CONVEGNO :COGENERAZIONE processi, applicazioni, agevolazioni e risparmi comonext 27/03/2014

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1 CONVEGNO :COGENERAZIONE processi, applicazioni, agevolazioni e risparmi comonext 27/03/2014

2 ENERGY 4 YOU SRL La Storia Energy 4 You è una società fondata nel 2005 e attiva nella vendita di energia elettrica e gas per conto Edison. Nel 2007 è iniziata l attività di progettazione e realizzazione di impianti di Trigenerazione per il Terziario, l Industria e il Residenziale. Questa attività ha portato alla collaborazione con alcune società tra cui DAIKIN ITALIA con cui abbiamo organizzato nel 2011 due convegni a marchi congiunti, per la presentazione dell Eco-Trigenerazione Idrotermica ad alcuni studi tecnici del Nord Italia. In questi eventi è stata offerta l opportunità ai partecipanti di visitare gli impianti realizzati presso un primario Istituto Bancario nel milanese.

3 ECO-TRIGENERAZIONE-IDROTERMICA TRI-GENERAZIONE: come dice il termine è la tecnologia in grado di generare le 3 forme di energia: Energia elettrica Energia termica Energia frigorifera attraverso l uso combinato di diverse apparecchiature che vengono correttamente dimensionate e interconnesse affinché siano utilizzate al massimo della loro efficienza. Perché ciò avvenga si associa, ove possibile, anche lo scambio termico con l acqua di falda. COS E L IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE? Insieme di apparecchiature composto da un cogeneratore che produce energia elettrica e termica, una pompa di calore che preleva il calore dall aria o dall acqua di falda e, in qualche caso, viene utilizzata per recuperare il calore latente dei fumi del cogeneratore che diversamente resterebbe inutilizzato. Solitamente si lascia come integrazione e soccorso la caldaia già esistente nella centrale termica. Il sistema è in grado di soddisfare la climatizzazione invernale ed eventualmente quella estiva, sostituendosi ai gruppi frigo se già presenti. 3

4 Dalla Caldaia a Gas alla Trigenerazione Valutazioni Energetiche ed Economiche

5 EFFICIENZA ENERGETICA IMPIANTO TRADIZIONALE (caldaia a gas) L efficienza energetica è definita come rapporto tra l energia finale utilizzata per la climatizzazione e quella primaria consumata Eff = E u /E ptot Negli impianti tradizionali a caldaia coincide con il rendimento. Per il calcolo si utilizza inoltre il Potere Calorifico Inferiore (P.c.i.), che per il gas equivale a circa 9,54 kwh / Nm3.

6 IMPIANTO TRADIZIONALE (caldaia a gas CH 4 )

7 IMPIANTO TRADIZIONALE (caldaia a gas CH 4 ) Eff = E u /E p = 85% riferita al P.c.i. Eff = al 100% di potenza

8 IMPIANTO INNOVATIVO CON CONDENSAZIONE DEI FUMI MEDIANTE POMPA DI CALORE

9 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Recupero di calore dai fumi di scarico a bassa temperatura dalla caldaia, mediante scambiatore di calore e circolazione di liquido (miscela acqua-glicole a 0 C) tra evaporatore della pompa di calore (PDC) e scambiatore = SORGENTE FREDDA della PDC I fumi uscenti dalla caldaia si raffreddano sino a 3 5 C. La PDC cede calore, mediante il condensatore, con COP medio di 5, al circuito di ritorno dell acqua di caldaia, preriscaldandola = SORGENTE CALDA della PDC L ulteriore aumento di temperatura dell acqua del circuito avviene per mezzo della caldaia tradizionale o a condensazione con minimo apporto di energia termica.

10 IMPIANTO CON CONDENSAZIONE DEI FUMI MEDIANTE POMPA DI CALORE (con rendimento medio > rendimento stagionale caldaia a condensazione) Eff ( E ' p E u E " p ) 103%

11 IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE CON CONDENSAZIONE DEI FUMI MEDIANTE POMPA DI CALORE

12 IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE CON CONDENSAZIONE DEI FUMI MEDIANTE POMPA DI CALORE Efficienza impianto a carico medio Eff = E u,tot /(E p + E p )=110%

13 TABELLA RIASSUNTIVA DEI RISPARMI OTTENIBILI DAL RECUPERO DEL CALORE LATENTE DEI FUMI CALDAIA TRAMITE : 1) CALDAIA A CONDENSAZIONE 2) POMPA DI CALORE 3) POMPA DI CALORE E COGENERATORE ITEM RISPARMI CON RECUPERO TOTALE CALORE CONDENSAZIONE FUMI : CON POMPA DI CALORE E COGENERATORE IMPIANTO RENDIMENTO MEDIO STAGIONALE CONSUMO DI GAS/MWh TERMICO UTILE CONSUMO DI ENERGIA PRIMARIA /MWh TERMICO COSTO MEDIO UTILE GAS ( /Nm3) COSTO AL MWh TERMICO UTILE ( /MWh) B CALDAIA GAS 85% 122,6 Nm3 1,176 MWh p 0,85 104,21 RISPARMIO % VS CASO B) CALDAIA A 1 CONDENSAZIONE CALDAIA A GAS 2 + PDC CALDAIA A GAS 3 + PDC + COG 96% 108,6 Nm3 1,041 MWh p 0,85 92,31 11,5 103% 101,2 Nm3 970,8 MWh p 0,85 86,02 17,4 110% 94,8 Nm3 909 MWh p 0,68 64,46 38,1 (*) Nel rendimento medio stagionale si è tenuto conto dell energia primaria per la produzione dell energia elettrica assorbita dalla pompa di calore (1 kwh el = 2,3 kwh p)

