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Rci 2016 002_caldaie elettriche
- 1. 62 RCI FEBBRAIO2016 TECNOLOGIA CON LEPILOGO DEGLI INCENTIVI STATALI PER IL FOTOVOLTAICO DOMESTICO E LAVVIO DELLA RIFORMA DELLE TARIFFE ELETTRICHE, LAUTOCONSUMO DELLENERGIA PRODOTTA CON FONTI RINNOVABILI SEMPRE PI CONVENIENTE. IN UN SIMILE CONTESTO LE CALDAIE ELETTRICHE POSSONO COSTITUIRE UN VALIDO AUSILIO NELLA TRANSIZIONE A NUOVI PROFILI DI CONSUMO. Giacomino Redondi LE CALDAIE ELETTRICHE ra tutte le forme di ener- gia lelettricit 竪 certa- mente quella pi湛 versati- le, in quanto 竪 facilmente trasportabile e converti- bile in energia cinetica, luminosa, termica, e non inquina sul posto di utilizzo. La diffusione delle tec- nologie e degli impieghi efficienti dellelettricit, 竪 una delle chiavi fondamentali per conseguire gli obiettivi di politica energetico-ambientale dellUnione Europea per il 2030. Dovendo infatti ridurre limpiego dei combu- stibili fossili, rafforzare il mix di generazione dellenergia elettrica (in cui assumono un crescente ruolo protagonista le fonti energe- tiche rinnovabili), prefigura uno scenario in cui vengono promossi tutti i possibili usi elettrici efficienti. Usare pi湛 elettricit non deve quindi significare consumare pi湛 energia, ma deve essere sinonimo di un utilizzo migliore e pi湛 razionale. Con ladozione dellelettricit come vettore privilegiato, 竪 possibile immettere so- stenibilit economica e ambientale in settori tradizionalmente appannaggio dei combusti- bili fossili quali i trasporti, il riscaldamento e la climatizzazione in genere. La decarbonizza- zione dellenergia in Europa non passa solo dalla crescita delle rinnovabili (in Italia le FER rappresentano gi oggi il 44% della produzio- ne nazionale), ma anche dallutilizzo pi湛 dif- fuso dellelettricit come carburante pulito. Potrebbe sorgere il dubbio che con limpiego esteso di auto elettriche e pompe di calore, si immetta in ambiente pi湛 o meno tanta CO2 quanto quella derivante da analoghe tecnolo- gie fossili, in quanto a tuttoggi buona parte dellelettricit 竪 generata a partire da combu- stibili fossili. Un recente studio pubblicato su Nature Climate Change ha reso noti i risultati di una ricerca condotta da un gruppo del Di- partimento di Ingegneria Civile dellUniversit di Toronto, finalizzata a capire se e quando conviene lelettrificazione dei consumi. La ri- cerca ha analizzato le emissioni complessive di CO2 di unampia variet di tecnologie elet- triche, che possono essere sostituite a quelle correlate alluso dei combustibili fossili, pren- dendo in considerazione i rispettivi cicli di vita ed i diversi scenari di intensit di CO2 emessa per ogni kWh di energia elettrica prodotto. Dai calcoli effettuati emerge che la convenienza si verifica quando 1 kWh elettrico viene pro- dotto con emissioni di CO2 inferiori a 600 gr, un livello che 竪 pari quasi al doppio del dato medio italiano ed europeo. I vantaggi dellelettrificazione in combinazione con la decarbonizzazione della generazione elettrica, sono molti e spaziano praticamente in tutti i settori in quanto determinano: - riduzione delle emissioni di gas serra; - aumento dellefficienza energetica; - miglioramento della qualit dellaria a livello locale; - maggiore sicurezza negli approvvigiona- menti. T
- 2. 63 RCI FEBBRAIO2016 trovano applicazione sia in ambito residenzia- le che industriale. La gamma dei modelli per il settore abitativo comprende ordinariamente potenze variabili da 3 a 36 kW, con alimentazione a 230V fino a 6 kW e 400V per le potenze superiori. Il prodotto 竪 composto da uno scambiatore termico cilindrico con 2 - 4 resistenze ad im- mersione (a seconda del modello), e da un gruppo idraulico comprendente un circolato- re per limpianto di riscaldamento, un sensore di pressione, una valvola di sicurezza ed una valvola di manutenzione, che svolge anche funzioni di