Nota informativa ottobre 2006 COGENERAZIONE

Transcript

1 Nota informativa ottobre 2006 COGENERAZIONE Introduzione Con il termine cogenerazione si intende la produzione combinata in un unico sistema di energia elettrica e termica. Un impianto di cogenerazione permette di recuperare l'energia termica prodotta in un processo di produzione di energia elettrica e consente di raggiungere livelli di efficienza molto elevati. Di seguito vengono messe a confronto e quantificate, in termini di riferimento, le produzioni energetiche ottenibili da: 2 impianti separati per la produzione, rispettivamente, di energia termica ed elettrica 1 impianto di cogenerazione Produzione separata Produzione combinata PIAZZA SAN FLAVIANO, L AQUILA (AQ) TEL P.IVA studio@zedprogetti.it Sito web: Se si pone pari a 100 unità (convenzionali) di energia primaria (u.e.) la dotazione energetica in ingresso all impianto di cogenerazione, si ottiene: Produzione combinata Impianto di cogenerazione: energia primaria in ingresso pari 100 u.e. Energia elettrica prodotta = 38 Energia termica prodotta = 45 Perdite = 17 Rendimento = 0.83 La produzione separata delle stesse quantità di energia elettrica e termica indicate nella precedente tabella, richiede un apporto in ingresso di energia primaria pari a: Produzione separata - Energia primaria in ingresso=148 che si intende fornita agli impianti termico ed elettrico nelle quantità indicate nella tabella che segue, ove sono altresì computate perdite e rendimenti relativi alla produzione separata: Impianto convenzionale termico: energia in ingresso pari a 53 u.e. Impianto convenzionale elettrico: energia in ingresso pari a 95 u.e. Energia termica prodotta = 45 Energia elettrica prodotta = 38 Perdite = 8 Perdite = 57 Rendimento = 0.85 Rendimento = 0.40

2 COGENERAZIONE - Ottobre Pag. 2/6 In sintesi si osserva che: Il consumo totale di energia primaria necessario per avere le due produzioni congiunte (Produzione combinata), è minore di quello richiesto per ottenere le stesse produzioni con processi separati (Produzione separata). La produzione combinata, d altra parte, presuppone che sia possibile utilizzare il calore in prossimità del luogo stesso di produzione. In generale, infatti, non è tecnicamente realizzabile, a causa soprattutto dell'elevata dissipazione che ne conseguirebbe, la trasmissione a grande distanza del calore prodotto, ragione per cui gli impianti di cogenerazione sorgono, di solito, in prossimità di utilizzatori termici. Il calore prodotto è connotato, in termini qualitativi, dalle sue caratteristiche termiche, ovvero: Calore a temperatura relativamente bassa: potrà essere utilizzato per impieghi di tipo civile, come il riscaldamento di ambienti o il teleriscaldamento 1 urbano Calore a temperatura e pressione elevate: sarà utilizzato in lavorazioni industriali Tipologie degli impianti di cogenerazione Nella sua forma più semplice un impianto di produzione combinata (CHP Combined Heat and Power) è composto da: Motore primo (turbina a vapore, turbina a gas, oppure motore a combustione interna) Generatore elettrico Scambiatori di calore Apparecchiature di controllo Un esempio: turbina a vapore quale motore primo Si consideri il caso in cui una caldaia bruci del combustibile con conseguente produzione di calore che viene ceduto all acqua trasformandola in vapore. L apporto energetico di partenza, quindi, viene suddiviso nei seguenti flussi: Il vapore viene inviato ad una turbina a vapore, che, mettendo in movimento l alternatore, lo trasforma in energia elettrica Il calore è invece utilizzato direttamente, e può essere destinato, come sopra accennato, a vari impieghi civili o industriali Il calore residuo, inevitabile sottoprodotto non più utilizzabile, si disperde nell ambiente Un esempio: la Micro-cogenerazione Lo schema Nel caso di impianti di produzione combinata caratterizzati da una potenza elettrica che non superi i kw, si parla di micro-cogenerazione, di cui si riporta di seguito uno schema semplificato. Generatore elettrico Motore a combustione Sistema di recupero termico Pompa 1 Trasferimento a distanza di calore attraverso un vettore energetico (acqua calda, acqua surriscaldata, vapore), proveniente da centrali termiche convenzionali o di cogenerazione o da impianti di termovalorizzazione dei rifiuti

