Unità di cogenerazione e indici caratteristici. La nuova norma UNI 8887: 2014

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1 Unià di cogenerazione e indici caraerisici. La nuova norma UNI 8887: 2014 Prof. Diparimeno di Ingegneria - Presidene SC 04 "Sisemi e macchine per la produzione di energia" Comiao Termoecnico Ialiano 1

2 Il quadro normaivo vigene Codice norma Tiolo UNI 9927:1992 UNI 9923:1992 UNI 7582:1988 Gruppi per la produzione combinaa di energia elerica e calore azionai da moori alernaivi a combusione inerna Meodi di prova in campo Cenrali ermoeleriche Smalimeno all ambiene del calore di condensazione Terminologia, classificazione e grandezze caraerisiche Generaori di vapore Direive per il lavaggio chimico lao acqua-vapore UNI 8887:2014 Unià di cogenerazione e indici caraerisici

3 La vecchia norma 8887: «Sisemi per processi di cogenerazione»

4 La vecchia norma 8887: «Sisemi per processi di cogenerazione»

5 La nuova norma 8887 Aggiornameno «erminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigene;

6 La nuova norma 8887 Aggiornameno «erminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigene; Aggiornameno «indici energeici», in accordo alla legislazione vigene:

7 La nuova norma 8887 Aggiornameno «erminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigene; Aggiornameno «indici energeici», in accordo alla legislazione vigene:

8 La nuova norma 8887 Aggiornameno «erminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigene; Aggiornameno «indici energeici», in accordo alla legislazione vigene; Inroduzione di nuovi indici per il calcolo delle emissioni di un cogeneraore

9 Emissioni di un cogeneraore H 2 O N 2 O 2 CO 2 alro

10 sraosfera roposfera mesosfera sposameno vericale [km] Emissioni di un cogeneraore: il raggio d'azione 10 2 decenni empo di residenza nell'amosfera 10 1 mesi anni CO 2 1 giorni ore idrocarburi SO 2 NOx CO CH 4 alri gas serra O 3 paricolao NH sposameno orizzonale [km] comunale Impao locale provinciale regionale nazionale e inernazionale Impao globale

11 Emissioni di un cogeneraore: l'unià di misura inpu-based combusibile la concenrazione di inquinane nei fumi (mg/nm 3 ): non immediao il legame con l energia del combusibile e nessuna informazione sull efficienza della conversione Emissione per unià di energia del combusibile (mg/kj): nessuna informazione sull efficienza della conversione oupu-based Energia uile Emissione per unià di energia uile prodoa (mg/kwh): chiaro indicaore del rapporo ra il coso ambienale ed il beneficio per la colleivià

12 Emissioni di un cogeneraore: i limii di una normaiva "inpu based" il cogeneraore è viso dall auale normaiva in maeria ambienale (di ipo "inpu-based") come una caldaia o come un generaore elerico non si iene cono del doppio prodoo (elericià e calore)

13 Emissioni di un cogeneraore: i limii di una normaiva "inpu based" Quali limii adoare? assoggeare un sisema CHP agli sessi limii auorizzaivi ambienali previsi per il moore primo non CHP: idoneo per cogeneraori opping (MCI, MTG, TG, ecc.) dove l energia elerica è l effeo uile primario e il ermico è il sooprodoo del ciclo ermodinamico assoggeare un sisema CHP agli sessi limii auorizzaivi ambienali previsi per un impiano di sola generazione di calore (caldaia): idoneo per cogeneraori booming (ORC, TPV, ecc.) dove la produzione di elericià è il sooprodoo e si oiene sfruando il calore recuperao da un processo di combusione dedicao alla produzione ermica assoggeare un sisema cogeneraivo a limii auorizzaivi ambienali apposiamene inrodoi per la cogenerazione

