Guida CEI di Gianfranco Ceresini

Transcript

1 Guida CEI Pubblicato il: 29/09/2005 Aggiornato al: 29/09/2005 di Gianfranco Ceresini É di pochi mesi fa, e precisamente maggio 2005, la pubblicazione di una nuova guida CEI della serie dedicata all'edilizia ad uso residenziale e terziario. Questa nuova nata, la guida CEI 64-57, tratta degli edifici dotati di piccola produzione e non collegati alla rete elettrica. Nella guida si forniscono informazioni per impianti di piccola produzione, quali in particolare l'energia fotovoltaica, l'energia generata da impianti di microgeneraione e l'energia da fonti microeolica e microidraulica e da celle a combustibile. 1. Generalità Nello scorso maggio ha visto la luce una nuova guida del CEI, ultima nata della serie Edilizia ad uso residenziale e terziario iniziata con la guida CEI Il titolo di questa novità, classificata CEI 64-57, è Guida per l'integrazione degli impianti elettrici utilizzatori e per la predisposizione di impianti ausiliari, telefonici e di trasmissione dati negli edifici. Impianti di piccola produzione distribuita e tratta della progettazione e della realizzazione degli impianti elettrici utilizzatori, degli impianti ausiliari, degli impianti telefonici e di trasmissione dati degli edifici dotati di piccola produzione e non collegati alla rete elettrica, dove per piccola produzione si intendono impianti fotovoltaici, impianti di microgenerazione, impianti micro-eolici e micro-idraulici e da celle a combustibile. La data di entrata in vigore della guida CEI è il 1 luglio 2005 ed è destinata, oltre che ai progettisti ed installatori di questi impianti, anche ai committenti ed ai progettisti edili, tanto che il capitolo 2 della guida è dedicato alle informazioni da comunicare in fase contrattuale dal committente: stiamo parlando di informazioni di tipo dimensionale ed ambientale, ed informazioni tecnico-energetiche relative alle varie tipologie di generazione energetica. Ma il cuore della guida è costituito dagli allegati I, L, M, N ed O dedicati rispettivamente agli impianti fotovoltaici con accumulo per l alimentazione di utenze isolate, agli impianti di microgenerazione dell energia, agli impianti per la generazione di energia elettrica e termica mediante celle a combustibile per usi prevalentemente residenziali, agli impianti micro-eolici ed agli impianti micro-idraulici. 1

2 2. Impianti fotovoltaici con accumulo per l alimentazione di utenze isolate La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare l'energia solare in energia elettrica in modo diretto, silenzioso e senza alcun organo meccanico in movimento. In tutto il mondo sono stati installati più di 1800 MW d impianti fotovoltaici, con una crescita annua del 30%, per fornire energia come generazione locale ad utenze e comunità isolate o come produzione d energia elettrica immessa nella rete di bassa e media tensione. Gli impianti per l'alimentazione d utenze isolate sono dotati di batterie d accumulo per le ore notturne o d insufficiente irraggiamento solare e sono in grado di soddisfare le esigenze primarie d utenze abitative o produttive. La realizzazione di questi impianti può consentire rilevanti economie rispetto agli oneri dovuti all'estensione della rete elettrica o la gestione di gruppi elettrogeni. Questi sistemi sono normalmente utilizzati per elettrificare le utenze difficilmente collegabili alla rete perché ubicate in aree poco accessibili, e per quelle con bassissimi consumi d energia che non rendono conveniente il costo dell allacciamento. Essi sono caratterizzati dalla necessità di coprire la totalità della domanda energetica dell utenza. Gli elementi che costituiscono un impianto fotovoltaico autonomo sono i moduli fotovoltaici, il sistema d accumulo (batterie) ed il regolatore di carica. Essendo la corrente generata dall impianto fotovoltaico una corrente continua, se il carico prevede l utilizzo d apparecchiature che richiedono corrente alternata, diventa necessario l inserimento anche un convertitore CC/CA (inverter). Le batterie accumulano l energia elettrica prodotta dai moduli fotovoltaici e consentono di differire nel tempo l erogazione di corrente al carico. Il regolatore di carica è l elemento che regola i passaggi di corrente tra moduli e batterie e tra batterie e carico. La sua funzione principale è quella di proteggere le batterie da fenomeni di carica e scarica profonda. Gli impianti fotovoltaici per l alimentazione d utenze isolate sono impianti di taglia compresa tra 50 W e 6 kw. Tabella 1 - Energia necessaria giornalmente per soddisfare il fabbisogno elettrico di una piccola abitazione (CEI 64-57) Utenze a 24 V CC Quantità n. Potenza W Ore di funzion. h Fattore di contemporaneità Potenza totale Wh/g Corrente totale Ah/g Corrente di impiego A Illuminazione cucina ,33 1,66 Illuminazione corridoio ,67 0,83 Illuminazione bagno ,67 0,83 Illuminazione camera n ,83 0,83 Illuminazione camera n ,83 0,83 Frigorifero ,00 2,50 Televisione ,33 2,08 Illuminazione esterna ,00 2,49 Pompa per irrigazione ,42 10,42 Totale consumo giornaliero ,08 22,49 Nella guida vi è un esempio completo di progettazione e realizzazione di un simile impianto. 2

