del ∆T a portata ridotta consente di evitare le cadute

all’ottimizzazione degli impianti ad aria

In termini generali il tema della quali-

d’aria, in riscaldamento può consentire di evitare il crollo

è connesso con la minimizzazione della

tà dell’aria interna può essere ricondotto

dell’efficienza dovuto al galleggiamento dell’aria calda

quantità di aria esterna, il cui utilizzo è

alla definizione di accettabilità propo-

non contrastato da una sufficiente velocità di immissione.

da sempre legato al controllo della qua-

sta da ASHRAE [16] Accettabile qualità

In alternativa ai diagrammi descritti sarebbe sufficiente, per ogni tipologia o modello di diffusore, una tabella riportante i valori di massimo ∆T utilizzabile a portata ridotta. Si riporta un esempio in Tabella 1.

Massimo ∆T utilizzabile a differenti valori di portata, con corrispondente fattore di erogazione di potenza sensibile

TABELLA 1

Mode

Flow Rate Value (100% = nominal)

∆TMax = (Tsupply – Tspace)

QS MAX (100% = nominal)

necessità di portata di ventilazione richiesta pari al 50% la

Cooling

100% (Max)

–14 °C

100%

Tabella indica che il massimo ∆T applicabile è pari a –5 °C

Cooling

50% (Min)

–5 °C

17,8%

e di conseguenza la massima potenza erogabile è pari al

Heating

100% (Max)

+10 °C

37,5%

17,8% della nominale.

Heating

50% (Min)

+2 °C

10%

Ad esempio, in regime di raffrescamento e in caso di

L’applicazione di questo tipo di strategia consentirebbe l’implementazione di una logica di controllo locale di portata di zona e di temperatura di immissione che ben si presta ad essere integrata ad esempio nel controllore a bordo di cassette VaV dotate di batteria di Post il cui layout viene riportato in Figura 5. Tali cassette possono essere dotate di un doppio regolatore per il controllo della portata e della temperatura di mandata, oltre che di un controllore a livello superiore che implementa le logiche di ottimizzazione dell’efficienza di ventilazione illustrate. La logica proposta e riferita ai valori riportati in Tabella 1 viene rappresentata in Figura 6, ove la legge di compensazione portata/∆T è in prima approssimazione assunta essere lineare.

I valori di temperatura di immissione sono stati indicati FIGURA 5

in valore assoluto per semplicità, con riferimento a una temperatura di set point

Layout di una cassetta VaV dotata di batteria di post riscaldamento con controllo integrato di ottimizzazione di efficienza di ventilazione

pari a 26 °C in regime di raffrescamento e pari a 20 °C in regime di riscaldamento.

Nel caso in cui la portata immessa non risulti essere sufficiente al controllo dei carichi termici e in assenza di terminali ad acqua preposti, il controllo di temperatura ambiente farà in modo che il sistema fornisca più aria, possibilmente introducendo o aumentando la quota di 50

#72

FIGURA 6

Logica del controllo ottimizzato con andamento lineare

dell’aria: aria nella quale non vi sono

emissione di ogni contaminante. Tali

tassi di ventilazione più alti per la tutela del personale

contaminanti noti in concentrazione

calcoli, effettuati sia in regime stazionario

addetto alla pulizia. Un controllo evoluto potrebbe dun-

definita pericolosa dalle autorità compe-

che in regime transitorio, consentono di

que utilizzare criteri differenti per determinare le portate

tenti e rispetto alla quale una sostanziale

definire i valori assoluti idonei al mante-

a carichi parziali.

maggioranza degli occupanti (80% o

nimento delle concentrazioni nel tempo

I contaminanti Marker sono invece quelli che possono

più) non esprime insoddisfazione.

nonché i valori in termini di ricambi/ora

essere presi in considerazione in quanto rappresentativi di

Questa definizione mette in luce

necessari a consentire il desiderato valo-

un’intera classe di contaminanti che hanno in comune la

due aspetti fondamentali, il primo le-

re di abbattimento dei contaminanti in

medesima sorgente.

gato alla percezione di comfort e il se-

un certo tempo, detto tempo di ripristi-

La possibilità di identificare una sostanza come conta-

condo legato all’ipotesi di presenza di

no o, più comunemente, recovery time.

minante marker consente l’adozione di controlli automatici

contaminanti non percepiti dall’essere

Essendo le tipologie di possibili

di portata basati su sonde ambiente. Nel caso di ambienti

umano ma che ugualmente possono

contaminanti molto differenti tra loro

a occupazione umana sono largamente diffusi sistemi

essere fonte di rischio.

e limitandoci alla considerazione delle

di controllo basati sulla misura di CO2 o VOC (Composti

Dal punto di vista dell’adozione del-

applicazioni in cui la qualità dell’aria è

Organici Volatili). Quando il contaminante Marker di cui

le strategie per il controllo della qualità

finalizzata al benessere delle persone

si effettua il controllo è rappresentativo anche del con-

dell’aria vi sono una serie di attenzioni

(escludendo quindi ambienti di proces-

taminante critico allora il controllo può essere ritenuto

e azioni che devono essere intraprese

so), il tema del controllo della IAQ può

efficace purché l’azione di diluizione dell’aria immessa sia

prioritariamente, e in tal senso si elen-

essere riportato alla considerazione di

ugualmente efficace per tutta la classe di contaminanti

cano l’eliminazione delle sorgenti, la

soltanto alcuni tra i contaminanti, in par-

considerata. Questo generalmente avviene quando l’aria

limitazione quantitativa delle stesse, il

ticolare quelli denominati critici e marker.

immessa è aria esterna opportunamente filtrata, mentre

confinamento in ambienti separati. Il

Il contaminante critico è quello la cui

se si utilizza un metodo di abbattimento selettivo basato

contributo degli impianti ad aria integra

concentrazione, in assenza di adeguate

su ricircolo è necessario verificare che il Marker su cui si

le strategie indicate andando a facilitare

modalità di controllo, per primo raggiun-

effettua il controllo sia anche quello che effettivamente

il contenimento degli inquinanti in al-

ge e supera le soglie di attenzione per la

viene rimosso dal sistema di abbattimento.

cuni ambienti (tramite il controllo delle

salute definite dalle autorità competenti;

pressioni differenziale tra ambienti dif-

per questo motivo solitamente la porta-

ferenti), effettuando ove possibile delle

ta di progetto viene calcolata sull’esigen-

Le vicende legate all’avvento della pandemia Sars Cov-2

estrazioni localizzate e, infine, agendo

za di diluizione del contaminante critico.

hanno portato a una rivalutazione e ricontestualizzazione

tramite impianti di ventilazione gene-

In una medesima applicazione e a

degli impianti ad aria esistenti, ponendo l’accento sul fatto

ralizzata in grado di dislocare i conta-

seconda delle situazioni il contaminante

che le condizioni assunte a riferimento per la progettazione

minanti al di fuori della zona occupata

critico può però cambiare, ad esempio

degli impianti risultano, in condizioni particolari, completa-

o, più semplicemente, di diluirli con aria

in un ambiente normalmente occupato

mente differenti dalle situazioni in cui gli impianti possono

immessa più pura (ovvero caratterizzata

il contaminante da controllare in fase di

trovarsi a lavorare.

da concentrazione di tali contaminanti

occupazione può essere tra quelli legati

L’assunzione che l’aria esterna possa essere considerata

inferiore o nulla).

alla presenza di persone mentre in situa-

non contaminata dal punto di vista del virus Covid19 ha

Relativamente all’applicabilità dell’ul-

zioni di non occupazione i contaminanti

fatto in modo che moltissimi impianti siano stati forzati

tima strategia indicata (diluizione), il pri-

che richiedono comunque una ventila-

con urgenza a funzionare in modalità a tutta aria esterna.

mo requisito consta nella disponibilità

zione minima sono differenti e possono

I modelli sviluppati per la valutazione del rischio e per

di aria la cui concentrazione di un certo

ad esempio essere ricondotti alle emis-

la quantificazione delle possibilità di contagio a partire

contaminante o di una serie di contami-

sioni di arredi o apparecchiature che

dai dati di funzionamento degli impianti e da assunzioni

nanti risulti inferiore a quella riscontrabile

permangono in ambiente. Un ulteriore

probabilistiche riferite alla possibile presenza di soggetti in-

nell’aria interna. L’applicazione di sempli-

esempio può essere fornito dalle situa-

fettivi stanno consentendo, a quasi due anni dall’inizio della

ci bilanci di massa consente di calcolare

zioni in cui per la pulizia di un ambiente

pandemia, di effettuare valutazioni quantitative riguardo

le portate da immette conoscendo le

si utilizzano sostanze detergenti che in

alla gestione degli impianti e al contenimento del rischio

concentrazioni obiettivo, la concentra-

regime di normale attività non vengono

oltre che a un parziale ripensamento delle metodologie di

zione nell’aria in ingresso e il tasso di

immesse e che potrebbero richiedere

dimensionamento [17,18].

Le criticità legate al ricircolo

#72 51

In moltissimi impianti è risultata evidente la criticità con-

La strategia proposta

si incrementi di portata di aria esterna

nessa all’impiego del ricircolo, tuttavia è doveroso eviden-

Si fa pertanto strada la necessità di

non necessari (punto 2 della presente

ziare che se l’utilizzo di aria esterna è caratterizzato da un

consolidare metodologie e procedure

memoria), a permettere l’utilizzo di solu-

lato da un effetto di reset rispetto a tutte le sorgenti interne,

di progettazione atte a standardizzare il

zioni tecnologiche che prevedono una

dall’altro lato risulta energeticamente tanto più costoso

processo di dimensionamento di un si-

quota minima di ricircolo (es. Unità tipo

quanto più le condizioni climatiche risultano essere severe.

stema di abbattimento locale ogni volta

Roof-top), nonché a superare le criticità

che risultino noti:

relative all’adozione di sistemi di recu-

prevedendo una quota minima di ricircolo tanto che si

• il contaminante in oggetto;

pero di calore dall’aria espulsa che non

sono dovute identificare soluzioni specifiche per consen-

• le sue caratteristiche chimico/fisiche/

siano intrinsecamente esenti da possibi-

Molti impianti vengono ad oggi progettati e installati

tire il funzionamento in tutta aria esterna di sistemi non predisposti a tale funzionamento [20].

biologiche;

lità di ricircolo.

• il tasso di emissione che si deve con-

Benché il mercato offrisse sistemi di abbattimento effi-

siderare in fase di progetto a seconda

caci e tecnologie mature, l’assenza di procedure standard

della specifica applicazione/situazio-

normalizzate per una quantificazione certificata dell’indice

ne;

di rimozione di contaminanti specifici in associazione a una

• i riferimenti quantitativi da assumere

specifica tecnologia o soluzione offerta sul mercato ha

quali target per la progettazione (es.

impedito il ricorso a soluzioni energeticamente convenienti

concentrazioni, percentuale di rischio

che consentissero l’utilizzo del ricircolo.

di contagio etc);

La contestualizzazione a livello di sistema del recupero di calore dall’aria espulsa Il contesto normativo I tre punti presentati precedentemente hanno in comune l’obiettivo di

L’abbattimento di contaminanti riconducibili al partico-

• l’efficienza di rimozione riferita a quel-

rendere possibile la minimizzazione

lato (tra questi anche il particolato biologicamente attivo

la specifica classe di contaminanti del

delle portate di aria elaborata, trattata e

come può essere l’aerosol infetto) è normato da anni e può

sistema di abbattimento in oggetto;

immessa negli ambienti, con particolare

essere riferito agli standard specifici sulla filtrazione mec-

• le portate di aria da ricircolare;

riguardo al caso in cui l’aria immessa sia

canica quali gli standard ISO16890:2020 e EN 1882:2019 [21,

• il volume degli ambienti da trattare.

anche aria prelevata dall’esterno.

