Roma, 27 novembre I risultati di uno studio del Gruppo Italiano Pompe di Calore Fernando Pettorossi

Transcript

1 X Conferenza Nazionale per l Efficienza Energetica Azioni chiave e buone pratiche per gli obiettivi 2030 Roma, 27 novembre sessione -Azioni chiave per il 2030 nella gestione energetica degli edifici I risultati di uno studio del Gruppo Italiano Pompe di Calore Fernando Pettorossi In collaborazione con Energia a Km zero

2 CASO DI STUDIO Complesso TORRE NORD Centro San Benigno - Genova Gli impianti HVAC sono vetusti (oltre 30 anni) e richiedono frequenti manutenzioni straordinarie

3 IMPIANTO -PIANI ALTI E PIASTRA EST (Stato attuale) Impianto HVAC completamente ad aria CENTRALE FRIGORIFERA GF 4 77 KW kw GF 5 28 KW kw TE TE2 Piano 28 ascensori LOCALI TECNICI CENTRALE TERMICA GF2 30 kw GF3 30 kw GF 624 kw GF est 99 kw GF est2 07 kw TLR Scamb kw Batterie fredde UTA Piani 0-24 Batterie calde UTA Piani 0-24 Piano - (mensa Audit.) Piano -2 (altre utenze.) TORRE Batterie calde UTA e fan coil PIASTRA EST

4 IMPIANTO -PIANI ALTI e PIASTRA EST Bilanci energetici e Potenze medie stagionali RISCALDAMENTO Domanda Energia D T = 933 MWh TER /a D E =69 MWh EL /a T INT = 2 C T EST = C h (stag) 623 RAFFRESCAMENTO Domanda Energia D E = 378 MWh EL /a T INT = 24 C T EST = 28 C (*) (*) media apparente nelle ore di servizio h (stag) 623 APPORTO TLR 933 MWh(ter)/a P MED = 575 kw APPORTI ELETTRICI 69 MWh(el)/a P MED = 425 kw PERDITE PER RICAMBIO ARIA e FUGHE D ARIA 876 MWh(ter)/a P MED = 540 kw FUGHE TERMICHE DA INVOLUCRO 748 MWh(ter)/a P MED = 460 kw Piastra est EN. ELETTR. PER CHILLER 520 MWh(el)/a (ESEER = 3,9) P MED = 320 kw INGRESSO PER RICAMBIO e RIENTRI D ARIA 350 MWh(ter)/a P MED = 25 kw RIENTROTERMICO DA INVOLUCRO 299 MWh(ter)/a P MED = 84 ALTRI APPORTI ELETTRICI. 858 MWh(el)/a P MED = 528 kw EN. TERMICA ESTRATTA DAI CHILLER MWh/a P MED =.249 kw Piastra est Commerciale Commerciale

5 IMPIANTO 2 - PIANI BASSI E COMMERCIALE (Stato attuale) Impianto HVAC misto aria / fan coil CENTRALE FRIGORIFERA TE3 TE4 CENTRALINA TERMO-FRIGO PRIVATA GF6 607 kw (nuovo) GF7 607 kw (nuovo) GF8 624 kw VRF 33,5 kw VRF2 33,5 kw CENTRALE TERMICA TLR Scamb kw Piani 0-9 Batterie calde UTA Piani 0-9 Sistemi fan coil Piani 0-9 UFFICI Piano -7 Piano -7 POMPE DI CALORE VRF

