EFFICIENZA ENERGETICA COGENERAZIONE. Generalità, aspetti tecnici e normativi, case history

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1 EFFICIENZA ENERGETICA COGENERAZIONE Generalità, aspetti tecnici e normativi, case history

2 COGENERAZIONE (CHP Combined Heat Power)

3 COGENERAZIONE DEFINIZIONI COGENERAZIONE: produzione contemporanea di più forme di energia secondaria partendo da un'unica fonte primaria, trasformata in un sistema integrato. COGENERAZIONE 1 ENERGIA PRIMARIA à 2 o PIU ENERGIE SECONDARIE Micro Cogenerazione: impianti di potenza fino a 50 kwe Piccola cogenerazione impianti da 50 kwe a 1000 kwe Cogenerazione impianti superiori 1000 kwe

4 COGENERAZIONE Risparmio medio del 28-30% di energia primaria rispetto alla produzione separata. (1) Rendimento medio parco termoelettrico nazionale

5 TRIGENERAZIONE Produzione di energia elettrica, termica e frigorifera a partire da un unica fonte primaria di energia.

6 COGENERAZIONE VALORIZZAZIONE DELL ENERGIA ELETTRICA E TERMICA COGENERATE L energia elettrica generata può essere: 1. auto-consumata (preferibilmente); 2. ceduta alla rete elettrica nazionale. L energia termica recuperata può essere: 1. utilizzata direttamente nel ciclo produttivo dell utenza; 2. ceduta a terzi; 3. trasformata in energia frigorifera; 4. trasformata in ulteriore energia elettrica (mediante SISTEMA ORGANIC RANKINE CYCLE ORC)

7 COGENERAZIONE PRINCIPALI TECNOLOGIE ALLO STATO DELL ARTE ATTUALE Le diverse tecnologie di cogenerazione si distinguono in base al tipo di macchina o di motore utilizzato per la produzione di elettricità e calore. Ad oggi, le principali tecnologie esistenti con una consolidata esperienza operativa in impianti di cogenerazione sono le seguenti: v motori endotermici; v turbine a gas; v turbine a vapore; v ciclo combinato (turbina a gas/turbina vapore).

8 TECNOLOGIE COMPLEMENTARI ALLA microchp (mchp)

9 TECNOLOGIE COMPLEMENTARI ALLA mchp SISTEMI DI ACCUMULO Hanno lo scopo di immagazzinare l energia prodotta da impianti di generazione energetica eccedente i fabbisogni energetici delle utenze, per utilizzarla in un momento successivo secondo le necessità delle utenze stesse.

10 TECNOLOGIE COMPLEMENTARI ALLA mchp Accumuli Elettrici Tipologie di accumuli: v elettrochimici (batterie) v chimici (idrogeno) v elettrico (supercapacitori) v meccanico (volani, aria compressa o bacini idroelettrici) Le batterie rappresentano il sistema più largamente utilizzato. Le tipologie con le maggiori performance (rapporto energia/ volume) sono le batterie ioni-litio.

11 TECNOLOGIE COMPLEMENTARI ALLA mchp Accumuli Termici I principali criteri per la realizzazione di un efficiente sistema di accumulo termico sono il corretto dimensionamento ed un efficace sistema di coibentazione per la conservazione della temperatura.

12 COGENERAZIONE PRINCIPALI APPLICAZIONI DELLA COGENERAZIONE ü Industria ( in aumento) ü Aziende trattamento rifiuti ü Settore sanitario (forte aumento) ü Scuole e Campus ü Teleriscaldamento ü Settore residenziale ü Centri polisportivi,piscine (forte aumento) ü Terziario e Servizi Commerciali (in aumento)

