SOLARE, GEOTERMIA, FOTOVOLTAICO: ESPERIENZE DI INTEGRAZIONE

Transcript

1 Il generatore edile: come usare e integrare geotermia, solare e fotovoltaico SOLARE, GEOTERMIA, FOTOVOLTAICO: ESPERIENZE DI INTEGRAZIONE S. Piva Dipartimento di Ingegneria Università degli Studi di Ferrara

2 PIANO DELLA PRESENTAZIONE - Introduzione - Caso di studio n.1 - Caso di studio n.2 - Considerazioni finali

3 INTRODUZIONE - Sistema Energetico Urbano - Smart Grid - Edificio Energeticamente Integrato Fonti: International District Energy Association & EC Research & Innovation.

4 CASO DI STUDIO n.1 Progetto di un nuovo complesso residenziale a Ferrara. - Tipologia A: 3 gruppi di case a schiera - 36 unità - Tipologia B: 3 edifici in linea con 8 app unità - Tipologia C: 3 edifici in linea con 14 app unità

5 POTENZE DI PROGETTO Tipologia a Tipologia b Tipologia c RISCALDAMENTO 22.1 kw 2.5 kw 12.8 kw ACS 15.0 kw 4.0 kw 11 kw FABBISOGNI DI ENERGIA TERMICA SPECIFICI Tipologia a kwh/m 2 anno Tipologia b kwh/m 2 anno Tipologia c kwh/m 2 anno RISCALDAMENTO ACS

6 FABBISOGNI DI ENERGIA TERMICA MENSILI Q (kwh/ mese) Q H QH Q W QW Q TOT QTOT Tipologia a Q (kwh/ mese) Q H QH Q W QW Q TOT QTOT Tipologia b GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC 0 GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC Q (kwh/ mese) Q H QH Q W QW Q TOT QTOT Tipologia c GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC

7 VINCOLI NELLE SCELTE DI PROGETTO Vincoli nelle scelte di progetto: Esigenze della committenza: costruzione a stralci, contenuti costi di investimento iniziali, impianto autonomo per le schiere, allaccio alla rete del gas per le cucine; Requisito della DAL 156/2008 e smi: obbligo impianti centralizzati per edifici con più di 4 unità. Requisiti scheda di progetto del Comune di Ferrara; Requisiti della DGR 1366/2011 in materia di efficienza energetica e fonti rinnovabili.

8 SOLUZIONE IMPIANTISTICA La configurazione impiantistica scelta consiste in: impianto autonomo per le case a schiera (tipologia B); impianto centralizzato per gli edifici di tipologia A e C. Ogni impianto prevede l integrazione di diverse tecnologie: solare termico con accumulo per la produzione di ACS; solare fotovoltaico; pompe di calore aria/acqua per la produzione combinata di riscaldamento e ACS; resistenza elettrica di back-up per gli edifici di tipologia A e C, caldaia a condensazione di integrazione per ogni casa a schiera (tipologia B).

9 SOLARE TERMICO Tipologia a Tipologia b Tipologia c Numero pannelli Accumulo 1000 l 300 l 2x750 l FOTOVOLTAICO Potenza di picco minima da DGR n.1366/11 Potenza di picco minimo da Scheda di Progetto Potenza di picco prevista Tipologia A kw 4 kw 15 kw Tipologia B 1.88 kw 2 kw 2 kw Tipologia C 8.92 kw 4 kw 9 kw

10 POMPE DI CALORE Pompe di calore aria-acqua; Produzione combinata di ACS e riscaldamento; Temperatura produzione ACS: 45 C; Temperatura produzione riscaldamento: 35 C; Tipologia a Tipologia b Tipologia c Potenza (A2/W35) 29.8 kw 3 kw 17.7 kw COP (A2/W35)

11 SCHEMA FUNZIONALE DELL IMPIANTO

12 RISULTATI Q (kwh/ mese) Q PDC,H,W,out QPDC,H,W,out Q sol,w,out Qsol,W,out E FV,H,W,out E,FV,H,W,out Tipologia a Q (kwh/ mese) Q PDC,H,W,out QPDC,H,W,out Q sol,w,out Qsol,W,out E FV,H,W,out E,FV,H,W,out Tipologia b GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC Tipologia c Q (kwh/ mese) QPDC,H,W,out Q PDC,H,W,out Q sol,w,out Qsol,W,out E FV,H,W,out E,FV,H,W,out GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC

13 RISULTATI SAIE BUILT ACADEMY - Bologna, 25 Settembre 2014 PDC PDC SOL PDC FV PDC SOL FV A B C QR acs (%) QR (%) EP tot (kwh/m 2 ) QR acs (%) QR (%) EP tot (kwh/m 2 ) QR acs (%) QR (%) EP tot (kwh/m 2 ) QR acs (%) QR (%) EP tot (kwh/m 2 )

14 RIFLESSIONI CONCLUSIVE Per il caso di studio in esame la soluzione impiantistica scelta ha consentito di soddisfare le esigenze della committenza, di rispettare i requisiti normativi, di ottenere consumi di energia primaria contenuti e elevate percentuali di copertura di energia da fonte rinnovabile. Le percentuali di copertura di energia prodotta con fonti rinnovabili risultano molto elevate anche grazie alla possibilità data dalla DGR n. 1366/2011 di considerare come rinnovabile l energia elettrica prodotta dal fotovoltaico per l'alimentazione della pompa di calore stessa.