6 IMPIANTO 2 -PIANI BASSI Bilanci energetici e Potenze medie stagionali RISCALDAMENTO Domanda Energia D T = 359 MWh TER /a D E = 254 MWh EL /a T INT = 2 C T EST = C h (stag) 623 RAFFRESCAMENTO Domanda Energia D E = 822 MWh EL /a T INT = 24 C T EST = 28 C (*) (*) media apparente nelle ore di servizio h (stag) EN. ELETTR. PER CHILLER 263 MWh(el)/a (ESEER = 4,05) P MED =62 kw APPORTO TLR 359 MWh(ter)/a P MED = 222 kw APPORTI ELETTRICI 254 MWh(el)/a P MED = 58 kw 0-9 Commerciale PERDITE PER RICAMBIO e FUGHE ARIA 235 MWh(ter)/a P MED = 48 kw FUGHE TERMICHE DA INVOLUCRO 378 MWh(ter)/a P MED = 232 kw RIENTRO TERMICO RICAMBIO ARIA 94 MWh(ter)/a P MED = 58 kw RIENTRO TERMICO DA INVOLUCRO 5 MWh(ter)/a P MED = 93 kw ALTRI APPORTI ELETTRICI. 559 MWh(el)/a P MED = 344 kw 0-9 Commerciale ENERGIA TERMICA ESTRATTA DA CHILLER.067 MWh/a P MED = 657 kw

7 La temperatura esterna delle ore attive è diversa dalla temperatura media giornaliera TEMPERATURA MEDIA MENSILE NELLE ORE ATTIVE T 9 = (/6)T MAX T MAX T MED La temperatura efficace esterna deve essere corretta per tenere conto della Umidità Relativa (UR) che richiede umidificazione o deumidificazione T MIN h 6.00 h 4.00 h 9.00 h Fascia delle ore ATTIVE h 6.00 Temperatura media mensile ore attive T O.A. ={ 8T MED + 4,29 T MAX } / 3

8 Le condizioni di temperatura efficace esterna in questo sito rendono molto conveniente l uso delle pompe di calore aria-acqua ARIA ESTERNA Ore attive 6-9 Correzione UR In queste condizioni le prestazioni di PdC aria/acqua commerciali sono: FREDDO CALDO EER = 3,0 ESEER = 4,2 COP = 3,95 COPs= 4,27

9 IMPIANTO - Intervento CENTRALE FRIGORIFERA GF 4 77 KW kw GF 5 28 KW kw TE TE2 Piano 28 ascensori LOCALI TECNICI CENTRALE TERMICA GF2 30 kw GF3 30 kw GF 624 kw GF est 99 kw GF est2 07 kw TLR Scamb kw Batterie fredde UTA Piani 0-24 Batterie calde UTA Piani 0-24 Piano - (mensa Audit.) Piano -2 (altre utenze.) TORRE Batterie calde UTA e fan coil PIASTRA EST

10 IMPIANTO - Intervento NUOVA CENTRALE TERMO - FRIGORIFERA PdC PdC2 TE GF 4 GF 5 77 KW kw 28 KW kw Piano 28 ascensori LOCALI TECNICI 000 kw (caldo) 950 kw (freddo) 3 C 7 C 000 kw (caldo) 950 kw (freddo) 45 C 45 C 40 C 40 C 45 C 40 C GF6 607 kw (nuovo) GF est 99 kw GF est2 07 kw 7 C 3 C Batterie fredde UTA TORRE Batterie calde UTA Piano - (mensa Audit.) Piano -2 (altre utenze.) Batterie calde UTA e fan coil PIASTRA EST

11 IMPIANTO 2 - Intervento CENTRALE FRIGORIFERA TE3 TE4 CENTRALINA TERMO-FRIGO PRIVATA GF6 607 kw (nuovo) GF7 607 kw (nuovo) GF8 624 kw VRF 33,5 kw VRF2 33,5 kw CENTRALE TERMICA TLR Scamb kw Piani 0-9 Batterie calde UTA Piani 0-9 Sistemì fan coil Piani 0-9 UFFICI Piano -7 Piano -7 POMPE DI CALORE VRF

12 IMPIANTO 2 - Intervento NUOVA CENTRALE TERMO - FRIGORIFERA TE3 CENTRALINA TERMO-FRIGO PRIVATA PdC6 PdC8 40 C 45 C 40 C 500 kw (caldo) 450 kw (freddo) 500 kw (caldo) 450 kw (freddo) 40 C 45 C 3 C 7 C UTA freddo Piani 0-9 e Commerciale Fan Coil piani 0-9 UTA caldo Piani 0-9 e Commerciale Fan Coil piani 0-9 UFFICI GF7 607 kw (nuovo) VRF 33,5 kw VRF2 33,5 kw Piano -7 Piano -7 POMPE DI CALORE VRF

