Le energie rinnovabili

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Marianna Baldi
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1 COGENERAZIONE

2 Le energie rinnovabili Il D.Lgs.387 del 29/12/2003 in attuazione della Direttiva Europea 2001/77/CE abrogata con la 2003/30/CE dalla 2009/28/CE del 05/06/2009 che deve essere recepita entro il 05/12/2010, ha stabilito che per fonti rinnovabili debbano intendersi esclusivamente le seguenti: Eolica, Solare (fotovoltaica, termica), Aerotermica, Geotermica, Idrotermica e oceanica, Idraulica, Biomasse: La parte biodegradabile dei prodotti. Rifiuti e residui provenienti dall agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali). Dalla silvicoltura e dalle industrie connesse comprese la pesca e l acquacoltura. La parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani Gas di Discarica, Gas residuati dai processi di depurazione e biogas. Nella nuova definizione scompaiono i rifiuti inorganici.

fonti rinnovabili debbano intendersi esclusivamente le seguenti: Eolica, Solare (fotovoltaica, termica), Aerotermica, Geotermica, Idrotermica e oceanica, Idraulica, Biomasse: La parte biodegradabile

3 Definizione La cogenerazione è la produzione combinata di elettricità e calore. Queste due forme di energia, vengono prodotte in cascata, con un unico sistema.

4 Gli indici di riferimento Identificano e definiscono le prestazioni di un sistema cogenerativo. Rendimento Elettrico netto ηel= Eel Eth-fuel,in

5 Gli indici di riferimento Rendimento Termico netto ηel= Eth Eth-fuel,in

6 Bilancio Energetico (Cogenerazione kwh) Efficienza Energetica Sistema Tradizionale Efficienza Energetica Sistema Cogenerativo

7 Quadro Generale Impianti Cogenerazione di grande taglia MW Generazione Distribuita DG Consiste nell installazione localizzata, vicino agli utilizzatori, di unità di generazione, interconnesse, le cui taglie di potenza variano, generalmente, da qualche chilowatt a qualche megawatt. Microcogenerazione La micro-cogenerazione è la cogenerazione su piccola scala; le potenze elettriche vanno come per la DG dal kilowatt ai megawatt.

di potenza variano, generalmente, da qualche chilowatt a qualche megawatt.

8 Quadro Generale Diffusione della cogenerazione in Europa Dati EUROSTAT, 2006 CHP Issuenum. 22/2008

9 Posizione Impianti Rend./ Pot.

10 Vantaggi Un miglioramento dei rendimenti globali di utilizzo e quindi unadiminuzione dei consumi (a paritàdi potenza si hanno risparmi dell ordine del 35% -40%) Un maggior utilizzo, in termini di ore, dell impianto: il recupero del calore per la produzione di freddo consente un aumento delle ore di funzionamento annue, e, con queste, crescono notevolmente anche i risparmi conseguibili, mentre si riducono itempi di recupero dell investimento. Una maggiore salvaguardia ambientale: visto che con i sistemi trigenerativi, a paritàdi energia utile ricavata, si impiega una minore quantitàdi combustibile, le emissioni di CO2 in atmosfera vengono notevolmente ridotte, contribuendo ad adempiere alle riduzioni imposte dal protocollo di Kyoto. La riduzione dell impatto ambientale e dei costi dovuti alle realizzazione della centrale tecnologica. La riduzione delle perdite di distribuzione dell energia elettrica, termica e frigorifera resa possibile dalla vicinanza dei luoghi di produzione con quelli di utilizzo della stessa.

si riducono itempi di recupero dell investimento.

11 Svantaggi Le utenze assorbono energia elettrica, calore e freddo con leggi sostanzialmente indipendenti la trigenerazione è proponibile solo quando le domande di energia sono contemporanee; I rendimenti ottimali di un impianto cogenerativo-trigenerativo si attuano intorno a un determinato valore del rapporto energia elettrica/energia termica/energia frigorifera, è necessario che la domanda di elettricità e calore da parte dell utenza si collochi all interno del campo di valori del rapporto caratteristico della macchina impiegata; Necessità di eseguire preliminarmente un accurata analisi del sistema energetico in esame.

rapporto energia elettrica/energia termica/energia frigorifera, è necessario che la domanda di elettricità e calore da parte dell utenza si collochi all

12 Il Cogeneratore/Trigeneratore Un impianto di Cogenerazione CHP (Combined Heating and Power) è composto da: Un motore primo (a combustione interna, Turbina a gas, fuel- cell). Un sistema di recupero termico dai gas di scarico produzione di calore utile La trigenerazione CHCP (Combined Heating Cooling and Power) si ottiene da un sistema CHP con l aggiunta di una o più macchine frigorifere in genere ad assorbimento.

Un sistema di recupero termico dai gas di scarico produzione di calore utile La trigenerazione CHCP

13 Trigenerazione

14 Schema di impianto

15 Curve di Carico Un corretto dimensionamento è condizione necessaria per ottenere un adeguato ritorno economico che giustifichi l investimento. Funzionamento dell impianto: Regolazione su carico elettrico. Regolazione su carico termico.

