PAES ELBA Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES) – Azione 4I – Stagno solare
PAES ELBA Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES)
Asse 4 – Produzione ed utilizzo di energia da fonti rinnovabili
Azione 4I – Stagno solare
Il Piano d’Azione per l’Energia Sostenibile (PAES) dell’Isola d’Elba, contiene le strategie condivise tra le 8 Amministrazioni Comunali, per ridurre le emissioni di gas serra dell’intero territorio dell’Isola.
Gli 8 Comuni elbani si sono impegnati a ridurre le emissioni di CO2 entro il 2020 (almeno del 30% rispetto al 2004) attraverso il coinvolgimento degli attori principali del territorio, sia pubblici che privati per attivare azioni di sviluppo locale, in una logica di partnership pubblico – privato capace di aggregare risorse tecniche e finanziarie.
Il progetto proposto prevede 2 interventi: il primo di interesse pubblico (nell’area delle ex saline a Schiopparello); il secondo di interesse privato (presso le Terme di San Giovanni – loc. San Giovanni, Portoferraio).
Per i due interventi è previsto la realizzazione di 2 stagni solari, che non sono altro che la realizzazione di due piccoli bacini d’acqua salata, con una profondità media di circa 2 m, dove la radiazione solare garantisce un incremento della temperatura del fluido inferiore (acqua e cloruro di sodio), che per quanto riguarda l’intervento di Schiopparello, attraverso un teleriscaldamento, permetterebbe di riscaldare e raffrescare 270 abitazioni della zona, mentre per l’ intervento delle Terme di San Giovanni, si potrebbe realizzare una nuova stazione di talassoterapia, attuata mediante pozze termali di acqua marina, riscaldate con la tecnologia dello “stagno solare” (solar pond), che risulta una tecnologia estremamente semplice, tanto da essere la più economica tra tutte quelle attualmente disponibili nel campo del solare termico.
Con tali interventi si aprirebbe un mercato del “turismo energetico”, che sta diventando una realtà in crescita, come risulta dai numeri presentati da Enel che dal 2002 ha avviato il progetto “Centrali aperte”, il cui scopo era di far scoprire il funzionamento e il percorso dell’energia, entrando in diverse centrali: idroelettrica, eolica, termoelettrica, geotermica e fotovoltaica.
Con tali interventi, Portoferraio potrebbe diventare una “Comunità Energetica aperta”.
Obiettivo:
Realizzazione di “stagni solari” per la produzione di energia solare termica.
Soggetti coinvolti / interessati:
Comune di Portoferraio
Opera pubblica (nell’area delle ex saline a Schiopparello) in quanto potrebbe essere promossa dal Comune di Portoferraio anche se il proprietario dei terreni è un soggetto privato;
Opera privata (presso le Terme di San Giovanni – loc. San Giovanni, Portoferraio)
Progetto elaborato con il contributo dell’arch. Massimiliano Pardi, dell’ing. Alessandra Rando e dell’ing. Piergiulio Avanzini (Clenergy)
Descrizione
La tecnologia dello “stagno solare” (solar pond) è estremamente semplice, tanto da risultare la più economica tra tutte quelle attualmente disponibili nel campo del solare termico. In particolare, la bassa efficienza dell’impianto (circa 25 ÷ 30%) é ampiamente compensata da costi di installazione ed esercizio molto bassi, laddove siano disponibili vaste aree pianeggianti e grandi quantità di sale a basso costo. È una condizione ideale per lo stagno solare la vicinanza al mare e la preesistenza di saline.
Gli stagni solari sono grandi vasche con una profondità media di circa 2 m. La parte inferiore del bacino, per uno spessore di circa 20 cm, è riempita con una soluzione salina (acqua e cloruro di sodio); nella porzione superiore viene immessa acqua a basso contenuto salino (acqua dolce o di mare a salinità normale) a temperatura ambiente (20÷25° C) per compensare l’evaporazione superficiale. La radiazione solare garantisce un incremento della temperatura del fluido inferiore posizionato sul fondo e la differenza di salinità non permette il mescolamento e l’instaurarsi di moti convettivi all’interno dello stagno (l’acqua degli strati inferiori non può salire per effetto del riscaldamento perché ha un contenuto salino maggiore ed è più densa).