13 IL SISTEMA DI TELERISCALDAMENTO (TERMICO) DI GENOVA SAMPIERDARENA CENTRALE DI COGENERAZIONE DI FIUMARA GAS METANO fattore En. Prim. non Rinn. (fp,n.r.),30 CALDAIE AUS. EMERG. EN. ELETTR. 47,8 % EN. TERM. 52,2 % Queste intervengono quando la centrale è fuori uso ACQUA SURR. 0 C PERDITE. TERM. 4 % ASSOR. UTENZE SOLO CALDO UTENZE CALDO+FREDDO RETE DI TELERISCALDAMENTO

14 CONFRONTO TELERISCALDAMENTO TERMICO (da COGEN a GAS) TELERISCALDAMENTO ELETTRICO Configurazione RISCALDAMENTO caso di studio TLR termico da COGENERAZIONE A GAS NATURALE CHP el 0,478 CHP ter 0,522 fp,n.ren,30 FORNITURA EN. EL. En.Ter,*CHPel /CHPter 0,9 EN. TER. (domanda) DOMANDA A MONTE Perdite MT+BT 4,2% EN. ELETTRICA EN. ELETTRICA +Perd.MT+BT 0,0,9,04 EN. TERMICA +Perd.Term.,4 Perdite Term. 4% PROCESSO PEF 2,74; Fraz. Fossile 0,708 En.Prim. n.r. recuperata (En.El.*PEF*Fraz.Foss.) -,60 En.Prim. non rinn. (En.Ter.)*fP n.r./(chpter) 2,83 fp,renn =,30 SPESA di EN. PRIMARIA NON RINNOVABILE Energia Primaria non rinnovabile (En.Prim n.r. + en.prim.n.r.recup),23 TLR elettrico da RETE EL. NAZ. con PdC elettr. alle utenze PEF 2,74 Fraz. Rinn. El. 29,2% COPs 4,27 EN. TER. (domanda) EN. TERMICA COPs 4,27 EN. ELETTRICA (+Perd.MT)*PEF/COPs 0,528 Perdite MT 3,8 % PEF 2,74 Energia Primaria non rinnovabile (En.El*(-Fr.Rinn.El.) 0,374

15 CONFRONTO TELERISCALDAMENTO TERMICO (da COGEN a GAS) TELERISCALDAMENTO ELETTRICO Configurazione RAFFRESCAMENTO Caso di studio (con assorbitori) TLR termico da COGENERAZIONE A GAS NATURALE CHP el 0,478 CHP ter 0,522 fp,n.ren,30 TLR elettrico da RETE EL. NAZ. con PdC elettr. alle utenze PEF 2,74 Fraz. Rinn. El. 29,2% ESEER 4,2 FORNITURA EN. EL. En.Ter,*CHPel /CHPter 0,9 EN. TER. (domanda) EN. TER. (domanda) DOMANDA A MONTE Perdite MT+BT 4,2% EN. ELETTRICA EN. ELETTRICA +Perd.MT+BT 0,0,9,04 EN. TERMICA +Perd.T+ GUE.,35 Perdite Term. 4% GUE = 0,65 EN. TERMICA PROCESSO PEF 2,74; Fraz. Fossile 0,708 En.Prim. n.r. recuperata (En.El.*PEF*Fraz.Foss.) -,60 En.Prim. non rinn. (En.Ter.)*fP n.r./chpter 3,36 fp,renn =,30 ESEER = 4,2 EN. ELETTRICA (+Perd.MT)*PEF/ESEER 0,537 Perdite MT 3,8 % PEF 2,74 SPESA di EN. PRIMARIA NON RINNOVABILE Energia Primaria non rinnovabile (En.Prim n.r. + en.prim.n.r.recup),76 Energia Primaria non rinnovabile (En.El*PEF*(-Fr.Rinn.El)) 0,38

