Cappello ENEA Presentazione ANCE 19-07-2013

ENEA: Italian National agency for new
technologies, Energy and sustainable
economic development.
Republic of Kenya
“Harambee”
“Let us all pull together”
“ … the preservation and protection of territory and landscape, the increase
in the income of households and businesses, the financial stability of the
region, governments and local authorities, are a general overriding interest
to be pursued in the conduct of regional energy policy … “
(by the Sicilian Regional Energy Plan, 2009)
“…. la salvaguardia e la tutela del territorio e del paesaggio, l’incremento
del reddito delle famiglie e delle imprese, l’equilibrio finanziario della
Regione, delle amministrazioni pubbliche e degli enti locali, costituiscono
prioritario interesse generale da perseguire nella conduzione della politica
energetica regionale”
(dal PEAR Sicilia 2009 – Premessa )
Energy and efficiency:
the territory that works and produces
Eng. Francesco Cappello
ENEA Sicilia
Via Catania, 2
90141 Palermo
+393204259144
[email protected]
Primary energy source in the twentieth century in absolute terms (Gtep)
Francesco Cappello
FABBISOGNI ENERGETICI Lordi
(Petrolio: 10.000 kcal/Kg - 41,8 MJ/Kg - 860 Kg/m3)
ITALIA
SICILIA
CONSUMO
Litri/s
6.400
500
POTENZA
MW
13.200
1.000
A PERSONA
Litri/g
10
10
PIENO ANNUALE
Mm3/anno
200
18
ITALIA
h
h
= 200 m
Sicilia
= 18 m
l = 1 km
Francesco Cappello
L’ENERGIA NUCLEARE
A Palermo il primo reattore
italiano “a criticità”
Francesco Cappello
AGN 201–COSTANZA
(Palermo 1960)
A Nuclear Reactor ENEA in the research centre “Casaccia” (Rome)
Francesco Cappello
A quando la
FUSIONE nucleare ?
Francesco Cappello
ENEA: Research and Services
Francesco Cappello
ENEA: Research and Services
Francesco Cappello
ENEA: Research and Services
Francesco Cappello
ENEA: Research and Services
Francesco Cappello
ENEA: Research and Services
Francesco Cappello
ENEA: SVILUPPO DI TECNOLOGIE PER IL FUTURO
Francesco Cappello
ENEA: SVILUPPO DI TECNOLOGIE PER IL FUTURO
Francesco Cappello
ENEA: SVILUPPO DI TECNOLOGIE PER IL FUTURO
Francesco Cappello
Aziende
artigiane Medie e Piccole
Industrie
Incubatori di
impresa (ARCA ..)
Società di
Costruzione e
Manodopera
specialistica
TEAM
SICILIA
ENEA – Università – CNR
e altri Centri di Ricerca
Francesco Cappello
Società di
consulenza e
progettazione
Centro ENEA Sicilia
Projects and Partnership in Sicily for energy and technological innovation
 SISTERS
CESTA
 CIVEC
ENERGREEN
 FC ELETTRA
CREEM
 NOVASAFE
Se il metodo produttivo non funziona si va alla ricerca di
percorsi di industrializzazione nuovi o ancora poco
battuti, mettendo a sistema:
•
RICERCA
•
INNOVAZIONE ARTIGIANALE/INDUSTRIALE
 TESB
•
FILIERE TECNOLOGICHE E PRODUTTIVE LOCALI
 IMS
•
FORMAZIONE
 TENACE
•
SOSTEGNO allo STARTUP
 AMar
•
INFORMAZIONE/AGGIORNAMENTO
 DISAM
 HiMECh
Il rapporto di collaborazione che ENEA, tramite il Centro ENEA Sicilia, intrattiene con le amministrazioni locali, col territorio e le
industrie siciliane, con i Dipartimenti Universitari di Palermo, Catania ed ENNA comincia a portare risultati concreti e ad apporti
scientifici ENEA apprezzabili ne sono un esempio i progetti:
Distretto tecnologico PON DISAM approvato dal MIUR - CESTA finanziato dal PO FESR Sicilia, il Progetto ENPI STS-MED-con CSP
ENEA e Società Elettrica Egiziana, la proposta di impianto CSP c/o UNIPA da 0,99 MW, la Proposta di Distretto per lo Smart
Building TESB e quella SISTERS Smart Grid (non andate a buon fine per inezie formali), l’impianto CSP proposto per Termini Imerese,
la Partecipazione a Solar ERA-NET, i progetti CREEM con Poste Italiane ed ENERGREEN.
Francesco Cappello
DISAM Distretto ad alta tecnologia dei sistemi avanzati di manifattura
PON FESR R&C 2007 / 2013
Asse 1 / I Azione - II Azione: Nuovi Distretti e/o nuove Aggregazioni Pubblico / Private
Finalità / Prodotti
Settore/comparto
produttivo
a) Realizzazione di un network siciliano di
laboratori ad alta specializzazione;
b) Realizzazione di una rete delle competenze;
c) Accesso a reti di eccellenza;
d) Generazione di spin-off e start-up innovative;
e) Sviluppo dell’innovazione nelle PMI e nelle
loro reti.
Manifatturiero
siciliano generale:
materiali, tecnologie
anche di lavorazione
e meccatronica
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sistemi per il personal/distributed
manufacturing;
Sistemi innovativi per la conversione
dell’energia solare;
Materiali innovativi per il sistema casa;
Innovazione nelle produzioni industriali
elettromeccaniche;
Sistemi semiautonomi per il telerilevamento
aereo e terrestre;
Materiali polimerici innovativi per
l’agroindustria e i prodotti di largo consumo;
Francesco Cappello
Azione svolta da ENEA
Nell'ambito
del
partenariato
scientifico ed industriale di DISAM,
ENEA si configura come Nodo di
Ricerca e Sviluppo, con offerta di
supporto scientifico e consulenza
tecnica delle diverse Unità ENEA,
con competenze nei settori di
innovazione
tecnologica,
energia ed efficienza energetica,
attraverso il Centro ENEA della
Sicilia.
