Rimini, 8 Luglio 2015

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1 Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini Cogenerazione: - concetti generali e prospettive, PES e CAR - considerazioni, campi di applicazione e schemi di riferimento

2 VIESSMANN GROUP 1917 Fondazione Dipendenti 2,1 Miliardi di euro di fatturato 27 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 VIESSMANN ITALIA Bressanone 1992 Fondazione Bergamo Cortaccia 250 Dipendenti di cui 100 funzionari tecnico commerciali Orbassano Cuneo Novara Casorezzo VERONA Portogruaro Bologna 114 Milioni di euro di fatturato * San Miniato Basso Macerata 14 Filiali sul territorio nazionale Roma Napoli Centri assistenza tecnica installatori qualificati Partner per l efficienza energetica *comprensivo della società Viessmann Engineering

4 VIESSMANN ITALIA L ACCADEMIA

5 UN PROGRAMMA COMPLETO Residenziale Grandi impianti 1,5 kw kw

6 UN PROGRAMMA COMPLETO

7 UN PROGRAMMA COMPLETO

8 Definizioni Cogenerazione Generazione contemporanea di energia elettrica e termica (energie secondarie) partendo da un'unica fonte (energia primaria) attuata in un unico sistema integrato

9 Definizioni Cogenerazione Art. 2, comma 8, D.Lgs. N. 79/1999 La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite dall Autorità per l eneria elettrica e il gas Delibera 19 marzo 2002 n. 42/2002 AEEG Per cogenerazione si intende un processo integrato di produzione combinata di energia elettrica, o meccanica, e di energia termica, entrambe considerate effetti utili, realizzato dalla sezione di un impianto di produzione combinata di energia elettrica e calore che, a partire da una qualsivoglia combinazione di fonti primarie di energia e con riferimento a ciascun anno solare, soddisfi entrambe le condizioni concernenti il risparmio di energia primaria e il limite termico [concetti oggi superati dal PES]

10 Definizioni Generazione centralizzata Gestione tradizionale della rete elettrica, con poche grandi centrali collegate alla rete di distribuzione ad altissima tensione

11 Definizioni Generazione distribuita Generazione di energia elettrica in unità di piccole dimensioni localizzate in più punti del territorio

12 Definizione di cogenerazione La cogenerazione è la produzione combinata di energia elettrica e calore che garantisce un significativo risparmio di energia primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità definite dall Autorità per l energia elettrica e il gas Produzione centralizzata / Distribuita Produzione di energia elettrica centralizzata Produzione di energia elettrica decentralizzata Il calore prodotto deve essere dissipato Solo il 38% del combustibile viene trasformato in energia elettrica Il calore prodotto viene utilizzato direttamente nell edificio Risparmio del min. 20% di energia primaria (PES) Economico ed ecologico Foto: dpa (Kraftwerk Hamm Uentrop)

13 Definizioni Cogenerazione - classificazione impianti microcogenerazione piccola cogenerazione media cogenerazione grande cogenerazione Potenza max < 50 kw e 50 kw Potenza max < 1 MW e 1 MW Potenza max < 10 MW e Potenza max 10 MW e

14 Flussi energetici

15 Flussi energetici La cogenerazione mira a un più efficiente utilizzo dell energia primaria - con interessanti vantaggi economici - in tutte quelle applicazioni laddove esiste una forte contemporaneità di fabbisogni elettrici e termici

16 Panorama tecnologie Tecnologia Combustione INTERNA Combustione ESTERNA Reazione CHIMICA Motore GAS Motore DIESEL Motore STIRLING PEMFC SOFC

17 DISPOSITIVI DI GENERAZIONE DISTRIBUITA CO/TRIGENERAZIONE A GAS NATURALE /GNL Potenza elettrica da 0,75 a 530 kw 6/14,9 20/39 8,5/20,1 1,0/5,3 SOFC 1,0/1,8 PEM 0,75/1,0 50/81 140/ / / /549 Brennstoffzelle Stirlingmotor Gasmotor Celle a combustibile Motore Stirling Motori a combustione interna Potenza elettrica [kw] 530/660

