RI-GENERAZIONE ENERGETICA ENERGIA E SOSTENIBILITÀ Esperienze, idee e scenari di sviluppo 20 dicembre 2013 Incubatore d’Impresa di Sviluppo Basilicata Metapontum Metaponto di Bernalda (MT)

1. RI-GENERAZIONE ENERGETICA ENERGIA E SOSTENIBILITÀ
Esperienze, idee e scenari di sviluppo
Materiali
innovativi
energetica
per
Piero De Fazio
ENEA C.R. Trisaia
20 dicembre 2013
Incubatore d’Impresa di Sviluppo Basilicata Metapontum
Metaponto di Bernalda (MT)
l’efficienza

2. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Cosa è l’efficienza energetica?
L’efficienza energetica di un sistema rappresenta la capacità del sistema stesso di
sfruttare l’energia che gli viene fornita per soddisfare il suo fabbisogno.
Minori sono i consumi relativi al soddisfacimento di un determinato fabbisogno, migliore
è l’efficienza energetica del sistema.
In modo più intuitivo per efficienza energetica si può intendere l’attitudine all’utilizzo
dell’energia nel modo migliore, in particolare negli “usi finali”: l’industria, i trasporti,
l’agricoltura, le infrastrutture e le case in cui viviamo.

3. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Cosa sono i materiali innovativi (o avanzati ) ?
Sono avanzati quei materiali che possiedono proprietà meccaniche,
termiche, chimiche, elettriche
superiori rispetto ai materiali tradizionali
presentando livelli prestazionali elevati derivanti da particolari e inedite
conformazioni chimico fisiche.
I materiali avanzati contribuiscono a realizzare soluzioni più efficienti
in termini di risparmio di risorse energetiche e materiali nell’intero ciclo di
vita attraverso la capacità di :
1)
utilizzare minori quantità di materie prime;
2)
produrre energia pulita o assorbire agenti inquinanti;
3)
garantire durabilità e affidabilità nel tempo.

4. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
….ma materiali innovativi possono essere anche
materiali naturali ( organici o inorganici)
magari anche noti ma le cui applicazioni
risultano essere esse stesse innovative.
Fibre di basalto,
Fibre di canapa
Fibra di bambù

5. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Esempio : Biomateriali ed efficienza energetica
BIORAFFINERIA
BIOMATERIALI
Campi Applicativi:
Edilizia sostenibile - miglioramento
delle prestazioni termiche, acustiche,
ignifughe, strutturali ed ambientali
Efficienza energetica
studio di materiali e soluzioni
innovative per la riduzione del
calore trasmesso per convezione e
conduzione
Esempio: laterizi ad
prestazioni energetiche
elevate
Vantaggi: economici, sociali e ambientali
- Contributo al raggiungimento degli obiettivi climatici, energetici e di crescita con un un
aumento del livello di comfort ed una riduzione delle fatture energetiche per i cittadini;
- Creazione di nuova occupazione per lo sviluppo di tecnologie per la
realizzazione di nuovi
materiali eco-edili

6. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Edilizia
Trasporti
Obiettivi:
-Incremento delle prestazioni
meccaniche e delle capacità
termiche dell’involucro edilizio;
-maggiore sostenibilità
ambientale;
Obiettivi:
- sviluppo delle tecnologie di
giunzione per materiali e
componenti innovativi per i
mezzi di trasporto

7. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Settore trasporti:
Il settore dei trasporti è responsabile di circa un terzo
del consumo totale di energia finale, secondo solo al
settore civile, e il 95% dell’energia utilizzata è di
origine petrolifera.
Il trasporto stradale, sia di passeggeri che merci, ha
raggiunto quasi il 94% dei consumi finali. Il trasporto
marittimo incide per circa il 3%, quello aereo quasi
per il 2% e quello ferroviario poco più dell’1%.
(fonte ENEA)

8. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Quali sono le possibili proposte di intervento per il
miglioramento della efficienza energetica?
Promozione di modalità alternative al trasporto su strada
Elettrificazione dei trasporti su gomma
Ottimizzazione dell’esercizio attraverso l’impiego di Sistemi
di trasporto intelligenti
Ottimizzazione dei cicli di marcia dei veicoli stradali
… e i materiali?

9. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Gli obiettivi di efficienza energetica nel settore dei
trasporti possono essere raggiunti riducendo il
consumo di combustibile fossile per km percorso .
Ciò è possibile o incidendo sulle modalità di trasporto
o agendo sui mezzi di trasporto sostituendo i materiali
tradizionali con materiali alternativi, più leggeri in
grado però di garantire le stesse performances in
termini di caratteristiche di sicurezza….

10. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
…ad esempio le industrie automobilistiche stanno sempre più
investendo sui materiali compositi e su leghe di alluminio che
opportunamente trattate consentono di raggiungere resistenze
comparabili a quelle dell’acciaio a fronte di un peso specifico di
circa 1/3.
Sono state messe a punto schiume di alluminio particolarmente
leggere in grado di coniugare la sostenibilità economica con
quella ambientale
Quali sono le problematiche principali?
Messa a punto di tecnologie di giunzione
adeguate.

11. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Cosa fa ENEA?
E’ impegnata nel programma CLEANSKY
Clean Sky è il
programma più ambizioso mai
lanciato per la ricerca
aeronautica in Europa.
La sua missione è quella di
sviluppare tecnologie innovative
per aumentare
significativamente l- i alloys
tructure based on innovative le prestazioni
ambientali degli aeromobili e
del trasporto aereo, con
conseguente diminuzione di
carburante.
Obiettivo: aeromobili meno
rumorosi e più efficiente,
AFSIAL
Advanced Fuselage and wing S
AL

12. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Italy
AFSIAL è un progetto che mira allo sviluppo e alla dimostrazione
di una soluzione che combina leghe di Al-Cu-Li e tecnologie avanzate
di assemblaggio come la saldatura Laser e saldatura ibrida laser-TIG.
Inoltre, è indagata la possibilità di effettuare saldature, da ambo i
lati, mediante tecnica di split-laser.
In aeronautica la fusoliera e ali con pannelli irrigiditi, sono
responsabili in media per il 50% del peso complessivo di aeromobili.
Al fine di ottenere le proprietà del pannello richiesto e una riduzione
di peso significativa, la strategia del progetto è di combinare i
materiali più adatti con il processo di saldatura ottimizzato e un
design appropriato (FEM).

13. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Settore Edilizia
Negli ultimi anni la domanda di energia primaria è stata soddisfatta per
l’84% da combustibili fossili, petrolio 41%, gas naturale 36% , carbone e
altri solidi 7%, e per la parte rimanente da fonti rinnovabili e dalle
importazioni di energia elettrica (rispettivamente 11% e 5%).
A fronte dei minori consumi nell'industria e nei trasporti derivanti dalla crisi
economica e dal blocco del commercio mondiale, gli usi civili hanno visto
incrementare il loro valore principalmente a causa della variabilità climatica.
I consumi relativi al riscaldamento, al raffrescamento e all’acqua calda
sanitaria, rappresentano più del 2o% del consumo primario nel Paese
(fonte ENEA)

14. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Quali sono le possibili proposte di intervento per il
miglioramento della efficienza energetica?
Smart Cities e riqualificazione urbana
Si stima che sul suolo nazionale esistano circa 2.000.000 di
abitazioni in precario stato di conservazione, che necessitano di
essere demolite e ricostruite o recuperate; ampie aree urbane in
cui insistono complessi di edifici che hanno ormai concluso il
proprio ciclo di vita e sono dunque destinate a sostanziale
riqualificazione: un processo di “riqualificazione integrata” per le
Smart Cities.
……. e i materiali?

15. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
I materiali avanzati (o innovativi) impiegati in edilizia
derivano spesso da processi di trasferimento tecnologico da
altri settori industriali caratterizzati da forti spinte
all’innovazione (quali il settore aeronautico, automobilistico)
in cui la ricerca nel campo di materiali con prestazioni sempre
più elevate costituisce una condizione imprescindibile per la
realizzazione di prodotti e sistemi più efficienti.
Generalmente in edilizia le innovazioni sono assorbite in
tempi più lunghi che in altri settori (sia dal punto di vista della
produzione industriale che di progetto).
Affinché tali
materiali siano acquisiti nella comune prassi costruttiva sono
quindi necessari processi di adattamento e di verifica delle
prestazioni in condizioni d’uso che tendono a ritardarne la
diffusione, anche a causa di difficoltà tecnico operative
legate all’impiego e all’assenza di normative specifiche.

16. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
In edilizia la differenza tra materiale tradizionale e
materiale innovativo risiede principalmente nelle
capacità prestazionali dei materiali, e non solo in una
particolare o inedita conformazione fisico-chimica per
cui anche materiali tradizionali “innovati” nelle loro
prestazioni (ad esempio ai calcestruzzi ad alte
prestazioni) sono da considerarsi “avanzati” a tutti gli
effetti.

17. Materiali innovativi per l’efficienza energetica

18. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Rinforzo di
malte, calcestruzzi
Resitenza alle
abrasioni
Resistenza
al fuoco
Resistenza
alla corrosione
Fibra
di Basalto
Isolamento
acustico
Isolamento
termico

19. Materiali innovativi per l’efficienza energetica
Cosa fa ENEA
-
Rinforzo strutturale
Efficienza energetica
Automotive
Piping
-
Qualifica materiali;
Ricerca e Sviluppo di
componenti per edilizia
ad
alto
valore
tecnologico
ed
energetico
(laterizi,malte rinforzate,
tessuti per rinforzo
strutturale)
Ricerca e Sviluppo di
materiali
compositi
fibrorinforzati
Filiera per la
lavorazione
della fibra di basalto
Eco materiali :
Fibra di basalto
Trasferimento
tecnologico
Regione
Basilicata

20. Grazie per l’attenzione
piero.defazio@enea.it