Articoli con tag efficienza energetica

Rapporto Tracking Clean Energy Progress 2014 IEA: le sfide del settore industriale

La International Energy Agency IEA ha recentemente pubblicato il rapporto Tracking Clean Energy Progress 2014, nel quale si esaminano i progressi ottenuti nello sviluppo e nell’applicazione delle tecnologie chiave per la produzione di energia pulita. Il rapporto parte dalle premesse delineate nello scenario di sviluppo Technology Energy Perspectives 2°C: per raggiungere un sistema energetico sostenibile a livello globale entro il 2050, è necessario che lo sviluppo delle tecnologie  chiave non si discosti in maniera sostanziale dagli obiettivi intermedi per il 2025 stabiliti dallo scenario stesso.  Il rapporto traccia quindi un quadro dettagliato di ogni tecnologia riferita a diversi settori (industria, costruzioni, trasporti, ecc.), evidenziando in casi in cui il relativo sviluppo è in linea con i target stabiliti e quelli in cui, al contrario, è necessario intraprendere azioni correttive.

Tendenze generali.

Per quanto riguarda lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili, dal rapporto emerge che la diffusione del solare fotovoltaico (PV),dell’ energia eolica  e dei  veicoli elettrici (EV) sono ancora in rapido aumento, ma i loro tassi di crescita stanno rallentando. D’altro canto, la crescita della produzione di energia elettrica ottenuta dal carbone è superiore a quella di tutti i combustibili non fossili combinati; la produzione di energia nucleare è stagnante; lo sviluppo delle tecnologie per la cattura e lo stoccaggio dell’anidride carbonica (CCS) rimane troppo lento. Queste tendenze riflettono un insufficiente impegno politico e finanziario per la sostenibilità a lungo termine del sistema energetico globale.  Il rapporto Tracking Clean Energy Progress 2014 offre quindi raccomandazioni specifiche ai governi su come implementare l’adozione delle tecnologie chiave e favorire lo sviluppo di un sistema energetico sostenibile.

Le sfide del settore industriale.

Il settore dell’industria, secondo il rapporto, presenta alcuni progressi per quanto riguarda l’efficienza energetica, ma per rientrare nei target previsti dallo scenario il consumo di energia  dovrebbe essere tagliato del 25% e le emissioni dirette di CO2 del 17% entro il 2025.

Le raccomandazioni politiche espresse dall’IEA per rientrare nel target possono essere così riassunte:

  • Promuovere un’ampia applicazione delle migliori tecnologie disponibili (Best Available Tecnologies BATs) al fine di superare le sfide relative a lenta capacità di rotazione delle scorte, elevati costi di abbattimento,  fluttuazione della disponibilità delle materie prime. Al contempo, limitare i rischi di perdita di competitività legati al “carbon leakage”, ovvero il trasferimento delle attività produttive da paesi con stringenti  normative ambientali verso paesi non soggetti ad analoghe restrizioni sulle emissioni di carbonio.
  • Supportare adeguati programmi di ricerca e sviluppo al fine di portare alla maturità le nuove tecnologie a bassa emissione di carbonio in grado di incrementare l’impiego di materie prime di minor valore (es. biomasse da residui agricoli, rifiuti, ecc.); portare inoltre ad una fase di dimostrazione e sviluppo avanzata tutte le tecnologie emergenti che comportano una riduzione dei consumi energetici e delle emissioni di CO2, comprese le tecnologie CCS.
  • Promuovere la “technology capacity building” nelle economie emergenti, ovvero la capacità di raggiungere i propri obiettivi di sviluppo tecnologico ed economico in una maniera  sostenibile.

Il pdf del rapporto è scaricabile gratuitamente al seguente link.

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PRESOURCE Final Conference “Resource Efficiency in Central European SMEs: Opportunity or Challenge?”

