UPGRADING SERVICES S.P.A. Software di supporto progettuale per l installazione di impianti micro-chp e micro- CHCP a metano e ad idrogeno 242K5L7

Transcript

1 UNIONE EUROPEA FONDO EUROPEO DI SVILUPPO REGIONALE. REGIONE PUGLIA AREA POLITICHE PER LO SVILUPPO IL LAVORO E L INNOVAZIONE Modello M14 Allegati RTA POR PUGLIA Asse I Linea 1.1 Azione Bando Aiuti agli Investimenti in Ricerca per le PMI BENEFICIARIO UPGRADING SERVICES S.P.A. TITOLO DEL PROGETTO Software di supporto progettuale per l installazione di impianti micro-chp e micro- CHCP a metano e ad idrogeno CODICE DEL PROGETTO 242K5L7 RAPPORTO TECNICO ATTIVITA : OR5 Implementazione del software di supporto progettuale ALLEGATO 2 Manuale Utente Pag. 1 di 28

2 SOFTWARE DI SIMULAZIONE DEI RISULTATI ENERGETICI CONSEGUIBILI DA IMPIANTI DI COGENERAZIONE E TRIGENERAZIONE PER LA VALUTAZIONE DELLA CONVENIENZA ECONOMICA DELL INVESTIMENTO MANUALE D USO Pag. 2 di 28

3 Sommario 1. Introduzione MAIN Input Energetici (Definizione Utenza) Input Economici (Definizione Tariffe) Input Tecnologici & Simulazioni Risultati Grafici Pag. 3 di 28

4 1. Introduzione Il presente manuale costituisce una guida passo passo scritta con lo scopo di accompagnare l utente nell uso del software di simulazione dei risultati energetici conseguibili da impianti di cogenerazione e trigenerazione per la valutazione della convenienza economica dell investimento necessario alla realizzazione dell impianto stesso. L applicazione, attraverso il confronto dei principali indici di valutazione economico-finanziaria (VAN investimento, TIR e Payback period, scontato e non), permette di individuare la taglia ottimale dei principali componenti di un impianto co-trigenerativo (cogeneratore, accumulo termico ed eventualmente macchina frigorifera ad assorbimento ed accumulo frigorifero) simulando contemporaneamente le diverse combinazioni di taglie possibili, secondo predefiniti schemi di collegamento circuitale. Per tutte le questioni inerenti le logiche di funzionamento dell impianto, implementate nel simulatore, si rimanda ai relativi documenti descrittivi. Il programma, anche se interamente gestito da routine VBA, è stato sviluppato in ambiente excel, del quale si presuppone la conoscenza dei comandi elementari (selezione di un foglio, modifica di una cella ecc); in un uso avanzato, pertanto, è possibile accedere anche a tutti i fogli nascosti che costituiscono il software (mediante il comando scopri foglio di lavoro ) per personalizzare le impostazioni di simulazione e le logiche di controllo. Nota. Una volta modificati i valori di default presenti nei fogli di lavoro resi disponibili dalle routine, quali consumi specifici delle diverse tipologie di utenze, prezzi dell energia ecc,, questi dati verranno persi in maniera definitiva in quanto sostituiti dai nuovi valori inseriti. Pure essendo richiesta una successione logica di inserimento dei dati di input (input energetici -> input economici -> input tecnologici) per procedere con la prima simulazione, nelle successive simulazioni è possibile modificare, anche solo parzialmente, alcuni input senza necessariamente ripercorre completamente tutti i passi di inserimento. Pag. 4 di 28

5 2. MAIN L avvio del programma avviene con l apertura del file excel, a seguito del quale appare la seguente schermata, nella quale viene richiesta l attivazione delle macro (a meno che non sia disattivata tale protezione sul computer in uso). Una volta attivate le macro, l esecuzione del programma procede in modalità Full Screen. E comunque possibile disabilitare (di volta in volta) tale opzione per accedere ai menu dei comandi di excel premendo il tasto esc della tastiera. Il foglio MAIN, che appare in primo piano è il foglio principale del software dal quale è possibile accedere alle tre sezioni di inserimento input e di avvio della simulazione. Da questa foglio è inoltre possibile attivare o disattivare la visualizzazioni dei grafici m,ediante cli appositi pulsanti posti in basso a sinistra. Pag. 5 di 28

