In questo seminario, a seguito delle ricerche portate avanti presso il CRS4 in Sardegna, si racconta del ruolo fondamentale che ha il Solare Termodinamico a Concentrazione, per una transizione dalle fonti fossili a quelle rinnovabili per la produzione di energia elettrica in Sardegna.

1. Il solare termodinamico in
Sardegna:
una prospettiva concreta per
l'approvvigionamento energetico
Dott. Manuel Floris
manuelfloris@yahoo.it
Sesto salone orientamento Oristano
11 dicembre 2013

2. Il Problema Energia

4. Introduzione
I consumi energetici
oggi e la riduzione
della CO2
Quanta energia
proviene dal Sole?
Le riserve di Energia
Da Archimede a oggi:
Il solare
termodinamico a
concentrazione
L'utilizzo delle energie

5. I consumi energetici oggi in Italia
La domanda di energia varia nell'arco delle
24 ore

6. I consumi energetici oggi in Italia
Le principali fonti di energia in Italia
sono i combustibili fossili (carbone,
metano, petrolio)

7. I consumi energetici oggi in Italia

8. L'emissione della CO2 e l'effetto serra
L'utilizzo delle fonti
fossili incrementa la
CO2 in atmosfera e la
comunità scientifica
mondiale ritiene che
questa sia la causa del
progressivo aumento
dell'effetto serra, con il
conseguente aumento
Dobbiamo ridurre le emissioni di CO2 del
della temperatura
pianeta
cambiando le nostri fonti energetiche
cambiando le nostri fonti energetiche

9. Quanta energia proviene dal Sole?
In ogni secondo arriva dal
Sole un flusso di energia per
unità di tempo e superficie pari
a:
1,4 KW/m2

10. Quanta energia proviene dal Sole?
Circa il 50% dell'energia viene assorbita o
riflessa dall'atmosfera

11. Quanta energia proviene dal Sole?
Energia Solare
disponibile in ogni
secondo:
89.000 TW
Energia consumata in
ogni secondo
dall'umanità (2004):
15 TW
Energia Solare disponibile(87% dasecondo è
in ogni fonti fossili)
circa
6000

12. Quanta energia proviene dal Sole?
L'energia Solare
causa i moti
atmosferici, e
indirettamente
attraverso i venti
sono disponibili in
ogni secondo:
Energia del vento disponibile in ogni 870 TW è
secondo
circa
60

13. Riserve di energia
Le riserve mondiali di Energia da fonti non
rinnovabili sono pari a l'Energia Solare che arriva
1GToe=11630TWh
al suolo in 4 mesi!

14. Riserve di energia
L'Energia Solare è la fonte di energia più
abbondante sulla Terra, dobbiamo trovare un
modo efficiente di sfruttarla!

15. Solare fotovoltaico
Il Sole emette fotoni con
un'energia e=hv. Quando
arrivano
sui
pannelli
fotovoltaici,
vengono
catturati e convertiti in
energia elettrica.
Il
pannello
solare
fotovoltaico
produce
corrente
elettrica
solo
quando c'è il Sole, senza
luce
non
si
produce
corrente elettrica

16. L'analisi dei dati acquisiti

17. Archimede e la concentrazione della Radiazione Solare
212 A.C. , la flotta
romana assedia
Siracusa e i Greci per
difendersi utilizzano un
arma ideata da
Archimede: gli specchi
ustori.
Sono specchi parabolici
che concentrano la
radiazione solare.

18. La concentrazione della Radiazione Solare
La radiazione solare
attraversando
l'atmosfera viene in
parte riflessa e diffusa.
La radiazione che arriva
direttamente dal Sole viene
chiamata Radiazione
Solare Diretta ed è
possibile concentrarla
attraverso specchi o lenti.

19. Il solare termodinamico a concentrazione (CSP)
Collettori parabolici lineari
(Parabolic Trough)
Sistemi a ricevitore centrale (torre)
Collettori lineari di Fresnel (CLFR)
Collettori parabolici circolari
(Dish stirling)

20. Il solare termodinamico a concentrazione (CSP)
Efficienza del siste
14-16%

22. Il solare termodinamico a concentrazione (CSP)

23. Il solare termodinamico a concentrazione (CSP)

24. Vantaggi:
● Stoccaggio dell'energia (3-16
ore in assenza di Sole)
● Adatto per produzione di
elevate potenze
● Materiali utilizzati facilmente
reperibili
● Durata degli impianti 20-30
anni
● Bassi costi di smaltimento
dell'impianto
● Tecnologia e ricerca “Made in
Italy”
Svantaggi:
Svantaggi
Tecnologia
economicamente
conveniente per valori di
insolazione diretta maggiori
di
1700 kWh/m2 per anno