Ricadute economiche per il
Paese
Trasferimento tecnologico
sostenuto da risorse private e
regionali/locali, con la previsione
di mobilitare nel primo triennio
circa 5 M€.
Attività di R&S che combinerà
risorse private/locali con
risorse del PON R&C per un
ammontare complessivo
previsto di 40 M€ nel
triennio, e che si concretizzerà
nella conduzione di linee di ricerca
e sviluppo nell’ambito di
applicazioni guida che
implementano i cluster tecnologici
individuati (Sistemi conversione
energia solare, materiali
polimerici, sistema casa,
elettromeccanica etc.)
Il Distretto DISAM vede la partecipazione di:
• 6 nodi di ricerca e sviluppo:
Università degli Studi di Palermo, presente con sei strutture;
Università degli Studi di Catania, presente con tre strutture;
Università degli Studi di Messina, presente con due strutture;
Università degli Studi Kore di Enna, presente con una struttura;
ENEA, presente con la propria sede regionale - Centro ENEA della Sicilia;
CNR, presente con tre strutture: ISSIA Palermo, ITAE Messina, ICTP Catania;
• 2 nodi di ricerca trasferimento tecnologico:
Consorzio ARCA
Parco Scientifico e Tecnologico della Sicilia s.c.p.a.
• un’Associazione imprenditoriale di rilievo nazionale:
Confindustria Sicilia
• un Operatore di venture capital:
Vertis SGR s.p.a.
(Il Parco Scientifico e Tecnologico Siciliano, Vertis SGR e Confindustria Sicilia
non sono tra I presentatori dello Studio di Fattibilità al MIUR ma hanno
sottoscritto l’impegno ad aderire alla costituzione del DISAM);
• un gruppo imprenditoriale di rilievo nazionale
Engineering Ingegneria Informatica s.p.a.
o 27 imprese del sistema produttivo regionale:
1. Agriplast s.r.l.; Amarù Giovanni s.r.l.; Arancia ICT s.r.l.; Ascot Italia s.r.l.;
Bizar Line s.r.l.; Consorzio GGG Tech; Decoating s.r.l.; Easy integrazione di
sistemi s.r.l.; Fratelli Molè s.r.l.; Helios Montaggi s.r.l.; Holson Impianti s.p.a.;
Idea s.r.l.; Joeplast s.p.a.; Kemeco s.r.l.; Meridionale Impianti s.p.a.; Mediterr
Shock Absorbers s.p.a.; Omer s.p.a.; P.M.F. s.r.l.; Saber Tecnology s.r.l.;
Santoro Marmi s.r.l.; Siplast s.p.a.; SDI Soluzioni d’impresa s.r.l.; Sofil s.r.l.;
Sormec s.r.l.; Sud Marmi s.r.l.; Tecnozinco s.r.l.; Xenia Progetti s.r.l.
Francesco Cappello
CESTA - Cyber Enterprise for Solar Thermodynamics Application
Finalità /
1)
2)
3)
REGIONE SICILIANA – ASSESSORATO ATTIVITA’ PRODUTTIVE
AGEVOLAZIONI IN FAVORE DELLA RICERCA, SVILUPPO ED INNOVAZIONE
POR FESR Sicilia 2007 / 2013 - Linea di intervento 4.1.1.1 - LEGGE REGIONALE 16.12.2008, N. 23, art. 5
Imprese significative/
Settore/comparto
Ricadute economiche per il
distretti industriali
Azione
svolta
da
ENEA
Prodotti
produttivo
Paese
interessati
FORNIRE un “package” integrato di
studi, progettazioni, e attività
specialistiche attinenti
all’industrializzazione e la messa a
punto dei processi produttivi per la
fabbricazione dei componenti, prove
di qualificazione componenti, nonché
la realizzazione e l’esercizio
sperimentale di impianti dimostrativi
su scala industriale (CSP), gestiti e
controllati in remoto attraverso gli
strumenti messi a disposizione dalla
“Cyber Enterprise” (CE);
SPERIMENTARE in un unico
spazio/ambiente virtuale tutte le
componenti coinvolte nell’iniziativa:
centri di ricerca, centri di
progettazione, centri
di fabbricazione, gli impianti solari di
produzione e, ovviamente, il
centro remotizzato di
gestione/controllo;
RICERCARE, PROGETTARE una
componentistica sempre più
“pseudo-intelligente” e integrata con
l’impianto stesso, attraverso la rete
(forte processo di innovazione
regionale per PMI del settore).
Francesco Cappello
(AVVIATO)
TECNOLOGIA DEL
SOLARE
TERMODINAMICO
(Concentrated Solar
Power - CSP):
Area Tematica del
Progetto: Energia e
Ambiente
Nell'ambito
del
Progetto
CESTA ENEA si configura
come ideatore e soggetto di
Ricerca
e
Sviluppo
industriale forniti anche
attraverso il Centro ENEA
della Sicilia a Palermo.
Costo Progetto € 5.937.000
Contributo
€ 3.927.100
Durata 30 Mesi
La realizzazione del progetto
CESTA si ritiene possa avere
effetti positivi di particolare
importanza rispetto ai
seguenti fattori:
qualità occupazionale;
produttività/competitività;
esportazione;
profilo
tecnico/scientifico/professio
nale;
proprietà intellettuale;
nuovi prodotti.
