Gfrktyl

Questa voce o sezione sull'argomento tecnologia non cita le fonti necessarie o quelle presenti sono insufficienti. Puoi migliorare questa voce aggiungendo citazioni da fonti attendibili secondo le linee guida sull'uso delle fonti. Segui i suggerimenti del progetto di riferimento.

In ingegneria energetica il termine efficienza energetica indica la capacità di un sistema fisico di ottenere un dato risultato utilizzando meno energia rispetto ad altri sistemi detti a minor efficienza, aumentandone generalmente il rendimento e consentendo dunque un risparmio energetico ed una riduzione dei costi di esercizio.

Efficienza energetica indica dunque la capacità di riuscire a “fare di più con meno”, adottando le migliori tecnologie/tecniche disponibili sul mercato e un comportamento più consapevole e responsabile verso gli usi energetici. Questo implica dunque uno sfruttamento più razionale dell'energia, eliminando sprechi dovuti al funzionamento e alla gestione non ottimale di sistemi semplici (motori, caldaie, elettrodomestici) e complessi (edifici in cui viviamo o lavoriamo, industrie, mezzi di trasporto) sia a livello locale, sia di un intero Paese.

Soluzioni a maggior efficienza energetica sono oggetto continuo di ricerca e sviluppo nelle aziende e nei centro di ricerca specializzati di tutto il mondo.

Descrizione |

Premesse |

Rispetto a 40 anni fa il consumo mondiale di energia è raddoppiato ed è evidente che, in futuro, assumeranno un rilievo sempre maggiore le problematiche relative alla disponibilità delle risorse energetiche di origine fossile (petrolio e gas) e all'aumento delle emissioni dovuto al loro utilizzo.

Per far fronte a queste evenienze, oltre alla ricerca di nuove fonti di energia alternative, sarà necessario essere sempre più efficienti nell'uso dell'energia. Ciò vuol dire che, per soddisfare i nostri bisogni, dovremo realizzare e utilizzare prodotti e servizi impiegando meno energia possibile.

In genere una nuova tecnologia energetica a maggior efficienza è ritenuta un investimento e come tale dotata di un costo iniziale e di un ritorno economico dopo un certo intervallo temporale.

Efficienza energetica in fisica ed ingegneria |

In fisica e ingegneria (includendo ingegneria meccanica e ingegneria elettrica) l'efficienza energetica è un numero adimensionale con un valore compreso tra 0 e 1 oppure, quando moltiplicato per 100, è espresso in percentuale. L'efficienza energetica di un processo è definita come:

efficienza η=potenza in uscitapotenza in entrata (=energia Eout/lavoro Ein){displaystyle mathrm {efficienza} eta =mathrm {{potenza in uscita} over mathrm {potenza in entrata} } (=energia E_{mathrm {out} }/lavoro E_{mathrm {in} })}

dove in uscita vi è la quantità di lavoro utile eseguito dal processo (in joule), e in ingresso vi è la quantità di energia (ancora in joule) assorbita dal processo.

Per la legge di conservazione dell'energia, l'efficienza energetica in un sistema chiuso non può mai superare il 100%.

Efficienza energetica nell'uso civile ed industriale |

La norma UNI CEI EN ISO 50001:2011, che detta i requisiti minimi che un Sistema per la gestione dell'energia deve possedere, definisce come efficienza energetica il "rapporto o altra relazione quantitativa tra i risultati in termini di prestazioni, servizi, beni o energia, e l'immissione di energia".

Anche la normativa italiana, con il Decreto legislativo 30 maggio 2008, n. 115 "Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all'efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE" dà una definizione simile, definendo l'efficienza come "il rapporto tra i risultati in termini di rendimento, servizi, merci o energia, da intendersi come prestazione fornita, e l'immissione di energia". Particolare importanza ha assunto negli ultimi anni l'efficienza energetica negli edifici.