13 COGENERAZIONE BENEFICI PREVISTI DALLA NORMATIVA VIGENTE PER LA COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO D.M 4 agosto 2011 (CAR - Italia e alcuni paesi europei) ü precedenza nell ambito del dispacciamento; prezzo di vendita alla rete di 0,06294 euro/kwh (Nord Italia, dicembre 14); ü possibilità di accedere al regime di sostegno (TEE-Certificati Bianchi); nel 2014 il valore di scambio dei Certificati Bianchi è stato di euro/tee; ü possibilità di usufruire di agevolazioni fiscali sull accisa del combustibile; accisa sul gas utilizzato per produzione en. elettrica 0, euro/kg; accisa sul gas utilizzato per produzione uso ind.le 0, euro/kg; accisa sul gas utilizzato per riscaldamento 0,18994 euro/kg ü possibilità di accedere al servizio di scambio sul posto dell energia elettrica; ü semplificazione delle procedure autorizzative (permitting).

14 CASE HISTORY: RICOTTIFICIO INDUSTRIALE CASEIFICIO ELDA

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16 Il Caseificio Elda è un azienda che si occupa esclusivamente della produzione di ricotta; è tra le prime cinque aziende in Italia per qualità e quantità dei prodotti offerti. Il sito produttivo di Vestenanova, in provincia di Verona, è caratterizzato dalla presenza di impianti di produzione ad alto contenuto tecnologico, che rendono possibile la quasi totale automazione dei processi produttivi, garantendone la massima sicurezza e qualità.

17 CONFIGURAZIONE IMPIANTISTICA CASEIFICIO ANTE INSTALLAZIONE mchp Per quanto riguarda l approvvigionamento elettrico, il Caseificio Elda è titolare di una connessione in MT (media tensione) alla rete elettrica nazionale, avente le seguenti caratteristiche: Mercato di riferimento: Mercato Libero Distributore locale: Enel Distribuzione S.p.A. Potenza disponibile: 370 kw Tensione: V

18 Relativamente all approvvigionamento termico, il Caseificio Elda era dotato di un sistema di generazione termica alimentato ad olio combustibile a basso tenore di zolfo (BTZ), costituito da un generatore di vapore della potenza massima di kwt; il bruciatore aveva una potenza di kwt.

19 FABBISOGNI ENERGETICI CASEIFICIO Il fabbisogno elettrico del Caseificio è di circa kwhe/ anno, a fronte di una potenza media di circa 280 kwe. Relativamente al fabbisogno termico, in base alle fatture di fornitura del BTZ risultache il consumo annuo di combustibile è pari a circa l/anno, equivalenti a circa kwht/ anno.

20 Nelle fasi di analisi preliminari allo studio di fattibilità per l installazione ed esercizio di un impianto di generazione energetica finalizzato all autoconsumo, nel caso specifico di un impianto di micro cogenerazione, è fondamentale definire il baseload di fabbisogno energetico dello stabilimento nell ottica della massimizzazione dell esercizio dell impianto mchp.

21 Profilo di consumo energia elettrica - Settembre 2011 kw

22 COSTO APPROVVIGIONAMENTO ENERGETICO Al momento dell analisi, il costo annuo di approvvigionamento elettrico ammonta a circa Euro/anno, per un costo medio dell energia elettrica pari a circa 170 Euro/MWhe.(0,17 kwh) Relativamente alla parte termica, il costo complessivo per la generazione termica è di circa Euro/anno, di cui circa per l acquisto del combustibile e per la manutenzione dell impianto. Complessivamente, a fronte della capacità produttiva, il costo medio dell energia termica è di circa 0,077 Euro/kWht.

23 Ulteriori costi energetici legati all utilizzo del BTZ sono: v l alimentazione della resistenza (10 kwe) per il preriscaldo del BTZ a 120 C in entrata al bruciatore durante il funzionamento caldaia; v il mantenimento del combustibile a 60 C e 30 C con impianto in manutenzione (per quest ultimo motivo, attualmente, nei giorni e nelle ore in cui il caseificio non richiede vapore o acqua calda, la centrale termica funziona al 20% del carico).

