Carlo Piemonte APPLICAZIONI E POTENZIALITA DI SVILUPPO DI POMPE DI CALORE AD ALTA TEMPERATURA PER IMPIANTI DI TELERISCALDAMENTO

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1 Carlo Piemonte APPLICAZIONI E POTENZIALITA DI SVILUPPO DI POMPE DI CALORE AD ALTA TEMPERATURA PER IMPIANTI DI TELERISCALDAMENTO MILANO 9 Novembre 2007

2 MOTIVAZIONI PER UN PREVEDIBILE SVILUPPO DELLE POMPE DI CALORE APPLICATE A IMPIANTI DI TELERISCALDAMENTO DISPONIBILITÀ DI UNITÀ CHE POSSONO EROGARE ACQUA CALDA ALLA TEMPERATURA DI 90 C TREND DI CRESCITA DEL PREZZO DELL ENERGIA ELETTRICA INFERIORE A QUELLO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI TENDENZA A UN CONSISTENTE SVILUPPO DEL TELERISCALDAMENTO PER LA NECESSITÀ DI FIDELIZZAZIONE DEL CLIENTE FINALE

3 POSSIBILI SORGENTI FREDDE PER POMPE DI CALORE CORSI D ACQUA SUPERFICIALI (FIUMI, ROGGE, ETC.) LAGHI E BACINI IDRICI ACQUA DI MARE ACQUA DI FALDA ACQUE GEOTERMICHE ACQUA DI CIRCUITI DI TORRE DI RAFFREDDAMENTO ACQUA IN USCITA DA IMPIANTI DI DEPURAZIONE ACQUA DI CIRCUITO LAVAGGIO FUMI DI FORNI INCENERITORI ACQUA DI CIRCUITI DI RAFFREDDAMENTO DI CENTRALI ELETTRICHE (COGENERATIVE E NON)

4 VANTAGGI DI UTILIZZO DI RISORSE SUPERFICIALI LE RISORSE SUPERFICIALI SONO FACILMENTE ACCERTABILI ASSENZA DI RISCHIO MINERARIO MINORI COSTI DI INVESTIMENTO PER L APPROVVIGIONAMENTO ASSENZA DI RISCHIO DI DEPRIMERE CON L EMUNGIMENTO ALTRE ATTIVITÀ (AD ESEMPIO, ATTIVITÀ TERMALI) CHIMISMO IN GENERE MENO PROBLEMATICO PROCEDURE AUTORIZZATIVE PIÙ SEMPLICI POSSIBILITÀ DI COMPENSARE IL MINOR SALTO TERMICO RECUPERABILE DALLA SORGENTE FREDDA CON UNA MAGGIORE DISPONIBILITÀ DI PORTATA

5 TEMPERATURE OTTENIBILI PER UNITÀ DI POTENZA SINGOLA FINO A 9 MWt 78 C PER UNITÀ DI POTENZA SINGOLA OLTRE 9 MWt 90 C

6 TAGLIE DELLE SINGOLE UNITA INDICATIVAMENTE DA 1 A 20 MWt

7 NUMERO STADI UNO PER SALTO TERMICO MAX DI 40 C TRA CONDENSATORE ED EVAPORATORE DUE PER SALTO TERMICO FINO A 85 C TRA CONDENSATORE ED EVAPORATORE

8 PRESENZA DI UN SOTTORAFFREDDATORE PER MASSIMIZZARE LE PRESTAZIONI

9 SISTEMA INTEGRATO POMPA DI CALORE + MOTORE A GAS RECUPERO TERMICO DAL MOTORE ENERGIA TERMICA ENTRANTE ENERGIA ELETTRICA ENERGIA TERMICA UTILE SORGENTE FREDDA GRATUITA

10 POMPA DI CALORE CON SEMPLICE AZIONAMENTO ELETTRICO 1 kwhe 3 kwht 10 cent /kwhe 3,3 cent /kwht COP = 3 SISTEMA INTEGRATO POMPA DI CALORE + MOTORE A GAS 1 mc METANO (9,6 kwht/mc) 0,28 /mc EQUIVALENTE A 2,92 cent /kwht 15,65 kwht 1,79 cent /kwht CALDAIA 1 mc METANO (9,6 kwht/mc) USO INDUSTRIALE 0,3 /mc USO CIVILE 0,55 /mc USO INDUSTRIALE 3,68 cent /kwht USO CIVILE 6,7 cent /kwht 8,16 kwht

11 APPLICAZIONI PARTICOLARI POMPE DI CALORE OPERANTI SULL ACQUA IN USCITA DA DEPURATORI POMPE DI CALORE PER IL RECUPERO DI ENERGIA TERMICA DAL CIRCUITO DI RAFFREDDAMENTO A BASSA TEMPERATURA DI MOTORI PRIMI E UNITA DI GENERAZIONE ELETTRICA POMPE DI CALORE PER PRODUZIONE CONTEMPORANEA DI ENERGIA TERMICA E FRIGORIFERA POMPE DI CALORE PER PRODUZIONE DI ACQUA SURRISCALDATA O VAPORE SATURO A BASSA PRESSIONE

12 POMPE DI CALORE CON SORGENTE FREDDA COSTITUITA DA ACQUA IN USCITA DA DEPURATORE CASO A B C Taglia piccola media grande Fluido lavoro Potenzialità termica (kw) R134a COP 2,95 2,75 2,68 Sorgente fredda Fluido acqua in uscita dal depuratore Portata (m3/h) Temperatura ingresso ( C) Temperatura uscita ( C) 8 5,9 6 Sorgente calda Fluido acqua teleriscaldamento Portata (m3/h) Temperatura ingresso ( C) Temperatura uscita ( C)

13 POMPE DI CALORE CON SORGENTE FREDDA COSTITUITA DA ACQUA CIRCUITO RAFFREDDAMENTO MOTORI PRIMI CASO A B C Taglia piccola media grande Fluido lavoro Potenzialità termica (kw) 939 R245fa COP 3,76 5,25 6,09 Sorgente fredda Fluido acqua circuito raffreddamento Portata (m3/h) Temperatura ingresso ( C) 40 47,2 47 Temperatura uscita ( C) ,9 Sorgente calda Fluido acqua teleriscaldamento Portata (m3/h) ,6 793 Temperatura ingresso ( C) ,1 Temperatura uscita ( C)

14 POMPE DI CALORE PER PRODUZIONE CONTEMPORANEA DI ENERGIA TERMICA E FRIGORIFERA UTILIZZO IN SERIE DEI DUE STADI DI COMPRESSIONE PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA ED IN PARALLELO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA FRIGORIFERA UTILIZZO SEMPRE IN SERIE DEI DUE STADI DI COMPRESSIONE IN ABBINAMENTO A GRUPPI AD ASSORBIMENTO MONOSTADIO

15 kwt kwe POMPA DI CALORE COP = 2,7 GRUPPI FRIGO MONOSTADIO AD ASSORBIMENTO REND. = 0, kwf kwf kwf COP complessivo produzione energia frigorifera: = ,51

16 POMPE DI CALORE PER PRODUZIONE DI ACQUA SURRISCALDATA Fluido lavoro R245fa Potenzialità termica (kw) COP 2,55 Sorgente fredda Fluido acqua teleriscaldamento Portata (m3/h) 133 Temperatura ingresso ( C) 90 Temperatura uscita ( C) 70 Sorgente calda Fluido acqua surriscaldata utenza Portata (m3/h) 424 Temperatura ingresso ( C) 124 Temperatura uscita ( C) 134

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