16 CONFRONTO TELERISCALDAMENTO TERMICO (da CALDAIA a GAS) TELERISCALDAMENTO ELETTRICO Configurazione RISCALDAMENTO Caso di studio (alimentazione con caldaie a gas) Questa analisi ha senso nel caso in cui la centrale COG è fuori uso e si accendono le caldaie di emergenza FORNITURA DOMANDA A MONTE PROCESSO SPESA di EN. PRIMARIA NON RINNOVABILE TLR termico da CALDAIA A GAS NATURALE fp,n.ren,03 EN. TER. (domanda) EN. TERMICA (+Perd.Ter),4 Perdite Term. 4% En.Prim. non. rren. (En.Ter.*fP n.ren),74 FP, n.ren. =,03 Energia Primaria non rinnovabile,74 TLR elettrico da RETE EL. NAZ. con PdC elettr. alle utenze PEF 2,74 Fraz. Rinn. El. 29,2% COPs 4,27 EN. TER. (domanda) EN. TERMICA COPs 4,27 EN. ELETTRICA (+Perd.MT)*PEF/COPs 0,528 Perdite MT 3,8 % PEF 2,74 Energia Primaria non rinnovabile (En.El*(-Fr.Rinn.El.) 0,374

17 CONFRONTO TELERISCALDAMENTO TERMICO (da CALDAIA a GAS) TELERISCALDAMENTO ELETTRICO Configurazione RAFFRESCAMENTO Caso di studio (alimentazione caldaie a gas + assorbitori) Questa analisi ha senso nel caso in cui la centrale COG è fuori uso e si accendono le caldaie di emergenza FORNITURA DOMANDA A MONTE PROCESSO SPESA di EN. PRIMARIA NON RINNOVABILE TLR termico da CALDAIA A GAS NATURALE fp,n.ren,03 TLR elettrico da RETE EL. NAZ. con PdC elettr. alle utenze PEF 2,74 Fraz. Rinn. El. 29,2% COPs 4,27 EN. TER. (domanda) EN. TER. (domanda) EN. TERMICA (+Perd.Ter),4 Perdite Term. 4% GUE 0 0,65 EN. TERMICA En.Prim. non. rren. (En.Ter.*/GUE),753 GUE 0,65 COPs 4,27 EN. ELETTRICA (+Perd.MT)*PEF/COPs 0,528 Perdite MT 3,8 % PEF 2,74 Energia Primaria non rinnovabile,753 Energia Primaria non rinnovabile (En.El*(-Fr.Rinn.El.) 0,374

18 Energia termica primaria ( TLR termico) RISPARMIO AMBIENTALE IMPIANTO Consumo MWh/a 933x0,877 =88 Conversione TEP/MWh Consumo atteso (TEP/a) Consumo attuale (TEP/a) Minori emissioni CO 2 t/a 0, Energia termica primaria (TLR elettrico) 933x0,332 =309 0, Risparmio 42 (TEP/a) 6 (tco 2 /a) Energia termica primaria (solo TLR) Energia termica primaria (TLR elettrico) RISPARMIO AMBIENTALE IMPIANTO 2 Consumo attuale MWh/a 359x0,877 =35 359x0,332 =9 Conversione TEP/MWh Consumo atteso (TEP/a) Consumo attuale (TEP/a) Minori emissioni CO 2 t/a 0, , Risparmio 7 (TEP/a) 47 (tco 2 /a)

19 Nella vita dei nuovi impianti il divario tra TLR e PdC aumenta ulteriormente FRAZIONE DI ENERGIA PRIMARIA NON RINNOVABILE (fp nr) MINORE PRELIEVO DI PRIMARIE NON RINNOVABILI TRA TLR el. e TLR ter. (%) fpnr %,0 0,877 TLR ter. 0,5 62% 0,332 TLR el. 80% 0,76 00 Anno 208 Anno 2030,53 Resa PEF 46%; Primrinn29% 0,73 Resa PEF 55%; Primrinn60% PEF fossili Rete nazionale (Prim. non rinn./ Prod. El.)