Cost structure in German manufacturing SME's, year 2007

Resource efficiency has become a central topic when evaluating the current state of manufacturing industries. In fact, the former European Commission (2010-2014) had already selected ‘Resource efficient Europe’ as one of the seven Flagship Initiatives of the Europe 2020 strategy in order to guarantee sustainable growth. CRIT is already involved in REEMAIN project, which aims to develop and demonstrate a methodology to boost the efficiency of both energy and material resources.

When evaluating the cost structure for European Manufacturing SMEs, Material resources appears to be the most significant cost. In fact, a German study showed how material resources’ more than double human resources’ costs in German Manufacturing SMEs, as it is shown in the figure above [1][2].

Moreover, the new EU members, most of them in Central Europe, turn out to be the less resource-efficient ones, as it is shown in a recent survey carried out by the EEA [3]. Because of that, a sensible decision is to be made in order to foster Resource Efficiency, which helps achieving greater competitiveness.

However, the main barriers that European companies deal with, specially SMEs, are on the one hand, the unawareness related to their resource consumption, and on the other hand, the lack of financing opportunities to improve resource efficiency in their plants. [3]

PRESOURCE Project, financed by the CENTRAL EUROPE European Union programme, aims to foster Resource Efficiency in European Manufacturing SMEs at diverse levels: by improving in-house capacity, improving knowledge related to risk sharing and SMEs eco-innovation financing, and improving framework conditions that involve actively the related stakeholders.

ENEA, the Italian National Agency for New Technologies Energy and Sustainable Economic Development, is one of the participating partners in PRESOURCE. Thanks to their LCA & Ecodesign Laboratory, with headquarters in Bologna, ENEA has helped the PRESOURCE consortium to develop methodologies and tools to promote Life Cycle Assessment and Ecodesign.

PRESOURCE project, which kicked off on June 2012, will host a Final Conference in Berlin the next 12th and 13th November 2014. The Agenda can be consulted here. The participation is free for all interested parties. Registration can be directly be done here.

References:

[1] Institut fur Mittelstandsforschung Bohn (Institute for SME Research Bohn)

[2] Daniel de Graaf, SPIN (Sustainable Production through Innovation in SMEs) Country Report from Germany http://spin-project.eu/downloads/Contryreport_DE.pdf

[3] Presource Project Brochure http://www.presource.eu/presource_flyer_final2.pdf

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Crit entra nel progetto REEMAIN finanziato dalla Commissione Europea

Insieme all’azienda riminese Scm, leader mondiale nella produzione di macchine per la lavorazione del legno, CRIT lavorerà per promuovere l’efficienza energetica e le energie rinnovabili nei contesti manifatturieri di tutta Europa
Il progetto si svolgerà in quattro anni e comporterà investimenti per quasi 10 milioni di euro, di cui 6 saranno coperti dalla Commissione Europea. Nel corso delle attività progettuali, verranno messe in connessione competenze ed esperienze di eccellenza su processi di produzione, strumenti software di simulazione energetica, standard energetici e tecnologie di produzione e accumulo di energia da fonti rinnovabili, con lo scopo di sviluppare e una piattaforma per il miglioramento dell’efficienza, a livello industriale, nell’utilizzo di risorse energetiche.
Il progetto sarà diretto e coordinato dal centro di ricerca spagnolo Cartif, e vedrà la collaborazione di 16 partner provenienti da sette Paesi europei, tra cui, oltre le già citate Crit e Scm, l’Istituto Fraunhofer tedesco, la De Montfort University inglese, il consorzio di ricerca basco Ikerlan, l’Associazione Spagnola di Normazione e Certificazione (Aenor), e l’azienda tessile turca Bossa.

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Rapporto ACEEE: Italia al 3° posto per l’efficienza energetica dopo Regno Unito e Germania

Secondo una nuova classifica messa a punto dall’associazione no-profit statunitense ACEEE (American Council for an Energy-Efficient Economy), in cui si valuta il livello di efficienza energetica delle economie più importanti del pianeta, il Regno Unito è sul podio, seguito a breve distanza da Germania, Italia e Giappone.