15 RIFLESSIONI CONCLUSIVE La richiesta di rispettare precisi obblighi sia nella produzione di energia da fonti rinnovabili sia nei fabbisogni di energia primaria fa si che il processo di progettazione sia fortemente interconnesso con l analisi energetica. Questa esigenza non deve portare a elaborare i progetti con gli strumenti propri delle valutazioni energetiche e della certificazione energetica, quali ad es. le UNI TS Questa pratica, che oggi sembra essere sempre più diffusa, può portare a gravi errori nella progettazione che possono compromettere la funzionalità e la fruibilità del sistema edificioimpianto.

16 CASO DI STUDIO n.2 Istituto Professionale di Stato per gli Studi per i Servizi Alberghieri e per la Ristorazione (IPSSAR) "P. Artusi" Riolo Terme (RA), Via Mons. Tarlombani 7 impianto fotovoltaico tubazione a parete in cavedio tubazione interrata in PE sonda geotermica

17 CASO DI STUDIO n.2 L intervento prevede l integrazione, in un impianto esistente, di: pompa di calore geotermica per il riscaldamento. solare fotovoltaico;

18 CASO DI STUDIO n.2

19 CASO DI STUDIO n Etot 2.0 Te ( C) E (MWh) 5.00 Et,hp Eel,hp /10/ Time (h) 23/11/

20 CASO DI STUDIO n.2 - Fabbisogno di energia (calcolato) - Contributo della PdC (calcolato) FABBISOGNI TERMICI FABBISOGNI ACS ENERGIA TERMICA STAGIONE DI RISCALDAMENTO Mese Q h,hp out [kwh] Q p, vari I [kwh] Q p, ACS [kwh] Q h,hp out [kwh] Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre TOTALI Mese τ h [n ore] PLF m, hd [kwh] E h [kwh] Gennaio 482 0,66 642,4 Febbraio 426 0,58 568,5 Marzo 352 0,48 470,1 Aprile 72 0,10 95,4 Maggio 0 0,00 0,0 Giugno 0 0,00 0,0 Luglio 0 0,00 0,0 Agosto 0 0,00 0,0 Settembre 0 0,00 0,0 Ottobre 122 0,17 162,4 Novembre 312 0,43 416,3 Dicembre 422 0,58 562,8 COMPLESSIVI , ,0 Confronto fra valori calcolati e misurati - Fabbisogno di energia Ott+Nov 2.56 / 2.24 MWh - Contributo della PdC Ott+Nov 0.58 / 0.74 MWh

21 CASO DI STUDIO n Te ( C), SPF Eel,hp Et,hp E (MWh) SPF /10/ Time (h) 23/11/

22 CASO DI STUDIO n Te ( C) P (kw) /10/ Tempo (h) 23/11/

23 RIFLESSIONI CONCLUSIVE Gli elementi positivi che emergono dal primo anno di attività del progetto pilota sono: il significativo contributo al bilancio energetico dell'impianto fotovoltaico connesso alla centrale geotermica; il regolare funzionamento della centrale geotermica, anche se in un ambiente sottosuolo non particolarmente favorevole, in cui le acque sotterranee sono praticamente assenti.

24 RIFLESSIONI CONCLUSIVE Ci sono anche alcuni aspetti problematici : La sonda geotermica, lavorando con acqua pura invece di acqua con aggiunta di qualsiasi antigelo, ha comportato un guasto che ha costretto la sostituzione di alcuni componenti della pompa di calore. Questa situazione offre l'opportunità di sviluppare un'adeguata ricerca per trovare soluzioni in grado di, contemporaneamente, assicurare un elevato livello di sicurezza ambientale e permettere il regolare funzionamento della sonda in inverno, quando il calore viene sottratto per diversi mesi. I dati, dopo il primo anno di funzionamento, non mostrano effetti negativi sulla temperatura del sottosuolo; questo effetto potrebbe essere analizzato meglio solo alla fine dei 5 anni di periodo di misurazione.

25 RIFLESSIONI CONCLUSIVE (...) aspetti problematici : Un impianto geotermico a bassa entalpia in una, impianto di riscaldamento tradizionale molto grande, poco efficiente, anche se funziona da un punto di vista tecnico, presenta un livello poco soddisfacente di efficacia ed efficienza. I primi dati sembrano confermare quanto già noto, ovvero che un impianto geotermico a bassa entalpia può funzionare con un buon grado di accoppiamento in edifici nuovi ad alta efficienza energetica, con sistemi di riscaldamento in grado di funzionare a bassa temperatura.

26 e grazie per l attenzione