3 COGENERAZIONE - Ottobre Pag. 3/6 Motore a combustione, in genere alimentato a metano, fornisce energia meccanica Generatore, trasforma la suddetta energia meccanica in energia elettrica Sistema di recupero termico: il calore generato dal motore, anzichè essere disperso nell'ambiente, viene recuperato ed utilizzato per soddisfare un'utenza termica a bassa temperatura (si può sfruttare, ad esempio, per sostituire o integrare la caldaia di casa). Il sistema di recupero termico è composto da tre scambiatori di calore: o Scambiatore aria-acqua per recuperare il calore dei fumi di scarico (parte più consistente) o Scambiatore acqua-acqua per recuperare il calore del liquido di raffreddamento del motore o Scambiatore olio-acqua per recuperare il calore dell'olio del motore Si osserva che: Nel caso si voglia collegare l impianto alla rete elettrica è necessario installare un dispositivo d'interfaccia di rete omologato Enel È necessaria una stazione di misura fiscale per certificare l'energia elettrica autoprodotta I requisiti dell utenza Per un buon sfruttamento dell impianto, l'utenza presso la quale è installata la macchina deve essere caratterizzata dalle seguenti necessità energetiche: Calore a media (150 C) e bassa temperatura (max 90 C) Energia elettrica, in quantità pari al rapporto di generazione della macchina (in genere 1/3 di energia elettrica e 2/3 di energia termica) il tutto per almeno ore l'anno (pari a giorni o 4-6 mesi l anno) Risulta, quindi, che le utenze ideali sono industrie, ospedali ed alberghi, essendo, comunque necessaria, nei concreti casi di applicazione, una opportuna valutazione intesa a verificare se le ore di utilizzo annue portano ad un vantaggio energetico in grado di ripagare i maggiori costi d'investimento, di gestione e manutenzione rispetto ad impianti di produzione separata. Nel caso di utenze residenziali (fabbricati con una pluralità di unità abitative), appaiono sussistere fondamentalmente difficoltà normative: in tal senso un fattore positivo, attualmente non previsto dalla normativa italiana, per l'utilizzo della microcogenerazione per tali utenze, sarebbe rappresentato dalla possibilità di scambiare col proprio distributore l'energia elettrica autoprodotta e non consumata (secondo la modalità denominata scambio sul posto). In tal modo si potrebbe sopperire alla diversa distribuzione nel tempo di consumi elettrici e termici. La suddetta carenza normativa è, per certo, un elemento tale da rendere la micro-cogenerazione poco diffusa in ambito residenziale, con conseguente scarsità di proposte per impianti di piccole taglie. Un aumento delle ore di utilizzo e quindi una maggiore appetibilità dell investimento, possono essere ottenuti integrando nell impianto una macchina ad assorbimento, che trasforma, lavorando nel periodo estivo, il calore prodotto in freddo (trigenerazione). Costi Una commercializzazione degli impianti di cogenerazione, tuttora molto limitata in Italia, ma non nei paesi tecnologicamente avanzati, non permette di considerare un prezzo di riferimento per questa tipologia di impianti, che risultano, quindi, caratterizzati da ampie variazioni nei relativi costi in base alle connotazioni di impianto. Nelle condizioni sopra specificate (utilizzo di almeno 4-6 mesi l'anno ed autoconsumo pari al 100% dell energia elettrica prodotta), il tempo di ritorno dell investimento iniziale per l'impianto che, mediamente, è valutabile in 4-5 anni, va calcolato in ogni singolo caso e dipende da: Ore di utilizzo annuo Potenza installata Utilizzo o vendita dell'energia elettrica prodotta Tariffa di acquisto del gas Tariffa di acquisto dell'energia elettrica consumata Si tenga presente che il tempo di vita dell'impianto, con una manutenzione programmata circa ogni 1500 ore di funzionamento, può essere valutabile, in via cautelativa, pari a 20 anni.