disaerazione. Per la compensazione della dilatazione ter- mica dellacqua nel circuito di riscaldamento, 竪 altres狸 montato un vaso di espansione a membrana con capacit di 8 - 10 litri. Come per tutte le macchine elettriche, anche per questo dispositivo il rendimento 竪 ele- vato, essendo prossimo al 99% nei modelli pi湛 avanzati. Relativamente al servizio di produzione di acqua calda ad uso igienico, si rammen- ta che per alimentare in modo istantaneo un normale rubinetto domestico (portata di 0,1 L/s) 竪 necessaria la disponibilit di una potenza termica di oltre 10 kW, valore alquanto esuberante rispetto a quanto uti- lizzabile dagli ordinari contatori elettrici per il settore residenziale. Al fine di contenere quindi la potenza termica per il servizio di acqua calda e comunque Confronto per la composizione dellofferta di energia elettrica nel mese di giugno negli anni 2014 e 2015 (Fonte Terna). Caratteristiche delle caldaie elettriche Tra le diverse alternative disponibili sul mer- cato nellambito dei generatori di calore, vi sono anche le caldaie elettriche, applicabili a qualsiasi tipo di impianto sia per il riscalda- mento che per la produzione di acqua calda sanitaria. La caldaia elettrica 竪 sostanzialmente un di- spositivo che riscalda il fluido termovettore di un impianto termico (acqua) sfruttando lef- fetto Joule, ovvero la trasformazione integrale dellenergia elettrica in calore. Esteticamente simili alle normali caldaie mu- rali a gas, le caldaie elettriche non richiedono particolari opere murarie per linstallazione, e
- 3. 64 FEBBRAIO2016 RCI TECNOLOGIA garantirne una regolare erogazione, la pro- duzione della stessa viene opportunamente realizzata con sistemi ad accumulo che pos- sono essere dotati di scambiatore a serpenti- na, proprie resistenze elettriche o dispositivo tank in tank. Come per tutte le caldaie, anche a questi apparecchi 竪 possibile affiancare un regolatore climatico, in modo da correlare la temperatura di mandata con la temperatura esterna: in tal caso leconomicit di esercizio ed il comfort termico conseguibile dallim- pianto, dipende dalla corretta scelta della curva di riscaldamento. I vantaggi associati allutilizzo delle caldaie elettriche, possono riassumersi nei seguenti termini essenziali: - nessun vincolo sul locale di installazione; - assenza di canna fumaria; - assenza di fori per aerazione e ventilazione; - nessuna emissione inquinante locale; - esenzione dalle verifiche periodiche; - funzionamento silenzioso; - contenuti costi di manutenzione; - costi iniziali competitivi (il prezzo medio at- tuale 竪 di circa 85 euro/kW). Criticit possono derivare dai livelli di poten- za richiesti e dalla provenienza dellenergia elettrica utilizzata. Alimentazione delle caldaie elettriche Un sistema di riscaldamento basato sullo sfruttamento delleffetto Joule, dovrebbe es- sere dedicato a nuove costruzioni o a fabbri- cati sottoposti a ristrutturazione importante di primo livello che, essendo soggette a para- metri e vincoli alquanto restrittivi (la direttiva europea 2010/31/UE prescrive che entro il 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione Gli scenari ipotizzati per la decarbonizzazione delleconomia italiana fanno riferimento a tre percorsi: uno basato sulla riduzione della domanda (DMD RED), uno riferito al miglioramento dellefficienza (EFF) ed uno composto da cattura e sequestro del carbonio + rinnovabili (CCS). REF 竪 lo scenario di riferimento secondo i trend attuali. In tutti 竪 evidente la sensibile elettrificazione dei consumi (Enea DDPP 2015). Consumi per riscaldamento e raffrescamento nel settore residenziale, distinti per fonti energetiche, secondo gli scenari per la decarbonizzazione del sistema energetico italiano. In tutti gli scenari ipotizzati il consumo di gas 竪 minimo, mentre limpiego dellenergia elettrica assume un rilievo fondamentale (Enea DDPP 2015).
