SISTEMI DI COGENERAZIONE

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1 SISTEMI DI COGENERAZIONE Loro integrazione nella rete elettrica (ing. LINO GAVI - p.i. CARLO ZUANAZZI per ASM BRESCIA SpA) Torna al programma

2 L applicazione pratica del concetto apparentemente banale di cogenerazione può diventare difficoltosa per tre motivi : Incongruenza tra caratteristiche del calore reso disponibile dal ciclo di potenza ed il calore richiesto dall utenza; in particolare, per quanto riguarda la temperatura alla quale il calore stesso è disponibile; sfavorevole ubicazione del ciclo di potenza rispetto alle utenze di calore; dato il costo e le difficoltà tecniche connesse al trasporto ed allo stoccaggio di calore, è essenziale che sistema di cogenerazione e centri di consumo di calore siano relativamente vicini; sfasamento temporale delle richieste di elettricità e calore; viste le difficoltà tecniche ed i costi dell accumulo di energia, è opportuno che elettricità e calore siano fruibili dall utenza in contemporanea, auspicabilmente nello stesso rapporto con il quale essi sono producibili dall impianto di cogenerazione. Slide n.2

3 I motori primi per i quali esiste oggi una consolidata esperienza operativa in impianti di cogenerazione sono quattro : Motori alternativi a ciclo Otto o Diesel Turbine a gas Turbine a vapore Impianti a ciclo combinato turbina a gas/turbina vapore. Slide n.3

4 I quattro parametri fondamentali che individuano il campo di applicazione della tecnologia di cogenerazione sono: a. la taglia dell impianto b. Il rapporto potenza elettrica/potenza termica c. la temperatura alla quale deve essere fornito il calore d. il combustibile utilizzabile Slide n.4

5 Quanto interessante è poi ciascuna tecnologia all interno del proprio campo dipende da altri due parametri fondamentali : rendimento costo di investimento Slide n.5

6 I costi possono variare in modo molto sostanziale in funzione di : - configurazione impiantistica - tipo di combustibile - limiti di emissioni - possibilità di utilizzare caldaie pre-esistenti - per le turbine a condensazione, tipo di fluido di raffreddamento Slide n.6

7 La prestazione del sistema cogenerativo è definibile attraverso η el, η th ed il rapporto I e - detto indice elettrico - tra l'elettricità ed il calore utili : W Qu η el = ; ηth = ; F F I e = W Q u = η η el th Slide n.7

8 Un primo indice che appare utile definire è il rendimento di primo principio η I, definito come: W + Q F u η = = ηel + I η th Slide n.8

9 Dal punto di vista termodinamico, l indice che pesa elettricità e calore con coefficienti proporzionali al loro valore è il rendimento di secondo principio η II, nel quale il calore è pesato con il suo equivalente meccanico, ovvero con il lavoro massimo da esso producibile con un processo ideale:.( 1 F dove T O è la temperatura ambiente e T x è la temperatura media a cui è disponibile il calore utile (1). (1) Dal libro bianco sulla cogenerazione a cura di S.Consonni - E.Macchi (nov.1997). Slide n.9 η II = W + Q u T o / T x )

10 I punti salienti del Decreto Legislativo n 79 ( Decreto Bersani ) sono: * art.2 - comma 8 Definizione di cogenerazione * art.3 - comma 3 Priorità di utilizzo * art.11 - comma 4 Priorità di dispacciamento Slide n.10

11 Con la Delibera 42/2002 l AEEG ha eseguito quanto previsto dal Decreto n.79/99. Ai sensi della delibera in oggetto, una sezione di impianto di produzione combinata di energia elettrica e calore è definita di cogenerazione se, sulla base dei dati consuntivi relativi all energia entrante ed uscente dalla sezione nell anno solare preso in considerazione, risultano superati i valori di soglia di due indici definiti rispettivamente indice di risparmio di energia (IRE) e limite termico (LT). Slide n.11

12 L indice IRE rappresenta, a parità di energia elettrica e termica utile prodotta, il rapporto tra la differenza dei consumi di combustibile del sistema di riferimento rispetto a quelli della sezione di cogenerazione ed il consumo di combustibile del sistema di riferimento. L indice LT rappresenta il rapporto tra l energia termica e la somma dell energia elettrica e termica utile prodotte dalla sezione. Slide n.12

13 Il comma art.2 - della Delibera AEEG n.42/2002 afferma che l indice IRE non deve essere inferiore al 5%, mentre il Limite Termico (LT) non deve essere inferiore al 15%. Slide n.13

14 Ai fini della redditività, del ritorno dell investimento e della permanenza nel mercato con costi di produzione del KWh (elettrico) è indispensabile: Il ciclo termico deve essere realizzato in modo che la temperatura resa disponibile sia quella richiesta dall utenza; la centrale di cogenerazione deve essere costruita in prossimità dei centri di utilizzo del calore; si devono costruire impianti flessibili che permettano lo sfasamento temporale della richiesta di elettricità e calore EE (rapporto variabile di I e = ) ET Slide n.14

15 Le tecnologie di cogenerazione possono essere suddivise in: Sistemi rigidi Motori, turbine a gas, turbine a vapore a contropressione, cicli combinati con turbine a vapore in contropressione, per i quali la potenza elettrica fissa necessariamente anche la potenza termica (o viceversa). Sistemi flessibili Turbine a vapore a condensazione e spillamento, cicli combinati con turbina a vapore a spillamento, per i quali il rapporto elettricità/calore generati può variare entro un campo molto ampio. Slide n.15

16 Se si vuole mantenere la priorità di dispacciamento è indispensabile il rispetto di IRE e LT Sono indispensabili le seguenti verifiche : - accertare il costo di produzione dell energia in fascia notturna/festiva rispetto alla remunerazione; - gli impianti di cogenerazione che producono energia elettrica anche in assetto non cogenerativo (mesi estivi) possono risultare penalizzati sull intera produzione annua. Slide n.16

17 Sistema cogenerazione BRESCIA Slide n.17 Convegno AEI C entralidiproduzione energia: l interazione processo -sistem a elettrico -Milano 18 m arzo

18 Riprendiamo il Decreto Bersani. L art Energia elettrica da fonti rinnovabili al comma 2. recita : L obbligo di cui al comma 1. si applica alle importazioni ed alle produzioni di energia elettrica, al netto della cogenerazione, eccedenti i 100 GWh; la quota di cui al comma 1. è inizialmente stabilita nel 2% della suddetta energia eccedente i 100 GWh. Slide n.18

19 Torna al programma L energia elettrica prodotta da impianti di cogenerazione, fino al momento attuale, può essere: venduta direttamente dal produttore ai clienti liberi e vincolati, produttore che costruisce i diagrammi di produzione più confacenti alle tipologie dei suoi impianti e con i limiti ed i vincoli visti in precedenza; a disposizione del GRNT in regime di CIP6 secondo le convenzioni ancora in atto; il GRNT la pone sul mercato libero a particolari condizioni (per esempio, in parte legate all interrompibilità); in regime di certificati verdi, nel qual caso viene seguito l iter previsto per la loro commercializzazione. Slide n.19