Veronafiere 19 ottobre Gli atti dei convegni e più di contenuti su

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1 Veronafiere 19 ottobre 2016 Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 Cogenerazione: tecnologie, aggiornamenti e novità Introduzione Prof. Ing. Michele Bianchi Dipartimento Ingegneria Industriale Università di Bologna Coordinatore GL 405 «Cogenerazione e Poligenerazione» CTI 19 ottobre 2016 Centro Congressi «Palaexpo» Verona

3 EC COGENERATORE EE Definizione di cogenerazione: produzione combinata, in un unico processo, di energia elettrica/meccanica e calore ET Cogenerazione secondo la normativa: produzione di elettricità e calore superando ben definiti indici prestazionali

4 COGENERATORE RENDIMENTO TOTALE EC EE tot EE ET EC ET IL CALORE E EQUIPARATO ALL ENERGIA ELETTRICA PRIMARY ENERGY SAVING SOMMA PESATA TRA CALORE e ELETTRICITA PES 1 EE EC ET es ts es 4

5 EC COGENERATORE ET EE RENDIMENTO TOTALE 1 MWh termico 1 MWh elettrico PRIMARY ENERGY SAVING es ts 0,5 0,9 1 1,8 0,55 1 MWh termico 0,55 MWh elettrici 5

6 DIPENDE dalla TEMPERATURA e dalla TIPOLOGIA di SORGENTE T SORGENTE A TEMPERATURA COSTANTE VAPORE CONDENSANTE T SORGENTE A TEMPERATURA VARIABILE FUMI T CHP T CHP T 0 T 0 rev 1 T T 0 CHP s rev 1 T T 0 ml,chp s

7 IDEALMENTE 0.7 Con una sorgente a temperatura costante pari a 300 C es ts 0,5 es ts caso ideale Raffreddando dei fumi 0.1 a 300 C es 0.0 0, ts TEMPERATURA [ ]

8 NELLA REALTA 0.7 Utilizzando la più efficiente tecnologia per la conversione di calore in elettricità es ts caso ideale es ts 0, ORC CC 1 LP CC 2 LP TEMPERATURA [ ]

9 La NORMATIVA in materia di COGENERAZIONE attribuisce al CALORE un valore ben PIU ALTO rispetto al valore REALE del CALORE es ts CAR 0,55 es ts REALE(300C) 0,10 E quindi PIU FACILE superare gli INDICI PRESTAZIONALI richiesti in impianti dove è favorita la produzione di CALORE L ELETTRICITA diventa il SOTTOPRODOTTO del sistema cogenerativo che nasce prevalentemente per soddisfare una domanda di CALORE UTILE

10 La nuova norma UNI 8887 «Sistemi per processi di cogenerazione Definizioni e classificazione» Aggiornata «terminologia», «definizioni» e «classificazioni», in accordo alla legislazione vigente; Aggiornati «indici energetici», in accordo alla legislazione vigente; Introdotti nuovi indici per il calcolo delle emissioni di un cogeneratore

11 La emissioni di un cogeneratore: i limiti della normativa il cogeneratore è visto dall attuale normativa in materia ambientale (di tipo «input based») come una caldaia o come un generatore elettrico non si tiene conto del doppio prodotto (elettricità e calore)

12 La emissioni di un cogeneratore: l unità di misura input based combustibile la concentrazione di inquinante nei fumi (mg/nm 3 ): non immediato il legame con l energia del combustibile e nessuna informazione sull efficienza della conversione Emissione per unità di energia del combustibile (mg/kcal): nessuna informazione sull efficienza della conversione output based Energia utile Emissione per unità di energia utile prodotta (mg/kwh): chiaro indicatore del rapporto tra il costo ambientale ed il beneficio per la collettività

13 Gli criteri per il calcolo delle emissioni di un cogeneratore proposti dalla nuova norma UNI 8887 criterio basato sulla valutazione degli inquinanti a impatto locale: il metodo della caldaia evitata (emissioni equivalenti di un cogeneratore) confronto con la produzione separata per inquinanti ad impatto globale: il metodo dell ESI (Indice di Risparmio Ambientale)