22]. Più complesso risulta invece il tema dell’abbattimento

La procedura normalizzata può

Tuttavia, al di là delle possibili ot-

delle sostanze gassose oppure l’azione di contrasto messa

essere sviluppata sulla base dei criteri

timizzazioni, molti impianti ad aria si

a punto per specifici agenti biologici come è stato nel caso

generali già presentati all’interno degli

basano prevalentemente o totalmente

del COVID-19.

standard attualmente presenti quale

sull’utilizzo di aria esterna e pertanto

In assenza di una procedura di valutazione e implemen-

estensione delle metodologie attual-

l’opportunità di effettuare un recupe-

tazione validata e normalizzata relativamente all’abbattimen-

mente in uso a classi di contaminanti

ro energetico utilizzando l’aria espulsa

to di contaminanti differenti dal particolato, le Associazioni

differenti, con la possibilità di integrare

quale sorgente termica risulta assoluta-

nazionali e internazionali che si occupano di climatizzazione

in tempi stretti la considerazione di classi

mente sensato.

quali AiCarr, Rehva, Ashrae, hanno faticato a esprimersi rela-

ad oggi non considerate.

Questa considerazione viene raffor-

tivamente all’utilizzo di tecnologie ai fini dell’integrazione

Sono presenti in tal senso gruppi di

zata quando il sistema viene pensato per

degli impianti ad aria tramite sistemi di abbattimento loca-

lavoro e proposte integrative che si basa-

le installazioni in edifici di ultima gene-

lizzato o tramite sistemi di ricircolo centralizzato e non hanno

no su un’evoluzione dei concetti espressi,

razione per due motivi:

di fatto fornito soluzioni alternative all’esclusione del ricircolo

ad esempio, all’interno dello standard EN

Il primo motivo consiste nel fatto

o all’adozione di filtrazione HEPA, soluzione molto gravosa

16798-1, EN 16798-3, CEN/TR 16798-2:2019

che avendo ridotto drammaticamente

in termini di potenza di ventilazione.

[23,24,25] e sui criteri mutuati dalla stes-

le dispersioni i consumi per ventilazione

sa organizzazione mondiale della sanità

sono divenuti percentualmente prepon-

OMS [25].

deranti, con particolare riferimento al

La possibilità di utilizzare sistemi di abbattimento in presenza di contaminanti specifici deve poter essere con-

regime di riscaldamento.

siderata come seria alternativa all’utilizzo di aria esterna, in

Risulta infine importante ricordare

particolar modo se questi sistemi possono essere applicati

che la risoluzione delle criticità riferite

Il secondo motivo consiste nel fat-

localmente o se risultano essere talmente efficaci da poter

alla IAQ connesse all’impiego di ricircolo

to che, potendo contare su edifici che

nominalmente prevenire ogni contaminazione incrociata

consentirebbe di continuare a farne un

garantiscono un’ottima tenuta all’aria,

associata al ricircolo negli impianti multizona.

uso consapevole per sostenere le porta-

viene meno la necessità di mettere in

te ai diffusori senza fare ricorso a costo-

pressione gli ambienti rispetto all’ester-

52

#72

no: questo implica che nelle nuove in-

mento Aicarr del 2014 [28] che richiamava

essere diverse a seconda dell’installazione, il discorso si

stallazioni si tende a dimensionare a pari

i seguenti concetti:

può estendere:

valore di portata il sistema di immissione

1) la valutazione dell’efficienza di un si-

a) alla considerazione della situazione climatica, che por-

e quello di espulsione. Ne segue che

stema di recupero deve essere realiz-

ta ad esempio a valutare in modo diverso tra tipologie

praticamente tutta l’aria in uscita può

zata su base annua e deve considerare,

di recupero messe a confronto su località differenti;

essere raccolta dal sistema canalizzato

oltre agli aspetti legati al consumo

b) alla considerazione del contesto, ad esempio la di-

e messa a disposizione per il recupero.

intrinseco correlato alla presenza del

sponibilità di recuperi termici da cascami industriali

Negli anni i sistemi di recupero

recuperatore, anche il fatto che non

accessibili nella specifica situazione che potrebbe

applicati agli impianti ad aria hanno

tutta l’energia recuperabile viene uti-

condurre a soluzioni progettuali più convenienti della

avuto una serie di evoluzioni legate in

lizzata. Sono infatti frequenti le situa-

semplice applicazione delle regole prescrittive impo-

buona parte allo sviluppo tecnologico

zioni in cui conviene che il recupero

ste dagli standard.

ma anche e soprattutto allo sviluppo

sia parzializzato se non addirittura

Per quanto concerne il punto 1), e con particolare ri-

di una normativa di tipo prescrittivo e

disattivato completamente, come ad

ferimento al caso invernale, è auspicabile la valutazione

agli incentivi indiretti derivanti dalla ap-

esempio nel caso del funzionamento

di sistemi di recupero in grado di trasferire l’energia non

plicazione di protocolli semplificati di

in modalità free-cooling;

unicamente all’aria esterna in ingresso, ma anche in grado

certificazione energetica degli edifici.

2) la considerazione contestuale di un ef-

di renderla utilizzabile a livello di sistema, ad esempio con-

In alcune situazioni la ricerca di ele-

fetto utile pari alla quantità di energia

sentendo l’utilizzo della parte eccedente per il riscaldamento

vati valori nominali dell’efficienza di re-

recuperata (minor consumo dei ge-

di parti di edificio non servite dall’impianto ad aria o per la

cupero non ha tenuto conto del costo

neratori) e di una energia spesa per il

preparazione di acqua calda sanitaria.

energetico connesso all’installazione di

recupero (maggior consumo dei ven-

Il recupero di calore dall’aria espulsa non deve essere

dispositivi caratterizzati da grandi perdite

tilatori) si presta intrinsecamente a una

interpretato come semplice riduzione di energia termica

di carico. Questo ha condotto in molti

valutazione quantitativa tramite coeffi-

richiesta ai generatori, ma come un vero e proprio meto-

casi a paradossi progettuali e a soluzioni

ciente di prestazione (COP) che mette

do di trasferimento di potenza proveniente dagli apporti

premiate dal punto di vista delle proce-

a confronto effetto utile e spesa. In

gratuiti interni.

dure di calcolo delle certificazioni ener-

questa ottica, l’energia termica messa

Il mondo della progettazione degli impianti ad aria

getiche ma non altrettanto sostenibili

a disposizione tramite il recupero non

si è trovato a confrontarsi con le tipologie di recupero

dal punto di vista della minimizzazione

viene richiesta ai generatori di calore e

in conseguenza all’avvento della pandemia SARS-Cov2,

dell’uso di energia primaria su base an-

pertanto si pone il tema del confronto

per cui alcune soluzioni ampiamente applicate come ad

nua.

tra l’efficienza media stagionale del

esempio i recuperatori rotativi sono state oggetto di analisi

Per quanto riguarda il contesto eu-

generatore e quella del recuperatore.

in quanto non prevedono una separazione fisica tra flussi in

ropeo l’applicazione della direttiva euro-

Tale confronto è un confronto che può

uscita e flussi in ingresso. Questo ha smosso un argomento

pea 125/2009 ERP [26] e le sue ricadute

avvenire sul piano del consumo puro

che dall’entrata in vigore della normativa europea risultava

applicative [27] ha riportato il tema della

di energia primaria oppure sul piano

completamente adagiato sugli adempimenti prescrittivi

scelta dei sistemi di recupero su un piano

economico, e non sempre le due mo-

di legge.

puramente prescrittivo, andando di fatto

dalità conducono allo stesso risultato: il

Si ritiene che il tema del recupero di energia dall’aria

a imporre a seconda della tipologia di

confronto economico viene spesso in-

espulsa debba essere riportato all’attenzione dei proget-

recupero utilizzata, i valori di efficienza

fluenzato da aspetti normativi, tariffari

tisti e dei produttori e che procedure di valutazione e di

minima da rispettare a fronte di perdite

e dalle politiche di incentivazione che

contestualizzazione dei sistemi di recupero debbano essere

di carico anch’esse sottoposte a verifica

gli stati mettono in atto per favorire

oggetto di proposte da parte delle associazioni e degli enti

di valori limite.

alcune soluzioni;

normatori nazionali e internazionali, limitando la semplice

3) Le soluzioni ottimali per il recupero de-

applicazione delle regole prescrittive ai casi più semplici e

vono essere sempre valutate in termi-

consolidati, come ad esempio le applicazioni residenziali e/o

I fattori che devono essere tenuti in

ni di contesto. Valendo infatti quanto

al di sotto di taglie definite. Si ritiene che sarebbe comunque

considerazione nella valutazione di un

espresso al punto 2) relativamente al

opportuno anche in questi casi effettuare le opportune

sistema di recupero dell’energia dall’aria

confronto con le modalità di produ-

distinzioni tra applicazioni situate in contesti climatici e

espulsa sono stati formalizzati in un docu-

zione di energia termica che possono

ambientali molto differenti tra loro.

Le strategie proposte

#72 53

Conclusioni Il miglioramento della qualità costruttiva degli edifici ha reso più convenienti e praticabili alcune possibilità in termini di definizione sia funzionale che dimensionale dei sistemi, con particolare riferimento a quelli ad aria.

Il progressivo abbattimento dei carichi termici e contaminanti all’interno degli edifici e l’evoluzione dei sistemi di controllo ha spinto il mercato verso sistemi ad aria a portata variabile la cui convenienza è strettamente correlata alla capacità di parzializzare compatibilmente con l’andamento dei carichi.

I recenti avvenimenti legati alla pandemia hanno riportato al centro dell’attenzione gli impianti ad aria, forzandoli in direzione di una massimizzazione dell’utilizzo dell’aria esterna.

Oltre a questo, il riesame sistematico degli impianti da un punto di vista inedito offerto dalla situazione ha portato alla luce delle aree di miglioramento fino ad oggi trascurate.

In particolare, l’efficientamento degli impianti passa dalla ridefinizione delle portate minime basata su criteri prestazionali.

Una ulteriore e importante riduzione degli sprechi può derivare dal miglioramento delle caratteristiche di tenuta delle reti, dal miglioramento dei sistemi di diffusione e dalla possibilità di far funzionare i terminali a portata ridotta.

L’utilizzo opportuno di sistemi di abbattimento dei contaminanti può consentire la riduzione della quota di aria esterna ove possibile e la riconsiderazione dei sistemi di recupero di energia dall’aria espulsa porta al superamento dell’approccio prescrittivo che caratterizza il mercato odierno: una serie di criteri di valutazione dei sistemi di recupero viene proposta con la finalità di creare delle procedure normalizzate per la scelta dei sistemi di volta in volta più convenienti, sistemi che possono essere intesi in termini di trasferimento ottimizzato dell’energia proveniente dagli apporti gratuiti.

Le direzioni indicate sono funzionali a un complessivo innalzamento del livello qualitativo e di efficienza degli impianti e possono essere perseguite anche individualmente, tuttavia esse sono tra loro legate e i massimi vantaggi possono essere ottenuti tramite l’applicazione contestuale.  * Filippo Busato, Università Telematica Mercatorum Roma – Presidente AiCARR Federico Pedranzini, Politecnico di Milano

54

#72

BIBLIOGRAFIA

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[23] EN 16798-1:2019 Energy performance of buildings – Ventilation for buildings – Part 1: Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics.

[24] EN 16798-3:2017 Energy performance of buildings – Ventilation for buildings – Part 3: For non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems.

[25] CEN/TR 16798-2:2019 Energy performance of buildings – Ventilation for buildings – Part 2: Interpretation of the requirements in EN 16798-1 – Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics – Annex I and J. [26] Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 establishing a framework for the setting of ecodesign requirements for energy-related products.

[27] Commission Regulation (EU) No 1253/2014 of 7 July 2014 implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for ventilation units.

[28] M.Vio Il recupero di calore dall’aria espulsa – 2014 Guida AiCARR.

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Fornitura di ServiziAncillari tramite impianti HVAC: un approccio basato sugli

AlgoritmiGenetici

Le analisi svolte mostrano che gli edifici sono in grado di fornire servizi ancillari alla rete senza grandi perdite di comfort termico, se opportunamente coordinati tramite strategie che ne compensino i limiti e ne sfruttino in modo sinergico le rispettive caratteristiche Di D.F. Bartolotta, D. Falabretti, F. Gulotta*

Introduzione

sostenibilità ambientale [1][2]. Tra que-

e incrementare l’efficienza energetica.

