La cogenerazione in Italia. F. Sanson. Giornata di confronto sull applicazione della direttiva

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1 CESI RICERCA Giornata di confronto sull applicazione della direttiva europea 2004/8 Milano La cogenerazione in Italia F. Sanson CESI Ricerca Dip. Sistemi di Generazione

2 Cogenerazione «cogenerazione» la generazione simultanea in un unico processo di energia Termica ed Elettrica e/o di energia Meccanica (Direttiva 2004/8/CE definizioni)

3 Risparmio energetico Minori emissioni di gas serra Benefici ambientali Cogenerazione Benefici La vicinanza all utenza permette una riduzione delle perdite di rete Attualmente alla cogenerazione si riconosce: L esenzione dall obbligo di acquisto di certificati verdi relativi alla quota di energia elettrica prodotta da fonti non rinnovabili; Il diritto all utilizzazione prioritaria dell energia elettrica prodotta; La qualifica di cliente idoneo per il mercato libero del gas; L ottenimento di titoli di efficienza energetica.

4 Riferimenti Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (aggiornata con Del. n 296/05) Direttiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio 11 Febbraio 2004 Decreto legislativo 8 febbraio 2007, n.20

5 Classificazione impianti di cogenerazione Gli impianti di cogenerazione possono essere classificati sulla base della POTENZA in : Micro cogenerazione: un'unità di cogenerazione con una capacità massima inferiore a 50 kwe Piccola cogenerazione: le unità di cogenerazione con una capacità installata inferiore a 1MWe Media cogenerazione: impianti con potenza compresa fra 1 e 10MWe Grande cogenerazione: superiore ai 10MWe

6 Direttiva 2004/8/CE (1) Tecnologie di cogenerazione (ALLEGATO I) a) Turbina a gas a ciclo combinato con recupero di calore b) Turbina a vapore a contropressione c) Turbina a condensazione con spillamento di vapore d) Turbina a gas con recupero di calore e) Motore a combustione interna f) Microturbine g) Motori Stirling h) Pile a combustibile i) Motori a vapore j) Cicli Rankine a fluido organico k) Ogni altro tipo di tecnologia o combinazione di tecnologie che rientrano nella definizione di cogenerazione (articolo 3, lettera a).

7 Direttiva 2004/8/CE (2) Elettricità da cogenerazione Quando il rendimento annuale complessivo di primo principio è >75% (o >80 % per CCC e CSC), tutta l elettricità è considerata elettricità da cogenerazione se minore deve essere calcolata (allegato II b o art. 12). Cogenerazione ad alto rendimento 1. la produzione mediante unità di piccola cogenerazione e di microcogenerazione (< 1 MWe) che forniscono un risparmio di energia primaria può essere definita cogenerazione ad alto rendimento. 2. la produzione mediante cogenerazione delle unità di cogenerazione (>1 MWe) che forniscono un risparmio di energia primaria, pari almeno al 10 % rispetto ai valori di riferimento per la produzione separata di elettricità e di calore.

8 Direttiva 2004/8/CE (3) L indice di risparmio di energia primaria denominato PES deve quindi essere: 10% per unità 1 MW e > 0% per unità < 1 MW e ed è calcolato con la formula PES = ( 1 ) 100 ηth ηth CHP rif 1 ηel + ηel ηel CHP = Ee/Ec, ηth CHP = Et/Ec sono i rendimenti elettrici e termici della produzione mediante cogenerazione, ηel rif ηth rif sono i rendimenti elettrici e termici della tecnologia di riferimento per la produzione separata di elettricità e calore. CHP rif

9 Direttiva 2004/8/CE (4) Secondo la direttiva il rendimento elettrico di riferimento ηel rif dipende dal combustibile ma non dalla taglia e tipologia dell impianto. Differenziato in funzione dell anno di costruzione dell impianto. Rendimenti di riferimento per Gas naturale : 52,5% potenza elettrica 90% vapore/acqua calda Commenti alla direttiva. I valori di riferimento dovranno essere corretti per tener conto: Perdite di rete evitate Differenze climatiche tra gli stati membri

10 Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (1) Indice di risparmio di energia IRE : IRE = 1 Ee η p es Ec Et civ Et + + η η ts,civ ts,ind Ec energia primaria, Ee energia elettrica netta, ηes è il rendimento elettrico di riferimento, p è un coefficiente che rappresenta le minori perdite di trasporto; ηts,civ è il rendimento termico di riferimento per la produzione di sola energia termica per usi civili Et civ ; ηts,ind è il rendimento termico di riferimento per la produzione di sola energia termica per usi industriali Et ind. ind

11 Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (2) Secondo la Del. 42/02 (aggiornata con Delibera n 296/05) il rendimento elettrico di riferimento ηes dipende dal combustibile e dalla taglia dell impianto. Es. combustibile gas, taglia impianto >300 MW ηes = 55% Per la generazione di calore il riferimento per il rendimento termico è pari a: 0,9 (ηts,ind) per applicazioni industriali 0,8 (ηts,civ) per applicazioni civili

12 Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (3) Limite termico LT : è il rapporto tra l energia termica utile annualmente prodotta Et e l effetto utile complessivamente generato su base annua dalla sezione di produzione combinata di energia elettrica e calore, pari alla somma dell energia elettrica netta e dell energia termica utile prodotte (Ee + Et) LT = Ee Et + Et

13 Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (4) Qualifica di Cogenerazione La Delibera AEEG n 42/02 (aggiornata con Delibera n 296/05) definisce cogenerativo un impianto CHP quando: IRE 10% per le sezioni di nuova realizzazione IRE 8% per i rifacimenti di sezioni IRE 5% per le sezioni esistenti