La classifica è modellata secondo un approccio già testato con successo da ACEEE per stimare il livello dell’efficienza energetica degli Stati Uniti, e include 12 delle maggiori economie del mondo: Australia, Brasile, Canada, Cina, Francia, Germania, Italia, Giappone, Russia, Regno Unito, Stati Uniti e Unione Europea. Queste economie rappresentano oltre il 78% del prodotto interno lordo globale, il 63% del consumo globale di energia, e il 62% dell’ammontare di emissioni mondiali di anidride carbonica equivalenti.

Su una scala di 100 punti possibili assegnati sulla base di 27 diversi parametri, le economie sono state classificate da ACEEE in questo ordine:  UK, Germania, Italia, Giappone, Francia, Unione Europea, Australia, Cina, Stati Uniti, Brasile, Canada e Russia.

I 27 parametri di giudizio di ACEEE sono stati a loro volta suddivisi in quattro macro-gruppi: aspetti trasversali di utilizzo di energia a livello nazionale, edilizia, industria e trasporti. Nessun Paese ha ricevuto il punteggio massimo nelle quattro macro-categorie, a dimostrazione che vi sono molti margini di miglioramento e che ogni economia può apprendere dalle buone pratiche messe a punto dalle altre. Ad esempio, l’Italia ha ottenuto il punteggio massimo per quanto riguarda i trasporti, il secondo posto per l’industria, il quinto per le politiche energetiche e il settimo per quanto riguarda l’edilizia.

Il sistema di classificazione ACEEE utilizza sia metriche “politiche” che metriche “di performance” per misurare l’efficienza energetica complessiva di un Paese. Esempi di indicatori politici comprendono la presenza di  obiettivi nazionali di risparmio energetico, standard di controllo di consumi  ed emissioni per i veicoli, standard di efficienza energetica per gli elettrodomestici, ecc. Gli indicatori di performance misurano invece parametri quantificabili, come ad esempio la quantità di energia consumata da un Paese in relazione al suo prodotto interno lordo, i consumi chilometrici medi per passeggero mediamente dei veicoli stradali, e l’energia consumata per metro quadrato di superficie negli edifici residenziali.

Fonte: ACEEE

The 2012 ACEEE International Energy Efficiency Scorecard

The 2012 ACEEE International Energy Efficiency Scorecard

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Sun-free: dal MIT il fotovoltaico che funziona anche senza sole

La maggior parte dell’energia comunemente utilizzata per usi civili ed industriali proviene dal calore, il quale viene convertito prima in energia meccanica e poi, eventualmente, in energia elettrica. Come è noto, durante i processi di conversione energetica vi è sempre una perdita di rendimento: in particolare i sistemi meccanici presentano un’efficienza relativamente bassa, e difficilmente possono essere scalabili alle dimensioni richieste dai dispositivi elettronici portatili.

I ricercatori dell’Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) del MIT, guidati da Ivan Celanovic, hanno recentemente messo a punto dispositivi fotovoltaici particolarmente efficienti, in grado di convertire direttamente in energia elettrica non solo la radiazione solare, ma anche l’energia termica proveniente dalla combustione di idrocarburi, dal decadimento di radioisotopi o da qualsiasi altra fonte di calore.