Negli ultimi anni, l’aumento dei gas serra ha spinto

ste vi è l’adozione di misure per favorire

L’aumento della produzione da FER

molti Paesi a sviluppare nuove soluzioni per affrontare il

la diffusione di generazione di energia

ha tuttavia introdotto nuove sfide per

problema dell’inquinamento e promuovere una maggiore

da Fonti Energetiche Rinnovabili (FER)

il sistema elettrico, specialmente per

56

#72

Metodologia proposta

quanto riguarda il mantenimento del bi-

potrebbero prendere in prospettiva

lancio istantaneo tra iniezione e prelievo

parte a un Aggregato, gli edifici rive-

L’algoritmo di lavoro parte dalla definizione della poten-

di energia in rete. Attraverso il Mercato

stono un grande potenziale. Gli edifici

za richiesta dall’Aggregato, che costituisce il programma di

per i Servizi di Dispacciamento (MSD), il

consumano infatti circa il 40% dell’e-

prelievo da acquisire sul mercato (Mercato del Giorno Prima,

Transmission System Operator (TSO), in

nergia a livello mondiale e circa il 60%

MGP) per coprire il fabbisogno degli edifici [6]. Questo pro-

Italia Terna, ottiene servizi (cosiddetti

del consumo energetico delle famiglie

gramma dipende dal consumo energetico degli impianti

Servizi Ancillari) per rispettare i vincoli

è soddisfatto dall’elettricità. A oggi, tec-

HVAC degli edifici e, di conseguenza, dalle condizioni me-

sopra descritti. L’aumento della produ-

niche di Demand Side Management

teorologiche previste [7]. Al programma di prelievo vanno

zione da FER però, non solo ha aumen-

(DSM) sono allo studio e in alcuni casi

poi sommati nel tempo reale i servizi ancillari richiesti, a

tato la richiesta di servizi ancillari, poiché

trovano applicazione in numerosi ambiti

salire o a scendere: ovvero energia in più o in meno rispetto

queste fonti sono solitamente forte-

[4][5]. Tra i carichi che meglio si prestano

alla programmata che l’Aggregato deve scambiare con la

mente aleatorie, ma ha anche ridotto

a essere sfruttati ai fini del DSM vi sono

rete nel quarto d’ora considerato per fornire i servizi ancil-

il numero di centrali elettriche conven-

gli impianti di climatizzazione (impianti

lari. Al fine di seguire la potenza programmata (esito delle

zionali (a combustibili fossili) in esercizio,

di Heating, Ventilation and Air Condi-

contrattazioni su MGP e MSD e dei conseguenti ordini di di-

riducendo quindi la platea di soggetti

tioning, HVAC), in quanto questi hanno

spacciamento da parte di Terna), i sistemi HVAC degli edifici

in grado di fornire tali servizi al sistema.

un elevato consumo energetico e non

devono essere controllati opportunamente, modulandone

Negli ultimi anni, i TSO sono dunque

influiscono eccessivamente sulle abi-

i prelievi al fine di conseguire gli scambi concordati con la

alla ricerca di soluzioni per estendere la

tudini degli occupanti, grazie all’inerzia

rete. In caso di errori nell’approvvigionamento dei servizi

fornitura di servizi ancillari a nuovi sog-

termica degli edifici.

richiesti, questi sono penalizzati economicamente tramite l’applicazione di corrispettivi di sbilanciamento.

getti: in questo contesto, in Italia, Terna

L’idea di questo studio, sviluppato

di concerto con l’Autorità di Regolazione

quale lavoro di tesi di laurea magistrale

Sulla base di quanto sopra, la potenza (Prichiesta) che

per Energia Reti e Ambiente (ARERA) ha

entro il Politecnico di Milano – Dip. di

l’Aggregato dovrà prelevare nel quarto d’ora designato, per

recentemente avviato i progetti pilota

Energia da Daniele Bartolotta, con la su-

non incorrere in sbilanciamenti, sarà:

UVA (Unità Virtuali Abilitate) [3].

pervisione del prof. Davide Falabretti e

Prichiesta(t) = PMGP(t) + PSA(t)

Nei progetti UVA, le unità di produ-

dell’ing. Francesco Gulotta, è quella di

Dove PMGP e PSA sono, rispettivamente, la potenza acqui-

zione e consumo che individualmente

creare un modello di aggregazione di

stata su MGP sulla base delle previsioni al giorno prima e la

non sarebbero abilitate a partecipare a

edifici e valutare la loro capacità offrire

potenza richiesta per la fornitura dei servizi ancillari.

MSD, ovvero unità non programmabili o

servizi di regolazione al sistema elettrico

Il prelievo effettivo (Preale) è definito come la somma dei

di taglia non rilevante, ovvero inferiore ai

partecipando al MSD. A tal scopo, si è

prelievi di potenza da parte di ciascun edificio dell’Aggre-

10 MVA, possono prendere parte al mer-

svolta una modellizzazione degli edifici

gato nelle condizioni meteorologiche reali (note nel tempo

cato per il tramite di un intermediario, il

approfondendone le relative caratteristi-

reale). La differenza tra il prelievo “reale”, prima dell’ottimiz-

cosiddetto Aggregatore. A oggi i progetti

che termiche e l’impatto sulla capacità

zazione, e quella richiesto è lo sbilanciamento che l’algorit-

UVA hanno previsto la sperimentazione

di fornire servizi ancillari senza compro-

mo di ottimizzazione deve minimizzare.

di tre tipologie di forme di aggregazione:

metterne il comfort termico. Si è inoltre

Sbil(t) = Preale(t) – Prichiesta(t)

• Unità Virtuali Abilitate di Produzione

sviluppato un algoritmo di controllo co-

L’obiettivo dell’ottimizzazione è quindi quello di correg-

(UVAP), ovvero aggregati esclusiva-

ordinato degli impianti HVAC degli edifici

gere i prelievi degli edifici (Preale) agendo sugli impianti HVAC

mente di unità di produzione;

basato su Algoritmi Genetici, in grado di

degli edifici, al fine di farli coincidere con quelli richiesti per

• Unità Virtuali Abilitate di Consumo

individuare la regolazione ottimale capa-

annullare gli sbilanciamenti, senza causare però impatti sul

(UVAC), che aggregano unità di con-

ce di minimizzare sia gli sbilanciamenti

comfort termico dei residenti.

sumo (carichi);

(errori nell’approvvigionamento di servizi

Infine, le potenze che ogni edificio dovrà prelevare nel

• Unità Virtuali Abilitate Miste (UVAM),

alla rete) che il discomfort termico. L’effi-

quarto d’ora sono trasdotte in una temperatura di setpoint

che possono includere unità di con-

cacia della soluzione sviluppata è stata

da imporre agli impianti HVAC, tramite una applicazione

sumo, di produzione e altre risorse di

testata in un caso studio reale, relativo a

iterativa dell’interpolazione di Lagrange, per conoscere

flessibilità, quali mobilità elettrica e

uno scenario invernale, valutandone le

la risposta in termini di transitorio termico degli edifici al

sistemi di accumulo.

prestazioni in termini sia di comfort che

quarto d’ora di regolazione e, quindi, le condizioni iniziali

di risultati economici.

del quarto d’ora successivo.

Tra le nuove risorse di flessibilità che

#72 57

È opportuno specificare che, per simulare la parteci-

colare, si è scelto l’Algoritmo Genetico

sbilanciamenti sia per gli sbilanciamenti

pazione al mercato dell’Aggregato, sarebbe necessario

(GA); questo metodo si ispira alle teorie

positivi che per quelli negativi. Il costo

sviluppare anche delle strategie di offerta da parte del

di Charles Darwin: selezione naturale e

del discomfort è calcolato come pro-

medesimo e verificare, sulla base delle quantità e prezzi

sopravvivenza del più adatto.

dotto tra un opportuno coefficiente e la variazione della temperatura interna

offerti per i servizi nelle singole sessioni di MSD, in che occasione i servizi offerti risultano effettivamente ac-

Gli algoritmi genetici

rispetto a quella di riferimento. f = cimb ∙ ||Popt – Prichiesta|| +

cettati dal TSO. Tale lavoro risulta generalmente molto

Gli Algoritmi Genetici (GA) simulano

complesso, in quanto richiede da un lato di ricostruire i

il processo evolutivo di una popolazio-

meccanismi con cui opera il mercato (e i vari attori che vi

ne in cui ogni individuo è una possibile

dove:

prendono parte) e dall’altro di sviluppare delle opportune

soluzione a cui è associata una funzione

cimb è il costo dello sbilanciamento, defi-

strategie di offerta da parte dell’Aggregato. Nel presente

di fitness; la funzione di fitness misura

nito secondo i meccanismi previsti dalla

studio, per limitare la complessità dei modelli sviluppati,

quanto l’individuo si adatti all’ambiente,

Del. ARG/elt 111/06 [9] [€/MWh];

si è quindi optato per simulare la partecipazione al mer-

cioè la bontà di quella soluzione. L’indivi-

Popt è il prelievo ottimizzato di potenza

cato dell’Aggregato andando a emulare le logiche di

duo più adatto è quello con le maggiori

proposto dalla soluzione del GA [MWh];

offerta di una centrale tradizionale [8]. Questo approccio

possibilità di trasmettere i suoi geni alla

Prichiesta è il prelievo di potenza che l’Ag-

risponde a una filosofia di “worst-case scenario”: se la

prole. Nei GA, sia il meccanismo dell’al-

gregato deve rispettare per il quarto

profittabilità dell’Aggregato è confermata seguendo le

goritmo stesso che la soluzione dipen-

d’ora considerato [MWh];

logiche convenzionali di partecipazione al mercato, in

dono dalla codifica scelta.

cdisc è il coefficiente di valutazione eco-

+ cdisc ∙ ||Tindoor – Tstandard||

[€]

caso di applicazione di logiche ottimizzate, sviluppate

Il GA parte dalla definizione di una

specificatamente per gestire un insieme di edifici con

popolazione iniziale di m individui ge-

||Tindoor – Tstandard|| è lo scostamento della

proprie caratteristiche intrinseche, le prestazioni ottenute

nerati casualmente. Per ogni individuo

temperatura interna degli edifici dalla

saranno ragionevolmente migliori.

è valutata la funzione di fitness ed è

temperatura di comfort [°C].

nomica del discomfort [€/°C];

generata la prole, tramite un meccani-

Tstandard è una temperatura di comfort

smo probabilistico in cui la probabilità

standard suggerita dalla norma EN

Nello studio, si suppone che l’Aggregato conosca l’e-

di essere selezionato per la riproduzione

16798 e cdisc è definita secondo la let-

nergia che deve prelevare dalla rete in esito agli ordini di

è legata alla sua funzione di fitness. Le

teratura [10]. Nella figura 1, è riportata

dispacciamento del TSO solo in prossimità del tempo reale,

coppie di individui generano una prole

la curva di variazione del rendimento

ovvero nel quarto d’ora precedente a quello di erogazione,

i cui geni derivano in parte dal padre e

lavorativo relativo medio al variare del-

per cui nel caso peggiore si hanno 15 minuti per valutare le

in parte dalla madre, con la stessa pro-

la temperatura interna di un ambiente,

variazioni di prelievo di energia necessarie per fornire servizi

babilità. In questo modo, l’algoritmo

utilizzata per la monetizzazione del di-

ancillari e minimizzare gli sbilanciamenti.

converge verso la soluzione migliore

scomfort.

Ottimizzazione meta-euristica

In questo periodo, l’Aggregato deve trovare la migliore

ma non troppo rapidamente.

