Valutazione tecnico-economica dell accumulo termico presso gli utenti del teleriscaldamento

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1 Valutazione tecnico-economica dell accumulo termico presso gli utenti del teleriscaldamento Dipartimento Energia Politecnico di Torino 25 Maggio

2 Valutazione tecnico-economica dell accumulo termico presso gli utenti del teleriscaldamento Contenuti presentazione 1 2 di accumulo locale 3 teleriscaldamento 4 tipologie di immobili diagrammi di carico dimensionamento accumulo parametri tecnico-economici 5 considerazioni conclusive

3 le ragioni dell accumulo locale l accumulo di energia e una problematica molto attuale in diversi settori delle reti: elettriche per ridurre i problemi legati al collegamento di fonti rinnovabili intermittenti e non programmabili termiche per ridurre i carichi di punta sulla rete di distribuzione elettro-termiche per ottimizzare i diversi requisiti temporali delle due produzioni energetiche la valutazione dei costi/benefici e tempi di ritorno degli interventi va studiata accuratamente al fine di definire le scale di priorita di attuazione prendendo in considerazione: caratteristiche di assorbimento energetico caratteristiche fisiche delle utenze studio su alcune utenze Comune di Alba commissionato da EGEA

4 le ragioni dell accumulo locale lo scopo principale dell accumulo di energia e legato all ottimizzazione dei flussi di potenza sulla rete: evitare congestioni idrauliche della rete aumentare lo sfruttamento termico della rete centrale tlr storage utenza utenza storage

5 le ragioni dell accumulo locale la dinamica delle utenze consente di spostare nel tempo parte della richiesta di potenza grazie alle perdite modeste, l accumulo permette di abbassare la quota potenza senza aumentare la quota energia

6 start-up problema peculiare del tlr perche e dovuto allo scambiatore, all accensione T tra primario e secondario e del valore nominale l energia associata al picco e utilizzata prevalentemente per ripristinare le temperature di acqua e corpi radianti lo studio dei primi istanti di accensione serve a: determinare come l energia venga distribuita sui diversi componenti del sistema valutare l aumento di potenza richiesta in uno dei momenti piu critici del suo funzionamento nel riscaldamento tradizionale a caldaia questo transitorio termico non si verifica o e limitato

7 start-up la modellizzazione termo-idraulica della dinamica dell intervallo di accensione e realizzata mediante un modello: a parametri concentrati per lo scambio termico tra i vari componenti dell impianto e l ambiente a parametri distribuiti per i fenomeni di trasporto del fluido la simulazione consente di mettere in evidenza i legami tra le caratteristiche del picco di assorbimento e: tipologia di elementi riscaldanti estensione del circuito di riscaldamento

8 blocchi di simulazione scambiatore ambiente edificio esterno p 1 c S R S R I R M R E T RC T T C RF R R T C I I T C M M TE circuito termo-idraulico T RC T 1 T npx 1 T npx npx 1 npx v 0 L x

9 start-up

10 di accumulo peak shaving la tecnica limita gli assorbimenti massimi di potenza

11 di accumulo load shifting la tecnica minimizza il flusso di potenza assorbito dalla rete facendo vedere un carico costante nel tempo

12 incentivazione il miglior utilizzo della rete con l accumulo locale puo essere incentivato mediante una tariffa che penalizzi i picchi di potenza assorbita/impegnata tariffa monomia quota unica energia tariffa binomia potenza/volumetria + quota energia tariffa bioraria costo energia diurno/notturno EGEA CF potenza c energia (2010) e/kw e/mwh monomia binomia

13 tipologie di utenze tipologie di utenza analizzate: A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani); B: edificio scolastico storico; C: edificio scolastico nuova costruzione; D: utenza sportivo/ricreativa; E: uffici pubblici storico; 8000 consumi energetici giornalieri, kwh A B C D E autunno inverno primavera

14 tipologie di utenze le tipologie B ed E sono edifici di natura storica e il loro diagramma di carico, ad assorbimento continuo in ogni stagione, legato alle caratteristiche dell edificio non si presta all utilizzo dell accumulo

15 tipologie di utenze le utenze scolastiche hanno un intensita energetica piu elevata dato il limitato numero di ore di riscaldamento e quindi si prestano bene a tecniche di Load Shift ma hanno meno vantaggi dal Peak Shaving

16 A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani)

17 A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani) Load shift

18 A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani) peak shaving su 20% energia giornaliera

19 valutazione tecnico-economica parametri accumulo salto termico: T = 30 C ( 30 litri/kwh) costo specifico: c u = 2 ke /m 3 volume Load Shift: V LS = 6.7 m 3 volume Peak Shaving: V PS = 3.5 m 3 parametri utenza potenza contrattuale: P n = 72.8 kw energia annua: E y = MWh utilizzazione: Ey P n = 1684 h tariffa monomia: C m = e

20 A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani) confronto potenze impegnate potenza( kw nominale Load Shift Peak Shaving

21 A: utenza socio-assistenziale (residenza anziani) C b : tariffa binomia senza accumulo C bls : tarfiffa binomia con accumulo Load Shift C bps : tarfiffa binomia con accumulo Peak Shaving C b C bls C bps quota potenza e quota energia e totale e vs. monomia % Simple Payback time Load Shift 7.8 anni Peak Shaving 6.8 anni

22 accumulo locale la tipologia di utenza e fondamentale per lo studio dell accumulo locale le caratteristiche dell edificio giocano un ruolo importante nel diagramma di carico giornaliero diverse di accumulo portano a tempi di ritorno dell investimento intorno a sette anni l applicazione di una tariffa bi-oraria porterebbe (costo notturno = 50 % diurno) porterebbe ad un maggior risparmio tariffario e ad un tempo di ritorno di 2.8 anni