Le ricadute dei risultati attesi
dal progetto CESTA
riguarderanno i
seguenti settori, ritenuti di
potenziale eccellenza per la
Strategia regionale e per
l’Innovazione (SRI):
ICT;
Nuovi materiali e
Nanotecnologie;
Sistemi avanzati di
manifattura;
Chimica;
Energia e Ambiente
1) Easy Integrazione di Sistemi
s.r.l. (capofila)
2) Idea s.r.l. Palermo
3) Network e Communications
s.r.l.
4) Consorzio S.I.R.I.O.,
Engineering Ingegneria
Informatica S.p.A.
SINERGREEN - Smart INntelligent GREEN Energy
PON Smart Cities – regioni convergenza (progetto approvato il 28 Settembre 2012 (Decreto Direttoriale n.525/Ric)
SINERGREEN si configura come la convergenza di due proposte:
•
SINERGRID (Smart Intelligent Energy Community Grid)
•
SMART & Green Energy
L’integrazione dei due progetti non modifica in alcun modo l’autonomia funzionale e la consistenza degli
obbiettivi di ricerca e di sviluppo sperimentale dei due singoli progetti che restano distinti e distinguibili.
(Costo complessivo € 22.866.737,43)
ENEA, che Sviluppa la parte SINERGRID, si propone di:
1. realizzare un sistema di monitoraggio, supporto alle decisioni, gestione e
programmazione di:
•
produzione/consumo di energia sia convenzionale che da fonti rinnovabili;
•
distribuzione/consumo di altre risorse naturali quali acqua e gas sul territorio, in
condizioni normali e di crisi o emergenza;
2. Studiare meccanismi per garantire una maggiore efficienza e protezione delle
infrastrutture critiche nazionali (reti elettriche, idriche e del gas) che, pur essendo reti
interdipendenti, ad oggi sono gestite in maniera non sistematica ed aggregata;
Per raggiungere tali obiettivi, SINERGRID prevede un insieme composito di attività di ricerca e di sviluppo
sperimentale riguardanti l'interdipendenza tra le reti tecnologiche, i protocolli ed i sistemi di comunicazione
ad elevata efficienza, le reti di sensori, i modelli di reti interdipendenti e di gestione e integrazione di
informazioni eterogenee.
Francesco Cappello
SINERGREEN - Smart INntelligent GREEN Energy
PON Smart Cities – regioni convergenza (progetto approvato il 28 Settembre 2012 (Decreto Direttoriale n.525/Ric)
Soggetti proponenti SINERGREEN
SELEX ELSAG Spa (capofila)
AIR TREATMENT SYSTEM Srl
COFELY ITALIA Spa
SORMEC Srl UNIPERSONALE
COGIPOWER Srl
COMPUNET Srl
ENEA
CINFAI
Consorzio Interuniversitario
Nazionale per la Fisica delle
Atmosfere e delle Idrosfere
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ENNA “KORE”
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CATANIA
Per ENEA i costi (euro) ammessi sono :
- Ricerca Industriale
- Sviluppo Sperimentale
Totale …..
Stato del progetto
Incontro informale di presentazione del progetto al
personale di Palermo 20 novembre 2012
Kickoff meeting del progetto – 21 novembre 2012
Data inizio del progetto: 1 novembre 2013
Durata: 30 mesi
921.817,44,
139.671,95
1.061.489,39
Rendicontabili esclusivamente con personale delle Sedi ENEA di PALERMO e BARI.
Francesco Cappello
SISTERS Sistema Integrato di Solare Termodinamico ed Energie Rinnovabili in una Smart grid
PON Ricerca e Competitività 2007-2013 Regioni Convergenza – Asse I: Sostegno ai mutamenti strutturali
Settore/ambito: ENERGIA E RISPARMIO ENERGETICO – sviluppo di tecnologie,prodotti e processi per le energie
rinnovabili, l’efficienza energetica
Il progetto SISTERS (progetto da 22 M€, non approvato per motivi meramente formali!) prevedeva la
realizzazione, presso la Cittadella Universitaria di Palermo, di una centrale CSP dimostrativa, della
potenza nominale di 1 MW termico con:
•
•
•
•
ciclo trigenerativo di base con produzione di elettricità e di vapore utilizzabile per il
riscaldamento/raffrescamento di ambienti;
dissalazione di acqua salmastra;
produzione di combustibili mediante conversione termochimica di biomassa
(biocombustibili liquidi e gassosi) e da reforming catalitico del metano (idrogeno);
efficientamento energetico della sede e di altri edifici universitari.
Lo schema progettuale si sviluppava in un ulteriore livello di integrazione con l’implementazione di una
architettura “smart-grid” tesa a bilanciare le fonti di generazione di energia elettrica e termica e i nodi di
utilizzo, all’interno della Cittadella Universitaria.
La configurazione CSP in assetto trigenerativo, integrata con dissalazione e produzione di biocombustibili e
idrogeno, rappresenta una soluzione tecnologica destinata ad interessare numerose aree del pianeta, a
partire da quelle che si affacciano sul Mediterraneo.
Francesco Cappello
ENERGIA SOLARE
Francesco Cappello
Concentrated Solar Power (CSP): ENEA molten salt technology
ENEA CSP Test Loop
in the research centre “Casaccia” (Rome)
Francesco Cappello
grandi specchi parabolici lineari di oltre 5 metri concentrano la
radiazione solare su un tubo ricevitore dove scorrono sali fusi c
vengono riscaldati fino ad oltre 500 ° C.
