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Ing. Braccio Giacobbe 1
PRINCIPI SU STUDI DI FATTIBILITAPRINCIPI SU STUDI DI FATTIBILITA’’ SUL SUL Solare Termico e sulle Biomasse Solare Termico e sulle Biomasse
SOLARE TERMICO SOLARE TERMICO Ing. Giacobbe BraccioIng. Giacobbe Braccio
Resp. Sezione ENEResp. Sezione ENE--BIO BIO
Ing. Giacobbe BRACCIO(e-mail: giacobbe.braccio@enea.it Tel.0835-974387)
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SOLARE TERMICO SOMMARIO• Richiamo alle tecnologie • Principi tecnici di progettazione impianti• Principi su studi di fattibilità• Normativa e Laboratorio ENEA• Accenno sul mercato e strumenti di incentivazione
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Collettori solari termici
• Collettori non vetrati
•Collettori piani vetrati
• Collettori sottovuoto
• Collettori ad accumulo integrato
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Collettori scoperti
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LE TIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARILE TIPOLOGIE DI COLLETTORI SOLARI
ASSORBITOREProvvede ad assorbire la radiazione ed a trasferire l’energia raccolta ad un fluido termo-vettore
STRUTTURA ESTERNAcon funzione di contenimento e di protezione da polvere, umidità, ed agenti atmosferici
COPERTURA TRASPARENTEcostituita da una o più lastre di vetro o di plastica per ridurre gli scambi termici convettivi e radiativi tra la piastra e l’atmosfera
ISOLANTE TERMICOper ridurre al minimo le perdite per conduzione della piastra
Tipologia più comune: Collettore vetrato piano
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Tubi evacuati
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Tipicamente quando il ΔT è intorno 80 °C le perdite termica uguagliano l’energia
assorbita (stagnazione)
• Dato da (1 - τα)
• Limitata possibilitàdi riduzione
• Massimo 15÷20% per i collettori piani
Energia fornita al fluido
Irraggiamento sul collettore
Perdite ottiche
Perdite termiche
Incrementa drammaticamente con la differenza di temperatura
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0
500
1000
1500
2000
0,1 1 10 100Wavelength [μm]
Spec
tral
Irra
dian
ce [W
/m2 m
m]
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0R
eflectance
Spettro solare
~99% della radiazione solare ènell’intervallo 0–3.86 μm
Meccanismo della selettività
Superficie selettiva reale(α > 0.9 ε ~ 0.1 )
Radiazione di corpo nero(100°C)
Un corpo nero, alla temperatura di 373 K emette il 99.9% della radiazione nello spettro
IR con λ> 3μm
Superfice selettiva idealeαsol = 1 - ρ → 1 εIR = 1 - ρ → 0
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Esempi di superfici selettive e non
Absorber material Optical properties
Coating Substrate Absorptance Emittance
Black paint Copper 0.98 0.92
Copper oxide Copper 0.96 0.75
Black Chrome Copper 0.96 0.08
Black Chrome Steel 0.96 0.07
Black Chrome Aluminium 0.98 0.14
TiNOx Copper > 0.94 0.05
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Collettori evacuati heat pipe monotubo
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Heat Pipe solari
The Getter is located at the bottom of theevacuated tube -Limiti di funzionamento:
Dry-out (il liquido non raggiunge il fondo)
Burn –out (simile a flusso massimo in ebollizione)
Leidenfrost boiling (limite a film cadente)
Flooding (limite flusso assiale)
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Tubi evacuati a heat pipe
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Sistemi ad accumulo integrato
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
PRINCIPI DI PROGETTAZIONE
ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’AmbienteCentro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
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Dimensionamento di un impianto solare