14 TRIGENERAZIONE NEL TERZIARIO (GRUPPO BANCARIO) Ci sono già impianti ristrutturati, trasformando i gruppi frigoriferi in pompa di calore con compressori Monovite da 730 kw resi cad. per ciascun edificio che gestiscono, con inversione idraulica e scambio via raffreddamento macchina ad assorbimento, le esigenze di potenza termica dell edificio a servizio di Proprietario Integrata negli impianti tecnologici la cogenerazione con PDC e assorbitore. Impianto preesistente: Teleriscaldamento con caldaie alimentate a metano, non a condensazione. Problematiche dell Impianto: costi elevati, funzionamento solo diurno, potenza termicainsufficiente a soddisfare le punte Impianto post intervento: Pompe di calore con torre di raffreddamento e utilizzo di Cogenerazione e assorbitore Benefici introdotti: Risparmio costi esercizio elevato: euro/anno a fronte di un investimento di euro.

15 TRIGENERAZIONE NEL TERZIARIO (GRUPPO BANCARIO) Struttura: 2 edifici da mq calpestabili ciascuno 1 Centrale tecnologica per edificio, costituita da: 2 Cogeneratori TEDOM da 175 kw elettrici e 226 kw termici ciascuno 1 assorbitore CENTURY da 296 kw frigoriferi ( a torre di raffreddamento) 1 Pompa di calore DAIKIN da 730 kw frigoriferi e 950 kw termici( a torre di raff.) Modalità di funzionamento (segue il fabbisogno termico edificio) : INVERNO : Giorno : Il calore è fornito dai 2 COG e, se richiesto, dalla PdC Notte : Il calore è fornito da 1 COG MEZZA STAGIONE: Inizio giorno : i COG forniscono il calore diretto e, in parte, all assorbitore per produrre acqua fredda verso gli ambienti e per il recupero calore di condensazione dei COG

16 TRIGENERAZIONE NEL TERZIARIO (GRUPPO BANCARIO) ESTATE : I 2 COG forniscono il calore per l assorbitore che produce così l acqua fredda da inviare agli ambienti La pompa di calore produce l acqua fredda da inviare agli ambienti quando necessaria BILANCIO ELETTRICO : Durante l INVERNO i cogeneratori producono l energia elettrica interamente utilizzata dagli edifici, eventualmente modulante. Nelle giornate più fredde sono in grado di fornire energia elettrica anche alla pompa di calore Durante l ESTATE, i cogeneratori forniscono energia elettrica per l edifico e la pompa di calore CONSIDERAZIONI Si sono dimensionati i COG sul carico termico e non su quello elettrico per evitare di dissipare l energia termica quando eccede. L assorbitore al 100% del carico assorbe tutta l energia termica dei cogeneratori. La pompa di calore deve essere in grado di fornire la quota di energia termica/ frigorifera mancante al cairoc di picco..

17 TRIGENERAZIONE NEL TERZIARIO (GRUPPO BANCARIO)

18 TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE Edificio residenziale Anno di costruzione: 1985 Struttura in cemento armato; tamponamenti in muratura a cassa vuota; serramenti con telaio in legno e doppi vetri. Impianto termico centralizzato per solo riscaldamento; due caldaie a gasolio obsolete; radiatori in ghisa.

19 TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE Apparecchiature installate: 1 Cogeneratore Tedom da 30 kw elettrici e 62 kw termici 1 Pompa di Calore DAIKIN a doppio stadio da 135 kw termici 1 caldaia ( di back-up) da 250 kw termici Risultati economici : Costi operativi ante intervento : Costi post intervento : Tempo di recupero dell investimento : 4,5 anni (senza incentivo fiscale)

20 TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE potenza installata % copertura fabbisogno % 14% 10% 55% 31% 50% 40% cogeneratore pompa di calore caldaia

21 SCHEMA IMPIANTO DI TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE A POMPA DI CALORE AD ARIA AD ALTA TEMPERATURA ( 80 C) E CON PRODUZIONE DI ACS

22 TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE (SOLO RISCALDAMEDNTO)

23 TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE

24 EP [MWh] TRIGENERAZIONE CONDOMINIALE Risparmio di energia primaria EP ante EP post Testerna [ C]

25 PERCHE COGENERAZIONE AD ALTO RENDIMENTO ELETTRICO (η EL > 30~35 %) PRIORITA DEL RENDIMENTO ELETTRICO vs TERMICO: η tot >> VALORIZZA L EFFICIENZA DELLA POMPA DI CALORE RIDUCE I COSTI DI ACQUISTO DELL ENERGIA ELETTRICA PRATICAMENTE IL CALORE DEL COGENERATORE E GRATUITO GRAZIE ANCHE ALLA DEFISCALIZZAZIONE DEL GAS UTILIZZATO PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA ( circa il 60% del totale) LE NUOVE TECNOLOGIE COGENERATIVE DEI PROSSIMI ANNI PUNTANO ALL EFFICIENZA ELETTRICA :ad es le CELLE A COMBUSTIBILE (ad alta temperatura) ARRIVANO AL 50% DI EFFICIENZA ELETTRICA

26 CONFRONTO CLASSI ENERGETICHE Palazzina a 3 piani non isolata termicamente e con caldaia tradizionale

27 CONFRONTO CLASSI ENERGETICHE stessa Palazzina a 3 piani non isolata e con POMPA DI CALORE