Rural-Grid

Le fonti energetiche decentralizzate e rinnovabili nella loro maggioranza dei casi restano spesso inutilizzate per la produzione di energia elettrica e termica, per l’assenza, sul mercato mondiale, di nuovi sistemi energetici integrati, ad alto valore tecnologico, come unico impianto eolico-fotovoltaico-biomasse, capace di integrarsi con armonia e sostenibilità, con le multiformi problematiche economiche-ambientali dei contesti rurali (e non). Nel contempo gli stessi produttori mondiali, delle tre tecnologie, eolico-fotovoltaico-biomasse, si sono finora ignorati, l’un l’altro, procedendo separatamente a proporre al mercato sistemi spesso inadeguati atti a cogliere, concretamente, l’enorme opportunità (di business) rappresentata dai contesti rurali e territori isolati per la produzione e l’utilizzo in loco dell’energia da fonti rinnovabili.  Da quanto precede nasce il presente progetto quale business pilota denominato Rural-grid che è una mini-rete di distribuzione di elettricità e calore tecnologico on-grid (e/o Off-grid) di potenza 60-100kWe che coinvolge la produzione, di energia termica ed elettrica dalle tre fonti rinnovabili eolico-fotovoltaico-biomasse contemporaneamente con impiego di una unica unità Wind Solar Biomass System-,  con stoccaggio-accumulo di energia elettrica in kit di batterie di ultima generazione al LiFePO4.  Il sistema di stoccaggio-accumulo on-grid (RAK monofase e RA3 trifase) l’energia può provenire da qualsiasi fonte: eolico, fotovoltaico, cogenerazione-biomassa, gruppo elettrogeno, dalla rete elettrica, etc., questo sistema integrato è la soluzione che consente di immagazzinare l’energia elettrica per utilizzarla di giorno/sera/notte, massimizzando l’autoconsumo, anziché cederla in rete, alla quale l’utenza on-grid è collegata. In concreto Rural-grid nella sua forma on-grid consente di utilizzare l’energia autoprodotta da fonti rinnovabili e di pagare al distributore di energia elettrica solo gli oneri di rete relativi alla potenza contrattualmente impegnata. Rural-grid quindi è stata “pensata” in particolare modo, per creare l’indipendenza energetica delle utenze domestiche e produttive per le comunità rurali decentralizzate, le quali possono cogliere le grandi opportunità di sfruttare le loro fonti energetiche rinnovabili finora restate inutilizzate. In buona sostanza considerando le grandi distanze che le attuali linee di trasmissione devono coprire per raggiungere le aree rurali dalla generazione centralizzata, fino al 30% dell’energia può essere persa prima di raggiungere le destinazioni, diminuendo così significativamente l’efficienza dell’intero sistema elettrico e causando perdite economiche rilevanti che si riflettono sugli utenti. Come tale, le Rural-grid localizzate con generazione in loco di energia rinnovabile oltre a concorrere alla diminuzione delle perdite di energia elettrica, forniscono anche un’alternativa socialmente ed economicamente sostenibile in ogni contesto di comunità rurale.