1. Stima del carico termico
2. Scelta del tipo di impianto
3. La radiazione disponibile
4. Dimensionamento dei collettori
5. Dimensionamento del serbatoio
6. Calcolo della frazione solare e energia risparmiata, calcoli economici.
7. Dimensionamento dei componenti del circuito solare (scambiatore di calore, vaso di espansione, ecc.)
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Stima del carico termico
Litri/giornoprocapite
kcal/giornoprocapite
MJ/giornoprocapite
kWht/giornoprocapite
NOTE
Abitazione 50 1650 6,9 1,92 -
Ospedale 60 1980 8,29 2,30 Per posto letto
Case di riposo 40 1320 5,52 1,53 -
Scuole 5 165 0,69 0,192 -
Caserme 30 990 4,14 1,15 -
Industrie 20 660 2,76 0,767 -
Uffici 5 165 0,69 0,192 -
Campeggi 30 990 4,14 1,15 Per persona
Hotel alta cat 160 5280 22,1 6,14 Per stanza
Hotel bassa cat 100 3300 13,82 3,84 Per stanza
Palestre 35 1155 4,84 1,34 Per utilizzatore
Lavanderie 6 198 0,83 0,23 Per kg lavato
Ristoranti 10 330 1,38 0,38 Per pasto
Il calcolo dell’energia termica deve essere stimato dalle bollette energetiche dei precedenti tre anni.
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Radiazione disponibileDove reperire le informazioni circa la radiazione disponibile:
• Pubblicazione ENEA - “La radiazione solare globale al suolo in Italia”• Standard UNI 8477 – “Energia solare – Calcolo degli apporti per
applicazioni in edilizia – Valutazione dell’energia raggiante ricevuta”• Standard UNI 10349 – “Riscaldamento e raffrescamento degli edifici.
Dati climatici”
• ENEA-Archivio climatico (http://clisun.casaccia.enea.it/Pagine/Index.htm)
• NASA-Surface meteorology and Solar Energy Data Set(http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/)
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Insolazione giornaliera su base media mensile per la città di Napoli
Valore annuo:
Sull’orizzontaleH = 1538 kWh/m²
Su piano inclinato a 40°H = 1681 kWh/m²
OrizzontalekWh/m² giorno
Inclinazione 40°kWh/m² giorno
Gennaio 2,03 3,43
Febbraio 2,82 3,99
Marzo 3,93 4,68
Aprile 5,04 5,12
Maggio 6,11 5,55
Giugno 6,66 5,74
Luglio 6,62 5,81
Agosto 5,75 5,54
Settembre 4,43 4,89
Ottobre 3,23 4,24
Novembre 2,14 3,31
Dicembre 1,70 2,91
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Dimensionamento dei collettori
Nel caso di impianti ad uso stagionale (aprile-ottobre), il campo solare deve garantire la copertura del carico nei mesi a più alta insolazione.
η⋅=
HLA
Nel caso di impianti dedicati alla produzione di ACS e riscaldamento di piscine presso utenze ad uso continuativo la superficie va dimensionata in modo da coprire il carico richiesto nei mesi primaverili (Aprile – Maggio) con la sola fonte solare.
doveL: carico termico calcolato nel mese di riferimentoH: insolazione media mensileη: resa termica dell’impianto (valore tipico 0.4)
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Dimensionamento del serbatoio
Il serbatoio serve a equilibrare lo sfasamento temporale tra la presenza di radiazione solare e la richiesta di ACS.
Serbatoi dall’ampio volume permettono di superare periodi anche lunghi di assenza di insolazione, tuttavia causano anche maggiori dispersioni di calore.
Per applicazioni domestiche, il volume tipico del serbatoio corrisponderà a circa 50 - 70 l/m² di superficie captante.
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Componenti d’impianto
COLLETTOREDevono essere testati, ossia sottoposti a test di qualificazione e di
prestazioni energetiche ENE 12975-
Alcuni suggerimenti nel dimensionamento impianto .• portata massima compresa tra 50 e 110 litri/ora per m² di
collettore• salto termico tra la tubatura di mandata e la tubatura di ritorno
al campo solare < 15°C per i sistemi a circolazione forzata di tipo tradizionale nelle massime condizioni di insolazione disponibili.