Il calore viene accumulato in un serbatoio per produrre vapore
alimentare una turbina che produce energia elettrica 24 ore su
ENEA - Centro ricerche Casaccia - Roma
Francesco Cappello
ENEA - educarsi al
24
Impianto solare a concentrazione per
la produzione di energia elettrica
futuro
ENEA Thermodynamic Solar Project
ENEA – “Archimede” solar power plant at Priolo Gargallo
(near Syracuse - Sicily, inaugurated on July 14th, 2010)
Francesco Cappello
ENEA Thermodynamic Solar Project
The ENEA technology: molten salts at high temperature
ENEA – “Archimede” solar power plant
Francesco Cappello
IL SOLARE TERMODINAMICO
La tecnologia ENEA
ENEA CSP Test Loop
in the research centre “Casaccia” (Rome)
Francesco Cappello
Francesco Cappello
Francesco Cappello
ENEA Sicilia per il Solare termodinamico a concentrazione (CSP)
Solare termodinamico in configurazione poligenerativa, modulare, di piccola
taglia, ottenuto integrando l’impianto a concentrazione con sistemi utilizzanti
altre fonti rinnovabili come, ad esempio le biomasse, per produrre vapore e
biocombustibili e per assicurare, la produzione continua di energia elettrica.
Centrale UNIPA - impianto da 0,99 MW poligenerativo
Impianto in area Termini Imerese
(ad esempio nell’Impianto CSP Roma - Filiera TR.E.BIO.S (TRigenerazione con Energie
rinnovabili: Biomasse e Solare termodinamico), le biomasse verranno trattate con vapore di
processo, generato dallo stesso impianto, per separarne le componenti:
• lignina da usare anche gassificata nel riscaldatore ausiliario dei sali fusi, per sostenere la
produzione di energia elettrica anche quando il sole non c’è;
• componenti cellulosiche da avviare a un processo di fermentazione per la produzione di
etanolo, carburante utilizzabile nei motori a combustione interna, per una mobilità
pubblica “sostenibile”).
Francesco Cappello
ENPI STS-MED
impianto da 100 kW poligenerativo
Tecnologia ENEA Sali fusi
Possibile espansione a 250 kW con accesso al conto
energia.
In corso di verifica la realizzabilità in area UNIPA (Viale
delle scienze)
Francesco Cappello
ENEA
DESERTEC Project
<--- 2.000 Km --->
EU - Middle Eastern and North African (MENA) deserts
Francesco Cappello
Geothermal electricity
Considerable italian experience by ENEL S.p.a.
- 750 MWe at Larderello (Tuscan: Pisa-Florence) Francesco Cappello
The Tuscan geothermal lands in Nevada (20/05/2009)
Developed and refined entirely in Italy, in the Larderello area, located in the surroundings of Pisa, geothermal technology made in
Italy is "exported" all over the world. Were in fact recently opened two geothermal power plants in Nevada, Enel Green Power, mediumenthalpy, binary cycle with innovative technology, used for example for new energy resources in fields with low and medium temperature.
It is the largest binary cycle generation plants currently in service in the world, thanks to which it will be produced more than 400
million kilowatt hours per year, to meet the needs of about 40,000 U.S. households and avoid the emission of over 300 thousand
tons per year of carbon dioxide (CO2).
The start of production of the two plants quadruples the amount of electricity generated by Enel Green Power from geothermal sources in
the U.S., giving, thus making a significant contribution to the achievement of Nevada's goal of 20% of the production from renewable
sources by 2015.
The binary cycle technology is called so because it uses two fluids: the hot water is extracted from the ground and brought into contact with
a fluid stored in a closed circuit (in this case isobutane).
The fluid, rapidly heated under conditions of high pressure and temperature, drives the turbines to generate electricity. The water then
returns to the subsoil and the liquid that has been heated and remains in the closed circuit, with no greenhouse gas emissions or negative
impacts on the local resources.
The Enel Group company for the development and management of renewable energy sources in Tuscany has 31 geothermal power
plants with a total capacity of about 700 MW, capable of providing an annual production of five billion kilowatt-hours.
It has also reached an agreement with the region for sustainable development of this valuable resource, with the increase of the installed
capacity and strong investment in research (Google translator).
La geotermia toscana sbarca in Nevada (20/05/2009)
Approfondita ed affinata totalmente in Italia, nell'area di Larderello, che si trova nei dintorni di Pisa, la tecnologia geotermica made in Italy viene "esportata" in tutto il
mondo. Sono state infatti recentemente inaugurate in Nevada due centrali geotermiche di Enel Green Power a media entalpia, con tecnologia innovativa a ciclo binario,
utilizzata per esempio per i nuovi campi con risorse energetiche a bassa e media temperatura.
Si tratta dei maggiori impianti di generazione a ciclo binario attualmente in servizio nel mondo, grazie ai quali saranno prodotti più di 400 milioni di chilowattora all'anno, in
grado di soddisfare i consumi di circa 40.000 famiglie americane, evitando l'emissione in atmosfera di oltre 300 mila tonnellate all'anno di anidride carbonica (CO2).
L'entrata in produzione dei due impianti quadruplica il quantitativo di energia elettrica prodotta da Enel Green Power da fonte geotermica negli Usa, dando, inoltre, un
rilevante contributo al raggiungimento dell'obiettivo del Nevada di realizzare il 20% della produzione da fonti rinnovabili entro il 2015.
La tecnologia a ciclo binario si chiama cosi perché utilizza due fluidi: l'acqua calda viene estratta dal sottosuolo e messa a contatto con un fluido conservato in un circuito
chiuso (in questo caso isobutano).
Il fluido, rapidamente scaldato e portato in condizioni di altissime pressioni e temperature, attiva le turbine, producendo corrente elettrica. L'acqua torna poi nel sottosuolo e
il liquido che è stato scaldato rimane all'interno del suo circuito chiuso, senza emissioni di gas serra o impatti negativi sulle risorse del territorio.
