Sts-Med Regional Meeting - Montagnino

STS-Med
Small scale thermal solar district units
for Mediterranean communities

PROJECT OVERVIEW
Fabio Maria Montagnino
Project coordinator

regional meeting_palermo_06_10_2013

concept
Il progetto STS-Med ha I suoi riferimenti nei documenti strategici di politica
energetica dell’area mediterranea che individuano nell’energia solare la
risorsa di riferimento per un futuro decarbonizzato.
La principale sfida per
l’adozione diffusa e di larga
scala delle tecnologie solari
poligenerative è costituita
dalla loro integrazione e
dall’opportuno adattamento
alle condizioni specifiche sia
ambientali che urbanistiche e
sociali delle regioni
solar GNI in the mediterranean regions, source: www.solargis.info
rivierasche, con lo sviluppo
di dimostratori accompagnati da linee guida e trasferimento di know-how a
decisori, investitori, tecnici e installatori.


approccio sociale
energy living labs: sistemi energetici sviluppati da una
comunità di tecnici e utilizzatori
L’approccio dei living lab è stato introdotto con successo nel campo
dell’innovazione nel settore ICT. L’idea di base è quella di coinvolgere gli
utilizzatori sin dalla fase di progettazione delle nuove soluzioni, in modo
da garantire che la tecnologia risponderà a bisogni ben precisi della
comunità di riferimento.
Questa metodologia sta già supportando lo sviluppo di sistemi intelligenti
di gestione dell’energia nell’ambito dell’implementazione del concetto di
smart city e può ulteriormente essere sviluppata nel campo energetico.


approccio tecnologico
Sul piano tecnologico si tratta di trovare una via per il downscaling di tecnologie
applicate nei grandi impianto alla scala dei piccoli distretti energetici,
ottenendo flessibilità, basso impatto, riduzione del consumo di suolo.

Impianto CSP da decine di MW
Impianto solare di riscaldamento per un distretto urbano.


verso i sistemi solari multipurpose
Sono, infatti, disponibili
tecnologie appropriate –
seppure a differenti stadi di
maturità – per la conversione
della radiazione solare in
differenti prodotti energetici
in grado di coprire i fabbisogni
specifici delle communità su
scala locale (produzione di
elettricità, riscaldamento,
condizionamento, produzione
di freddo, purificazione
dell’acqua, fornitura di
calore/freddo di processo,
persino la produzione di
carburanti).

modalità di produzione di freddo da radiazione solare (henning 2007)


obiettivo generale del progetto
Promuovere ed implementare tecnologie innovative e trasferire know-how
nel campo dell’energia solare, coinvolgendo il settore privato ed in
particolare le PMI, con particolare riferimento alle soluzioni implementabili
in edifici pubblici attraverso procedure pubbliche di acquisto.

campo solare a concentrazione di tipo PT (ENEA Casaccia) e
collettore LFR (Tunisia).

LFR collector


obiettivi specifici di progetto
 facilitare l’adozione di sistemi solari integrati a
concentrazione nelle regioni del bacino
Mediterraneo, attraverso la definizione di un
toolbox flessibile di soluzioni CS che ne
dimostrino la validità in edifici di utilizzo pubblico.
 mostrare l’efficacia di tecnologie prodotte in
attività di ricerca attraverso la loro applicazione in
unità dimostrative.
 creare nuove opportunità commerciali e
industriali migliorando le competenze di tecnici
e professionisti e sostenendo la massa a punto di
filiere produttive nel settore solare da parte di
PMI operanti nelle regioni coinvolte..


risultati attesi






ottimizzazione dell’approccio nei diversi
contesti climatici e applicativi.
maggiore consapevolezza da parte dei
gruppi target (decisori, professionisti,
imprese, cittadini).
supporto nella messa a punto di
incentivi specifici.
consolidamento delle reti di
collaborazione in campo solare a livello
Mediterraneo.
sviluppo di una prospettiva industriale
e occupazionale.


i partner
Consorzio ARCA
ENEA
Cyprus Chamber of Commerce &Industry

ITALY
ITALY
CYPRUS

Sicily
Lazio

The Cyprus Institute

CYPRUS

Al Balqa Applied University

JORDAN

Irbid

Millenium Energy Industries

JORDAN

Amman

Academy for Scientific Research and Technology

EGYPT

Al-Ismailiyah

Elsewedy Electric
Institute of Accelerating Systems and Applications
CEEI Provence

EGYPT
GREECE
FRANCE

Al-Ismailiyah
Attiki
Provence-Alpes-Côte-d’Azur

New and Renewable Energy Authority

EGYPT

Ministry of Energy & Mineral Resources
Sicilian Region, Department of Productive Activities
CEA - Alternative Energies Atomic Energy Commission

JORDAN
ITALY
FRANCE

Sicily
Provence-Alpes-Côte-d’Azur


il network


attività

WP1
WP2
WP3

Gestione e coordinamento del progetto.
Comunicazione e diffusione dei risultati.
Capitalizzazione e sfruttamento dei risultati.