• per i collettori piani il numero di collettori in un banco (collettori in parallelo) non dovrà essere maggiore di 6
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ALCUNI ESEMPI ALCUNI ESEMPI PER UTENZE MULTIPLEPER UTENZE MULTIPLE
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Il circuito idraulico
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PRICIPI SU STUDI DI FATTIBILITA’
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Caratterizzazione energetica impianti solariFrazione solareLa caratterizzazione energetica degli impianti solari, e di conseguenza il loro dimensionamento, si basa sul calcolo della frazione solare:
L: fabbisogno complessivo nel meseAux: energia fornita dalla fonte ausiliaria
Su base mensile la frazione solare f è espressa da:
LAux1f −=
La media pesata delle frazioni solari mensili fornisce quella annuale F:
∑∑=
i
ii
LLf
F
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Dati di input del metodo f-chart
I principali parametri di input richiesti dal programma f-chart per un sistema per il riscaldamento di acqua sanitaria sono:
METEOCLIMATICI COLLETTORE ACCUMULO
Insolazione globale mensile su piano orizzontale
Curva di efficienza del collettore Volume dell’accumulo
Temperatura media ambiente su base mensile
Superficie del collettore e numero di pannelli
Litri di acqua consumati giornalmente
Temperatura dell’acqua di rete Inclinazione ed azimuth del collettore
Temperatura di erogazione dell’acqua
Dati relativi all’incident angle modifier
Efficienza dello scambiatore
Numero di coperture
Portata specifica
Calore specifico del fluido termovettore
L’output è costituito dai valori della frazione solare, dell’energia solare ed ausiliaria su base mensile ed annuale.
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Dimensionamento dell’impiantoFissati i valori degli altri parametri, con l’f-chart èpossibile ottenere l’andamento della frazione solare al variare dell’area totale del sistema:
Fr τα = 0.79Uc = 5,47 W/m²°Cεscamb = 0.5β= 40°Vsp/A = 60 l/m²Γc/A = 54 l/hm²Γload = 40 l/d utenteN utenti = 30
Il grafico in figura èrelativo ai seguenti dati:
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Il criterio economico
Una volta determinato l’andamento di f in funzione dell’area, per il dimensionamento dell’impianto occorre considerare che:
La frazione, e quindi l’energia solare raccolta, aumenta con l’area complessiva dei collettori, tendendo asintoticamente al valore unitario: la fonte solare in tal caso sarebbe in grado di sopperire all’intero fabbisogno energetico dell’utenza.
Un impianto dimensionato in questo modo massimizzerebbe il risparmio energetico, ma non risulterebbe conveniente dal punto di vista economico, per gli elevati costi di investimento, direttamente proporzionali all’area installata.
All’aumentare dell’area dunque si riduce l’apporto della fonte ausiliaria e quindi i costi di esercizio, ma aumenta il costo dell’impianto: al consueto prezzo dei collettori per la produzione di acqua calda, esiste in genere un valore ottimale per l’area, Aott, di compromesso tra i due fattori in controtendenza suddetti.
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Metodo del costo globale
Il costo globale attualizzato, CGA, di un impianto solare integrato durante la sua vita, è espresso da:
Cc: costo dei collettori [€/m²]CPS: costo per strutture di sostegno, pompe e tubature [€/m²]m: massa del serbatoio di accumulo per m2 di collettore [kg/m²]ca: costo specifico del serbatoio di accumulo [€/kg]Ec: consumo annuale di energia per l’azionamento delle pompe [MJ/m²]ce: costo dell’energia elettrica [€/MJ]L: fabbisogno termico annuale [MJ]ΔT: differenza di temperatura tra acqua erogata ed acqua di rete [°C]ci: costo dell’energia di integrazione [€/MJ]n : vita economica dell’impianto [anni]ηg: rendimento globale dell’impianto convenzionale
g
iecS
PcLfPcEAPCCGAη
321
)1( ⋅⋅⋅−+⋅⋅⋅+⋅=
Cs = (Cc + CPS + m · ca) · A
L = Γload · Nutenti · cp · ΔT · 365/106
con:
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5 10 15 20 25 30 35 40 45 5024
26
28
30
32
34
36
38
40
42
Area [mq]
CG
A [
M£]
Andamento del costo globale in funzione dell’area con sistema di integrazione a gasolio
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5 10 15 20 25 30 35 40 45 5020
25
30
35
Area [mq]
CG
A [
M£]
Andamento del costo globale in funzione dell’area con sistema di integrazione a metano
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NORMATIVA SU COLLETTORI SOLARI
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QUALITQUALITÀÀ DEI PRODOTTIDEI PRODOTTI
Qualità equivale a rispetto della normativa tecnica, che per:
COLLETTORI SOLARICOLLETTORI SOLARI Standard EN 12975
SISTEMI SOLARISISTEMI SOLARIdel tipo del tipo Factory MadeFactory Made Standard EN 12976
SISTEMI SOLARISISTEMI SOLARIdel tipo del tipo Custom BuiltCustom Built Standard EN 12977
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Standard EN 12975Standard EN 12975Thermal solar systems and components Thermal solar systems and components –– Solar collectorsSolar collectors
Campo di applicazione: Collettori vetrati piani, Collettori a tubi evacuati, Collettori scoperti
Articolazione della norma:
Results:Major failures?