Nel settore degli elettrodomestici le direttive europee 92/75/CEE, 2010/30/UE, e più recentemente il regolamento (UE) 2017/1369, definiscono un quadro di riferimento entro il quale sono messi a punto ed emanati ulteriori regolamenti specifici atti a definire e misurare l'efficienza delle diverse tipologie di apparecchi in condizioni prossime a quelle del normale uso quotidiano. Le procedure attuative fanno ricorso a un indice di efficienza energetica (IEE in italiano o energy efficiency index EEI in lingua inglese) poi sintetizzato in una classe di efficienza energetica a valori discreti, indicata da una lettera da A+++ a G, da apporre in etichetta. Gli apparecchi soggetti ad obbligo di misura di efficienza ed etichettatura comprendono: frigoriferi congelatori e loro combinazioni, lavatrici, asciugatrici, lavasciuga, lavastoviglie, lampadine, forni elettrici, cappe aspiranti, televisori, condizionatori e climatizzatori, aspirapolvere.

Direttive Europee |

L'Europa ha recentemente proposto come soluzione al riscaldamento globale, oltre al supporto al Protocollo di Kyoto, il cosiddetto "Pacchetto Clima 20-20-20", che prevede l'aumento del 20% nell'efficienza energetica nei sistemi, oltre alla riduzione del 20% delle emissioni di gas serra e l'aumento del 20% della quota di energie rinnovabili entro il 2020.^[1]

Vantaggi |

Studi effettuati a livello internazionale e nazionale confermano che la modalità più conveniente in termini di costi-efficacia per risparmiare energia e i cui effetti sono percepibili nel breve-medio termine è l'efficienza energetica.

L'incremento dell'efficienza energetica si ottiene mettendo in atto forme di intervento che includono miglioramenti tecnologici, ottimizzazione della gestione energetica e diversificazione dell'approvvigionamento di energia.

Sprechi e perdite di energia rappresentano il “giacimento” nascosto di cui disponiamo e che l'efficienza energetica ci consente di recuperare e valorizzare per ottenere consistenti vantaggi economici, ambientali e sociali.

Per queste ragioni l'efficienza energetica costituisce una componente essenziale della strategia energetica europea e nazionale, finalizzate a realizzare un'economia a basso consumo energetico, più sicura, più competitiva e più sostenibile.

Risparmi energetici ed economici |

Con l'aumento dell'efficienza energetica è possibile ridurre la spesa energetica, sia a livello nazionale che a livello individuale di imprese e famiglie.

L'abbattimento degli sprechi, così come i comportamenti e le scelte improntate ad un minor consumo energetico, permettono di conseguire consistenti risparmi immediatamente visibili sulle bollette di imprese, cittadini e sulla bolletta energetica nazionale.

I risparmi economici ottenuti con l'efficienza energetica possono essere utilizzati e reinvestiti dalle imprese, dai cittadini e dallo Stato, generando nuovi stimoli per l'economia.

È molto importante che i risparmi ottenuti siano rendicontati in modo chiaro e tramite un metodo rigoroso. In particolare è proprio nell'interesse di chi realizza gli interventi di efficienza energetica, ad esempio una ESCO, adottare un protocollo di misura e verifica riconosciuto e standardizzato a livello mondiale, come il protocollo internazionale di misura e verifica delle prestazioni (IPMVP), in modo da dimostrare i benefici raggiunti grazie ai loro interventi.

Vantaggi ambientali |

La riduzione delle emissioni di CO2 rappresenta un obiettivo prioritario sia per i Paesi avanzati, che per quelli in via di sviluppo.

Nell'ultimo trentennio le emissioni in atmosfera sono aumentate del 60%, soprattutto a causa dell'importante crescita economica che ha caratterizzato questo periodo, determinando un incremento della domanda di servizi energetici e, di conseguenza, dei consumi di energia.

Una maggiore efficienza energetica consente di utilizzare meno combustibili fossili e quindi di ridurre il livello delle emissioni di gas ad effetto serra, che contribuiscono al surriscaldamento globale.