La Figura 2 mostra invece un esem-

combinazione di prelievi di potenza da ciascun edificio per

La prole sostituisce la generazione

pio di una ottimizzazione tramite GA

ridurre al minimo sia gli sbilanciamenti che il discomfort

iniziale e nelle successive iterazioni sono

applicato a un Aggregato di 5 edifici la

termico. Questo risultato dipende da molti fattori come

introdotti meccanismi di mutazione ed

cui massima potenza prelevabile è Pmax

i dati meteorologici previsti, l’occupazione e le caratteri-

esperienza: il primo introduce mutazioni

(in giallo). In ogni quarto d’ora di rego-

stiche degli edifici, e il segno dello sbilanciamento prima

di geni nella popolazione per esplorare

lazione, la potenza che ciascun edificio

dell’applicazione dell’ottimizzazione.

il campo, il secondo esegue una ricerca

intende prelevare (Pforecast in celeste) de-

locale, nell’intorno degli ottimi relativi,

v’essere modificata affinché la somma di

per migliorarli ulteriormente.

tali prelievi sia uguale al prelievo richie-

La combinazione ottimale dei prelievi di potenza non può essere trovata come soluzione analitica in quanto la capacità di fornire servizi ancillari dipende dalla temperatu-

La funzione di fitness utilizzata in

sto all’aggregato (Prequest in rosso). A valle

ra interna degli edifici al momento della regolazione, dalla

questo problema è data dalla valuta-

dell’applicazione dell’algoritmo, ciascun

loro storia (in termini di energia termica) e dalla loro inerzia

zione economica dello sbilanciamen-

edificio preleva una quantità di potenza

termica. Poiché i metodi esatti non possono essere utilizzati,

to totale e dal discomfort termico che

(Ptarget in blu), tale per cui la potenza pre-

nello studio si è proposto un approccio di ottimizzazione

la soluzione provoca. Per semplicità, è

levata dall’Aggregato (Ptarget in verde) sia

di tipo meta-euristico. Tra i metodi meta-euristici, in parti-

stato considerato un costo medio degli

uguale alla potenza richiesta.

58

#72

TABELLA 1

RP = RP(T)

1

Relative Performance [-]

0.99 0.98 0.97 0.96

Parametri adottati nelle simulazioni termiche

Parametro

Gamma

Temperatura esterna

[–10 °C; 15 °C]

Radiazione solare globale

[0 Wh/m2; 334 Wh/m2]

Temperatura iniziale

[17,5 °C; 22,5 °C]

Temperatura del gradino

[10 °C; 22 °C]

0.95 0.94 0.93 16

17

18

19

20 21 Temperature [C°]

22

23

24

lazione di dimensioni ridotte, rappresentativa degli edifici

Rendimento lavorativo relativo in funzione della temperatura interna di un ambiente

FIGURA 1

che potrebbero partecipare alla regolazione. Qualora più edifici prendessero parte all’Aggregato, l’algoritmo potrebbe comunque essere efficacemente applicato andandoli a I cinque edifici considerati sono:

P max P target P request P forecast P target

2.5

Load [W qrt]

clusterizzare (raggruppare) per caratteristiche omogenee.

Optimized loads

3 ×105

2

• un edificio per uffici di 18 piani. L’edificio è caratterizzato da un’ampia area vetrata e non presenta edifici adiacenti o ombreggiature;

1.5

• un edificio per uffici di 14 piani. L’edificio ha una zona

1

vetrata e ampi open spaces all’interno; • un edificio per uffici di 9 piani, con vetri e un’attività

0.5 0 FIGURA 2

1

2

3

4 Building

terziaria al piano terra;

5

• un edificio residenziale di 7 piani con zone vetrate e

Gli edifici 2, 3 e 5 riducono i consumi per avere un prelievo (Ptarget) uguale al richiesto (Prequest)

ombreggiature nelle vicinanze; • un edificio residenziale di 9 piani con piccole aree vetrate e spazi chiusi.

22

Simulazioni termiche

21.5

Temperature [°C]

21

La capacità di questi edifici di fornire servizi ancillari

20.5

e la loro risposta agli eventi di regolazione sono studiate

20

attraverso una serie di simulazioni termiche, realizzate tra-

19.5 19

variazioni di temperatura interna, al variare delle condizioni

R = 0%

17.5

FIGURA 3

sono integrati nel GA, tramite una matrice che descrive le

R = 30%

18 17 10

mite un software specifico, IesVE. I risultati delle simulazioni

R = 90%

18.5

20

40

60 80 Time [10 min]

100

120

140

Transitorio in edificio con Tamb = 0 °C, impianto HVAC spento, per 3 valori di radiazione solare

esterne e iniziali, per calcolare la variazione del comfort termico nella funzione di fitness.

Ogni serie di simulazioni è eseguita mantenendo costante la temperatura esterna, la radiazione solare e la temperatura interna iniziale e imponendo dei transitori. In queste simulazioni si sono indagati i casi più comuni del

Modellazione degli edifici

Si noti che nella realtà gli aggregati po-

periodo invernale, attraverso ogni possibile combinazione

L’Aggregato degli edifici studiato è

trebbero essere costituiti da popolazioni

delle condizioni esterne e iniziali. Per un esempio dei risul-

composto da 5 edifici di diversa metra-

più ampie; tuttavia, per limitare il costo

tati ottenuti, si veda la Figura 3..

tura, caratteristiche (sempre nel rispetto

computazionale delle analisi, nello stu-

della norma [11]) e destinazione d’uso.

dio si è optato per scegliere una popo-

Nella tabella 1, gli intervalli di variazione di ciascun parametro.

#72 59

Caso di studio

2.5

due settimane, dal 08/01 al 21/01 di un anno tipo. Queste

2 1.5

La simulazione è stata eseguita secondo la metodologia

Power [W]

due settimane sono le più severe in termini di carichi termici, quindi le più impegnative in termini di comfort termico. spiegata in precedenza: una volta conosciuta la potenza

1 0.5 0 –0.5

richiesta, l’Aggregato ottimizza il consumo di ogni edificio

–1

al fine di minimizzare sia gli sbilanciamenti che i discomfort

–1.5 –2 0

termico, attraverso il GA. La simulazione fornisce in output risultati in termini

Ancillary services awarded

3 ×104

Il comportamento dell’Aggregato è stato simulato per

50

100

150 200 Time [hours]

250

300

Servizi ancillari da fornire alla rete

FIGURA 4

di sbilanciamenti, comfort termico e ricavi economici. Per avere un termine di confronto, è studiato anche un caso

6 ×104

base in cui l’Aggregato non fornisce servizi ancillari e non

4

corregge gli sbilanciamenti attraverso il GA.

2 Power [W]

I servizi ancillari che si suppone l’Aggregato debba fornire, sia a salire sia a scendere, sono indicati in figura 4.

Come precedentemente illustrato, questi servizi an-

0 –2

cillari sono sommati al prelievo di potenza previsto per gli

–4

edifici in assenza di regolazione e il risultato è la potenza

–6

richiesta. La differenza tra il prelievo di potenza reale e quel-

–8 0

lo richiesto è lo sbilanciamento iniziale (senza regolazione), mostrato nella figura 5.

Imbalances before the application of the generic algorithm

50

100

150 200 Time [hours]

250

300

250

300

Sbilanciamenti del caso base (senza l’applicazione del GA)

FIGURA 5

Dopo l’applicazione del GA (regolazione mediante modulazione degli impianti HVAC), gli sbilanciamenti residui sono mostrati in figura 6.

8

in cui il GA non ha trovato la soluzione ottima. Quando la

6 Power [W]

Gli sbilanciamenti sono presenti in quei quarti d’ora temperatura interna rischia di essere troppo bassa o troppo alta, l’algoritmo predilige il vincolo sul comfort termico e

4 2

causa uno sbilanciamento. Ci sono solo 6 quarti d’ora in 2

0

settimane di regolazione in cui l’entità dello sbilanciamento

–2

è superiore a 0,01 MWh (il 4,5% della potenza massima

–4 0

dell’Aggregato). In generale, la percentuale di casi in cui l’algoritmo non trova la soluzione migliore è lo 0,55%.

Residual imbalances

×104 10

FIGURA 6

50

100

150 200 Time [hours]

Sbilanciamenti residui (dopo l’applicazione del GA)

Secondo la IEQ III definita nella norma [12], la percentuale di persone insoddisfatte (PPD) deve essere sempre

persone al suo interno. Di conseguenza,

mente superato nella pratica, definendo

inferiore al 15%. Nelle simulazioni svolte, tale vincolo è

il discomfort in un piccolo edificio ha lo

un coefficiente del discomfort termico

sempre rispettato, inoltre alcuni edifici sono quasi sempre

stesso valore del discomfort in un gran-

cdisc diversificato per i singoli edifici, ad

al di sotto del limite del 10% imposto dalla IEQ II. Nella figura

de edificio. D’altra parte, la potenza che

esempio pesato per il relativo numero

7 è riportato l’andamento del PPD in uno degli edifici.

un grande edificio può fornire è supe-

di occupanti.

La differenza tra gli edifici rientranti nella IEQ II e quelli

riore a quella fornita da uno piccolo, per-

La valutazione economica è effet-

nella IEQ III è la dimensione. A causa del modo in cui è

tanto, secondo l’algoritmo, è preferibile

tuata attraverso il calcolo dei ricavi otte-

definita la funzione fitness, il discomfort termico di un

avere discomfort in un grande edificio

nuti dalla fornitura di servizi ancillari, del

edificio influenza la funzione fitness allo stesso modo, in-

che in molti piccoli edifici. Questo limi-

costo degli sbilanciamenti e del costo

dipendentemente dalle sue dimensioni e dal numero di

te dell’algoritmo potrebbe essere facil-

dell’energia prelevata nelle due setti-

60

#72

mane di regolazione. Il caso di studio è confrontato con

PPD Building 2

6

il caso base per comprendere meglio le prestazioni della regolazione. Questi dati sono riportati nelle tabelle 2 e 3.

10

L’Aggregato guadagna 162,51 € dalla fornitura di servizi

PPD [%]

9

ancillari e ha un costo degli sbilanciamenti di 2,71 €. Gli

8

edifici nel caso base non guadagnano invece nulla dalla fornitura di servizi, non partecipando al mercato, e hanno

7

un costo degli sbilanciamenti pari a 320,50 €. Il costo dell’e6

nergia con la partecipazione a MSD è maggiore a causa

5 0 FIGURA 7

TABELLA 3

20

40

60

80 100 Time [hours]

120

140

del maggiore consumo di energia richiesto per l’attività di

160

regolazione: gli impianti HVAC consumano più energia per seguire le continue oscillazioni richieste.

PPD in uno degli edifici dell’Aggregato Ricavi e costi totali per il caso base

Ricavi e costi totali per il caso studio in cui è prevista la partecipazione a MSD TABELLA 2

Il delta di costo dell’energia è superiore al delta dei ricavi derivanti dalla fornitura di servizi ancillari, tuttavia, conside-

[€]

Ricavi

Costi

[€]

Ricavi

Costi

rando anche il beneficio in termini di riduzione degli sbi-

Servizi ancillari

0

-

Servizi ancillari

162,51

-

lanciamenti, l’applicazione del GA consente di risparmiare

Sbilanciamenti

-

320,50

Sbilanciamenti

-

2,71

Elettricità

-

2178,50

Elettricità

-

2345,50

BIBLIOGRAFIA

[1] Direttiva (UE) 2018/410 del Parlamento europeo e del Consiglio, 14 marzo 2018.

[2] Commissione Europea, “2050 long-term strategy | Climate Action,” 2050 Long-Term Strategy, 2018 [3] ARERA, Delibera 300/17/R/eel “Prima apertura del mercato per il servizio di dispacciamento (MSD) alla domanda elettrica e alle unità di produzione anche da fonti rinnovabili non già abilitate nonché ai sistemi di accumulo. Istituzione di progetti pilota in vista della costituzione del testo integrato dispacciamento elettrico (TIDE) coerente con il balancing code europeo”, 2017.

[4] W. Wang, T. Hong, X. Xu, J. Chen, Z. Liu, N. Xu. “Forecasting district-scale energy dynamics through integrating building network and long short-term memory learning algorithm”, Applied Energy 248, 2019.

[5] R.K. Jain, K.M. Smith, P.J. Culligan, J.E. Taylor. “Forecasting energy consumption of multi-family residential buildings using support vector regression: investigating the impact of temporal and spatial monitoring granularity on performance accuracy”, Applied Energy, 123, 2014.

[6] Gestore Mercati Elettrici, https://www.mercatoelettrico.org/ [7] K.U. Jaseena, B.C. Kovoor, “Deterministic weather forecasting models based on intelligent predictors: A survey”, Journal of King Saud University – Computer and Information Sciences, 2020 [8] F. Gulotta, G. Rancilio, A. Blaco, F. Bovera, M. Merlo, M. Moncecchi, D. Falabretti, “E-mobility scheduling for the provision of ancillary services to the power system”, International Journal of Electrical and Electronic Engineering & Telecommunications, Vol. 9, No. 5, 2020.