4 COGENERAZIONE - Ottobre Pag. 4/6 La normativa Benefici previsti I principali benefici che la legislazione italiana attuale riconosce alla cogenerazione sono: Prezzi incentivanti per l'energia elettrica prodotta in cogenerazione da impianti di potenza inferiore a 10 MVA 2 (Delibera n. 34/05 dell Autorità per l Energia Elettrica e il Gas, AEEG) Diritto al rilascio di Certificati verdi 3 (per i soli impianti di cogenerazione abbinati al teleriscaldamento) (Legge 23 agosto 2004, n.239) Qualifica di Cliente Idoneo 4 sul mercato del gas naturale (per la sola quota di gas utilizzata in cogenerazione) (Delibera n. 42/02, AEEG) Finanziamento del 20 o 30% per la realizzazione di progetti pilota di cogenerazione diffusa 5 (Decreto Ministero Ambiente del 3 novembre 2004) Parziale defiscalizzazione del combustibile utilizzato in cogenerazione (è esente da imposta di consumo il gas metano utilizzato per la produzione di energia elettrica, nella quota di 0,25 mc/kwh) Diritto alla priorità di dispacciamento 6, ovvero precedenza, a parità di prezzo, accordata da parte del GRTN (Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale) nella vendita di energia rispetto agli altri produttori Detrazioni dall IRPEF di un importo pari al 41% delle spese sostenute per l impianto Aliquota IVA al 10% per l intervento eseguito ZED PROGETTI, tramite il proprio sistema di open sourcing, si propone, nel contesto della progettazione completa del manufatto edilizio, sia come struttura di progettazione per la realizzazione di impianti di cogenerazione, sia come fornitore di impianti chiavi in mano, attraverso propri partner certificati. Se di Vostro interesse, potete contattarci presso il nostro Studio utilizzando i seguenti riferimenti: Tel. : studio@zedprogetti.it Il nostro indirizzo è: ZED Progetti Studio Associato di Ingegneria Piazza S. Flaviano n L Aquila (AQ) ZED PROGETTI STUDIO ASSOCIATO DI INGEGNERIA Piazza S. Flaviano n L Aquila Partita I.V.A. n Megavolt-ampere. Unita di misura della potenza elettrica totale (attiva e reattiva) 3 Titoli che sono assegnati ai produttori di energia da fonte rinnovabile in misura conseguente alla relativa produzione 4 Persona fisica o giuridica che ha la capacità, per effetto del presente decreto, di stipulare contratti di fornitura, acquisto e vendita con qualsiasi produttore, importatore, distributore o grossista, sia in Italia che all'estero (Art. 2, Comma 1, lettera c), DLgs 164/00) 5 Cogenerazione realizzata con unità di capacità installata inferiore a 5 MWe 6 Dispacciamento: Attività diretta ad impartire disposizioni per l'utilizzazione e l'esercizio coordinato degli impianti di produzione, della rete di trasmissione nazionale e delle risorse necessarie per il Servizio di dispacciamento, affidata in via esclusiva al Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN). Il Servizio di dispacciamento è l utilizzo coordinato di un insieme di servizi/risorse necessarie per la gestione di una rete di trasmissione quali ad esempio la riserva di potenza, il servizio di interrompibilità, di rialimentazione del sistema elettrico, ecc. Tali risorse o servizi, in generale, sono messi a disposizione o prestati dagli impianti di produzione o prelievo abilitati dal GRTN, che tengono a disposizione del sistema le risorse necessarie sia in termini di dispositivi di regolazione, sia in termini di potenza

5 COGENERAZIONE - Ottobre Pag. 5/6 Appendice normativa Legge 9 Gennaio 1991 n.10 (Norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia). In tale legge si indica che: La cogenerazione, intesa come produzione combinata di energia elettrica o meccanica e di calore, è considerata fonte di energia assimilata alle fonti rinnovabili e la sua utilizzazione è considerata di pubblico interesse e di pubblica utilità e le opere relative sono equiparate alle opere dichiarate indifferibili e urgenti ai fini dell'applicazione delle leggi sulle opere pubbliche Possono essere ottenuti contributi in conto capitale 7 per studi di fattibilità tecnico-economica per progetti esecutivi di impianti civili, industriali o misti di produzione, di recupero, di trasporto e di distribuzione dell'energia derivante dalla cogenerazione I suddetti contributi sono concessi con decreto del Ministro