A.O. Ospedale di Circolo di Busto Arsizio Piazza Solaro BUSTO ARSIZIO (VA)

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1 Il Direttore Generale Dott. ARMANDO GOZZINI Il Responsabile del Procedimento e Responsabile Ufficio Tecnico Dott. Ing. MASSIMILIANO MASTROIANNI I Progettisti Dott. Ing. Giancarlo Cerveglieri Dott. Arch. Francesco Fiorica A.O. Ospedale di Circolo di Busto Arsizio Piazza Solaro BUSTO ARSIZIO (VA) Presidio Ospedaliero di TRADATE Studio di fattibilità Impianto di Cogenerazione Nr. Allegato : DT_02 21 Dicembre 2012 File : All_DT_02_SdFimpCOGE_TR.pdf

2 A.O. Ospedale di Circolo di Busto Arsizio Presidio Ospedaliero di Tradate Studio di fattibilità di un impianto di cogenerazione 1

3 SOMMARIO 1. PREMESSA 3 2. ANALISI ENERGETICA DELL EDIFICIO STATO DI FATTO PROGETTO DI RIQUALIFICAZIONE 7 3. SCELTA E DIMENSIONAMENTO DEL COGENERATORE 8 4. VALUTAZIONE ENERGETICA ED ECONOMICA CONCLUSIONI 14 2

4 1. PREMESSA L obiettivo della seguente relazione è l analisi di fattibilità tecnico-economica per la realizzazione di un impianto di cogenerazione a servizio dell impianto di climatizzazione del Presidio Ospedaliero di Tradate. L intervento verrebbe integrato nelle opere di ristrutturazione della centrale termica esistente. Lo studio verrà suddiviso nelle seguenti fasi: 1. analisi energetica dell edificio; 2. scelta e dimensionamento del cogeneratore; 3. valutazione energetica ed economica. 3

5 2. ANALISI ENERGETICA DELL EDIFICIO Il complesso di edifici che compongono il Presidio Ospedaliero di Tradate possono essere così schematizzati rispetto ai loro volumi totali, climatizzati (riscaldata, raffrescata e con ricambio dell aria) e solamente riscaldati. La seguente tabella non indica consistenze volumetriche per quei padiglioni che non prevedono né un impianto di climatizzazione né terminali di riscaldamento. PADIGLIONE n Vol. totale [mc] Vol. climatizzato [mc] Vol. riscaldato [mc] Monoblocco , , ,50 Portineria 2 - Medicina , , ,82 Nuovo obitorio , ,36 Centrale termica ,22 37,95 Riserva idrica 6 912,15 Deposito 7 Galli ,40 850, ,07 Asilo nido 9 642,88 642,88 Guardaroba , ,54 658,78 Sert , ,01 Cabina di decompressione 12 24,63 Villa Galmarini , ,89 531,74 Ex-obitorio 14 Avis 15 TOTALE

6 Figura 1 Planimetria generale. 5

7 2.1 STATO DI FATTO Il complesso è attualmente servito da una centrale termica costituita da 3 caldaie a vapore dalle seguenti caratteristiche: Potenza termica installata kw (kg/h) CA1 (vapore) CARIMATI (1973) 2.035,00 (3.000) CA2 (vapore) CARIMATI (1993) 1.700,00 (2.500) CA3 (vapore) BIASI (1997) 1.700,00 (2.500) TOTALE VAPORE 5.435,00 (8.000) La centrale termica alimenta le seguenti utenze: - scambiatori per riscaldamento principali (vapore/acqua): kw = 1740 kw (installati in C.T.) - bollitori per A.C.S. principali (vapore/acqua) cap. 5000lt.: kw (installati in C.T.) - scambiatori per riscaldamento Monoblocco (vapore/acqua): kw = 1600 kw (installati nella sottocentrale Monoblocco) - bollitori per A.C.S. Monoblocco (vapore/acqua) cap. 2000lt.: kw (installati nella sottocentrale Monoblocco) - scambiatore per ventilconvettori Monoblocco (vapore/acqua): 175 kw (installati nella sottocentrale Monoblocco) - scambiatore per riscaldamento Lavanderia (vapore/acqua): 125 kw (installati nella sottocentrale Lavanderia) - scambiatore UTA padiglione Galli (vapore/acqua): 128 kw (installati nella sottocentrale padiglione Galli) - batterie UTA padiglione Monoblocco (vapore/acqua): 90 kw (installati sulla copertura padiglione Monoblocco) - umidificazione UTA (vapore diretto e scambiatori vapore sporco/vapore pulito): 450 kg/h - sterilizzazione: 200 kg/h (n 3 sterilizzatrici) - cucina: 335 kg/h (valore massimo con contemporaneità di tutte le apparecchiature) 6