[9] ARERA, Del. ARG/elt 111/06 “Condizioni per l’erogazione del pubblico servizio di dispacciamento dell’energia elettrica sul territorio nazionale e per l’approvvigionamento delle relative risorse su base di merito economico, ai sensi degli articoli 3 e 5 del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79”.

[10] C. Lingua, C. Becchio, M.C. Bottero, S.P. Corgnati, F. Dell’Anna, V. Fabi, “Energy and economic evaluation of thermal comfort”, International Building Performance Simulation Association Conference, 2-4 settembre 2019, Roma.

[11] Associazione Nazionale per l’Isolamento Termico e acustico, “Efficienza e certificazione energetica degli edifici, Regole Nazionali”, 2019.

[12] Norma UNI EN 16798.

complessivamente 313,30 € e risulta quindi vantaggiosa.

Conclusioni Le analisi svolte nell’ambito dello studio mostrano che potenzialmente gli edifici sono in grado di fornire servizi ancillari alla rete senza grandi perdite di comfort termico, se opportunamente coordinati tramite strategie che ne compensino i limiti e ne sfruttino in modo sinergico le rispettive caratteristiche.

Da un punto di vista economico, l’analisi ha evidenziato che potrebbero esservi ricavi interessanti dalla partecipazione al mercato. Un’ulteriore evidenza delle analisi svolte è che, grazie all’algoritmo di controllo sviluppato, l’Aggregato potrebbe fornire servizi alla rete in modo quasi continuativo, con benefici sia in bolletta per gli utenti, che per il sistema elettrico.

Infine, è chiaro come le performance dell’Aggregato nel fornire servizi alla rete dipendano in larga misura dalle proprietà degli edifici che vi prendono parte, sia in termini di caratteristiche costruttive (volumetrie, ecc.), che di occupazione e di utilizzo da parte degli utenti. A riguardo, un ruolo fondamentale è giocato dalla scelta da parte dell’Aggregatore degli edifici da coinvolgere nella regolazione, che devono avere caratteristiche di flessibilità idonee e quanto più possibile complementari tra loro, così da assicurare i margini minimi di flessibilità richiesti dal sistema elettrico

Il presente lavoro, frutto di adattamento successivo, è fra i vincitori del Premio Tesi di

in ogni condizione operativa.



Laurea 2021 assegnato da AiCARR per le migliori tesi focalizzate su tematiche inerenti l’efficienza energetica e il benessere sostenibile.

* Daniele Francesco Bartolotta, Davide Falabretti, Francesco Gulotta, Politecnico di Milano

#72 61

Premio tesi di laurea

Trigenerazionein ambito ospedaliero: modellazione energetica di un impianto completamente monitorato e ottimizzazione della gestione operativa Analisi dei risparmi ottenibili dall’implementazione di un sistema di controllo che punti alla minimizzazione del costo, basato sulla previsione dei carichi e delle variabili che influenzano complessivamente il sistema

G. Risoli, D. Testi*

L

e aziende ospedaliere sono sistemi energetici sempre

e deve garantire elevati livelli di comfort,

impianti di cogenerazione una soluzio-

attivi e fortemente energivori, con elevati consumi an-

salubrità e sicurezza.

ne ottimale, con riduzione sensibile dei

nuali di energia elettrica, termica e frigorifera. Secon-

La cogenerazione è uno degli stru-

consumi e delle emissioni, oltre a garan-

do quanto riportato da ENEA [1], i consumi specifici di un

menti più efficaci per ridurre sensibil-

tire la continuità della risorsa energetica.

ospedale sono circa tre volte più elevati rispetto a quelli di

mente i consumi di una struttura ospe-

L’Ospedale della Versilia di Lido di

un’abitazione in analoghe condizioni climatiche. La ragione

daliera. La continua richiesta di energia

Camaiore è uno dei presidi ospedalieri

è da ricercarsi nella tipologia del servizio, che deve essere

elettrica e termica, nella gran parte dei

dell’Azienda USL Toscana Nord Ovest.

costante e continuativo 24 ore su 24, ogni giorno dell’anno,

casi simultanea, rende l’installazione di

Inaugurato nel 2002, è un rinomato

62

#72

esempio di struttura sanitaria concepi-

• l’impianto fotovoltaico da 200 kWp;

ta secondo principi di utilizzo razionale

• il cogeneratore: un motore a combu-

delle macchine, valutato con cadenza oraria utilizzando il

stione interna alimentato gas naturale

tool interattivo della Commissione Europea PVGIS [11] [12];

Gli impianti tecnologici ed elettrici

di potenza nominale 1003 kWe con

• i prezzi dell’energia, necessari per la determinazione del

dell’ospedale sono gestiti mediante un

funzione di autoproduzione e recupe-

costo orario; sono stati prelevati i prezzi di acquisto del

sistema di controllo di tipo BMS, inte-

ro termico per produzione di vapore

gas naturale e il prezzo di acquisto/vendita dell’energia

grato in un già complesso sistema di

e acqua calda;

elettrica [2], disponibili sul sito web del Gestore dei Mer-

dell’energia.

• il microclima della zona, che influenza il comportamento

monitoraggio con oltre 12˙000 punti di

• il gruppo di microturbine a gas na-

analisi e regolazione dell’impiantistica

turale da 200 kWe nominali cadauna

elettrica e meccanica. Il BMS permette

con ampia capacità di modulazione;

richieste di energia termica (per riscaldamento, ACS e

la visualizzazione in tempo reale e da

• la centrale termica costituita da

vapore), energia termica frigorifera ed energia elettrica;

remoto delle prestazioni delle macchine,

3 caldaie tradizionali di potenza

delle condizioni termoigrometriche dei

3500/3500/895 kW e 2 generatori di

Al fine di rendere più realistica la simulazione delle

locali, e aiuta a intervenire prontamente

vapore di potenza nominale pari a

strategie operative, è stato implementato un modello

in caso di guasto o di emergenza, con

460 kW e 2093 kW;

di forecasting per predire le grandezze che variano nel

cati Energetici [13] [14] [15]; • il fabbisogno energetico della struttura, inteso come

in Figura 1 si riporta l’andamento dei carichi energetici.

• la centrale frigorifera costituita da 3

tempo. Il modello è di tipo autoregressivo lineare e sfrutta

gruppi frigoriferi operanti in parallelo

un numero limitato di valori precedenti della variabile da

Il sistema BMS è stato il principale

da 1300 kWf cadauno e un gruppo fri-

predire posti in combinazione lineare. I coefficienti dell’e-

strumento per l’acquisizione dei dati

go ad assorbimento acqua/bromuro

quazione, che rappresentano l’incognita del sistema, sono

storici sui consumi su cui si basa questo

di litio, con alimentazione a vapore sa-

determinati minimizzando l’errore commesso tra il valore

elaborato, che ha come obbiettivo la

turo, da 551 kWf; ogni chiller è dotato

reale e il valore previsto secondo il criterio dei minimi qua-

ricerca della gestione operativa ottimale,

di torre evaporativa dedicata.

drati su un periodo di allenamento. L’operazione è ripetuta

segnalazioni di allarme di tipo visivo e sonoro.

da un punto di vista economico, dell’im-

La determinazione delle condizioni

dopo un determinato numero di time step (periodo di

pianto di trigenerazione dell’Ospedale

al contorno del sistema è stata possibile

ri-allenamento) per descrivere in maniera più accurata il

Versilia. L’implementazione dei sistemi e

dall’analisi dei dati storici dell’Ospedale

comportamento stagionale delle variabili. Il valore ottimale

la conduzione delle simulazioni di stra-

e dalla disponibilità di dati climatici e

dei coefficienti è stato ricercato andando a minimizzare

tegie operative differenti è stata esegui-

dei prezzi dell’energia reperiti via web,

l’errore commesso su tutto l’arco temporale secondo due

ta nello spazio di lavoro di MATLAB.

necessari per ricreare le curve orarie del

indici statistici, l’errore medio assoluto e l’errore quadratico

fabbisogno. I dati immessi come input

medio. Sono state quindi eseguite operazioni di post-pro-

nelle simulazioni sono:

cessing per rendere più verosimile la previsione di alcune

I principali sistemi energetici considerati sono:

FIGURA 1

Richieste energetiche dell’Ospedale Versilia, con particolare di una settimana tipica di maggio

#72 63

FIGURA 2

Previsione del carico elettrico, relativo a una settimana di marzo

variabili. In Figura 2 si riportano i risultati ottenuti per il

(vapore per assorbitore) o fattore di

secondo la logica imposta, ricercano il

carico elettrico.

carico (chiller elettrici); l’accensione

punto di lavoro dell’impianto di coge-

Per simulare il comportamento delle macchine al va-

è sequenziale, con priorità all’assorbi-

nerazione da un pool di fattori di carico

riare delle condizioni operative sono stati creati modelli,

tore dal momento che si tratta di un

caratterizzato da due gradi di libertà: il

implementati nello spazio di lavoro di MATLAB come fun-

impianto trigenerativo;

motore e le turbine (che si accendono

ction, elementi che dati determinati ingressi forniscono gli

• generatori tradizionali [7] [8] [9]: per le

in cascata).

output richiesti, in particolare:

caldaie e i generatori di vapore tradi-

È inoltre prevista una post-strategy

• fotovoltaico [3] [4] [5]: la temperatura del modulo fotovol-

zionali sono stati definiti andamenti

che permetta di bilanciare gli eventuali

taico è funzione della temperatura esterna, della radiazio-

del rendimento termico al variare del

scompensi e lacune energetiche dovuti

ne incidente e della velocità del vento, modello definito

carico parziale ritrovabili in letteratura,

alla non perfetta previsione dei carichi,

anche da PVGIS; successivamente si valuta il rendimento

dai quali si può risalire al consumo di

che in generale potranno discostarsi

dell’impianto fotovoltaico in base alla temperatura del

combustibile;

dai carichi reali: questa consiste nell’a-

• scambiatori vapore/acqua: infine

dozione dei generatori tradizionali

sono state implementate due sempli-

per soddisfare il fabbisogno termico e

• cogeneratore: sulla base dei datasheet si è ricavata la

ci function per gli scambiatori vapore/

nell’acquisto di energia elettrica dalla

curva di funzionamento ai carichi parziali per la potenza

acqua che permettono la cessione

rete per coprire il carico elettrico.

elettrica/termica; il motore è utilizzato a gradino tra cari-

dell’energia termica in eccesso dal

• Actual Management – AM: l’attuale

co parziale dell’80% e carico nominale;

recupero ad alta temperatura per la

gestione prevede la copertura del

• turbine: anche per le turbine la function prevede in in-

produzione aggiuntiva di acqua cal-

fabbisogno elettrico con il solo im-

gresso il fattore di carico e in uscita i rendimenti termico

da, se la richiesta non è stata ancora

pianto di cogenerazione, in un’ottica

ed elettrico; a differenza del motore si ha capacità di mo-

soddisfatta mediante l’impianto tri-

di inseguimento elettrico. Sono pre-

dulazione dal carico minimo del 15% a quello nominale;

generativo.

visti programmi di funzionamento

modulo e alla radiazione incidente, dal quale si risale alla potenza generata;

• gruppi frigoriferi: il modello adottato per i 4 chiller si basa

Definite le condizioni al contorno

stagionali per il motore e le turbine, in

sul concetto di efficienza exergetica [6]; mentre le varia-

e i modelli dei dispositivi, sono state

particolare durante le ore notturne e

bili in uscita sono comuni a tutti i gruppi frigo (capacità

condotte le simulazioni di 7 strategie

il fine settimana.

frigorifera e coefficiente di prestazione), le variabili in

operative, su un arco temporale di un

• Ideal Optimal Management – IOM:

ingresso alle function sono la temperatura alla torre di

anno con cadenza oraria simulato come

perfetta previsione dei carichi; tra tut-

raffreddamento, potenza termica ad alta temperatura

un ciclo for di 8760 time step; queste,

te le possibili combinazioni dei fattori

64

#72

di carico di turbine e motore, viene

Il costo di gestione a ogni time step

un funzionamento del MCI in regime di attacca/stacca nel

scelta quella che garantisce il minimo

e per ciascuna strategia è quindi espres-

periodo estivo, che non solo è ampiamente distante dalla

costo operativo.

so come somma del costo dell’energia

condizione ideale, ma rappresenta anche un caso non con-

• Real-Time Operation Optimization –

elettrica e del gas acquistato; è stato

templabile nella realtà operativa dell’Ospedale, che vede

RTOO: concettualmente identica alla

inoltre valutato il ritorno economico

il cogeneratore come il miglior sistema per la produzione

precedente strategia, il fabbisogno

ottenibile dalla vendita di Titoli di Effi-

combinata. In Tabella 1 è riportato il costo complessivo.

energetico in ingresso è però valutato

cienza Energetica, che rappresentano il

Durante il periodo estivo si assiste a un maggiore utiliz-

dalla previsione (imperfetta) dei carichi.

principale meccanismo di incentivazio-

zo dei due impianti di cogenerazione adottando la strategia

• Following Thermal Load – FTL: inse-

ne dell’efficienza energetica in ambito

IOM o RTOO, rispetto a gestioni come l’inseguimento del

guimento del carico termico con l’im-

industriale. Questi sono accumulabili

carico termico; quest’ultima presenta elevati fattori di carico

pianto cogenerativo.

per gli impianti assimilabili a Cogenera-

delle macchine fuori dal periodo estivo, alla stregua della

• Following Electric Load – FEL: insegui-

zione ad Alto Rendimento (CAR) e han-

strategia CFL, a causa dell’elevata richiesta di energia termi-

mento del carico elettrico con l’im-

no un valore pari a 260 €. Nel presente

ca per il riscaldamento, che impone grande esercizio delle

pianto cogenerativo.

caso studio solamente le turbine, es-

unità cogenerative per sopperire al fabbisogno termico.