Glazed/unglazedMetallic/organic
Reliability testing
Calculation:Instantanious performance
Results:Parameters
Steady stateGlazed
Calculation:Instantanious performance
Results:Parameters
Steady stateUnglazed
Calculation:Instantanious performance
Results:Parameters
Quasi-dynamicGlazed & unglazed
Performance testing
EN12975-2Test methods
EN 12975-1General requirements
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EN 12975EN 12975--2:20062:2006Thermal solar systems and components Thermal solar systems and components –– Solar collectors Solar collectors –– Test methodsTest methods
Sequenza test:• Prestazioni termiche (efficienza termica in stato stazionario o resa
energetica in condizioni transitorie, costante di tempo, capacità termica, IAM - modificatore dell’angolo d’incidenza, perdite di carico)
• Test di sovrapressione• Test di resistenza alle alte temperature• Test di esposizione (stagnazione a secco)• Shock termico esterno ed interno• Prova di pioggia• Prova di carico meccanico• Resistenza all’impatto (opzionale)
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EN 12975EN 12975--2: 2: Prestazioni termichePrestazioni termiche
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
T* = (Tm-Ta)/G [m²K/W]
Effic
ienz
a (%
)
Collettore a tubi evacuati
Collettore vetratoCollettore scoperto
Consiste nella determinazione dell’efficienza istantanea, in condizioni di stato stazionario, per diverse temperature. L’efficienza del collettore viene espressa sia in forma lineare che in forma quadratica, applicando una regressione, secondo il metodo dei minimi quadrati, ai valori di rendimento misurati.
GTTU am
c)(
0−
−= ηη
2
0210)()(⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −
−−
−=G
TTGaG
TTa amamηη
Schema del circuito di prova dei collettori
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TEST SU SISTEMI SOLARIFACTORY MADE
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Serbatoioacquacalda
Serbatoioacquafredda
Serbatoiodi
accumuloTi
Tf
P
Collettore
Scarico del
draw-off
Scarico per il precondizionamento
Sistema sotto test
Valvola dimiscelazione
Sistema diacquisizioneSistema di
acquisizione
• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro
• Solarimetro;• Sens. Tamb• Anemometro
Pompa dimiscelazione
Sensori ambientali
Schema circuito prova sistemi solari:
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Articolazione dei test
1 – Determinazione della resa termica giornalieraIl test si articola in almeno 6 giornate di prova, ciascuna suddivisa nelle seguenti tre fasi:
Precondizionamento del sistemaEsposizione alla radiazione solareDraw-off serale
( )[ ]∑∑ −Δ=Δ=i
cioutipi
iV TTVcQQ ,3 ρ
2 - Determinazione delle perdite notturneIl test prevede:
Precondizionamento del sistema (Tiniziale > 60°C)Esposizione notturnaValutazione della temperatura finale raggiunta dal sistema
Vi
ii QV
QVf3
1)(ΔΔ
=
Profilo di draw-off
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
−−
Δ=
anf
anispS TT
TTtVc
U lnρ
3 – Profilo di draw-off con miscelazione inizialeIl test prevede:
Precondizionamento del sistema (Tiniziale > 60°C)Scarico del sistema con immissione di acqua a temperatura di almeno 30°C inferiore a quella di
precondizionamento
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Caratterizzazione delle prestazioni giornaliereConsiste nella valutazione dell’energia accumulata dal sistema in diverse condizioni meteo-climatiche e a diverse temperature di carica del sistema.