8 2.2 PROGETTO DI RIQUALIFICAZIONE Il progetto di riqualificazione energetica del complesso prevede la sostituzione delle 3 caldaie attuali con l installazione di due caldaie a vapore, una ad acqua calda e uno scambiatore vapore/acqua in modo da garantire la ridondanza per tutte le diverse tipologie di utenze. Potenza termica installata kw (kg/h) CA1 (vapore) 2.907,00 (4.260) CA2 (vapore) 2.907,00 (4.260) CA3 (acqua calda) 2.250,00 Scambiatore vapore/acqua 2.250,00 TOTALE ACQUA CALDA 2.250,00 TOTALE VAPORE 5.814,00 (8.520) Il progetto prevede inoltre l eliminazione dello scambiatore principale per il riscaldamento del presidio attualmente a vapore/acqua e l installazione di nuovi bollitori tank in tank per la produzione centralizzata dell acqua calda sanitaria. Le utenze che verranno gestite con alimentazione ad acqua calda prodotta dalle nuove caldaie saranno le seguenti: Utenze acqua calda kw UTENZE RISCALDAMENTO 1.740,00 BOLLITORI PRINCIPALI TANK-IN-TANK 500,00 TOTALE 2.240,00 La potenza delle utenze a vapore rimarrebbe invece kw. 7

9 3. SCELTA E DIMENSIONAMENTO DEL COGENERATORE La scelta della tipologia e della taglia del cogeneratore prendono spunto dall analisi dell assorbimento elettrico orario del complesso degli ultimi anni (nello specifico del 2010): Assorbimento elettrico Assorbimento [kw] /01/ /03/ /06/ /09/ /11/2010 Data Assorbimento elettrico Dai dati risulta evidente come l assorbimento elettrico rimanga sempre superiore ai 200kWe attestandosi ad una media attorno ai 300kW. Poiché l ottimizzazione energetica ed economica del cogeneratore si avrebbe con un funzionamento costante della macchina 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 ed una sovraproduzione di energia elettrica nulla (la vendita di energia è economicamente sfavorevole rispetto ad un autoconsumo) si sceglie di installare un gruppo che fornisca a regime una potenza elettrica di circa 200kW. Taglia che avrebbe l ulteriore vantaggio di poter rientrare nei limiti dell applicazione dell agevolazione dello scambio sul posto. Per i successivi calcoli si utilizzeranno i dati della seguente macchina: Potenza elettrica a pieno carico: 200kW Potenza elettrica a carico ridotto: 100kW Potenza termica recuperabile a pieno carico: 324kW Potenza termica recuperabile a carico ridotto: 200kW Rendimento elettrico a pieno carico: 33,7% Rendimento elettrico a carico ridotto: 28,2% Rendimento termico a pieno carico: 54,6% Rendimento termico a carico ridotto: 56,4% Rendimento totale a pieno carico: 88,3% Rendimento totale a carico ridotto: 84,6% Temperatura dell acqua di recupero termico: 85 C La potenza termica totale installata risulta: Potenza termica installata ACQUA CALDA [kw] VAPORE [kw] CA1 (vapore) 2.907,00 CA2 (vapore) 2.907,00 CA3 (acqua calda) 2.250,00 Cogeneratore (acqua calda) 324,00 TOTALE 2.574, ,00 8

10 Il cogeneratore funzionerà a pieno regime per tutto il periodo invernale, mentre in estate il suo funzionamento sarà limitato dalla richiesta di energia termica per la sola produzione dell acqua calda sanitaria ed all alimentazione delle batterie di post-riscaldo delle UTA. Conoscendo le potenze termiche del complesso nonché i consumi attuali di gas metano mensili è possibile fornire una stima delle ore di funzionamento delle macchine. Considerando i mesi di giugno, luglio, agosto e settembre dove il consumo di gas metano per acqua calda sanitaria e condizionamento è minimo, si ottiene comunque una potenza media assorbita di almeno 238kW continua nelle 24 ore. Si può quindi ritenere che la macchina funzioni a pieno carico per 8 mesi all anno mentre nei restanti 4 mesi estivi questa funzioni a carico ridotto al fine di non dover dissipare energia termica altrimenti recuperabile abbassando drasticamente il rendimento globale della macchina. In queste condizioni e con gli attuali assorbimenti dell ospedale l energia elettrica prodotta verrebbe completamente assorbita con ampio margine (regime dello scambio sul posto ). Nel caso futuro in cui i consumi elettrici dell ospedale dovessero ridursi a fronte di ulteriori interventi di riqualificazione energetica, la possibilità di gestione in modulazione garantirebbe comunque il mantenimento di rendimenti di produzione elevati. Si riportano qui di seguito lo schema di principio dell impianto e la planimetria con il posizionamento indicativo del cogeneratore. 9