• Continuous Full-Load – CFL: il cogeneratore e le turbine lavorano sempre

sendo di concezione più recente, sono assimilabili a CAR.

Anche in termini di emissioni (Tabella 1), le strategie che ricercano il minimo costo portano a una sostanziale

al carico nominale ininterrottamente

In Figura 3 si riportano gli scambi

riduzione. Queste sono valutate scomponendo in due

per tutto l’arco temporale preso in

con la rete elettrica ottenuti dalla simu-

contributi la produzione di diossido di carbonio: il primo

considerazione.

lazione. Per ogni configurazione, causa

contributo è legato al consumo effettivo di combustibile,

• Separate Production – SP: infine si pro-

gli elevati consumi dovuti all’accensio-

il secondo contributo è invece legato alle emissioni gene-

pone anche uno scenario in cui l’im-

ne dei gruppi frigo, si è comunque co-

rate dal prelievo di energia elettrica dalla rete ed è valutato

pianto di trigenerazione non è presen-

stretti ad acquistare elettricità in estate.

mediante l’introduzione di un fattore di emissione medio

te, in modo da poterne evidenziare i

La migliore soluzione in termini di co-

per il parco macchine degli impianti termoelettrici italiani

vantaggi. L’energia termica è fornita

sto è data dall’adozione delle strategie

(545 gCO2/kWh) [10].

dai generatori tradizionali, l’energia

IOM e RTOO, dalle quali si evince che la

Mentre per la produzione separata le emissioni dovute

elettrica totalmente prelevata dalla

convenienza risieda nella limitazione

al massiccio acquisto di energia elettrica dalla rete sono

rete, e quella frigorifera viene prodotta

degli scambi di energia elettrica con la

prevalenti, per tutte le strategie proposte sono un ordine

solamente con i chiller elettrici.

rete. L’inseguimento termico prevede

di grandezza inferiore rispetto alle emissioni “dirette”. È in-

FIGURA 3

Scambio di energia elettrica con la rete. In verde l’energia venduta, in rosso quella acquistata

#72 65

TABELLA 1

che non permette di definire una curva

Emissioni, costi operativi e risparmio conseguito attraverso le strategie proposte rispetto alla produzione separata Costo operativo

Risparmio

Emissioni [Ton CO2]

di regressione affidabile che descriva il

Con TEE

Senza TEE

Con TEE

CO2,FUEL

CO2,GRID

CO2,TOT

Riduzione emissioni

rendimento elettrico per fattori di carico

Senza TEE

AM

631˙500 €

524˙900 €

-35,1%

-46,0%

7423

285

7708

-26,7%

nuti validi solamente i dati per potenze

IOM

590˙600 €

483˙500 €

-39,3%

-50,3%

6924

328

7252

-31,1%

comprese tra 167 kW e 200 kW, per i

RTOO

614˙500 €

505˙800 €

-36,8%

-48,0%

7123

395

7518

-28,5%

quali è stata definita una curva lineare

FTL

698˙400 €

579˙300 €

-28,2%

-40,4%

6923

1564

8487

-19,3%

di regressione utilizzando il metodo dei

FEL

641˙000 €

538˙300 €

-34,1%

-44,7%

7400

332

7723

-26,6%

minimi quadrati, mentre quelli al di sotto

CFL

661˙400 €

530˙900 €

-32,0%

-45,4%

8500

198

8699

-17,3%

SP

972˙700 €

972˙700 €

–

–

4751

5948

10519

–

Strategia

inferiori all’83%. Sono stati perciò rite-

di questo valore non sono stati considerati sufficientemente validi e sono stati scartati, stimando l’andamento nel resto del campo di applicazione con un’altra semplice curva lineare.

teressante notare la correlazione tra il costo e le emissioni:

posti in corrispondenza tra rendimen-

le strategie economicamente più convenienti sono anche

to elettrico e potenza erogata da una

Le simulazioni in questo nuovo

quelle che producono meno CO2.

singola turbina. Considerare solamente

assetto del sistema non-CCHP hanno

La realtà operativa può discostarsi dai modelli creati

i dati in cui risulta accesa una singola

evidenziato l’importanza del gruppo

e dalle scelte gestionali ipotizzate, e possono presentar-

turbina ha permesso inoltre di correla-

frigorifero: per la strategia RTOO, infatti,

si inconvenienti che modificano il reale funzionamento

re in maniera più accurata rendimento

nonostante il costo risulti più elevato

dell’impianto. È stato quindi deciso di valutare il rendimen-

elettrico e potenza, ma ha ridotto drasti-

causa turbine meno efficienti, la diffe-

to elettrico effettivo delle turbine, che sono le macchine

camente la quantità di dati a disposizio-

renza in estate risulta ancor più signi-

sottoposte a monitoraggio più intenso, e dell’assorbitore.

ne. Il risultato è illustrato in Figura 4, che

ficativa, con differenze rispetto alla si-

L’analisi, possibile grazie ai dati prelevati dal BMS, ha eviden-

riporta il grafico Potenza-Rendimento:

mulazione base che arrivano anche a

ziato periodi di malfunzionamento e guasti dell’assorbitore,

si presenta una nuvola di dati particolar-

superare i 15 €/ora, per circa 26˙000 €

mentre per le turbine è stato possibile risalire al rendimen-

mente fitta per potenze prossime a quel-

in più l’anno, ma ovviamente il costo e

to elettrico “reale”, valutato sulla base del consumo di gas

la nominale, indice di utilizzo maggiore

le emissioni lievitano per ogni strategia.

naturale, energia elettrica prodotta e potenza erogata dalle

quando è accesa una sola turbina, ma

Infine, sono state condotte simula-

singole unità.

caratterizzata da fortissima dispersione

zioni con l’utilizzo di macchine alternati-

al di sotto di un valore limite (≈ 167 kW),

ve. Per la scelta delle macchine sono sta-

I dati, opportunamente filtrati e riordinati, sono stati

FIGURA 4

66

Efficienza sperimentale delle turbine ricavata da analisi dati prelevati dal BMS

#72

ti utilizzati cataloghi e schede tecniche

tenza variabile tra 763 kWf e 1420 kWf,

la poligenerazione sembra essere la soluzione adatta per

reperiti via web: il cogeneratore preso

se non una netta riduzione degli sprechi

queste strutture, che presentano carichi con andamento

in considerazione è un modello del me-

di energia termica ad alta temperatura.

ripetuto e poco variabile, e quindi ben prevedibile, tra

desimo produttore, di taglia maggiore

Possiamo pertanto concludere che

un giorno e il successivo, e per le quali si ha richiesta si-

(1790 kW) e con capacità di modulazio-

la simulazione di alternative gestionali,

multanea di vapore, energia termica e frigorifera per il

ne fino a carichi minimi del 50%, propo-

unita alla modellazione degli impianti di

raffrescamento, oltre a una significativa richiesta di energia

sto come alternativa all’attuale gruppo

produzione dell’energia e previa attenta

elettrica. La trigenerazione inoltre garantisce un risparmio

di cogenerazione. L’installazione per-

valutazione del fabbisogno energetico

energetico rilevante nella stagione estiva, ma è necessario

mette di conseguire un risparmio con-

della struttura, permette di valutare in

un dimensionamento accurato del gruppo frigorifero ad

sistente, superiore a 15˙700 € l’anno, e i

maniera più accurata la soluzione ot-

assorbimento per ottenere vantaggi considerevoli.

benefici sono particolarmente evidenti

timale per la gestione degli impianti di

Lo studio e le analisi condotte consentono di affer-

nel periodo estivo, con una netta ridu-

una struttura complessa. Si conferma

mare che l’attuale gestione possiede ancora margine di

zione dell’energia elettrica acquistata e

quanto atteso: la produzione combina-

miglioramento per la riduzione dei costi operativi, dato

risparmi che oscillano tra 0 e 12 € per

ta di energia elettrica, calore e freddo

che l’implementazione di un sistema di controllo che punti

time step, mentre non si evidenziano

risulta una soluzione particolarmente

alla minimizzazione del costo, basato sulla previsione dei

particolari vantaggi dal punto di vista

vantaggiosa per ridurre i costi relativi

carichi e delle variabili che influenzano complessivamente

economico per le macchine ad assor-

alla spesa energetica (fino a un massimo

il sistema, porta a un risparmio di quasi 17˙000 € l’anno, che

bimento prese in considerazione, di po-

del 40%). L’installazione di impianti per

in un contesto aziendale significa un ritorno economico considerevole a fronte di un investimento irrilevante, soprattutto laddove sia già presente un sistema centrale di

BIBLIOGRAFIA

∙ ENEA, Rapporto annuale efficienza energetica. Analisi e risultati delle policy di efficienza energetica del nostro paese, 2019 ∙ L Urbanucci, D Testi, JC Bruno, An operational optimization method for a complex polygeneration plant based on real-time measurements, Energy Conversion and Management, vol. 170, pp. 50-61, 2018 ∙ D Fairman, Assessing the Outdoor Operating Temperature of Photovoltaic Modules, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 16/4, pp. 307-315, 2008 ∙ T Huld, AM Gracia Amillo, Estimating PV Module Performance over Large Geographical Regions: The Role of Irradiance, Air Temperature, Wind Speed and Solar Spectrum, Energies, vol. 8/6, pp. 5159-5181, 2015 ∙ T Huld, R Müller, A. Gambardella, A new solar radiation database for estimating PV performance in Europe and Africa, Solar Energy, vol. 86, pp. 1803-1815, 2012 ∙ European Committee for Standardization (CEN), Heating systems in buildings – Method for calculation of system energy requirements and system efficiencies – Part 4-2: Space heating generation systems, heat pump systems, 2006 ∙ M Dvorák, P Havel, Combined heat and power production planning under liberalized market conditions, Applied Thermal Engineering, vol. 43, pp. 163-173, 2012 ∙ Z Zhou, P Liu, Z Li, EN Pistikopoulos, MC Georgiadis, Impacts of equipment off-design characteristics on the optimal design and operation of combined cooling, heating and power systems, Computer Aided Chemical Engineering, vol. 31, pp. 990-994, 2012 ∙ H Li, R Nalim, PA Haldi, Thermal-economic optimization of a distributed multi-generation energy system – A case study of Beijing, Applied Thermal Engineering, vol. 26/7, pp. 709-719, 2006 ∙ ISPRA, Fattori di emissione atmosferica di gas a effetto serra nel settore elettrico nazionale e nei principali Paesi Europei, 2019 ∙ European Commission – Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), Data sources and calculation method, https://ec.europa.eu/jrc/en/PVGIS/docs/methods ∙ European Commission – Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), JRC PVGIS Interactive Tool, ∙ https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/it/#DR ∙ GME, Mercati elettrici – Dati storici MGP, https://www.mercatoelettrico.org/it/download/DatiStorici.aspx ∙ GME, Mercati Gas – Dati storici mercati gas, https://www.mercatoelettrico.org/It/Download/DatiStoriciGas. aspx ∙ GME, Mercati Ambientali – Titoli di Efficienza Energetica, ∙ https://www.mercatoelettrico.org/It/Statistiche/TEE/StatisticheTEE.aspx

monitoraggio e controllo, con personale già addestrato e formato al suo utilizzo, come nel presente caso studio. Le previsioni infatti risulterebbero, proprio grazie alla ripetitività dei carichi orari caratteristica di una struttura sanitaria, molto accurate. Infatti, nonostante una differenza del 3,9% tra il costo ottenuto con previsione ideale dei carichi e previsione reale, si consegue un netto risparmio rispetto alle altre gestioni operative, ulteriormente riducibile con dati di monitoraggio registrati a frequenza maggiore, in modo da garantire un forecasting più accurato e puntuale.

