Confindustria Mantova Casi pratici di realizzazione per piccola/media potenza di Cogenerazione

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1 Casi pratici di realizzazione per piccola/media potenza di Cogenerazione Mantova, 29 ottobre 2014 Relatore: Mauro Braga

2 Viessmann Group 1917 Fondazione Dipendenti 2,1 27 Miliardi di euro di fatturato Siti produttivi in 11 paesi 74 Organizzazioni e partner di distribuzione Filiali di vendita in tutto il mondo % di fatturato all estero Paesi sedi delle società Partner di distribuzione

3 UN PROGRAMMA COMPLETO 1,5 kw kw

4 UN PROGRAMMA COMPLETO Confindustria Mantova 2014

5 Programma cogenerazione motori a combustione interna: prodotti e potenze Confindustria Mantova 2014 Vitobloc kwel Vitotwin 300-W 0,99 kwel Vitobloc 200 5,5 kwel 6 kwel 8,5 kwel Vitobloc kwel Vitobloc kwel Vitobloc kwel Vitovalor 0,75-1 kwel Microcogenerazione < 50 kwel Piccola cogenerazione < 1000 kw el

6 Cogeneratore con motore ciclo Otto, Miller, Diesel Ciclo base di funzionamento

7 QUANDO PROPORRE UN IMPIANTO CHP LA PRODUZIONE COMBINATA DI ENERGIA Diagrammi di Carico Si, quando i carichi elettrici e termici sono in fase. No, quando i carichi elettrici e termici sono sfasati : necessità di accumuli, complessi e costosi.

8 QUANDO PROPORRE UN IMPIANTO CHP LA PRODUZIONE COMBINATA DI ENERGIA Curve di durata Si, quando i carichi elettrici e termici sono caratterizzati da una durata annua significativa: per 4000 h/anno la potenza termica richiesta è superiore a 300 kw circa, pari al 43% del picco. No, in quanto il carico termico dopo 2000 h/anno tende ad annullarsi.

9 Dimensionamento di un cogeneratore in relazione ai fabbisogni Confindustria Mantova 2014

10 Il cogeneratore deve coprire la BASE del fabbisogno per garantire il maggior numero di ore possibili ogni anno L accumulo inerziale termico fa da ammortizzatore e aumenta le ore di funzionamento e quindi l efficienza del sistema

11 Analisi di fattibilità impianto di cogenerazione a metano È importante reperire le seguenti informazioni minime per poter effettuare uno studio di fattibilità tecnico-economico: Tipologia di installazione e combustibile: attività produttiva, hotel, centro sportivo, ospedale, casa di riposo, condominio, centro commerciale, azienda agricola ) Potenza elettrica installata ed assorbita Potenza termica installata ed assorbita Costo energia elettrica al kwh Costo gas al m 3 Luogo d installazione: presenza di centrale termica; installazione in copertura, all esterno Regione di installazione (controllo emissioni NO x e CO)

12 Case history 1- Galvanotecnica : trattamenti galvanici 2- Azienda produttrice macchine imbottigliamento 3- Azienda lavorazione e stoccaggio cioccolato

13 Galvanotecnica Pollenzo CN Situazione iniziale Una caldaia da 230kW dedicata al riscaldamento dell acqua delle vasche di processo. Temperature tra i 25 C e i 70 C. Riscaldamento invernale: 5 aerotermi a fiamma diretta da 100kW/cad Tot. 500 kw installati Impianto fotovoltaico da 199 kwep Consumi annui: Gas: smc Energia elettrica residua (al netto del FV): kWh Costi totali annui energia: luglio Fonte:

14 Galvanotecnica Pollenzo (CN) (in servizio da Agosto 2013) Installazione, a integrazione dell impianto esistente, di un cogeneratore Viessmann Vitobloc 200EM da 140kWel/207kWth (6.500ore/anno) funzione di back-up e copertura dei picchi con caldaia esistente Installazione di 2 serbatoi da 5.000l/cad con funzione di compensazione e di un dissipatore per l eventuale calore in eccesso. Il cogeneratore svolge anche funzione di Gruppo Elettrogeno in mancanza di energia elettrica ed è stato collegato ad un quadro di utenze privilegiate Sostituzione dei 5 aerotermi a fiamma diretta (500kW) con termoconvettori ad acqua a bassa temperatura (tot. 375kW) 3 luglio

15 Galvanotecnica Pollenzo (CN) (in servizio da Agosto 2013) Risultati ottenuti: Valore dell investimento (incluso riscaldamento): Nuovi costi dell energia annui (incluso costi gestione cogeneratore): ( riduzione annua = ) Copertura fabbisogno elettrico: 85% Dispersione annuale calore: 17% Ricavi da certificati bianchi: /anno Pay-back period (prima delle tasse): 4,5 anni (3,4 anni solo cogeneratore) R.O.I. ( return on investiment) a 10 anni: 19,55% (incluso manutenzioni straordinarie e prima delle tasse) 3 luglio Fonte:

16 Macchine per imbottigliamento Ceresole d Alba (CN) Situazione iniziale Il cliente ha aumentato nel 2014 la superficie dello stabilimento di oltre il 60% (10.000m 2 circa) con un sensibile aumento del fabbisogno energetico generale. Lo stabilimento subisce circa 40/50 interruzioni di energia elettrica anno, il 30% delle quali superiori ai 3 secondi. La strategia dell azienda, che già lavora con il 3 turno ed il week end in regime di assenza di presidio, è di aumentare le lavorazioni non presidiate garantendo la continuità di alimentazione elettrica. Prima dell ampliamento la struttura energetica era la seguente: 1 cogeneratore Caterpillar (anno 2001) da 725kWel/901kWth 2 caldaie a condensazione da 1,3MW/cad 2 assorbitori al bromuro di litio da 105kWf/cad per condizionamento estivo 2 serbatoi di accumulo acqua calda da 95 m 3 /cad 1 impianto Fotovoltaico da 1.144kWep 3 luglio Fonte:

17 Macchine per imbottigliamento Ceresole d Alba (CN) - In funzione da Agosto 2014 Installazione di un gruppo di continuità (UPS) bidirezionale Piller a massa rotante da 1,5 MW con unità di accumulo rotante da 21 MJ. Abilita l utilizzo di cogeneratori a gas invece di semplici gruppi elettrogeni a gasolio, consentendo i conseguenti risparmi energetici. La continuità è garantita all intero stabilimento che assorbe 1,1MW di potenza. Installazione di un cogeneratore Viessmann Vitobloc 200EM da 238 kwel/ 363 kwth (8.000 ore anno) completo di dissipatore Installazione di un assorbitore al bromuro di litio da 175 kw f Installazione di un ulteriore impianto Fotovoltaico da 630 kwep sul tetto del nuovo capannone Installazione di un software di automazione energetica per l ottimizzazione delle fonti di generazione dell energia e della continuità elettrica 3 luglio

18 Macchine per imbottigliamento Ceresole d Alba (CN) - In funzione da Agosto 2014 RISULTATI Valore dell investimento totale: di cui per gli impianti del cogeneratore Riduzione dei costi di energia del cogeneratore rispetto alle forniture tradizionali: /anno Autoconsumo del nuovo fabbisogno elettrico: 100% (1,7MW/anno) Dispersione annuale calore: 20% Ricavi da certificati bianchi: /anno Pay-back period (prima delle tasse): 3,1 anni R.O.I. ( return on investiment) a 10 anni: 31% (incluso manutenzioni straordinarie e prima 3 luglio 2013 delle - tasse) Fonte:

19 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Confindustria Mantova 2014 Impianto di Trigenerazione per produzione di: energia termica-frigorifera ed elettrica Assorbitore a bromuro di litio Situazione iniziale: - assorbimenti termici della struttura durante i mesi estivi ed intermedi non elevati - una forte richiesta di energia frigorifera per mantenimento temperatura controllata magazzino Il Cliente grazie alle soluzioni impiantistiche adottate ha avuto un notevole abbattimento dei costi di approvvigionamento energetico e quindi maggiore competitività.

20 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Confindustria Mantova 2014 Impianto di Trigenerazione per produzione di: energia termica-frigorifera ed elettrica Assorbitore a bromuro di litio I cogeneratori Viessmann Vitobloc 200 e gli assorbitori a bromuro di litio utilizzati per produrre acqua refrigerata a 7 C, sono affidabili, perfettamente integrati e sinergici garantendo la produzione di energia termica-elettrica -raffreddamento

21 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Analisi di fattibilità dell impianto di cogenerazione Azienda Cioccolato Industria

22 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Analisi di fattibilità dell impianto di cogenerazione

23 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Analisi di fattibilità dell impianto di cogenerazione

24 Quadro economico riepilogativo Confindustria Mantova 2014 Beneficio

25 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Analisi di fattibilità dell impianto di cogenerazione Pay-Back 4,4 anni

26 Azienda Lavorazione e Stoccaggio Cioccolato (CR) Analisi di fattibilità dell impianto di cogenerazione Valorizzazione dell investimento e PAY-BACK

27 UNO SGUARDO AL FUTURO.. Celle a combustibile: processo semplice ed elevati rendimenti elettrici Energia chimica Energia elettrica Combustione Energia meccanica Generatore

28 UNO SGUARDO AL FUTURO.. Caratteristiche delle celle a combustibile Cella combustibile Cella galvanica energia termica/elettrica prodotta dalla reazione di idrogeno con ossigeno Elevati rendimenti elettrici Silenzioso e senza vibrazioni Poca manutenzione Cella combustibile a bassa temperatura (PEM): PEM = cella combustibile a scambio protonico Grado di rendimento elettrico ~ 35 % Temperatura di funzionamento C Cella combustibile ad alta temperatura (SOFC): SOFC = cella combustibile a ossido solido Grado di rendimento elettrico fino a oltre 50 % Temperatura di funzionamento C

29 UNO SGUARDO AL FUTURO.. Nuove tecnologie negli impianti di riscaldamento Le celle a combustibile idonee anche negli edifici nuovi Nuovo Esistente 500 m 3 metano/ a m 3 metano/ a kwh elettricità/ a kwh elettricità/ a Fabbisogno di energia termica Fabbisogno di energia elettrica Cella a combustibile Motore stirling

30 Grazie per l attenzione Confindustria Mantova 2014