18 DISPOSITIVI DI GENERAZIONE DISTRIBUITA CO/TRIGENERAZIONE CON MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA Packages da interno/esterno all-inone: facile installazione Recupero termico totale Lunghi intervalli e bassi costi di manutenzione Inseguimento termico/elettrico Vendite in Italia decuplicate negli ultimi 4 anni

19 Vitobloc EM 200 : cogeneratore all in one Componenti e connessioni 5 HV 8 HR 3 10 AGA KO Motore a gas 2. Generatore sincrono 3. Sistema di controllo delle emissioni 4. Batterie 5. Regolazione gas 6. Sistema olio lubrificante 7. Cofanatura non raffigurata 8. Ventilatore 9. Antivibranti integrati 10. Ingresso aria

20 P&I Schema funzionale CIRCUITO SECONDARIO DI RECUPERO TERMICO

21 Vantaggio della cogenerazione: lo spark spread Prezzi 2015 [ Cent/kWh] Aumento atteso Attesa 2020 [ Cent/kWh] Energia elettrica 18,5 3 % 27,06 Gas naurale 8,08 3 % 10,58 Importantissimo indice da analizzare con cura per la fattibilità, e lo studio di efficaci logiche di funzionamento di: Cogeneratori 25,00 20,00 15,00 10,00 Cent/kWh 18,5 19,06 19,63 20,22 20,82 21,45 22,09 22,75 8,08 8,32 8,57 8,83 9,09 9,37 9,65 9,94 Sistemi ibridi 5,00 0,00 Gas naturale Energia elettrica Andamento e previsioni dello spark spread per applicazione residenziale in Italia

22 Lo spark spread: settore residenziale SPARK SPREAD SETTORE RESIDENZALE RESIDENZIALE 2008 RESIDENZIALE 2014 Residenziale anno 2008 vs Lo spark spread in Italia non avvantaggia la microcogenerazione domestica cent Fonte: Eurostat

23 Lo spark spread: settore industriale cent SPARK SPREAD SETTORE INDUSTRIALE INDUSTRIALE 2008 INDUSTRIALE 2014 Industria anno 2008 vs In Italia le industrie e gli impianti di teleriscaldamento hanno spark spread più elevato rispetto agli altri paesi In Italia siamo avvantaggiati nella promozione della piccola cogenerazione come da direttiva europea 27/2012 (recepita da DL 102/2014) Fonte: Eurostat Quelle: Eurostat

24 Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini Cogenerazione: Normativa e certificati bianchi

25 Cogenerazione

26 Efficienza di impianti di cogenerazione: 1 principio Centrale elettrica Viessmann Vitotwin 300-W potenzialità: 0,99 kwel 26 kwterm 62% perdite in forma di calore 38% elettr. 81% calore 15% elettr. 4% perdite efficienza complessiva: 38% efficienza complessiva: 96%

27 Cogenerazione ad alto rendimento: la cogenerazione con caratteristiche conformi ai criteri indicati DM 4 agosto 2011 Un sistema di cogenerazione viene definito in assetto cogenerativo ad alto rendimento quando: MICROCOGENERAZIONE E PICCOLA COGENERAZIONE (< 1000 kwel) PES > 0 GRANDE COGENERAZIONE (>o uguale 1000 kwel) PES > 10 % Rendimento globale di un unità di cogenerazione E, HCHP, sono le energie elettrica (al lordo degli usi di centrale) e termica utile (no energia da caldaie ausiliarie) prodotte nel periodo di riferimento F è l energia immessa con il combustibile nel periodo di riferimento

28 DM 4 Agosto 2011

29 DM 4 Agosto 2011: PES PES Primary energy saving Risparmio di energia primaria Centrale elettrica (energia elettrica) energia primaria energia primaria caldaia a condensazio ne (calore) rend. 38% rend. 98% rend. 15% rend. 81% 96% 4% calore e corrente energia primaria

30 DM 4 Agosto 2011: PES Rendimenti di baseline termici

31 DM 4 Agosto 2011: PES Rendimenti di baseline elettrici Il 19 Dicembre (2011/877/UE) Vengono confermati tali rendimenti fino al 2015.