In queste realizzazioni è possibile raggiungere temperature degli strati salini inferiori di almeno 80 ÷ 90 °C.
Dal punto di vista funzionale lo stagno solare compendia le due funzioni principali dei sistemi di produzione solare termica: la captazione (altrimenti ottenuta con pannelli solari termici) e l’accumulo (attualmente ottenuto con serbatoi, necessariamente, di limitato 134
volume).
Nella figura che seguono si riporta il principio di funzionamento di uno “stagno solare”.
Proposte di intervento
Sono previste 2 proposte di intervento: la prima può essere considerata pubblica (nell’area
delle ex saline a Schiopparello) in quanto potrebbe essere promossa dal Comune di
Portoferraio anche se il proprietario dei terreni è un soggetto privato; la seconda è di tipo
privato (presso le Terme di San Giovanni – loc. San Giovanni, Portoferraio).
Una possibile realizzazione di uno “stagno solare” nel comune di Portoferraio
Lo studio di fattibilità per la realizzazione di uno stagno solare a Portoferraio ha l’obiettivo di definire la fattibilità tecnica ed economica e la potenziale producibilità in termini energetici dello stagno solare in relazione alla localizzazione e alle dimensioni sotto riportate.
Una possibile localizzazione nel comune di Portoferraio è stata individuata in località Schiopparello nell’area della salina dismessa.
Uno stagno di 8.000 mq è in grado di fornire una potenziale produzione termica di 1.768 MWh/anno in inverno (corrispondente al riscaldamento di 247 abitazioni da 80 mq) e di 9.096 in estate (corrispondente al raffrescamento di 360 abitazioni da 80 mq) per un totale di 10.864 MWh/anno.
In alternativa si potrebbe avere una potenziale produzione di acqua potabile di 2.160 m3/anno.
Per la realizzazione di uno stagno con una superficie di 8.000 mq i costi di investimento sono quantificabili in circa 2.184.000 € e tengono conto di una infrastruttura urbana di teleriscaldamento della lunghezza di 5.000 m per servizio ad una utenza di 270 abitazioni.
Rispetto all’uso di un sistema di combustione a gasolio si avrebbero i seguenti benefici:
− minore consumo di energia primaria: 1.768 MWhTER pari a 152 TEP/anno
− riduzione delle emissioni di CO2: 493 ton/anno
− risparmio sul costo del combustibile: 270.504 €/anno (considerando un costo del gasolio di 0,15 €/kWh)
I costi annui di manutenzione del sistema sono quantificabili in 60.000 €.
Proposta di realizzazione di “stagno solare” presso lo stabilimento termale Terme di San Giovanni Isola d’Elba a Portoferraio
Su richiesta dell’utente è stato eseguito uno studio di fattibilità tecnica ed economica per dotare lo stabilimento termale di San Giovanni a Portoferraio di uno stagno solare in grado di fornire tutta l’energia termica richiesta dall’attività terapeutica, attualmente fornita da combustione di gasolio. L’energia è necessaria per il trattamento con acqua di mare calda dei fanghi di terapia, del condizionamento di alcuni locali dell’edificio e per l’alimentazione termica di vasche per talassoterapia di prossima realizzazione.
Lo studio di fattibilità comprende il dimensionamento in funzione della domanda di energia, la scelta e la definizione delle tecnologie e un’analisi dei costi, dei benefici economici e ambientali che si possono conseguire.
Lo stabilimento termale è localizzato in un ampio parco cui è affiancata una laguna in tempi precedenti utilizzata come salina.
La figura sotto riportata ne mostra la localizzazione.
La laguna ha una profondità media di poche decine di centimetri, è collegata al mare aperto da due bocche di presa che permettono il ricambio dell’acqua interna, attivato essenzialmente dai flussi di marea (in alcune condizioni di marea una parte della laguna risulta priva d’acqua).
Lo stabilimento termale è situato ad una distanza di circa 100 m dal bordo della laguna. In prospicienza di questo esiste uno specchio d’acqua circoscritto da una passerella pedonale di lunghezza pari a circa 150 m.
