Il progetto di ricerca si propone di sviluppare gli strumenti metodologici e tecnologici necessari affinché le efficienze di utilizzo e di fornitura di energia elettrica raggiungano livelli compatibili con gli obiettivi prefissati dal Piano d’azione sulla politica energetica per l’Europa, allo scopo di affrontare “con efficacia e con urgenza” le sfide poste dai cambiamenti climatici. I principali risultati conseguiti nel 2010 sono riassunti di seguito. Linea n. 1: Risparmio di energia elettrica nel settore civile: Supporto scientifico alle politiche energetiche nazionali e comunitarie Attuazione della Direttiva 2006/32/CE Sono stati esplorati settori di consumo particolarmente energivori, allo scopo di individuare le opportunità di risparmio energetico. Per quanto riguarda i consumi elettrici, ci si è focalizzati sul settore delle Telecomunicazioni, che è stato analizzato con il coinvolgimento della struttura di ricerca del principale operatore nazionale. Per quanto riguarda invece i consumi di combustibili fossili, l’analisi delle best practice dei processi termici industriali ha preso avvio dal settore Alimentare. Attuazione delle Direttive 2002/91/CE e 2010/31/UE Nella seconda metà del 2010 è iniziata la collaborazione con ENEA e CTI, per soddisfare tutti gli adempimenti richiesti dalle due Direttive; lo sviluppo delle attività è subordinato alle priorità indicate di volta in volta dagli uffici del MiSE competenti. Per quanto riguarda l’anno in corso l’attività ha riguardato l’avvio delle valutazioni tecniche relative all’elaborazione di un quadro metodologico comparativo, che consenta di calcolare livelli ottimali, in funzione dei costi, per i requisiti minimi di prestazione energetica degli edifici ed elementi edilizi. In particolare, è stata individuata una casistica di edifici di riferimento relativi alla tipologia residenziale, per i quali sono stati specificati le caratteristiche geometriche e dimensionali, nonché le stratigrafie e proprietà termofisiche delle pareti, in funzione dell’anno di costruzione (vetustà) e delle condizioni climatiche della località in cui sono costruiti. Attuazione della Direttiva 2009/28/CE L’attività svolta ha avuto per oggetto il riconoscimento come rinnovabile dell’energia catturata dalle pompe di calore. A tale riguardo sono stati elaborati due documenti tecnici sulle modalità di computo, rivolti rispettivamente ad Eurostat e alla DG Energy. Il primo ha corretto una proposta che rischiava di escludere dall’ammissibilità le macchine aerotermiche installate nella fascia mediterranea, in particolare in Italia. Il secondo documento ha illustrato le motivazioni per il riconoscimento come rinnovabile anche dell’energia catturata dalle pompe di calore in servizio di condizionamento. Contributo ai lavori della IEA sugli indicatori di efficienza energetica E’ stata eseguita la revisione sistematica delle serie storiche dei consumi finali in Italia, che ha comportato l’aggiornamento pressoché totale della ripartizione per uso finale dei consumi elettrici del settore domestico presenti negli archivi della IEA. Tale operazione è stata eseguita per tutti gli anni compresi nel periodo 1990- 2008, per i quali è stata anche assicurata la congruenza con i consumi complessivi pubblicati da Terna. Attuazione della Direttiva 2004/8/CE Si è definito lo stato attuale della Cogenerazione ad alto rendimento, sulla base dei più recenti dati disponibili, relativi all’anno 2009 e qualificati in base alla delibera n. 42/02 dell’AEEG. A partire da questo è stato stimato il suo potenziale di sviluppo al 2020, con focalizzazione sui settori industria, residenziale e terziario. Attuazione del meccanismo dei Certificati Bianchi