L’elaborato ha messo in evidenza l’utilità della modellazione fisica e tecnologica e l’importanza della simulazione al servizio di un sistema di gestione dell’edificio e dell’impiantistica, particolarmente efficace se integrato in un capillare sistema di monitoraggio grazie al quale si abbia



vasta disponibilità di dati storici. * Gabriele Risoli, Daniele Testi, Università di Pisa

Il presente lavoro, frutto di adattamento successivo, è fra i vincitori del Premio Tesi di Laurea 2021 assegnato da AiCARR per le migliori tesi focalizzate su tematiche inerenti l’efficienza energetica e il benessere sostenibile.

#72 67

NUOVA EDIZIONE

2° SEMESTRE

2021

Prezzario per incentivo SUPERBONUS 110%

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Rilevazione prezzi SETTEMBRE 2021

Tutti i prezzi per gli impianti tecnologici civili e industriali suddivisi in manodopera, noli-costi orari, materiali e opere compiute.

Oltre che per tutti i lavori di carattere ordinario questo prezzario può essere utilizzato per la preventivazione e l’asseverazione dei prezzi delle opere che ricadono negli interventi “trainanti” di carattere impiantistico, finanziati con il Superbonus 110%, per la sostituzione degli impianti centralizzati o autonomi con impianti termici ad alta efficienza energetica.

www.build.it

AiCARR informa

www.aicarr.org

a cura di Lucia Kern

Call for Papers per il 38º Convegno nazionale AiCARR

BACS, a marzo la terza edizione del corso “in pillole” Dopo l’ottima accoglienza riservata ai primi appuntamenti, si terrà il 18 marzo in diretta streaming la terza edizione del corso “in pillole” sui BACS, Building Automation & Control Systems, EN UNI 15232-1 e indice SRI. Come evidenziato anche dall’elevato numero di iscritti alle prime due “pillole”, il corso è di particolare interesse per i professionisti di settore, in quando tutti gli impianti necessitano di essere automatizzati per poter esprimere tutta la loro potenziale efficacia ed efficienza e per le funzioni di automatizzazione occorrono i BACS, che sono contenuti nella norma tecnica EN UNI 15232-1:2017 il cui aggiornamento è previsto a breve con la ISO 52120-1.

Tutti questi argomenti verranno trattati durante il corso, che presenterà anche l’indice di prontezza all’intelligenza dell’edificio, SRI, atteso nella normazione nazionale nel corso del 2022, con la nuova uscita della EBPD. Verranno richiesti i crediti formativi per ingegneri e periti industriali.

Sono attesi entro il 25 febbraio prossimo gli abstract per il 38° Convegno nazionale AiCARR “Edifici e impianti per il clima futuro”, in programma a giugno.

Il tema del Convegno nasce dalla constatazione che il cambiamento del clima è un dato di fatto ed è ormai diffusa la consapevolezza sull’impellente necessità di modificare radicalmente lo stato delle cose. Si auspica l’avvio in tempi rapidi di quella che viene comunemente chiamata transizione energetica, che passa per una riqualificazione ampia e diffusa del patrimonio edilizio esistente che consenta di ridurre al massimo i consumi degli edifici, a oggi in gran parte obsoleti e poco efficienti energeticamente.

L’accordo di Parigi del 2015 sul cambiamento climatico ha aumentato gli sforzi per decarbonizzare il patrimonio edilizio. Poiché gli edifici hanno una vita molto lunga e gran parte del patrimonio edilizio totale attuale ancora esisterà nel 2050, la riqualificazione di quest’ultimo è la chiave per un settore edilizio a basse emissioni. L’approccio progettuale, però, non deve più rifarsi all’esperienza

passata, ma dovrebbe essere basato su proiezioni calcolate sul clima del futuro.

Allo stesso tempo, in tema di salute degli occupanti, non si può dimenticare il ruolo fondamentale degli impianti HVAC nel migliorare la salute e la qualità di vita, come dimostrato all’emergenza pandemica.

Ne discende un cambio di prospettiva che vede i temi della resilienza climatica e della salute affiancarsi a quelli già consolidati del risparmio energetico, dell’impatto ambientale della climatizzazione e del comfort.

Sulla base di queste riflessioni, il 38° Convegno nazionale AiCARR presenterà contributi di interesse per il settore HVAC, e non solo, relativi alle nuove strategie di riqualificazione, adottando nuovi approcci di progettazione per una maggiore resilienza dei sistemi edificio-impianto e dei relativi componenti per la salubrità e la sostenibilità energetica e ambientale, il tutto alla luce dell’impatto sui cambiamenti climatici.

L’abstract dev’essere inviato attraverso il sito www.aicarr.org.

MCE 2022: nuove date per la manifestazione e per gli appuntamenti con AiCARR Mostra Convegno Expocomfort ha presentato le nuove date della sua 42ª edizione: la manifestazione milanese più attesa del settore si riposiziona all’inizio dell’estate, dal 28 giugno al 1 luglio. “Con la prenotazione a oggi del 90% degli spazi esposi-

tivi occupati e le oltre 1.400 aziende iscritte, MCE si è confermata come l’appuntamento irrinunciabile per costruire relazioni e alleanze strategiche. – ha dichiarato Massimiliano Pierini, Managing Director di Reed Exhibitions Italia – E proprio perché

Calcolo dei carichi termici e caratteristiche dell’involucro edilizio: i tre Fondamenti Sono temi essenziali, da cui dipendono le prestazioni energetiche dell’edificio, quelli al centro dei tre moduli del Percorso Fondamenti in programma in diretta web dal 3 marzo: Caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio e Calcolo dei carichi termici estivi e invernali.

Il primo modulo presenta i componenti e i materiali che costituiscono l’involucro edilizio, ponendo l’accento sulle loro proprietà termoigrometriche; viene inoltre presentato il calcolo dei parametri prestazionali termici, sia per l’involucro che per suoi componenti, e vengono definite e applicate le verifiche di legge previste.

Il secondo corso affronta il calcolo dei carichi termici in regime estivo, secondo modelli dettagliati e semplificati finalizzati al dimensionamento dell’impianto di raffrescamento; vengono anche analizzate, con applicazioni, le maggiori criticità sul carico estivo determinate dalle prestazioni termiche dei componenti dell’involucro edilizio e dai carichi interni.

Il terzo modulo illustra l’applicazione della norma UNI 12831 al calcolo del carico termico di progetto invernale per il riscaldamento indoor, effettuando applicazioni che consentono di approfondire le tematiche relative alle trasmittanze termiche,

AiCARR informa ai ponti termici, ai limiti di legge. Inoltre, si analizzano gli effetti sul dimensionamento dell’impianto.

Sono previsti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 3 e 4 marzo – Caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio 16 e 17 marzo – Calcolo dei carichi termici estivi 24 e 25 marzo – Calcolo dei carichi termici invernali

www.aicarr.org

la manifestazione possa essere vissuta come opportunità piena, soddisfacente e sicura, abbiamo deciso di riprogrammare l’evento a fine giugno, contando che con la stagione estiva possano rendersi più agevoli gli spostamenti internazionali e le modalità di fruizione e interazione da parte di

tutti gli attori coinvolti”.

AiCARR sarà come sempre a fianco di MCE ridisegnando le sue proposte sulla base delle nuove date.

A breve sarà disponibile sul sito AiCARR il nuovo calendario.

Gli otto corsi sulla progettazione di impianti Il Percorso Fondamenti vede in calendario, a partire dal 4 aprile, i sempre apprezzati corsi dedicati alla progettazione di impianti.

Proposti in diretta streaming, questi moduli sono consigliati a chi sceglie la professione di progettista nel settore HVAC, ma sono interessanti anche per figure professionali non specializzate nell’impiantistica per la climatizzazione che hanno necessità di conoscere le caratteristiche principali degli impianti.

Questi corsi offrono particolare attenzione agli aspetti pratici degli argomenti trattati e, come tutti i moduli della Scuola di Climatizzazione, sono frequentabili anche separatamente in base alle personali esigenze di formazione.

Verranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 4 e 5 aprile – Gli impianti di climatizzazione: tipologie e criteri di scelta progettuale 11 e 12 aprile – Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: fondamenti 21 e 22 aprile – Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: dimensionamento 2 e 3 maggio – Progettazione di impianti di riscaldamento ad acqua: fondamenti 5 e 6 maggio – Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: fondamenti 9 e 10 maggio – Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: dimensionamento 16 e 17 maggio – Unità di trattamento aria 24 e 25 maggio – Diffusione dell’aria in ambiente interno

Elezione del Presidente AiCARR, un momento fondamentale per la vita dell’Associazione Come già comunicato ai Soci, le votazioni per l’elezione del Presidente AiCARR per il triennio 202326 si tengono online dalle ore 9.00 del 14 febbraio alle ore 17.00 del 28 febbraio 2022.

Ricordiamo che soltanto i Soci e le Socie in regola con il versamento della quota associativa dell’anno solare in corso alla data di 15 giorni precedente a quella dell’apertura delle operazioni di voto (14

febbraio) possono esprimere la propria preferenza per l’elezione del Presidente AiCARR. Segnaliamo inoltre che sul sito dell’Associazione sono disponibili i profili e i programmi di attività dei due candidati e che per votare è necessario disporre del certificato elettorale elettronico ricevuto via mail.

AiCARR in audizione al Dipartimento per le Politiche europee della Presidenza del Consiglio dei Ministri Puntare sulle rinnovabili e l’efficienza energetica, promuovere l’elettrificazione dei consumi e sviluppare le tecnologie delle pompe di calore e dell’idrogeno. È questo il messaggio che AiCARR ha proposto in audizione al Dipartimento per le Politiche europee della Presidenza del Consiglio dei Ministri, per decarbonizzare l’Italia.

Il pacchetto Fit for 55, a cui lavora la Commissione europea, “rappresenta un passo importante verso la decarbonizzazione perché propone una riduzione del 55% delle emissioni inquinanti, rispetto al 1990, entro il 2030 e fissa la quota delle energie rinnovabili al 40%”, ha spiegato in audizione Livio de Santoli, ex presidente di AiCARR e pro rettore alla Sostenibilità dell’Università La Sapienza di Roma. Gli ambiziosi obiettivi, però, po-

tranno essere raggiunti se gli incentivi alle fonti fossili verranno eliminati al più presto. “Da evidenziare – ha proseguito de Santoli – l’attenzione al tema dell’efficienza energetica. La Commissione propone di aumentare gli obiettivi di risparmio

AiCARR informa

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energetico al 36%-39%, entro il 2030, a livello comunitario. Avremo finalmente una metodologia univoca del settore”.

L’armonizzazione delle politiche su questo fronte, però, illustra Filippo Busato, Presidente di AiCARR, non deve dimenticarsi delle peculiarità climatiche dell’Italia. “Ci troviamo in un Paese nel quale è estremamente difficile raggiungere delle importanti quote di energia rinnovabile sul fronte della climatizzazione estiva. La nostra peculiarità climatica determina un impatto del consumo energetico degli edifici, nei mesi più caldi, che è sostanzialmente diverso rispetto alla media europea”.