Maggiore sicurezza negli approvvigionamenti di energia |

La sicurezza degli approvvigionamenti è una questione di particolare importanza per i Paesi dell'Unione europea, che soddisfa più del 50% del proprio fabbisogno energetico attraverso l'importazione di petrolio e gas naturale.

La riduzione della dipendenza energetica dall'estero è diventata una priorità a causa dell'instabilità dei prezzi, soprattutto del petrolio, e dell'instabilità politica dei Paesi dai quali l'Unione Europea importa i combustibili per produrre la propria energia. Diminuire i consumi utilizzando l'energia in modo più efficiente significa minore dipendenza dall'estero e maggiore sicurezza negli approvvigionamenti di combustibile.

Maggiore competività per le imprese |

Gli incrementi di efficienza nell'uso dell'energia consentono non solo di ridurre i consumi e di migliorare l'impatto ambientale delle attività umane senza diminuire gli standard di vita, ma rappresentano uno stimolo per il progresso tecnologico del Paese.

Il sistema produttivo, che riceve un forte impulso verso lo sviluppo di nuovi sistemi e tecnologie, migliora i propri standard produttivi, contribuisce all'evolversi di un mercato interno dell'efficienza e dei servizi energetici e accresce il vantaggio competitivo delle nostre imprese sui mercati internazionali.

Efficienza energetica e fonti rinnovabili |

L'efficienza energetica, combinata a sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili, consente di ottenere i migliori risultati in termini di riduzione dei consumi di energia prodotta da fonti fossili (petrolio, gas).

L'utilizzo combinato di efficienza energetica e energia rinnovabile fa sì che, in modo reciproco, i punti di forza dell'una vadano a compensare le debolezze dell'altra, favorendo il progresso di entrambi i processi e accelerando il conseguimento degli obiettivi di risparmio:

• mentre l'efficienza energetica permette di realizzare considerevoli risparmi nel breve-medio periodo, ma vede il suo potenziale ridursi nel tempo, le rinnovabili producono poca energia nel breve termine, ma presentano un potenziale di crescita notevole;


• il risparmio sui costi dell'energia ottenuto con l'efficientamento dei sistemi può essere utilizzato, sia a livello individuale che nazionale, per accelerare l'introduzione delle energie rinnovabili nel mercato, compensando gli alti oneri iniziali;


• la disponibilità delle fonti energetiche rinnovabili è fortemente condizionata dalla loro localizzazione. Al contrario, gli interventi di efficienza energetica possono essere realizzati ovunque. Nelle aree in cui le risorse rinnovabili sono limitate, le politiche di sviluppo territoriali potranno porre un maggiore accento sui miglioramenti dell'efficienza energetica.

Metodologie |

La realizzazione di risparmi energetici significativi implica, da un lato, l'esigenza di sviluppare tecniche, prodotti e servizi a basso consumo di energia e, dall'altro, la necessità di modificare i comportamenti dei consumatori.

Il progresso tecnologico ha permesso significativi incrementi dell'efficienza nella conversione delle fonti fossili in energia, riducendo le perdite e migliorando le prestazioni degli impianti.

I progressi scientifici hanno migliorato le diverse tecnologie infrastrutturali: linee di trasmissione dell'energia, linee ferroviarie e stradali, edifici. È aumentato il numero di dispositivi più efficienti comunemente utilizzati dagli utenti finali come le apparecchiature elettriche, i sistemi di riscaldamento, i piccoli e grandi elettrodomestici, i mezzi di trasporto.

Ma le tecnologie efficienti da sole non bastano a sfruttare tutto il potenziale di risparmio energetico disponibile. Altrettanto essenziale è il contributo che deve provenire dai fattori “non tecnologici”, come l'organizzazione/gestione ottimizzata delle imprese e il comportamento consapevole dei cittadini verso un uso più razionale dell'energia.