0 5 10 15 20 25 30-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
Radiazione giornaliera (MJ/m²)
Qua
ntità
di e
nerg
ia s
pilla
ta (M
J)
Ta-Tc= -20Ta-Tc= -10Ta-Tc= 0 Ta-Tc= 10
)(0 caTH TTHQ −++= ααα
L’energia Q accumulata dal sistema viene correlata all’energia H giunta sul piano del collettore e alla differenza tra Tamb e Tc, secondo la relazione seguente:
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Mercato e potenzialità del solare in Italia e nel Mondo
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Ing. Braccio GiacobbeCagliari 03 Aprile 2008 42
In Operation2
Market (=Newly Installed) Market Growth
Market Forecast
2006 2004 2005 2006 2006/2005 2007
Total Glazed m2 Total Glazed m2 Total Glazed m2
Total Glaz
ed m2
Flate Plate m2
Vacuum Collectors m2
Total Glazed %
Total Glazed m2
AT (Austria) 2 611 627 182 594 233 470 292 669 289 745 2 924 25% 350 000
BE (Beligum) 104 118 14 700 20 234 35 636 31 267 4 369 76% 45 000
CH (Switzerland) 443 548 31 160 39 132 51 863 50 354 1 509 33% 65 000
CY (Cyprus) 560 200 30 000 50 000 60 000 - - 20% 70 000
CZ (Czech Republic) 106 730 12 250 15 550 22 030 18 490 3 540 42% 30 000
DE (Germany) 8 054 000 750 000 950 000 1 500 000 1 350 000 150 000 58% 1 500 000
DK (Denmark) 362 280 20 000 21 250 25 300 25 000 300 19% 32 000
ES (Spain) 702 166 90 000 106 800 175 000 161 875 13 125 64% 325 000
FI (Finland) 16 493 1 630 2 383 3 400 - - 43% 4 500
FR(France) 615 600 52 000 121 500 220 000 209 000 11 000 81% 275 000
GR (Greece) 3 287 200 215 000 220 500 240 000 235 200 4 800 9% 300 000
IE (Ireland) 15 790 2 000 3 500 5 000 - - 43% 10 000
IT (Italy)3 855 230 97 738 127 059 186 000 - - 46% 285 000
MT (Malta) 23 860 4 215 4 000 4 500 - - 13% 5 500
NL (Netherlands) 318 441 26 300 20 248 14 685 - - -27% 18 000
PL (Poland) 167 520 28 900 27 700 41 400 35 100 6 300 49% 52 000
PT (Portugal) 180 950 10 000 16 000 20 000 - - 25% 24 000
SE (Sweden) 236 929 20 058 22 621 28 539 19 826 8 713 26% 34 000
UK 250 920 25 000 28 000 54 000 27 000 27 000 93% 70 000
EU27+CH 19 219 722 1 627 495 2 049 297 3 003 622 - - 47% 3 527 300
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
22/02/2010 Laboratorio di certificazione collettori e sistemi solari. Centro Ricerche ENEA Trisaia
43
Mercato Italiano
Fonte: Assolterm/ESTIFSolar Thermal Markets in Europe Trends and Market statistics 2008 (May 2009)
kWth
m²
kWth
m²
Corso Energy Manager Corso Energy Manager –– Isernia 19 febbraio 2010Isernia 19 febbraio 2010
Ing. Braccio Giacobbe44
Evoluzione del mercato italiano
Mercato Italiano Solare Termico 1982-2008
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
300.000
350.000
400.000
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
Anno
m2
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Ing. Braccio Giacobbe45
Condizioni per lo sviluppo del solare termico nel settore civile
La tecnologia del solare termico, a livello internazionale sufficientemente matura, trova in Italia condizioni particolarmente favorevoli:
forte ricorso nel riscaldamento dell'acqua sanitaria all'elettricità(8.000.000 di scaldabagni elettrici).