WP4

Scenari di mercato per il sistemi solari poligenerativi a
concentrazione nell’area mediterranea.
Tecnologie, integrazione e progettazione del toolbox di
applicazioni solari a concentrazione.
Messa a punto di componenti di piccola scala e integrazione in
unità dimostrative.
Trasferimento di know-how e formazione di progettisti, installatori
e tecnici.

WP5
WP6

WP7


indicatori
 400kW di incremento nell’utilizzo di energia solare in modalità
poligenerativa (riscaldamento, raffreddamento, illuminazione , elettricità,…)
attraverso la realizzazione di 4 impianti demostrativi in 4 Paesi (Italia, Cipro,
Egitto, Giordania), in edifici pubblici.
 20 comunità locali coinvolte.
 200 gestori di edifici pubblici e 20.000 utenti finali posti a contatto con le
soluzioni solari poligenerative.
 30 autorità publiche coinvolte nel processo di miglioramento delle politiche.
 1.000 professionisti formati in attività di sviluppate presso le unità
dimostrative.
 60 investitori, 30 cluster/distretti e 600 PMI coinvolti nello sviluppo del
contesto imprenditoriale; 40 PMI selezionate per far parte delle filiere
generate dalla costruzione degli impianti pilota.


il logo
Il logo del progetto rappresenta la molteplicità delle possibili applicazioni
dell’energia solare e la collaborazione tra i partner e gli stakeholder. E’ stato
ispirato dal pavimento della Cattedrale di Monreale, costruita durante la
dominazione normanna da artisti islamici, che rappresenta un simbolo della
comune cultura mediterranea.


gli strumenti di comunicazione

Leaflet

Poster

Flyer
Banner

Newsletter

2nd project meeting Nicosia, Cyprus
24‐25 October 2013

stampa, web&social media

STS website 

STS twitter account
@STSMed
stsmed2013

2nd project meeting Nicosia, Cyprus
24‐25 October 2013

comprehensive technology report


esempio: generazione di potenza

Small/micro steam turbines
ORC systems

CPV&PV systems
Brayton minitower

Stirling Engines

lo sviluppo del CS toolbox

1)

collettori solari

2)

fluidi di scambio

3)

storage termico (TES)

4)

generatore di potenza

5)

trattamento acque

6)

heating&cooling


scenario di riferimento per il toolbox







I livelli di radiazione sono quelli tipici dell’area mediterranea.
La potenza termica nominale dell’impianto è compresa tra 10 e 1.000 kW (100
kW circa per ciascuno degli impianti pilota).
Gli impianti devono fornire servizi energetici (elettricità, caldo, freddo, e
trattamento delle acque) a edifici pubblici (scuole, ospedali, edifici sportivi, …):
gli audit mostrano che l’elemento chiave dei consumi di questi edifici in area
mediterranea è oggi identificabile nei sistemi di raffreddamento e
raffreddamento/riscaldamento.
Bisogna identificare il miglior compromesso tra costi di investimento, fecilità di
gestione, compattezza, affidabilità e flessibilità.


quale configurazione scegliere?
Una volta individuati gli
intervalli operativi delle
configurazioni integrate
possibili (T1, T2, T3, …)
sarà possibile identificare
la possibile copertura dei
carichi tipici delle
condizioni di utilizzo (C1,
C2, C3, …) ricavate dai
case studies.


configurazioni del toolbox
Esempio T1:
CPV + chiller/MED

T1


Esempio T2:
Dish-Stirling + chiller/MD

T2


Esempio T3:
CSP + ORC (dal TES) + chiller/MD in co-generazione

T3


sito demo - Egitto
SEKEM Medical Center Building
Nord dell’Egitto, latitudine 31° and longitude 30°
Radiazione solare: 6.6 - 7 KWh/m2/giorno
Istituito nel 1997 offre servizi nell’ambito di 15 cliniche specialistiche a
oltre 35.000 pazienti annualmente.


caratteristiche sito demo - Egitto
Pompe di calore: 51 kW
Illuminazione: 2.5 kW
Apparecchi elettrici: 3.96 kW
Pompe d’irrigazione: 15 kW
Apparecchi medicali: 9.5 kW
Carico totale dell’edificio: 82 kW


2nd Project Meeting– Nicosia, Cyprus 24 -25
26
October 2013

configurazione trigenerativa con ORC

Opzione 1: trigenerazione in parallelo

Opzione 2: trigenerazione in cascata


sito demo - Cipro

priorità: produzione di acqua dissalata o purificata
(tecnologia MED a bassa/media entalpia)

sito demo - Cipro
Sito alternativo
Nei campi da golf e nei grandi alberghi la legge impone la produzione di acqua da
dissalazione alimentata da FER.

sito demo - Giordania
Al-Balqa Applied University - Al-Huson University College
85 Km a nord di Amman, 13 Km dalla città di Irbid.
Sono presenti sette edifici, l’edificio demo è Al-Khawarzmi Engineering
building, costruito nel 2001, dotato di aule, laboratori e uffici.