Questi traguardi richiedono un grande impegno collettivo, ma i vantaggi economici, sociali e ambientali per l'intera comunità sono davvero consistenti.

Soluzioni e campi di ricerca |

Nei vari settori esistono già soluzioni valide per l'efficentamento energetico, mentre altre sono oggetto di ricerca e sviluppo.

Ad esempio .mw-parser-output .chiarimento{background:#ffeaea;color:#444444}.mw-parser-output .chiarimento-apice{color:red}nell'autotrasporto l'auto elettrica, l'auto a metano o GPL risultano più efficienti della comune automobile con motore a combustione interna^{[senza fonte]} con riduzione dei consumi energetici. Anche la ricerca nei lubrificanti per cuscinetti a sfera, motori e turbine, pneumatici a maggior scorrimento a parità di aderenza in grado di ridurre le forze di attrito è un tema di ricerca così come la ricerca in campo aerodinamico per diminuire il cosiddetto Cx.

Nella realizzazione degli edifici e velivoli aerei e spaziali risultano tecnologie efficienti dal punto di vista energetico per ottenere un buon isolamento termico procedure di riqualificazione energetica quali: l'isolamento a cappotto, l'uso di vernici o pannelli termoisolanti, la realizzazione di intercapedini, l'uso della stufa al posto del caminetto, l'uso del termocamino al posto del normale camino, l'uso delle pompe di calore al posto dei termosifoni, il free cooling, l'uso di caldaie a condensazione al posto delle normali caldaie, l'uso di doppi vetri oppure vetri termici al posto dei vetri normali oppure doppie finestre e in generale l'uso di materiali a bassa conducibilità termica verso l'esterno (es. legno, vedi anche casa passiva) o anche l'uso di sistemi di cogenerazione per il riscaldamento o il tetto ventilato.

Nelle reti elettriche l'uso di materiali ad alta conducibilità elettrica in gradi di diminuire la resistenza elettrica dei conduttori (vedi anche superconduttività) oppure l'uso di linee elettriche a corrente continua (HVDC) nelle rete di trasmissione rispetto alle linee a corrente alternata così come l'adozione di una smart grid diminuirebbe le dispersioni di energia elettrica.

L'aumento di efficienza energetica è un tema costante di ricerca anche nell'ambito delle fonti rinnovabili come ad esempio l'eolico magnetico rispetto all'eolico standard, l'uso di tecniche migliori di concentrazione solare nel solare termico e termodinamico oppure l'uso di semiconduttori più efficienti nell'energia solare fotovoltaica.

Nell'illuminotecnica la ricerca di sistemi di illuminazione a maggior efficienza luminosa (es. LED) è un altro tema di ricerca.

Valutazione e misura |

Per valutare l'efficienza energetica di un edificio esistono diversi metodi di valutazione o misura. Negli edifici essa è misurata ad esempio dall'Indice di prestazione energetica invernale. Nell'acquisto degli elettrodomestici è invece presente la cosiddetta Classe di consumo energetico. Nei sistemi termodinamici è l'indice di efficienza energetica o anche il coefficiente di prestazione (COP) per le pompe di calore. Un altro indice di valutazione a livello economico è il cosiddetto ritorno energetico sull'investimento energetico (EROEI). Figure professionali tipica per la ricerca di soluzioni di efficientamento e loro valutazione sono l'Energy manager e l'Esperto in gestione dell'energia.

Linee guida, normative e certificati |

• Protocollo internazionale di misura e verifica delle prestazioni


• UNI CEI/TR 11428:2011


• UNI CEI EN ISO 50001:2011


• UNI cei 11352


• Certificato bianco


• Certificazione energetica degli edifici

Note |

Voci correlate |

Collegamenti esterni |

• Sito ENEA per l'efficienza energetica, su efficienzaenergetica.enea.it.


• 
  Approfondimento sull'efficientamento energetico a cura di Innowatio

Portale Ingegneria: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di ingegneria