idoneità della maggioranza degli edifici ad uso residenziale (caratterizzata da 1-2 unità abitative)
esposizione climatica
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Ing. Braccio Giacobbe
Settore di interesse del solare termico
• Settore civile • Settore industriale (potenz. stimato circa 20 mil di mq )• Comby system• Solar cooling
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Ing. Braccio Giacobbe
G F M A M G L A S O N D
Fabbisogno annuale di acqua calda
Sistema per acqua calda alimentato da 6 m2 collettori solari
Radiazione solare incidente
Resa energetica
Energia persa
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Ing. Braccio Giacobbe
Radiazione solare incidente
G F M A M G L A S O N D
Fabbisogno annuale di acqua calda
Sistema combinato acqua calda sanitaria e riscaldamento ambiente alimentato da 12 m2 collettori solari
Resa energetica
Energia persa
Fabbisogno risc. Ambiente domestico
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Ing. Braccio Giacobbe49
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
ENEA Centro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
50
processi
ciclo a compressionedi vapore
processi elettriciPannelli fotovoltaici
assorbitore in controcorrente
liquido
ruotadeumidificante
letto fisso
solido
cicli aperti
acqua /bromuro di litio
ammoniaca /acqua
liquido
adsorbimento(acqua/silica gel)
assorbimento(ammoniaca/sale)
solido
cicli chiusi
processo di trasformazione del calore
ciclo-Rankine/compressione di vapore
steam jet cycle
ciclo Vuilleumier
processotermomeccanico
processi termicicollettori solari termici
radiazione solare
ciclo a compressionedi vapore
processi elettriciPannelli fotovoltaici
assorbitore in controcorrente
liquido
ruotadeumidificante
letto fisso
solido
cicli aperti
acqua /bromuro di litio
ammoniaca /acqua
liquido
adsorbimento(acqua/silica gel)
assorbimento(ammoniaca/sale)
solido
cicli chiusi
processo di trasformazione del calore
ciclo-Rankine/compressione di vapore
steam jet cycle
ciclo Vuilleumier
processotermomeccanico
processi termicicollettori solari termici
radiazione solare
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
ENEA- Centro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
51
Indici di prestazione– Sistema termico
• Qe:carico di refrigerazione
• Qin: energia termica assorbita
• W: energia elettrica assorbita
)( WQQCOP
in
ethermal +
=
WQCOP e
elec =
- Sistema a compressione
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
22/02/2010 Laboratorio di certificazione collettori e sistemi solari. Centro Ricerche ENEA Trisaia
52
Solar cooling: tecnologie
Fonte: Politecnico di Milano
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ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’AmbienteCentro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
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desiccant cooling umidificazione e deumidificazione adiabatica
• Entalpia dell’aria umida:h=(cpa+x*cpv)*T +x*rh:entalpia (J/kg)cpa:calore specifico aria secca (J/kg °C)cpv:calore specifico vapore d’acqua (J/kg °C)T:temperatura (°C)X: umidità assoluta ( kg of vapore/kg di aria secca)r: calore latente dell’acqua( J/kg)
Umidificazione
adiabatica
Deumidificazione adiabatica
Riscaldamento
sensibileTemperatura
Umiditàasoluta
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’AmbienteCentro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
54
Umiditàassoluta
x1
x4
x2=x3
1
23
4
T4 T3 T1 T2Temoeratura
Processo psicrometrico di deumidificazione -umidificazione
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
Firenze 07 maggio 2008 ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’AmbienteCentro Ricerche TRISAIALaboratorio di certificazione collettori e sistemi solari
55
Desiccant cooling Recirculation cycle
WATER
WATER
COLD
DAMP
WARM
DAMP
HOT
DAMP
WARM WET
EXHAUST
REGENERATOR
HOT
DRY
COOL
DRY
COILD
MOIST
WARMDAMP
AMBIENT
12 3 4
5
6
789
ROOM
TEMPERATURE COMFORTABLE
HUMIDITY :CMFORTABLE
D.E .C
D.E .C
DEHUMIDIFIER
6
HEAT
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
Desiccant coolingrecirculation cycle diagram
1
2 3 4
5
6
7
8
TEMPERATURE
HU
MID
ITY
RA
TIO
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
Deumidificazione tramite adsorbimentoRotori deumidificanti
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
Raffrescamento evaporativoI sistemi desiccant cooling sono impiegati per il trattamento diretto dell’aria. Consistono essenzialmente nella combinazione di un processo di deumidificazione tramite adsorbimento del vapore acqueo presente nell’aria e di raffreddamento tramite evaporazione di acqua nell’aria da trattare.