Si è operato un importante riordino delle procedure di calcolo dell’efficienza nell’illuminazione pubblica e nell’isolamento degli edifici. Nel primo caso sono state sviluppate due diverse metodologie, una applicabile al caso delle gallerie, stradali ed autostradali, l’altra all’illuminazione stradale in genere. Nel secondo, è stata messa a punto una procedura di calcolo integrata, capace di trattare cumulativamente l’effetto sui consumi degli edifici di più interventi applicati congiuntamente. Stante l’impostazione particolarmente innovativa delle metodologie sviluppate, l’AEEG ha ritenuto opportuno pubblicare due documenti di consultazione: il DCO 22/10, con il quale sono stati presentati i fondamenti metodologici delle procedure, mentre le schede di valutazione vere e proprie sono state successivamente pubblicate con il DCO 44/10. Analisi di dati di consumo e di comportamento dell’utenza domestica in seguito all’introduzione della tariffa bioraria Lo studio in oggetto, sviluppato in stretto contatto con l’AEEG, si è articolato secondo due direttrici: – l’analisi dei dati di consumo mensili di un campione esteso di utenti domestici, forniti dai principali distributori; – l’indagine statistica su un panel di famiglie, relativa agli elettrodomestici posseduti ed alle corrispondenti abitudini di utilizzo. In base ai dati finora analizzati, si è potuto notare come gli utenti soggetti a tariffazione bioraria abbiano in effetti posto in atto un certo spostamento dei propri consumi in ore vuote, di entità leggermente superiore agli utenti appartenenti al “gruppo di controllo”, rappresentato da utenti che hanno transitoriamente conservato la tariffazione monoraria. Linea n. 2: Utilizzo dell’energia elettrica e solare per il condizionamento: Misure per l’incremento di efficienza energetica negli usi finali Prestazioni pluristagionali delle pompe di calore reversibili Sono disponibili i risultati del monitoraggio energetico di tre differenti impianti a pompa di calore, uno con sorgente aerotermica e due geotermica. Nelle due semi stagioni invernali (gennaio-aprile 2010 e ottobre 2010-febbraio 2011) la pdc ad aria ha fatto registrare COP pari rispettivamente a 3,4 e 3,2, mentre in quella estiva (giugno- settembre 2010) il valore di EER è stato di 3,1. I risultati di dettaglio dei test hanno costituito la base per la realizzazione e la validazione di un modello analitico di una pompa di calore aria/acqua di nuova generazione, che è stato messo a punto attraverso le correlazioni esistenti fra la prestazione energetica puntuale della macchina e le condizioni di funzionamento. Uno dei due impianti geotermici considerati è già stato monitorato durante l’inverno 2009-2010, nel corso della nuova stagione ha visto peggiorare le sue prestazioni, con COP che, mettendo in conto i consumi della pompa a servizio del campo geotermico, è sceso a 2,3. Durante la stagione invernale 2010-2011 il terzo impianto sotto esame ha avuto COP stagionale pari a 3,2, compresi i consumi delle pompe del campo geotermico. Sono inoltre proseguite le attività di studio della geotermia a bassa entalpia hanno riguardato il potenziale di geoscambio, gli studi per la simulazione numerica e la sperimentazione in campo. Sorgenti innovative per l’illuminazione Le attività sono proseguite attraverso l’implementazione delle facility sperimentali (laboratori con camere bianche, reattore MOCVD; litografia con fascio elettronico, evaporatore di metalli, forno di annealing, etc.) nella nuova sede di Piacenza, verso l’obiettivo della realizzazione del dispositivo LED completamente sviluppato in RSE, che avverrà nel 2011. Altri lavori hanno riguardato: – Modellazione di strutture attive LED originali e simulazione matematica delle performance del dispostivo (emissione luminosa, efficienza, etc.) – Definizione del layout del dispositivo e delle fasi della successiva fabbricazione mediante processi “post- growth”. – Avvio dello studio per l’ottimazione della griglia metallica di contattatura, mediante modelling matematico e sviluppo dei processi di fabbricazione con litografia con fascio elettronico e metallizzazione. La griglia metallica sarà sviluppata su progetto originale RSE, attraverso la definizione della geometria e delle caratteristiche ottimali che soddisfino i requisiti elettrici ed ottici del LED. Solar cooling per il condizionamento estivo Sono stati monitorati tre impianti, due equipaggiati con frigorifero ad assorbimento ed uno con sistema DEC (Dessiccant Evaporative Cooling). Il primo sistema ha avuto un rendimento medio di conversione

