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OrizzontEnergia

Produzione Energia Elettrica, Fuel Mix

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Energia ElettricaLa generazione elettrica nei paesi sviluppati ha avuto una crescita continua in funzione dell’evoluzione del benessere economico e sviluppo industriale e del progressivo ricorso all’energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
elettrica a partire dall’inizio del novecento.

Allo stesso tempo si è evoluto il fuel mix o mix energetico, ovvero il contributo delle fonti di generazione.

Le fonti energetiche a cui ciascun paese fa ricorso, variano in base alle risorse interne disponibili (petroliopetrolio
Combustibile di colore da bruno chiaro a nero, costituito essenzialmente da una miscela di idrocarburi. Si è formato per azioni chimiche, fisiche e microbiologiche da resti di microorganismi (alghe, plancton, batteri) che vivevano in ambiente marino addirittura prima della comparsa dei dinosauri sulla terra. I principali composti costituenti del petrolio appartengono alle classi delle paraffine, dei nafteni e degli aromatici, che sono composti organici formati da carbonio e idrogeno e le cui molecole sono disposte secondo legami di varia natura.
, gas, carbonecarbone
Il carbone è una roccia sedimentaria composta prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno. La sua origine, risalente a circa 300 milioni di anni fa, deriva dal deposito e dalla stratificazione di vegetali preistorici originariamente accumulatisi nelle paludi. Questo materiale organico nel corso delle ere geologiche ha subito delle trasformazioni chimico-fisiche sotto alte temperature e pressioni. Attraverso il lungo processo di carbonizzazione questo fossile può evolvere dallo stato di torba a quello di antracite, assumendo differenti caratteristiche che ne determinano il campo d'impiego.
I carboni di formazione relativamente più recente (ovvero di basso rango) sono caratterizzati da un'elevata umidità e da un minore contenuto di carbonio, quindi sono 'energeticamente' più poveri, mentre quelli di rango più elevato hanno al contrario umidità minore e maggiore contenuto di carbonio.
), alle caratteristiche naturali (disponibilità di vento, livello di irraggiamentoirraggiamento
Meccanismo di trasmissione del calore per mezzo di onde elettromagnetiche. A differenza della conduzione e della convezione, l'irraggiamento può anche avvenire nel vuoto (è così che si propaga il calore dal Sole alla Terra).  Tutti i corpi emettono delle radiazioni perché tutti i corpi possiedono una determinata temperatura; tuttavia l'entità dello scambio termico dipende dalla natura dei corpi, dalla loro reciproca posizione, dall'eventuale assorbimento del mezzo interposto e dalla temperatura delle loro superfici. La quantità di calore emessa da un corpo per irraggiamento, infatti, è proporzionale alla quarta potenza della temperatura. Questo significa che al crescere della temperatura l'irraggiamento diventa il meccanismo di conduzione del calore preponderante, rispetto alla conduzione e alla convezione.
, ricchezza di corsi d’acqua in pendenza etc.) e alle politiche energetiche, con particolare riguardo alla promozione delle fonti rinnovabili.

UN’EVOLUZIONE LUNGA UN SECOLO

L’Italia, come il resto dei paesi sviluppati, ha sviluppato un parco di generazione per far fronte alle crescenti esigenze delle industrie, del settore del terziario e  residenziale, ovvero della domanda interna.

Le prime richieste di fornitura elettrica risalgono a fine ottocento ed ancora dopo la prima guerra mondiale l’Italia produceva appena 5,6 TWh. Negli ultimi anni il livello della produzione nazionale ha invece superato i 300 TWh (Fig. 1).