RAFFIGURAZIONI SCHEMATICHE RURAL-GRID

COMPONENTI TECNOLOGIA INTEGRATA WIND SOLAR BIOMASS SYSTEM

I pannelli FV flessibili ad alta risoluzione sono incollati sul dorso delle pale di alluminio della turbina e la lente di Fresnel composta viene montata su resistente supporto pentagonale vincolato all’apice delle pale mediante sistema teso. La radiazione solare viene concentrata dalla lente di Fresnel (fino a 400 volte) sulla zona sottostante e captata dai pannelli fotovoltaici, generando corrente elettrica con densità fino a quattro volte maggiore rispetto al fotovoltaico tradizionale.  Le pale della turbina in alluminio estruso sono posizionate nella formazione mi-verticale con inclinazione a “V” alveolate, queste unitamente allo sfruttamento dei flussi ventosi, permettono un efficiente raffreddamento ai pannelli fotovoltaici flessibili incollati sulle stesse, inoltre l’aria calda, opportunamente convogliata all’apice delle pale, viene utilizzata per incrementare la spinta del rotore, contribuendo a portare a regime ottimale la producibilità elettrica anche in presenza di minimali flussi ventosi del sito di 2,5/3 m/s, consentendo così lo sfruttamento congiunto dell’energia eolica e quella fotovoltaica con un unico compatto impianto. Il sistema nel suo insieme garantisce la produzione di energia elettrica ovunque sia presente il sole a livello mondiale e una minimale ventosità, ed è dotato di una tecnologia propria di autogoverno funzionale di regime di giri in presenza di qualsiasi flusso ventoso ove fosse eccedente alle sue esigenze funzionali di producibilità nominale della turbina. Le minimali capacità produttive di un impianto Wind Solar-IT*30kWe/15w/15s S-10, ovunque installata a livello mondiale, garantisce una produzione di energia elettrica come segue:

PYRO HYBRID è il primo impianto al mondo che coniuga tutti i vantaggi di un micro generatore in grado di produrre energia termica ed elettrica, capace di interfacciarsi con qualsiasi altra fonte energetica rinnovabile e non. Il reattore Pyro Hybrid permette di produrre energia termica  e syngas da policombustibili biomasse con umidità fino al 45% grazie ad uno specifico essiccatore integrato di ultima generazione. Grazie all’algoritmo C.C.A. (Combustion Control Algorithm) sviluppato per Pyro Hybrid, unito a sonde wide band per l’analisi dei gas di combustione, motori brushless per il dosaggio della biomassa e la gestione delle farfalle che regolano l’aria primaria e secondaria, Pyro Hybrid riesce a controllare in maniera perfetta la combustione ottenendo emissioni trascurabili e ceneri uniformi convogliate automaticamente nel piccolo vano dedicato, tutto ciò coniuga la facilità di una caldaia a biomassa con l’alto valore aggiunto dei gassificatori per una cogenerazione ad altissimo valore tecnologico unico a livello mondiale.

Kit RA-STORE 3 dotato di batterie al LiFePO4 ( Litio-Ferro-Fosfato)  modulabili da 56kWh cadauno.

CONSIDERAZIONI GENERALI

Rural-grid versione Wind Solar Biomass System*IT60kWe/W15/15S/30B, ha una produzione di enerigia elettrica anno di 345.000kWh (105.000+240.000) ed in grado di sostenere  circa 115 utenze  di potenza elettrica 3kWh (e/o 57 di 6kWh), e n. 80 utenze di potenza termica 10kWt. Le stesse utenze possono utilizzare l’energia elettrica per gli usi domestici plurimi eliminando l’utilizzo di gas metano etc., così eliminando le emissioni di CO2 puntiformi dovute all’utilizzo di gas metano etc., nel contempo potrebbero utilizzare l’energia elettrica per ogni ricarica di autoveicoli ibridi. La stessa energia termica così disponibile sarebbe utilizzata per ogni uso (caldo-raffrescamento). In casi specifici l’intera energia termica potrebbe essere utilizzata per usi produttivi mirati. Pertanto una Rural-grid versione On-grid è realizzata non tanto in ragione per accedere agli incentivi GSE  ma per competere con il libero mercato dell’energia, infatti gli attuali costi in bolletta dell’energia per usi domestici sono di €.0,20kWh-€.0,29kWh, per fasce superiori ai 3kW fino ai 15kW i costi aumentano e non sempre si ottiene l’allaccio, perché la rete di distribuzione elettrica italiana (e mondiale) è spesso insufficiente e non garantisce l’erogazione in aree rurali decentrate del Paese, altrettanto dicasi per le reti di distribuzione del gas largamente assenti nelle zone rurali decentrate. I consumi di EE in Italia (fonte GSE) sono di oltre 300.000GWh, di questi circa 70.000GWh sono del settore domestico e 230.000GWh industriale. In Italia sono in vigore il mercato libero e il mercato tutelato, a partire dal 2022 ci sarà solo il mercato libero, attualmente le utenze del mercato tutelato sono di circa 40.000GWh e circa 30.000GWh mercato libero, mentre il settore industriale è passato al mercato libero circa il 97,3% pari a 224.250GWh. Risulta che 9 italiani su 10 non conoscono i propri consumi energetici, mentre il 41% è orientato a cambiare operatore di EE e il 35% l’operatore gas. (tutti dati MISE-ENEL-distribuzione). In Italia la minima potenza contrattuale prevista per restare allacciati alla rete è di 1,5kW (più 10%), i costi dell’energia elettrica del mercato libero sono superiori a quelli del mercato tutelato e sono previsti ulteriori rincari, in concreto i costi dell’energia sono superiori agli incentivi GSE. Altrettanto dicasi per il mercato del gas ampiamente intutelato e problematico. Quindi l’utilizzo di Rural-grid come nuovo sistema virtuoso è socialmente sostenibile, quale mini-rete alimentata da energia elettrica e termica, prodotta in loco, con utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili.