dell’energia solare in frigorifera di circa il 26%, con un consumo di energia elettrica pari al 18,5% dell’effetto utile prodotto. Nel secondo caso i collettori solari sono stati caratterizzati da una buona efficienza di conversione (53%), mentre il frigorifero ad assorbimento ha mostrato delle prestazioni molto basse, il che ha portato ad ipotizzare un malfunzionamento di alcune parti dell’impianto durante il periodo di monitoraggio. Per il terzo impianto, infine, è stata riscontrata un’efficienza media dei collettori solari attorno al 54% e la macchina DEC, sebbene abbia operato a carico ridotto, ha mostrato un’efficienza media di circa 0,8 nel periodo di monitoraggio considerato. Tale efficienza è stata valutata come il rapporto tra l’energia frigorifera prodotta e la somma fra il calore prodotto dai collettori solari e l’energia elettrica assorbita dalla rete. Caratteristiche isolanti delle pareti opache di edifici L’attività di identificazione stratigrafica delle pareti opache si è focalizzata sulla tecnica georadar e su particolari metodologie ultrasoniche, applicate a diverse tipologie di muratura. Sono state eseguite diverse prove preliminari, con lo scopo di selezionare la frequenza più adatta dell’antenna trasmittente/ricevente. Si è constatato che l’antenna da 2 GHz, garantisce la migliore risoluzione ed è in grado di attraversare in riflessione tutto lo spessore dei muri, almeno fintanto che questi non siano pregni di umidità.. I dati acquisiti sulle quattro tipologie di muratura esaminate sono stati elaborati con un software commerciale specializzato, con il quale è stato possibile mettere a punto una procedura di elaborazione sistematica dei segnali. I risultati rivelano che, nell’ambito delle pareti “tipo” indagate, i dati radar hanno caratteristiche ben differenziate che permettono la discriminazione visiva dei diversi muri. Un interessante sviluppo futuro sarà quello di identificare caratteristiche specifiche di ogni muro o di elementi componenti e di utilizzarle in algoritmi di riconoscimento automatico, basati per esempio su reti neurali o fuzzy logic. Promozione dell’efficienza energetica Il lavoro svolto nel 2010 ha avuto per oggetto un’indagine statistica sulla domanda nazionale di Servizi Energetici nel settore terziario e industriale pubblico e privato. L’inchiesta ha indicato che il 61% degli intervistati dichiara di non aver frequentato corsi di aggiornamento sull’uso efficiente dell’energia e che la maggior parte delle forniture di servizi energetici è resa senza un contratto con evidenza dei miglioramenti dell’efficienza energetica verificabili attesi. Tuttavia, circa il 60% delle Organizzazioni contattate dispone di una figura professionale in grado di valutare la qualità dei servizi energetici acquisiti e di misurare i risparmi energetici ottenuti, inoltre, il livello di informazione su ESCo certificate, Esperti in Gestione dell’Energia Certificati e implementazione dei Sistemi di Gestione dell’Energia secondo la norma UNI-CEI 16001 è risultato abbastanza buono. Linea di attività n. 3: Tecnologie di risparmio elettrico e componenti per migliorare l’efficienza della rete elettrica Valutazione di interventi strutturali per la riduzione delle perdite di rete La valutazione degli interventi di miglioramento dell’efficienza delle reti di distribuzione è stata estesa ad un campione di reti reali di dimensioni significative. Nel caso del rifasamento degli utenti MT, lo studio ha evidenziato una riduzione delle perdite del 3% circa, confermando sostanzialmente i