- 4. 65 RCI FEBBRAIO2016 La caldaia elettrica esteticamente 竪 simile ad una normale caldaia murale a gas, con la differenza che non necessita di camino e di aperture di aerazione (ACV). Oltre allo scambiatore termico cilindrico con le resistenze elettriche, la caldaia elettrica 竪 completa di circolatore per riscaldamento, vaso di espansione e di tutti i dispositivi di controllo e sicurezza (Vaillant). siano ad energia quasi zero), necessitano di potenze molto basse per il riscaldamento ambientale. Contenere la potenza elettrica necessaria ad una unit abitativa significa avere condizioni di fornitura dalla rete pubblica pi湛 favore- voli e, nel caso di una integrazione con un impianto fotovoltaico, limpegno da parte di questultimo di una superficie accettabile per il campo solare. Relativamente alla provenienza dellenergia elettrica, nel caso in cui questa sia attinta dalla rete di distribuzione nazionale, 竪 ne- cessario considerare limpegno di energia primaria che la stessa richiede per generare la forma secondaria elettricit. Assumendo a solo titolo di apprezzamento concettuale il valore di 2,174 (Raccomanda- zione CTI 14 - 2013) come fattore di energia primaria per lenergia elettrica da rete, risulta che per produrre calore con una caldaia ad effetto Joule si cede allambiente oltre il 50% dellenergia disponibile alla fonte, un dispen- dio poco aderente ad un imprescindibile in- dirizzo di utilizzo sempre pi湛 efficiente delle risorse non rinnovabili. Limpiego di energia elettrica prodotta a parti- re da energie rinnovabili, viceversa, pu嘆 asse- gnare alle caldaie elettriche in argomento, e comunque ai sistemi di generazione termica ad effetto Joule, un ruolo di maggiore utilit e convenienza. Nellottica di uno sfruttamento sempre maggiore degli impianti fotovoltaici, lauto- consumo 竪 un orientamento che in misura crescente 竪 protagonista nei nuovi scenari energetici, in termini di convenienza e ra- zionalit. Evita infatti lacquisto sempre pi湛 oneroso di elettricit dalla rete, impiegando un vettore energetico pressoch辿 pulito. Dopo la fine delle tariffe incentivanti, lobiet- tivo di chi possiede un impianto fotovoltaico consiste nel massimizzare la quota di auto- consumo, allo scopo di migliorare sensibil- mente la rendita dellimpianto. Lautoconsumo di energia elettrica fotovoltai- ca 竪 pi湛 conveniente rispetto alla tradiziona- le immissione in rete, in quanto il prezzo di acquisto dellelettricit dalla rete 竪 maggiore del prezzo di vendita. La stima della quota di autoconsumo stan- dard, ovvero senza specifici provvedimenti, 竪 attivit complessa in quanto vanno consi- derati molteplici fattori. In media si considera una aliquota di auto-
- 5. 66 FEBBRAIO2016 RCI TECNOLOGIA consumo in un impianto residenziale a servi- zio di un nucleo familiare di quattro persone, pari a circa il 30%. A fronte di un tale dato, si pone quindi il pro- blema della parte di energia per cui produ- zione e consumo non coincidono. Lentit di tale quota dipende dalle condizioni metereo- logiche e stagionali, nonch辿 dalla disponibilit giornaliera dellenergia solare. Per quanto riguarda gli impianti residenziali, oltre a modificare il profilo di consumo atti- vando un numero superiore di elettrodome- stici nelle ore di maggiore irraggiamento, un sistema di accumulo elettrico unitamente ad uno Smart Energy System (apparato per la gestione e lottimizzazione dei flussi di con- sumo e produzione), consente di avvicinare la soglia del 90% di autoconsumo. In tale scenario le caldaie elettriche posso- no assumere un ruolo particolarmente attivo nel conseguire gli obiettivi dellautoconsumo, se correttamente dimensionate e integrate in impianti che sfruttano anche altre risorse rinnovabili. Oltre a costituire una utile opzione laddove non sono disponibili altre forme di energia, le caldaie elettriche possono assolvere si- gnificative funzioni di generatore tampone in impianti solari termici, a pompa di calore, di riscaldamento per vani e/o zone ad utilizzo occasionale o con funzioni di supporto alle abitazioni (lavanderie, ecc.). quindi opportuno rammentare che le cal- daie elettriche, in ambiti edilizi caratterizzati da consumi energetici molto bassi, come quelli che ormai stanno diventando una re- alt sempre pi湛 diffusa, possono occupare un segmento impiantistico che, a costi con- tenuti, si integra agevolmente in sistemi pi湛 complessi, al fine di garantirne una corretta e pi湛 stabile funzionalit ed efficienza. ^ 息 RIPRODUZIONE RISERVATAww Schema applicativo della caldaia elettrica, in funzione di generatore di calore tampone, in un impianto multi-energia (Vaillant). La continua diminuzione dei costi dei dispositivi di accumulo dellenergia elettrica, unitamente allingresso sul mercato di sistemi sempre pi湛 efficienti, favoriscono laffermarsi di nuovi profili basati sullautoconsumo energetico (Tesla).