6 3. Input Energetici (Definizione Utenza) Attivando il pulsante Input Energetici appare la finestra di definizione dell utenza. Nella pagina Dati generali Utenza è necessario inserire alcune informazioni minime relative all utenza, necessarie per poter generare le curve di carico dei giorni tipo che saranno poi utilizzate dal simulatore per generare le richieste orarie per le tre energie (termica, frigorifera ed elettrica) nelle 8760 ore dell anno: - Località - Tipologia edificio - Volume edificio Pag. 6 di 28

7 - Superficie totale edificio (intesa come superficie totale calpestabile) Sulla base di questi dati e di una libreria interna dei fabbisogni specifici il software calcola i fabbisogni energetici annui. Per visualizzare i dati aggiornati è necessario premere il pulsante aggiorna fabbisogni energetici. Vengono così anche aggiornati i valori dei gradi giorno e dei consumi specifici (acquisiti dalla libreria) utilizzati come base di calcolo. In ogni caso, anche senza eseguire l aggiornamento il software carica all uscita i dati aggiornati. Nota Per utenza residenziale si intende monofamiliare. Nel caso si consideri un condominio è indispensabile adeguare dalla pagina impostazioni avanzate di questa stessa finestra, il numero totale e tipo di elettrodomestici presenti. Dalla pagina successiva della stessa finestra, Impostazione calendario, è possibile modificare rispetto ai valori di default la distribuzione dei giorni feriali e festivi e dei giorni di attività/chiusura. Pag. 7 di 28

8 Nel primo caso cliccando sul pulsante relativo appare il foglio con la distribuzione di default impostata impostando il primo gennaio come primo giorno della settimana (cioè lunedì), e con preimpostate tutte le feste nazionali. Nota La tipologia del giorno, feriale/festivo, ha effetti sia sulla curva dei carichi che sule fasce orarie della tariffa dell energia elettrica. Pertanto non è possibile porre come feriale il sabato nel caso di utenze con sei giorni lavorativi su sette. Pag. 8 di 28

9 Il pulsante aggiorna serve solo a ricalcolare il numero di giorni feriali e festivi imposti, e non è indispensabile effettuare tale aggiornamento prima della chiusura del foglio. Chiudendo il foglio dal pulsante chiudi (o anche solo deselezionandolo) torna attiva la schermata precedente dalla quale si può accedere alla distribuzione giorni attività. Pag. 9 di 28

10 Questo secondo foglio, analogo al precedente, permette di specificare giorni e/o periodi di chiusura nei quali i fabbisogni energetici sono nulli (ad esempio scuole, alberghi stagionali ecc). Anche in questo cado chiudendo il foglio cliccando sul pulsante chiudi (o anche solo deselezionandolo) torna attiva la schermata di Input Energetici dalla quale è possibile selezionare la terza ed ultima pagina Impostazioni avanzate. Nota Se l impostazione dei giorni di attività/chiusura (che devono essere impostati comunque manualmente) non è congruente con quanto impostato nelle distribuzione attività (v. dopo pagina Impostazioni avanzate ) si possono verificare delle discordanze tra i fabbisogni energetici annui riportati nella pagina Dati generali Utenza e quelli calcolati dal simulatore. Ciò non rappresenta un errore in quanto i valori dei Dati generali utenza possono essere presi come valori medi di riferimento, mentre quelli generati dal simulatore come specifici dell utenza considerata Pag. 10 di 28

11 E possibile modificare i valori dei fabbisogni specifici e delle distribuzioni delle attività per le diverse tipologie di utenze, utilizzati per creare le curve di carico. Cliccando sul primo pulsante si accede al foglio attività feriale nel quale sono contenute una serie di impostazioni utilizzate per definire le diverse utenze. Pag. 11 di 28

12 Cliccando sul secondo pulsante si accede al foglio dei fabbisogni elettrici specifici delle utenze non residenziali Pag. 12 di 28

13 Infine dal terzo pulsante si accede al foglio fabbisogni elettrici specifici utenze residenziali dal quale si possono modificare consumi specifici ed il numero totale, per singola tipologia, di elettrodomestici presenti. Pag. 13 di 28