20 PROSPETTIVE SULLE PRESTAZIONI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE (sono assunti gli scenari di SEN 7) PRODUZIONE TERMICA RINNOVABILE DALL AMBIENTE ELETTRICA DA RETE FOSSILI RINNOVABILI ELETTRICHE

21 BILANCI ELETTRICI al 207 e secondo SEN 207 TERNA - Bilancio Elettrico 207 La produzione nazionale lorda, pari a 295,8TWh, è stata coperta per il 70,8% dalla produzione termoelettrica che continua a registrare un incremento positivo (209,5TWh: +5,0% rispetto al 206), per il 2,8% dalla produzione idroelettrica (38,0TWh) che prosegue con un significativo calo ( -4,% rispetto al 206) e per il restante 6,3% dalle fonti geotermica, eolica e fotovoltaica. Quest ultima ha registrato una variazione più che positiva pari a +0,3% rispetto allo scorso anno: nel 206, per la prima volta, si era registrato un calo del -3,7% rispetto al 205. Rinn. 29,2 % fossili.70,8% Rinn. 60 % Gas 38 % Petrol- 2 % Rinn. 88% Gas 2%

22 INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI AMBIENTALI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE A FRONTE DELLO SCENARIO SEN 207 PEF COPs/0 2 SONO VALUTATE LE PRESTAZIONI IN BASE AI PARAMETRI DELLA RETE ELETTRICA NAZIONALE PREVISTI DA SEN 7 00% Percentuale En.Rinn. utilizzata da PdC per riscaldamento 50%

23 INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI AMBIENTALI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE A FRONTE DELLO SCENARIO SEN 207 PEF COPs/0 2 00% Percentuale En.Rinn. utilizzata da PdC per riscaldamento 50% COPs(/0) En. Ter. /En.El. 4,27 5,27 6,

24 INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI AMBIENTALI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE A FRONTE DELLO SCENARIO SEN 207 PEF COPs/0 2 2,7,82 00%,4 Percentuale En.Rinn. utilizzata da PdC per riscaldamento PEF En.Pr./En.El. COPs(/0) En. Ter. /En.El. 4,27 5,27 6,00 50%

25 INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI AMBIENTALI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE A FRONTE DELLO SCENARIO SEN 207 PEF COPs/0 2 2,7,82 00% PEF fossile En.Prim.Foss./En.El,53,4 Percentuale En.Rinn. utilizzata da PdC per riscaldamento PEF En.Pr./En.El. COPs(/0) En. Ter. /En.El. 4,27 5,27 0,73 6,00 0,4 50%

26 INCREMENTO DELLE PRESTAZIONI AMBIENTALI DELLE POMPE DI CALORE ELETTRICHE A FRONTE DELLO SCENARIO SEN 207 PEF En.Pr./En.El. PEF fossile PEF COPs/0 % En.Rinnovabile da PdC 2 En.Prim.Foss./En.El COPs(/0) En. Ter. /En.El. 2,7,53 64% 4,27,82 83% 0,73 5,27 98%,4 6,00 0,4 00% 50% Percentuale En.Rinn. utilizzata da PdC per riscaldamento

27 CONCLUSIONI Come abbiamo potuto vedere l uso di elettrotecnologie efficienti come le pompe di calore comporta notevoli vantaggi, di varia natura: Efficienza energetica; Sensibile incremento della produzione di energia rinnovabile; Riduzione dei gas climalteranti e dei particolati locali: Semplificazione impiantistica (un solo impianto per caldo e freddo); Riduzione delle spese gestionali; Miglioramento della qualità dell aria e riduzione delle malattie respiratorie, cardiovascolari e altro.

28 CONCLUSIONI Per quanto sopra e per altri motivi non elencati riteniamo che la diffusione di impianti a pompa di calore e di elettrotecnologie efficienti non favorisca solo l economia e il comfort di chi li installa ma contribuisca in modo rilevante anche alla domanda aggregata di beneficio dell intera collettività nazionale e internazionale. GRAZIE PER L ATTENZIONE! info@assoclima.it