La Società di Enel per lo sviluppo e gestione delle fonti rinnovabili in Toscana dispone di 31 impianti geotermici per una potenza complessiva di circa 700 MW, in grado di
assicurare una produzione annua di cinque miliardi di chilowattora.
È stato inoltre raggiunto un accordo con la Regione per lo sviluppo sostenibile di questa preziosa risorsa, con l'aumento della capacità installata e forti investimenti nella
ricerca.
Francesco Cappello
Geothermal direct heat
… Italian also
considerable
experience in district
heating and cooling!
Francesco Cappello
Francesco Cappello
L’EOLICO
Una singola macchina produce circa 2.000.000 di kWh/year)
“ESTRAE” circa 400 ton/anno di petrolio!
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
42
Francesco Cappello
ENEA – To train ourself to the future
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
EOLICO OFFSHORE (ENEA - Progetto NOSTRUM)
Situazione SICILIA
Ipotizzando una densità di potenza pari a 6 MW/kmq in Sicilia si avrebbe:
Scenario 2010
Sicilia
(potenza)
6 –7 m/s
810 MW
7 - 8 m/s
354 MW
2.244 MW
6 –7 m/s
2 TWh
21 TWh
7 - 8 m/s
0,88 TWh
5,6 TWh
e con un fattore di utilizzo di 2500 ore anno si
avrebbe:
Sicilia
(energia)
Scenario 2020
8.388 MW
21 TWh = 5,25 MTep = 65 % Fabbisogno Energetico attuale della Sicilia !
5,6 TWh = 1,4 Mtep = 17 % Fabbisogno Energetico attuale della Sicilia !
Anche applicando un fattore di abbattimento del 70-80 %, per tener conto di aspetti
naturalistico socio economici e delle perdite, i numeri sono di sicuro interesse !
Francesco Cappello
EOLICO OFFSHORE (ENEA - Progetto NOSTRUM)
Situazione SICILIA
Analisi dei vincoli antropici
Anche applicando un fattore di
abbattimento del 70-80 %, per tener
conto di aspetti naturalistici e socio
economici, resta il 20-30 % del
fabbisogno elettrico siciliano!
Francesco Cappello
PHOTOVOLTAIC TECHNOLOGY
number to remember
1 kWp, installato in Sicilia [insolazione media sul piano dei moduli pari a
1900 kWh/(m2 anno)], è in grado di produrre ogni anno circa 1.500 kWh
di energia elettrica utile effettiva.
1 kWp installato:
Francesco Cappello
Energia prodotta
=
1.500 kWh/y
Costo:
=
800-3.000 €
Ingombro:
=
8 - 15 m2
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION:
PRECAST SYSTEMS
Ecofys – Console: kit completo per installazione su coperture piane
realizzato interamente con materiali
plastici riciclabili
molto leggero (5 kg)
facile da installare
non necessita di manutenzione
lunga durata
economicità rispetto a sistemi analoghi
realizzati in calcestruzzo o materiali
metallici
Francesco Cappello
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION:
PRECAST SYSTEMS
frangisole a lamelle fotovoltaiche orientabili
MODULO MULTIFUNZIONALE AD ELEMENTI PREFABBRICATI
elemento sovrapposto alla facciata
controllo della luce diurna
controllo del calore nell’edificio
facile trasporto
installazione rapida
Francesco Cappello
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION:
PRECAST SYSTEMS
muro cortina ventilato e lamelle fotovoltaiche
risalita aria calda
filtro aria
MODULO MULTIFUNZIONALE AD ELEMENTI PREFABBRICATI
pannello isolante
elemento strutturale
produzione elettrica fotovoltaica
produzione di calore (aria calda)
controllo della luce diurna
controllo del calore nell’edificio
facile trasporto
installazione rapida e sicura
Prestazioni termiche/acustiche
K=1,6 W/m2K
dBA da 40 a 500 Hz
Francesco Cappello
sistema orientamento
lamelle
lamelle riflettenti
doppio vetro isolante
Da
NOTARE
Controllo
della luce
diurna
mediante le
lamelle
riflettenti
fino a 6 m
di distanza
dalla
finestra,
secondo le
proprietà
riflettenti
dell’intrado
sso della
copertura
vetro esterno
trasparente
intercapedine
ventilata
lamelle fotovoltaiche
ventilazione naturale
(effetto camino)
o forzata
filtro aria
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION:
PRECAST SYSTEMS
muro cortina ventilato e pannello esterno fotovoltaico
MODULO MULTIFUNZIONALE AD ELEMENTI PREFABBRICATI
elemento strutturale
produzione elettrica fotovoltaica
produzione di calore (aria calda)
controllo del calore nell’edificio
facile trasporto
installazione rapida e sicura
filtro aria
pannello isolante
intercapedine
ventilata
persiana alla
veneziana
doppio vetro
isolante
vetro esterno
normale o fotovoltaico
semitrasparente
Prestazioni termiche/acustiche variabili
secondo la scelta del modulo fotovoltaico (FV opaco; FV semitrasparente;
misto FV opaco/vetro normale)
ventilazione naturale
(effetto camino)
o forzata
vetro esterno
fotovoltaico opaco
filtro aria
ingresso aria
Francesco Cappello
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION:
MOUNTING SYSTEMS
PV Systems – Over Tile: sistema di rivestimento per coperture inclinate
Composto da otto elementi:
1. profilo cavo componente verticale; 2. profilo cavo
componente orizzontale; 3. ganci di sostegno PVS in acciaio
galvanizzato; 4. ganci di sostegno del modulo in acciaio
inossidabile; 5. staffe di supporto con tegola speciale; 6.