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
22/02/2010 Laboratorio di certificazione collettori e sistemi solari. Centro Ricerche ENEA Trisaia
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Osservazioni generale su solar coolingCOP più basso rispetto alle macchine a compressione
Ipotesi 1 KWhe costo 18 c€
Ipotesi COP 0,6 (bromuro di litio singolo stadio) equivalenza economica comporta che 1 KWht deve costare 3-4 c€
Considerando funzionamento solo estivo il risparmio annuo per mq di collettore solare è di circa 20 €
Pertanto senza forti incentivi è difficile da sostenere
Giornata Seminariale Giornata Seminariale ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010ISERNIA 19 FEBBRAIO 2010
22/02/2010 Laboratorio di certificazione collettori e sistemi solari. Centro Ricerche ENEA Trisaia
60
Sviluppi tecnologici futuri• Collettori solari ad alta efficienza
– Miglioramento delle proprietà ottiche dei materiali (coating selettivi innovativi, trattamenti anti-riflesso)
– Miglioramento delle prestazioni termo-fluidodinamiche di collettori– Isolamenti termici innovativi (utilizzanti ad es. nanotecnologie)– Uso di materiali polimerici– Miglioramento dei sistemi di inseguimento e concentrazione per
applicazioni a media ed alta temperatura
• Accumuli– Accumuli chimici; stagionali (serbatoi interrati, accumulo diretto nel
terreno con scambiatori interrati); etcc.• Sistemi ibridi termo/fotovoltaici
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Ing. Braccio Giacobbe61
MISURE DI INCENTIVAZIONE ECONOMICAMISURE DI INCENTIVAZIONE ECONOMICA• Risparmi d’imposta
– intervento equiparato alle ristrutturazioni per risparmio energetico, per il 2009 è previsto una detrazione IRPEF del 55% in 5 anni della spesa sostenuta e l'agevolazione dell'IVA al 10%
• Bandi regionali per l’erogazione di contributi per l’installazione di sistemi solari termici
– periodicamente disponibili, in genere sono in conto capitale ed ammontano al 20-30%, in fase di pubblicazione in Sicilia contributo per mq finanziato al 30%.
• Bandi nazionali per l’erogazione di contributi per l’installazione di sistemi solari termici
• Titoli di efficienza energetica
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Ing. Braccio Giacobbe
Collettori solari: Calcolo risparmio energia primaria
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Ing. Braccio Giacobbe
Suddivisione in fasce
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Ing. Braccio Giacobbe64
IMPIANTO DA 1 m² (riferimento)
• Ubicazione: Italia centrale -meridionale
• Produzione annua: 6-700 kWh
• Costo: 6-800 € (Vita Utile 15-20 anni)
CONSUMI MEDI UTENZE
• Consumo giornaliero: 50 litri per persona
• Spesa energetica (ΔT medio annuo 30 °C): 630 kWh/anno
• Costo unitario energia elettrica: 0,18 €/kWh
• Costo unitario gas: 0,08 €/kWh
FATTIBILITFATTIBILITÀÀ ECONOMICAECONOMICA
CALDO
FREDDO
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Ing. Braccio Giacobbe65
FATTIBILITFATTIBILITÀÀ ECONOMICAECONOMICAIMPIANTO PER 4 PERSONE IN SUD ITALIA• Area richiesta: 4 m²
• Risparmio energetico annuo: 750 kWh x 4 = 3000 kWh
• Costo impianto: 800 € x 4 = 3200 €
• Risparmio annuo (elettrico): 3000 kWh x 0,18 €/kWh = 540 €/anno
• Tempo ritorno (elettrico): 3200/540 = 5,9 anni
• Risparmio annuo (gas): 3000 kWh x 0,08/0,9 €/kWh = 270 €/anno
• Tempo ritorno (gas): 3200/270 = 11,8 anni
• Incentivo del 30% in conto capitale = 0,3 x 3200 = 960 €
• Tempo ritorno (elettrico): (3200-960)/540 = 4,1 anni
• Tempo ritorno (gas): (3200-960)/270 = 8,3 anni
• Detrazione 55% in 5 anni
• Tempo ritorno (elettrico): = 2,6 anni
• Tempo ritorno (gas): = 5,3 anni
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Ing. Braccio GiacobbeCagliari 03 Aprile 2008 ENEA – Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente
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Ing. Braccio Giacobbe67
Per ulteriori informazioniPer ulteriori informazioni……
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AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE,L’ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE
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