24 CENTRALE TERMICA A GPL La centrale termica viene resa efficiente tramite la sostituzione dell attuale bruciatore con uno a GPL, garantendo vantaggi in termini di rendimento, flessibilità e costi di manutenzione.

25 CONFIGURAZIONE IMPIANTISTICA CASEIFICIO POST INSTALLAZIONE mchp Il nuovo parco impianti di generazione termica, funzionante a GPL sarà costituito da: v centrale termica per la produzione di vapore; v centrale di cogenerazione, in grado di produrre contemporaneamente energia termica ed elettrica.

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27 L impianto di cogenerazione, a sua volta costituito da n. 2 macchine di micro-cogenerazione di diversa taglia, funzionerà in priorità rispetto alla centrale termica; l energia elettrica e termica cogenerate saranno interamente destinate all autoconsumo nell ambito dei processi industriali del caseificio.

28 CENTRALE DI COGENERAZIONE La centrale cogenerativa sarà costituita da un impianto di micro-cogenerazione alimentato a GPL ed avente le seguenti caratteristiche tecniche: Impianto complessivo potenza elettrica 50 kwe potenza termica 104,5 kwt potenza immessa 167 kwc consumo GPL 26 l/h

29 Nel suo complesso, l impianto è in grado di erogare una potenza di 50 kwe e 104,5 kwt; la potenza termica richiesta è invece pari a circa 167 kwc. Sulla base delle caratteristiche tecniche del processo produttivo e degli impianti esistenti attualmente nel Caseificio, l impianto è stato dimensionato per funzionare 16 h/giorno dal lunedì al venerdì, per un esercizio complessivo annuo pari a circa 4100 ore.

30 In particolare, ipotizzando di esercire il cogeneratore al 100% del carico per h/anno, a fronte di circa kwhc/anno introdotti con il GPL, viene generata un energia elettrica pari a circa kwhe/anno e un energia termica pari a circa kwht/anno; il rendimento elettrico e termico è rispettivamente di circa 29,9% e 62,6%, per un rendimento complessivo di 92,5%.

31 BENEFICI DALL UTILIZZO DEL GPL COME COMBUSTIBILE Utilizzando GPL anziché BTZ si azzerano i costi energetici (ed economici) dovuti al mantenimento in temperatura degli impianti e degli stoccaggi di olio. In particolare: v Assorbimento elettrico per preriscaldo BTZ Considerando che la potenza della resistenza del preriscaldo del BTZ è pari a 10 kwe, l energia elettrica complessivamente risparmiata su base annua, nel caso di utilizzo di GPL, è pari a circa kwhe/anno, che, valorizzati al costo medio dell energia elettrica, equivalgono a circa 7446 Euro/anno.

32 v Riscaldamento serbatoi BTZ L energia termica necessaria per il mantenimento in temperatura del combustibile a 60 C e 30 C con impianto in manutenzione, è pari a circa kwht/anno, per un valore economico stimato di circa 2600 Euro/anno. v Mantenimento impianto produttivo L energia termica richiesta per il mantenimento dell impianto produttivo, in modo tale che sia pronto per il riavvio dell attività casearia, è quantificabile in circa kwht/anno (circa Euro/anno).

33 RISULTATI DI ESERCIZIO 4100 h/anno Cos$ di esercizio Euro/anno Benefici mchp Euro/anno % GPL per sola mchp Energia Ele?rica prodo?a % autoconsumata Manutenzione mchp 5500 Energia Termica prodo?a % autoconsumata Mancato assorbimento ele?rico preriscaldo bruciatore % Mancato consumo termico per riscaldamento e mantenimento BTZ MancaN oneri di manutenzione generatore di vapore ,5% ,5% Totale costo esercizio Totale risparmio esercizio Beneficio annuo L azienda ottiene inoltre Euro ogni anno, per 10 anni, in TEE (Certificati Bianchi). Guadagna un TEE ogni ore di funzionamento dell impianto, quindi circa TEE l anno.

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