25. Il solare termodinamico a concentrazione:dove?
Da uno studio preliminare
dell'ENEL effettuato negli
anni '90, Sardegna e Sicilia
hanno
le
caratteristiche
giuste per ospitare impianti a
Solare Termodinamico a
Concentrazione
*

26. La radiazione solare a terra
Le grandezze osservabili
●
●
●
Radiazione solare Diretta DNI: è la
densità di flusso della radiazione solare
per unità di superficie ricevuta su un piano
perpendicolare alla direzione del Sole
Radiazione solare Diffusa Orizzontale
DHI: è la densità di flusso della frazione
della radiazione solare che urta contro le
molecole e le polveri, venendo riflessa in
tutte le direzioni
Radiazione solare Globale Orizzontale
GHI: è la densità di flusso della radiazione
solare per unità di superficie ricevuta su
un piano orizzontale e rappresenta la
somma della DNI con la radiazione solare
diffusa.
GHI =DNI⋅cos z DHI

27. Il solare termodinamico a concentrazione:dove?
Le recenti campagne di
misura effettuate dal CRS4
per conto di Sorgenia ed
Ottana Energia, e gli studi
finanziati
dalla
R.A.S.*,
hanno migliorato le stime
sulla
radiazione
solare
diretta in tutta la Sardegna
La Sardegna può ospitare
impianti CSP!!
*

28. Il solare termodinamico a concentrazione:i costi
Dati del 2009

29. Il solare termodinamico a concentrazione:i costi

30. La ricerca scientifica e tecnologica
permetteranno un dimezzamento dei costi
dell'energia elettrica prodotta dagli impianti
CSP entro il 2020

31. Superfici occupate per la produzione di energia
elettrica con impianti solari termodinamici a
concentrazione

32. I consumi energetici in Sardegna oggi
La chiusura di Alcoa ha portato ad un
calo del 22% dei consumi energetici

33. Produzione energetica in Sardegna: potenza installata

34. Sintesi dei principali progetti di impianti CSP presentati in Sardegna
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Z.I. Macchiareddu - CA (Sorgenia):
55 MWe, Parabolico lineare con olio diatermico (Campo solare) e Sali fusi (Accumulo)
Giudizio negativo su compatibilità ambientale (D.G.R. 52/41 23dic2011)
Z.I. Ottana – NU (Enas - sperimentale):
600 kWe, Fresnel con olio diatermico (Campo solare e Accumulo)
Giudizio positivo su compatibilità ambientale (D.G.R. 20/33 15mag2012)
Cossoine Giave - SS (EnergoGreen Renewables):
30 MWe, Parabolico lineare con Sali fusi (Campo solare e Accumulo)
Presentata istanza di assoggettabilità a VIA, sottoposto a VIA (D.G.R. 48/37 11dic2012)
Villasor - CA (EnergoGreen Renewables):
50 MWe, Parabolico lineare con Sali fusi (Campo solare e Accumulo)
Presentata istanza di assoggettabilità a VIA, sottoposto a VIA (D.G.R. 5/25 29gen2013)
Gonosfandiga Guspini - VS (Energo Green Renewables):
50 MWe, Parabolico lineare con Sali fusi (Campo solare e Accumulo)
Presentata istanza di assoggettabilità a VIA, non disponibile parere Servizio S.A.V.I.
Bonorva – SS (EnergoGreen Renewables - Sunwise Capital):
50 MWe, Parabolico lineare con Sali fusi (Campo solare e Accumulo)
Presentata istanza di assoggettabilità a VIA (non disponibili pubblicamente info ufficiali)
Vallermosa - CA (Sardinia Green Island):
20 MWe, Torre Solare con Sali fusi (Ricevitore e Accumulo)
Presentata istanza di AU (non disponibili pubblicamente info ufficiali)
Nota: elenco elaborato sulla base di informazioni pubblicamente disponibili

35. I principali progetti di impianti CSP presentati in Sardegna
Villasor - CA (EnergoGreen Renewables) [Fonte:www.sardegnaambiente.it ]







Potenza elettrica: 50 MWe
Stima produzione energia elettrica: ≈ 195.000 MWh/a
Area occupata dall’impianto: ≈ 237 ettari
Campo Solare: Collettori parabolici lineari
(≈ 749.000 m2 di sup. riflettente)
Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi
Accumulo: Miscela Sali Fusi (≈ 10 ore)
Riscaldamento ausiliario: Biomasse
Presentata istanza di assoggettabilità a
VIA, sottoposto a VIA (D.G.R. 5/25
29gen2013)
(Simulazione vista impianto – Fonte: www.energogreen.com)

36. I principali progetti di impianti CSP presentati in Sardegna
Vallermosa - CA (Sardinia Green Island) [Fonte: www.sardiniapost.it ]