risultati precedenti. Per quanto riguarda il miglioramento dell’efficienza delle cabine secondarie, sono stati esaminati tre casi di sostituzione dei trasformatori: da perdite normali a ridotte, da normali a ridottissime, da ridotte a ridottissime, con un risparmio sulle perdite dello stadio MT/BT del 21%, 40% e 24% rispettivamente. Infine, l’intervento di riclassamento alla tensione unificata di 20 kV, di una rete reale esercita a 9 kV, ha evidenziato una potenziale riduzione delle perdite complessive del 62% circa, per l’effetto combinato dell’innalzamento di tensione, della sostituzione dei cavi obsoleti e della dismissione del trasformatore intermedio 20/9 kV. Componenti superconduttivi per il miglioramento dell’efficienza della rete L’attività è consistita nel completamento della progettazione e della realizzazione di un dispositivo a superconduttore di limitazione della corrente di corto-circuito, o SFCL (Superconducting Fault Current Limiter), trifase per media tensione (9,4 kV, 220 A), del quale è prevista l’installazione in una rete di distribuzione cittadina. Dopo la caratterizzazione elettrica del dispositivo (in azoto liquido, alla temperatura di 65 K – 77 K), il sistema completo di macchina refrigerante e criostato contenente l’SFCL è stato sottoposto alle prove di corto-circuito presso il laboratorio CESI di Grande Potenza, e testato nelle

condizioni definite nelle specifiche tecniche elaborate assieme alla società A2A che ospiterà il dispositivo all’interno della sua rete di distribuzione. Studio e sperimentazione di nuove architetture di rete: reti di distribuzione in corrente continua (c.c.) L’attività svolta ha permesso il completamento del controllo dei diversi convertitori elettronici c.c./c.c. utilizzati per l’interfacciamento delle risorse energetiche presenti sulla rete BT (400 V) in c.c. a 2 conduttori. In particolare è stato messo a punto il controllo dei convertitori elettronici c.c./c.c. associati ai dispositivi di accumulo e, tramite sperimentazione, sono stati individuati i parametri dei regolatori. In particolare, ciascun dispositivo collegato alla rete in c.c. (sistema di accumulo, convertitore e relativo controllore) è stato dapprima provato singolarmente e quindi insieme agli altri dispositivi al fine di verificarne il funzionamento coordinato. Un tipico esempio di sperimentazione svolta è consistito nel verificare la risposta dei singoli dispositivi a variazioni a gradino del carico sulla rete c.c.. Metodologie di misura di energia per il sistema elettrico È stata portata a termine la progettazione esecutiva di un Sezionatore Trasportabile Semplificato (STS), apparecchiatura innovativa ideata da RSE allo scopo di semplificare le operazioni di installazione sotto tensione di trasduttori di tensione di riferimento, evitando pesanti ripercussioni sull’esercizio di stazioni e linee in AT. È stata inoltre realizzata una nuova struttura di supporto e schermatura per il trasduttore di corrente di riferimento, grazie alla quale i precedenti metodi di lavoro sotto tensione sono sostituti con interventi “a distanza”, di gran lunga meno onerosi. Tali attività e risultati sono propedeutici alla revisione, attualmente in corso, della Direttiva Europea sugli strumenti di misura 2004/22/EC (MID). Tra le modifiche proposte, attualmente sottoposte a consultazione pubblica (in chiusura ad Aprile 2011), vi è infatti l’inclusione, auspicata dal WELMEC1, dei trasformatori di misura. La modifica renderebbe di fatto necessaria l’applicazione di un regime di taratura ai trasformatori di misura utilizzati per il metering nei punti di scambio della rete elettrica. L’attività svolta da RSE produrrà metodologie e apparecchiature in grado di minimizzare l’impatto logistico ed economico delle operazioni di taratura in campo. 1 L’organizzazione metrologica europea che vede compartecipi i Ministeri dell’Industria e delle Attività produttive e gli Istituti metrologici europei