14 Emissioni di un cogeneraore: gli indici proposi dalla nuova norma UNI 8887 crierio basao sulla valuazione degli inquinani a impao locale: il meodo della caldaia eviaa (emissioni equivaleni di un cogeneraore) confrono con la produzione separaa per inquinani ad impao globale: il meodo dell ESI (Indice di Risparmio Ambienale)

15 Il meodo della caldaia eviaa Il beneficio ambienale della cogenerazione è legao al fao che, grazie al recupero ermico, posso eviare di enere in esercizio una caldaia, risparmiandone le emissioni. A B Moore non cogeneraivo E e E A B In cogenerazione E e E E

16 Il meodo della caldaia eviaa Il beneficio ambienale della cogenerazione è legao al fao che, grazie al recupero ermico, posso eviare di enere in esercizio una caldaia, risparmiandone le emissioni. cog cog nocog A E E B e nocog E E e emissioni del cogeneraore [mg/kwe] emissioni del moore primo in asseo non cogeneraivo [mg/kwe] emissioni di riferimeno della caldaia eviaa [mg/kw] produzione ermica del cogeneraore [kw] produzione elerica del cogeneraore [kwe]

17 Calcolo delle emissioni eviae Emissioni assolue Emissioni specifiche cog nocog avd avd E avd Condizione limie per un moore primo cogeneraivo e lim, mp avd cog lim,mp avd e Emissioni assolue eviae Emissioni specifiche eviae Emissioni del cogeneraore Limie di emissione per il moore primo emissioni di riferimeno della caldaia eviaa rendimeno ermico del cogeneraore rendimeno di riferimeno della caldaia eviaa rendimeno elerico del cogeneraore

18 Il riferimeno della caldaia eviaa Il rendimeno di riferimeno della caldaia eviaa può essere scelo: secondo Reg. delegao (UE) 2015/2402 (0.92 per gas naurale) secondo AEEG 42/02 (0.80 uso civile, 0.90 uso indusriale) secondo Scheda Tecnica 21 (delibere AEEG 177/05 e 187/05) uilizzando log P ( kw ) 0 n Le emissioni di riferimeno della caldaia eviaa possono essere scele: secondo le classi di merio previse nelle norme UNI EN 297, 483, 656 uilizzando i limii imposi dalle auorià compeeni alle caldaie

19 L Indice di Risparmio Ambienale - ESI Le emissioni della cogenerazione vengono messe in relazione con le emissioni della grande produzione separaa di elericià e calore. ESI A B A B C 1 e e E E e Produzione separaa ambio locale Cogenerazione A B C km E e E E e E

20 La produzione elerica di riferimeno Il rendimeno elerico di confrono può essere scelo : e e secondo Reg. delegao (UE) 2015/2402 (in funzione del combusibile) secondo AEEG 42/02 (in funzione di aglia e combusibile) Le emissioni di riferimeno della produzione elerica: valori medi della produzione nazionale BAT ESI richiede inolre i valori di riferimeno della produzione ermica (come il meodo caldaia eviaa ):

21 Un esempio numerico Cogeneraore MCI Rendimeno ermico 0.50 Rendimeno elerico 0.35 Rendimeno globale 0.85 Emissioni di NOx [mg/kwh pci ] 200 Riferimeni impiegai Rendimeno ermico caldaia eviaa (Regolameno Delegao (UE) 2015/ cosruzione ane 2016) Rendimeno elerico di riferimeno (Regolameno Delegao (UE) 2015/ cosruzione ane 2016) NOx: emissione caldaia eviaa [mg/kwh pci ] ( secondo Norme UNI 297, 483, 656) NOx: emissioni della produzione elerica di riferimeno [mg/kwh pci ] (ENEL, Rapporo ambienale 2006) Risulai 5% O 2 [mg/nm 3 ] 177 Emissioni inpu-based [mg/kwh pci ] 200 emissioni del moore non cogeneraivo [mg/kwh e ] 571 emissioni eviae [mg/kwh e ] (meodo caldaia eviaa) 317 emissioni equivaleni del moore cogeneraivo [mg/kwh e ] 254 ESI 0.24