dell'industria, del commercio e dell'artigianato, sentiti i Ministri dell'ambiente, per le aree urbane e dei trasporti, nel limite massimo del 50 per cento della spesa ammissibile prevista sino ad un massimo di lire cinquanta milioni per gli studi di fattibilità tecnico-economica e di lire trecento milioni per i progetti esecutivi purché lo studio sia effettuato secondo le prescrizioni del Ministro dell'industria, del commercio e dell'artigianato e l'impianto abbia le seguenti caratteristiche minime: o Potenza superiore a dieci megawatt termici o a tre megawatt elettrici o Potenza elettrica installata per la cogenerazione pari ad almeno il 10 per cento della potenza termica erogata all'utenza Delibera n. 42/02 dell Autorità per l energia elettrica e il gas (AEEG) Si tenga presente che nell attuale contesto normativo italiano i termini Produzione combinata ed Impianto di cogenerazione non sono considerati equivalenti, ovvero, ai sensi della Delibera n. 42/02 dell AEEG (Condizioni per il riconoscimento della produzione combinata di energia elettrica e calore come cogenerazione ai sensi dell articolo 2, comma 8 8, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79), un impianto basato sulla produzione combinata di energia elettrica e calore è definito Impianto di cogenerazione e può quindi essere ammesso ai seguenti benefici di legge: Obbligo, previsto dall AEEG, di utilizzazione prioritaria dell'energia elettrica prodotta a mezzo di fonti energetiche rinnovabili e di quella prodotta mediante cogenerazione 9 Qualifica di Cliente idoneo per imprese che acquistano il gas per la cogenerazione 10 solo se garantisce un significativo risparmio di energia rispetto alle produzioni separate secondo criteri relativi a parametri caratterizzanti l impianto, ovvero: Indice di Risparmio di Energia (IRE) Limite Termico (LT) che non devono essere inferiore a prefissati valori minimi. Legge 23 agosto 2004, n.239: riconosce 11 agli impianti di cogenerazione associati a reti di teleriscaldamento, il diritto alle emissione di Certificati Verdi. A tal proposito si consideri che produttori ed importatori di energia elettrica da fonte tradizionale, la cui produzione superi il limite stabilito dall AEEG, sono obbligati ad immettere nella rete una percentuale di energia prodotta da fonti rinnovabili (che per il 2006 è pari al 2,70%). Il produttore o importatore di energia ha la possibilità di adempiere al suddetto obbligo acquistando una quantità equivalente di Certificati Verdi, titoli che sono assegnati ai produttori di energia da fonte rinnovabile in misura conseguente alla relativa produzione. I Certificati Verdi vengono, di fatto, a configurarsi quali titoli al portatore il cui valore finale risulta determinato dalla contrattazione bilaterale tra soggetti detentori (produttori di energia da fonte rinnovabile) e soggetti obbligati all'acquisto (produttori o importatori di energia elettrica prodotta con fonti fossili convenzionali). Un Certificato Verde equivale alla produzione di 50 MWh di energia verde. Decreto Ministero Ambiente del 3 novembre 2004: prevede finanziamenti per progetti pilota di cogenerazione diffusa ad alto rendimento, con priorità per progetti che prevedono l utilizzo del calore per la produzione energetica del freddo e l utilizzo di unità di piccola o micro-cogenerazione. Ai fini dell ammissibilità del finanziamento: 7 Contributo in conto capitale: agevolazione concessa sotto forma di contributo a fondo perduto. La percentuale di contribuzione è valutata sulla base delle spese ammissibili, debitamente rendicontate, e non e' prevista alcuna restituzione di capitale o pagamento di interessi. Il Contributo a fondo perduto, a sua volta, è l erogazione di denaro pubblico, a seguito di relativa richiesta di finanziamento, che non deve essere restituita e che serve a finanziare spese agevolate da un iniziativa regionale, ministeriale o comunitaria 8 Cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore alle condizioni definite dall'autorità per l'energia elettrica e il gas, che garantiscano un significativo risparmio di energia rispetto alle produzioni separate 9 Art. 3, Comma 3, DLgs 79/99 10 Art. 22, Comma 1, lettera b), Dlgs 164/00 11 Art. 71