Potenza elettrica: 20 MWe ?
Stima produzione energia elettrica: ≈ 100.000 MWh/a
Area occupata dall’impianto: ≈ 137 ettari
Campo Solare: eliostati con torre solare (≈ 200 m)
Fluido termovettore: Miscela Sali Fusi ?
Accumulo: Miscela Sali Fusi ?
Riscaldamento ausiliario: biomassa ?
(Foto aerea impianto di riferimento Torresol - Gemasolar Fonte: Torresol )
Non sono disponibili
pubblicamente informazioni
ufficiali sul progetto.
Impianto di riferimento:
Gemasolar
(20 MWe – 15 h accumulo)

38. La transizione alle energie rinnovabili in Sardegna
La superficie occupata dagli impianti CSP,
necessaria per coprire il fabbisogno
elettrico della Sardegna, sarebbe pari un
quadrato di lato 12,25Km x 12,25Km
Gli impianti CSP occupano meno superficie

39. La transizione alle energie rinnovabili in Sardegna

40. La transizione alle energie rinnovabili in Sardegna
Includendo i consumi energetici dovuti al Metano e ai prodotti
petroliferi per l'autotrasporto, la Sardegna si candida per
raggiungere l'autosufficienza

41. La transizione alle energie rinnovabili in Sardegna
La superficie occupata dagli impianti CSP,
necessaria per coprire il fabbisogno
energetico totale della Sardegna, sarebbe
pari un quadrato di lato 23,5Km x 23,5Km.
23,5Km
Considerando la variabilità della domanda
energetica, questa risorsa andrà combinata
con le altri fonti rinnovabili.
La Sardegna possiede circa 40 bacini idrici,
l'utilizzo di alcuni di essi per accumulare
energia compenserebbe la variabilità delle

42. Conclusioni
➔
➔
Il Solare Termodinamico a Concentrazione rappresenta una grande opportunità
per la Sardegna
Grazie alla disponibilità del capitale umano e conoscitivo e della risorsa sole, la
Sardegna è nelle condizioni di trasformare le opportunità in realtà. Si è cioè nelle
condizioni di:
✔
✔
✔
Attrarre nuove imprese nel settore del CSP
Generare nuova e stabile occupazione nei settori della componentistica, della
progettazione, della gestione e manutenzione di impianti e nel settore delle
ricerca e sviluppo
Dare un contributo determinante al raggiungimento degli obiettivi
dell’indipendenza energetica e del 20 - 20 - 20 della EU
 Ad oggi sono stati presentate richieste per 6 impianti CSP in Sardegna, per un


totale di investimenti pari a 1,8 mld di euro, con l'assunzione per 30 anni di 350
euro
persone
La Regione Sardegna nel 2012 ha bocciato l'impianto di Sorgenia ed è in corso un
ricorso da parte della società
Gli altri 5 impianti sono stati rinviati a Valutazione di Impatto Ambientale, le società
intendono ricorrere al TAR per violazione della legge sulle energie rinnovabili

43. “La chiave del futuro energetico di un paese che voglia dirsi moderno sta in una
parola sola, per la quale la classe dirigente italiana ha dimostrato da mezzo secolo
a questa parte una fastidiosa allergia: il futuro si chiama ricerca…
..è l'unica strada da percorrere se vogliamo rimanere tra i paesi avanzati. Perché
dopodomani, in un settore strategico come quello dell'energia, a decidere i giochi
non sarà chi detiene le materie prime, ma chi possiede il know-how, …
…e importare tecnologia tedesca o cinese creerebbe una dipendenza non diversa
da quella dal gas e dal petrolio.”
Enrico Bellone
"C’è un fatto, o se volete una legge, che governa i fenomeni naturali sinora noti.
Non ci sono eccezioni a questa legge, per quanto ne sappiamo è esatta. La legge si
chiama “conservazione dell’energia”, ed è veramente una idea molto astratta,
perché è un principio matematico: dice che c’è una grandezza numerica, che non
cambia qualsiasi cosa accada. Non descrive un meccanismo, o qualcosa di
concreto: è solo un fatto un po’ strano: possiamo calcolare un certo numero, e
quando finiamo di osservare la natura che esegue i suoi giochi, e ricalcoliamo il
numero, troviamo che non è cambiato..."
Richard Feynman

44. Grazie per l'attenzione

45. Le ricadute occupazionali del CSP
CSP Global Outlook 2009 – ESTELA e SolarPaces
In base al recente studio prodotto dalla European Solar Thermal Electricity Association
insieme a SolarPaces “Concentrating Solar Power – Global Outlook 2009” risulta che nel
solo settore del solare termodinamico a concentrazione si prevedono tra i 100.000 e i
200.000 occupati nel 2020 e tra un milione e 2 milioni nel 2050 in tutto il mondo
Nella manifattura, nella produzione di componenti, nello sviluppo, nell’installazione e nei
settori indirettamente collegati, è prevista la creazione di 10 nuovi posti di lavoro per ogni
MW di solare termodinamico di nuova realizzazione
Il solare termodinamico a concentrazione è una delle tecnologie energetiche rinnovabili a
più alto rapporto occupazionale per MWh prodotto
45