Anche il modo di produrre energia è cambiato radicalmente (Fig. 1).
Nella prima metà del secolo scorso gran parte del fabbisogno elettrico era coperto dall’idroelettrico, raggiungendo il 97% nel 1945.
Solo a partire da questo momento il termoelettrico incomincia a farsi strada per arrivare ad imporsi a fine anni ’60, principalmente con impianti ad olio combustibileolio combustibile
Frazione pesante derivante dalla raffinazione del petrolio greggio, che trova impiego prevalentemente come combustibile per l'industria, nelle centrali termoelettriche o come carburante per le navi. L'olio combustibile è classificato secondo la viscosità (oli fluidissimi, fluidi, semifluidi, densi) e secondo il contenuto di zolfo.
.
Una progressivo ricorso al gas ed in particolare ad impianti a ciclo combinatociclo combinato
Si parla di ciclo combinato quando i gas di scarico in uscita da una turbina a gas vengono impiegati come sorgente di calore per un ciclo a vapore, essendo a temperatura molto alta (circa 600°C). Si tratta in pratica di far funzionare in cascata una turbina a gas e un impianto a vapore, ottimizzando in questo modo il recupero delle 'potenzialità energetiche' dei gas di scarico (la conversione in energia meccanica è tanto più efficiente quanto più i di scarico sono caldi).
ha poi condotto ad una punta di contribuzione del termoelettrico (incluse le bioenergie) del 87% nel 2007, per poi ridiscendere nuovamente a seguito della crescita delle altre fonti rinnovabili.
Figura 1 - Evoluzione delle fonti di generazione elettrica

DAL 2000 AD OGGI

DOMANDA DI ENERGIA ELETTRICA


Focalizzandoci sugli ultimi anni, in Italia la domanda di energia elettrica è aumentata ogni anno mediamente del 1.6% fra il 2000 e 2008 (da 279 fino a 319 TWh), per poi invertire la tendenza. Dopo un crollo superiore al 5% nel 2009,a causa della crisi economica, il consumo è infatti sceso fino a 297 TWh nel 2013, ovvero al di sotto del livello del 2003.
Figura 2 - Domanda di energia elettrica 2000-2013

Alla base della richiesta di consumo sono le attività industriali (in particolare la siderurgia, meccanica e chimica), seguite dal terziario e dal residenziale:
Settori di consumo

FUEL MIX


La composizione delle fonti di generazione elettrica in Italia fino a pochi anni fa ha mostrato due peculiarità rispetto alla media europea: la totale mancanza della fonte nuclearenucleare
Forma di energia derivante dai processi che coinvolgono i nuclei atomici (fissione e fusione).
e la predominanza del gas.

Il gas, principalmente consumato in impianti a ciclo combinato (CCGT) aventi efficienza intorno al 55% ed oltre, ha continuato la sua corsa fino al 2008 raggiungendo il 55% della produzione lorda, per poi arrestarsi a partire dal 2009 e crollare progressivamente fino 37% nel 2013 (Fig. 3). La causa di questo crollo è da imputarsi all’effetto combinato della riduzione di domanda elettricadomanda elettrica
Quantità di energia elettrica che deve transitare sulla rete calcolata come la somma dei consumi degli utenti e delle perdite sulla rete. È sinonimo di fabbisogno elettrico.
interna e della massiccia penetrazione delle fonti rinnovabili, che ha rivoluzionato lo scenario energetico.Figura 3 - Evoluzione del termoelettrico 1997-2013Div/1 EN/1 PERCHE EN/Sistema Elettrico Fig 4.jpg

Pertanto nello scenario attuale alla copertura della domanda concorrono impianti base (base load) che, per criteri di priorità (fonti rinnovabili) o in ragione del costo marginale più basso (carbone) o in virtù della loro localizzazione rispetto alla domanda (autoproduzione), presentano una curva di produzione che in pratica dipende solo dalle proprie disponibilità.

La generazione da parte di altri impianti viene invece richiesta per far fronte ad esigenza di punta (turbogas e idroelettrico da serbatoio), avendo pronta capacità di pronto utilizzo, pur se con costi maggiori (turbogas).

Intermedio è invece diventato il posizionamento dei cicli combinati a gas, a causa della minore convenienza economica riscontrata negli ultimi anni e dello restringimento dello spazio rimasto per gli impianti termoelettrici nella generazione di base a seguito dell’importante sviluppo delle FER, aventi priorità di dispacciamentodispacciamento
Energia elettrica:
Attività di gestione, istante per istante, dei flussi di energia elettrica consumata e dei flussi di energia elettrica prodotta in modo da garantire un costante equilibrio tra domanda e offerta. L'energia elettrica, infatti, è un bene che non si può immagazzinare, quindi a fronte di una richiesta deve esserci necessariamente un punto di produzione in tempo reale. Queste operazioni, molto complesse, sono svolte da Terna.
Gas naturale:
Attività di gestione del sistema di trasporto e distribuzione del gas per rendere disponibile, in qualsiasi momento e in ogni punto della rete, la quantità di gas richiesta.
.