16 Curve di Carico Carico Termico ore gen febb mar apr mag giu lug ago mese S9 S S11 S12 kw

17 Curve di Carico Carico Frigorifero ore kw S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 mese S9 S S11 S12

18 Curve di Carico Carico Elettrico kw ore S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 mese S9 S10 S11 S12 0

19 Motori a Combustione Interna

20 Schema MCI 1. Generatore elettrico 2. Aspirazione aria 3. Iniezione combustibile 4. Recupero termico fluidi motore 5. Catalizzatore 6. Recupero termico gas di scarico 7. Spillamento gas di scarico 8. Miscelazione aria-gas di scarico

21 MCI

22 MCI

23 MCI

24 MCI Sistema MHCP prodotto da Honda e Vaillant

25 Micro Turbine a Gas

26 Schema MTG Metano C C Turbina G INVERTER Distribuzione Elettrica Utenza Elettrica MTG Scarico Aria HRM Macchina Ad Assorbimento Condizion. Riscaldam. Riscaldamento

27 Schema MTG

28 MTG

29 Esempio - CHP

30 Esempio - CHCP

31 Esempio CHCP MTG 2x65 kw Assorb. Evapor. Compr. gas Controllo

32 Esempio CHP

33 Esempio CHCP

34 Celle a Combustibile

35 Schema Fuel-Cell

36 Schema Fuel-Cell

37 Fuel-Cell

38 Esempi Impianti Combinati Diamante

39 Centrale Cogenerativa Schema d impianto La Centrale HERA di Imola

40 Esempi CHP

41 Esempi CHP Ospedale di Conegliano Blocco operatorio Parco Plinio - Roma Villa Olmi - Firenze Canottieri Aniene - Roma Novotel - Milano

42 Biogas e Biomasse

43 La digestione Anaerobica E un processo biologico (di circa 30gg) per mezzo del quale, in assenza di ossigeno, la sostanza organica viene trasformata in biogas (energia rinnovabile) costituito principalmente da metano e anidride carbonica; La percentuale di metano nel biogas varia a secondo del tipo di sostanza organica digerita e delle condizioni di processo, da un minimo del 50% fino all 80% circa.

44 Impianti a biogas

45 Impianti a biogas

46 Impianti a biogas

47 Impianti a biomasse

48 Impianti a biomasse Turbina EFMGT

49 Impianti a biomasse Il ciclo organico ORC (Organic Rankine Cycle) Prevede l'utilizzo di sostanze organiche ad alto peso molecolare in cicli Rankineappositamente studiati. Le basse temperature di cambiamento di fase di queste sostanze (inferiori a quelle dell'acqua) permettono di produrre energia elettrica anche da fonti di calore a temperature medio-basse, quali cascami energetici di cicli industriali, pannelli solari, geotermia, ecc.

50 Pirolisi

51 SOLARE TERMODINAMICO a concentrazione

53 FONTI PRIMARIE

54 FONTI SOLARI

55 ENERGIA SOLARE Quale forma di utilizzazione?

56 Produzione di Energia Elettrica

57 Esempi Impianti Combinati ARCHIMEDE Priolo (SR) 20 MW

58 SOLARE TERMODINAMICO

59 Applicazione trigenerativa SOLARE TERMODINAMICO

60 Integrazione Biomassa Italia Centrale SOLARE TERMODINAMICO

61 SOLARE TERMODINAMICO Progetto Comune di Montale (PT) Pe = 3,4 Mwe Pt = 4 Mwe

62 STEAM EXPLOSION La Steam Explosion (SE) è un trattamento idrotermico che rende più facile e meno impattiva la separazione delle tre differenti frazioni costituenti i comuni substrati vegetali (emicellulosa, cellulosa e lignina). Il processo consiste nell'uso di vapore saturo ad alta pressione per riscaldare rapidamente la biomassa in un reattore. Il materiale viene tenuto alla temperatura desiderata ( C) per un breve periodo (1-10 minuti) nel corso del quale l'emicellulosa viene idrolizzata e resa solubile. Alla fine di questo intervallo di tempo, la pressione viene rapidamente riportata al valore atmosferico ottenendo una decompressione esplosiva che sfibra ulteriormente la biomassa.

63 STEAM EXPLOSION

64 STEAM GASSIFICATION Introduzione: la Gassificazione Lagassificazione: tecnologia di conversione termochimica per mezzo della quale un combustibile solido biomassa ètrasformato in un combustibile gassoso di sintesi (syngas). Conversionedella biomassa in syngas: utilizzo per produzione di calore e/o energia elettrica. L energia prodotta da questo gas di sintesi èa tutti gli effetti un energia rinnovabile Ilsyngasècostituito da una miscela di: monossidodi carbonio (CO), idrogeno(h2), metano(ch4), anidridecarbonica (CO2), vapore, azoto (N2), traccedi idrocarburi (etilene, etano).

65 Schema di Processo STEAM GASSIFICATION

66 STEAM GASSIFICATION Gassificatore Biomassa da 500 kwt Produzione di gas ricco di idrogeno

67 Esempi Impianti Combinati Nevada Solar One 75 MW

68 Esempi Impianti Combinati ABENGOA Solar PS20 Siviglia 320 MW

69 SOLARE TERMODINAMICO Potenzialità rispetto all impegno territoriale:

70 COGENERAZIONE Ing. Francesco Pascucci Cell

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