fermi del modulo; 7. fermi; 8. bordi sistema in PVC.
www.pvsystems.com
Francesco Cappello
COMPONENTS AND SYSTEMS FOR CONSTRUCTION: SPECIAL COMPONENTS
INNO SOLAR – PV-Different: tegola fotovoltaica per integrazione in tetti
il componente è costituito da un supporto plastico sul quale sono applicati moduli fotovoltaici
flessibili in silicio amorfo, prodotti dalla Unisolar con la tecnologia delle celle a tripla giunzione.
ogni elemento è composto da 9 tegole
affiancate, per un’area di circa 1m2.
la potenza generata da ognuno dei
moduli è di circa 64 Wp
Francesco Cappello
www.ovonic.com/unitedsolar/unisolar.html
Francesco Cappello
ENEA RESEARCH
Francesco Cappello
ENEA RESEARCH
Simulazione dell’integrazione dei moduli triangolari nella cupola realizzata
sulla base di una fotografia storica del Padiglione del vetro di Bruno Taut
per l’esposizione del Werkbund (Colonia, 1914).
Proposte di progetto relative al restauro della
Chiesa di Santa Gertrude in Colonia (1960-66),
con moduli colorati triangolari.
Francesco Cappello
IBRIDAZIONI: PANNELLO IN VETRO FUSO FOTOVOLTAICA
Hellmuth Costard, l’ideatore dei moduli, ha lavorato insieme ad artigiani esperti nella lavorazione del vetro fuso.
Le celle sono state inserite in lastre di vetro fuso colorato disegnato secondo motivi geometrici.
Nel processo di lavorazione i campi corrispondenti alle celle sono stati lasciati in vetro trasparente. La lastra posteriore del
modulo è costituita da uno specchio che riflette la luce attraverso i vetri colorati, che così appaiono brillanti.
Francesco Cappello
IBRIDAZIONI: PANNELLO VETRATO FOTOVOLTAICO DECORATO
Jürgen Claus ha lavorato insieme alla ditta vetraia “Oidtmann” in Linnich.
L’idea era integrare arte del vetro, pittura sul vetro e moduli fotovoltaici.
Ne sono stati prodotti due esemplari, ciascuno con 18 celle monocristalline di colore blu scuro.
Francesco Cappello
Research in the Sicilian school
Organic Photovoltaic cells - Celle solari organiche (es. succo di mirtillo)
School: Istituto Tecnico Industriale di Mazara del Vallo (Trapani)
Francesco Cappello
URBAN DESIGN
Francesco Cappello
URBAN DESIGN
Francesco Cappello
URBAN DESIGN
Francesco Cappello
Francesco Cappello
URBAN DESIGN
Francesco Cappello
URBAN DESIGN
Francesco Cappello
DISTRIBUTED GENERATION AND PROBLEMS OF GRID
MANAGEMENT AND STABILITY
Objective: GRID STABILIZATION
Francesco Cappello
FUEL CELLS – Cella a combustibile
The controlled reaction of Hydrogen and Oxygen
ELECTRICITY 
OXYGEN

HEAT 
HYDROGEN

Francesco Cappello
WATER 
HYDROGEN VECTOR: The FUEL CELL
Francesco Cappello
NATIONAL PROGRAMS FOR HYDROGEN AND FUELL CELL
Francesco Cappello
NATIONAL PROGRAMS FOR HYDROGEN AND FUELL CELL
Francesco Cappello
Other italian activities and related technologies
Francesco Cappello
HYDROGEN AND FUELL CELL: ENEA RESEARCH ACTIVITIES
HYDROGEN PRODUCTION
HYDROGEN STORAGE
FUEL CELLS
Francesco Cappello
HYDROGEN PRODUCTION: ENEA RESEARCH
Francesco Cappello
HYDROGEN STORAGE: ENEA RESEARCH
Boro idruro di sodio - Sodium borohydride
Francesco Cappello
FUEL CELLS: ENEA RESEARCH
Francesco Cappello
HYDROGEN UTILIZATION: ENEA RESEARCH
Francesco Cappello
Francesco Cappello
ENEA’s technological platform for the biomass
gasification
Francesco Cappello
Francesco Cappello
Francesco Cappello
ENEA and Egypt together for the
second-generation biofuels
Francesco Cappello
Energia da biomassa:
“il territorio che guadagna” "the territory that earns"
Electricity from Biomass combustion:
Organic Rankin Cycle (ORC)
For Small power plants (350-2.000 kWe - Tmax 250-300 °C) :
6
3
5
from
Biomass
9-10
1
4
Francesco Cappello
2
Organic Rankin
loop
7-8
Water
Electricity from
Biomass combustion:
Organic Rankin Cycle (ORC)
Francesco Cappello
Biomass energy:
"the territory that earns"
Electricity from
Biomass combustion:
Organic Rankin Cycle (ORC)
Francesco Cappello
Biomass energy:
"the territory that earns"
Electricity from
Biomass combustion:
Organic Rankin Cycle (ORC)
Francesco Cappello
Biomass energy:
"the territory that earns"
Electricity from
Biomass combustion:
Organic Rankin Cycle (ORC)
Francesco Cappello
Biomass energy:
"the territory that earns"
Combined Heat and Power
(CHP)
Francesco Cappello
Combined Heating/Cooling
and Power
Cooling, Heating and Power
(CHP ?)
Francesco Cappello
ZERO-EMISSION CONSTRUCTIONS
La logica: efficienza + impianti elettrici + ff.rr. (fotovoltaico, eolico ...)