32 DM 4 Agosto 2011: PES Calcolo del rendimento di baseline elettrico Vitotwin 300- W Installato in Emilia Romagna con 90% autoconsumo elettrico Valore tabellato (gas naturale) Emilia Romagna Ref Eη = (52,5 + 0,369) (0,925 0,1 + 0,860 0,9) = 45,81 % Immissione in rete (bassa tensione) Autoconsumo (bassa tensione)

33 DM 4 Agosto 2011: Vitotwin 300- W: PES 90% AUTOCONSUMO Regione Emilia Romagna VITOTWIN 300-W Potenza elettrica [kw] 0,99 Potenza termica [kw] 5,7 Potenza in ingresso [kw] 6,26 η el 15,8% η th 91,1% η tot 106,9% Ref elettrico 45,81% Ref termico 90,0% PES 26,3% Il dispositivo Vitotwin 300-W è in assetto cogenerativo ad alto rendimento 35

34 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA L Autorità per l energia elettrica ed il gas (AEEG) è storicamente stato l ente preposto alla implementazione dell intero sistema. Da Gennaio 2013 iniziata la transizione Il miglioramento dell efficienza energetica viene certificato tramite l emanazione da parte del GME (gestore dei mercati energetici) di Titoli di Efficienza Energetica (TEE), detti anche certificati bianchi.

35 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA L AEEG espleta l istruttoria della pratica, avvalendosi anche della collaborazione di un ente esterno, individuato come soggetto responsabile delle attività di verifica e di certificazione dei risparmi. In considerazione del ruolo e delle attività svolte sui temi del risparmio energetico, l AEEG, con delibera 04/06, ha deciso di avvalersi dell ENEA per lo svolgimento di una serie di attività; in particolare per: - la verifica e controllo degli interventi di risparmio energetico - l approvazione di proposte di progetto e di programma di misura - l elaborazione di schede tecniche per la valutazione standardizzata ed analitica degli interventi di risparmio energetico -l aggiornamento delle schede tecniche esistenti. - Ad oggi Novembre 2014, è in atto una transizione delle istruttorie tecniche inerenti le rendicontazione a consuntivo verso RSE.

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39 TEE di Tipo 1 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di energia elettrica. TEE di Tipo 2 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di gas naturale. TEE di Tipo 3 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili non utilizzati per l autotrazione. TEE di Tipo 4 Titoli che certificano il conseguimento di risparmi di energia attraverso una riduzione dei consumi di altri combustibili fossili utilizzati per l autotrazione. (al momento equiparati al Tipo 2)

40 IL MECCANISMO DEI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA In generale ogni TEE corrisponde ad 1 tep di energia risparmiata a seguito di interventi di efficientamento realizzati dai soggetti obbligati o da soggetti volontari che possono partecipare al meccanismo. 1 TEP = 1 TEE

41 DM 5 Settembre 2011 Certificati bianchi Combustubile che sarebbe consumato da una centrale elettrica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l energia elettrica dell impianto di cogenerazione Combustubile che sarebbe consumato centrale termica con rendimento pari a quello di baseline per produrre l energia termica dell impianto di cogenerazione Consumo combustibile dell impianto di cogenerazione

42 DM 5 Settembre 2011 Certificati bianchi

43 DM 5 Settembre 2011 Certificati bianchi Il periodo di diritto all emissione dei certificati bianchi, di tipo II CAR, è di: 10 anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo anni per le unità nuove entrate in esercizio dopo il 7 marzo 2007 allacciate ad impianti di teleriscaldamento ove l intervento abbia comportato la realizzazione della rete

44 Rimini, 8 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini Microcogenerazione: soluzioni innovative

45 VITOTWIN Cogenerazione con motore Stirling Calore ed energia elettrica 0,99 kw el 5, kw t 5, kw t

46 Motore Stirling Sezione costruttiva 1 Testata di riscaldamento 2 Alettatura 3 Rigeneratore 4 Displacer 5 Passaggio acqua di raffreddamento 6 Pistone di lavoro 7 Magnete 8 Avvolgimento Motore Stirling