Differenze a parte, Busato poi sottolinea l’importanza dell’elettrificazione dei consumi stessi. “Un contributo importante può arrivare dalle pompe di calore, che elettrificano il riscaldamento. Queste potrebbero rivelarsi dei driver fondamentali per la decarbonizzazione”. Anche i nuovi vetto-

ri energetici possono fare la differenza. “È il caso dell’idrogeno che può alimentare le caldaie”, afferma il Presidente di AiCARR, sottolineando anche l’importanza della cogenerazione nell’ambito della climatizzazione degli edifici.

“Tenendo conto degli obiettivi di decarbonizzazione al 2050”, sostiene Luca Alberto Piterà, segretario generale di AiCARR, “è importante che i nuovi vincoli vengano poi definiti sulla base di analisi cost-optimal”.

“Proprio perché parliamo di un orizzonte temporale così lungo, “carbon neutrality” per il 2050, è importante comprendere, sin da ora, quale sarà il clima del futuro cui gli edifici dovranno rispondere. Attualmente, nel comparto edilizio, gli edifici vengono progettati sulla base di serie storiche climatiche, ma dovranno essere resilienti rispetto ai cambiamenti climatici degli anni a venire”.

Covid-19 e scuole, appello di AiCARR alle istituzioni

A maggio, principi di dimensionamento di sistemi VRV/VRF I sistemi ad espansione diretta VRV/VRF, grazie alla loro flessibilità e al loro basso impatto architettonico, sono particolarmente adatti sia nelle nuove costruzioni sia in caso di ristrutturazione di immobili esistenti. Questi sistemi sono inoltre molto interessanti nella loro nuova configurazione “mista”, in grado di produrre anche acqua calda ad alta temperatura, sia per usi sanitari sia per radiatori tradizionali, acqua calda per l’alimentazione di terminali a media-bassa temperatura, acqua refrigerata per la climatizzazione radiante estiva, il tutto in parallelo alla climatizzazione ad espansione diretta realizzata mediante terminali ad aria e UTA dedicata al trattamento dell’aria di rinnovo.

Il modulo dedicato ai principi di dimensionamento dei sistemi VRF/VRV si rivolge tanto ai progettisti più giovani, che potranno apprendere i fondamenti per il dimensionamento degli impianti VRV/VRF, quanto ai professionisti più esperti, che avranno la possibilità di approfondire temi quali le logiche di regolazione o le opportunità offerte dalla configurazione mista degli impianti ad espansione diretta.

Sono previsti CFP per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 16 e 17 maggio

Specializzazione, il modulo conclusivo del Percorso Sanità

“Investire nelle tecnologie di ricambio di aria nelle scuole, con l’installazione di impianti di ventilazione meccanica, può fare la differenza nel contrasto del virus SARS-CoV-2”. Lo ribadisce il Presidente di AiCARR Filippo Busato.

In queste settimane, le finestre delle aule restano costantemente aperte per limitare la circolazione del virus. “Un sacrificio, questo, che potrebbe essere evitato – spiega Busato – L’apertura delle finestre non garantisce la corretta diffusione dell’aria in ambiente e, in questa stagione, influisce negativamente sul comfort delle persone. Con la ventilazione meccanica, invece, l’apporto e l’efficace distribuzione di aria esterna migliorano la qualità e le condizioni igieniche dell’ambiente interno, con ricadute positive sulla salute di studenti e personale scolastico. Le scuole che hanno installato gli impianti nei mesi scorsi hanno notato una netta diminuzione delle infezioni. È ora che il Governo intervenga in modo veloce ed efficace”.

E a fare appello al Governo, proprio sull’adozione della tecnologia, anche l’Istituto Nazionale del-

le Malattie Infettive Lazzaro Spallanzani di Roma, dopo un incontro tra Francesco Vaia, direttore dell’Istituto, e Livio de Santoli, prorettore per la sostenibilità dell’Università Sapienza ed ex Presidente di AiCARR, in cui si è stata confermata ancora una volta l’efficacia della ventilazione meccanica. “Auspichiamo che il Governo predisponga un “Piano Marshall” triennale per la messa a norma e l’adeguamento degli edifici scolastici”, si legge in una nota diffusa dall’Istituto.

Nell’ottica di questa indispensabile sinergia fra esponenti del settore sanitario ed esperti in impiantistica, AiCARR è disponibile a mettere a disposizione del Comitato Tecnico Scientifico e delle istituzioni le proprie competenze tecniche per la redazione di Linee Guida per l’installazione di sistemi di ventilazione meccanica negli edifici scolastici.

“Ci auguriamo che i molteplici appelli e la nostra offerta di collaborazione non restino inascoltati. È una tecnologia imprescindibile, al di là dell’emergenza sanitaria attuale”, conclude Busato.

Dopo il modulo Fondamenti di gennaio e il corso Base di febbraio, il corso Il Percorso Specialistico “La progettazione di impianti meccanici in ambito ospedaliero” si conclude con il modulo Specializzazione, in programma in diretta streaming a partire dal 21 marzo.

Il modulo, della durata complessiva di 24 ore, offre una preparazione mirata e approfondita, affrontando i seguenti temi: Impianti per Reparti Speciali, Requisiti progettuali e costruttivi dei componenti degli impianti HVAC per applicazioni ospedaliere; Impianti VCCC per il blocco operatorio; Impianti per i laboratori e per i locali UFA preparazione farmaci antiblastici; Impianti diversi da HVAC: gas medicali, antincendio, idricosanitari; Prevenzione Incendi in ambito ospedaliero: riferimenti normativi e legislativi.

Come per gli altri moduli del Percorso, le lezioni sono affidate a docenti con un’approfondita competenza tecnico/progettuale in materia.

Verranno richiesti Crediti Formativi Professionali per ingegneri e periti industriali.

Il calendario 21-22-23-30-31 marzo e 1 aprile Tutte le informazioni relative ai corsi sono pubblicate sul sito www.aicarrformazione.org

ABBONATISU

Fascicolo

DOSSIER MONOGRAFICO

FOCUS TECNOLOGICO

#72

Strategie per lo sviluppo energetico

Idrogeno

#73

Design for people

Metodi numerici

#74

Pompe di calore

Sistemi ibridi

#75

Edifici e il futuro

Modelli climatici predittivi

#76

Qualità dell’aria

Tecnologie per la IAQ

#77

Reti di distribuzione Commissioning

IPMVP

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per avere la copia cartacea e la copia digitale in anteprima

Qualità ambientale Comfort

#69

#68

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO12 - SETTEMBRE 2021

NORMATIVA SUPERBONUS 110%, A CHE PUNTO SIAMO? SPECIALE IEQ QUALITÀ DELL’ARIA INTERNA: PRESCRIZIONI PER IL COMFORT COME ILLUMINARE GLI AMBIENTI INTERNI IL COMFORT ACUSTICO NEI LUOGHI DEDICATI ALL’ASCOLTO COMFORT TERMOIGROMETRICO, UNO STRUMENTO DI PROGETTO E VERIFICA CASE STUDY GRIGLIE AFONICHE PER UN RESIDENCE IN RIVA AL MARE

Organo Ufficiale AiCARR

ANNO12 - MAGGIOGIUGNO 2021

Organo Ufficiale AiCARR

Organo Ufficiale AiCARR

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

#70

Impiantistica terziario Integrazione rinnovabili

#71

ISSN:2038-2723

ISSN:2038-2723

ISSN:2038-2723

DL 183/2020 PROROGHE ANTINCENDIO PER STRUTTURE RICETTIVE CASE STUDY RESORT DAL RECUPERO DI UN EDIFICIO STORICO MODERNI IMPIANTI IDRONICI IN AMBITO ALBERGHIERO POMPE DI CALORE MULTIFUZIONE PER LA RIQUALIFICAZIONE DI UN COMPLESSO TURISTICO CHILLER RAFFREDDATI CON ACQUA DI MARE PER MITIGARE L’ISOLA DI CALORE

Retail VRF

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO12 - OTTOBRE 2021

NORMATIVA DIRETTIVA FER, APPROVATA LA PROPOSTA AiCARR RETAIL SISTEMI WATERLOOP PER LA REFRIGERAZIONE RIQUALIFICAZIONE IMPIANTISTICA DEL CENTRO COMMERCIALE VRF E REFRIGERANTI A BASSO GWP COVID-19 ALLESTIMENTO DI UNA UNITÀ DI TERAPIA INTENSIVA DI EMERGENZA SUPERBONUS 110% SISTEMI IBRIDI FACTORY MADE PER IL CONDOMINIO

ISSN:2038-2723

Organo Ufficiale AiCARR

Strutture ricettive Climatizzazione estiva

LA RIVISTA PER I PROFESSIONISTI DEGLI IMPIANTI HVAC&R

ANNO12 - DICEMBRE 2021

NORMATIVA EGE, PRONTA LA REVISIONE DELLA NORMA UNI CEI 11339 STRUMENTI L’INTELLIGENZA ARTIFICIALE AL SERVIZIO DELLA SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE CASE STUDY CLIMATIZZAZIONE E ACUSTICA PER L’AEROPORTO PROGETTAZIONE IMPIANTISTICA NEGLI AEROPORTI TECNOLOGIE PER DECARBONIZZARE GLI EDIFICI NON RESIDENZIALI RISPARMIO ENERGETICO RECUPERO TERMODINAMICO VS RECUPERO TRADIZIONALE

ORIGINAL ARTICLES

APPROXIMATE AND CFD ENERGY PERFORMANCE ANALYSES OF INDUSTRIAL HEATING BY WATER STRIP MODULES  PART 2 ANALISI APPROSSIMATA E CFD DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI SISTEMI DI RISCALDAMENTO INDUSTRIALE CON TERMOSTRISCE - PARTE 2 A THEORETICAL STUDY OF AIR CHANGE IN ITALIAN SCHOOLS: ENERGETIC ASPECTS, AIR QUALITY AND SARSCOV2 INFECTION RISK ASSESSMENT  PART 2 APPROCCIO TEORICO SUL RICAMBIO D’ARIA NELLE SCUOLE ITALIANE: ASPETTI ENERGETICI, QUALITÀ DELL’ARIA E VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI INFEZIONE DA SARS-COV-2 - PARTE 2

Tutti gli ARRETRATI li trovi su www.quine.it ORIGINAL ARTICLES

APPROXIMATE AND CFD ENERGY PERFORMANCE ANALYSES OF INDUSTRIAL HEATING BY WATER STRIP MODULES  PART 1 ANALISI APPROSSIMATA E CFD DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI SISTEMI DI RISCALDAMENTO INDUSTRIALE CON TERMOSTRISCE - PARTE 1

ORIGINAL ARTICLES

A THEORETICAL STUDY OF AIR CHANGE IN ITALIAN SCHOOLS: ENERGETIC ASPETCS, AIR QUALITY AND SARSCOV2 INFECTION RISK ASSESSMENT PART 1 APPROCCIO TEORICO SUL RICAMBIO D’ARIA NELLE SCUOLE ITALIANE: ASPETTI ENERGETICI, QUALITÀ DELL’ARIA E VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI INFEZIONE DA SARS-COV-2 (PARTE 1) VERSO GLI EDIFICI ZEROCARBON: SCENARI DI RETROFIT PER UN HOTEL IN ITALIA TOWARDS ZERO-CARBON BUILDINGS: RETROFIT SCENARIOS FOR A REFERENCE HOTEL IN ITALY

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SISTEMI PASSIVI PER LA RIDUZIONE DEL RISCHIO DI CONTAGIO AEREO IN EDIFICI CON VENTILAZIONE RIDOTTA PASSIVE SYSTEMS FOR REDUCING THE RISK OF AIRBORNE INFECTION IN BUILDINGS WITH REDUCED VENTILATION

IMPIANTISTICA TERZIARIO

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STRUTTURE RICETTIVE

CLIMATIZZAZIONE ESTIVA

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Feel the future Nuova ventola Z A bluefin in due diversi design, abbinata a motori sincroni con magneti permanenti.

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Design con ventola in acciaio verniciato

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28 giugno – 1 luglio 2022

The Royal League nella ventilazione, nei controlli e negli azionamenti

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