Il fabbisogno termico dello stabilimento è garantito dall’impiego di gasolio (combustibile usato per il riscaldamento dell’acqua di mare di processo): il consumo è di 13.144 litri a stagione (pari a 132.500 kWh). In base a tali consumi la potenza termica di picco fornita dalle esistenti caldaie a gasolio è di 75 kWt.
La presenza futura di una stazione di talassoterapia attuata mediante pozze termali di acqua marina richiede il potenziamento della struttura di produzione termica. In questo caso è richiesta una ulteriore domanda di potenza termica pari a 50 kWt per una richiesta complessiva della struttura termale che sale a 125 kWt di punta. In corrispondenza la domanda totale stagionale di energia termica diviene circa 260.000 kWh.
I consumi elettrici sono pari a 60.000 kWh (valore medio per stagione).
La stagione operativa va da Aprile ad Ottobre (compresi) di ogni anno.
Durante il periodo operativo l’offerta di energia varia da un minimo di 76 kWh/mq/mese (aprile) ad un massimo di 161 kWh/mq/mese (luglio) con una potenza erogabile nelle 12 ore giornaliere tra 210 e 430 W/mq. Per raggiungere questi risultati la temperatura del fondo stagno deve essere mantenuta poco al disotto di 100 °C. La profondità di progetto dello stagno è di 2 m. Il reintegro di acqua, per compensare l’evaporazione di superficie, presenta un massimo di 0,92 mc/mq nel mese di agosto.
Tenuto conto del consumo medio stagionale termico di circa 260.000 kWh e della produzione media annua di circa 800 kWh/mq (per 7 mesi di operazioni termali) ne risulta una dimensione attiva minima dello stagno di 325 mq. In termini di potenza la dimensione minima, riferita alla potenza minima disponibile nel mese di ottobre di 0,154 kW/mq, risulta di 800 mq.
La determinazione della superficie effettiva dello stagno dipende dalla forma geometrica che si vuole dare ad esso. Nel caso di uno stagno di forma circolare il cui fondo attivo sia di 800 mq, l’area in superficie dovrebbe essere attorno a 1.000 mq. L’impegno di superficie ed il relativo impatto, con queste dimensioni, nella laguna San Giovanni risulta molto limitato.
Per la realizzazione di uno stagno con una superficie di 1.000 mq ed una profondità di 2 m, i costi di investimento sono quantificabili in circa 198.000 € e comprendono: scavo e smaltimento, struttura di contenimento, telone impermeabile, componenti dei circuiti idraulici automazione, strumentazione e controllo, montaggi, commissioning, progettazione, assistenza e prove.
Rispetto all’uso di un sistema di combustione a gasolio con rendimento 90% che consuma
30.000 litri/anno al prezzo di 1,53 €/litro (IVA esclusa), si avrebbero i seguenti benefici:
− minore consumo di energia primaria: 260 MWh/anno
− riduzione delle emissioni di CO2: 73 ton/anno
− risparmio sul costo del combustibile: 45.370 €/anno
I costi annui di manutenzione del sistema sono quantificabili in 5.500 €.
Aspetti economici e finanziari
Per la realizzazione di uno stagno solare è necessario individuare le possibili modalità per conseguire eventuali finanziamenti, in conto capitale e/o in conto interessi, a favore dei soggetti o gruppo di soggetti (privati e/o pubblici) che decidono di effettuare un intervento di questo tipo. I contributi e gli incentivi attivabili per sostenere l’operazione potrebbero essere sia a fondo perduto, per ridurre i costi di investimento degli interventi da effettuare, sia in conto interessi, per la copertura dei costi finanziari che dovranno essere sostenuti in modo da ridurre il costo di produzione dell’energia e fornire la stessa a prezzi concorrenziali ad utenze pubbliche o private.
Stima dell’aumento della produzione di energia rinnovabile Totale energia rinnovabile prodotta (TEP/Mwh) 1.768 MWh (ex saline Schiopparello) 260 MWh (Terme San Giovanni)
Stima riduzione CO2 Stima totale CO2 ridotta (ton) 493 ton (ex saline Schiopparello) 73 ton (Terme San
Giovanni)
Costo totale 2.382.000 €
Costo di progettazione 95.280 €
Costo di realizzazione 2.286.720 €
Risparmi economici 40.000 €
Tempi di rientro 5 anni