La tecnologia utilizzata dai ricercatori del MIT si basa sell’effetto termofotovoltaico, utilizzato per la prima volta circa cinquant’anni con relativamente scarso successo, a causa delle scarse efficienze raggiunte dai prototipi. Ora il problema sembra essere stato superato grazie all’impiego di materiali speciali nanostrutturati, con proprietà ottiche particolarmente idonee a questo genere di dispositivi. La radiazione emessa dalla sorgente termica include infatti molte più lunghezze d’onda di quelle presenti nello spettro solare, il che consente di utilizzare per la costruzione delle celle diodi fotovoltaici specifici, i quali possono assorbire molta più radiazione infrarossa del  silicio comunemente utilizzato. Con una comune sorgente termica, tuttavia, la maggior parte del calore risulta dispersa, e l’efficienza globale del dispositivo rimane relativamente bassa. La soluzione identificata dai ricercatori del MIT prevede di utilizzare una sorgente termica che emette radiazioni solo della lunghezza d’onda che può essere assorbita e convertita in elettricità dal diodo fotovoltaico, con notevole miglioramento dell’efficienza totale del dispositivo.

Cristallo fotonico di tungsteno nanostrutturato

Cristallo fotonico di tungsteno nanostrutturato

Ciò è reso possibile da un materiale opportunamente progettato, un cristallo fotonico con superficie nanostrutturata con una serie di cavità regolari che agiscono come elementi di risonanza, e sono in grado di propagare la luce in maniera selettiva. Quando questo materiale – un cristallo di tungsteno con miliardi di cavità nanostrutturate – viene riscaldato, si genera un fascio di radiazioni di lunghezza definita. Prosegui la lettura »

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Material Research – A Key to Improved Combined Cycle Power Plant Efficiency

In the past years, the fact that fossil energy resources are limited has stimulated research in several directions. These include the investigation and the development of alternative and sustainable energy sources, but also increasing the efficiency of both the generation and the use of energy.

Natural Gas Combined Cycle Gas Plant

Scheme of a natural gas combined cycle power plant (source: http://www.consumersenergy.com)

Regarding the energy efficiency of power plants hydro and tidal power plants are the most efficient technologies arriving at efficiencies of around 90 %. These are followed by large gas fired combined cycle gas turbine (CCGT) plant which have proven efficiencies of 59 %. These combine a gas turbine together with a steam turbine.  Energy in form of heat present in the gas turbine’s exhaust gases  is used to produce steam which allows the creation of additional energy with a steam turbine, thus increasing the plant’s overall efficiency. This technology is mainly dominated by players such as Alstom Power, Mitsubishi, General Electric and Siemens. Actually, the latter one has recently claimed to have even reached the threshold of 60 %.

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I trattori New Holland color blu Maserati

A Modena tutti sanno che il rosso è il colore della Ferrari e il blu è il colore della Maserati. La New Holland (CNH), che sempre a Modena ha una delle sue sedi più importanti, veste del colore blu Maserati i suoi trattori Blue Power, celebrando i 18 premi vinti come gamma al recente Sima 2011 di Parigi. Caratteristica principale di questi motori è la conformità agli standard Tier 4A sulle emissioni e l’economia dei consumi, come emerge dai test PowerMix condotti dalla tedesca DLG (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft). Il modello T7.270 Auto Command ha fatto registrare un consumo di 261 g/kWh, mentre il T7.260 Power Command è sceso fino a 259 g/kWh.

New Holland inaugura inoltre  il suo nuovo sito web dedicato all’energia pulita. Nel sito sono illustrate le soluzioni dell’azienda per un’agricoltura produttiva nel rispetto dell’ambiente. Tre le sezioni principali del sito: quella dedicata agli standard di emissioni Tier 4, quella sul biodiesel e quella sul primo trattore al mondo alimentato a idrogeno, il trattore NH2™, in linea con il concetto d’indipendenza energetica dell’azienda agricola.

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Nuovi materiali nanostrutturati per aumentare l’efficienza dei convertitori termoelettrici.

Sopra: Immagine al microscopio a scansione elettronica del materiale. Sotto: Ogni sfera rappresenta un atomo di silicio della maglia nanometrica. Le bande colorate mostrano le differenze di temperatura sul materiale: la banda rossa rappresenta la zona più calda, quella blu la zona più fredda.