6 COGENERAZIONE - Ottobre Pag. 6/6 L IRE delle unità di potenza inferiore a 1 MWe (Watt elettrico) deve risultare positivo L IRE delle unità di potenza fra 1 MWe e 5 MWe, deve essere almeno pari allo 0,1 (10%) Si intende per: Unità di micro-cogenerazione: unità con capacità massima inferiore a 50 KWe Piccola cogenerazione: cogenerazione realizzata con unità di capacità installata inferiore a 1 MWe Cogenerazione diffusa: cogenerazione realizzata con unità di capacità installata inferiore a 5 MWe L entità del contributo per progetto pilota è pari a: Fino al 20% dell investimento, entro un massimo di , per gli impianti alimentati con gas naturale; è previsto un aumento al 30% in caso di utilizzo del calore per la produzione del freddo Fino al 30% dell investimento, entro un massimo di , per gli impianti alimentati con biomasse 12 o con sistema ibrido biomasse-gas naturale; è previsto un aumento al 40% in caso di utilizzo del calore per la produzione del freddo Nel caso di progetti realizzati in aree non servite dalla rete gas, l incentivo di cui al punto precedente si intende pari al 40% Delibera n. 34/05 AEEG: stabilisce che il gestore di rete che ritira l energia elettrica da impianti di cogenerazione di potenza inferiore a 10 MVA, che soddisfano la definizione di cogenerazione di cui alla Delibera n. 42/02, riconosce ai produttori un prezzo determinato dalla somma di tre componenti: Media, ponderata per le rispettive quantità di energia elettrica, dei costi unitari sostenuti dall Acquirente unico 13 nelle ore comprese nelle diverse fasce orarie 14 giornaliere: o Per l acquisto dell energia elettrica nel Mercato del Giorno Prima 15 e nel Mercato di Aggiustamento 16 o Per l acquisto dell energia elettrica attraverso contratti di compravendita di energia elettrica o conclusi al di fuori del sistema delle offerte Per la copertura dei rischi connessi all oscillazione dei prezzi dell energia elettrica, attraverso contratti differenziali o ad altre tipologie di contratto Costo unitario sostenuto dall Acquirente unico in qualità di utente del dispacciamento per il Mercato vincolato 17 nelle ore comprese nelle suddette fasce orarie Corrispettivo unitario riconosciuto all Acquirente unico per l attività di acquisto e vendita dell energia elettrica per il Mercato vincolato 12 In linea generale, si intende per biomassa materiale vario di tipo organico. Le più importanti tipologie di biomassa sono residui forestali, scarti dell industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.) scarti delle aziende zootecniche, gli scarti mercatali, ed i rifiuti solidi urbani 13 L Acquirente Unico è la società per azioni, costituita dal Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale (GRTN), che ha il compito di stipulare e gestire contratti di fornitura al fine di garantire la fornitura di energia elettrica in condizioni di continuità, sicurezza ed efficienza del servizio nonché di parità del trattamento, anche tariffario 14 Nel caso delle forniture a grandi utenze allacciate in alta o media tensione è possibile accedere ad un sistema, definito "multiorario", che prevede tariffe diverse per le ore di punta (F1), ore di alto carico (F2), ore di medio carico (F3) e ore vuote (F4). La Deliberazione n. 5/04 ha definito le fasce orarie attualmente in vigore 15 Sede di negoziazione delle offerte di acquisto e di vendita di energia elettrica per ciascuna ora del giorno successivo a quello di negoziazione. In esso sono trattate le partite di energia che definiscono il programma di produzione e prelievo per il giorno successivo a quello di chiusura (programmi cumulati preliminari) 16 Sede di negoziazione delle offerte di acquisto e di vendita per l aggiustamento dei programmi di immissione e di prelievo definiti in base all esito del Mercato del Giorno Prima 17 Mercato dell'energia elettrica relativo alla fornitura a quei clienti finali che, non rientrando nella categoria dei clienti idonei, possono stipulare i relativi contratti esclusivamente con il distributore che presta il servizio nell'area territoriale dove è localizzata l'utenza di detti soggetti. Il prezzo di acquisto dell'energia elettrica, in questo ambito, è unico a livello nazionale ed è regolamentato dall'autorità per l'energia Elettrica e il Gas