47 VITOTWIN 300W Principio di funzionamento del motore Stirling zona calda displacer zona fredda pistone di lavoro generatore di corrente molla elicoidale

48 Celle a combustibile: processo semplice ed elevati rendimenti elettrici Energia chimica Energia elettrica Combustione Energia meccanica Generatore

49 Motore Stirling e celle a combustibile Dati tecnici Vitotwin 300-W Stirling Vitovalor 300-P PEM Hexis SOFC Potenzialità elettrica 1,0 kw 0,75 kw 1,0 kw Potenzialità termica 5,3 kw 1,0 kw 1,8 kw Rendimento elettrico 15 % 37 % > 33% Rendimento totale Parte cogeneratore 107 % (H i ) 90 % (H i ) 95 % (H i ) Durata parte cogeneratore h h h

50 Vitovalor 300-P Caldaia a celle combustibili PEM Potenzialità: 0,75 kw el, 1,0 kw th Cooperazione con panasonic Prodotto in serie, in Giappone installati oltre dispositivi Cogenerazione per nuove costruzioni e ristrutturazioni Caldaia a condensazione integrata nel sistema con bolllitore acqua potabile e accumulo Intervallo di manutenzione di 2 anni Rendimento elettrico : 37 % Durata: h, 20 Anni Fornibile a partire da Aprile 2014 in Germania

51 Sistema di riscaldamento con celle a combustibile Tecnologia SOFC In collaborazione con Hexis, leader mondiale nell ambito delle celle a combustibile ad alte temperature Adatto alle alte temperature di ritorno e per questo ideale per la riqualificazione Caldaia a condensazione per coprire picchi di carico Emissioni acustiche < 30 db(a) Rendimento elettrico: 35 % Introduzione su tutti i mercati nel 2016

52 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

53 Rimini, 7 Luglio 2015 Collegio dei Periti Industriali di Rimini Cenni ai criteri di dimensionamento

54 Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Potente strumento per il dimensionamento di cogeneratori e sistemi di generazione di base Ottenibile dalle letture al quarto d ora/orarie Ottenibile sia per energia elettrica che per energia termica

55 Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Cogeneratore dimensionato sulla base dei consumi Più ci si abbassa di potenza più sarà alta la probabilità che le ore con carico superiore alla potenza stessa saranno consecutive le une alle altre Cogeneratore

56 Curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento? Sarebbe molto semplice andare a dimensionare il fotovoltaico sulle richieste di picco I picchi di carico non coincidono con i picchi di produzione PV1 PV2 PV3 PV4 Cogeneratore 2 Cogeneratore 1 Questo approccio NON è applicabile alla realtà: è necessario uno studio dei profili di carico giornalieri, settimanali, mensili Importanza dei sistemi di accumulo La curva cumulata dei carichi: valido strumento di dimensionamento solo se abbinata ad una attenta analisi dei profili di carico

57 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica impianto fotovoltaico da 2,1 kw Energia elettrica Forte stagionalità Non programmabilità Tecnologie mature Bassi costi KWH ELETTRICI Ge Ma Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Feb Mar Apr n g Fotovoltaico [kwh]

58 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica microcogeneratore da 1 kw Produzione combinata Programmabilità 700 Energia elettrica Tecnologie in fase di sviluppo di mercato KWH ELETTRICI Microcogenerazione domestica: ad oggi necessita ancora di elevati costi di inevestimento Enorme potenziale di sviluppo nel medio/lungo termine 0 Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Microcog [kwh]

59 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica fotovoltaico + microcogeneratore KWH ELETTRICI Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Microcog [kwh] Fotovoltaico [kwh] totale energia prodotta [kwh] Energia elettrica

60 Autoconsumo ed autarchia energetica Residenziale: producibilità elettrica fotovoltaico + microcogeneratore Energia elettrica KWH ELETTRICI Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Fabbisogno domestico [kwh] Totale fabbisogni [kwh] totale energia prodotta [kwh]

61 Dimensionamento in relazione ai fabbisogni La curva di durata

62 Grazie Marco Rossi