3 3. Impianti di microgenerazione dell energia Dalla presentazione di tali impianti all allegato L della guida CEI 64-57: La recente possibilità di impiego di microturbine a gas anche per impianti di cogenerazione di piccola taglia rende accessibile questa efficiente tecnologia anche ad impianti utilizzatori con consumi non particolarmente elevati. Infatti grazie alla liberalizzazione del mercato dell energia elettrica tutti gli utenti, anche i più piccoli, possono autoprodurre l energia per il proprio fabbisogno. Inoltre, data la possibilità di collegare questi nuovi generatori alla rete nazionale con un parallelo a bassa tensione, l energia elettrica può essere liberamente prelevata o venduta a seconda delle necessità dell utente. Si ricorda tuttavia che in questa Guida ci si limita a considerare impianti non collegati alla rete. Un sistema di cogenerazione offre la possibilità di generare contemporaneamente energia elettrica e calore in prossimità del luogo di utilizzo. La cogenerazione, che permette di raggiungere rendimenti complessivi anche maggiori dell'85%, quando vi sia necessità di disporre simultaneamente di energia elettrica ed energia termica, costituisce un'opzione particolarmente valida per utilizzare l'energia in modo razionale, massimizzando i risparmi energetici, riducendo i costi operativi e rispettando l'ambiente. Esistono essenzialmente tre tipi di tecnologie utilizzati per gli impianti di cogenerazione con diversi campi di applicabilità in funzione principalmente della capacità e dell'utilizzo dell'impianto: il motore diesel, la turbina a gas e la turbina a vapore. Se per taglie comprese tra 1 MW ed una decina di MW il progettista può individuare nel motore diesel o nella turbina a gas la tecnologia più idonea per una determinata applicazione, andando verso sistemi di capacità inferiore al MW la scelta si fa pressoché obbligata. I sistemi di cogenerazione di piccola taglia sotto i 500 kw infatti utilizzano come motore primo, in modo pressoché esclusivo, il motore diesel. Oggi questo limite inizia ad essere superato: l'offerta di tecnologie per la cogenerazione di piccola taglia si è infatti ampliata con la commercializzazione di dispositivi basati su microturbina a gas. Emissioni inquinanti estremamente ridotte, bassa manutenzione, dimensioni contenute, affidabilità, flessibilità e scalabilità sono i principali benefici offerti agli utenti dai sistemi di cogenerazione basati su microturbina a gas. I sistemi a microturbina sono attualmente disponibili con potenze comprese tra 30 kw e 100 kw ma a breve sono attesi sistemi più grandi, da kw. Tabella 2 Fabbisogni di energia e dati di esercizio di un esempio di impianto di produzione di energia con cogenerazione (CEI 64-57) Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Totale Potenza impegnata kw kw Lettura contatore Fabb. en. elettr. Fabb. en. termica Consumo metano kwh kwh kwh kwh mc/mese mc/anno Esercizio impianto - giorni / mese giorni - festivi ore / giorno ,5 4,6 14,6 18,3 18,3 12,6 5,8 17, ore totali / mese ore/anno 3

4 4. Impianti di generazione dell energia mediante celle a combustibile La guida individua tre tipi possibili di schemi che rappresentano tre alternative per ottenere energia autoprodotta mediante celle a combustibile in installazioni fisse di tipo residenziale. Dei tre schemi vengono analizzati il funzionamento, l affidabilità, il rendimento energetico, le emissioni ed i costi sia di funzionamento che di esercizio. Fig.1:Primo schema proposto dalla guida CEI per generazione di energia tramite celle a combustibile 4

5 5. Impianti micro-eolici Dall introduzione della guida: Gli impianti eolici di piccole dimensioni il cui impatto visivo può essere, nel caso di potenze di qualche kw, pari o di poco superiore a quello di un antenna parabolica e che trovano applicazioni diverse da quelle tipicamente industriali, sono poco trattati nella letteratura tecnica. Essi invece potrebbero trovare applicazione in abitazioni private, in infrastrutture turistiche (campeggi, hotel, porti turistici), in siti remoti (stazioni meteo, rifugi alpini, strutture isolate sia in montagna che in mare o su isole, in riserve, ma anche in utenze pubbliche (illuminazione, impianti semaforici). La potenza estraibile dalla risorsa vento per mezzo di un aerogeneratore cresce all aumentare dell area spazzata dalle pale (quindi all aumentare della loro lunghezza) e della velocità del vento e dipende dalla densità dell aria. L intensità del vento dipende dalle caratteristiche orografiche del terreno. In particolare un elemento fondamentale è la rugosità del suolo: in pianura o al mare il vento spira con intensità maggiore che in campagna o nelle periferie delle città, a loro volta luoghi più ventilati dei grandi centri cittadini. L intensità del vento è anche funzione dell altezza dal suolo: più ci si alza maggiore è la velocità del vento. Gli aerogeneratori vengono: avviati con vento variabile da 2 a 4 m/s; dotate di un dispositivo di controllo della potenza quando il vento raggiunge velocità dell ordine di m/s; messi fuori servizio quando la velocità del vento raggiunge valori intorno a i m/s. 5

6 6. Impianti micro-idraulici Per gli impianti di potenza inferiore a 20 kw, è prevista l esenzione totale delle imposte sull energia (Legge 133/99), di conseguenza non vengono richiesti gli adempimenti di tipo fiscale, che sono obbligatori invece per gli impianti di produzione di energia elettrica. Non è richiesta quindi nemmeno la denuncia all UTF (Ufficio Tecnico di Finanza) perché non sono considerate officine elettriche). Le fasi da seguire per la costruzione di un tale impianto riguardano: 1. Scelta del sito e valutazione delle grandezze utili (portata e salto disponibili, potenza) 2. Analisi delle autorizzazioni richieste 3. Studio di fattibilità dell impianto e verifica dei costi 4. Scelta del progettista e costruttore e fase di implementazione 5. Gestione dell impianto (manutenzione e gestione) L ultimo allegato della guida CEI è l allegato P, nel quale vengono illustrate alcune equazioni utilizzabili per la valutazione dei costi degli impianti descritti negli allegati precedenti. 6