14 Il metodo della caldaia evitata Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie al recupero termico, posso evitare di tenere in esercizio una caldaia, risparmiandone le emissioni. Motore non cogenerativo E e E t In cogenerazione E e E t E t

15 Il metodo della caldaia evitata Il beneficio ambientale della cogenerazione è legato al fatto che, grazie al recupero termico, posso evitare di tenere in esercizio una caldaia, risparmiandone le emissioni. cog nocog t A t B E E t e E E cog t nocog t t e emissioni del cogeneratore emissioni del motore primo in assetto non cogenerativo emissioni di riferimento della caldaia evitata produzione termica del cogeneratore produzione elettrica del cogeneratore

16 Il riferimento della caldaia evitata t t Il rendimento di riferimento della caldaia evitata può essere scelto: secondo la Decisione 2007/74/CE (0.9 per gas naturale) secondo AEEG 42/02 (0.8 per civile, 0.9 per industriale) secondo Scheda Tecnica 21 (delibere AEEG 177/05 e 187/05) utilizzando t log Pn ( kw ) Le emissioni di riferimento della caldaia evitata possono essere scelte: secondo le classi di merito previste nelle norme UNI EN 483, 656 utilizzando i limiti imposti dalle autorità competenti alle caldaie

17 L Indice di Risparmio Ambientale - ESI Le emissioni della cogenerazione vengono messe in relazione con le emissioni della grande produzione separata di elettricità e calore. ESI A A B C B 1 e e t t E E t e Produzione separata ambito locale Cogenerazione A C km E e E t E e E t

18 La produzione elettrica di riferimento Il rendimento elettrico di confronto può essere scelto: e e secondo la Decisione 2007/74/CE (in funzione al combustibile) secondo AEEG 42/02 (in funzione di taglia e combustibile) Le emissioni di riferimento della produzione elettrica: valori medi della produzione nazionale BAT ESI richiede inoltre i valori di riferimento del termico (come il metodo caldaia evitata ): t t

19 Un esempio numerico Cogeneratore MCI Riferimenti impiegati Rendimento termico 0.50 Rendimento elettrico 0.35 Rendimento globale 0.85 Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90 Rendimento elettrico di riferimento (Decisione 2007/74/CE) 0.52 NOx: emissione caldaia evitata [mg/kwh pci ] ( secondo Norme UNI 297, 483 & 656) 200 Emissioni di NOx [mg/kwh pci ] 200 NOx: emissioni della produzione elettrica di riferimento [mg/kwh pci ] (ENEL, Rapporto ambientale 2006) 230 Risultati concentrazione [mg/nm 3 ] 175 Emissioni input based [mg/kwh pci ] 200 emissioni del motore non cogenerativo [mg/kwh e ] 571 emissioni evitate [mg/kwh e ] (metodo caldaia evitata) 317 emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kwh e ] 254 ESI 0.25

20 Un secondo esempio numerico Cogeneratore MCI Riferimenti impiegati Rendimento termico 0.50 Rendimento elettrico 0.35 Rendimento globale 0.85 Rendimento termico caldaia evitata (Decisione 2007/74/CE) 0.90 Rendimento elettrico di riferimento (Decisione 2007/74/CE) 0.52 NOx: emissione caldaia evitata [mg/kwh pci ] ( Norme UNI 297, 483 & 656) 100 Emissioni di NOx [mg/kwh pci ] 200 NOx: emissioni della produzione elettrica di riferimento [mg/kwh pci ] 200 Risultati concentrazione [mg/nm 3 ] 175 Emissioni input based [mg/kwh pci ] 200 emissioni del motore non cogenerativo [mg/kwh e ] 571 emissioni evitate [mg/kwh e ] (metodo caldaia evitata) 159 emissioni equivalenti del motore cogenerativo [mg/kwh e ] 412 ESI 0.05

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