22 Un secondo esempio numerico Cogeneraore MCI Rendimeno ermico 0.50 Rendimeno elerico 0.35 Rendimeno globale 0.85 Emissioni di NOx [mg/kwh pci ] 200 Riferimeni impiegai Rendimeno ermico caldaia eviaa (Regolameno Delegao (UE) 2015/ cosruzione pos 2016) Rendimeno elerico di riferimeno (Regolameno Delegao (UE) 2015/ cosruzione pos 2016) NOx: emissione caldaia eviaa [mg/kwh pci ] ( Norme UNI 297, 483, 656) NOx: emissioni della produzione elerica di riferimeno [mg/kwh pci ] (ENEL, Rapporo ambienale 2013) Risulai 5% O 2 [mg/nm 3 ] 177 Emissioni inpu-based [mg/kwh pci ] 200 emissioni del moore non cogeneraivo [mg/kwh e ] 571 emissioni eviae [mg/kwh e ] (meodo caldaia eviaa) 155 emissioni equivaleni del moore cogeneraivo [mg/kwh e ] 416 ESI -0.25

23 Rendimeno elerico Il caso della piccola e micro cogenerazione Prospeo di macchine in commercio MCI MTG Sirling Moori primi a gas naurale in asseo cogeneraivo sceli per le valuazioni numeriche Poenza elerica [kwe] MTG MCI Rendimeno elerico Rendimeno ermico Rendimeno oale Indice elerico

24 Riferimeni Valori di riferimeno impiegai Rendimeno ermico caldaia eviaa 0.92 Reg. delegao (UE) 2015/2402 Rendimeno elerico di riferimeno e 0.53 Reg. delegao (UE) 2015/2402 = NOx: emissione caldaia eviaa [mg/kwh pci ] 100 CO: emissione caldaia eviaa [mg/kwh pci ] 100 CO 2 : emissione (gas na.) [kg/kwh pci ] Norme UNI 297, 483 & 656 Reg. Lombardia, Delib. VII/ /10/01 Dao medio gas naurale NOx: emissioni della produzione elerica di riferimeno e [mg/kwh pci ] 161 ENEL, Rapporo ambienale 2013 CO: emissioni della produzione elerica di riferimeno e [mg/kwh pci ] 150 TG grande aglia CO 2 : emissioni della produzione elerica di riferimeno [kg/kwh pci ] ENEL, Rapporo ambienale 2013 e

25 Presazioni ambienali (MTG e MCI) MTG MCI concenrazione [mg/nm 3 ] 15%O 2 5%O 2 Emissioni inpu-based [mg/kwh pci ] NOx emissioni oupu-based [mg/kwh e ] emissioni eviae [mg/kwh e ] (meodo caldaia eviaa) avd ESI (NOx) concenrazione [mg/nm 3 ] 15%O 2 5%O 2 emissioni inpu-based [mg/kwh pci ] CO emissioni oupu-based [mg/kwh e ] emissioni eviae [mg/kwh e ] (meodo caldaia eviaa) avd ESI (CO) emissioni inpu-based [kg/kwh pci ] emissioni oupu-based [kg/kwh e ] CO 2 emissioni eviae [kg/kwh e ] (meodo caldaia eviaa) avd ESI (CO 2 )

26 [mg/kwh e ] Il caso della piccola e micro cogenerazione Le emissioni eviae δ avd sono proporzionali al faore di emissione della caldaia eviaa e possono raggiungere il valore delle emissioni δ (puno A per una ipica MTG, B per un MCI) Meodo della caldaia eviaa avd NOx e / =0.55 B 0.75 MCI Se: (η e /η ) MCI > (η e /η ) MTG δ MCI δ MTG allora il puno B corrisponde a una caldaia eviaa di qualià peggiore rispeo al puno A A MTG ' ' [mg/kwh ]