Area disponibile
AL-Khawarzmi Engineering building consiste di due piani di 953 m² ciascuno.
L’area disponibile sul tetto è pari a 600 m²



Required

Target

Remark

5 Month per year
Cooling

160 KW (Thermal)

Staff offices & Labs 6 hour/day
5 day/Week
5 Month per year

Heating

Electricity

180 KW (Thermal)

9,000 - 13,500KWh/month
(Electrical)

Whole Building

Lighting

6 hour / day
5 day/Week
Winter - Summer


4. Site Assessment & Analysis
The most suitable technology of solar collectors for this pilot project:
1.

Compound parabolic concentrator (CPC)

2.

3.

Parabolic trough collector (PTC)

Linear Fresnel reflector (LFR)


Type

CPC

PTC

LFR

Up to 120
No

Up to 250
Yes

Up to 250
Yes

Application

DHW / Space heating /
Space Cooling /
Desalination

Space Cooling / Power
generation / Desalination

Space Cooling / Power
generation / Desalination

Heat Transfer Medium

Water / Water –Glycol

Thermal Oil

Thermal Oil

47 - 59 %
Direct , Diffuse

43 -58 %
Direct (DNI)
Cleaning , Tracking and
Wind load

36 - 46 %
Direct (DNI)
Cleaning , Tracking and
Wind load

Operating Temp. ⁰C
Tracking System

Solar-to-Thermal Efficiency
Solar Radiation type (needed)
Operation and Maintenance issues

Cleaning


sito demo - Sicilia
Centro Civico - Menfi


sito demo - Sicilia
Centro Civico - Menfi
22.000 mq di area
400 mq sui tetti

Roof 200sqm

AREA
DISPONIBILE
CENTRO
CIVICO

Roof 200sqm


sito demo - Sicilia
Type of energy consumption
lighting
9%

Centro Civico – Menfi

Other
10%

Oltre il 60% dell’energia è utilizzata
per il
riscaldamento/raffreddamento
40% dell’energia per altri servizi

Computer
20%

Heating and
cooling
61%

35000
30000
25000
20000

Lighting

15000

Other

10000

Computer

5000

Heating and Cooling
Dicember

November

October

September

August

July

June

May

April

March

February

Jenuary

0


sito demo - Sicilia
Piscina comunale – Petralia Sottana
25 Km dalla costa a circa 1.000 m di altitudine, clima montano.


sito demo - Sicilia

Public Pool

Public
Hospital


sito demo - Sicilia

Sarebbe possibile integrare una caldaia a
biomassa di nuova costruzione, già
presente, per bilanciare la produzione di
energia sia giornalmente che
stagionalmente, trasferendo l’eventuale
eccesso all’ospedale.


sito demo - Sicilia
Incubatore ARCA

Consorzio Arca

3.000 mq disponibili.


sito demo - Sicilia
Electric energy source ARCA (2012)

Incubatore ARCA

Other 2%

Circa il 60% odell’energia è utilizzata per il
riscaldamento/raffreddamento
40% dell’energia per altri servizi

lighting
28%

Cooling 33%

Computer
11%
Heating 25%

20000
18000

Hot Water
1%

16000
14000
12000
10000
8000

Hot Water
Other
Computer

6000

Lighting

4000

Heating

2000

Cooling

0


sito demo - Sicilia
Il progetto è stato integrato in una più ampia riqualificazione dell’area a cavallo tra
il parco universitario e quello cittadino.


sito demo - Sicilia
Le tecnologie dovranno rispondere alla specifica domanda dei tre siti:

Ipotesi di lavoro:
• Menfi: HCPV + SHC
• Petralia: CPC ibridizzato con biomassa + ORC
• Palermo: Linear Fresnel Solar Collector + ORC
+
+

TES
chiller

2nd Project Meeting– Nicosia, Cyprus
24 -25 October 2013

il mondo sta cambiando

Ipcc report 2013

i cambiamenti stanno accelerando

Ipcc report 2013

ancora più gas?
E' EMERGENZA ENERGIA
05/11/2013 17:16
Intervenuto a una conferenza alla Johns Hopkins University di
Washington, l'ad Eni Scaroni ha fatto il punto sulla situazione
energetica europea. Con gli Usa sempre più competitivi grazie allo
"shale gas" e un mercato Ue penalizzato da prezzi altissimi,elevato
costo del lavoro e bassa domanda, "per l'Europa è vera
emergenza",dice Scaroni Due possibilità: che anche l'Europa investa
sulo shale gas o che si rinegozi il ruolo della Russia, che già oggi
fornisce all'Europa il 25% di gas.

le precedenti rivoluzioni industriali le hanno fatte I combustibili
fossili…adesso è la volta del SOLE…

Expo 1878 di Parigi: produzione di un blocco di ghiaccio
da energia solare

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