Tutto ciò che abbiamo intorno (il computer, una lampadina, noi stessi…) produce calore. Il calore è energia in movimento: energia che viene sprecata. Con un dispositivo termoelettrico, che converte il calore in elettricità e viceversa, è possibile sfruttare l’energia che altrimenti andrebbe perduta. Gli odierni dispositivi non sono però abbastanza efficienti e sono realizzati con materiali rari (quindi costosi) e dannosi per l’ambiente.

I ricercatori del Caltech (California Institute of Technology) hanno recentemente realizzato nuovi materiali che possono incrementare l’efficienza dei dispositivi termoelettrici. Sono riusciti a dimostrare l’incremento di prestazioni utilizzando il silicio, ma affermano che le nuove tecnologie sviluppate possono migliorare le prestazioni anche di altri materiali.

Una differenza di temperatura tra due punti ha come conseguenza l’instaurarsi di un flusso di energia termica dal punto caldo al punto freddo fino al raggiungimento dell’equilibrio termico. Questo flusso di calore può essere sfruttato per raccogliere energia riutilizzabile. Il processo di estrazione dell’energia dallo scambio di calore è governato dalle leggi della termodinamica. Per questo motivo, la massima efficienza (il rapporto tra il lavoro utile estratto e il calore in ingresso) è rappresentata dal limite di Carnot, che è molto basso se lo scambio di calore avviene tra punti con piccola differenza di temperatura. Il limite di Carnot rappresenta il limite massimo teorico, ma i dispositivi reali di conversione lavorano molto al di sotto di questo limite. Di conseguenza, a causa della bassa efficienza, è necessaria una grande quantità di calore trasferita per raccogliere una quantità di energia che, ad esempio, sia sufficiente per alimentare piccoli dispositivi elettronici.

L’utilizzo di TEG (ThermoElectric Generetor) non è né nuovo né recente: basti pensare che sono da tempo largamente impiegati per il recupero di energia da sorgenti termiche radioattive nei satelliti spaziali. I TEG hanno recentemente destato rinnovato interesse per la generazione di energia per dispositivi elettronici e sensori, tra gli altri, in campo automotive. Gli attuali sforzi della ricerca sono finalizzati a ottimizzare l’efficienza di conversione attraverso il miglioramento delle proprietà dei materiali. A questo fine è necessario garantire alta conducibilità elettrica, per abbassare la resistenza interna, e contemporaneamente bassa conducibilità termica, per mantenere il gradiente termico più alto possibile. Gli ultimi due requisiti sono tipicamente inconciliabili nei materiali tradizionali che, se sono dei buoni conduttori elettrici, sono anche buoni conduttori termici. Di recente sono stati sperimentati materiali nanostrutturati che mirano a raddoppiare l’efficienza rispetto ai dispositivi realizzati con materiali tradizionali.

Come detto in precedenza, i materiali con buone caratteristiche di conducibilità sono contemporaneamente buoni conduttori sia di elettricità che di calore. L’idea degli scienziati del Caltech, guidati dal professore di chimica James Heath, è stata quella di separare la relazione tra conducibilità termica ed elettrica, progettando un nuovo materiale in silicio su scala nanometrica. In realtà il silicio è un cattivo materiale termoelettrico a temperatura ambiente, ma i ricercatori sono riusciti a ridurre in modo significativo la conducibilità termica dei fili nanometrici di silicio senza ridurre in modo apprezzabile la loro conducibilità elettrica.

La struttura nanometrica a maglia (nanomesh), costituita da fili di silicio allineati verticalmente, permette di rallentare i fononi, ovvero i pacchetti quantizzati di vibrazioni che causano il trasferimento di energia termica da un punto all’altro del materiale. La principale conseguenza del rallentamento dei fononi, dimostrata da successivi esperimenti, è che la conducibilità termica del nuovo materiale diventa 10 volte minore rispetto a quella degli altri dispositivi termoelettrici in silicio realizzati precedentemente, mentre il valore della conducibilità elettrica rimane pressoché costante.