14 In tutti i casi uscendo o chiudendo il foglio si ritorna alla schermata Input Energetici. In ogni istante è possibile cliccare su uno dei due pulsanti in basso Esci senza caricare dati utenza e Carica dati utenza ed esci. Nel primo caso le modifiche apportate anche se memorizzate non hanno effetto sulle matrici dei carichi (che rimangono immutate), nel secondo caso invece vengono create le nuove matrici Utenza. In entrambi i casi il software chiude la finestra attiva e visualizza il foglio Giorni Tipo Utenza ET&EF&EE. Nota Le matrici riportate in questo foglio, in quanto matrici di valori, sono modificabili anche manualmente dall utente. I valori delle matrici dei giorni festivi sono posti, a seconda della tipologia di utenza, uguali a quelli feriali o pari a zero. Nota Le richieste orarie di energia termica, frigorifera ed elettrica per le 8760 ore annue vengono create combinando i valori di queste matrici e le due matrici di distribuzione annua dei giorni feriali/festivi e giorni attività/chiusura precedentemente impostate. Pag. 14 di 28

15 4. Input Economici (Definizione Tariffe) Attivando il pulsante Input Economici appare la finestra di definizione delle tariffe, dei costi specifici di impianto e degli indici economico-finanziari. Pag. 15 di 28

16 La finestra è composta di due pagine, la prima fa riferimento a tutti i parametri che devono essere definiti prima di effettuare le simulazioni e che rappresentano i costi specifici di realizzazione e gestione dell impianto In particolare i parametri sono organizzati in tre distinti fogli ai quali si accede dai rispettivi pulsanti: Pag. 16 di 28

17 Tariffa del combustibile Pag. 17 di 28

18 Tariffa energia elettrica. Pag. 18 di 28

19 Nota In quest ultimo foglio, oltre alla distribuzione delle fasce orarie (è possibile definire fino a 4 fasce differenti) è anche possibile inserire un controllo orario sulla cogenerazione, nel caso in cui questa risulti antieconomica (per eccessivo costo marginale di produzione dell energia elettrica) in determinate fasce. Nella seconda pagina dell user form Input economici, denominata Indici economico finanziari, è necessario inserire tutti i parametri utilizzati dal software per calcolare gli indici di valutazione economica. E possibile modificare i valori di default direttamente dal form, ma è anche possibile rendere visibile il foglio collegato per modifiche successive (basta spuntare il relativo comando a fondo pagina). Può infatti risultare utile, in fase di confronto dei risultati valutare la sensibilità di questi ai diversi indici Pag. 19 di 28

20 La chiusura della pagina non ha altro effetto se non quello di rendere nuovamente disponibile il foglio MAIN. 5. Input Tecnologici & Simulazioni Attivando il pulsante Input tecnologici & Simulazioni si accede al software di simulazione vero e proprio. Pag. 20 di 28

21 In questa finestra è necessario fornire tutti i dati relative alle taglie dei componenti dell impianto che il simulatore deve prendere come riferimento per generare le simulazioni (15 per impianti cogenerativi e 18 per quelli trigenerativi) La finestra è stata suddivisa in due pagine. La prima componenti impianto a parametri variabili è relativa al cogeneratore, al serbatoio di accumulo termico, alla macchina frigorifera ad assorbimento (MFA) e all eventuale accumulo frigorifero. Il software suggerisce alcuni valori di default, non necessariamente tra loro compatibili. Per il cogeneratore viene proposta una taglia tale da garantire un sufficiente valore delle ore equivalenti di funzionamento, sulla base dei soli carichi termici dell utenza. Per gli accumuli termico una capacità di accumulo pari a circa tre ore equivalenti di funzionamento del cogeneratore, per quello frigorifero due ore equivalenti di funzionamento della MFA. Per la MFA la massima potenza frigorifera richiesta dall utenza. Pag. 21 di 28