SVILUPPO DELLE FONTI RINNOVABILI


La politica di incentivazione delle fonti rinnovabili è uno degli strumenti che il governo italiano ha messo in opera prima per raggiungere l’obiettivo previsto nel protocollo di Kyotoprotocollo di Kyoto
È un accordo internazionale sull'ambiente siglato nel 1997 da oltre 160 paesi per la riduzione delle emissioni climalteranti. Entrato in vigore a febbraio 2005, prevede entro il 2012 la riduzione complessiva delle emissioni di gas serra del 5,2% rispetto ai livelli del 1990 (considerato come anno di riferimento). Per i Pesi in via di sviluppo non sono stati previsti obiettivi di riduzione. Il protocollo di Kyoto ha introdotto dei meccanismi (i cosiddetti "meccanismi flessibili") per l'adempimento degli obiettivi di ciascun Paese, favorendo la cooperazione internazionale. Essi sono il Clean developmenti Mechanism, il Joint Implementation e l'Emission TradingTrading
Attività di acquisto e/o di vendita di prodotti (materie prime o commodities) sui mercati internazionali.
.
, poi il target europeo 20-20-20, ovvero entro il 2020 il raggiungimento di una quota di energia da rinnovabili pari al 20% dei consumi finali, la riduzione del 20% delle emissioni climalteranti rispetto al 1990 ed un aumento del 20% dell’efficienza energeticaefficienza energetica
Con questi termini si intendono i miglioramenti che si possono apportare alla tecnologia per produrre gli stessi beni e servizi utilizzando meno energia, con conseguente riduzione dell' impatto ambientale e dei costi associati.
. L’Italia in particolare è tenuta al raggiungimento del 17% dei consumi finali di energia da rinnovabili entro il 2020, target che la Strategia Energetica Nazionale ha rivisto in 19-20%.

Gli incentivi alle rinnovabili elettriche sono in gran parte sostenuti dalla collettività attraverso la componente A3 della bolletta. Nel 2013 sono ammontati a circa 10,6 miliardi di euro e sono stimati salire a 12,5 miliardi di euro nel 2014 (Fig. 7).
Div/1 EN/1 PERCHE EN/Sistema Elettrico Fig 5.jpg

A seguito di questa politica, nel 2013 le fonti rinnovabili hanno raggiunto il 40% dell’energia elettrica prodotta in Italia (Fig. 5); la crescita più rilevante è stata del fotovoltaico (Fig. 6) – sostenuto dal Conto EnergiaConto Energia
Il Conto Energia è una forma di incentivazione statale a sostegno della produzione di energia elettrica da impianti fotovoltaici.
Entrato in vigore con il Decreto Ministeriale del 19 Febbraio 2007, consiste nell'attribuzione di una tariffa incentivante, proporzionale all'energia prodotta, in base alla tipologia di impianto (non integrato architettonicamente, parzialmente integrato, integrato). Le tariffe vengono corrisposte per un periodo di 20 anni a partire dalla data di entrata in esercizio dell'impianto e rimangono costanti per l'intero periodo.
- che nell’arco di soli 4 anni è decuplicato (da 1.9 a 22 TWh).
Figura 6 - Fuel mix della generazione elettrica 2013Figura 7 - Andamento del FV ed eolico 2007-2013

Un’altra rivoluzione nella generazione elettrica provocata dallo sviluppo delle fonti rinnovabili è stato il rapido incremento di piccoli-micro impianti, spesso collegati direttamente alla rete di distribuzionedistribuzione
Attività di trasporto (di elettricità o di gas) agli utilizzatori finali attraverso le reti di distribuzione.
, ovvero la cosidetta ‘generazione distribuita’. Già nel 2012 i piccoli impianti ammontavano a circa 485.000, quasi tutti sotto 1 MW (482.000). In particolare il 98% degli impianti sotto 1 MW nel 2012 risultava essere costituito da fonti rinnovabili ed in particolare il 69% da impianti fotovoltaici.

La tendenza verso una generazione maggiormente distribuita si è confermata anche nel 2013 con un aumento del 21% dei piccoli impianti (da 484.587 a 586.603), mentre il numero di impianti termoelettrici utilizzanti combustibili tradizionali ha segnato un calo.
Figura 8 - Potenza installata e numero impianti 2013

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