COSTI DI UNA RURAL GRID

Wind Solar Biomass System*IT60kWe/W15/15S/30B, versione energia elettrica e parziale energia termica, solo fornitura è di circa €.2.000,00xkW, ovvero €.120.000,00.

Stoccaggio EE: Kit di batterie LiFePO4 di potenza 56kWe cadauno, di ultima generazione, solo fornitura €.25.000,00 a Kit.

Installazione e micro-rete e lavori complessivi circa €.30/35.000,00.

Ovviamente non esistono attualmente sul mercato mondiale impianti simili con i quali poter fare un confronto, comunque si può desumere un confronto tra turbine eoliche di uguale potenza, fotovoltaico, impianti di cogenerazione, stoccaggio EE:

• Una turbina eolica di potenza 15kWe, sul mercato, costa dai 3,0 ai 3,5 mila euro kWe, mediamente circa €.45.000,00;
• Un impianto fotovoltaico a pannelli flessibili di ultima generazione di potenza 15kWe, costa mediamente circa €.40.000,00;
• Un impianto di cogenerazione (elettrico-termico) di potenza 30kW, costa mediamente circa €.120.000,00 e oltre;
• Un Kit di batterie al LiFePO4 di potenza 56kWe, costa mediamente €.35.000,00.

In concreto non è possibile fare paragoni con gli attuali prezzi di mercato per le singole tecnologia. Facendo comunque un confronto tra costo di investimento e ricavo di una Rural-grid si può desumere:

Vanno altresì considerati gli equivalenti di risparmio di emissione CO2 anno che sono:

• produzione EE wind-solar (105.000kWh) pari a 83,475 tonnellate;
• produzione EE e calore termico (1.040.000kWh) pari a 826 tonnellate (considerandosi le emissioni CO2 con utilizzo di biomasse pari a 0). Rinvenienza da vendita certificati grigi (…).

Vanno infine considerati tutti gli altri benefici inerenti e conseguenti al mancato utilizzo delle biomasse dalle comunità rurali e gli stessi costi della gestione delle stesse per la tutela e salvaguardia ambientale, come nello stesso tempo vanno considerati comunque gli ulteriori costi per la creazione delle reti elettriche e del gas tutt’ora mancanti nelle zone delle comunità rurali decentralizzate. Per ultimo vanno considerate le riduzioni delle emissioni di CO2 puntiformi, e ogni altra necessità di procedere alla concreta attualizzazione del processo globale di riduzione degli utilizzi delle fonti fossili (green new deal). Per ultimo va considerato la creazione di nuovi posti di lavoro in loco che l’impianto consente.