22 E chiaro che l utente dovrà verificare la compatibilità della taglia della MFA con quella del cogeneratore. Per tutti questi componenti l utente dovrà anche inserire il valore dello step di simulazione, cioè il valore percentuale di cui i valori di riferimento inseriti per i diversi componenti dovranno essere aumentati o ridotti per simulare le diverse combinazioni di impianto. Per impianti cogenerativi verranno prese in considerazione 3 diverse energie di accumulo termico associate ciascuna a 5 diverse potenze del cogeneratore, mentre per gli impianti trigenerativi sono previste 3 taglie di accumulo per 3 potenze di cogenerazione, associate a due diverse taglie di MFA. Naturalmente i valori dello step dovranno essere più grandi per le prime simulazioni, per orientare l utente verso i range di interesse e più piccoli nelle simulazioni successive. Nella seconda pagina sono invece riportati i dati dei componenti a parametri fissi ( cioè che non vengono variati durante la simulazione) rappresentati dalla caldaia e dalla pompa di calore. Per questi vengono suggeriti dimensionamenti pari alle massime potenze di energia termica e frigorifera richieste, ipotizzando cioè una potenza di back up completa. La pompa di calore può avere funzionamento solo invernale, solo estivo o essere reversibile. L opzione impianto PdC split comporta che il costo del componente non verrà considerato nei costi di impianto (in quanto si suppone esistente) Pag. 22 di 28

23 Per entrambe le pagine sono preimpostati sette schemi di impianto, la cui rappresentazione grafica è riportata in basso nella finestra (per vederli completamente basta azionare la barra di scorrimento). I primi tre sono solo cogenerativi i secondi quattro trigenerativi, l ultimo dei quali anche con accumulo frigorifero. I due pulsanti in basso a destra servono per avviare la simulazione secondo lo schema individuato. Il Pulsante Avvia la simulazione genera le 15 o 18 simulazioni, mentre il pulsante Simulazione manuale simula il comportamento di un solo impianto con taglie dei componenti corrispondenti ai valori inseriti come riferimento. 6. Risultati Pag. 23 di 28

24 I risultati delle simulazioni sono riportati in tre distinti fogli di calcolo aventi tutti la stessa organizzazione verticale dei dati: Risultati schemi di riferimento: in questo foglio vengono presentati i risultati energetici ed economici degli schemi standard che vengono presi dal software come confronto per i risultati degli schemi rispettivamente cogenerativi e trigeneratrivi per valutare la convenienza o meno di questi. Risultati schemi Cogen: Pag. 24 di 28

25 In questo foglio vengono presentati i risultati energetici ed economici degli schemi cogenerativi (tipo ). Risultati schemi Trigen: In questo foglio vengono presentati i risultati energetici ed economici degli schemi trigenerativi (tipo ). I risultati della simulazione manuale, anche se vengono proposti al termine della simulazione nello specifico foglio cogenerativo o trigenerativo a seconda dei casi, sono comunque sempre disponibili contemporaneamente, in tutti e tre i fogli Risultati. Nota La colonna relativa alla simulazione manuale riporta sempre i risultati relativi all ultima simulazione effettuata sia essa manuale o di un piano di simulazioni, per nascondere o visualizzare tale colonna si possono utilizzare gli appositi tasti in alto a destra dei tre fogli Come si vede tutti i risultati ed i dati di input risultano raggruppati per righe nei gruppi Dimensionamento impianto, Risultati energetici, Risultati economici e Indici di valutazione economica. Per una maggiore facilità di lettura, per default, tutti i risultati meno questi ultimi di valutazione economica, che rappresentano l output principale della simulazione, vengono nascosti all apertura del foglio. Per espanderli, ai vari livelli, è necessario operare con gli appositi pulsanti di comando + e -. Pag. 25 di 28

26 Nei fogli vengono evidenziate per ogni riga, a seconda dei casi, i valori massimi o minimi raggiunti per quella particolare grandezza, da una o più soluzioni impiantistiche, compresa la simulazione manuale (in genere nascosta per default). Le righe di Controllo potenza termica/frigorifera totale installata, verificano la capacità della particolare configurazione di impianto di soddisfare le richieste dell utenza nell arco di tutto l anno. 7. Grafici Come detto dal foglio MAIN è possibile rendere visibili tutti i seguenti grafici preimpostati. Pag. 26 di 28

27 Pag. 27 di 28

28 Pag. 28 di 28