46. Il ruolo della ricerca e sviluppo
Potential relative reduction of LEC by
innovations
 Le proiezioni economiche, sia dalle simulazioni che dai dati reali raccolti, mostrano che i dati
di costo assoluto tra le diverse tecnologie disponibili sono ancora abbastanza vicini tra loro
 La competizione tra le diverse tecnologie è in mano agli investitori e al mercato ma la ricerca e
sviluppo deve essere fatta a tutti i livelli con l’obiettivo di migliorare le efficienze e ridurre I costi in
questa fase in cui non è presente una tecnologia affermata in maniera definitiva
 Esempio di riduzione dei costi derivante dall’innovazione:
Negli ultimi 25 anni si è passato dal primo collettore parabolico LS-2 al recente
HelioTrough, con un incremento dell’efficienza di raccolta dell’energia dal 38% al 48%
46

47. Il solare termodinamico in Italia
Dati ANEST maggio 2011
47

48. Il solare termodinamico in Sardegna

Lo sviluppo del CSP in Sardegna nasce nel 2000 al CRS4 con gli
studi iniziali del Prof. C. Rubia sulle applicazioni dell’energia solare
termica ad alta e bassa temperatura
– Proposta per uno studio innovativo per la fattibilità dell’auto-sostentamento
energetico e idrico della Sardegna (C. Rubbia e E. Leonardi, Crs4)
– Dissalazione solare: un progetto ecologico ed economico per bypassare la
crisi idrica della Sardegna
– Brevetto: un sistema per estrarre il calore immagazzinato in uno Stagno
Solare (Crs4, Nr. FI2003A000008)
– Risultati raggiunti:
• Strumenti software e pubblicazioni scientifiche
• Qualifica del Crs4 come centro di eccellenza per la simulazione
• Acquisizione di un contratto europeo su Design of Desalination Plants
using Solar Ponds in Lebanon
• Presentazione al MIUR-FAR del progetto Dimostratore Solar Pond:
accumulo ed estrazione di calore con produzione di acqua dissalata
THotel ,Cagliari – 15 luglio 2011
48
Convegno Regionale CGIL sull’Energia in Sardegna

49. Il solare termodinamico in Sardegna

Il progetto industriale MacchiaSol
 Studio prefattibilità impianto (CRS4)
 Studio fattibilità (Techint) e avvio campagna misura radiazione solare (CRS4)
 Presentazione istanza di VIA per realizzazione impianto
49

50. Il solare termodinamico in Sardegna

Le principali ricadute sul territorio del progetto MacchiaSol
Si prevedono importanti ee positive ricadute sul fronte occupazionale e della
Si prevedono importanti positive ricadute sul fronte occupazionale e della
ricerca && sviluppo associate all’iniziativa:
ricerca sviluppo associate all’iniziativa:
• •L’iniziativa comporta un investimento complessivo di fra 200 ee 300 milioni di euro, per
L’iniziativa comporta un investimento complessivo di fra 200 300 milioni di euro, per
buona parte rappresentati da componenti ee lavorazioni reperibili sul territorio locale
buona parte rappresentati da componenti lavorazioni reperibili sul territorio locale
• •Per la fase di costruzione dell’opera, della durata prevista di oltre 24 mesi, sisi stima un
Per la fase di costruzione dell’opera, della durata prevista di oltre 24 mesi, stima un
impiego di manodopera con punte di oltre 500 uomini/giorno ee una media pari a 200
impiego di manodopera con punte di oltre 500 uomini/giorno una media pari a 200
uomini/giorno per due anni
uomini/giorno per due anni
• •E’ previsto un organico diretto aa regime di oltre 20 unità assunte a tempo indeterminato
E’ previsto un organico diretto regime di oltre 20 unità assunte a tempo indeterminato
• •L’impianto può contribuire ad alimentare un fiorente indotto locale per attività di
L’impianto può contribuire ad alimentare un fiorente indotto locale per attività di
manutenzione ee supporto tecnico all’esercizio dell’impianto
manutenzione supporto tecnico all’esercizio dell’impianto
• •L’impianto, tecnologicamente innovativo, può promuovere la nascita sul territorio sardo di un
L’impianto, tecnologicamente innovativo, può promuovere la nascita sul territorio sardo di un
polo tecnologico di ricerca focalizzato sullo sviluppo della filiera del solare
polo tecnologico di ricerca focalizzato sullo sviluppo della filiera del solare
termodinamico, con ulteriori importanti ricadute sul contesto industriale della regione
termodinamico, con ulteriori importanti ricadute sul contesto industriale della regione
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