Francesco Cappello
La logica: Efficienza + Impianti elettrici + ff.rr. e fotovoltaico
Nuovo Edificio residenziale a emissioni zero
Francesco Prog.
Cappello
Arch.
M. Butera & Co Agrigento Palermo
Inverno
La logica: Efficienza + Impianti elettrici + ff.rr. e fotovoltaico
Nuovo Edificio residenziale a emissioni zero
Francesco Prog.
Cappello
Arch.
M. Butera & Co Agrigento Palermo
Estate
La logica: Efficienza + Impianti elettrici + ff.rr. e fotovoltaico
Nuovo Edificio residenziale a emissioni zero
Prog. Arch. M. Butera & Co Agrigento Palermo
Francesco Cappello
sistema
acqua
Efficienza + Impianti
elettrici + solare
termico e fotovoltaico
EDIFICIO
(PALERMO: 100
m2
EPi 75% di EPiL = 24,4
EPi involucro = 19,3
IN CLASSE
B
751 GG e S/V = 0,55 => EPiL = 32,5 kWh/m2/a)
kWh/m2/a
hglob impianto termico = 75 + 3 Log 25 = 80 %
kWh/m2/a =
= EPestivo involucro = 19,3 kWh/m2/a
Riducendo i consumi
+ Raffrescamento
Per integrazione
2.700 => 2.000 kWh/a
38,6 x 100 = 3.900 kWh/a
1.100 kWh/a
5.000 kWh/a
2.000 + 1.700
h x COP = 3
3.700 kWh/a
1.700 kWh/a
1.450 kWh/kWp/a
2,6 kWp
Francesco Cappello
10 m2/kWp
26 m2
¼ della superficie
dell’appartamento
Terraced House
(106 m2 - Palermo - solo climatizzazione invernale e ACS)
PDC COP = 3 e Boiler metano con 1.54 m2 ST + 7.12 m2 PV
Classe A+
Francesco Cappello
EFFICIENZA DELLE POMPE DI CALORE
COP
Coefficient Of Performance (Fattore di prestazione)
dato dal rapporto tra l’Energia resa e l’Energia fornita alla
macchina (sotto forma di energia elettrica o di combustibile)
Energia ottenuta
COP 
Energia consumata dalla macchina
Francesco Cappello
EFFICIENZA DELLE POMPE DI CALORE
COP
Coefficient Of Performance (Fattore di prestazione)
Esempio:
Energia elettrica consumata dalla pompa di calore: 1 kWh
Energia resa dal Fan-coil: 4 kWh termici
4
COP   4
1
N.B.
3 kWh termici sono stati presi gratuitamente dall’ambiente.
Francesco Cappello
IL VANTAGGIO DELLA POMPA DI CALORE
Del consumo, in Centrale elettrica, di 1 kWh di combustibile, arrivano alla PdC circa 0,46 kWh
che la PdC utilizza “moltiplicandoli per il COP” e fornendo alla casa 0,46 * COP !
Al consumo casalingo di 1 kWh di energia elettrica, nelle centrali elettriche corrisponde circa 1 kWh / 0,46* = 2,17
energia termica fornita dal combustibile.
kWh di
Efficienza della STUFA ELETTRICA
Se per riscaldare casa utilizzo una stufa elettrica per 1 kWh elettrico consumato otterrò 1 kWh
termico. La convenienza % complessiva del sistema sarà:
hA = Eresa / Econsumata * 100 = 1 / 2,17 * 100 = 46 %
(ovviamente!)
Efficienza della CALDAIA A GAS
Per un buon impianto di riscaldamento dotato di caldaia a gas a condensazione
hB = 86 %
Efficienza della POMPA DI CALORE
Nel caso di Pompa di Calore con COP = 4 (… medio stagionale dell’impianto) per 1 kWh elettrico
consumato otterrò, in casa, 4 kWh termici. La convenienza % complessiva sarà:
hC = Eresa/Econsum * 100 = 4 / 2,17 * 100 = 184 % **
h el = 0,46 = Rendimento medio di produzione e trasporto dell’energia elettrica in Italia nel 2012 (delibera AEEG 3/2008),
cioè 1 kWhelettrico consumato (in Media Tensione) richiede 1.870 kcal in centrale, ossia 187 grammi di petrolio (PCI = 10.000 kcal/kg)
in generale, quindi, dato il COP, l’efficienza complessiva del sistema risulta
Francesco Cappello
hC
=
COP x hel
Francesco Cappello
Sostituzione di
Sgravi fiscali IRPEF/IRES 55%: gli
interventi ammessi
impianti di climatizzazione invernale con impianti
provvisti di
Pompe di calore ad alta efficienza e con impianti geotermici a bassa entalpia;
Francesco Cappello
Indice minimo di Prestazione delle Pompe di calore
Francesco Cappello
COP = ----------------------------------Energia elettrica spesa
Efficienza con la
minigeotermia:
“il territorio che lavora”
Francesco Cappello
Efficienza con la
minigeotermia:
“il territorio che lavora”
Francesco Cappello
Efficienza con la
minigeotermia:
“il territorio che lavora”
Francesco Cappello
Francesco Cappello
SCHEMA DI PRIMO DIMENSIONAMENTO DI
UN CAMPO GEOTERMICO VERTICALE
DATI
Potenza utile richiesta: 200 kW
Terreno: ARENARIA
COP PdC W/W utilizzata: 4,2
Profondità Pozzi: 120 m
Distanza minima assi pozzi: 8 m
STIMA DIMENSIONI DEL CAMPO
Potenza elettrica richiesta: 200/4,2 = 48 kWe
Potenza da campo geotermico: 200 – 48 = 152 kWt
Lunghezza di scambio: 152.000 / 60 = 2500 m
Numero pozzi: 21 pozzi
Numero di sottocampi 3
Stima superficie del campo: 60 x 25 = 1500 m2
Nel caso in cui sia data, invece, la superficie di
terreno disponibile e, quindi, il numero massimo di
pozzi, si procederà deducendo la profondità di
questi come rapporto fra la lunghezza di scambio
ed il numero di pozzi realizzabili.