11 Figura 2 Schema di principio 10

12 Figura 3 Planimetria di progetto 11

13 4. VALUTAZIONE ENERGETICA ED ECONOMICA Per una valutazione energetica della convenienza dell utilizzo di un impianto di cogenerazione si analizza il risparmio ottenuto in termini di energia primaria facendo riferimento al rendimento del sistema elettrico nazionale pari a 0,46 e ad un funzionamento totale annuale della macchina di 8000 ore. Il bilancio energetico dell impianto di cogenerazione è il seguente: Produzione di energia elettrica del cogeneratore: Ee = 200kW x 5300h + 100kW x 2700h = MWhe Produzione di energia termica sul circuito acqua calda: Et = 324kW x 5300h + 200kW x 2700h = MWh Totale di energia primaria in ingresso pari a: Ep = 593kW x 5300h + 355kW x 2700h = MWh Si confrontino tali dati con l equivalente situazione di progetto, con produzione di energia termica con caldaie ad acqua calda (rendimento ipotizzato pari al 90%) ed energia elettrica acquistata dalla rete: L energia primaria totale in ingresso al sistema risulterebbe: Ep =1.330 / 0, / 0,9 = MWh L utilizzo dell impianto di cogenerazione porterebbe quindi ad un risparmio energetico annuale (in energia primaria) stimabile in: Ep = = MWh/anno Dal punto di vista economico la valutazione è più articolata. Se infatti da un lato si ha una convenienza economica nella produzione di energia elettrica e termica con i cogeneratori rispetto alla soluzione esistente, dall altro bisogna considerare una consistente quota di risparmio economico legata alla defiscalizzazione del gas metano (legge 448/98 e delibera AEEG 16/98). Partiamo dal risparmio economico legato al risparmio energetico. Dai dati sopra riportati si può ricavare la spesa economica per la quota parte di energia prodotta dai cogeneratori; dall energia primaria in ingresso alla macchina è infatti possibile ricavare il consumo annuale di gas metano: G COG = x 0,86 / 8, Nmc Ipotizzando un costo del gas pari a 0,67 /Nmc si ottiene una spesa pari a: S COG = x 0, Nella situazione attuale invece, ipotizzando un costo dell energia elettrica pari a 0,16 /kwhe, la spesa sarebbe: S CA+El = x 0, x 0,86 / 0,9 / 8,256 x 0,

14 Questa valutazione rimane valida fintantoché tutta la quota parte di energia elettrica prodotta viene autoconsumata (e quindi non acquistata dal gestore). Il risparmio economico è quindi stimabile in: A questo va aggiunta la defiscalizzazione del gas metano secondo il seguente schema: - applicazione accisa agevolata per una quantità di gas pari a 0,25Nmc/kWh elettrico prodotto; - accisa pari a: 0,04493 c /Nmc per la quota parte di energia elettrica prodotta e venduta - accisa pari a: 0,01348 c /Nmc per la quota parte di energia elettrica prodotta e autoconsumata rispetto all applicazione dell accisa standard per usi civili pari a 0,186 /Nmc. Il risparmio economico è pari a: x 0,186 ( x 0, x 0,186) per cui il risparmio economico annuo può essere stimato in circa Bisogna però considerare le spese di manutenzione delle nuove apparecchiature, cogeneratori e aerodissipatori per cui si può stimare un costo annuo di circa Il risparmio netto conseguibile risulta quindi:

15 5. CONCLUSIONI Valutando il risparmio economico ottenibile attraverso l installazione del gruppo di cogenerazione e stimando una spesa iniziale di circa (+I.V.A.) così suddivisi: - apparecchiature: I.V.A. - linee di distribuzione fluidi e valvolame: I.V.A. - opere edili: I.V.A. TOTALE I.V.A. (*) (*) comprensivi delle spese tecniche si ottiene un ritorno dell investimento in 6 anni: PROSPETTO AMMORTAMENTO AUMENTO COSTO DEL COMBUSTIBILE % 8% TASSO INFLAZIONE % 2,5% TASSO DI INTERESSE ANNUO % 7,0% RISPARMIO ANNUO ,00 INVESTIMENTO TOTALE ,00 ANNI RISPARMIO ANNUALE TOTALE RISPARMIO FLUSSO DI CASSA BENEFICI ATTUALIZZATI RITORNO INVESTIMENTO , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,57 14