La copertura dei consumi termici a medie e alte temperature nella decarbonizzazione dei sistemi energetici
Nel panorama energetico i consumi per usi termici rappresentano la quota più elevata. In Italia gli usi termici interessano oltre il 50% dei consumi complessivi, rispetto a circa il 32% per il trasporto e il 28% per gli impieghi elettrici.
Per quanto riguarda la penetrazione delle fonti rinnovabili in questi settori, la percentuale più alta è quella relativa agli usi elettrici, seguita da quelli termici e dal trasporto.
La situazione italiana è praticamente speculare a quella europea. Rispetto ai dati riportati in tabella 1, alcune variazioni si sono manifestate, negli ultimi anni, nel settore termico per il contributo delle pompe di calore e nel trasporto per la penetrazione del mezzo elettrico, anche se gli usi termici, coperti in larga misura da fonti fossili, restano la quota preponderante.
Se nel settore delle basse temperature, che essenzialmente riguarda la climatizzazione degli edifici, si registra una crescita delle
pompe di calore, questa tecnologia non è applicabile per impieghi a temperature medie e alte, mancando apparecchiature commerciali di questo tipo.
Peraltro il coefficiente di prestazione (COP) delle pompe di calore si riduce fortemente all'aumentare della temperatura, riducendo la loro competitività per quanto riguarda i consumi energetici (figura 2 nel PDF).
Rispetto alla temperatura, lo spettro applicativo degli usi termici è mostrato in figura 3, da cui risulta che la climatizzazione rappresenta solo un quarto, mentre tre quarti riguardano le applicazioni a temperature più elevate.
Circa il 50% riguarda le applicazioni Power-to-Heat ad alta temperatura, oltre 400°C, nell'industria dell'acciaio, del cemento, della chimica, del processamento dei metalli non ferrosi, della produzione del vetro e della ceramica. Una parte, con temperatura di circa 540 °C, riguarda il settore termoelettrico, nella modalità Power-to-Heat-to-Power.
Il 25%, con temperature tra 100 e 400 °C, è relativo alle industrie del settore chimico a temperatura più bassa, del cartario, del tessile e del settore alimentare (figura 3 nel PDF).
LA DECARBONIZZAZIONE DEGLI USI TERMICI
La decarbonizzazione degli usi termici a media e alta temperatura può essere perseguita in due modi diversi, cioè con tecnologie di tipo termico (TES - Thermal Energy Storage) e tecniche basate sull'uso di combustibili. Le tecnologie TES si basano sulla cattura dell'energia solare a concentrazione, sul recupero di reflui termici dai processi industriali e sulla conversione dell'elettricità prodotta da fonti rinnovabili in calore che viene immagazzinato in sistemi di stoccaggio di tipo solido o liquido; in quest'ultimo caso, le tecnologie vengo definite con l'acronimo ETES, cioè Electro Thermal Energy Storage.
La conversione dell'elettricità appare come un degrado energetico in contrasto con i principi base della termodinamica, tuttavia su questa linea si muovono la maggior parte degli sviluppi tecnologici in questo campo.
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