14 Delibera AEEG n. 42/02 19 marzo 2002 (5) Qualifica di Cogenerazione La delibera impone inoltre il raggiungimento di un valore limite LT P 10 MWe 10 MWe < P 25 MWe P > 25 MWe LT > 33% LT > 22% LT > 15% Valori del parametro LT min in vigore dall 1 gennaio 2006 fino al 31 dicembre 2007 per le sezioni alimentate a gas naturale, GPL e gasolio (Delibera n 296/05)

15 Cogenerazione in Italia 2005 (1) Potenza efficiente lorda secondo tipo d'impianto MW a combustione interna (CIC) 633,4 a turbine a gas (TGC) 1024,8 a ciclo combinato (CCC) 12555,0 a vapore a contropressione (CPC) 1887,7 a vapore a condensazione con spillamento (CSC) 2195,7 Totale 18296,6 Fonte : dati statistici TERNA La potenza efficiente lorda complessiva degli impianti termoelettrici è di 64645,6 MW, gli impianti cogenerativi sono il 28 % di tale potenza.

16 Cogenerazione in Italia 2005 (2) Potenza efficiente lorda secondo tipo d'impianto 28% della potenza efficiente lorda degli impianti termoelettrici combustione interna (CIC) 3% turbine a gas (TGC) 6% vapore a condensazione con spillamento (CSC) 12% vapore a contropressione (CPC) 10% ciclo combinato (CCC) 69%

17 Cogenerazione in Italia 2005 (3) Cicli Combinati ripartizione per classi di potenza Potenza efficiente lorda N. Sezioni e taglia media

18 Cogenerazione in Italia 2005 (4) Produzione netta di energia termoelettrica (esclusa geotermoelettrica) in Italia ,8 GWh L energia elettrica netta prodotta da CHP è molto elevata: GWh pari al 38 % dell intera produzione termoelettrica di cui GWh (77,7%) sono prodotti da cicli combinati CHP in prevalenza alimentati a gas naturale ( GWh - 61%) L energia prodotta da cicli combinati CHP a gas naturale è paragonabile a quella prodotta dai CC a gas naturale con sola produzione di energia elettrica ( GWh).

19 Cogenerazione in Italia 2005 (5) Produzione netta di energia termoelettrica CHP secondo tipo d'impianto a vapore a contropressione (CPC) 5,4% a vapore a condensazione con spillamento (CSC) 8,1% a ciclo combinato (CCC) 77,7% a combustione interna (CIC) 2,4% a turbine a gas (TGC) 6,5%

20 Produzione combinata di elettricità e calore in Italia % Produzione combinata di energia elettrica e calore Italia % Combinata su prod. Italia % Combinata su prod. termoelettrica Crescita Anno annua % , , , , , Anno TWh Produzione netta energia termoelettrica Italia Produzione termoel. Solo elettrico TWh Produzione combinata elettr. e calore TWh Anno

21 Prestazioni degli impianti cogenerativi italiani Impianti produzione combinata energia elettrica Energia netta Fattore utilizzo calore 2005 GWh ore a combustione interna (CIC) 2184, a turbine a gas (TGC) 5932, a ciclo combinato (CCC) 71048, a vapore a contropressione (CPC) 4908, a vapore a condensazione con spillamento (CSC) 7363, Totale 91437, Quanta di questa energia può essere classificata cogenerativa ad alto rendimentoin base alla direttiva 2004/8/CE e alla Delibera AEEG 42/02 e successivi aggiornamenti (AEEG 296/05)?

22 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (1) Potenza efficiente lorda installata ripartizione per fonte Biomasse e rifiuti 132 MW (77 sezioni) 12.5% 87.5% Termico non rinnovabile 921 MW (554 sezioni) Totale potenza : 1053 MW (pari a 631 sezioni)

23 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (2) Produzione lorda e ripartizione dell energia prodotta Biomasse e rifiuti 512 GWh 10% 100% 80% 3.3% 5.3% 22.1% 60% 40% 74.6% 82.1% 20% Termico non rinnovabile 3752 GWh 90% 0% Termico non rinn. 12.6% Biomasse e rifiuti Totale produzione : 4.26 TWh Ripartizione fra termico non rinn. e biomasse/rifiuti E. consumata loco E. immessa in rete Consumi sistemi aus. Ripartizione fra e. consumata in loco ed imm. rete

24 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (3) Ripartizione per tecnologia impiegata 70,0 60,0 50,0 N sezioni. Totali : 631 Potenza eff. Lorda. Totale : 1053 MW Produzione lorda. Totale : 4.26TWh 40,0 % 30,0 20,0 10,0 0,0 Motori a combustione interna Turbine a gas Turbine vapore condensazione e spill. Turbine vapore in contropressione Cicli combinati

25 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (4) Ripartizione per taglia di potenza Più del 61% della potenza installata e del 63% della produzione è attribuibile a piccoli motori a combustione interna (< 1 MW) e a turbine a gas (inferiori ai 5 MW)

26 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (5) Ripartizione per tipo di combustibile Colture e rifiuti agro industriali 3.5% Biogas 2.6% Olio combustibile 1.5% RSU 5.9% Altri combustibili 1.9% Carbone 0.3% Altri combustibili gassosi 1.0% Gasolio 0.8% Gas naturale 82.5%

27 Media cogenerazione - dati nazionali 2004 (6) Penetrazione sul territorio

28 Piccola cogenerazione - dati nazionali 2004 Censiti : 209 sezioni (di cui 182 che impiegano fonti non rinnovabili) Potenza efficiente lorda : 83 MWe (pari a 208 GWh) In prevalenza piccolo motori a combustione interna (181 sezioni) che contribuiscono al 75% alla produzione elettrica lorda e al 56% del calore utile complessivo