Francesco Cappello
Minigeotermia:
Schema di dimensionamento
Francesco Cappello
PANORMUS
Papireto e Kemonia: i torrenti dimenticati
Pompe di calore ad alta efficienza e con
impianti geotermici a bassa entalpia;
Francesco Cappello
PANORMUS
Papireto, torrente dimenticato
Pompe di calore ad alta efficienza e con impianti
geotermici a bassa entalpia;
Francesco Cappello
PANORMUS
Kemonia, torrente dimenticato
Pompe di calore ad alta efficienza e con impianti
geotermici a bassa entalpia;
Francesco Cappello
SOLAR COOLING
Compression refrigeration
Absorption refrigerator
The absorption chillers do not use electric compressors to cycle refrigerator but
pumps or circulators.
Consequence:
A group of 500 kW compressors refrigerators, on average, absorbs a power
supply of 170/180 kW while an absorption chiller (500 kW refrigerators) absorbs
only 4.5 kW of electrical power (but it needs about 900 kW of heat!).
Francesco Cappello
Il primo FRIGORIFERO è stato ad ASSORBIMENTO !
Ideato alla fine del 1700 e studiato da Michael Faraday, fu sviluppato da Ferdinand Carrè che nel
1859 realizzò una macchina ad assorbimento per la fabbricazione del ghiaccio.
Francesco Cappello
MISCELE USATE NELLE MACCHINE AD ASSORBIMENTO
(H2O + NH3)
ACQUA E AMMONIACA
(Fluido refrigerante l’Ammoniaca)
(H2O + LiBr)
ACQUA E BROMURO DI LITIO
(fluido refrigerante l’Acqua)
Solo per temperature maggiori di 0 °C
Francesco Cappello
Solar cooling plant in Palermo University
(in collaboration with ENEA)
Francesco Cappello
Solar cooling: FREDDO DAL SOLE
CENTRO DIREZIONALE EX ISI-PERGINE TRENTO (Italy)
COLLETTORI PIANI ALTA TEMPERATURA
REFRIGERATORE AD ASSORBIMENTO
Francesco Cappello
CICLO REFRIGERANTE AD ASSORBIMENTO
Acqua-Bromuro di litio produttore YAZAKI (Maya)
Francesco Cappello
ENEA - Transfer of knowledge
Francesco Cappello
ENEA - Transfer of knowledge and support to the Public Administration:
the Sicilian regional network of Energy Offices
Francesco Cappello
SUSTAIN
SUstainable future STudents African Italian Network
Un progetto di cooperazione delle scuole italiane
per elettrificare scuole e villaggi rurali africani con energia solare
Quasi due miliardi di persone, che vivono in milioni di villaggi rurali sparsi per il mondo, sono
ancora oggi prive di energia elettrica.
SUSTAIN è una campagna che promuove in tutte le scuole italiane progetti di cooperazione
finalizzati a diffondere piccoli sistemi fotovoltaici per autoprodurre energia elettrica
in scuole e villaggi rurali, in modo sostenibile ed economico.
In Italia ci sono più di 11.000 scuole, con una media di 500 studenti ciascuna.
E’ sufficiente che uno studente destini l’equivalente di 1 € al mese per
assicurare energia elettrica solare ad piccola scuola di un villaggio africano.
ENEA – To train ourself to the future
Francesco Cappello
Sustainable development or
Balance (symbiosis) with sustainable planet
La riflessione parte dalla semantica: sviluppo <> sostenibile, una evidente contraddizione …
Lo sviluppo definisce una crescita continua e, quindi, prima o poi, il consumo di maggiori risorse …
Un sistema basato sulla crescita infinita bisogna pertanto di risorse infinite. Ecco che scompare la sostenibilità! …
Il cosiddetto sviluppo sostenibile è un tentativo per mantenere in vita un suicida sistema economico, il sistema
del PIL, il sistema che, dimenticata la centralità dell’Uomo, ha portato alla crisi attuale … Non è totalmente da
escludere la crescita sostenibile, se fosse solo un passaggio per arrivare alla simbiosi col pianeta …
Questi concetti sono ormai condivisi da molti e alcuni Amministratori illuminati cominciano a dar loro
concretezza, dimostrandone la praticabilità. Se fossi un amministratore considererei queste questioni
prioritarie!
( …… liberamente tratti da Internet)
Francesco Cappello
“… Il pensiero scientifico è ancora molto giovane e purtroppo non è potuto
venire a capo di moltissimi dei sommi problemi.
Una concezione del mondo eretta sulla scienza ha, tranne una maggiore
comprensione del mondo esterno reale, tratti che ai più possono sembrare
negativi come quello di accettare solo la verità dimostrata e rifiutare le
illusioni.
Chi fra di noi mortali è insoddisfatto di questa situazione, chi pretende
qualcosa di più, per trovare una momentanea consolazione, cerchi questo
qualcosa dove potrà trovarlo. Noi non ce ne avremo a male: non possiamo
aiutarlo, ma nemmeno, per riguardo al lui, pensare diversamente.”
Sigmund Freud - Medico 1856-1939
Ing. Francesco Cappello
ENEA Sicilia
Via Catania, 2
90141 Palermo
+393204259144
[email protected]
Francesco Cappello