I generatori di potenza termoelettrica presentano il vantaggio di poter essere interamente realizzati con dispositivi a stato solido (quindi senza parti meccaniche di movimento), che assicurano una lunga durata (circa 20 anni) ed elevata affidabilità. Sono inoltre insensibili ad interferenze elettromagnetiche, non dipendono da vibrazioni e tollerano anche le condizioni ambientali più estreme. Questi numerosi vantaggi li rendono molto interessanti nei più disparati ambiti applicativi.

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Scenari elettrici al 2030: consumi a crescita rallentata, aumento delle rinnovabili e dubbi sul nucleare

Fonte: Fondazione Sviluppo Sostenibile

Dopo la crisi, la crescita dei consumi elettrici sarà rallentata e le rinnovabili potrebbero produrre nel 2030 dal 39 al 45% dell’ elettricità consumata.
In questi scenari, viste le nuove centrali convenzionali in costruzione e già progettate, non ci sarebbe spazio di domanda aggiuntiva per nuove grandi centrali nucleari almeno fino al 2030. Questo quanto rileva il rapporto della Fondazione per lo Sviluppo Sostenibile, “Scenari elettrici post crisi al 2020 e 2030″.

Il rapporto prende in esame due scenari, uno virtuoso, blu, con un miglioramento di efficienza elettrica ed uno, grigio, di peggioramento dell’ efficienza elettrica. In entrambi gli scenari si ipotizza un forte aumento delle fonti rinnovabili che, mantenendo il trend di crescita in atto, raggiungerebbero nel 2020 la produzione di circa 107 miliardi di chilowattora e potrebbero poi superare 165 TWh nel 2030: dal 39% al 45% dell’elettricità consumata nel 2030 nei due diversi scenari considerati.
In tutti e due gli scenari, sia miglioramento, sia di peggioramento dell’efficienza elettrica del Pil, dopo i cambiamenti in parte prodotti, in parte accelerati, dalla crisi, viste le nuove centrali convenzionali in costruzione o già in fase di autorizzazione e visto lo sviluppo delle rinnovabili, non c’è spazio per un forte aumento della potenza elettrica installata come quella di nuove centrali nucleari, almeno fino al 2030. Per il 2020 e per il decennio successivo, dice il Rapporto, invece del nucleare, per ridurre ulteriormente le emissioni di CO2, converrebbe sviluppare e applicare alle centrali a carbone la cattura e sequestro della CO2 (CCS): una tecnologia innovativa, con grandi potenzialità di sviluppo.

Scenari energetici
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Electric drive concepts for the cars of the future

Fonte: www.fraunhofer.de

The prospects look good that wheel hub motors will successfully become the accepted drive concept for electric vehicles. Fraunhofer researchers are engineering these motors, which are integrated into the car’s wheels. Scientists are testing these and several other components on the »Frecc0«, their demonstration vehicle. Working jointly in a multidisciplinary cooperation of 33 Fraunhofer institutes, they are paving the way for future technologies in all areas of electromobility. The »Fraunhofer System Research for Electromobility« makes its debut appearance at this year’s Hannover Messe (April 19 – 23, Hall 2, Booth D22).

The Fraunhofer wheel hub motor on the "Frecc0" demo vehicle.

The Fraunhofer wheel hub motor on the "Frecc0" demo vehicle.

In order to make electric cars a part of everyday life, new vehicle designs and parts are needed. Take wheel hub motors, for instance. One of the advantages of wheel hub motors is that manufacturers can dispense with the conventional engine bay – the space under the »hood« or »bonnet« – since the motors are attached directly to the wheels of the vehicle. This opens up a wealth of opportunities for car designers when drafting the layout of the vehicle. Additional advantages: By dispensing with the transmission and differential, the mechanical transmission elements suffer no losses or wear and tear. Moreover, the direct drive on each individual wheel may improve the drive dynamic and drive safety.

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